CN109485235A - 一种污泥电渗透双向出水与双电耦合高干脱水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括：机械压滤脱水设备设有待处理污泥入口和压滤污泥出口；机械压滤脱水设备的压滤污泥出口经中间传送组件与双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备连接；双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备设有处理污泥出口，该处理污泥出口与输出设备连接；控制装置，与双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备电气连接，能控制双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理。能实现污泥压滤前期机械压滤脱水加污泥电渗透耦合泵送二次高干脱水等几道工序组合对污泥干化脱水，具有工艺流程简单，操作简便，占地小等优点。

Description

一种污泥电渗透双向出水与双电耦合高干脱水系统及方法

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种污泥电渗透双向出水与双电耦合高干脱水系统及方法。

背景技术

我国市政领域，一直以来“重水轻泥”，造成污泥处理设施建设缓慢。市政污泥高含水、难脱水、产恶臭、有机物含量高、含重金属和致病微生物等有害物质。如不进行妥善处理，将严重影响生态环境并危及人类的健康。据城乡建设部统计，我国污泥处置率仅约25％。大量污泥未得到减量化、稳定化、无害化处置。特别是，目前的污泥处理标准要求“污水处理厂以贮存为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至含水率50％以下”。

目前，污泥处置技术主要有干化焚烧、填埋和土地利用，脱水处理是完成最终处置重要前提，而污泥脱水是目前需要解决的关键难题。目前针对含水率99％的污泥脱水机有转鼓浓缩机、离心浓缩机、带式浓缩机，针对含水95％以下的污泥脱水机有离心脱水机、厢式脱水机、板框脱水机、隔膜脱水机，其中隔膜压滤机可充气或充水进行二次压滤因而脱水效果最好。在投加化学药剂情况下可将污泥含水率降至60％左右，且需添加30％以上(基于绝干污泥量)的FeCl₃和CaO等药剂进行化学调理改性，脱水后泥饼含水率最低60％。泥饼因高pH、高含钙量、高氯含量而无法进行土地利用或直接焚烧，只能进行混合填埋，限制了污泥的资源化利用。如需进一步降低污泥含水率，需增加高温热干化或低温冷凝干化处理装置，将污泥含水率降低至40％以下。热干化或低温冷凝干化技术投资成本和运行成本较高，较多水厂无法承担其高额费用。

目前市场上电渗透污泥高干脱水技术均为单侧出水，作为污泥高干脱水新技术，虽然工艺流程简单、能耗低。但是存在效率低，产能低，结垢和发热臭气量大的二次污染等缺陷问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种污泥电渗透双向出水与双电耦合高干脱水系统及方法，能直接实现大幅度降低发热、臭气、结垢等二次污染，提高，产能加大，也降低操作工人工卸料的劳动强度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括：

机械压滤脱水设备、中间传送组件、双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备、输出设备和控制装置；其中，

所述机械压滤脱水设备设有待处理污泥入口和压滤污泥出口；

所述机械压滤脱水设备的压滤污泥出口经所述中间传送组件与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备连接；

所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备设有处理污泥出口，该处理污泥出口与所述输出设备连接；

所述控制装置，与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备电气连接，能控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理。

本发明实施方式还提供一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水方法，采用本发明所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括以下步骤：

污泥机械压滤脱水：通过所述系统的机械压滤脱水设备将含水率96％～98％的污泥在经絮凝剂絮凝后，进行机械压滤脱水，得到含水率82％～88％的泥饼；

传送泥饼：经所述系统的中间传送组件将所述污泥机械压滤脱水输出的泥饼送至所述所述系统的双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备进行处理；

泥饼在所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理，其中，

泵送压力耦合电渗透脱水处理：按设定压力控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的泵送压力，并开启该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的双向出水滤室的电渗透处理，在泵送压力耦合电渗透作用下，保持该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的进泥量与出水量动态平衡，使所述双向出水滤室的正负极双向排水，去除污泥中水分；

鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理：切换所述双向出水滤室的正负极电极性，保持电渗透耦合隔膜压榨出水0.5～1h，使泥饼厚度降低到20mm，在所述双向出水滤室的阴极滤布侧得到含水率为45％～55％、温度为40℃～60℃的泥饼；

输出泥饼：通过所述系统的输出设备输出所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水和鼓膜压榨耦合电渗透脱水后的泥饼。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的污泥电渗透双向出水与双电耦合高干脱水系统及方法，其有益效果为：

通过有机连接的机械压滤脱水设备、中间传送组件、双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备、输出设备和控制装置形成一种污泥处理设备，能实现污泥压滤前期机械压滤脱水加污泥电渗透耦合泵送二次高干脱水等几道工序组合对污泥干化脱水，具有工艺流程简单，操作简便，占地小等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的污泥双电耦合高干脱水工艺系统的构成示意图；

图2为本发明实施例提供的污泥双电耦合高干脱水设备的滤室结构示意图；

图3为本发明实施例提供的污泥双电耦合高干脱水设备的滤室侧视示意图；

图4为本发明实施例提供的污泥双电耦合高干脱水设备的电极结构示意图；

图5为本发明实施例提供的污泥双电耦合高干脱水方法的流程图；

图中：1-离心式带压机；2-溜槽；3-储罐；4-污泥螺杆泵；5-气动三通阀；6-双向出水电极网；7-滤室；71-滤板；72-电极网板；73-电鼻；8-滤布；9-电渗透压滤机；10-液压站；11-整流电源；12-无轴螺旋输送机。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

参见图1，本发明实施例提供一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括：

机械压滤脱水设备、中间传送组件、双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备、输出设备和控制装置；其中，

所述机械压滤脱水设备设有待处理污泥入口和压滤污泥出口；

所述机械压滤脱水设备的压滤污泥出口经所述中间传送组件与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备连接；

所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备设有处理污泥出口，该处理污泥出口与所述输出设备连接；

所述控制装置，与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备电气连接，能控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理。

上述脱水系统中，双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备包括：

污泥螺杆泵、双向出水滤室、电渗透压滤机、液压站和整流电源；其中，

所述污泥螺杆泵与双向出水滤室和电渗透压滤机顺次连接；

所述双向出水滤室的双向出水电极网与所述整流电源电气连接；

所述电渗透压滤机与所述整流电源电气连接，该电渗透压滤机的驱动端与所述液压站连接。

参见图2、3，上述脱水系统中，双向出水滤室包括间隔设置的两个滤板，其中一个滤板为隔膜滤板，两个滤板的外表面分别设置滤布，两个滤板之间间隔设置两个双向出水的网板电极(即第一、第二网板电极)。

上述脱水系统中，机械压滤脱水设备采用离心式带压机。

上述脱水系统中，中间传送组件包括：

顺次连接的溜槽和储罐。

上述脱水系统中，输出设备采用无轴螺旋输送机。

本发明实施例还提供一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水方法，采用上述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括以下步骤：

污泥机械压滤脱水：通过所述系统的机械压滤脱水设备将含水率96％～98％的污泥在经絮凝剂絮凝后，进行机械压滤脱水，得到含水率82％～88％的污泥；

污泥机械压滤脱水：通过所述系统的机械压滤脱水设备将含水率96％～98％的污泥在经絮凝剂絮凝后，进行机械压滤脱水，得到含水率82％～88％的污泥；

所述污泥机械压滤脱水处理后的污泥经中间传送组件输入所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备，在所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理，其中，

泵送压力耦合电渗透脱水处理：按设定压力控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的泵送压力，并开启该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的双向出水滤室的电渗透处理，在泵送压力耦合电渗透作用下，保持该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的进泥量与出水量动态平衡，使所述双向出水滤室的正负极双向排水，去除污泥中水分；

鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理：切换所述双向出水滤室的正负极电极性，保持电渗透耦合隔膜压榨出水0.5～1h，使泥饼厚度降低到20mm，在所述双向出水滤室的阴极滤布侧得到含水率为45％～55％、温度为40℃～60℃的泥饼；

输出泥饼：通过所述系统的输出设备输出所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水和鼓膜压榨耦合电渗透脱水后的泥饼。

上述脱水方法的泵送压力耦合电渗透脱水处理中，电渗透脱水处理为：

控制所述双向出水滤室的电极极性进行频繁倒极状态下，对其内的污泥进行电渗透脱水处理，脱水持续时间为1～2h，直至泥饼干基占所述双向出水滤室的型腔体积的50％，泥饼密度达到1.3kg/L时，停止污泥进料。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

参见图1至图3，本发明实施例的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括：顺次连接的机械压滤脱水设备、中间传送组件、双向出水电渗透污泥脱水设备和输出设备。

上述系统的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水方法，步骤如下(参见图5)：

步骤1，前期污泥机械压滤脱水：污水处理厂二沉池含水率99.0％～99.7％污泥，经污泥浓缩池处理后，得到含水率96％～98％浓缩污泥。投加絮凝剂混凝后，经污泥螺杆泵4送至污泥离心式带压机1(离心脱水设备)，进行前期机械压滤脱水，得到含水率82％～88％污泥；

步骤2，污泥电渗透一次耦合高干脱水(对应于图1的100标识的各装置形成的处理阶段)：将步骤1处理后得到的含水率82％～88％的污泥，通过溜槽2进入储泥罐3(溜槽2和储泥罐3构成中间传送组件)，之后进入双向出水电渗透污泥脱水设备(参见图1)分别进行污泥电渗透一次耦合高干脱水处理和污泥电渗透二次耦合高干脱水处理；

步骤21、污泥电渗透一次耦合高干脱水处理：储泥罐3中的污泥经污泥螺杆泵4送至双向出水污泥电渗透高干脱水设备9，初期污泥螺杆泵4运行频率30～40HZ。泵送当泵送压力达到0.6MPa后，污泥初步充满滤室7型腔，泥饼厚度达到30mm；此时，开启电渗透污泥脱水设备的整流电源11，靠电渗透的作用下，耦合泵送机械压力，实现滤室7泥饼通过滤布8向正负极双向排水，进一步去除污泥中的水分，同时对双向出水电极网6，泥饼累积发热进行及时冷却；

上述步骤21中，由于滤室7(参见图2、3)型腔正负极双向出水电极网6(参见图4)材质相同，网孔结构相同，能够实现3次/时频繁倒极；滤室7阳极产酸，对顺序担当阳极网和阳极滤布8实现酸洗中和再生；同时，通过程序参数自动设置，调节污泥螺杆泵4运行频率6～10Hz，保持泥腔压力0.8～1.6Mpa波动，控制进泥量与出水量动态平衡；持续1～2h，当进泥量达到设定参数后，干基占型腔50％，泥饼密度增加到1.3kg/L时，关闭进泥三通阀5，停止进料；

步骤22、污泥电渗透二次耦合高干脱水处理(对应于图1的200标识的各装置形成的处理阶段)：通过鼓膜压榨耦合电渗透作用脱水，整流电源11正负极切换，双向出水电极网正负极6倒极，倒极到状态最深型腔负极变正极，保持电渗透耦合隔膜压榨出水0.5～1h。泥饼厚度进一步降低到20mm，确保阴极滤布8侧，得到含水率45％～55％的泥饼，泥饼温度为40℃～60℃，能够减少恶臭等二次污染，滤液PH值小于9，能够实现自动卸料；泥饼自然降温8h后，含水率约35％～45％，送焚烧、堆肥、碳化等资源化利用。

本发明的系统能实现大幅度降低发热、臭气、结垢等二次污染，效率进一步高、产能加大、降低操作工人工卸料劳动强度。并且，采用污泥前期机械压滤脱水和污泥电渗透耦合泵送二次高干脱水，两道处理工序将污泥含水率从99.0％～99.7％降至45％～55％。

本发明的系统至少具有以下有益效果：

1)通过“污泥压滤前期机械压滤脱水+污泥电渗透耦合泵送二次高干脱水”几道工序组合实现污泥干化脱水，具有工艺流程简单，操作简便，占地小等优点。

2)其中，双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备能正负极双向排水，进一步去除污泥中的水分，同时对双向出水电极网板6，泥饼累积发热进行及时冷却。减少恶臭等二次污染，创造环境友好操作界面。通过污泥螺杆泵4泵入足够干基，增加了泥饼自重，实现自动卸料，解放了工人劳动强度。延长滤布8使用寿命，减缓双向出水电极网6结垢问题，减少滤布8清洗周期，提高产能。

3)该系统依靠电渗透实现污泥干化脱水，在电场作用下可去除污泥中间隙水、吸附水、结合水以及部分胞内水。

4)该系统的双向出水滤室7型腔正负极双向出水电极网6材质相同，网孔结构相同，能够实现3次/时频繁倒极。对轮流担当阴极滤布8和电极网板上电化学结垢，进行及时轮流酸碱中和，实现滤布8再生。

5)该系统通过控制装置，根据设置的参数实现自动控制，调节污泥螺杆泵4运行频率6～10Hz，保持泥腔压力0.8～1.6Mpa波动，控制进泥量与出水量动态平衡。持续1～2h，当进泥量达到设定参数后，干基占型腔50％，泥饼密度增加到1.3kg/L时，关闭进泥三通阀，停止进料；整流电源11切换正负极，双向出水电极网6倒极到状态最深型腔负极变正极，保持电渗透出水0.5～1h。泥饼厚度20mm，确保阴极滤布8侧，得到含水率45％～55％的泥饼，泥饼温度为40℃～60℃，能够实现自动卸料。泥饼送焚烧、堆肥、碳化等资源化利用。

6)该系统产生的泥饼可堆肥后土地利用，亦可进行单独焚烧、垃圾协同焚烧或水泥窑协同焚烧等，便于后续资源化利用。

实施例

采用本发明的系统，处理某市政污水处理厂污泥，二沉池产生含水率99.5％的污泥，经重力浓缩后，得到含水率97.3％的浓缩污泥；

投加约占绝干污泥0.3％的阳离子聚丙烯酰胺与浓缩污泥混合均匀后，经污泥螺杆泵4输送至带压机1或离心脱水设备进行前期机械压滤脱水；

双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的脱水分两个阶段，其中，第一阶段100(参见图1)，在污泥螺杆泵4的进泥压力下泵入滤室7型腔进行机械压滤脱水，至进泥压力升高至0.8MPa后不停止进泥；进泥频率降低到10Hz，整流电源11开始上电，继续在泵送压力耦合电渗透作用力下，进行二次压滤脱水；第二阶段200(参见图1)，整流电源11正负极切换，双向出水电极网正负极6倒极，在隔膜机械鼓膜压榨耦合电渗透作用下，泥饼含水率继续减低，滤液出水进一步减少，实现污泥末期高干脱水，得到含水率45％～55％的泥饼。

双向出水电渗透污泥高干脱水设备处理后泥饼温度约45℃～55℃，在自然降温过程中，泥饼含水率降低至40％～45％，送焚烧、堆肥、碳化等资源化利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，包括：

机械压滤脱水设备、中间传送组件、双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备、输出设备和控制装置；其中，

所述机械压滤脱水设备设有待处理污泥入口和压滤污泥出口；

所述机械压滤脱水设备的压滤污泥出口经所述中间传送组件与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备连接；

所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备设有处理污泥出口，该处理污泥出口与所述输出设备连接；

所述控制装置，与所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备电气连接，能控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理。

2.根据权利要求1所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备包括：

污泥螺杆泵、双向出水滤室、电渗透压滤机、液压站和整流电源；其中，

所述污泥螺杆泵与双向出水滤室和电渗透压滤机顺次连接；

所述双向出水滤室的双向出水电极网与所述整流电源电气连接；

所述电渗透压滤机与所述整流电源电气连接，该电渗透压滤机的驱动端与所述液压站连接。

3.根据权利要求2所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，所述双向出水滤室包括间隔设置的两个滤板，其中一个滤板为隔膜滤板，两个滤板的外表面分别设置滤布，两个滤板之间间隔设置两个双向出水的网板电极。

4.根据权利要求1至3任一项所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，所述机械压滤脱水设备采用离心式带压机。

5.根据权利要求1至3任一项所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，所述中间传送组件包括：

顺次连接的溜槽和储罐。

6.根据权利要求1至3任一项所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，其特征在于，所述输出设备采用无轴螺旋输送机。

7.一种污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水系统，包括以下步骤：

污泥机械压滤脱水：通过所述系统的机械压滤脱水设备将含水率96％～98％的污泥在经絮凝剂絮凝后，进行机械压滤脱水，得到含水率82％～88％的污泥；

所述污泥机械压滤脱水处理后的污泥经中间传送组件输入所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备，在所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水处理和鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理，其中，

泵送压力耦合电渗透脱水处理：按设定压力控制所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的泵送压力，并开启该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的双向出水滤室的电渗透处理，在泵送压力耦合电渗透作用下，保持该双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备的进泥量与出水量动态平衡，使所述双向出水滤室的正负极双向排水，去除污泥中水分；

鼓膜压榨耦合电渗透脱水处理：切换所述双向出水滤室的正负极电极性，保持电渗透耦合隔膜压榨出水0.5～1h，使泥饼厚度降低到20mm，在所述双向出水滤室的阴极滤布侧得到含水率为45％～55％、温度为40℃～60℃的泥饼；

输出泥饼：通过所述系统的输出设备输出所述双向出水电渗透耦合泵送高干脱水设备内依次进行泵送压力耦合电渗透脱水和鼓膜压榨耦合电渗透脱水后的泥饼。

8.根据权利要求7所述的污泥电渗透双向出水及双电耦合高干脱水方法，其特征在于，所述方法的泵送压力耦合电渗透脱水处理中，电渗透脱水处理为：

控制所述双向出水滤室的电极极性进行频繁倒极状态下，对其内的污泥进行电渗透脱水处理，脱水持续时间为1～2h，直至泥饼干基占所述双向出水滤室的型腔体积的50％，泥饼密度达到1.3kg/L时，停止污泥进料。