CN111762999A - 一种污泥脱水方法及脱水器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的污泥脱水方法，通过金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波作用于污泥深处，从而实现污泥深度脱水，解决了现有的污泥脱水设备难以对污泥进行深度脱水的问题。本发明提供的污水脱水器，通过金属丝电爆炸产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波可以作用到污泥中的微小颗粒、毛细管上，因此可以达到污泥深度脱水，结构简单，便于实施，且可通过补充金属丝实施连续放电，使一波又波冲击波连续作用于污泥深处，脱水效果好，可提高污泥脱水率达10％以上。

Description

一种污泥脱水方法及脱水器
技术领域
本发明属于污泥脱水技术领域，涉及一种污泥脱水方法，还涉及一种污泥脱水器。
背景技术
污泥是由细菌真菌活体细胞及其形成的菌胶团和水形成的固液混合物。污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病大面积传播，极易腐败并产生恶臭；同时，污泥也是一种资源，其中含有很多热量，其热值在10000～1100kJ/kg(干泥)之间，高于煤和焦炭；另外，污泥中还含有丰富的氮磷钾，是具有较高肥效的有机肥料，因此，对污泥进行处理具有重要意义。
污泥中的水分大概有四种结合形式：(1)被大小污泥包围着，并不与固体直接结合的间隙水，这部分水约占总水分70％，在重力作用下就能分离。(2)在高度密集的细小污泥固体颗粒周围的水，由于产生毛细现象，构成以下几种水：楔形毛细结合水，在颗粒的接触面上由于毛细压力的作用结合成楔形毛细水；间隙毛细结合水，充满于固体与固体之间的空间的毛细水；裂隙毛细结合水；充满于固体本身裂隙中的毛细水，这部分水约占总水分20％，要去除毛细压力作用下的结合水，需要施以与毛细表面张力的合力相反的作用力。(3)以分子作用力与固体紧密吸附的吸附水。(4)被包围在微生物的细胞膜中，如细胞液，这种内部水与固体结合很紧密，要去除这些水，必须破坏细胞膜，可以通过生物降解(好氧氧化，堆肥化，厌氧氧化)，或是采用高温和冷冻等措施。
污泥中80％的水是可以通过机械力脱除的，但是，污泥中还有20％的水处于污泥深处，而现有的污泥脱水设备难以对污泥进行深度脱水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥脱水方法，以解决现有技术难以对污泥进行深度脱水的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种污泥脱水器，以实现上述污水脱水方法。
本发明的技术方案如下：
一种污泥脱水方法，通过金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波，冲击波作用于污泥深处，从而实现污泥深度脱水。
进一步，上述金属丝设置在高压电极与地电极之间，高压电极、地电极及金属丝构成放电器，所述放电器通过皮套密封，皮套内充满纯净水形成水囊；水囊置于污泥中，高压电极通过金属丝短路对地电极放电，放电电流使金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波，由水与皮套耦合到污泥中。
进一步，还包括脉冲功率驱动源，所述脉冲功率驱动源包括：
储能电容器，用于向所述放电器放电；
高压恒流电源，用于向所述储能电容器充电；
切换开关，用于使所述储能电容器与所述放电器接通或断开。
本发明的第二个技术方案如下：
一种污泥脱水器，包括相对设置的高压电极和地电极，高压电极与地电极之间设有金属丝，高压电极和地电极设置在外壳内，外壳位于高压电极与地电极的间隙处设有豁口，豁口通过皮套密封，皮套内充满纯净水。
进一步，还包括污泥舱，上述外壳设置在污泥舱内，外壳的上端和下端分别伸出污泥舱。
进一步，还包括送丝装置，送丝装置包括储丝盘，金属丝的上端穿过地电极伸出外壳且绕设在储丝盘上，储丝盘与步进电机连接。
进一步，还包括脉冲功率驱动源，所述脉冲功率驱动源包括储能电容器、高压恒流电源，高压恒流电源与储能电容器、高压电极、地电极连接且形成回路；回路上设有切换开关。
进一步，还包括控制器，所述控制器分别与上述高压恒流电源和步进电机连接。
进一步，上述外壳与高压电极之间设有高压绝缘子。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明以冲击波作用于污泥和污泥中的水珠、毛细管，致使水珠和毛细管变形，直至破裂，破裂后的水珠不再受污泥的阻止而析出，实现对污泥深度脱水，解决了现有的污泥脱水设备难以对污泥进行深度脱水的问题。
2、本发明提供的污水脱水器，通过金属丝电爆炸产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波可以作用到污泥中的微小颗粒、毛细管上，因此可以达到污泥深度脱水，结构简单，便于实施，且可通过补充金属丝实施连续放电，使一波又波冲击波连续作用于污泥深处实施脱水，脱水效果好，可提高污泥脱水率达10％以上。
附图说明
图1为本发明提供的污泥脱水器结构示意图；
图2为图1的A处放大图。
图中，1.污泥舱，2.污泥进口，3.污泥出口，4.皮套，5.高压电极，6.地电极，7.金属丝，8.高压绝缘子，9.外壳，10.脉冲功率驱动源，11.储丝盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种污泥脱水方法，通过金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波作用于污泥深处，从而实现污泥深度脱水。
具体是将金属丝设置在高压电极与地电极之间，高压电极即内电极，地电极即外电极；高压电极、地电极及金属丝构成放电器，放电器通过皮套密封，皮套内充满纯净水形成水囊；将水囊置于污泥中，通过储能电容器向放电器放电；通过高压恒流电源向储能电容器充电，通过切换开关使储能电容器与放电器接通或断开，高压电极通过金属丝短路对地电极放电，强大的放电电流使金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波能量，由水与皮套耦合到污泥中，从而实现污泥深度脱水。
实施例
一种污泥脱水器，参见图1和图2，包括污泥舱1、脉冲功率驱动源10以及能量转换器，能量转换器包括外壳9以及外壳9内相对设置的高压电极5和地电极6，高压电极5与地电极6之间设有金属丝7，高压电极5通过高压绝缘子8支撑在外壳9上，地电极6通过地电极支撑座与外壳9连接，外壳9位于高压电极5与地电极6的间隙处使用豁口作为冲击波输出窗口且通过皮套4密封，皮套4内充满纯净水形成水囊；外壳9的下端和上端分别伸出污泥舱1。污泥舱1上端设有储丝盘11，金属丝7的上端穿过地电极6中空伸出外壳9且绕设在储丝盘11上，储丝盘11与步进电机连接。
污泥舱1上端设有污泥进口2，下端设有污泥出口3。
脉冲功率驱动源10置于污泥舱1的下方。
脉冲功率驱动源10包括储能电容器和高压恒流电源，高压恒流电源与储能电容器、高压电极5、地电极6连接且形成回路；回路上设有切换开关。切换开关用于使储能电容器与放电器接通或断开，高压恒流电源向储能电容器充电时，切换开关断开，储能电容器充满电后，接通储能电容器和放电器。
切换开关可以采用气体火花开关。
还包括控制器，控制器分别与高压恒流电源10和步进电机连接。控制器可以是微处理器、PLC控制器等。控制器分别控制储高压恒流电源10、带动储丝盘11的步进电机，监测和记录脉冲功率驱动源10的运行状态。
皮套4密封外壳9上设置的冲击波输出窗口构成的空间内用于充入纯净水。
皮套4所采用的材料可以为橡胶，例如氟橡胶。由于冲击波透过皮套4作用于污泥，因此，为了提高皮套4的抗压能力，皮套4的材质可采用纯氟橡胶。皮套4隔离高压电极5、地电极6和金属丝7与污泥，可避免污泥影响放电器的工作效果。
外壳9伸出污泥舱1的上方，方便向皮套4中注水，也便于向高压电极5、地电极6之间输送金属丝7。
对污泥进行脱水时，将放电器置于污泥舱1中，转动储丝盘11，使金属丝7穿过地电极6的中孔直接顶在高压电极5的端面。污泥从污泥进口2进入污泥舱1，污泥充满污泥舱1后，脉冲功率驱动源10加电作业，高压恒流电源(工作电压30kV)向储能电容器(30μF)充电，当达到储能电容器要求的充电电压时，切换开关将储能电容器的高压端与高压电极121接通，高压电极5通过金属丝7(直径0.5mm，长100mm)短路对地电极6放电，强大的放电电流(60kA)导致金属丝7电爆炸，将脉冲功率驱动源储存的电能转换为冲击波能量，由皮套4中的水和皮套4壁耦合到污泥中，冲击波作用于污泥和污泥中的水珠，致使水珠变形，直至破裂，破裂后的水珠不再受污泥的阻止而析出，从而实现对污泥深度脱水。
一次工作结束后，金属丝7被从地电极6表面切断，控制器指示步进电机带到储丝盘11转动，使金属丝7再次伸出地电极6，并顶到高压电极5的端面，然后，脉冲功率驱动源再次对储能电容器充电和对金属丝7放电，循环工作，直到达到对污泥满意的处理结果。
作业结束后，从污泥舱1下方的污泥出口3排出处理过的污泥输送给脱水机进行脱水作业。
相比于传统静压力脱水，本发明通过金属丝电爆炸产生冲击波，能量转换效率非常高，冲击波可以作用到污泥中的微小颗粒、毛细管上，因此可以达到污泥深度脱水，提高污泥脱水率达10％以上。

Claims (9)

1.一种污泥脱水方法，其特征在于：通过金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波作用于污泥深处，从而实现污泥深度脱水。
2.根据权利要求1所述的污泥脱水方法，其特征在于：所述金属丝设置在高压电极与地电极之间，所述高压电极、地电极及金属丝构成放电器，所述放电器通过皮套密封，皮套内充满纯净水形成水囊；水囊置于污泥中，高压电极通过金属丝短路对地电极放电，放电电流使金属丝电爆炸，将电能转换为冲击波，由水与皮套耦合到污泥中。
3.根据权利要求2所述的污泥脱水方法，其特征在于：还包括脉冲功率驱动源，所述脉冲功率驱动源包括：
储能电容器，用于向所述放电器放电；
高压恒流电源，用于向所述储能电容器充电；
切换开关，用于使所述储能电容器与所述放电器接通或断开。
4.一种污泥脱水器，其特征在于：包括相对设置的高压电极(5)和地电极(6)，所述高压电极(5)和地电极(6)设置在外壳(9)内，高压电极(5)与地电极(6)之间设有金属丝(7)，外壳(9)位于高压电极(5)与地电极(6)的间隙处设有豁口，豁口通过皮套(4)密封，皮套(4)内充满纯净水。
5.根据权利要求4所述的污泥脱水器，其特征在于：还包括污泥舱(10)，所述外壳(9)设置在污泥舱(10)内，外壳(9)的上端和下端分别伸出污泥舱(10)。
6.根据权利要求4所述的污泥脱水器，其特征在于：还包括送丝装置，送丝装置包括储丝盘(11)，储丝盘(11)设置在污泥舱(10)上端，所述金属丝(7)的上端穿过地电极(6)的中孔伸出外壳(9)且绕设在储丝盘(11)上，储丝盘(11)与步进电机连接。
7.根据权利要求4-6任一项所述的污泥脱水器，其特征在于：包括脉冲功率驱动源(10)，所述脉冲功率驱动源(10)包括储能电容器和高压恒流电源，所述高压恒流电源与储能电容器、高压电极(5)、地电极(6)连接且形成回路，回路上设有切换开关。
8.根据权利要求7所述的污泥脱水器，其特征在于：还包括控制器，所述控制器与所述高压恒流电源和步进电机连接。
9.根据权利要求8所述的污泥脱水器，其特征在于：所述外壳(9)与高压电极(5)之间设有高压绝缘子(8)。
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