CN204874227U - 高压交流脉冲污泥分解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于污泥处理设备，特别是指一种高压交流脉冲污泥分解装置。包括污泥流经管、设于其两端的连接法兰、开设于其前部及后部的进泥口及出泥口、设置于其内部的电极以及与电极电连接的电源；电极为至少两根且均布于污泥流经管中，电源选用高压交流脉冲电源。本实用新型解决了现有技术存在的药剂投加量大、操作复杂等问题，具有能耗低、便于安装、处理污泥效果好、等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于污泥处理设备，特别是指一种高压交流脉冲污泥分解装置。
背景技术
截止到2013年，我国县级以上污水处理厂已达到3500多座，伴随产生了大量的剩余污泥，全国污泥总产量达3000万吨(以含水率80％计)，预计到2020年污泥产量会达到6000万吨，如此大量的剩余污泥若处置不当，将会对环境产生严重的二次污染。另外，研究发现剩余污泥中含有许多有用物质，如核酸、蛋白质、多糖等，它们都会以溶解性COD的形式表现出来。若能将此类溶解性COD从污泥中提取、析出并进行再利用，便可实现污泥的资源化与能源化，同时大量剩余污泥的处置问题将迎刃而解。
某些地区工业园区污水处理厂运行存在进水碳氮比低、营养物质不足、微生物无法正常生长、处理效果不理想等问题。针对此类问题，目前主要解决措施是向生化池中投加甲醇、乙酸钠、淀粉、葡萄糖等物质作为微生物碳源，但外加碳源需大量人力物力，加重了污水厂的运行负担与费用。若对水厂自身产生的剩余污泥进行处理，提取污泥中的可溶性COD作为碳源补充至生化池中，在提高处理效果的同时，降低了外部碳源投加的费用，节省了剩余污泥的处理费用。
目前，污泥处理的方法包括超声波、微波、热解、冻融、臭氧、碱处理等，这些方法对污泥脱水、再利用等方面性能的改善有所裨益，但同时它们普遍具有能耗高、对设备有特殊要求等不足，臭氧和碱处理存在药剂投加量大、析出的碳源无法直接利用等缺点；另外这些方法在能耗、设备要求上的付出难以得到相应回报，因此寻找一种低耗、高效处理污泥的方法是本领域的技术难题和研究方向。
专利号为201420036901.1的实用新型专利申请中公开了一种高压电分解污泥的破碎装置，该装置包括污泥流经管、外部电极、内部电极、高压电发生装置，其将220V交流电转化为20-100kV的高压直流电，通过电场力产生的脉冲作用使细胞变形、破裂，此专利的主要目的在于在降低絮凝剂投加量的前提下，增大污泥脱水能力，减少剩余污泥的量。而装置的污泥流经管中仅有一根电极体，若为提高处理效率则要由多个污泥流经管串联，这导致了内部电极与污泥的接触面积小，污泥破碎效率低，还加大了设备的占地面积与能耗；该装置处理污泥与碱处理设备连用，存在药剂投加量大、操作复杂等不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低能耗、便于安装、处理效果好的高压交流脉冲污泥分解装置。
本实用新型的整体技术方案是：
高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管、设于污泥流经管两端的连接法兰、开设于污泥流经管前部及后部的进泥口及出泥口、设置于污泥流经管内的电极以及与电极电连接的电源；所述的电极为至少两根且均布于污泥流经管中，电源选用高压交流脉冲电源。
可以显而易见的是，为便于电极的布置以及与电源的连接，优选的技术方案是，在污泥流经管的外壁上设有与电极电连接的外部电极头。
本实用新型的具体技术解决方案还有：
为满足电极与污泥的充分接触，实现对于污泥内微生物细胞更好的破壁或破膜处理效果，优选的技术方案是，所述的电极平行间隔均布于污泥流经管中。
更为优选的技术方案是，所述的电极为三根。
为保证电路设计的安全可靠，常见的结构设计是，污泥流经管管壁外侧设有接地极。
为使污泥与电极长时间充分接触，以获得更好的处理效果，优选的技术解决方案是，污泥流经管管壁上设有折流板，折流板沿轴向延伸且呈垂直平行间隔分布。
为使污泥与电极充分接触，更进一步的优选设计方案是，所述的污泥流经管为倾斜设置，且其前部的进泥口低于后部的出泥口。
污泥流经管的倾斜设计在结构上可以采用多种方式，均不脱离本发明的技术实质，其中较为常见的技术实现方式是所述的污泥流经管外表面设有支架。
为验证本实用新型所取得的技术效果，申请人进行了如下试验：
(1)沉淀后上清液经紫外光谱扫描，在260nm和280nm处有较强烈的吸收，说明蛋白质、核酸因营养物的析出而存在于污泥的水相中(260nm、280nm分别为蛋白质与核酸的紫外吸收高峰区域)。
(2)经高压电分解装置处理后污泥的COD比未处理前的COD提高5-12倍，向生化池中补充污泥析出的上清液后，显微镜观察微生物的种类与数量，表征出水水质良好的微生物(钟虫、等枝虫、楯纤虫、吸管虫、轮虫、漫游虫)数量明显增多，出水水质显著提高，其中COD、氨氮、总氮、总磷指标均大大低于污泥未处理前运行的指标。
本实用新型所取得的技术进步在于：
1、本实用新型中高压脉冲污泥分解装置的电压、频率可根据不同污泥的性状进行调节，对不同污泥均能达到较好的处理效果，适用范围广。产生的高压脉冲电场可直接作用于污泥，能量利用率高，能耗小(仅为15-25W)，低于同类产品。
2、采用交流电产生高压交流脉冲电源，较直流电效果更好。由于高压产生的交流脉冲电场仅存在于污泥流经管内的电极周围，因此本发明将电极均布于污泥流经管内，从而使产生的高压交流脉冲电场区域布满污泥流经管，增大电场与污泥的接触面积，提高污泥处理效率，减少物料投入及人力施工，减小设备的占地面积与能耗。
3、污泥流经管内设置的折流板，使污泥在污泥流经管内时呈折线形运动，较直管形状增大了污泥在管内的停留时间，既延长了电场作用于污泥的时间，提高了设备对污泥的处理效率。同时折流板的存在还增大了系统对污泥的水力剪切力，在电场力与水力作用下，污泥的处理效果更好。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是图1的俯视图。
附图中的附图标记如下：
1、连接法兰；2、进泥口；3、高压交流脉冲电源；4、外部电极头；5、污泥流经管；6、折流板；7、电极；8、出泥口；9、接地极；10、支架。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型做进一步描述，但不作为对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书作出的等效技术手段替换，均不脱离本实用新型的保护范围。
实施例
高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管5、设于污泥流经管5两端的连接法兰1、开设于污泥流经管5前部及后部的进泥口2及出泥口8、设置于污泥流经管5内的电极7以及与电极7电连接的电源；所述的电极7为三根且均布于污泥流经管5中，电源选用高压交流脉冲电源3。
在污泥流经管5的外壁上设有与电极7电连接的外部电极头4。
所述的电极7平行间隔均布于污泥流经管5中。
污泥流经管5管壁外侧设有接地极9。
污泥流经管5管壁上设有折流板6，折流板6沿轴向延伸且呈垂直平行间隔分布，
所述的污泥流经管5为倾斜设置，且其前部的进泥口2低于后部的出泥口8。
所述的污泥流经管5外表面设有支架10。
本实用新型是这样使用的：
向污泥中投加电解质Na2SO4对污泥进行预处理，Na2SO4投加量为0.04-0.06mmol/gDS，反应时间10-20分钟，gDS为每克污泥干重。
高压交流脉冲污泥分解装置的峰值电压为30-90kV，频率为20-80kHZ，污泥在高压交流脉冲污泥分解装置中进行破膜或破壁处理的时间为20-90分钟。
污泥的沉淀静置时间为1-2小时。
申请人对实施例中的技术方案进行了如下试验：
1、某工业区污水处理厂进水中无机颗粒占大部分，有机物与其他所需营养物质浓度低，进水平均CODcr值在100mg/L，无法为微生物正常新陈代谢提供足够的物质，故严重影响其对废水的处理效果，其中出水CODcr在60-80mg/L之间，氨氮在10-15mg/L之间，总氮在25-35mg/L之间，总磷在3mg/L左右。为解决微生物碳源及营养物质缺乏的问题，对剩余污泥进行处理。首先调质污泥10分钟，Na2SO4投加量为0.04mmol/gDS,过滤后用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥，调节交流高压电脉冲污泥分解装置的峰值电压为30kV，频率为20kHZ，破膜或破壁处理20分钟后进入沉淀池静置1小时，结果显示，经处理后污泥CODcr由39mg/L提高至210mg/L，可为生化系统提供部分碳源与营养物质，污水厂出水CODcr降低至39mg/L，氨氮降低至4mg/L，总氮降低至10mg/L，总磷降低至0.6mg/L，出水指标低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
2、首先调质污泥15分钟，Na2SO4投加量为0.04mmol/gDS,过滤后用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥，调节交流高压电脉冲污泥分解装置的峰值电压为45kV，频率为10kHZ，破膜或破壁处理60分钟后进入沉淀池静置1小时，结果显示，经处理后污泥COD由46mg/L提高至320mg/L，可为生化系统提供部分碳源与营养物质，污水厂出水CODcr降低至28mg/L，氨氮降低至3mg/L，总氮降低至9mg/L，总磷降低至0.5mg/L，出水指标低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
3、首先调质污泥15分钟，Na2SO4投加量为0.05mmol/gDS,过滤后用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥，调节交流高压电脉冲污泥分解装置的峰值电压为60kV，频率为40kHZ，破膜或破壁处理40分钟后进入沉淀池静置1.5小时，结果显示，经处理后污泥COD由51mg/L提高至500mg/L，可为生化系统提供部分碳源与营养物质，污水厂出水CODcr降低至31mg/L，氨氮降低至3.6mg/L，总氮降低至6mg/L，总磷降低至0.3mg/L，出水指标低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
4、首先调质污泥20分钟，Na2SO4投加量为0.05mmol/gDS,过滤后用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥，调节交流高压电脉冲污泥分解装置的峰值电压为75kV，频率为30kHZ，破膜或破壁处理75分钟后进入沉淀池静置2h，结果显示，经处理后污泥COD由48mg/L提高至576mg/L，可为生化系统提供部分碳源与营养物质，污水厂出水CODcr降低至20mg/L，氨氮降低至2.5mg/L，总氮降低至5mg/L，总磷降低至0.3mg/L，出水指标低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
5、首先调质污泥20分钟，Na2SO4投加量为0.06mmol/gDS,过滤后用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥，调节交流高压电脉冲污泥分解装置的峰值电压为90kV，频率为50kHZ，破膜或破壁处理90分钟后进入沉淀池静置2小时，结果显示，经处理后污泥COD由42mg/L提高至380mg/L，可为生化系统提供部分碳源与营养物质，污水厂出水CODcr降低至35mg/L，氨氮降低至4mg/L，总氮降低至7mg/L，总磷降低至0.5mg/L，出水指标低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。
以高压交流电脉冲污泥分解装置处理后的污泥上清液作为营养物质补充至水厂后，水厂生化系统中的微生物对废水的处理效率显著提高，与专利号为201220169568.2的实用新型所得结果相比，有明显改善。
本实施例中CODcr、氨氮、总氮、总磷的测定，均是将经高压交流脉冲污泥分解装置破解后的污泥静置沉淀，取上清液进行测定，测定按《水和废水监测分析方法》中国家规定的方法进行。
Claims (8)
1.高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管(5)、设于污泥流经管(5)两端的连接法兰(1)、开设于污泥流经管(5)前部及后部的进泥口(2)及出泥口(8)、设置于污泥流经管(5)内的电极(7)以及与电极(7)电连接的电源；其特征在于所述的电极(7)为至少两根且均布于污泥流经管(5)中，电源选用高压交流脉冲电源(3)。
2.根据权利要求1所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的电极(7)平行间隔均布于污泥流经管(5)中。
3.根据权利要求1所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的电极(7)为三根。
4.根据权利要求1所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的污泥流经管(5)管壁外侧设有接地极(9)。
5.根据权利要求1所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的污泥流经管(5)管壁上设有折流板(6)，折流板(6)沿轴向延伸且呈垂直平行间隔分布。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的污泥流经管(5)为倾斜设置，且其前部的进泥口(2)低于后部的出泥口(8)。
7.根据权利要求6所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的污泥流经管(5)外表面设有支架(10)。
8.根据权利要求1所述的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于装置的峰值电压为30-90kV，频率为10-50kHZ。
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|---|---|---|---|---|
| CN105016594A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-04 | 嘉诚环保工程有限公司 | 剩余污泥中营养物质的处理方法及专用高压交流脉冲污泥分解装置 |
| CN108298778A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-20 | 武汉都市环保工程技术股份有限公司 | 基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统及其方法 |
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