CN210481182U - 氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统 - Google Patents

Abstract

氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，包括自动倒极式恒压恒流电源、可调速电动驱动装置、阴极旋转杆和圆筒形的电渗透反应器，电渗透反应器的内部设置有阳极筒体，自动倒极式恒压恒流电源通过导线分别与阴极旋转杆和阳极筒体连接，电渗透反应器和阳极筒体的顶部开设有注药安装长孔，注药安装长孔内安装有喷雾式洒药装置，电渗透反应器的底部开设有进出泥口。本实用新型采用旋转式电渗透氧化有机质脱水技术，可大大降低率污泥的含水率，很大程度上降低了阳极筒体的腐蚀程度，药剂与污泥混合均匀，脱水效率大大提高；在装泥和取出泥饼过程也方便快捷。

Description

氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统

技术领域

本实用新型属于污泥脱水处理技术领域，具体涉及氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统。

背景技术

污泥是污水处理后的产物，由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等及其复杂的非均质体。随着中国经济的飞速发展，城镇污泥、含油污泥和医药污泥等也不断增多，如果没有得到规范化处理和处置，对生态环境产生二次污染，并可能对动植物以及人们的健康造成不利影响。有研究表明，污泥的深度脱水可以降低其处置难度，并且可以变废为宝，再次利用。

目前，我国污水处理厂大多采用机械脱水方法，包括：真空过滤、机械压榨、离心过滤等技术，只对污泥进行了浅层次的处理，不能满足国家后续处理处置的要求。

由于以上诸多原因，许多专家与学者对深度污泥脱水技术有了浓厚的兴趣。比如高级氧化体系仅针对高含水率的液体污泥，但是需要结合大量无机药剂对污泥进行处理，无法直接利用，易损坏设备。

中国专利文献《一种污泥脱水的预处理方法》(公开号CN 103693827 A)公布了一种高级氧化污泥脱水的预处理工艺，具体污泥含水率在85% -95%之间，将FeSO₄·7H₂O、K₂FeO₄、 K₂MnO₄和H₂O₂ 按比例混合均匀，得到污泥脱水预处理药剂，将稀污泥搅拌 10 分钟以上，然后调节污泥浆液pH值为2.5-3.5，再次搅拌10分钟以上，得到污泥酸液，浆污泥预处理药剂进行搅拌反应，抽滤脱水后获得泥饼。该工艺添加了大量的无机调理剂，处理后的滤液星强酸性，实际应用过程中，腐蚀设备，工艺复杂，难以实现。

电渗透技术作为一种新兴深度脱水技术已经开始应用于污泥的脱水，然而传统电渗透技术依然存在诸多的缺点：（1）单独使用电渗透脱水技术时，污泥阳极干化严重，泥饼出现裂缝，泥饼与阳极板之间接触面积减小，污泥脱水效果变差；（2）电渗透阳极板腐蚀严重；（3）泥饼阴阳极水分分布不均匀，阳极含水率低，阴极含水率高，含水率相差10%-20%。

中国专利文献《电渗透与机械压力耦合的污泥脱水方法》(公开号CN 105800891A)公布了一种电渗透与机械压力耦合的污泥脱水方法。先机械压滤法将污泥脱水至75%-80%，随后进行电渗透与机械压滤耦合脱水，交替变压可以污泥含水率降低至50%以下，但该工艺流程复杂，需要反复施加压力，阴极板需要真空吸盘，易损坏设备，污泥酸碱性差异较大，无法直接进行后续的污泥处置。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种添加少量的高级氧化剂、阳极旋转杆不会过度腐蚀而损坏设备、pH值接近中性、污泥水分分布均匀、高效降解有机质、工艺简单实用的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，包括自动倒极式恒压恒流电源、可调速电动驱动装置、底架和圆筒形的电渗透反应器，底架上设有台板，台板上设置有四根斜撑杆，四根斜撑杆下端均通过一个可拆卸铰链铰接在台板上，四个可拆卸铰链位于一个矩形的四个顶点上，电渗透反应器的中心线沿左右方向水平设置，左侧的两根斜撑杆的上端固定连接在电渗透反应器的左端面上，右侧的两根斜撑杆的上端固定连接在电渗透反应器的右端面上，电渗透反应器内同中心线转动连接有阴极旋转杆，可调速电动驱动装置的动力输出端与阴极旋转杆的一端传动连接，电渗透反应器的内部同中心线设置有阳极筒体，自动倒极式恒压恒流电源通过导线分别与阴极旋转杆和阳极筒体连接，电渗透反应器和阳极筒体的顶部开设有注药安装长孔，注药安装长孔内安装有喷雾式洒药装置，电渗透反应器的底部开设有进出泥口，进出泥口处设置有外盖板，外盖板内侧面设置有面积小于外盖板的内盖板，外盖板和内盖板均为弧形结构，该弧形结构与电渗透反应器的中心线重合，内盖板和外盖板之间设置有滤布，外盖板和内盖板与滤布对应的部分均开设有透水孔，阳极筒体底部开设有与内盖板对应的透孔，内盖板位于透孔内，内盖与阳极筒体底部的内表面齐平。

台板上开设有位于电渗透反应器下方的落料口，台板下表面设置有位于落料口下方的抽屉式储水储泥仓，抽屉式储水储泥仓内中部水平设有支撑网。

喷雾式洒药装置包括长方体形状的储药盒，储药盒下部固定设置在注药安装长孔内，储药盒上部通过U型扣固定在电渗透反应器的顶部，储药盒四周与注药安装长孔的四周侧壁之间设置有第一密封条，储药盒下表面与阳极筒体顶部的内侧面齐平，储药盒底部均匀开设有若干个喷药微孔，储药盒顶部的左侧和右侧分别设置有一个顶部敞口的连接管，左侧和右侧的连接管内分别对应设置有第一注射器和第二注射器。

电渗透反应器的顶部右侧开设有穿孔，所述的导线穿过穿孔与阳极筒体连接。

阴极旋转杆的左端和右端均通过轴承转动连接在电渗透反应器的左端面和右端面，阴极旋转杆上设置有若干个均位于阳极筒体内部的搅拌刀片，阴极旋转杆右端伸出电渗透反应器，阴极旋转杆的右端与可调速电动驱动装置的动力输出端连接，阴极旋转杆上设置有与导线连接的导电滑环。

外盖板后侧边通过合页与电渗透反应器铰接，外盖板前侧边通过搭扣与电渗透反应器连接，外盖板内侧面在内盖板的周围设置有与阳极筒体外表面压接密封的第二密封条，内盖板边缘通过锁扣与外盖板内侧面连接。

采用上述技术方案，氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统的脱水方法，包括以下步骤，

（1）向电渗透反应器内装入污泥；

（2）配置药剂，将配置好的药剂放入到喷雾式洒药装置内；

（3）启动可调速电动驱动装置，驱动阴极旋转杆混合污泥与药剂；

（4）开启自动倒极式恒压恒流电源，电渗透双重氧化技术脱水；

（5）收集泥饼。

步骤（1）的具体过程为，开启前侧的两个可拆卸铰链，以后侧的两个可拆卸铰链为支点向上向后翻转电渗透反应器，打开外盖板与电渗透反应器之间连接的搭扣，打开外盖板和内盖板，通过进出泥口向阳极筒体内部投放定量污泥，然后关闭外盖板，锁上搭扣，再将前侧的两个可拆卸铰链连接到台板上使电渗透反应器稳定放置；

步骤（2）的具体过程为，根据所选氧化剂与污泥的比例配置相应的浓度药剂，所选药剂为过氧化钠、过氧化氢、过氧化钙、过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；将过氧化钠、过氧化氢和过氧化钙中的一种抽到第一注射器内，将过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种抽入到第二注射器内，将第一注射器伸入到左侧的连接管内，将药液注入到储药盒内，然后再将第二注射器伸入到右侧的连接管内，将药液注入到储药盒内，药液由储药盒底部的喷药微孔进入到阳极筒体内，将两个连接管封堵。

步骤（3）的具体过程为，启动可调速电动驱动装置，可调速电动驱动装置带动阴极旋转杆转动，阴极旋转杆上的搅拌刀片旋转对喷洒药剂与污泥进行搅拌混合；

步骤（4）的具体过程为，混合均匀后，设置电源倒极时间，打开自动倒极式恒压恒流电源，阴极旋转杆与阳极筒体通电，与此同时阴极旋转杆带动搅拌刀片以一定速度匀速旋转，不断搅拌污泥，最终在双重氧化药剂与电渗透的作用下脱除水分，脱除的水通过内盖板上的透水孔、滤布和外盖板上的透水孔向下流出，流出的水由抽屉式储水储泥仓内收集；

步骤（5）具体过程为，关闭可调速电动驱动装置和自动倒极式恒压恒流电源，

开启前侧的两个可拆卸铰链，以后侧的两个可拆卸铰链为支点向上向后翻转电渗透反应器，打开外盖板与电渗透反应器之间连接的搭扣，打开外盖板和内盖板，然后电渗透反应器再反转过来，泥饼通过进出泥口落到抽屉式储水储泥仓内，然后关闭外盖板，锁上搭扣，再将前侧的两个可拆卸铰链连接到台板上使电渗透反应器稳定放置。

本实用新型的电渗透双重氧化技术脱水的脱水实验机理为：

通过控制电场强度、pH值梯度以及在适当的温度投加过硫酸盐可以控制·OH和SO₄ ^-·的生成数量，进而实现污泥中有机物的降解过程：

电渗透高级氧化体系中的·OH和SO₄ ^-·的生成主要通过下面的方式实现：

（1）过氧化钙释放出的过氧化氢在外加电场的作用下，通过电催化反应生成大量羟基自由基；

（2）过硫酸盐在外加电场的作用下，通过电催化反应生成大量硫酸根自由基；

（3）过硫酸盐在高温的条件下，能够释放出大量的硫酸根自由基。

在电渗透反应过程中有机污染物的降解，首先施加第一种反应温和的氧化药剂，产生羟基自由基，在羟基自由基的作用下部分有机物被分解为简单的小分子化合物，此时电渗透反应器中温度上升，在通过加药装置加入过硫酸盐，过硫酸盐在电活化与热活化的共同作用下产生大量硫酸根自由基，将羟基自由基难以氧化的有机物进行再次氧化，分解成小分子化合物，由于污泥在不断旋转的情况下，阴阳极也在按照一定规律进行倒极，所以体系中的pH值在中性附近动态变化，硫酸根自由基和羟基自由基可以在该范围内稳定存在，提高了对有机质的降解效果。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

（1）本实用新型采用旋转式电渗透氧化有机质脱水技术，可以对含水率75%-85%的市政污泥、含油污泥及医药污泥进行处理，降低率污泥的含水率；

（2）本实用新型主要针对经过一次机械脱水的污泥；

（3）本实用新型无需添加大量无机调理剂改变体系中的pH值，经过体系中旋转作用可以改变污泥的位置，氢离子与氢氧根离子发生中和反应，pH值维持在中性附近；

（4）本实用新型添加少量的双重氧化剂，可以弥补过氧化钙、过氧化钠及过氧化氢在污泥中反应过于缓慢且适应pH值范围小的缺点，又改善了过硫酸盐反应过于强烈对装置有所损坏的现象，并且产生硫酸根自由基和羟基自由基可以拓宽降解有机质种类的范围；

（5）本实用新型使用可以自动倒极的恒压恒流电源，阳极筒体和阴极旋转杆采用非金属-金属复合导电材料，经过脱水处理后的泥饼含水率较为均匀，很大程度上降低了阳极筒体的腐蚀程度；

（6）本实用新型在阴极旋转杆安装有可调速电动驱动装置（电机减速机），可调速电动驱动装置驱动阴极旋转杆旋转，并控制旋转速度，阴极旋转杆上设置有搅拌刀片，在电渗透脱水的过程中可以搅拌污泥，提高脱水效率；

（7）本实用新型中抽屉式储水储泥仓用于储存水和泥饼，水透过支撑网储存在抽屉式储水储泥仓底部，泥饼落在支撑网上，抽屉式储水储采用抽拉式结构，便于进行拆卸倒出水和泥饼；

（8）本实用新型在电渗透反应器顶部安装了喷雾式洒药装置，喷雾式洒药装置包括设置两个注射器，可以分时间段先后施加药剂，注射器外圆与连接管内壁之间密封，注射器向储药盒内部注入药液时，具有一定的压力，药液通过储药盒底部的喷药微孔雾状喷出，均匀洒在污泥上，经过阴极旋转杆搅拌可以充分混合。

（9）本实用新型在电渗透反应器底部设置进出泥口，尽量减小进出泥口的面积，这样可尽量增大阳极筒体的表面积，从而提高脱水效率和效果，通过操作可拆卸铰链，在装泥和取出泥饼过程也方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型的内部结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是阴极旋转杆的侧视图；

图4是图1中外盖板和内盖板的俯视结构图；

图5是图1中储药盒的放大图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本实用新型的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，包括自动倒极式恒压恒流电源、可调速电动驱动装置、底架1和圆筒形的电渗透反应器2，底架1上设有台板3，台板3上设置有四根斜撑杆4，四根斜撑杆4下端均通过一个可拆卸铰链5铰接在台板3上，四个可拆卸铰链5位于一个矩形的四个顶点上，电渗透反应器2的中心线沿左右方向水平设置，左侧的两根斜撑杆4的上端固定连接在电渗透反应器2的左端面上，右侧的两根斜撑杆4的上端固定连接在电渗透反应器2的右端面上，电渗透反应器2内同中心线转动连接有阴极旋转杆6，可调速电动驱动装置的动力输出端与阴极旋转杆6的一端传动连接，电渗透反应器2的内部同中心线设置有阳极筒体7，自动倒极式恒压恒流电源通过导线分别与阴极旋转杆6和阳极筒体7连接，电渗透反应器2和阳极筒体7的顶部开设有注药安装长孔，注药安装长孔内安装有喷雾式洒药装置，电渗透反应器2的底部开设有进出泥口，进出泥口处设置有外盖板8，外盖板8内侧面设置有面积小于外盖板8的内盖板9，外盖板8和内盖板9均为弧形结构，该弧形结构与电渗透反应器2的中心线重合，内盖板9和外盖板8之间设置有滤布10，外盖板8和内盖板9与滤布10对应的部分均开设有透水孔，阳极筒体7底部开设有与内盖板9对应的透孔，内盖板9位于透孔内，内盖与阳极筒体7底部的内表面齐平。自动倒极式恒压恒流电源和可调速电动驱动装置均为现有常规技术，图中也未示出，具体构造不再赘述。

台板3上开设有位于电渗透反应器2下方的落料口，台板3下表面设置有位于落料口下方的抽屉式储水储泥仓11，抽屉式储水储泥仓11内中部水平设有支撑网。

喷雾式洒药装置包括长方体形状的储药盒12，储药盒12下部固定设置在注药安装长孔内，储药盒12上部通过U型扣24固定在电渗透反应器2的顶部，储药盒12四周与注药安装长孔的四周侧壁之间设置有第一密封条，储药盒12下表面与阳极筒体7顶部的内侧面齐平，储药盒12底部均匀开设有若干个喷药微孔13，储药盒12顶部的左侧和右侧分别设置有一个顶部敞口的连接管14，左侧和右侧的连接管14内分别对应设置有第一注射器15和第二注射器16。

电渗透反应器2的顶部右侧开设有穿孔17，所述的导线穿过穿孔17与阳极筒体7连接。

阴极旋转杆6的左端和右端均通过轴承转动连接在电渗透反应器2的左端面和右端面，阴极旋转杆6上设置有若干个均位于阳极筒体7内部的搅拌刀片18，阴极旋转杆6右端伸出电渗透反应器2，阴极旋转杆6的右端与可调速电动驱动装置的动力输出端连接，阴极旋转杆6上设置有与导线连接的导电滑环19。

外盖板8后侧边通过合页20与电渗透反应器2铰接，外盖板8前侧边通过搭扣21与电渗透反应器2连接，外盖板8内侧面在内盖板9的周围设置有与阳极筒体7外表面压接密封的第二密封条22，内盖板9边缘通过锁扣23与外盖板8内侧面连接。

本实用新型中的自动倒极式恒压恒流电源为现有技术，具体构造及原理不再赘述。

氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统的脱水方法，包括以下步骤，

（1）向电渗透反应器2内装入污泥；

（2）配置药剂，将配置好的药剂放入到喷雾式洒药装置内；

（3）启动可调速电动驱动装置，驱动阴极旋转杆6混合污泥与药剂；

（4）开启自动倒极式恒压恒流电源，电渗透双重氧化技术脱水；

（5）收集泥饼。

步骤（1）的具体过程为，开启前侧的两个可拆卸铰链5，以后侧的两个可拆卸铰链5为支点向上向后翻转电渗透反应器2，打开外盖板8与电渗透反应器2之间连接的搭扣21，打开外盖板8和内盖板9，通过进出泥口向阳极筒体7内部投放定量污泥，然后关闭外盖板8，锁上搭扣21，再将前侧的两个可拆卸铰链5连接到台板3上使电渗透反应器2稳定放置；

步骤（2）的具体过程为，根据所选氧化剂与污泥的比例配置相应的浓度药剂，所选药剂为过氧化钠、过氧化氢、过氧化钙、过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾；将过氧化钠、过氧化氢和过氧化钙中的一种抽到第一注射器15内，将过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种抽入到第二注射器16内，将第一注射器15伸入到左侧的连接管14内，将药液注入到储药盒12内，然后再将第二注射器16伸入到右侧的连接管14内，将药液注入到储药盒12内，药液由储药盒12底部的喷药微孔13进入到阳极筒体7内，将两个连接管14封堵。

步骤（3）的具体过程为，启动可调速电动驱动装置，可调速电动驱动装置带动阴极旋转杆6转动，阴极旋转杆6上的搅拌刀片18旋转对喷洒药剂与污泥进行搅拌混合；

步骤（4）的具体过程为，混合均匀后，设置电源倒极时间，打开自动倒极式恒压恒流电源，阴极旋转杆6与阳极筒体7通电，与此同时阴极旋转杆6带动搅拌刀片18以一定速度匀速旋转，不断搅拌污泥，最终在双重氧化药剂与电渗透的作用下脱除水分，脱除的水通过内盖板9上的透水孔、滤布10和外盖板8上的透水孔向下流出，流出的水由抽屉式储水储泥仓11内收集；

步骤（5）具体过程为，关闭可调速电动驱动装置和自动倒极式恒压恒流电源，

开启前侧的两个可拆卸铰链5，以后侧的两个可拆卸铰链5为支点向上向后翻转电渗透反应器2，打开外盖板8与电渗透反应器2之间连接的搭扣21，打开外盖板8和内盖板9，然后电渗透反应器2再反转过来，泥饼通过进出泥口落到抽屉式储水储泥仓11内，然后关闭外盖板8，锁上搭扣21，再将前侧的两个可拆卸铰链5连接到台板3上使电渗透反应器2稳定放置。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：包括自动倒极式恒压恒流电源、可调速电动驱动装置、底架和圆筒形的电渗透反应器，底架上设有台板，台板上设置有四根斜撑杆，四根斜撑杆下端均通过一个可拆卸铰链铰接在台板上，四个可拆卸铰链位于一个矩形的四个顶点上，电渗透反应器的中心线沿左右方向水平设置，左侧的两根斜撑杆的上端固定连接在电渗透反应器的左端面上，右侧的两根斜撑杆的上端固定连接在电渗透反应器的右端面上，电渗透反应器内同中心线转动连接有阴极旋转杆，可调速电动驱动装置的动力输出端与阴极旋转杆的一端传动连接，电渗透反应器的内部同中心线设置有阳极筒体，自动倒极式恒压恒流电源通过导线分别与阴极旋转杆和阳极筒体连接，电渗透反应器和阳极筒体的顶部开设有注药安装长孔，注药安装长孔内安装有喷雾式洒药装置，电渗透反应器的底部开设有进出泥口，进出泥口处设置有外盖板，外盖板内侧面设置有面积小于外盖板的内盖板，外盖板和内盖板均为弧形结构，该弧形结构与电渗透反应器的中心线重合，内盖板和外盖板之间设置有滤布，外盖板和内盖板与滤布对应的部分均开设有透水孔，阳极筒体底部开设有与内盖板对应的透孔，内盖板位于透孔内，内盖与阳极筒体底部的内表面齐平。

2.根据权利要求1所述的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：台板上开设有位于电渗透反应器下方的落料口，台板下表面设置有位于落料口下方的抽屉式储水储泥仓，抽屉式储水储泥仓内中部水平设有支撑网。

3.根据权利要求1所述的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：喷雾式洒药装置包括长方体形状的储药盒，储药盒下部固定设置在注药安装长孔内，储药盒上部通过U型扣固定在电渗透反应器的顶部，储药盒四周与注药安装长孔的四周侧壁之间设置有第一密封条，储药盒下表面与阳极筒体顶部的内侧面齐平，储药盒底部均匀开设有若干个喷药微孔，储药盒顶部的左侧和右侧分别设置有一个顶部敞口的连接管，左侧和右侧的连接管内分别对应设置有第一注射器和第二注射器。

4.根据权利要求1所述的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：电渗透反应器的顶部右侧开设有穿孔，所述的导线穿过穿孔与阳极筒体连接。

5.根据权利要求1所述的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：阴极旋转杆的左端和右端均通过轴承转动连接在电渗透反应器的左端面和右端面，阴极旋转杆上设置有若干个均位于阳极筒体内部的搅拌刀片，阴极旋转杆右端伸出电渗透反应器，阴极旋转杆的右端与可调速电动驱动装置的动力输出端连接，阴极旋转杆上设置有与导线连接的导电滑环。

6.根据权利要求1所述的氧化降解有机质旋转式电渗透污泥脱水系统，其特征在于：外盖板后侧边通过合页与电渗透反应器铰接，外盖板前侧边通过搭扣与电渗透反应器连接，外盖板内侧面在内盖板的周围设置有与阳极筒体外表面压接密封的第二密封条，内盖板边缘通过锁扣与外盖板内侧面连接。

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