申请日2019.04.07
公开(公告)日2019.05.31
IPC分类号C02F11/122; C02F11/15
摘要
本发明涉及一种超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，包括：压滤装置，包括阴极压滤板(5)、阳极压滤板(20)和压滤腔体(8)，并形成多个压滤腔室，由液压系统带动每个压滤腔室的阴极压滤板(5)和阳极压滤板(20)相对运动以压滤污泥，在机械压滤全部或部分过程中，对所述阴极压滤板(5)和阳极压滤板(20)通电进行电渗透;超声波装置，包括超声波发生器(17)和超声波换能器(19)，所述的超声波换能器(19)连接在阴极压滤板(5)上，所述超声波换能器(19)通过导线与超声波发生器(17)连接。本发明提高了污泥脱水率和脱水效果，并降低了脱水能耗。
权利要求书
1.一种超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，包括：
压滤装置，包括阴极压滤板(5)、阳极压滤板(20)和压滤腔体(8)，所述阴极压滤板(5)、阳极压滤板(20)和压滤腔体(8)一一对应并形成多个压滤腔室，所述阴极压滤板(5)连接电源的负极，所述阳极压滤板(20)连接电源的正极，所述阴极压滤板(5)和阳极压滤板(20)的内表面均敷设有滤布，由液压系统带动每个压滤腔室的阴极压滤板(5)和阳极压滤板(20)相对运动以压滤污泥，在机械压滤全部或部分过程中，对所述阴极压滤板(5)和阳极压滤板(20)通电进行电渗透;
超声波装置，包括超声波发生器(17)和超声波换能器(19)，所述的超声波换能器(19)连接在阴极压滤板(5)上，所述超声波换能器(19)通过导线与超声波发生器(17)连接。
2.根据权利要求1所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：所述液压系统包括主液压缸(7)、左液压缸(16)和右液压缸(9)，所述主液压缸(7)为双向工作液压缸，所述左液压缸(16)和右液压(9)缸均为双程工作液压缸，所述主液压缸(7)、左液压缸(16)、右液压缸(9)和压滤腔体(8)均安装于支撑架(15)上，所述左液压缸(16)和右液压缸(9)的液压杆分别连接相应的阴极压滤板(5)，所述主液压缸(7)的两侧液压杆均连接相应的阴极压滤板(5)或阳极压滤板(20)。
3.根据权利要求1或2所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：每个压滤腔室均设置相应的位移传感器(11)，所述位移传感器(11)用于检测相应阳极压滤板(20)在压滤腔中的位移量，从而可确定出阴极压滤板(5)与阳极压滤板(20)的相对距离，所述电源根据所述阴极压滤板(5)与阳极压滤板(20)的距离调节所述阴极压滤板(5)与阳极压滤板(20)之间的电压以实现恒电压梯度下的电渗透压滤。
4.根据权利要求1所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：所述阴极压滤板(5)内侧安装有阴极蜂窝板(5-3)，所述阴极蜂窝板(5-3)上表面覆盖有滤布，所述阴极压滤板(5)与阴极蜂窝板(5-3)配合形成排水的空腔;所述的阴极压滤板(5)外侧开有排水口(5-5)，并安装有阴极导线接口(5-8)，所述的阴极蜂窝板(5-3)上面安装有多个超声波换能器(19)。
5.根据权利要求3所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：所述压滤腔体(8)内表面设有限位台阶，所述的阴极压滤板(5)外圈开有凹槽用于安装密封橡胶圈(5-1)，所述的密封橡胶圈(5-1)直径大于阴极压滤板(5)外径，当阴极压滤板(5)抵到所述压滤腔体(8)的限位台阶时，阴极压滤板(5)与压滤腔体(8)形成过盈配合，形成密封的工作腔。
6.根据权利要求5所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：所述压滤腔体(8)设置有进料口(10)，在与阳极压滤板(20)配合口安装有密封橡胶圈，在与阴极压滤板配合口安装有绝缘橡胶垫(5-6);所述的阳极压滤板外圈开有凹槽用于安装密封橡胶圈，阳极压滤板的外侧安装有阳极导线接口(20-4);阳极压滤板(20)内侧开有排水口与压滤腔体(8)的排水口通过可伸缩的排水软管(8-2)连接，实现压滤水的排出;所述阳极压滤板(20)的内侧安装有阳极蜂窝板(20-2)，阳极压滤板(20)与阳极蜂窝板(20-2)相配合，形成排水空腔，所述的阳极蜂窝板(20-2)开有排水通道，阳极蜂窝板上覆盖有滤布。
7.根据权利要求3所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：所述电源上设有电压调节旋钮，在电压调节旋钮设置有同步带(3)，所述同步带(3)由步进电机(2)驱动，所述步进电机(2)根据所述位移传感器所检测的阴极压滤板(5)与阳极压滤板(20)之间的距离来进行转动，以带动电压调节旋钮，从而进行电压调节实现恒电压梯度。
8.根据权利要求3所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：在电渗透过程中，污泥颗粒粘结在阴极压滤板的滤布上，超声波换能器(19)在阴极蜂窝板(5-3)上会产生共振作用，向污泥压滤腔室发出一定频率和功率的超声波。
9.根据权利要求3所述的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，其特征在于：位移传感器(11)上设有传感器连接线(11-1)，所述的位移传感器(11)分别安装于压滤腔体(8)的外侧，并通过传感器牵拉钢丝(11-3)绕过滑轮(11-4)与阳极压滤板相连，并且可根据阳极板压滤板位移的距离，实时检测出阴极压滤板、阳极压滤板之间的距离，进而调节阴极压滤板、阳极压滤板之间的电压，实现恒电压梯度的电渗透脱水。
说明书
超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置。
背景技术
污泥具有亲水性，胶体性质，具有高压缩性、高含水率等特点。在机械脱水过程中，污泥层的过滤介质压缩，导致空隙度下降，只能将表面的吸附水和毛细水除去，难以除去结合水和间隙水，这是导致含水率高的重要原因，经过传统的机械脱水后，污泥含水率一般在75%-80%，这些污泥因含水率过高，造成运输不便且成本较高，而且无法在填埋场直接处置致使干化时间长，污泥中含有的大量有机物及丰富的氮磷钾等营养物，易腐烂产生恶臭造成环境污染。其他方法如自然干化，热干化，化学脱水等。但是自然干化周期太长，容易产生二次污染，热干化耗能太大，化学脱水需要加入絮凝剂，脱水效果不好，且成本高。
机械脱水方式及设备主要有带式过滤脱水、离心脱水、板框压滤脱水三大类。对于市政污泥而言，带式过滤机、叠螺脱水机、离心机脱水后的滤饼含水率约在75%-80%，隔膜板框压滤机脱水的污泥含水率一般在60%左右。超高压弹性压榨机是一种压力更大，效率更高的压滤设备和固液分离设备，整个过程主要分为进料--弹性压榨--接液--卸料等四个过程。该设备压力直接来自液压油缸的压力，为直接压榨，压榨压力可达到5-7MPa单批次，虽然这种方式脱水后的污泥含水率可以达到更低，但存在能耗大、设备成本高、压榨弹簧需要经常更换等问题。
现有技术的电渗透脱水技术，主要利用电场原理，使带负电荷的污泥向阳极移动，扩散层的反离子带着水分子向阴极移动。阴阳两级间的电压通过恒定的电压来实现的，污泥的厚度变化的同时，阻值也在不断变化，因此浪费大量能源，脱水效果不明显。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的能耗高、脱水效果不佳的技术问题，提出一种提升脱水效果并降低脱水能耗的超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种超声波、电渗透与机械压滤耦合污泥脱水装置，包括：
压滤装置，包括阴极压滤板、阳极压滤板和压滤腔体，所述阴极压滤板、阳极压滤板和压滤腔体一一对应并形成多个压滤腔室，所述阴极压滤板连接电源的负极，所述阳极压滤板连接电源的正极，所述阴极压滤板和阳极压滤板的内表面均敷设有滤布，由液压系统带动每个压滤腔室的阴极压滤板和阳极压滤板相对运动以压滤污泥，在机械压滤全部或部分过程中，对所述阴极压滤板和阳极压滤板通电进行电渗透;
超声波装置，包括超声波发生器和超声波换能器，所述的超声波换能器连接在阴极压滤板上，所述超声波换能器通过导线与超声波发生器连接。
作为改进，所述液压系统包括主液压缸、左液压缸和右液压缸，所述主液压缸为双向工作液压缸，所述左液压缸和右液压缸均为双程工作液压缸，所述主液压缸、左液压缸、右液压缸和压滤腔体均安装于支撑架上，所述左液压缸和右液压缸的液压杆分别连接相应的阴极压滤板，所述主液压缸的两侧液压杆均连接相应的阴极压滤板或阳极压滤板。
作为改进，每个压滤腔室均设置相应的位移传感器，所述位移传感器用于检测相应阳极压滤板在压滤腔中的位移量，从而可确定出阴极压滤板与阳极压滤板的相对距离，所述电源根据所述阴极压滤板与阳极压滤板的距离调节所述阴极压滤板与阳极压滤板之间的电压以实现恒电压梯度下的电渗透压滤。
作为改进，所述阴极压滤板内侧安装有阴极蜂窝板，所述阴极蜂窝板上表面覆盖有滤布，所述阴极压滤板与阴极蜂窝板配合形成排水的空腔;所述的阴极压滤板外侧开有排水口，并安装有阴极导线接口，所述的阴极蜂窝板上面安装有多个超声波换能器。
作为改进，所述压滤腔体内表面设有限位台阶，所述的阴极压滤板外圈开有凹槽用于安装密封橡胶圈，所述的密封橡胶圈直径大于阴极压滤板外径，当阴极压滤板抵到所述压滤腔体的限位台阶时，阴极压滤板与压滤腔体形成过盈配合，形成密封的工作腔。
作为改进，所述压滤腔体设置有进料口，在与阳极压滤板配合口安装有密封橡胶圈，在与阴极压滤板配合口安装有绝缘橡胶垫;所述的阳极压滤板外圈开有凹槽用于安装密封橡胶圈，阳极压滤板的外侧安装有阳极导线接口;阳极压滤板内侧开有排水口与压滤腔体的排水口通过可伸缩的排水软管连接，实现压滤水的排出;所述阳极压滤板的内侧安装有阳极蜂窝板，阳极压滤板与阳极蜂窝板相配合，形成排水空腔，所述的阳极蜂窝板开有排水通道，阳极蜂窝板上覆盖有滤布。
作为改进，所述电源上设有电压调节旋钮，在电压调节旋钮设置有同步带，所述同步带由步进电机驱动，所述步进电机根据所述位移传感器所检测的阴极压滤板与阳极压滤板之间的距离来进行转动，以带动电压调节旋钮，从而进行电压调节实现恒电压梯度。
作为改进，在电渗透过程中，污泥颗粒粘结在阴极压滤板的滤布上，超声波换能器在阴极蜂窝板上会产生共振作用，向污泥压滤腔室发出一定频率和功率的超声波。
作为改进，位移传感器上设有传感器连接线，所述的位移传感器分别安装于压滤腔体的外侧，并通过传感器牵拉钢丝绕过滑轮与阳极压滤板相连，并且可根据阳极板压滤板位移的距离，实时检测出阴极压滤板、阳极压滤板之间的距离，进而调节阴极压滤板、阳极压滤板之间的电压，实现恒电压梯度的电渗透脱水。
采用本发明技术方案，具有以下优点：本发明通过超声波、电渗透、机械压滤耦合脱水，且电渗透系统采用了恒电压梯度的工作方式，在结构上将超声波装置与机械压滤装置完全融为一体。本发明提高了污泥脱水率和脱水效果，并降低了脱水能耗。