申请日2017.09.19
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种电渗透压滤协同污泥脱水方法，包括以下步骤：设置电渗透压滤单元，其内设有压滤腔室，在所述压滤腔室内实现进料脱水后，再进行电渗透和压滤脱水，随着电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥含水率的降低，切泥机构开始每隔一段时间进行切泥动作;设置与电渗透压滤单元配合的切泥机构，在相应的电渗透压滤单元的阳极板侧设有切泥缝隙，每隔一段时间所述切泥机构通过切泥缝隙切除电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥层。本发明通过对所需处理污泥进行通电处理，带有负电荷的污泥被吸引到阳极，并且及时将阳极干污泥层切除，减小阳极污泥电阻增大电流减小对电渗透脱水产生的影响。
权利要求书
1.一种电渗透压滤协同污泥脱水方法，包括以下步骤：
设置电渗透压滤单元，其内设有压滤腔室，在所述压滤腔室内实现进料脱水后，再进行电渗透和压滤脱水，随着电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥含水率的降低，切泥机构开始每隔一段时间进行切泥动作;
设置与电渗透压滤单元配合的切泥机构，在相应的电渗透压滤单元的阳极板侧设有切泥缝隙，每隔一段时间所述切泥机构通过切泥缝隙切除电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥层。
2.根据权利要求1所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述的电渗透压滤单元包括阳极板组件(26)、阴极板组件(27)和筒体(18)，所述的筒体(18)安装于机架的机架滑轨(2)上，所述的阳极板组件(26)、阴极板组件(27)可滑动设置于筒体(18)内，所述压滤腔室为筒体壁与阳极板组件(26)、阴极板组件(27)所组成的空间;在所述的筒体(18)上设有供切泥机构执行切泥动作的切泥缝隙，在需要切泥时，通过移动筒体(18)使切泥缝隙置于压滤腔室，并靠近阳极板组件(26)，在非切泥状态下，则移动筒体(18)使切泥缝隙离开压滤腔室。
3.根据权利要求2所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述电渗透压滤单元还包括连接板(11)，所述的连接板(11)也安装在机架的机架滑轨(2)上，所述的阴极板组件(27)通过极板推柱(20)与所述连接板(11)固定连接;所述阳极板组件(26)也连接有极板推柱(20)，在动力件的作用下驱动极板推柱(20)以对压滤腔室挤压。
4.根据权利要求2或3所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：阳极板组件(26)包括阳极板(26-2)和阳极盖板(26-1)，阳极板(26-2)安装在阳极盖板(26-1)上，通过密封圈实现密封安装，进泥管(26-3)贯穿阳极板(26-2)和阳极盖板(26-1)使泥浆可以进入到压滤腔室;阴极板组件(27)包括阴极盖板(27-1)、阴极板(27-2)、阴极压环(27-3)、出水管(27-4)和滤布，其中阴极板(27-2)安装在阴极盖板(27-1)上，滤布盖在阴极板(27-2)上，阴极压环(27-3)将滤布压紧在阴极板(27-2)上，阴极盖板(27-1)和阴极板(27-2)上都安装有密封圈，起到密封作用，阴极盖板(27-1)上有若干凸点，凸点之间有缝隙，水分穿过滤布和阳极板，然后从阴极盖板(27-1)上的缝隙流到出水管(27-4)。
5.根据权利要求1、2或3所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：根据压滤腔室内泥饼的厚度来调节所述电渗透压滤单元的阳极板组件(26)与阴极板组件(27)之间的电压，使得泥饼的单位距离上的电压恒定。
6.根据权利要求3所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述电渗透压滤单元还包括正交滑动连杆机构，所述的至少一端连接在筒体(18)上，其中一端连接在连接板(11)上，通过其驱动端的运动来调节筒体(18)与压滤腔室的相对位置。
7.根据权利要求5所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述的正交滑动连杆机构(12)包括竖直连杆(12-1)、水平连杆(12-2)、连杆底座(12-3)、斜连杆(12-4)和竖直滑环(12-5)，其中连杆底座(12-3)固定安装在筒体(18)和连接板(11)支耳(15)上，所述支耳(15)通过滑槽(19)与机架滑轨(24)连接，竖直滑环(12-5)套在竖直连杆(12-1)上，竖直连杆(12-1)和连杆机构滑轨(7)同步上下移动带动水平连杆(12-2)转动，进而改变筒体(18)和连接板(11)之间的距离即将泥饼推至切泥缝处，所述的斜连杆(12-4)和竖直滑环(12-5)连接，为竖直连杆(12-1)提供水平方向的作用力，使之在压滤过程中能够竖直地水平滑动。
8.根据权利要求1所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述切泥机构包括所述推杆支架(10)、切泥推杆(9)和推泥推杆(8)，所述的推杆支架(10)的一端安装在筒体(18)上，切泥推杆(9)和推泥推杆(8)在推杆支架(10)上滑动以实现切泥和推泥，多个切泥机构的切泥推杆(9)均可滑动连接在机架的切泥杆滑轨(13)上，多个切泥机构的推泥推杆(8)均可滑动连接在机架的推泥杆滑轨(5)上。
9.根据权利要求5所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：所述电渗透压滤单元还包括恒电压梯度控制系统，所述的恒电压梯度控制系统包括位移传感器(21)和电源电压调节模块，所述位移传感器(21)检测泥饼厚度，并将其反馈电源电压调节模块，以调节阴极板组件(27)和阳极板组件(26)之间的电压，实现恒电压梯度电渗透脱水。
10.根据权利要求2或3所述的电渗透压滤协同污泥脱水方法，其特征在于：在筒体(18)上靠阳极板组件(26)一侧设置有用于阻挡阳极板组件(26)的挡条(28)，所述位移传感器(21)实时检测阳极板组件(26)到挡条(28)的距离和阴极板组件(26)到挡条(28)的距离，间接测得泥饼的实时厚度，将厚度信号传送给控制器(25)，经控制器(25)处理向电源电压调节模块发送信号以改变基准电压，实时调节泥饼两端的电压使得泥饼上的电压梯度恒定。
说明书
电渗透压滤协同污泥脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体地说是一种电渗透压滤协同污泥脱水方法。
背景技术
污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，减量化是实现污泥其它“三化”的基础，污泥越干，后续处理处置越有利。
污泥中含有4种形态水分，即自由水、吸附水、毛细水和内部水。吸附水、毛细水和内部水虽然只占污泥水分的小部分，但其总含量还是远超干污泥的质量，采用常规方法不易除去，污泥含水率难以进一步降低。污泥特殊的絮体结构是影响污泥深度脱水的主要因素，它主要由高度水合的胞外聚合物(EPS)包裹吸附水中的悬浮颗粒而形成，具有特殊的双电层结构，导致污泥沉降性能和脱水性能很差。要实现污泥的深度脱水，必须首先破坏污泥的特殊絮体结构，释放被束缚的水分，减弱污泥表面亲水性。
电渗透脱水技术正是利用污泥存在的一种特殊双电层结构而实现脱水。污泥颗粒带负电，而水分子带正电，在电场力作用下，带负电的污泥颗粒往阳极板运动，而带正电水分子往阴极板运动。作为一种新型、绿色、高效的固液分离技术，电渗透脱水技术由于具有良好的脱水性能、灵活性高、无污染、可控性强等优点，近年来受到广泛关注，越来越多的研究人员将其应用于污泥脱水当中，以期达到对污泥进行深度脱水的目的。
与现有污泥深度脱水技术(热干化、化学调理+高压压榨方法等)相比，电渗透脱水技术具有一系列独特的优点，具体表现为：良好的脱水效果，电渗透脱水过程中，在电化学反应作用下，污泥细胞受电刺激，电解水定向强力移动产生布朗运动，细胞内的温度升高、压力增大，使得细胞膜破裂，部分膜内水流出，电渗透脱水可除去传统机械脱水所不能够脱除的部分水分，经过电渗透脱水，污泥的含水率可降低至60%以下;与热干化相比具有一定的节能优势，降低了污泥深度处理干化的费用;只对污泥进行减量化脱水，不改变污泥的性质、成分，不增加新的物质，对后续的任一种污泥处置方式无影响;处理过程清洁，无二次污染。
目前的电渗透污泥脱水机主要结构形式有电渗透带式污泥脱水机，电渗透板框式污泥脱水机以及电渗透叠螺式污泥脱水机。以上三种结构的电渗透污泥脱水机，为了将聚集在阴极附近的水分排出，往往需要极大的挤压力量，导致设备体积庞大，结构复杂，耗能高，效率低。并且为了将污泥中的水分有效挤出，正负极之间距离靠近，一旦污泥中出现良导体，容易击穿滤带，导致需要频繁的维护，更换滤带。
如果将含水率很高的污泥直接进入电渗透，需要脱除大量的水分，将大幅度提高电渗透的能耗，必须在电渗透脱水之前，采用机械脱水的方法对污泥进行初步脱水，使得污泥含水率达到一定的程度后再进入电渗透脱水，达到最佳的节能效果。
然而，电渗透脱水技术作为一门新兴的污泥脱水技术，目前还存在着以下主要问题：1、脱水后污泥最终含水率仍有50%-60%，很难突破50%，难以形成污泥电渗透高干度脱水技术;2、电渗透过程中，阳极附近污泥的含水率快速降低，而且电化学反应气体的产生及污泥泥饼中出现裂缝，污泥泥饼与电极板之间的接触面积减小，导致污泥电阻增大，电流下降，脱水效果变差;3、脱水过程中，电场产生电流会有电能转换成热能，使污泥温度升高，实际上存在着能耗偏大问题;4、泥饼在厚度方向上的含水率分布不均，阳极层污泥含水率较低，水分子积聚在阴极层而导致阴极板附近污泥含水率较高。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在的阳极污泥层电阻增加电流减小、电渗透过程中难以保持恒定电压梯度、能耗较高、脱水效果较差的技术问题，提供一种阳极污泥层可切除，极板两端电压可根据泥饼厚度实时调节的电渗透压滤协同污泥脱水方法，以提高脱水效率、效果，并降低脱水能耗。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下步骤的电渗透压滤协同污泥脱水方法，包括以下步骤：
设置电渗透压滤单元，其内设有压滤腔室，在所述压滤腔室内实现进料脱水后，再进行电渗透和压滤脱水，随着电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥含水率的降低，切泥机构开始每隔一段时间进行切泥动作;
设置与电渗透压滤单元配合的切泥机构，在相应的电渗透压滤单元的阳极板侧设有切泥缝隙，每隔一段时间所述切泥机构通过切泥缝隙切除电渗透压滤单元的阳极板侧的污泥层。
可选的，所述的电渗透压滤单元包括阳极板组件、阴极板组件和筒体，所述的筒体安装于机架的机架滑轨上，所述的阳极板组件、阴极板组件可滑动设置于筒体内，所述压滤腔室为筒体壁与阳极板组件、阴极板组件所组成的空间;在所述的筒体上设有供切泥机构执行切泥动作的切泥缝隙，在需要切泥时，通过移动筒体使切泥缝隙置于压滤腔室，并靠近阳极板组件，在非切泥状态下，则移动筒体使切泥缝隙离开压滤腔室。
可选的，所述电渗透压滤单元还包括连接板，所述的连接板也安装在机架的机架滑轨上，所述的阴极板组件通过极板推柱与所述连接板固定连接;所述阳极板组件也连接有极板推柱，在动力件的作用下驱动推杆以对压滤腔室挤压。
可选的，阳极板组件包括阳极板和阳极盖板，阳极板安装在阳极盖板上，通过密封圈实现密封安装，进泥管贯穿阳极板和阳极盖板使泥浆可以进入到压滤腔室;阴极板组件包括阴极盖板、阴极板、阴极压环、出水管和滤布，其中阴极板安装在阴极盖板上，滤布盖在阴极板上，阴极压环将滤布压紧在阴极板上，阴极盖板和阴极板上都安装有密封圈，起到密封作用，阴极盖板上有若干凸点，凸点之间有缝隙，水分穿过滤布和阳极板，然后从阴极盖板上的缝隙流到出水管。
可选的，根据压滤腔室内泥饼的厚度来调节所述电渗透压滤单元的阳极板组件与阴极板组件之间的电压，使得泥饼的单位距离上的电压恒定。
可选的，所述电渗透压滤单元还包括正交滑动连杆机构，所述的至少一端连接在筒体上，其中一端连接在连接板上，通过其驱动端的运动来调节筒体与压滤腔室的相对位置。
可选的，所述的正交滑动连杆机构包括竖直连杆、水平连杆、连杆底座、斜连杆和竖直滑环，其中连杆底座固定安装在筒体和连接板支耳上，所述支耳通过滑槽与机架滑轨连接，竖直滑环套在竖直连杆上，竖直连杆和连杆机构滑轨同步上下移动带动水平连杆转动，进而改变筒体和连接板之间的距离即将泥饼推至切泥缝处，所述的斜连杆竖直滑环连接，为竖直连杆提供水平方向的作用力，使之在压滤过程中能够竖直地水平滑动。
可选的，所述切泥机构包括所述推杆支架、切泥推杆和推泥推杆，所述的推杆支架的一端安装在筒体上，切泥推杆和推泥推杆在推杆支架上滑动以实现切泥和推泥，多个切泥机构的切泥推杆均可滑动连接在机架的切泥杆滑轨上，多个切泥机构的推泥推杆均可滑动连接在机架的推泥杆滑轨上。
可选的，所述电渗透压滤单元还包括恒电压梯度控制系统，所述的恒电压梯度控制系统包括位移传感器和电源电压调节模块，所述位移传感器检测泥饼厚度，并将其反馈电源电压调节模块，以调节阴极板组件和阳极板组件之间的电压，实现恒电压梯度电渗透脱水。
可选的，在筒体上靠阳极板组件一侧设置有用于阻挡阳极板组件的挡条，所述位移传感器实时检测阳极板组件到挡条的距离和阴极板组件到挡条的距离，间接测得泥饼的实时厚度，将厚度信号传送给控制器，经控制器处理向电源电压调节模块发送信号以改变基准电压，实时调节泥饼两端的电压使得泥饼上的电压梯度恒定。
采用以上方法，本发明具有以下优点：本发明利用节能型电渗透污泥高干脱水系统进行电渗透脱水的时候，通过对所需处理污泥进行通电处理，带有负电荷的污泥被吸引到阳极，并且及时将阳极干污泥层切除，减小阳极污泥电阻增大电流减小对电渗透脱水产生的影响。在整个过程中采用恒电压梯度的方式进行电渗透脱水，以进一步降低能耗，提高脱水效果和效率。