申请日2017.10.20
公开(公告)日2018.02.13
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种电化学污泥深度脱水设备及污泥深度脱水方法。设备包括主机支架、进料机、污泥输送带、输送带驱动机构、一个或多个串联的电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构、污泥输送带除垢清洁系统;电化学污泥深度脱水机构由下板、下板电极、上板、上板电极，电极绝缘板、上板密封罩、密封弹簧、弹簧拉杆、加压液压油缸、横梁构成。本发明利用污泥加入直流电场后的电化学现象和机械压力结合进行脱水;它可以自不加任何调理措施的情况下，一次性使活性剩余污泥的含水率由85%降到40%以下，使剩余污泥体积减少2/3以上，且通过电化学作用，可摧毁污泥中微生物细胞膜，杀灭污泥中的蛔虫卵和病原微生物，去除部分重金属。
权利要求书
1.一种电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，它包括主机支架、进料机、污泥输送带、输送带驱动机构、一个或多个串联的电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构;
污泥输送带水平设置于主机支架上，污泥输送带与输送带驱动机构连接，并由输送带驱动机构驱动;
进料机设置在污泥输送带前部正上方;电化学污泥深度脱水机构设置在污泥输送带的中部;泥饼分离机构设置在污泥输送带的后部;
所述的电化学污泥深度脱水机构，自下而上主要由加压液压油缸、下板、下电极绝缘板、下板电极、上板电极、上电极绝缘板、上板密封罩、弹簧拉杆、密封弹簧、横梁构成;下板与主机支架连接成一体;下板是一个上部设有若干开孔的集液槽式的箱体结构，下板箱体底部设有排水口;下板上面安装有水平的下电极绝缘板，下电极绝缘板上面安装有水平的下板电极;下板电极上设有过水通孔;污泥输送带从下板电极上方通过;在下板的两侧固定安装有加压液压油缸;加压液压油缸的活塞杆与横梁固定连接;横梁的支撑板底部固定安装有水平的上电极绝缘板;上电极绝缘板下面安装有水平的上板电极;上板电极是一块平板;上板电极和上电极绝缘板上面安装有一个上板密封罩，上板密封罩将上板电极和上电极绝缘板的上面和侧面四周都罩住;上电极绝缘板上安装有四根弹簧拉杆;四根弹簧拉杆从上板密封罩中穿出;在弹簧拉杆上，上板密封罩上面安装有密封弹簧;在弹簧拉杆上，密封弹簧上面安装有固定螺母;上板电极、下板电极分别与专用直流电源的正极、负极连接;加压液压油缸与动力液压站连接。
2.如权利要求1所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包括电气控制系统;进料机、输送带驱动机构、泥饼分离机构分别与电气控制系统连接。
3.如权利要求2所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包含污泥输送带除垢清洁系统;污泥输送带除垢清洁系统与电气控制系统连接。
4.如权利要求3所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包括一个外壳;主机支架、进料机、污泥输送带、电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构、污泥输送带除垢清洁系统均设置于外壳内;外壳上设有排气扇、透明观察窗。
5.如权利要求1、2、3或4所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，所述的电化学污泥深度脱水设备采用上下多层结构，即：在同一个外壳内设置了上下多层包括主机支架、进料机、污泥输送带、输送带驱动机构、电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构在内的电化学污泥深度脱水设备，每层设有多套串联的电化学污泥深度脱水机构;上层通过支撑架设置于下层之上;层与层之间采用的是并联的连接方式。
6.如权利要求1、2、3或4所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，进料机有一个腔体，腔体前端上部设料仓，带叶片的螺杆通过轴承安装在腔体内，螺杆一端安装有驱动电机;腔体后端设有堵板;腔体后端下部设有出料口;进料机的出料口处设有阀门板，阀门板处设有可调节行程油缸，阀门板与可调节行程油缸的活塞杆连接。
7.如权利要求1、2、3或4所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，上板电极、下板电极采用耐腐蚀的钛基涂层材料;上板密封罩采用增强尼龙材料;下板电极表面布满直径小于5mm的过水通孔，孔距不超过10mm。
8.如权利要求3或4所述的电化学污泥深度脱水设备，其特征在于，所述的泥饼分离机构主要由刮刀组成;所述的输送带驱动机构由减速电机和驱动辊组成;所述的污泥输送带除垢清洁系统包括依次连接的水箱、高压水泵、清洗管路，清洗管路上安装有扇形的喷嘴。
9.一种利用如权利要求1-8任一所述的电化学污泥深度脱水设备进行的污泥深度脱水方法，其特征在于，
污泥进入进料机料仓，进料机驱动电机启动，驱动螺杆转动，螺杆推动污泥在进料机出料口产生压力;同时，输送带驱动机构启动驱动污泥输送带运转，进料机阀门打开，污泥形成一定厚度较密实的原始泥饼，顺势平滑落到污泥输送带上，形成连续的宽度、厚度一致泥饼条;电气控制系统探测泥饼条到达一定设定长度时，电气控制系统发出指令关闭进料机阀门，切断连续的泥饼条，形成一块原始泥饼;进料机驱动电机停止;污泥输送带继续输送原始泥饼，到达设定的电化学污泥深度脱水机构的位置时，输送带驱动机构停止;加压液压油缸带动横梁、上板密封罩、电极绝缘板、上板电极向下移动，对原始泥饼进行挤压，初始对原始泥饼挤压力一般为0.2～0.4MPa，上板电极和下板电极分别接通直流电源的正、负极，促使使原始泥饼发生电化学作用;10～15分钟后原始泥饼的挤压力升到0.5-0.7MPa，电气控制系统根据设定值对上板电极和下板电极的极性根据设定的时间自动进行正、负极切换，加速原始泥饼的电化学作用;5～15分钟后原始泥饼的挤压力升到0.9-1.1MPa，保压;5～10分钟后切断直流电源，加压液压油缸停止向下移动;根据设定的停止时间，电气控制系统控制加压液压油缸带动横梁、上板密封罩、电极绝缘板、上板电极向上移动到一定位置后，停止向上移动;电气控制系统控制开启输送带驱动机构驱动污泥输送带运转，将经电化学深度脱水后的原始泥饼，输送到泥饼分离机构;泥饼分离机构使脱干水分的污泥和污泥输送带分离、卸料完成。
10.如权利要求9所述的污泥深度脱水方法，其特征在于，
电气控制系统在控制开启输送带驱动机构的同时，控制污泥输送带除垢清洁系统启动，产生高压水，清洗污泥输送带;完成一个泥饼的电化学深度脱水的工艺实施过程。
说明书
电化学污泥深度脱水设备及污泥深度脱水方法
技术领域
本发明属于污泥深度脱水技术领域，涉及一种电化学污泥深度脱水设备及污泥深度脱水方法。
背景技术
近几年我国污泥处理行业发展速度较快，受益于污泥处理行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，污泥处理行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。根据住建部的统计数据，“十二五”期间全国城镇污泥处理处置规模将达到25000kt/a(80%含水量)。污泥脱水是污水处理过程中重要的单元操作，其脱水程度直接关系到污泥后续处置成本以及资源化利用价值。污泥处理处置技术路线的选择坚持污泥土地利用为主，协同焚烧或建材利用、污泥填埋等处置方式为辅。
目前，机械脱水是污泥脱水的主要方式。常用的脱水机械模式有带式压滤、真空过滤、隔膜、板框压滤和离心等，脱水的污泥其含水率一般可降至78%～85%。在机械脱水前必须对污泥采取一定的调理措施来改善污泥的脱水性能，调理并经过脱水的污泥其含水率一般可降至60%～70%。
但无论后续采用土地利用、协同焚烧或建材利用、污泥填埋等哪种技术，对污泥进行处置和利用，污泥脱水都是十分关键的步骤。污泥其含水率在78%～85%，由于污泥的体积较大，含水率较高，会使占地面积较大、运输费用高、热值低，并且任何一种机械脱水都无法去除去污泥中存在的重金属。
通过调理措施来改善含水率在60%～70%污泥，会加入大量的添加剂或药剂，使污泥增量，处理成本增加。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种脱水能力高、处理成本低的电化学污泥深度脱水设备及污泥深度脱水方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明一种电化学污泥深度脱水设备，它包括主机支架、进料机、污泥输送带、输送带驱动机构、一个或多个串联的电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构;污泥输送带水平设置于主机支架上，污泥输送带与输送带驱动机构连接，并由输送带驱动机构驱动;进料机设置在污泥输送带前部正上方;电化学污泥深度脱水机构设置在污泥输送带的中部;泥饼分离机构设置在污泥输送带的后部;
所述的电化学污泥深度脱水机构自下而上主要由加压液压油缸、下板、下电极绝缘板、下板电极、上板电极、上电极绝缘板、上板密封罩、弹簧拉杆、密封弹簧、横梁构成;下板与主机支架连接成一体;下板是一个上部设有若干开孔的集液槽式的箱体结构，下板箱体底部设有排水口;下板上面安装有水平的下电极绝缘板，下电极绝缘板上面安装有水平的下板电极;下板电极上设有过水通孔;污泥输送带从下板电极上方通过;在下板的两侧固定安装有加压液压油缸;加压液压油缸的活塞杆与横梁固定连接;横梁的支撑板底部固定安装有水平的上电极绝缘板;上电极绝缘板下面安装有水平的上板电极;上板电极是一块平板;上板电极和上电极绝缘板上面安装有一个上板密封罩，上板密封罩将上板电极和上电极绝缘板的上面和侧面四周都罩住;上电极绝缘板上安装有四根弹簧拉杆;四根弹簧拉杆从上板密封罩中穿出;在弹簧拉杆上，上板密封罩上面安装有密封弹簧;在弹簧拉杆上，密封弹簧上面安装有固定螺母;上板电极、下板电极分别与专用直流电源的正极、负极连接;加压液压油缸与动力液压站连接。
进一步地，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包括电气控制系统;进料机、输送带驱动机构、泥饼分离机构分别与电气控制系统连接。
进一步地，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包括污泥输送带除垢清洁系统;污泥输送带除垢清洁系统与电气控制系统连接。
进一步地，所述的电化学污泥深度脱水设备，还包含一个外壳，主机支架、进料机、污泥输送带、电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构、污泥输送带除垢清洁系统均设置在外壳内;外壳上设有排气扇、透明观察窗。
进一步地，所述的电化学污泥深度脱水设备采用上下多层结构，即：在同一个外壳内设置了上下多层包括主机支架、进料机、污泥输送带、输送带驱动机构、电化学污泥深度脱水机构、泥饼分离机构在内的电化学污泥深度脱水设备，每层设有多套串联的电化学污泥深度脱水机构;上层通过支撑架设置于下层之上;层与层之间采用的是并联的连接方式。
进一步地，进料机有一个腔体，腔体前端上部设料仓，带叶片的螺杆通过轴承安装在腔体内，螺杆一端安装有驱动电机;腔体后端设有堵板;腔体后端下部设有出料口;进料机的出料口处设有阀门板，阀门板处设有可调节行程油缸，阀门板与可调节行程油缸的活塞杆连接。
进一步地，上板电极、下板电极采用耐腐蚀的钛基涂层材料;上板密封罩采用增强尼龙材料。下板电极表面布满直径小于5mm的过水通孔，孔距不超过10mm。
进一步地，所述的泥饼分离机构主要由刮刀组成。所述的输送带驱动机构由减速电机和驱动辊组成。
进一步地，所述的污泥输送带除垢清洁系统包括依次连接的水箱、高压水泵、清洗管路，清洗管路上安装有扇形的喷嘴。
本发明一种利用上述电化学污泥深度脱水设备进行的污泥深度脱水方法如下：污泥进入进料机料仓，进料机驱动电机启动，驱动螺杆转动，螺杆推动污泥在进料机出料口产生压力;同时，输送带驱动机构启动驱动污泥输送带运转，进料机阀门打开，污泥形成一定厚度较密实的原始泥饼，顺势平滑落到污泥输送带上，形成连续的宽度、厚度一致泥饼条;电气控制系统探测泥饼条到达一定设定长度时，电气控制系统发出指令关闭进料机阀门，切断连续的泥饼条，形成一块原始泥饼;进料机驱动电机停止;污泥输送带继续输送原始泥饼，到达设定的电化学污泥深度脱水机构的位置时，输送带驱动机构停止;加压液压油缸带动横梁、上板密封罩、电极绝缘板、上板电极向下移动，对原始泥饼进行挤压，初始对原始泥饼挤压力一般为0.2～0.4MPa，上板电极和下板电极分别接通直流电源的正、负极，促使使原始泥饼发生电化学作用;10～15分钟后原始泥饼的挤压力升到0.5-0.7MPa，电气控制系统根据设定值对上板电极和下板电极的极性根据设定的时间自动进行正、负极切换，加速原始泥饼的电化学作用;5～15分钟后原始泥饼的挤压力升到0.9-1.1MPa，保压;5～10分钟后切断直流电源，加压液压油缸停止向下移动;根据设定的停止时间，电气控制系统控制加压液压油缸带动横梁、上板密封罩、电极绝缘板、上板电极向上移动到一定位置后，停止向上移动;电气控制系统控制开启输送带驱动机构驱动污泥输送带运转，将经电化学深度脱水后的原始泥饼，输送到泥饼分离机构;泥饼分离机构使脱干水分的污泥和污泥输送带分离、卸料完成。
进一步地，电气控制系统在控制开启输送带驱动机构的同时，控制污泥输送带除垢清洁系统启动，产生高压水，清洗污泥输送带;完成一个泥饼的电化学深度脱水的工艺实施过程。
本发明的有益效果：
本发明的电化学污泥深度脱水设备采用电化学污泥深度脱水技术，电化学污泥深度脱水技术是一种新开发的污泥脱水技术，它利用污泥自身具有的电化学性质将压力固液分离技术、电化学脱水处理技术有机地结合起来;电化学脱水处理技术在污泥上下两侧连接，形成电场，使之产生电渗、电泳、电迁移等电化学现象，将污泥的表面吸附水和部分间隙水与污泥相分离;在直流电场作用下带负电的污泥颗粒向正极移动而带正电的水则向负极迁移，从而实现水和污泥颗粒的分离;在电化学反应的作用下，电解水定向移动，细胞内的温度升高、同时机械压力增大，使得细胞膜破裂、胞内水流出。分离后的水在电场的作用下穿过污泥层向阴极移动，使固液产生分离;达到脱水的目的。
本发明利用污泥加入直流电场后的电化学现象和机械压力结合进行脱水;本发明采用的电化学污泥深度脱水技术具有多种脱水处理技术所没有的许多特点;它可以自不加任何调理措施的情况下，一次性可使活性剩余污泥的含水率由85%降到40%以下，使剩余污泥体积减少2/3以上，这是其他机械脱水法难以达到的。并且，通过电化学作用，可摧毁污泥中微生物细胞膜，杀灭污泥中的蛔虫卵和病原微生物;利用阳离子向阴极迁移现象，可去除部分重金属。整个设备不需要人工值守自动化程度高。
本发明的电化学污泥深度脱水设备，对于生化污泥脱水效果尤为明显，并为后期运输、污泥资源化、减量化、无害化，为后期炭化、焚烧、建材利用以及运输提供良好的稳定前提条件，可大幅度降低污泥处理成本。
本发明整体高度小巧、外形美观、高度低，在高度方向上一层或多层叠加，减少了占地空间，提高了处理能力。
本发明能耗低，仅采用电能，不需要其他调理方式或助剂，不产生污泥增量。