專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含能污泥脫水的電滲方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含能污泥脫水的處理方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種含能污泥脫水的電滲方法及裝置。
背景技術(shù)：
含能污泥是指污水處理過(guò)程所產(chǎn)生的含有一定熱值的固體沉淀物質(zhì)，根據(jù)污水的來(lái)源可以分為市政污泥、管網(wǎng)污泥和工業(yè)污泥，其中市政污泥是數(shù)量最大的一類(lèi)，主要是來(lái)自于市政污水處理廠(chǎng)，而工業(yè)污泥主要來(lái)源于化工、印染等企業(yè)的自備污水處理廠(chǎng)，盡管市政污泥和工業(yè)污泥的成分不完全相同，但都含有一定的生物能，通過(guò)燃燒可以釋放出一定的熱量，統(tǒng)稱(chēng)為含能污泥，這類(lèi)污泥不同于其它的固體廢棄物，它有以下幾個(gè)主要特征 (1)含水率高，達(dá)到80%以上，這部分水分靠自然很難分離，不進(jìn)行脫水處理，不能燃燒，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸成本高，堆放占地面積大，滲液會(huì)污染土地，造成新的二次污染；(2)微生物、病原體含量高，若不加以處理，直接作肥料施用或棄置，可能會(huì)污染食物鏈；(3)惡臭，同時(shí)向大氣排放溫室氣體，可造成環(huán)境污染，加劇溫室效應(yīng)；(4)含有重金屬，如果不加控制作農(nóng)田林地肥料施用，可能污染土壤，造成不可逆轉(zhuǎn)的耕地退化。目前人們對(duì)污泥的危害認(rèn)識(shí)還不到位，重視不夠，常常將污泥隨意棄置，造成土壤的重金屬積累超標(biāo)、土地板結(jié)，人類(lèi)居住環(huán)境和食物無(wú)意中被污染和破壞。如何妥善地處理污水廠(chǎng)的污泥，一直是全球共同關(guān)注的課題?？v觀(guān)國(guó)內(nèi)外，比較成熟的污泥處置方法一般有燃燒法(焚燒爐焚燒和流化床爐燃燒發(fā)電)、堆肥法、衛(wèi)生填埋等幾種。燃燒處理成本昂貴， 在日本和歐美較為普遍，日本有61%的污泥采用燃燒處理；堆肥成本較低，但技術(shù)要求高， 產(chǎn)品銷(xiāo)售有一定的障礙；衛(wèi)生填埋是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)污水處理廠(chǎng)污泥處理均采用的辦法， 該方法可有效防止氮、磷和重金屬污染地下水，但要占用極其寶貴的土地資源，對(duì)殘留資源的回收很少或幾乎不回收，且填埋場(chǎng)的建設(shè)投資也較大。面對(duì)眾多的污泥利用方案，根據(jù) “環(huán)境衛(wèi)生安全、資源回收、資源投入產(chǎn)出比和收益影響比”四個(gè)方面評(píng)估污泥利用方案的優(yōu)劣，將含能污泥與煤摻燒作為燃煤熱電廠(chǎng)的燃料而燃燒發(fā)電，是污泥無(wú)害化處理和有效利用的一種較理想的途徑，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論中“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。燃燒的前提條件是污泥的脫水干化，而污泥含有大量的孔隙水，將水保持在孔隙內(nèi)，而滲透率較低，一般的暴曬、真空等脫水方法均效果不佳，現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的熱源烘干脫水法，能量消耗大且設(shè)備成本太高，因此采用電滲脫水是目前投資少、有效、易實(shí)現(xiàn)的實(shí)用方法之一。由于含能污泥與土壤成分和特性的不同，按照電滲在土體脫水中的應(yīng)用工藝進(jìn)行污泥脫水完全行不通。主要存在以下一些問(wèn)題(1)豎直埋設(shè)于污泥中的鋼筋電極，在通電后的極短時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)極處的污泥由于水分子向陰極遷移，又由于自然滲透系數(shù)低，周?chē)肿硬荒苎a(bǔ)充，污泥體積收縮，陽(yáng)極周?chē)纬煽諝鈱雍透闪盐勰嘟^緣層，使電滲電流急劇下降，電滲作用消失；(2)由于污泥中的水分有工業(yè)污水，在電滲過(guò)程中陽(yáng)極既發(fā)生電解又遭受腐蝕，陽(yáng)極消耗加快，而剝離下的氫氧化合物加劇了陽(yáng)極周?chē)^緣層形成的速率，也加快了電滲電流的急劇下降；(3)在通電后的極短時(shí)間內(nèi)，由于陽(yáng)極與污泥的接觸電阻迅速增大，使電滲電壓的大部分降在接觸電阻上，使發(fā)熱加劇，電滲的成本加大，甚至使電滲不能進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種有效除去污泥中水分的電滲方法及與其配套的實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲裝置。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種含能污泥脫水的電滲方法，包括以下步驟
(1)、對(duì)污泥進(jìn)行第一輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；
(2)、對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌；
(3)、對(duì)污泥進(jìn)行第二輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；
在所述第一輪電滲和第二輪電滲的同時(shí)，采用真空將匯聚到陰極的水抽出。所述第一輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為20-40伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10% 時(shí)停止電滲，所述第一輪電滲用時(shí)5-10分鐘，將污泥的含水率從80%以上降至60%。所述第二輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為40-60伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10% 時(shí)停止電滲，所述第二輪電滲用時(shí)3-5分鐘，將污泥的含水率從60%降至50%以下。所述第一輪電滲和第二輪電滲采用恒壓電滲或者脈沖電壓電滲。所述第二輪電滲之后，再對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌，也可進(jìn)行第三輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，停止電滲。一種實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，包括電滲電源、電滲電極和真空泵，所述電滲電極包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極位于陰極正上方，均采用水平放置，所述陽(yáng)極與電滲電源正極電連接，所述陰極與電滲電源負(fù)極電連接，所述陽(yáng)極包括陽(yáng)極鋼板和石墨板，所述陰極包括陰極鋼板、濾布和腔體，所述腔體的底部或者側(cè)壁上設(shè)有排水管，所述陰極鋼板上設(shè)有滲水孔，所述濾布設(shè)于陰極鋼板上方，所述真空泵與排水管相連接。所述滲水孔的直徑為3-5mm，孔距為10_20mm。所述腔體內(nèi)設(shè)有若干隔筋。所述石墨板是通過(guò)若干小塊石墨板拼接而成。所述電滲裝置為全密封或者對(duì)含能污泥脫水的電滲方法的裝置增設(shè)靜載荷加壓裝置和/或真空預(yù)壓裝置。本發(fā)明所帶來(lái)的有益效果是本發(fā)明中，所說(shuō)第一輪電滲將污泥的含水率從80% 以上降至60%以下，大大降低了其含水率，并且污泥表層呈現(xiàn)干裂狀，極易攪拌破碎；對(duì)呈現(xiàn)干裂狀的污泥破碎攪拌是為了進(jìn)行第二輪電滲；所說(shuō)第二輪電滲可以使污泥的含水率降低至50%以下；含水率50%以下的污泥，已經(jīng)不能結(jié)塊，再對(duì)其進(jìn)行風(fēng)干或者暴曬，使其含水率進(jìn)一步降低。本發(fā)明與目前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的熱源烘干脫水法相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)以相同處理能力論，按照本方法制造的處理設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資大大減??；(2)因電滲脫水不是靠加熱，故脫出的污水沒(méi)有大氣蒸發(fā)，能夠完全收集后進(jìn)行處理，有利于環(huán)保；(3)對(duì)處理場(chǎng)地沒(méi)有要求，可設(shè)在熱電廠(chǎng)、也可設(shè)在污水處理廠(chǎng)，而且占地面積?。?4)脫水的用電可以利用峰谷電價(jià)，使得成本，如電費(fèi)下降。本發(fā)明中，陽(yáng)極和陰極均采用平板形結(jié)構(gòu)，且陰極在下，陽(yáng)極在上設(shè)置，加大了陽(yáng)極和陰極與污泥的接觸面積，從而減小接觸電阻；在陽(yáng)極與污泥接觸的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)電石墨板，消除金屬陽(yáng)極的電解與腐蝕，消除由于剝離下氫氧化合物形成的陽(yáng)極周?chē)^緣層，以減小陽(yáng)極周?chē)勰嗟碾娮杪?，并能大大延長(zhǎng)陽(yáng)極的使用壽命、降低成本；所述真空泵和排水管使陰極下部形成負(fù)壓，既起到排水的作用又起負(fù)壓傳遞作用，有利于電滲匯集到陰極的污水吸入腔體并排出；所述電滲裝置為全密封或者對(duì)含能污泥脫水的電滲方法的裝置增設(shè)靜載荷加壓裝置和/或真空預(yù)壓裝置，有利于陽(yáng)極和陰極與污泥的接觸，最大限度地減小接觸電阻。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述電滲裝置陰極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中部件名稱(chēng)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)如下1、陽(yáng)極；11、陽(yáng)極鋼板；12、石墨板；13、螺釘；14、 陽(yáng)極接線(xiàn)柱；2、陰極；21、陰極鋼板；211、滲水孔；22、濾布；23、腔體；24、排水管；25、隔筋； 26、陰極接線(xiàn)柱；3、真空泵；4、污泥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述
實(shí)施例一作為本發(fā)明所述含能污泥脫水的電滲方法的實(shí)施例，包括以下步驟
(1)、對(duì)污泥進(jìn)行第一輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；
(2)、對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌；
(3)、對(duì)污泥進(jìn)行第二輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；
在所述第一輪電滲和第二輪電滲的同時(shí)，采用真空將匯聚到陰極的水抽出。本實(shí)施例中，所述第一輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為20伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第一輪電滲用時(shí)5分鐘，將污泥的含水率從80%以上降至60%。本實(shí)施例中，所述第二輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為40伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第二輪電滲用時(shí)3分鐘，將污泥的含水率從60%降至50%以下。本實(shí)施例中，所述第一輪電滲和第二輪電滲采用恒壓電滲。以下為本發(fā)明所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置的實(shí)施例，如圖1和圖2 所述，包括電滲電源、電滲電極和真空泵3，所述電滲電極包括陽(yáng)極1和陰極2，所述陽(yáng)極1 位于陰極2正上方，均采用水平放置，所述陽(yáng)極1與電滲電源正極電連接，所述陰極2與電滲電源負(fù)極電連接，所述陽(yáng)極1包括陽(yáng)極鋼板11和石墨板12，所述陰極2包括陰極鋼板21、 濾布22和腔體23，所述腔體23的側(cè)壁上設(shè)有排水管M，所述陰極鋼板21上設(shè)有滲水孔211，所述濾布22設(shè)于陰極鋼板21上方，所述真空泵3與排水管M相連接。本實(shí)施例中，所述陽(yáng)極鋼板11和石墨板12通過(guò)螺釘13相連接。本實(shí)施例中，所述污泥4的厚度為50mm。本實(shí)施例中，所述滲水孔211的直徑為3mm，孔距為10mm。本實(shí)施例中，所述腔體23內(nèi)設(shè)有兩條交叉的隔筋25。所述隔筋25可以承受來(lái)自正極施加到污泥4的壓力、污泥4自重壓力和腔體負(fù)壓的共同作用，保證陰極2的腔體23 結(jié)構(gòu)在受壓的情況下不會(huì)變形。本實(shí)施例中，所述石墨板12是通過(guò)小塊石墨板拼接而成。拼接的方式允許一定的撓度，可以避免石墨板12受壓變形或者斷裂。本實(shí)施例中，所述陽(yáng)極鋼板11上設(shè)有陽(yáng)極接線(xiàn)柱14，與電源正極電連接；所述陰極鋼板21上設(shè)有陰極接線(xiàn)柱沈，與電源負(fù)極電連接。本實(shí)施例中，所述含能污泥脫水的電滲方法的裝置增設(shè)靜載荷加壓裝置(圖中未示出)，位于陽(yáng)極1上方，對(duì)陽(yáng)極1形成垂直向下的力，有利于陽(yáng)極1和陰極2與污泥4的接觸，最大限度地減小接觸電阻。實(shí)施例二作為本發(fā)明所述含能污泥脫水的電滲方法的實(shí)施例，與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述第一輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為30伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第一輪電滲用時(shí)8分鐘，將污泥的含水率從80%以上降至60% ；所述第二輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為50伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第二輪電滲用時(shí)4分鐘，將污泥的含水率從60%降至50%以下；所述第一輪電滲和第二輪電滲采用脈沖電壓電滲。以下為本發(fā)明所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置的實(shí)施例，與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述滲水孔211的直徑為4mm，孔距為15mm ；所述含能污泥脫水的電滲方法的裝置增設(shè)真空預(yù)壓裝置(圖中未示出)；所述污泥4的厚度為80mm。本實(shí)施例中，其余步驟、結(jié)構(gòu)和有益效果均與實(shí)施例一一致，這里不再一一贅述。實(shí)施例三作為本發(fā)明所述含能污泥脫水的電滲方法的實(shí)施例，與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述第一輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為40伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第一輪電滲用時(shí)10分鐘，將污泥的含水率從80%以上降至60% ；所述第二輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為60伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第二輪電滲用時(shí)5分鐘，將污泥的含水率從60%降至50%以下。以下為本發(fā)明所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置的實(shí)施例，與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述滲水孔211的直徑為5mm，孔距為20mm;可對(duì)陽(yáng)極1、陰極2和污泥4進(jìn)行全密封，形成真空預(yù)壓，使陽(yáng)極1和陰極2與污泥4緊密接觸，以減小接觸電阻，提高電滲效率；所述污泥4的厚度為100mm。本實(shí)施例中，其余步驟、結(jié)構(gòu)和有益效果均與實(shí)施例一一致，這里不再一一贅述。
權(quán)利要求
1.一種含能污泥脫水的電滲方法，其特征在于包括以下步驟(1)、對(duì)污泥進(jìn)行第一輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；(2)、對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌；(3)、對(duì)污泥進(jìn)行第二輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)， 停止電滲；在所述第一輪電滲和第二輪電滲的同時(shí)，采用真空將匯聚到陰極的水抽出。
2.如權(quán)利要求1所述的含能污泥脫水的電滲方法，其特征在于所述第一輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為20-40伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第一輪電滲用時(shí) 5-10分鐘，將污泥的含水率從80%以上降至60%。
3.如權(quán)利要求1所述的含能污泥脫水的電滲方法，其特征在于所述第二輪電滲的初始電壓的設(shè)定值為40-60伏，當(dāng)電流減小到初始電流的10%時(shí)停止電滲，所述第二輪電滲用時(shí) 3-5分鐘，將污泥的含水率從60%降至50%以下。
4.如權(quán)利要求2或3所述的含能污泥脫水的電滲方法，其特征在于所述第一輪電滲和第二輪電滲采用恒壓電滲或者脈沖電壓電滲。
5.如權(quán)利要求4所述的含能污泥脫水的電滲方法，其特征在于所述第二輪電滲之后， 再對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌，進(jìn)行第三輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，停止電滲。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，其特征在于包括電滲電源、電滲電極和真空泵，所述電滲電極包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極位于陰極正上方，均采用水平放置，所述陽(yáng)極與電滲電源正極電連接，所述陰極與電滲電源負(fù)極電連接， 所述陽(yáng)極包括陽(yáng)極鋼板和石墨板，所述陰極包括陰極鋼板、濾布和腔體，所述腔體的底部或者側(cè)壁上設(shè)有排水管，所述陰極鋼板上設(shè)有滲水孔，所述濾布設(shè)于陰極鋼板上方，所述真空泵與排水管相連接。
7.如權(quán)利要求6所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，其特征在于所述滲水孔的直徑為3-5mm，孔距為10_20mm。
8.如權(quán)利要求7所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，其特征在于所述腔體內(nèi)設(shè)有若干隔筋。
9.如權(quán)利要求8所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，其特征在于所述石墨板是通過(guò)若干小塊石墨板拼接而成。
10.如權(quán)利要求9所述實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置，其特征在于所述電滲裝置為全密封或者對(duì)含能污泥脫水的電滲方法的裝置增設(shè)靜載荷加壓裝置和/或真空預(yù)壓裝置ο
全文摘要
本發(fā)明涉及含能污泥脫水的處理方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種含能污泥脫水的電滲方法及裝置。該含能污泥脫水的電滲方法包括以下步驟(1)對(duì)污泥進(jìn)行第一輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，停止電滲；(2)對(duì)污泥進(jìn)行破碎攪拌；(3)對(duì)污泥進(jìn)行第二輪電滲，隨著電滲的進(jìn)行，電流不斷減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，停止電滲；在所述第一輪電滲和第二輪電滲的同時(shí)，采用真空將匯聚到陰極的水抽出；該實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲方法的裝置包括電滲電源、電滲電極和真空泵。本發(fā)明提供一種有效除去污泥中水分的電滲方法及與其配套的實(shí)現(xiàn)含能污泥脫水的電滲的裝置。
文檔編號(hào)C02F11/12GK102329062SQ20111026453
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者侯銳, 劉青松, 曹泰斌 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院