本發(fā)明屬于污泥處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高電流電解-高壓電滲析-高壓氣壓濾聯(lián)合處理污泥的方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，污泥數(shù)量越來(lái)越數(shù)量龐大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)設(shè)市城市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠超過(guò)3500座，污水處理能力約1.45億m3/d，年產(chǎn)生含水量80％的污泥3500多萬(wàn)t。這些污泥由活性污泥的生物絮體、菌類細(xì)胞構(gòu)成，無(wú)機(jī)顆粒中含有有毒有害有機(jī)物、重金屬離子和含大量細(xì)菌的各類微生物。目前，城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥脫水方式為離心、壓榨等脫水方式，這種機(jī)械脫水方式只能將污泥含水率脫至80％。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部環(huán)辦[2010]157號(hào)《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》要求“污水處理廠以貯存(即不處理處置)為目的將污泥運(yùn)出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50％以下?！币虼?，將污泥深度脫水處理降低含水率至50％以下，當(dāng)前污泥減量化、無(wú)害化處理目標(biāo)的迫切需求。污泥中的水分大致被分為顆粒間的空隙水、毛細(xì)水、顆粒的吸附水和內(nèi)部水四類，各種水分與污泥顆粒結(jié)合的程度的關(guān)系可以表示為：內(nèi)部水>吸附水>毛細(xì)水>空隙水，越在前結(jié)合程度越高，越難除去。機(jī)械處理污泥含水率高的主要原因是污泥中菌膠團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定作用，這些菌膠團(tuán)很難被機(jī)械作用破壞，而且污泥微生物細(xì)胞壁的剛性結(jié)構(gòu)阻礙了胞內(nèi)水分的釋放。要將含水率80％以上的污泥進(jìn)一步脫水，需要對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，改善污泥的脫水性能后，進(jìn)一步借助其他措施對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水，使污泥泥餅含水率達(dá)到50％以下。目前國(guó)內(nèi)污泥深度脫水技術(shù)主要有二種，一種是化學(xué)調(diào)理加機(jī)械壓濾，另一種是自然干化和熱干化?；瘜W(xué)調(diào)理加高壓壓濾方法主要是添加鐵鹽、石灰等，以改變污泥分子電荷極性，使污泥的結(jié)構(gòu)、成分、性質(zhì)發(fā)生了變化，改善壓濾特性，然后再施加0.5MPa以上的高壓機(jī)械脫水。該方法需外加物質(zhì)，增加了干污泥量，同時(shí)添加物給后續(xù)的污泥處置帶來(lái)諸多問(wèn)題。自然干化是利用太陽(yáng)能自然熱源對(duì)污泥進(jìn)行脫水干化處理，該方法需要龐大的干化場(chǎng)地，依賴氣候條件，處理過(guò)程中惡臭氣體揮發(fā)，易帶來(lái)二次污染，因此應(yīng)用受到限制。熱干化是通過(guò)加熱爐對(duì)污泥加熱，使細(xì)胞破壁、脫去內(nèi)部水。該方法設(shè)備復(fù)雜，去除每千克水的熱能能耗為3000-4000kJ，投資和運(yùn)行成本高，難以推廣應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)一種可將污泥不經(jīng)化學(xué)處理，直接脫水至泥餅含水率低于50％的方法，對(duì)于降低污泥量和污泥處置具有特別重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提出一種高電流電解-高壓電滲析-高壓氣壓濾聯(lián)合處理污泥的方法，將大電流電解、高壓脈沖電滲析和氣壓壓濾技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在污泥氣壓壓濾污泥過(guò)程中聯(lián)合高電流、高壓脈沖技術(shù)，可以有效破除污泥的菌束結(jié)構(gòu)，解離污泥中結(jié)合牢固的內(nèi)部水和吸附水，將污泥含水率脫至50％以下。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高電流電解-高壓電滲析-高壓氣壓濾聯(lián)合處理污泥的方法，所述污泥經(jīng)電解-電滲析-壓濾裝置處理，所述裝置為三室兩膜電解裝置，包括兩側(cè)陽(yáng)極電極板、陽(yáng)極網(wǎng)板、陽(yáng)極濾網(wǎng)、濾框、陰極濾網(wǎng)、陰極網(wǎng)板和陰極電極板，所述陽(yáng)極濾網(wǎng)、濾框和陰極濾網(wǎng)構(gòu)成中間室，陽(yáng)極電極板、陽(yáng)極網(wǎng)板和陽(yáng)極濾網(wǎng)構(gòu)成陽(yáng)極室，陰極濾網(wǎng)、陰極網(wǎng)板和陰極電極板構(gòu)成陰極室，所述陽(yáng)極電極板和陰極電極板連有大電流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源和高壓脈沖電源，兩臺(tái)電源可交替使用；所述處理方法包括如下步驟：(1)將污泥泵入濾框中，在污泥輸入過(guò)程中污泥經(jīng)陽(yáng)極濾網(wǎng)和陰極濾網(wǎng)過(guò)濾，直至污泥充滿整個(gè)濾框，關(guān)閉污泥輸入閥門(mén)；(2)開(kāi)啟低電壓大電流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，電在外電場(chǎng)作用下，通過(guò)大電流電解破壞生物細(xì)胞壁，污泥中的內(nèi)部水通過(guò)電解游離出來(lái)；(3)污泥電解結(jié)束后采用壓縮空氣壓濾污泥，同時(shí)排空網(wǎng)板中濾液，在泥餅兩側(cè)形成空氣絕緣層，開(kāi)啟高壓脈沖電滲析，在高脈沖電場(chǎng)作用下污泥表面吸附的陰、陽(yáng)離子向兩極移動(dòng)，解離污泥中的內(nèi)部水；(4)電滲析處理污泥結(jié)束后，采用高壓空氣壓濾污泥，使得污泥進(jìn)一步脫水，排空網(wǎng)板中濾液，脫水后的污泥從濾框排出。作為優(yōu)選，所述步驟(2)中所述穩(wěn)流電源的的規(guī)格為：電壓范圍0-60V，恒電流電解電流密度為0-1500A/m2，電解時(shí)間為1-10分鐘。作為優(yōu)選，所述濾框材質(zhì)為PP或PVC，厚度100-300mm，濾框底部呈倒V形，所述V形夾角為40-90°，從而便于松開(kāi)空壓機(jī)后濾框內(nèi)污泥脫落。作為優(yōu)選，步驟(3)中所述高壓脈沖電源規(guī)格為：脈沖頻率10-100Hz，電壓0-12KV、脈寬50-500μS，脈沖頻率和脈沖寬度可調(diào)，電流0-1A，電滲析時(shí)間1-10分鐘。作為優(yōu)選，步驟(4)中所述高壓空氣壓力為0.1-1.0MPa，壓濾時(shí)間為1-10分鐘。作為優(yōu)選，所述陽(yáng)極電極板材料為RuO2-TiO2/Ti涂層電極、IrO2-Ta2O5/Ti涂層電極、PbO2/Ti鍍層電極、不銹鋼、碳鋼，形狀為板狀；所述的陰極電極板材料為不銹鋼、碳鋼、鈦、Sb5-10wt％鉛-銻合金、鉛-銻-銅合金，形狀為板狀，厚度為1-5mm，所述鉛-銻-銅合金中Sb5-10wt％、Cu1-3wt％。作為優(yōu)選，所述陽(yáng)極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板的材質(zhì)為PP或PVC，厚度30-100mm，開(kāi)孔率為50-75％。作為優(yōu)選，所述陽(yáng)極濾網(wǎng)和陰極濾網(wǎng)的材質(zhì)為濾布或多孔彈性材料，所述板狀多孔彈性材料為PP、PE或PP/PE復(fù)合材料。電滲析脫水原理是利用隔膜電解裝置，在電場(chǎng)的作用下顆粒和水作定向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)多孔固體濾膜時(shí)固體顆粒粒徑被截留，而水分子能夠通過(guò)，從而使固液相分離。電滲析脫水過(guò)程受電場(chǎng)強(qiáng)度、溶液pH、絮凝劑、電極材料和形狀、濾布等因素的影響。污泥經(jīng)電滲析脫水處理后，含水率能降到35％-45％。電滲析耗能低，脫水效率高，有一定的實(shí)用性，但處理時(shí)間長(zhǎng)，效率低，隔膜容易被污染。高壓電滲析處理生化污泥原理是依據(jù)生化污泥帶負(fù)電荷，為平衡這些電荷，污泥顆粒表面會(huì)吸附介質(zhì)中帶相反電荷的離子構(gòu)成雙電層。對(duì)污泥施加高壓直流電場(chǎng)，在外電場(chǎng)作用下，污泥表面吸附的陽(yáng)離子受到電場(chǎng)力吸引而向陰極移動(dòng)，破壞生物細(xì)胞壁，污泥中的內(nèi)部水被攜帶出來(lái)，形成電解滲透脫水現(xiàn)象。而電解脫水區(qū)別電滲析過(guò)程，電解過(guò)程在大電流的作用下污泥表面發(fā)生強(qiáng)烈的電解反應(yīng)，過(guò)程電極反應(yīng)式如下：陰極反應(yīng):2H2O+2e→4OH-+H2，陽(yáng)極反應(yīng)：2H2O→4H++O2+4e。也發(fā)生有機(jī)物的降解反應(yīng)，電流和析氣效應(yīng)使得污泥中的細(xì)胞壁被破壞，在壓濾作用下污泥的中內(nèi)部水被攜帶出來(lái)。因此，將電解和電滲聯(lián)合可有效提高污泥的脫水效率，是一種具有工業(yè)應(yīng)用的污泥深度脫水技術(shù)。本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明所提供的污泥處理方法將大電流電解、高壓脈沖電滲析和氣壓壓濾技術(shù)三者結(jié)合，不需要加入化學(xué)試劑調(diào)理污泥，減少了污泥干重，能直接將污泥含水率脫至50％以下。2、本發(fā)明所提供的污泥處理方法相比熱干化能耗低，經(jīng)濟(jì)效益更高。3、本發(fā)明所提供的污泥處理裝置適用于建筑污泥、河道淤泥、城市生活污泥、工業(yè)污泥等。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不能將方案中所涉及的技術(shù)參數(shù)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明實(shí)施例采用的電解-電滲析-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥脫水裝置，共2組單元電解槽，板框大小為1.0m*1.0m。陽(yáng)極電極材料為RuO2-TiO2/Ti、面積為1.0m*1.0m；陰極電極材料為碳鋼，面積為1.0m*1.0m；陰極網(wǎng)板和陽(yáng)極網(wǎng)板材料為聚丙烯，面積為1.0m*1.0m，厚度50mm，除密封沿外開(kāi)有網(wǎng)格，密封沿頂邊和底邊開(kāi)有空氣進(jìn)口和濾液出口。陰極濾網(wǎng)和陽(yáng)極濾網(wǎng)材料為濾袋，濾框?yàn)榫郾┎牧?，面積為1.0m*1.0m，厚度200mm，底部有污泥輸入進(jìn)口。污泥泵將泥漿泵入濾框中，在污泥輸入過(guò)程中污泥被濾布過(guò)濾，直至污泥充滿整個(gè)濾框，關(guān)閉污泥輸入閥門(mén)。開(kāi)啟低電壓大電流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，以電流10-3000A電解5分鐘。開(kāi)啟空壓機(jī)，以空氣壓縮泥餅至0.2-0.3MPa，泥餅中大部分水被脫出，同時(shí)陽(yáng)極網(wǎng)板和陰極網(wǎng)板中的濾液被排空，在泥餅和陽(yáng)極與陰極之間空氣絕緣層(空氣+PP板)，開(kāi)啟高壓脈沖穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，以0-60KV高壓(頻率50Hz)，脈沖處理泥餅5分鐘，電流為0A。關(guān)閉高壓脈沖電源，將空壓機(jī)壓力增加至0.3-0.6MPa，壓濾5分鐘。測(cè)定電解-電滲析-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥泥餅的含水率。實(shí)施例2--13按上述實(shí)施例的方法，在電解-電滲析-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥裝置中，污泥來(lái)自城市污水處理廠，陽(yáng)極電極材料分別采用為RuO2-TiO2/Ti、IrO2-Ta2O5/Ti、PbO2/Ti、不銹鋼、碳鋼；陰極材料分別采用不銹鋼、碳鋼、鈦、鉛-銻(Sb5-10wt％)合金、鉛-銻-銅(Sb5-10wt％、Cu1-3wt％)合金。處理工藝為泵入至濾框充滿污泥，以1000A電流恒流電解5分鐘，2MPa壓濾空氣，排空網(wǎng)板濾液，以20KV高壓(頻率50Hz)，脈沖處理泥餅5分鐘，電流為0A，以上操作均在室溫下進(jìn)行。所得泥餅含水量如表1所示，電壓為恒電流電解初始電壓，電壓變化較大可能和污泥導(dǎo)電能力、堆積厚度等有關(guān)。表1不同電解材料電解-電滲析-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥結(jié)果實(shí)施例14-22按實(shí)施例1方法，由泵輸入城市污水廠污泥。陽(yáng)極為IrO2-Ta2O5/Ti，陰極為不銹鋼，不同的電流、脈沖電壓和氣壓壓濾處理污泥。所得泥餅含水量如表2所示。表2不同電解工藝電解-電滲析-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥結(jié)果實(shí)施例23-26按實(shí)施例1方法，由泵輸入來(lái)源不同的污泥。陽(yáng)極為IrO2-Ta2O5/Ti，陰極為不銹鋼，以電流1000A電解5分鐘。開(kāi)啟空壓機(jī)，以空氣壓縮泥餅至0.2MPa，泥餅中大部分水被脫出，開(kāi)啟高壓脈沖穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，以20KV高壓(頻率50Hz)，脈沖處理泥餅5分鐘，電流為0A。所得泥餅含水量如表3所示。表3不同來(lái)源污泥電解-電滲-氣壓壓濾聯(lián)合處理污泥結(jié)果實(shí)施例污泥類型污泥來(lái)源電流/A脈沖電壓/KV含水率/％23城市污泥城市污水廠5002046.624生化污泥工業(yè)企業(yè)5002059.125河道淤泥運(yùn)河5002037.926建筑泥漿建筑工地5002030.6以上僅列舉了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)所作的任何改變均落入本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3