[发明专利]电场与压力协同作用下的污泥脱水造粒装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于污泥脱水造粒装置，特别涉及一种电场与压力协同作用下的污泥脱水造粒装置及方法。

背景技术

污泥包括含城市污水厂污泥、给水厂污泥、排水沟道污泥、水体疏浚淤泥等，其量远大于城市生活垃圾量，而且城市污泥含有较高的污染物含量。其中城市污水厂剩余污泥的有机质含量为城市污水的10倍，污水厂脱水污泥饼中的致病微生物含量比城市生活垃圾高几个数量级。此外，各种污泥中还可能含有重金属、剧毒有机物等污染物质。因此，城市污泥对环境可能造成的危害是严重的。

污泥因其液-固相混合物的浆态特征而成为一类与液态和固态废弃物均有区别的废弃物。它不仅在产生时有浆态物的特征，而且其液、固混合状态具有一定的稳定性，通常仅在施加极大的外加作用力(物理、化学)时才能固、液分离，因此，其管理与处理技术体系均有不同于其他废弃物的特征。

在污泥的物流特性中，含水率高是一个最显著的特征，不仅会因污泥体积庞大造成后续物流输送困难、处理设备容量大、经济性差等问题，而且绝大部分的污泥最终处理与利用过程也与过高含水率的物流不相容。因此，污泥处理中污泥的脱水占有非常重要的地位。

污泥中水分的脱除与其内部水分的存在形式有很大关系。常规的机械脱水通常只能去除自由水分，而剩余水分被看作为“边界水分”，边界水分是机械脱水的理论极限。经机械脱水后的污泥含水率仍高达75～85％。如此高的含水对于污泥后续处理产生了很大困难和较高的经济成本，如焚烧、填埋等，而污泥干燥则需要消耗很大的热能，其成本更高。因此，污泥处理领域非常需要开发新的污泥脱水方法，经济、快速地脱出多余水分，降低污泥含水量。

除干燥外，电渗透脱水(又称电场脱水或电脱水)是一种可以实现深度脱水的技术方法。该技术是基于电场下固体颗粒表面产生的电渗流而进行的固-液分离过程，即利用外加直流电场增强物料的脱水能力。由于将脱水作用直接发生在污泥颗粒的内、外表面，同时脱出自由水分、间隙水分和部分表面结合水分，因此可以实现深度脱水。电脱水技术早有提出，但多局限于实验室研究，工业应用设备很少，其应用的困难主要是电场形式及与机械压力的结合方式，目前应用的电场多为双滚筒电场和板式平行电场。在应用中，双滚筒电场存在电脱水时间偏短和脱水效率偏低的问题，板式平行电场则存在电场稳定性差和压力分布不均等问题。

此外，当前应用的电脱水方法中，还存在如下问题难以克服：(1)机械压力均是通过滚筒或板状电极间接施加在污泥上，存在压力分布不均、干斑和液相不连续等问题；(2)为进料方便和防止电场短路，通常常用偏厚的滤布，对水分渗透和移除影响较大；(3)不具备造粒功能，电脱水后的污泥为不规则片状，对于后续处理所特殊需要的其他颗粒形状难以实现。

鉴于上述问题，电脱水设备的运行稳定性和可靠性下降，极大制约了该技术的应用。因此，需要对原有电脱水技术进行创新，该方法方能有所突破，并获得广泛应用。

发明内容

本发明提出了一种电场与压力协同作用下的污泥脱水造粒一体化装置，由板状电极和造粒挡板共同组成封闭或半封闭腔体，机械压力在进泥的同时直接作用在污泥上，保证脱水腔体内压力分布均匀，且滤布很薄或取消滤布，进而减少水分运动阻力。在电场与机械压力的共同作用下可以更加快速、高效地脱除污泥中的水分，并同步实现造粒功能，进一步减少污泥体积和后续处理的成本，并为后续的干化、焚烧、堆肥等提供不同尺寸的颗粒态物料。

本发明的技术方案如下：

一种电场与压力协同作用下的污泥脱水造粒装置，其特征是由板状电极和造粒挡板共同组成封闭或半封闭腔体，腔体两侧分别为板状导电体作为脱水电场的阴阳极；阳极为金属平板，阴极为金属网状平板电极，分别与直流电源的正负极相连接；造粒挡板的排泥口尺寸设计决定于出料颗粒大小要求和物料压力需要，其开孔率为30％-80％。

所述排泥口形状为圆形或椭圆形或方形。

本发明的在电场与压力协同作用下的污泥脱水造粒方法，在阴极与阳极之间将形成电场，机械压力在进泥的同时直接作用在污泥上，电场的电压控制在10～100V之间，施加在泥饼两侧的机械压力差值控制在1000Pa～0.3MPa之间。

所述的直流电源采用非连续性供电方式。所述的污泥与网状阴极间采用滤布隔离。所述的所述的电场网状阴极外侧用吸水材料吸去移动而来的水分，或采用刮板刮去移动而来的水分，或采用刷子刷去移动而来的水分。

造粒挡板排泥口尺寸根据所需物料颗粒大小设定。

具体说明如下：