[发明专利]机械辅助电脱水装置

说明书

技术领域

本发明涉及污泥脱水领域，具体提供了一种机械辅助电脱水装置。

背景技术

随着市政和工业废水处理活动的增加，要处理的剩余污泥的量也急剧增加。剩余污泥的处理比较麻烦，因为它含有大量的水，运输和处理成本高。在电脱水技术中，将传统的脱水机理如压力脱水与电脱水效应相结合以实现改进的液体/固体分离，增加最后干固体含量并加速脱水过程。电脱水技术已被用于结合不同的脱水装置，如实验室和中试或产业规模的带式压滤机、压滤机、隔膜压滤机。然而，实验室装置的技术问题阻碍了其进一步的研究和开发活动。这些问题体现尚不能满足如下几个方面的要求：

a)装置的安全性和可靠性：脱水单元的构成结构应能够承受所施加的压力，以确保整个系统的安全性；并且脱水单元的容器壁应绝缘，以避免在电脱水过程中漏电。

b)易于操作和良好的操控性能：各组件应该是自成体系的(self-contained)，由较少的组件组成，以最大限度地减少操作和维护的要求；设备的结构应优化，使组装和拆卸简单，操作简便，流程短。

c)实验结果的精确性：实验条件，包括电力和压力，应该由实时监测系统精确设定；对于利用电脱水的活性污泥脱水效果的研究，应充分收集来自脱水单元的滤液。

d)样品放置和取样的便利性：为了研究电脱水过程期间的污泥特性的变化，应该很容易实现把用于电脱水的污泥放入脱水单元中并在电脱水过程后取出已脱水的污泥饼。

大多数关于利用电脱水的污泥脱水的研究基于实验室规模装置。在实验室规模用于大多数电脱水研究的设备由加压脱水单元、电源和数据采集单元组成。加压脱水单元包括多个测试单元、柱和各种尺寸的圆形或长方形罐。本领域技术人员已经设计了多种电脱水单元，它们具有不同的水平、垂直、同轴或其他的电极设置，并已达到了不同的研发程度。以下简单介绍这些装置。电脱水装置可分为四个大类：

a)用于电辅助的真空或压力脱水的垂直装置;

b)用于电辅助的压缩脱水阶段的垂直装置;

c)立式多级电脱水装置;

d)卧式电脱水装置。

Lee等人(LEE J K,SHIN H S,PARK C J,et al.Performance evaluation of electrodewatering system for sewage sludges[J].Korean Journal Chemical Engineering,2002,19(1):41-45)和Shin等人(SHIN H S,LEE J K.Performance evaluation of electrocoagulation and electrodewatering system for reduction of water content in sewage sludge[J].Korean Journal Chemical Engineering,2006,23(2):188-193)设计了一种如图1所示的电脱水实验装置。它由配置有两个电极的电渗透圆柱体单元(即电脱水单元)、电源、数据采集系统、压力供应系统和天平组成。所述电渗透圆柱体单元由聚四氟乙烯管制成。将待脱水的污泥试验材料放置到电脱水单元中两个圆形电极之间，上部铜电极活塞作为阳极(+V_e)，下部的具有多个3毫米的排水孔的穿孔铜板作为阴极(-V_e)。将由5pm孔径的尼龙制成的滤布放在穿孔铜板的上部，以防止胶状材料堵塞孔。将污泥放置在所述脱水单元中，上部铜电极活塞对污泥施加压力，迫使污泥中的水通过脱水单元底部的穿孔铜板。在电脱水单元的阴极下方放置一个盘，以收集从污泥样品排出的水。

如图1所示，压力供应系统和电脱水单元作为整体集成在该装置中，即气体直接接触电脱水单元的活塞。在脱水过程之前和之后组装或拆卸这些组件耗时且耗费人力。基于该装置的设计，在实验中对污泥所施加的压力不高，因而无法研究较高机械压力下的脱水效果。此外，没有取放的着力点的活塞在脱水实验完成后难以取出。