[发明专利]一种周期换向电凝聚强化污泥脱水的装置及方法

说明书

本发明涉及一种周期换向电凝聚强化污泥脱水的装置及方法，属于污水处理领域。一种周期换向电凝聚强化污泥脱水的装置，所述装置的主体为用于承装待脱水污泥的筒体，筒体中设置有沿其纵向轴线可移位的活塞和用于承载待脱水污泥的具有通孔的板体；所述活塞下表面固定平板铁电极；所述板体的上方依次固定至少一层滤布和铁丝网电极；待脱水污泥置于平板铁电极和铁丝网电极之间；所述平板铁电极和铁丝网电极分别连接周期换向电源。本发明将周期换向电源应用于污泥脱水过程，可有效避免以往直流电源电渗析过程中可能出现的阳极表面钝化影响导电效果的问题。

技术领域

本发明涉及一种周期换向电凝聚强化污泥脱水的装置及方法，属于污水处理领域。

背景技术

城市污水污泥是城市生活污水和工业废水进行污水净化处理的过程中产生的沉淀物质及污水表面漂出的浮渣，为一种固液混合物质，其成分复杂，含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等。近年来，随着城市化进程加快，工业生产的迅速发展，城市人口的增加，城市工业废水和生活污水的排放量日益增多，城市污水处理率也逐年提高。随着污水排放量与污水处理率的共同提高，我国污泥产量逐年迅速增长，如此大量的污泥给环境造成了巨大压力。

污泥中所含水分的质量与污泥总质量之比称为污泥含水率。污泥含水率一般很大，主要取决于污泥中固体含量及其颗粒的大小，固体颗粒越细小，其所含有机物越多，污泥的含水率越高。沉淀污泥的含水率一般为98.5-99％，浓缩污泥含水率为95％，消化污泥含水率为90％，经脱水处理后出厂的脱水污泥含水率通常在80％左右。污泥处理是指污泥经单元工艺组合处理，达到减量化、稳定化、无害化目的的全过程(马娜，2004)。污泥减量化处理有两种途径：一是减少污水处理过程中污泥的产出量，即前置减量；二是减少产出污泥的体积(减容化)以利于处置，这主要通过污泥脱水来实现。

国内外对污泥进行的减量化处理以机械脱水为主，常用方法有压滤脱水法(包括板框式压滤机脱水与带式压滤机脱水)、真空过滤脱水法和离心脱水法。机械脱水方法对污泥内的孔隙水有一定效果，但难以脱除其中的毛细及吸附水(Glendinning，2007)，此外污泥含有大量微生物的菌体和有机胶体物质，粒径大多小于10^-4m，因而污泥粘度大、孔隙小、水力渗透系数低，机械脱水困难(Brendan，2006)。目前国内污水处理厂采用机械脱水的方法通常只能将含水率降低到80％左右(占达东，2009)，这意味着从污水处理厂排出的污泥每100吨中含有80吨水分，大量的水分为污泥的后续处置带来重重困难。2007年建设部出台的《城镇污水处理厂污泥处置--混合填埋泥质(CJ/T249-2007)》标准和2008年环境保护部出台的《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)》中都明确规定污泥混合填埋含水率应小于60％，目前机械脱水处理产出80％含水率的污泥难以满足污泥填埋的要求。寻找一种高效的污泥脱水处理方法、降低污泥含水率，是解决填埋处置中各种问题的关键，且如前所述，降低含水率可显著降低污泥体积，这不但能够降低污泥异地处置的运输费用，对于填埋处置还可节省库容、减少土地的占用，故脱水减量处理是解决污泥处置问题的关键。

电动现象最早由ReusS(1809)在直流电场作用下的粘土颗粒中发现，包括电渗--指极性的水分子由阳极向阴极移动并由阴极排出；电泳--指带负电荷的颗粒向阳极移动；电迁移--指液相中的正负离子在电场作用下分别向阴极、阳极移动。电动脱水是通过加载直流电压，利用电渗现象对介质(如软粘土、污泥等)进行脱水的方法。电渗是颗粒表面扩散双电层中的反离子在电场力作用下迁移并带动水分子由阳极移向阴极产生的渗流(Hunter，1981)，电渗发生在颗粒间的毛细孔道内，故电动脱水能脱除中含毛细与吸附水在内的水分(Hamir et al，2001)，适用性强于机械脱水方法。对于孔隙小水力渗透性差的粘性土，电动渗透系数要高于水力渗透系数3-4个数量级(Glendinningetal，2007：Mitheell，1993)，电渗流速率明显快于水力渗流，综上可知，电动脱水法较机械脱水法有显著优势。《污泥脱水处理新技术》(US-EPA美国环保局，2006)中指出电动脱水技术是创新而有前景的技术之一，电动处理技术在污泥的减污、脱水方面有着良好的发展空间。