[发明专利]双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统及方法

权利要求书

1.双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统，其特征在于：包括电源、污泥反应室、阴极排水装置、阳极活塞和电动推杆，污泥反应室包括沿左右方向水平设置的圆筒体，圆筒体顶部设置有加泥孔，圆筒体的左端和右端分别固定设置有左支板和右支板，阴极排水装置设置在圆筒体左端口处的左支板上，阳极活塞同轴向滑动密封连接圆筒体内，阳极活塞右端面同轴向连接有驱动杆，电动推杆的动力驱动端与驱动杆的右端同轴线连接，电源的正极和负极通过导线分别与阳极活塞和阴极排水装置连接。

2.根据权利要求1所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统，其特征在于：驱动杆外部套设有导套，导套上设置有支撑板。

3.根据权利要求2所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统，其特征在于：阴极排水装置包括左夹板和右夹板，右夹板右侧面与左支板左侧面接触，左夹板右侧面和右夹板左侧面接触，左夹板、右夹板和左支板通过至少三条螺栓连接为一体，右夹板上开设有与圆筒体的左端口对应连通的圆孔，右夹板下部开设有排水槽，排水槽上端与圆孔下部通透，右夹板和左支板之间夹持有阴极碳片、滤布和左密封圈，阴极碳片位于滤布右侧，阴极碳片上均匀打孔，滤布为300目尼龙滤布，电源的负极通过导线阴极碳片连接。

4.根据权利要求3所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统，其特征在于：阳极活塞的左端面设置有阳极碳片，电源的正极通过导线与阳极碳片连接，阳极活塞的外圆周设置有与圆筒体内壁滑动密封配合的右密封圈。

5.根据权利要求4所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）向污泥中加入高级氧化剂，高级氧化剂采用过氧化钙和过硫酸铵，均匀混合；

（2）把阴极碳片卡在圆筒体的左端口，在左支板的左侧面铺设滤布和左密封圈，滤布夹持在阴极碳片和右夹板之间，使用螺栓将左夹板、右夹板和左支板连接并拧紧；启动电动推杆，电动推杆通过驱动杆向左推动阳极活塞伸入到圆筒体的右端口处；

（3）将加入过氧化钙和过硫酸铵的污泥从加泥孔倒入圆筒体内；

（4）接通电源，阳极碳片和阴极碳片均通电，阳极碳片和阴极碳片之间形成的电场均匀地作用于圆筒体中的污泥，开始对污泥进行双氧化协同电渗透反应；

（5）根据实验进行的阶段，启动电动推杆推动阳极活塞向左移动，减少阳极碳片和阴极碳片的间距，加速脱水反应。

6.根据权利要求5所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：步骤（1）中的污泥含水率为98wt％～ 99.8wt％。

7.根据权利要求5所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：步骤（1）中过氧化钙和过硫酸铵的投加量均为污泥干基的2~20%。

8.根据权利要求5所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：步骤（4）中污泥脱水的过程为：在污泥中发生的高级氧化反应主要原理为：

通过控制投药量，电场强度以及阳极碳片和阴极碳片的间距可以控制硫酸根自由基和羟基自由基的生成速率实现污泥脱水的进程；

高级氧化体系的硫酸根自由基和羟基自由基的生成需要通过下面二种方式得以实现，

A、过硫酸铵在外加电场的作用下，通过电催化反应生成大量硫酸根自由基；

B、过硫酸铵和过氧化钙释放出的过氧化氢在外加电场的作用下，通过电催化反应生成羟基自由基。

9.根据权利要求5所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：步骤（4）中污泥脱水的条件为直流电场或者通过正负极转换器施加交变电场。

10.根据权利要求5所述的双氧化协同电渗透污泥横向深度脱水系统的脱水方法，其特征在于：步骤（5）中水量脱除的原因来自于电动力学和高级氧化两部分，过硫酸铵和过氧化钙在体系中反应生成S₂O₈^2-、H₂O₂、OH^-；

在电场力的作用下，污泥中的水分从阳极向阴极移动，电流的增大引起温度的快速升高，高温产生的热量可以使S₂O₈^2-转换为SO₄^-·，使H₂O₂转换为·OH，可以破坏污泥中的EPS有机成分，同时电解水在阴、阳极形成的OH^-和H⁺也可以有效破坏污泥颗粒，使结合水转化为自由水；CaO₂生成的Ca²⁺有助于混凝作用，其在氧化过程中产生的强碱——Ca(OH)₂可以提高污泥的水解效率，并且在强碱性条件下，(NH₄)₂S₂O₈能进一步诱导S₂O₈^2-产生SO₄^-·，同时SO₄^-·能与体系中的OH^-反应生成·OH，对有机物具有更强的破坏作用，提高污泥的脱水性能。