一種污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法與流程

本發明涉及污泥處理技術領域，涉及一種污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法。

背景技術：

污泥深度脫水作為一種有效的污泥脫水減容技術，廣泛應用于市政、化工等領域的污泥脫水工程。污泥脫水通常加入調理劑，常規的調理劑多是三氯化鐵+石灰，調理后的污泥進入機械脫水裝置進行深度脫水。目前污泥深度脫水常規調理劑面臨的主要問題在于：化學藥劑投加量大，成本高，且添加石灰等固體粉劑會導致增量問題，影響污泥后續處理處置，如降低污泥熱值、有機質含量等，嚴重影響污泥后續的碳化、堆肥等資源化利用，且限制了污泥最終處理處置技術。

電化學氧化是一種高級氧化技術，電化學氧化技術是應用于污染物處理的新興技術，由于其具有綠色環保的特點，近年來備受關注。

技術實現要素：

針對現有技術不足，本發明提供一種污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法，解決了現有技術中污泥深度脫水藥劑投加量大、成本高，且添加石灰等固體粉劑會導致增量，影響污泥后續處理處置的技術問題。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種污泥深度脫水調理改性裝置，包括電源箱，底座以及安裝在底座上的進料泵，所述底座上設有至少兩個用于調理改性污泥的箱體，各箱體之間相互串聯連通，所述各箱體下部均設有進料口、上部均設有出料口，所述進料泵通過進料管道連接各箱體。

優選的，所述各箱體側壁上均設有用于實時監控箱體內污泥溫度的溫度表。

優選的，所述進料口下方且位于進料管道上設有用于觀察污泥調理改性效果的觀察口。

優選的，所述箱體為四個，包括第一箱體、第二箱體、第三箱體、第四箱體，所述第一箱體的進料口與進料管道連通，所述第二箱體的進料口與所述第一箱體的出料口連通，所述第三箱體的進料口與所述第二箱體的出料口連通，所述第四箱體的進料口與所述第三箱體的出料口連通，所述第四箱體的出料口與所述出料管道連通。

優選的，所述各箱體包括進料箱體、主箱體、回流箱體，所述進料口設置在進料箱體的下部，所述出料口設置在進料箱體的上部，所述電源箱控制連接各箱體和進料泵。

優選的，所述污泥進入污泥深度脫水調理改性裝置內的箱體內，在箱體內發生、電化學氧化作用。

優選的，所述箱體內部包括陰極板、陽極板、電極、電極絕緣套、隔條、元棒，所述陰極板和陽極板交替排列在一起，通過電極、電極絕緣套、隔條、元棒固定連接。

一種污泥深度脫水調理改性裝置進行的污泥改性方法，包括以下步驟：

S1、將待處理污泥濃縮，得到濃縮污泥；

S2、濃縮污泥在進料泵的作用下，通過進料管道進入污泥深度脫水調理改性裝置，設置電極電壓為10-13V、電流為2000A、電流密度*電壓為38-50V*mA/cm2，停留6-12min，濃縮污泥經過調理改性處理后通過出料管道輸出，得到預處理污泥；

S3、向步驟S2得到的預處理污泥中加入鋁鐵鹽，攪拌8-12min；

S4、將步驟S3處理后的污泥通入壓濾機，進行機械脫水，即可。

優選的，步驟S3所述鋁鐵鹽為氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀、鋁酸鈉、硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵中的至少一種。

優選的，步驟S3所述鋁鐵鹽的加入量占污泥干重的0.5-20%；步驟S4所述壓濾機的濾板面積為0.28-1m²，進料壓力≤1MPa，壓榨壓力≤4.5MPa。

本發明提供一種污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法，與現有技術相比優點在于：

本發明污泥深度脫水調理改性裝置能夠對污泥進行預處理，通過電化學氧化的作用，氧化污泥胞外聚合物，使污泥中包含的水分析出，降低后續處理過程的固液分離難度，實現污泥減量化，采用電化學氧化進行污泥預處理可以有效的降低后續鋁鐵鹽的添加量、工藝簡單，電化學氧化過程中產生的·OH是無選擇地直接與污泥中的有機物反應，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，且電化學氧化對污泥中有害病原體、細菌具有滅殺作用，同時又改善了污泥脫水性能，加速污泥的穩定化、無害化、干化處理過程，有利于污泥的后續處理；

本發明污泥改性方法簡單，能夠大大降低污泥中的含水率，污泥經過污泥深度脫水調理改性裝置的電化學氧化調理，特種電極可產生催化作用，添加鋁鐵鹽可進一步改善污泥脫水性能，且添加成分不影響泥餅的后續資源化處理處置，再配合壓濾機進行深度脫水，可提高鋁鐵鹽的利用率達80%以上，對污泥處理減量化、穩定化的作用優于單純的化學藥劑調理，減少化學藥劑投加量達40%以上，減少污泥量達20%以上；

本發明污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法，具有催化效率穩定、設備少，控制點少，工藝簡潔，操作簡單等優點，為污泥無害化、資源化處置提供便利條件；配合壓濾機能使污泥含水率降至60%以下，pH在6-7之間，無設備腐蝕問題，無惡臭，能夠廣泛適用于市政、化工污泥的處理。

附圖說明

圖1為本發明污泥深度脫水調理改性裝置結構示意圖；

圖2為本發明箱體內部立體結構示意圖。

圖中：1、底座；2、進料泵；3、進料管道；4、溫度表；5、觀察口；6、進料口；7、進料箱體；8、回流箱體；9、出料口；10、出料管道；11、電源箱；12、第一箱體；13、第二箱體；14、第三箱體；15、第四箱體；16、陰極板；17、電極；18、陽極板；19、電極絕緣套；20、隔條；21、元棒。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合實施例對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1和圖2所示，一種污泥深度脫水調理改性裝置，包括電源箱11，底座1以及安裝在底座1上的進料泵2，電源箱11控制連接進料泵2，底座1上設有至少兩個用于調理改性污泥的箱體，進料泵2通過進料管道3連接箱體，電源箱11可控制各箱體電極的電壓、電流，各箱體下部均設有進料口6、上部均設有出料口9，各箱體之間相互串聯連通；

進一步的方案，各箱體包括進料箱體3、主箱體、回流箱體8，進料口6設置在進料箱體7的下部，出料口9設置在進料箱體7的上部；各箱體側壁上均設有用于實時監控箱體內污泥溫度的溫度表4；進料口6下方且位于進料管道上設有用于觀察污泥調理改性效果的觀察口5；

箱體包括第一箱體12、第二箱體13、第三箱體14、第四箱體15，第一箱體12的進料口6與進料管道3連通，第二箱體13的進料口6與第一箱體12的出料口9連通，第三箱體14的進料口6與第二箱體13的出料口9連通，第四箱體15的進料口6與第三箱體14的出料口9連通，第四箱體15的出料口9與出料管道10連通，濃縮后污泥通過進料泵2經管道，從第一箱體12下方的進料口6進入，從第一箱體12上方的出料口9流出進入第二箱體13，第一箱體12、第二箱體13、第三箱體14、第四箱體15串聯布置，污泥分別在第一箱體12、第二箱體13、第三箱體14、第四箱體15發生電化學氧化作用后由出料管道10排出進入污泥儲罐；多個箱體的配合作用使得污泥預處理時間長，保證污泥深度脫水電化學氧化作用對污泥調理改性作用充分發揮，能達到較好的處理效果和較高的處理效率。

第一箱體12、第二箱體13、第三箱體14、第四箱體15的箱體內部包括陰極板16、陽極板18、電極17、電極絕緣套19、隔條20、元棒21，陰極板16和陽極板18交替排列在一起，通過電極17、電極絕緣套19、隔條20、元棒21相互作用固定在一起。

利用污泥深度脫水調理改性裝置進行的污泥改性方案1:

包括以下步驟：

S1、將含固率為3%的污泥濃縮，得到濃縮污泥；

S2、濃縮污泥在進料泵的作用下，通過進料管道進入箱體，箱體內設置電極電壓為11.5V、電流為2000A、電流密度*電壓為38.3V*mA/cm2，停留12min，濃縮污泥經過調理改性處理后通過出料管道輸出，得到預處理污泥；

S3、向步驟S2得到的預處理污泥中加入鋁鐵鹽，鋁鐵鹽的加入量占污泥干重的9%，攪拌10min；

S4、將步驟S3處理后的污泥的pH值為7.1，不會對設備造成腐蝕將其通入壓濾機，進行機械脫水，通過小樣機進行機械脫水，小樣機濾板面積0.28m2，污泥處理量約0.11m3，小樣機壓濾為二次進料二次壓榨：一次進料30min、二次進料20min，進料壓力1MPa；壓榨時間為35min，最大壓榨壓力4.5MPa。

按上述壓濾參數通過小樣機進行壓濾，泥餅成形不粘布，壓濾泥餅平均含水率55%，壓濾液pH為7。

其中，步驟S3鋁鐵鹽為氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵混合而成。

利用污泥深度脫水調理改性裝置進行的污泥改性方案2:

包括以下步驟：

S1、將含固率為3%的污泥濃縮，得到濃縮污泥；

S2、濃縮污泥在進料泵的作用下，通過進料管道進入箱體，箱體內設置電極電壓為12.6V、電流為2000A、電流密度*電壓為41.9V*mA/cm2，停留6min，濃縮污泥經過調理改性處理后通過出料管道輸出，得到預處理污泥；

S3、向步驟S2得到的預處理污泥中加入鋁鐵鹽，鋁鐵鹽的加入量占污泥干重的12%，攪拌10min；

S4、將步驟S3處理后的污泥的pH值為6.9，不會對設備造成腐蝕將其通入壓濾機，進行機械脫水，通過小樣機進行機械脫水，小樣機濾板面積0.28m2，污泥處理量約0.11m3，小樣機壓濾為二次進料二次壓榨：一次進料30min、二次進料20min，進料壓力1MPa；壓榨時間為35min，最大壓榨壓力4.5MPa。

按上述壓濾參數通過小樣機進行壓濾，泥餅成形不粘布，壓濾泥餅平均含水率58%，壓濾液pH為7。

其中，步驟S3鋁鐵鹽為硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀、鋁酸鈉、硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵混合而成。

利用污泥深度脫水調理改性裝置進行的污泥改性方案3:

包括以下步驟：

S1、將含固率為3%的污泥濃縮，得到濃縮污泥；

S2、濃縮污泥在進料泵的作用下，通過進料管道進入箱體，箱體內設置電極電壓為13V、電流為2000A、電流密度*電壓為38V*mA/cm2，停留8min，濃縮污泥經過調理改性處理后通過出料管道輸出，得到預處理污泥；

S3、向步驟S2得到的預處理污泥中加入鋁鐵鹽，鋁鐵鹽的加入量占污泥干重的15%，攪拌10min；

S4、將步驟S3處理后的污泥的pH值為7.2，不會對設備造成腐蝕將其通入壓濾機，進行機械脫水，通過小樣機進行機械脫水，小樣機濾板面積0.28m2，污泥處理量約0.11m3，小樣機壓濾為二次進料二次壓榨：一次進料30min、二次進料20min，進料壓力1MPa；壓榨時間為35min，最大壓榨壓力4.5MPa。

按上述壓濾參數通過小樣機進行壓濾，泥餅成形不粘布，壓濾泥餅平均含水率56%，壓濾液pH為7。

其中，步驟S3鋁鐵鹽為硫酸鋁、硫酸亞鐵、鋁酸鈉、聚合氯化鐵混合而成。

箱體內污泥發生電化學氧化作用機理：污泥通過進料泵的作用，同時進入各個箱體，在箱體內發生電化學氧化作用，電化學氧化是指通過電極反應直接降解有機物或產生羥基自由基·OH、Cl2、O2及O3一類的氧化劑降解有機物，同時在外加電場的作用下，污泥膠團的雙電層被壓縮，形成的泥團更密實，從而改善污泥脫水性能。電化學氧化體系中產生的羥基自由基（·OH）與化學氧化劑直接氧化相比，羥基自由基的反應速率高出了10倍以上，且不存在選擇性，對幾乎所有的有機物均能進行反應，故氧化的效果穩定，不會隨污泥中的殘留有機物的變化而變化。

綜上所述，本發明電化學氧化過程中產生的·OH是無選擇地直接與污泥中的有機物反應，將其降解為二氧化碳、水和簡單有機物，沒有或很少產生二次污染，且電化學氧化同對污泥中有害病原體、細菌具有滅殺作用，同時又改善了污泥脫水性能，加速污泥的穩定化、無害化、干化處理過程，具有能量效率高的特點，是污泥脫水較理想的預處理方式。

本發明污泥改性方法簡單，能夠大大降低污泥中的含水率，污泥經過污泥深度脫水調理改性裝置的電化學氧化調理，特種電極可產生催化作用，添加鋁鐵鹽可進一步改善污泥脫水性能，且添加成分不影響泥餅的后續資源化處理處置，再配合壓濾機進行深度脫水，可提高鋁鐵鹽的利用率達80%以上，對污泥處理減量化、穩定化的作用優于單純的化學藥劑調理，減少化學藥劑投加量達40%以上，減少污泥量達20%以上；

本發明污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法，具有催化效率穩定、設備少，控制點少，工藝簡潔，操作簡單等優點，為污泥無害化、資源化處置提供便利條件；配合壓濾機能使污泥含水率降至60%以下，本發明污泥深度脫水調理改性裝置及其改性方法調理工藝簡單、藥劑投加量小、能使污泥含水率降至60%以下，pH在6-7之間，無惡臭，代替了石灰等粉劑的添加，不存在增容問題且不降低污泥熱值，可以與后續碳化等處置措施很好的銜接，不影響泥餅后續資源化處理處置，廣泛適用于市政、化工污泥的處理。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。