申请日2017.06.21
公开(公告)日2017.08.29
IPC分类号C02F11/12; B01D33/04; B01D33/50
摘要
本发明涉及一种竖直电场多层式污泥电脱水装置及其工作方法，本电脱水装置包括：电脱水主机，所述电脱水主机中包括若干个竖直分布的电脱水单元，且各电脱水单元均设有独立的阳极升降系统和阴极传动导电系统;以及所述电脱水主机外接有气源;当电脱水主机处于进排料阶段时，所述气源产生负压，使阳极升降系统带动阳极板上升，与泥饼分离;或当电脱水主机处于电脱水阶段时，所述气源产生正压，使阳极升降系统带动阳极板下升对泥饼承压，并与位于泥饼下方的阴极传动导电系统配合进行电脱水;且各电脱水单元共用一套污泥定量配给系统，通过这些措施构成的竖直电场多层式污泥电脱水机实现了高效率，高稳定性，低成本的污泥深度脱水。
权利要求书
1.一种电脱水装置，其特征在于，包括：
电脱水主机，
所述电脱水主机中包括若干个竖直分布的电脱水单元，且各电脱水单元均设有独立的阳极升降系统和阴极传动导电系统;以及
所述电脱水主机外接有气源;
当电脱水主机处于进排料阶段时，所述气源产生负压，使阳极升降系统带动阳极板上升，与泥饼分离;或
当电脱水主机处于电脱水阶段时，所述气源产生正压，使阳极升降系统带动阳极板下升对泥饼承压，并与位于泥饼下方的阴极传动导电系统配合进行电脱水。
2.根据权利要求1所述的电脱水装置，其特征在于，
各电脱水单元共用一套污泥定量配给系统，
所述污泥定量配给系统包括：适于构成非牛顿半流体的定量配给结构的布泥斗、位于该布泥斗上的压力传感器，以及用于连通各电脱水单元的供泥管道和气动插板阀;
通过监控压力传感器的突变程度判定布泥斗的填充程度，进而由所述电脱水主机所连接有主控器进行开关量输出，关闭相应布泥的斗气动插板阀。
3.根据权利要求2所述的电脱水装置，其特征在于，
所述污泥定量配给系统还包括：用于将布泥斗固定于电脱水主机的横梁处的布泥斗支撑板，所述布泥斗通过泥斗支撑板与电脱水主机的横梁固定;
一出泥调高板位于污泥定量配给系统的出泥口，且适于在0.5～2cm高度下移动，以控制出泥高度;以及
所述压力传感器为平面膜压力传感器，且位于布泥斗高度70%位置，用于监测布泥斗充泥压力，且当压力值突变时，判定布泥斗的填充程度接近100%。
4.根据权利要求3所述的电脱水装置，其特征在于，
所述阴极传动导电系统包括：作为阴极的不锈钢网带传动子系统、起下支撑作用的钢格板、马鞍架;其中
钢格板通过马鞍架与电脱水主机的横梁固定连接;
所述钢格板上适于铺设宽度截面大于400mm2，宽度大于50mm的导电铜排;以及
所述不锈钢网带传动子系统包括：不锈钢网带、网带张紧装置、从动链轮辊、动力链轮辊、链轮托辊、网带穿心轴、滚子链和螺旋丝;其中
通过网带张紧装置将不锈钢网带拉紧，位于不锈钢网带两侧的起传动作用的滚子链与导电铜排相对应，不锈钢网带在动力链轮辊驱动下旋转过程中，滚子链的滚子与导电铜排进行滚动摩擦;
在进行电脱水工作时，阳极板下压，网带穿心轴在压力下发生微量弹性变形后，使螺旋丝与钢格板接触支撑。
5.根据权利要求4所述的电脱水装置，其特征在于，
所述不锈钢网上设有用于过滤介质的滤带，且该滤带通过滤带动力辊提供旋转动力;
所述电脱水单元还包括：滤带清洗系统和滤带除湿系统;其中
所述滤带清洗系统包括：扇形喷嘴、分配管路、管路固定件、纠偏辊和托辊;
所述滤带在通过由纠偏辊和托辊形成的斜面位置进行反冲洗，冲洗水压力为大于2MPa，未及时穿透滤带孔隙的部分水沿滤带斜面向滤带运行的相反方向流动，并由分配管路和其上安装的多个定间距的65度扇形喷嘴构成反冲洗管路，水幕扇面与分配管路呈3度夹角;
所述扇形喷嘴为防堵塞喷嘴;
所述滤带除湿系统包括：连接气源的超级气刀、用于将超级气刀固定与横梁处的气刀固定件;其中
所述的气刀排气口宽度小于80μm，排气口气流流速大于40m/s。
6.根据权利要求5所述的电脱水装置，其特征在于，
所述电脱水主机还连接有原泥供给装置、水循环装置和排污装置;其中
所述原泥供给装置包括：原泥仓，用于将原泥仓中原泥输送至电脱水主机内的单螺杆泵;
所述水循环装置包括：循环泵，所述循环泵与电脱水主机的接液盘冲洗水排口相连接，将冲洗水泵送到循环水池，循环水池设有与给水管路相连接的补水阀和浮球阀，排泥泵与循环水池的下部锥口区域所设置排泥口相连接，以定期排出沉淀的污泥;以及
所述循环水池的下部还设有排水口，以将水通过立式多级离心泵输入至电脱水主机中的滤带清洗系统;
所述排污装置包括：排污泵和滤液储罐，即
将所述电脱水单元脱出的滤液通过排污泵输送到滤液储罐中。
7.一种如权利要求1所述的电脱水装置的工作方法，其特征在于，
当电脱水主机处于进排料阶段时，所述气源产生负压，使阳极升降系统带动阳极板上升，与泥饼分离;或
当电脱水主机处于电脱水阶段时，所述气源产生正压，使阳极升降系统带动阳极板下升对泥饼承压，并与位于泥饼下方的阴极传动导电系统配合进行电脱水。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，
通过非牛顿半流体的定量配给方法进行布泥，即
通过安装于污泥定量配给系统中布泥斗上的压力传感器采集到的突变程度判定布泥斗的填充程度，进而由所述电脱水主机所连接有主控器进行开关量输出，关闭相应布泥的斗气动插板阀。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，
所述阴极传动导电系统包括：作为阴极的不锈钢网带传动子系统、钢格板、马鞍架、铜排固定件和导电铜排;其中
起下支撑作用的钢格板通过马鞍架与电脱水主机的横梁固定连接;
所述钢格板上适于铺设宽度截面大于400mm2，宽度大于50mm的导电铜排，且通过铜排固定件与钢格板固定;以及
所述不锈钢网带传动子系统包括：不锈钢网带、网带张紧装置、从动链轮辊、动力链轮辊、链轮托辊、网带穿心轴、滚子链和螺旋丝;其中
通过网带张紧装置将不锈钢网带拉紧，位于不锈钢网带两侧的起传动作用的滚子链与钢格板上安装的导电铜排相对应，不锈钢网带在动力链轮辊驱动下旋转过程中，滚子链的滚子与导电铜排进行滚动摩擦;
在进行电脱水工作时，阳极板下压，网带穿心轴在压力下发生微量弹性变形后，使螺旋丝与钢格板接触，以支撑。
10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，
所述不锈钢网的上方设有用于过滤介质的滤带，且该滤带通过滤带动力辊提供旋转动力;
所述电脱水单元还包括：滤带清洗系统和滤带除湿系统;其中
所述滤带清洗系统包括：扇形喷嘴、分配管路、管路固定件、纠偏辊和托辊;
所述滤带在通过由纠偏辊和托辊形成的斜面位置进行反冲洗，冲洗水压力为大于2MPa，未及时穿透滤带孔隙的部分水沿滤带斜面向滤带运行的相反方向流动，并由分配管路和其上安装的多个定间距的65度扇形喷嘴构成反冲洗管路，水幕扇面与分配管路呈3度夹角;
所述扇形喷嘴为防堵塞喷嘴;
所述滤带除湿系统包括：连接气源的超级气刀、用于将超级气刀固定与横梁处的气刀固定件;其中
所述的气刀排气口宽度小于80μm，排气口气流流速大于40m/s。
说明书
一种竖直电场多层式污泥电脱水装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及污泥处理处置设备领域，具体涉及一种竖直电场多层式污泥电脱水装置，属于水处理和固体废弃物处理领域的脱水技术。
背景技术
在以生物处理为主体工艺的废水处理过程中，被去除的污染物组分必将直接或间接的形成大量的副产物—污泥，如栅渣截留的漂浮物、初沉池固体和二沉池剩余污泥等，而这些具有胶体性质的污泥往往具有较高的含水率。带式压滤机、离心机、真空过滤机等传统的机械脱水方法，在污泥脱水领域得到广泛应用，但脱水程度有限，只能将污泥含水率降到80%左右。而隔膜压滤等深度脱水方法可以实现含水率降到60%以下，但需要添加大量的生石灰、三氯化铁等调理机，影响脱水泥质，并且不符合污泥的减量化标准。污泥电脱水技术，以其全程水分无相变，能量利用效率高，脱水速度快，污泥中有机质保存效果好等优点，受到广泛的关注。
但是，现有的污泥电脱水设备多为传统机械脱水设备的改型，由于机械结构的限制，无法实现优化的电脱水参数下运行，李相俊(李相俊，通过缩小正极和负极之间的间距实现节电的转鼓式电渗透脱水机[P].中国专利：CN102958850A)提出的转鼓式电脱水装置无法实现足够的机械压力，只能通过提高电场强度来保证快速脱水，电能消耗量大;孟龙等(孟龙，才建成，陈桦等，一种用于电渗透污泥隔膜滤板、隔膜压滤装置和压滤机[P].中国专利：CN104030543A)提出的隔膜压滤式电脱水装置,卸泥周期长，阴极结垢物无法有效处理，带来阳极利用率低，维修成本高等问题。
因此，开发可以实现优化参数运行，阳极利用率高，运行稳定，成本低的电脱水方法及装置对于污泥的深度脱水具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种电脱水装置及其工作方法，其通过竖直分布的若干电脱水单元实现电脱水，以解决传统电脱水设备阳极利用率低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电脱水装置，包括：电脱水主机，所述电脱水主机中包括若干个竖直分布的电脱水单元，且各电脱水单元均设有独立的阳极升降系统和阴极传动导电系统;以及所述电脱水主机外接有气源;当电脱水主机处于进排料阶段时，所述气源产生负压，使阳极升降系统带动阳极板上升，与泥饼分离;或当电脱水主机处于电脱水阶段时，所述气源产生正压，使阳极升降系统带动阳极板下升对泥饼承压，并与位于泥饼下方的阴极传动导电系统配合进行电脱水。
进一步，各电脱水单元共用一套污泥定量配给系统，所述污泥定量配给系统包括：适于构成非牛顿半流体的定量配给结构的布泥斗、位于该布泥斗上的压力传感器，以及用于连通各电脱水单元的供泥管道和气动插板阀;通过监控压力传感器的突变程度判定布泥斗的填充程度，进而由所述电脱水主机所连接有主控器进行开关量输出，关闭相应布泥的斗气动插板阀。
进一步，所述污泥定量配给系统还包括：用于将布泥斗固定于电脱水主机的横梁处的布泥斗支撑板，所述布泥斗通过泥斗支撑板与电脱水主机的横梁固定;一出泥调高板位于污泥定量配给系统的出泥口，且适于在0.5～2cm高度下移动，以控制出泥高度;以及所述压力传感器为平面膜压力传感器，且位于布泥斗高度70%位置，用于监测布泥斗充泥压力，且当压力值突变时，判定布泥斗的填充程度接近100%。
进一步，所述阴极传动导电系统包括：作为阴极的不锈钢网带传动子系统、起下支撑作用的钢格板、马鞍架;其中钢格板通过马鞍架与电脱水主机的横梁固定连接;所述钢格板上适于铺设宽度截面大于400mm2，宽度大于50mm的导电铜排;以及所述不锈钢网带传动子系统包括：不锈钢网带、网带张紧装置、从动链轮辊、动力链轮辊、链轮托辊、网带穿心轴、滚子链和螺旋丝;其中通过网带张紧装置将不锈钢网带拉紧，位于不锈钢网带两侧的起传动作用的滚子链与导电铜排相对应，不锈钢网带在动力链轮辊驱动下旋转过程中，滚子链的滚子与导电铜排进行滚动摩擦;在进行电脱水工作时，阳极板下压，网带穿心轴在压力下发生微量弹性变形后，使螺旋丝与钢格板接触支撑。
进一步，所述不锈钢网上设有用于过滤介质的滤带，且该滤带通过滤带动力辊提供旋转动力;所述电脱水单元还包括：滤带清洗系统和滤带除湿系统;其中所述滤带清洗系统包括：扇形喷嘴、分配管路、管路固定件、纠偏辊和托辊;所述滤带在通过由纠偏辊和托辊形成的斜面位置进行反冲洗，冲洗水压力为大于2MPa，未及时穿透滤带孔隙的部分水沿滤带斜面向滤带运行的相反方向流动，并由分配管路和其上安装的多个定间距的65度扇形喷嘴构成反冲洗管路，水幕扇面与分配管路呈3度夹角;所述扇形喷嘴为防堵塞喷嘴;所述滤带除湿系统包括：连接气源的超级气刀、用于将超级气刀固定与横梁处的气刀固定件;其中所述的气刀排气口宽度小于80μm，排气口气流流速大于40m/s。
进一步，所述电脱水主机还连接有原泥供给装置、水循环装置和排污装置;其中所述原泥供给装置包括：原泥仓，用于将原泥仓中原泥输送至电脱水主机内的单螺杆泵;所述水循环装置包括：循环泵，所述循环泵与电脱水主机的接液盘冲洗水排口相连接，将冲洗水泵送到循环水池，循环水池设有与给水管路相连接的补水阀和浮球阀，排泥泵与循环水池的下部锥口区域所设置排泥口相连接，以定期排出沉淀的污泥;以及所述循环水池的下部还设有排水口，以将水通过立式多级离心泵输入至电脱水主机中的滤带清洗系统;所述排污装置包括：排污泵和滤液储罐，即将所述电脱水单元脱出的滤液通过排污泵输送到滤液储罐中。
又一方面，本发明还提供了一种所述电脱水装置的工作方法，即
当电脱水主机处于进排料阶段时，所述气源产生负压，使阳极升降系统带动阳极板上升，与泥饼分离;或当电脱水主机处于电脱水阶段时，所述气源产生正压，使阳极升降系统带动阳极板下升对泥饼承压，并与位于泥饼下方的阴极传动导电系统配合进行电脱水。
进一步，通过非牛顿半流体的定量配给方法进行布泥，即通过安装于污泥定量配给系统中布泥斗上的压力传感器采集到的突变程度判定布泥斗的填充程度，进而由所述电脱水主机所连接有主控器进行开关量输出，关闭相应布泥的斗气动插板阀。
进一步，所述阴极传动导电系统包括：作为阴极的不锈钢网带传动子系统、钢格板、马鞍架、铜排固定件和导电铜排;其中起下支撑作用的钢格板通过马鞍架与电脱水主机的横梁固定连接;所述钢格板上适于铺设宽度截面大于400mm2，宽度大于50mm的导电铜排，且通过铜排固定件与钢格板固定;以及
所述不锈钢网带传动子系统包括：不锈钢网带、网带张紧装置、从动链轮辊、动力链轮辊、链轮托辊、网带穿心轴、滚子链和螺旋丝;其中通过网带张紧装置将不锈钢网带拉紧，位于不锈钢网带两侧的起传动作用的滚子链与钢格板上安装的导电铜排相对应，不锈钢网带在动力链轮辊驱动下旋转过程中，滚子链的滚子与导电铜排进行滚动摩擦;在进行电脱水工作时，阳极板下压，网带穿心轴在压力下发生微量弹性变形后，使螺旋丝与钢格板接触，以支撑。
进一步，所述不锈钢网的上方设有用于过滤介质的滤带，且该滤带通过滤带动力辊提供旋转动力;所述电脱水单元还包括：滤带清洗系统和滤带除湿系统;其中所述滤带清洗系统包括：扇形喷嘴、分配管路、管路固定件、纠偏辊和托辊;所述滤带在通过由纠偏辊和托辊形成的斜面位置进行反冲洗，冲洗水压力为大于2MPa，未及时穿透滤带孔隙的部分水沿滤带斜面向滤带运行的相反方向流动，并由分配管路和其上安装的多个定间距的65度扇形喷嘴构成反冲洗管路，水幕扇面与分配管路呈3度夹角;所述扇形喷嘴为防堵塞喷嘴;所述滤带除湿系统包括：连接气源的超级气刀、用于将超级气刀固定与横梁处的气刀固定件;其中所述的气刀排气口宽度小于80μm，排气口气流流速大于40m/s。
本发明的有益效果如下：
本发明通过非牛顿半流体的定量配给结构，阴极传动导电系统和滤带清洗系统、滤带除湿系统实现了竖直电场多层式污泥电脱水装置的长期稳定运行，垂直空间的多层结构，保证了处理能力，结构简单，布置灵活;本电脱水装置通过实验表明，可实现污泥含水快速下降到55%以下，阳极有效利用时间占比达到88.9%，单位千克脱水能耗小于0.122kWh和每平米阳极面积每小时脱水量高于41kg。
