申请日2018.08.03
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F11/12; C02F11/06; C02F11/00
摘要
本发明涉及一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法，包括：电化学调理，波共振叠加以及机械固液分离;本发明通过电化学调理，将污泥胶体双电层结构改变，形成一种可预测的污泥胶体紧密与扩散层间结合键力。然后依照这个特征参数对结合的水分子通过一定的能量波破坏其束缚力而从污泥中释放出来，易于与其他机械、化学和物理脱水设备协同应用，可以达到良好的脱水效率和干化效果。
权利要求书
1.一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法，其特征在于，包括;
电化学调理，在一定电压下对污泥进行电导，电导过程中形成的强氧化性的羟基自由基基团或者其他强氧化性的活性物质破坏污泥的絮体结构，氧化活性污泥的胞外聚合物，使活性污泥溶解，得到电导污泥，所述电导污泥中的水分子与固态颗粒的结合键频率达到能量波设定频率范围内;
波共振叠加，所述能量波的设定频率为1000-5000Hz，对所述电导污泥使用能量波进行波震荡脱水，降低水与固态颗粒的结合能，破坏缔合键和结合束缚力;
机械固液分离，得到干化污泥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电化学调理的电压为3-25伏;电化学调理完成后，固态污泥颗粒与水分子间的结合频率为1000-5000次，污泥的ξ电位在-50-+50mv区间内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：絮凝化学调理：在每吨污泥中添加3-15kg表面活性剂或电解质调理剂进行化学调理，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，所述电解质调理剂为钾、钠、钙、镁的化合物，添加量为0.5-3公斤每吨污泥，最终得到的所述干化污泥pH值在6.3-7.5之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择对该活化污泥施加的能量波设定频率还包括：8000Hz以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量波为机械波，电磁波，高频震荡波中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学调理是在电化学反应罐或电化学反应池内进行的，所述电化学反应罐或电化学反应池的电极由惰性非金属超导材料构成，用于承受大电流冲击和不同污泥异常腐蚀环境侵蚀。
说明书
一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法
技术领域
本发明属于污泥深度脱水技术领域，具体涉及一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法。
背景技术
污泥的产量随着我国污水处理率的不断提高呈显出上升趋势。污水处理过程就是将液态废水中的有害物质无害化，污染溶解悬浮物质通过适当处理以固相形式沉淀分离，水净化后进入自然水体循环或再利用。固态分离物质作为污泥成为水处理的副产物，通常含有大量难降解有机物、重金属和盐类，以及病原微生物和虫卵，若不妥善处理将造成严重的二次污染。
剩余污泥，即污水处理后产生的污泥，最主要的特征就是含水率高，甚至高达99%，实现污泥减量化最直接也是最有效的方法就是去除污泥中的水分，但由于剩余污泥成分复杂，呈絮体状态，其脱水性能极差，未经处理的污泥若直接进行机械脱水，泥饼含水率仍高达80%左右，这远远低于我国固体垃圾填埋标准(含水率小于60%)。
目前，常见的污泥脱水方法有干化法、机械法、调理法。干化法常见的是自然干化和加热干化两种，自然干化是一种简单传统的脱水方法，脱水成本低，但由于脱水效率低，占地面积大，对周围环境影响大，因此自然干化在大中型污水厂很少被采用;加热干化是采用人工加热的方法使得污泥中的水分快速被蒸发掉的一种方法，虽然脱水效率高，脱水后的污泥含水率可降至10%-30%，但是运行费用较高，对周围环境影响较大，比较适合于中小型污水厂污泥的集中处理与处置。机械脱水常见的有离心脱水、板框压滤脱水、带式压滤脱水、真空过滤脱水，真空过滤脱水由于其脱水噪声大，泥饼含水率高且占地面积大，因此很少被采用;相比其它脱水方法，板框压滤脱水泥饼含水率较低，但由于其间断式工作模式，脱水效率低，操作环境差，自动化程度不高等缺点限制了其在国内大型污水厂的应用;离心脱水和带式脱水由于操作方便和运行费用低仍被广为应用。调理法有化学调理、物理调理、生物调理，其中化学调理由于投资成本低，操作简单等优点目前仍被广泛采用。但是，简单的调理方法需要大量消耗化学药品，存在潜在污染和二次污染的弊端。目前，除了加热干燥法，污泥深度脱水所能达到的最低值大概就是70%，距离国家固体填埋标准尚有颇大的距离。调理法如果大量添加化学处理剂，污泥含固量固然可以降至很低，但消耗的化学药品和增量的固态污染物都不是环保处理所应该走的路。而加热干燥法从能耗和环保等角度看都不是一个可行的方案。因此，寻找一种高效污泥深度脱水工艺依然是目前环保行业孜孜努力研发的一个课题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法，通过电化学调理，将污泥胶体双电层结构改变，形成一种可预测的污泥胶体紧密与扩散层间结合键力。然后依照这个特征参数对结合的水分子通过一定的能量波破坏其束缚力而从污泥中释放出来。按照现代物理学概念，结合键力对水分子的约束是在一定的物理频率范围内发生作用。由于键力通常是介于化学键和物理结合力之间，因此通过常规机械方法很难克服这个束缚力将水分子释放出来，这也就是目前污泥深度脱水如此困难的原因。本技术充分考虑环保污泥成分结构特征和内部胶体分散状况而发明的一种新型脱水技术：通过对结合键与胶体层间束缚力的分析测定，外在施加一定能量密度且具有一定特征拥有类似结合键频率或缔合键频率的波，由于波谱能量的共振叠加，污泥中的水分子就会以远比常规如热蒸发等技术能耗低的状况下释放出来达到深度脱水的目的。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种电催化调理能量波叠加共振污泥深度脱水方法，包括;
电化学调理，在一定电压下对污泥进行电导，电导过程中形成的强氧化性的羟基自由基基团或者其他强氧化性的活性物质破坏污泥的絮体结构，氧化活性污泥的胞外聚合物，使活性污泥溶解，得到电导污泥，所述电导污泥中的水分子与固态颗粒的结合键频率达到能量波设定频率范围内;
波共振叠加，所述能量波的设定频率为1000-5000Hz，对所述电导污泥使用能量波进行波震荡脱水，降低水与固态颗粒的结合能，破坏缔合键和结合束缚力;
机械固液分离，得到干化污泥。
进一步，电化学调理的电压为3-25伏;电化学调理完成后，固态污泥颗粒与水分子间的结合频率为1000-5000次，污泥的ξ电位在-50-+50mv区间内。
进一步，还包括：絮凝化学调理：在每吨污泥中添加3-15kg表面活性剂或电解质调理剂进行化学调理，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，所述电解质调理剂为钾、钠、钙、镁的化合物，添加量为0.5-3公斤每吨污泥，最终得到的所述干化污泥pH值在6.3-7.5之间。
进一步，选择对该活化污泥施加的能量波设定频率还包括：8000Hz以上。
进一步，所述能量波为机械波，电磁波，高频震荡波中的一种或几种。
进一步，所述电化学调理是在电化学反应罐或电化学反应池内进行的，所述电化学反应罐或电化学反应池的电极由惰性非金属超导材料构成，用于承受大电流冲击和不同污泥异常腐蚀环境侵蚀。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的方法简单，条件易控制;加入表面活性剂和电解质以及电化学催化调理，有效的改善了水的结合状态参数，使波共振叠加处于一个可控、可预测和可操作的有效范围进行;
2)本发明是水在液相状态下释放分离，无需克服大的相变能，能耗较低;
3)本发明选择的能量波频率是依照不同污泥调理后的特征参数进行调节的，因而效率高适应面广;
4)本发明易于与其他机械、化学和物理脱水设备协同应用，可以达到良好的脱水效率和干化效果。
