申请日2017.12.27
公开(公告)日2018.07.20
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，包括搅拌装置、破壁筒、脉冲成型线装置、污泥储罐和电解质罐;污泥储罐和电解质罐均与搅拌装置连通;搅拌装置的出泥口与破壁筒的进泥口连通，破壁筒的轴心处插有一绝缘棒，绝缘棒的两端均延伸出外筒外;绝缘棒内插有一金属棒;脉冲成型线装置的负极和正极分别与外筒和金属棒连接。本发明还提供一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，包括预处理调质、搅拌送泥和高电压脉冲电场破壁。本发明的污泥细胞破壁系统及方法过预处理调质增加高电压脉冲破壁技术对污泥种类的适应范围，通过通过脉冲成型线装置缩短高电压脉冲上升沿时间，提高污泥处理效率。
权利要求书
1.基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：包括搅拌装置、破壁筒、脉冲成型线装置、污泥储罐和电解质罐;所述污泥储罐和电解质罐均与搅拌装置连通;所述搅拌装置的出泥口与所述破壁筒(5)的进泥口(4)连通，所述破壁筒(5)的轴心处插有一绝缘棒(2)，所述绝缘棒(2)的两端均延伸出所述外筒(5)外;所述绝缘棒(2)内插有一金属棒(1);所述脉冲成型线装置的负极和正极分别与外筒(5)和金属棒(1)连接。
2.如权利要求1所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：所述外筒(5)为不锈钢圆台形筒，所述外筒(5)顶部的直径大于所述外筒(5)底部的直径。
3.如权利要求1所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：所述外筒(5)的顶部和底部均通过密封挡板(3)密封。
4.如权利要求1所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：所述外筒(5)的顶部设有进泥口(4)，所述外筒(5)的底部设有出泥口(6)。
5.如权利要求1所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：所述金属棒(1)的两端分别延伸出绝缘棒(2)的两端之外。
6.如权利要求1所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，其特征在于：所述脉冲成型线装置包括高电压脉冲电源，所述高电压脉冲电源为重复频率高压直流脉冲电源;高电压脉冲电源的负极和正极分别与外筒(5)和金属棒(1)连接。
7.基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-6任意一项所述的污泥细胞破壁系统，该方法包括以下步骤：
1)预处理调质：向待处理污泥中加入电解质，增加污泥中微生物的细胞膜与细胞壁表面阴阳离子的浓度;
2)搅拌送泥：将待处理污泥经搅拌后，去除澄清液，污泥经调速泵、流量计送入破壁筒;
3)高电压脉冲电场破壁：将脉冲成型线装置的负极和正极分别与破壁筒外筒和金属棒连接，在破壁筒上施加高电压脉冲电压，由破壁筒产生脉冲电场，待处理污泥在该脉冲电场的作用下实现细胞破壁。
8.如权利要求7所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，其特征在于：所述电解质包括Na2SO4和NaNO3。
9.如权利要求7所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，其特征在于：高电压脉冲处理参数为：脉冲直流高电压的峰值电压为10-100kV，重复频率为1-60kHz，直流脉冲持续时间为0.100-2us。
10.如权利要求7所述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，其特征在于：脉冲成型线装置对脉冲直流高电压的电压上升沿时间进行调节，调节范围是10-100ns。
说明书
基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统及其方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统及其方法。
背景技术
利用高电压脉冲技术进行污泥细胞破壁，在国内外已经得到了一定的应用，其主要技术原理是利用脉冲高电压产生的高强度电场击穿细胞壁。细胞壁在瞬间高强度电场中发生电荷感应，组成细胞壁的物质在电场力的作用下发生撕裂，达到破壁的效果。采用高电压脉冲技术进行污泥细胞破壁就是基于这一原理。脉冲高电压的具体体现为持续时间较短的脉冲高电压，高电压脉冲的电压上升沿越陡峭，即代表高电压脉冲在脉冲起始阶段电压随时间变化率越大。
高电压脉冲电压上升沿越陡峭，细胞壁在脉冲电场中受到的电场力越大，破壁效果越明显。现有的利用高电压脉冲技术进行污泥细胞破壁处理，其破壁效率较低，导致待处理污泥需要在脉冲电场环境中暴露较长的时间。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统及其方法，提高处理污泥的范围与处理效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，包括搅拌装置、破壁筒、脉冲成型线装置、污泥储罐和电解质罐;所述污泥储罐和电解质罐均与搅拌装置连通;所述搅拌装置的出泥口与所述破壁筒的进泥口连通，所述破壁筒的轴心处插有一绝缘棒，所述绝缘棒的两端均延伸出所述外筒外;所述绝缘棒内插有一金属棒;所述脉冲成型线装置的负极和正极分别与外筒和金属棒连接。
进一步地，所述外筒为不锈钢圆台形筒，所述外筒顶部的直径大于所述外筒底部的直径。
进一步地，所述外筒的顶部和底部均通过密封挡板密封。
进一步地，所述外筒的顶部设有进泥口，所述外筒的底部设有出泥口。
进一步地，所述金属棒的两端分别延伸出绝缘棒的两端之外。
进一步地，所述脉冲成型线装置包括高电压脉冲电源，所述高电压脉冲电源为重复频率高压直流脉冲电源;高电压脉冲电源的负极和正极分别与外筒5和金属棒1连接。
本发明还提供一种基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法，该方法采用上述的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统，该方法包括以下步骤：
1)预处理调质：向待处理污泥中加入电解质，电解质主要由Na2SO4和NaNO3按一定比例组成，其目的是增加污泥中微生物的细胞膜与细胞壁表面阴阳离子的浓度，利于在高电压脉冲电场中产生感应电荷分离，提高感应电场力的强度;
2)搅拌送泥：将待处理污泥经搅拌后，去除澄清液，污泥经调速泵、流量计送入破壁筒;
3)高电压脉冲电场破壁：将脉冲成型线装置的负极和正极分别与破壁筒外筒和金属棒连接，在破壁筒上施加高电压脉冲电压，由破壁筒产生脉冲电场，待处理污泥在该脉冲电场的作用下实现细胞破壁。
进一步地，高电压脉冲处理参数为：脉冲直流高电压的峰值电压为10-100kV，重复频率为1-60kHz，直流脉冲持续时间为0.100-2us。
进一步地，脉冲成型线装置对脉冲直流高电压的电压上升沿时间进行调节，调节范围是10-100ns。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁系统通过脉冲成型线装置缩短高电压脉冲上升沿时间，提高污泥处理效率;
(2)本发明提供的基于高电压脉冲成形线的污泥细胞破壁方法通过在污泥中加入电解质进行预处理调质，污泥无须静置反应时间，增加高电压脉冲破壁技术对污泥种类的适应范围。
