序批式电渗透污泥深度脱水设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种序批式电渗透污泥深度脱水设备，利用电渗透技术对污水处 理厂的生化污泥进行深度脱水处理，属于电化学技术与污水污泥处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 据申请人了解，当前城镇生活污水处理主要采用生物氧化工艺，利用微生物代谢 作用将污水中的有机污染物转化为稳定的无害物质。该工艺在处理过程中会产生大量生化 污泥，若对污泥处理处置不善，将给环境带来极大危害。污泥处理处置要求达到"减量化、稳 定化、无害化、资源化"要求，在"四化"中减量化是基础，减量化就是污泥脱水干化过程，任 一种污泥的最终处理处置方案都是以污泥深度脱水为前提的。
[0003] 生化污泥不同于一般自然界泥沙状的污泥，其构成主要是失去生命的微生物及其 载体。生化污泥的脱水干化与一般化工工艺过程的脱水干化有较大差异，这是因为生化污 泥中水分存在的结构形式与需干燥的常规化工产品有所不同。生化污泥中水分以4种形态 存在，其中结合水占70~75 %，间隙水占20~25%，还有少量的自由水与毛细管水。结合 水存在于污泥的微生物细胞内，只有将细胞破壁后才能被进一步脱除。传统的机械压滤工 艺只能脱除污泥中的间隙水，将污泥含水率降至80~85%。进一步，将污泥含水率从80~ 85%降至55~60%以下的处理过程即为生化污泥的深度脱水。污泥深度脱水处理的目的 是污泥减量化，为后续的污泥处置打下基础和创造条件。
[0004] 生化污泥深度脱水的关键在于脱除污泥絮体中的结合水，而脱除结合水的关键在 于微生物细胞破壁。现有的生化污泥深度脱水处理工艺主要是自然干化工艺、热干化工艺 和化学调质加高压压榨工艺。
[0005] 自然干化工艺利用自然热源（太阳能）对污泥进行脱水干化处理，该工艺需要庞 大的干化场，依赖气候条件，处理时间过长，同时处理过程中恶臭气体挥发，易带来二次污 染，因此该工艺的应用受到限制。热干化工艺耗能大，且设备复杂，投资和运行成本也非常 高。化学调质加高压压榨工艺由于添加了大量石灰、铁盐等无机盐类做污泥调理剂，增加了 绝干污泥的量，同时使脱水后污泥的结构、成分、性质发生了变化，给后续的污泥处置带来 诸多问题。
[0006] 电渗透脱水工艺基于电化学原理，生物污泥带有负电荷，为平衡这些电荷，污泥颗 粒表面会吸附介质中带相反电荷的离子构成双电层。在外电场作用下，双电层中的带电粒 子相对于电极表面做定向移动。生物细胞破壁后，污泥向阳极移动，其胞内水向阴极移动， 透过阴极被排出脱除，这一现象即为电渗透脱水。
[0007] 电渗透污泥脱水过程电极反应原理如下：
[0008] 阳极反应：2H20 - 4H++02+4e
[0009] 阴极反应：2H20+2e-- 40IT+H2
[0010] 电渗透脱水工艺是对生化污泥深度脱水干化的新型、高效技术。
[0011] 该工艺脱水速度快，一般在6~12分钟内即可实现污泥量减半，泥饼含水率脱至 60%以下。影响电渗透污泥脱水的主要因素有：电场强度、压强、处理时间、污泥层厚度。
[0012] 电渗透脱水工艺是一种已见的、公知的脱水方式，但其工业化应用还存在诸多问 题。
[0013] 现有的电渗透污泥脱水设备主要有二种结构形式。一类是基于带式压滤机技术原 理，采用辊筒压榨方式。设备阴阳极为辊筒，阴阳极间有滤带，滤带间夹持污泥，在阴阳极施 加电场的条件下进行压榨脱水。另一类是阴阳极均采用平行履带输送机的结构形式，阳极 履带在上部，阴极履带在下部，上下履带输送机同步运行，通电加压脱水。现有设备的共同 特点是阴阳极同时相对运动，其工作过程是连续的。
[0014] 电渗透脱水设备亦会有其他结构形式，但不管什么结构形式，都会遇到了阳极使 用寿命短和电渗透电耗大的两个技术难题，致使该技术的工业应用难以实现，设备不能长 期可靠运行。
[0015] 经检索发现，专利号201420024155. 4授权公告号CN203728697U的中国实用新型 专利公开了一种电渗透脱水机，该电渗透脱水机的滤布通过安装在机架最右端的滤布驱动 装置驱动，滤布驱动装置与清洗装置相连接；滤布上方的机架上安装有阴极板，阴极板上方 是安装在阳极板支撑上的阳极板，阳极板支撑的上方安装有多个阳极油压及提升装置；机 架最左端的滤布上方安装有布泥装置，布泥装置左端安装有进泥装置。该专利主要解决了 泥饼布置不均匀，泥饼宽度不能调节，施压渗透时两侧跑泥，滤液槽积泥等问题。
[0016] 申请号201310737708. 0申请公布号CN104098250A的中国实用新型专利申请公开 了一种市政污泥化学调理强化初步机械脱水联合电渗透两级深度脱水方法，通过投加占污 泥干基重量3-30%的复合调理剂，对生活污水处理厂含水率为97 %左右的浓缩污泥进行 调理改性，提高污泥初步机械脱水及后续电渗透脱水能力；调理改性污泥经过初步脱水后 污泥含水率降低至70-85% ;初步脱水污泥直接进入电渗透脱水设备进行深度脱水，污泥含 水率降低至40-60% ;脱水后污泥可直接进行填埋处置、热转化、建材利用等处理、处置与资 源化利用。该方法可实现污泥脱水的连续运行，处理效率高；可有效降低污泥中的结合水含 量，脱水效果好，深度脱水泥饼含水率低。既适用于新建的污水处理厂；又适合于现有污水 处理厂污泥脱水处理的改建，扩建及应急预案的设计要求。
[0017] 但是，以上述两件专利文献为代表的现有技术仍然无法解决阳极使用寿命短和电 渗透电耗大的两个技术难题。 【实用新型内容】
[0018] 本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种序批式 电渗透污泥深度脱水设备，能延长阳极使用寿命，并降低电能消耗。
[0019] 本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
[0020] 一种序批式电渗透污泥深度脱水设备，包括密闭的框架，框架内安置有阳极组件 和阴极组件；阴极组件包括支撑于框架下部的传动轮组，传动轮组上套设有首尾相接呈环 状的阴极滤布，阴极滤布内侧设有阴极板；阳极组件包括一组与阴极板相对的阳极板、支撑 于框架上部的固定座，阳极板分别经传动件支撑于固定座上；阳极板背离传动件的一侧设 有阳极滤布；阳极板与阴极板之间形成污泥处理空间；阳极板的材质为钛金属材料，阳极 板表面设有表面活性层，表面活性层的材质为Mn02材料。
[0021] 该结构中，阳极板、阴极板外侧分别设有阳极滤布和阴极滤布，处理时污泥夹持在 阳极滤布和阴极滤布之间，不会与阳极板直接接触，降低阳极板涂层磨损的几率，从而延长 阳极板使用寿命。同时，电渗透的阳极反应是一个析氧反应，降低电极的析氧电位和提高极 板的导电性能有利于节省电能消耗，而表面活性层采用的Mn02材料不仅具有良好的导电性 能，更是析氧反应的高活性催化剂，其析氧过电位很低，这样即可获得显著的节电效果。
[0022] 本实用新型设备进一步完善的技术方案如下：
[0023] 优选地，阳极板朝向传动件的另一侧依次固连有中间绝缘板和外层绝缘板，外层 绝缘板与传动件末端固连；阳极板具有透水孔，外层绝缘板具有进水孔，中间绝缘板具有布 水孔槽和排气槽。
[0024] 更优选地，阳极板、中间绝缘板、外层绝缘板分别呈矩形；中间绝缘板的布水孔槽 包括主进水槽、支路水槽以及落水孔；主进水槽、支路水槽分别具有槽底且位于中间绝缘板 背离阳极板的一侧，落水孔位于支路水槽内且贯穿中间绝缘板；主进水槽呈圆环状，支路水 槽有一组且呈长条状，支路水槽与主进水槽圆环的半径重合，支路水槽的一端位于主进水 槽圆环内、另一端位于主进水槽圆环外；支路水槽分布成以主进水槽圆环圆心为中心的中 心对称图形，支路水槽分别与主进水槽相连通，支路水槽相互之间不直接连通。
[0025] 采用上述优选方案，在电渗透反应后段、阳极端污泥形成具有高阻抗的薄壳层时， 可在外层绝缘板上加碱性电导液，碱性电导液经外层绝缘板的进水孔依次进入中间绝缘板 的主进水槽、支路水槽以及落水孔实现均匀分布，最终通过阳极板的透水孔进入污泥薄壳