利用高压电场进行污泥调质的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用高压电场进行污泥调质的装置，包括：高压电场发生单元，高压电场发生单元进一步地包括电极棒，电极棒穿过电极套管并与电极套管同轴连接，在电极套管和电极棒之间产生高压电场；其中，高压电场发生单元进一步地包括用于产生高压电场的电压发生装置，以及第一端与电压发生装置连接用于调节高压发生装置产生的电压频率和幅度的电压控制装置，电压控制装置的第二端与电极棒连接，将调节后的电压加到电极棒上。利用本实用新型的污泥调质装置进行污泥的调质管路不易堵塞并且破壁率高，污泥的调质效果好。
【专利说明】利用高压电场进行污泥调质的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种利用高压电场进行污泥调质的装置。
【背景技术】
[0002]活性污泥法是目前国内应用最广泛的污水生物处理技术，但该方法在城市污水厂运行过程中存在一些问题:一、部分污水厂碳源较少，导致污水可生化性差，处理效率低；二、活性污泥中含有大量的微生物群体，导致在污泥脱水过程中泥饼含水率较高，体积较大，外运填埋占用大量运行成本及土地资源；三、污泥处理采用厌氧消化工艺，存在反应速度慢，污泥在池内的停留时间过长，池体体积庞大等缺点。
[0003]由此可见，针对污泥进行一定的预处理，可以促使污泥中细胞破裂和细胞内有机物质释放，从而增加污水处理所需的碳源，减少脱水污泥含水率，提高污泥水解速度，加快消化速率，提高厌氧消化产沼量。
[0004]目前，国内外关于污泥细胞破壁技术的方法有化学法和物理法，化学法有碱处理法、臭氧氧化法；物理法有热处理法、超声波处理法、高压喷射法、冷冻处理法等。在工程应用中，传统处理工艺存在不易工程化，处理成本高，能耗高，效率低，容易堵塞，污泥细胞破壁效率低等问题，因此根据实际需要，开发新型的污泥细胞破壁调质技术仍是今后重点研究的方向。
【发明内容】
[0005]为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的或至少能部分解决上述问题的污泥
调质装置。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种利用高压电场进行污泥调质的装置，包括:
[0007]高压电场发生单元，所述高压电场发生单元进一步地包括电极棒，所述电极棒穿过电极套管并与所述电极套管同轴连接，在所述电极套管和所述电极棒之间产生高压电场;其中，
[0008]所述高压电场发生单元进一步地包括用于产生高压电场的电压发生装置，以及第一端与所述电压发生装置连接用于调节所述高压发生装置产生的电压频率和幅度的电压控制装置，所述电压控制装置的第二端与所述电极棒连接，将调节后的电压加到所述电极棒上。
[0009]可选地，根据本发明的污泥调质装置，进一步地包括法兰盘，所述法兰盘安装在所述电极套管的两端。
[0010]可选地，根据本发明的污泥调质装置，进一步地包括空心弯头，所述空心弯头安装在所述电极套管和所述法兰盘之间。
[0011]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述空心弯头的弯曲角度为45-90度。
[0012]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述电极棒两端装有绝缘材料。
[0013]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述电极棒与所述高压电场发生单元连接的一端安装有热缩套管和/或尼龙护套。
[0014]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述电极棒与所述高压电场发生单元连接
一端安装有接线柱。
[0015]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述电极套管上设置有开口，所述开口通过螺纹塞打开或闭合。
[0016]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述高压电场发生装置包括:
[0017]Marx 发生器；
[0018]与所述Marx发生器第一端连接用于给所述Marx发生器充电的电源；
[0019]与所述Marx发生器第二端连接的IGBT驱动板；
[0020]与所述IGBT驱动板连接的用于控制所述Marx发生器电子开关的单片机。
[0021]可选地，根据本发明的污泥调质装置，所述电压控制装置为脉冲变压器，其中，
[0022]所述脉冲变压器第一端与所述Marx发生器连接，第二端与所述电极棒连接。
[0023]根据本发明的污泥调质装置运行方便、处理成本低；适用范围大，针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；预处理后的污泥细胞内的有机质能提供碳源；预处理后的污泥脱水后的含水率低；另外污泥调质后的破壁率高，减少污泥的厌氧消化时间，增加了污泥消化时的甲烷产气量。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中:
[0025]图1示出了根据本发明一种实施方式的污泥调质装置原理示意图；
[0026]图2示出了根据本发明一种实施方式的污泥调质装置示意图；
[0027]图3示出了根据本发明一种实施方式的局部剖面图；
[0028]其中附图标记为:
[0029]污泥调质装置1000
[0030]高压电场发生单元1100、电压发生装置1120、Marx发生器1121、电源1122、单片机1123、IGBT驱动板1124、电压控制装置1130、脉冲变压器1131、电极棒1110、尼龙护套1111、热缩套管1112、接线柱1113、电极套管1200、开口 1210、螺纹塞1220、法兰盘1300、空心弯头1400。
【具体实施方式】
[0031]本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
[0032]根据本发明的一种利用高压电场进行污泥调质的装置1000，包括:高压电场发生单元1100，高压电场发生单元1100进一步地包括电极棒1110，电极棒1110穿过电极套管1200并与电极套管1200同轴连接，在电极套管1200和电极棒1110之间产生高压电场；其中，高压电场发生单元1100进一步地包括用于产生高压电场的电压发生装置1120，以及第一端与电压发生装置1120连接用于调节高压发生装置1120产生的电压频率和幅度的电压控制装置1130，电压控制装置1130的第二端与电极棒1110连接，将调节后的电压加到电极棒1110上。其中调节后的电压加到电极棒上，电极棒和管壁之间产生稍不均匀的电场，能保障工作电压下空载及带载条件下不发生介质击穿，损坏电源，但是能产生一定强度的场强，用于对污泥进行电解，从而实现对污泥的调质。
[0033]根据本发明的污泥调质装置优选地包括法兰盘1300，法兰盘1300安装在电极套管1200的两端，
[0034]根据本发明的污泥调质装置优选地包括空心弯头1400，空心弯头1400安装在电极套管1200和法兰盘1300之间，空心弯头1400的弯曲角度优选45-90度。根据本发明的污泥调质装置，设备空心弯头1400可以减少管头水分损失，并且在60度时效果最优。
[0035]根据本发明的污泥调质装置，所述电极棒两端装有绝缘材料。
[0036]根据本发明的污泥调质装置，所述电极棒与所述高压电场发生单元连接的一端安装有热缩套管1112和/或尼龙护套1111，用于保护电极棒并起到绝缘作用，防止漏电。
[0037]电极棒1110与高压电场发生单元1100连接一端优选地安装有接线柱1113，所述接线柱与电压控制装置连接，或者进一步与脉冲变压器连接，脉冲变压器将电压加到电极棒上，在电极棒和电极套管之间产生一定场强，实现污泥的调质。
[0038]电极套管1200上优选地设置有开口 1210，开口 1210优选通过螺纹塞1220打开或闭合。通过设置开口，在安装电极棒时可以对电极棒的安装情况进行观察，使电极棒安装到合理的位置。
[0039]高压电场发生装置1120包括:
[0040]Marx 发生器 1121;
[0041]与所述Marx发生器(1121)第一端连接用于给所述Marx发生器1121充电的电源1122 ；
[0042]与所述Marx发生器1121第二端连接的IGBT驱动板1124 ;
[0043]与所述IGBT驱动板1124连接的用于控制所述Marx发生器电子开关的单片机1123。
[0044]所述电压控制装置1130为脉冲变压器1131，其中，
[0045]脉冲变压器1131第一端与Marx发生器1121连接，第二端与电极棒1110连接。
[0046]根据本发明的污泥调质装置中，Marx发生器是一种利用电容并联充电再串联放电的高压装置，用+500V的直流电源给Marx发生器中的电容充电，用单片机控制Marx发生器中的电子开关的通断，在Marx发生器的输出端可以得到+800V的脉冲。Marx发生器产生的脉冲经过脉冲变压器升压后被加到电极棒上。管壁与脉冲发生器的公共端相连，这样就在电极和管壁之间得到稍不均匀的电场，用于污泥处理。
[0047]根据本发明的污泥调质装置运行方便、处理成本低；适用范围大，针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；预处理后的污泥细胞内的有机质能提供碳源；预处理后的污泥脱水后的含水率低；另外污泥调质后的破壁率高，减少污泥的厌氧消化时间，增加了污泥消化时的甲烷产气量。[0048]根据本发明的污泥调质装置可选因素较多，依据本发明权利要求可以设计出不同的实施例，下面将以污泥调质装置为实施例对本发明的进行示例性说明。
实施例
[0049]根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质装置1000，包括:高压电场发生单元1100，高压电场发生单元1100进一步地包括电极棒1110，所述电极棒1110穿过电极套管1200并与所述电极套管1200同轴连接，在所述电极套管1200和所述电极棒1110之间产生高压电场。其中，所述高压电场发生单元1100包括用于产生高压电场的电压发生装置1120，以及第一端与所述电压发生装置1120连接用于调节所述高压发生装置1120产生的电压频率和幅度的电压控制装置1130，所述电压控制装置1130的第二端与所述电极棒1110连接，将调节后的电压加到所述电极棒1110上。
[0050]根据图3示出的根据本发明一种实施方式的局部剖面图可以看出包括:法兰盘1300和空心弯头1400，所述空心弯头1400安装在所述电极套管1200和所述法兰盘1300之间，空心弯头1400的弯曲角度在45-90度之间，电极棒1110两端装有尼龙护套1111，电极棒1110与高压电场发生单元1100连接的一端安装有热缩套管1112，电极棒1110与所述高压电场发生单元1100连接一端安装有接线柱1113。所述电极套管1200上设置有开口1210，所述开口 1210通过螺纹塞1220打开或闭合。
[0051]根据图2示出的根据本发明的污泥调质装置，可以看出，高压电场发生装置1120包括:Marx发生器1121 ;与所述Marx发生器1121第一端连接用于给所述Marx发生器1121充电的电源1122 ;与所述Marx发生器1121第二端连接的IGBT驱动板1124 ;与所述IGBT驱动板1124连接的用于控制所述Marx发生器电子开关的单片机1123。所述电压控制装置1130为脉冲变压器1131，其中，所述脉冲变压器1131第一端与所述Marx发生器1121连接，第二端与所述电极棒1110连接。
[0052]利用本实施例的污泥调质装置对污泥进行了调质，具体包括以下步骤:开启高压电场发生单元1100，调节电压控制装置1130，使电极套管1200与电极棒1110之间形成10?100KV的高压电场，开启水栗输送污泥通过电极套管，完成污泥调质。
[0053]调质后部分微生物细胞破裂，释放出细胞质，溶出有机物质增多；污泥粘度减小；污泥颗粒粒径减小；针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好。
[0054]应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。
【权利要求】
1.一种利用高压电场进行污泥调质的装置(1000)，其特征在于包括: 高压电场发生单元(1100)，其包括电极棒(1110)，所述电极棒(1110)穿过电极套管(1200)并与所述电极套管(1200)同轴连接，在所述电极套管(1200)和所述电极棒(1110)之间产生高压电场； 其中，所述高压电场发生单元(1100)进一步地包括用于产生高压电场的电压发生装置(1120)，以及第一端与所述电压发生装置(1120)连接用于调节产生的电压频率和幅度的电压控制装置(1130)，所述电压控制装置(1130)的第二端与所述电极棒(1110)连接，以将调节后的电压加到所述电极棒(1110 )上。
2.根据权利要求1所述的装置(1000)，其特征在于，该装置(1000)进一步地包括法兰盘(1300)，所述法兰盘(1300)安装在所述电极套管(1200)的两端。
3.根据权利要求2所述的装置(1000)，其特征在于，该装置(1000)进一步地包括空心弯头(1400)，所述空心弯头(1400)安装在所述电极套管(1200)和所述法兰盘(1300)之间。
4.根据权利要求3所述的装置(1000)，其特征在于，所述空心弯头(1400)的弯曲角度为45-90度。
5.根据权利要求1所述的装置(1000)，其特征在于，所述电极棒(1110)两端装有绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的装置(1000)，其特征在于，在所述电极棒(1110)与所述高压电场发生单元(1100)连接的一端安装有热缩套管(1112)和/或尼龙护套(1111)。
7.根据权利要求1所述的装置(1000)，其特征在于，所述电极棒(1110)与所述高压电场发生单元(1100)连接一端安装有接线柱(1113)。
8.根据权利要求1所述的污泥调质装置(1000)，其特征在于，所述电极套管(1200)上设置有开口(1210)，所述开口(1210)通过螺纹塞(1220)打开或闭合。
9.根据权利要求1所述的污泥调质装置(1000)，其特征在于，所述高压电场发生装置(1120)包括: Marx 发生器(1121)； 与所述Marx发生器(1121)第一端连接用于给所述Marx发生器(1121)充电的电源(1122)； 与所述Marx发生器(1121)第二端连接的IGBT驱动板(1124)； 与所述IGBT驱动板(1124)连接的用于控制所述Marx发生器电子开关的单片机(1123)。
10.根据权利要求9所述的污泥调质装置(1000)，其特征在于，所述电压控制装置(1130)为脉冲变压器(1131)，其中， 所述脉冲变压器(1131)第一端与所述Marx发生器(1121)连接，第二端与所述电极棒(1110)连接。
【文档编号】C02F11/00GK203602463SQ201320750957
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】李玉庆, 张建, 刘范嘉 申请人:天津凯英科技发展有限公司