一种污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法与流程

本发明涉及污泥处理技术领域，涉及一种污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法。

背景技术：

污泥深度脱水作为一种有效的污泥脱水减容技术，广泛应用于市政、化工等领域的污泥脱水工程。污泥脱水通常加入调理剂，常规的调理剂多是三氯化铁+石灰，调理后的污泥进入机械脱水装置进行深度脱水。目前污泥深度脱水常规调理剂面临的主要问题在于：化学药剂投加量大，成本高，且添加石灰等固体粉剂会导致增量问题，影响污泥后续处理处置，如降低污泥热值、有机质含量等，严重影响污泥后续的碳化、堆肥等资源化利用，且限制了污泥最终处理处置技术。

电化学氧化是一种高级氧化技术，电化学氧化技术是应用于污染物处理的新兴技术，由于其具有绿色环保的特点，近年来备受关注。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明提供一种污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法，解决了现有技术中污泥深度脱水药剂投加量大、成本高，且添加石灰等固体粉剂会导致增量，影响污泥后续处理处置的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种污泥深度脱水调理改性装置，包括电源箱，底座以及安装在底座上的进料泵，所述底座上设有至少两个用于调理改性污泥的箱体，各箱体之间相互串联连通，所述各箱体下部均设有进料口、上部均设有出料口，所述进料泵通过进料管道连接各箱体。

优选的，所述各箱体侧壁上均设有用于实时监控箱体内污泥温度的温度表。

优选的，所述进料口下方且位于进料管道上设有用于观察污泥调理改性效果的观察口。

优选的，所述箱体为四个，包括第一箱体、第二箱体、第三箱体、第四箱体，所述第一箱体的进料口与进料管道连通，所述第二箱体的进料口与所述第一箱体的出料口连通，所述第三箱体的进料口与所述第二箱体的出料口连通，所述第四箱体的进料口与所述第三箱体的出料口连通，所述第四箱体的出料口与所述出料管道连通。

优选的，所述各箱体包括进料箱体、主箱体、回流箱体，所述进料口设置在进料箱体的下部，所述出料口设置在进料箱体的上部，所述电源箱控制连接各箱体和进料泵。

优选的，所述污泥进入污泥深度脱水调理改性装置内的箱体内，在箱体内发生、电化学氧化作用。

优选的，所述箱体内部包括阴极板、阳极板、电极、电极绝缘套、隔条、元棒，所述阴极板和阳极板交替排列在一起，通过电极、电极绝缘套、隔条、元棒固定连接。

一种污泥深度脱水调理改性装置进行的污泥改性方法，包括以下步骤：

S1、将待处理污泥浓缩，得到浓缩污泥；

S2、浓缩污泥在进料泵的作用下，通过进料管道进入污泥深度脱水调理改性装置，设置电极电压为10-13V、电流为2000A、电流密度*电压为38-50V*mA/cm2，停留6-12min，浓缩污泥经过调理改性处理后通过出料管道输出，得到预处理污泥；

S3、向步骤S2得到的预处理污泥中加入铝铁盐，搅拌8-12min；

S4、将步骤S3处理后的污泥通入压滤机，进行机械脱水，即可。

优选的，步骤S3所述铝铁盐为氯化铝、硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的至少一种。

优选的，步骤S3所述铝铁盐的加入量占污泥干重的0.5-20%；步骤S4所述压滤机的滤板面积为0.28-1m²，进料压力≤1MPa，压榨压力≤4.5MPa。

本发明提供一种污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法，与现有技术相比优点在于：

本发明污泥深度脱水调理改性装置能够对污泥进行预处理，通过电化学氧化的作用，氧化污泥胞外聚合物，使污泥中包含的水分析出，降低后续处理过程的固液分离难度，实现污泥减量化，采用电化学氧化进行污泥预处理可以有效的降低后续铝铁盐的添加量、工艺简单，电化学氧化过程中产生的·OH是无选择地直接与污泥中的有机物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，且电化学氧化对污泥中有害病原体、细菌具有灭杀作用，同时又改善了污泥脱水性能，加速污泥的稳定化、无害化、干化处理过程，有利于污泥的后续处理；

本发明污泥改性方法简单，能够大大降低污泥中的含水率，污泥经过污泥深度脱水调理改性装置的电化学氧化调理，特种电极可产生催化作用，添加铝铁盐可进一步改善污泥脱水性能，且添加成分不影响泥饼的后续资源化处理处置，再配合压滤机进行深度脱水，可提高铝铁盐的利用率达80%以上，对污泥处理减量化、稳定化的作用优于单纯的化学药剂调理，减少化学药剂投加量达40%以上，减少污泥量达20%以上；

本发明污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法，具有催化效率稳定、设备少，控制点少，工艺简洁，操作简单等优点，为污泥无害化、资源化处置提供便利条件；配合压滤机能使污泥含水率降至60%以下，pH在6-7之间，无设备腐蚀问题，无恶臭，能够广泛适用于市政、化工污泥的处理。

附图说明

图1为本发明污泥深度脱水调理改性装置结构示意图；

图2为本发明箱体内部立体结构示意图。

图中：1、底座；2、进料泵；3、进料管道；4、温度表；5、观察口；6、进料口；7、进料箱体；8、回流箱体；9、出料口；10、出料管道；11、电源箱；12、第一箱体；13、第二箱体；14、第三箱体；15、第四箱体；16、阴极板；17、电极；18、阳极板；19、电极绝缘套；20、隔条；21、元棒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种污泥深度脱水调理改性装置，包括电源箱11，底座1以及安装在底座1上的进料泵2，电源箱11控制连接进料泵2，底座1上设有至少两个用于调理改性污泥的箱体，进料泵2通过进料管道3连接箱体，电源箱11可控制各箱体电极的电压、电流，各箱体下部均设有进料口6、上部均设有出料口9，各箱体之间相互串联连通；

进一步的方案，各箱体包括进料箱体3、主箱体、回流箱体8，进料口6设置在进料箱体7的下部，出料口9设置在进料箱体7的上部；各箱体侧壁上均设有用于实时监控箱体内污泥温度的温度表4；进料口6下方且位于进料管道上设有用于观察污泥调理改性效果的观察口5；

箱体包括第一箱体12、第二箱体13、第三箱体14、第四箱体15，第一箱体12的进料口6与进料管道3连通，第二箱体13的进料口6与第一箱体12的出料口9连通，第三箱体14的进料口6与第二箱体13的出料口9连通，第四箱体15的进料口6与第三箱体14的出料口9连通，第四箱体15的出料口9与出料管道10连通，浓缩后污泥通过进料泵2经管道，从第一箱体12下方的进料口6进入，从第一箱体12上方的出料口9流出进入第二箱体13，第一箱体12、第二箱体13、第三箱体14、第四箱体15串联布置，污泥分别在第一箱体12、第二箱体13、第三箱体14、第四箱体15发生电化学氧化作用后由出料管道10排出进入污泥储罐；多个箱体的配合作用使得污泥预处理时间长，保证污泥深度脱水电化学氧化作用对污泥调理改性作用充分发挥，能达到较好的处理效果和较高的处理效率。

第一箱体12、第二箱体13、第三箱体14、第四箱体15的箱体内部包括阴极板16、阳极板18、电极17、电极绝缘套19、隔条20、元棒21，阴极板16和阳极板18交替排列在一起，通过电极17、电极绝缘套19、隔条20、元棒21相互作用固定在一起。

利用污泥深度脱水调理改性装置进行的污泥改性方案1:

包括以下步骤：

S1、将含固率为3%的污泥浓缩，得到浓缩污泥；

S2、浓缩污泥在进料泵的作用下，通过进料管道进入箱体，箱体内设置电极电压为11.5V、电流为2000A、电流密度*电压为38.3V*mA/cm2，停留12min，浓缩污泥经过调理改性处理后通过出料管道输出，得到预处理污泥；

S3、向步骤S2得到的预处理污泥中加入铝铁盐，铝铁盐的加入量占污泥干重的9%，搅拌10min；

S4、将步骤S3处理后的污泥的pH值为7.1，不会对设备造成腐蚀将其通入压滤机，进行机械脱水，通过小样机进行机械脱水，小样机滤板面积0.28m2，污泥处理量约0.11m3，小样机压滤为二次进料二次压榨：一次进料30min、二次进料20min，进料压力1MPa；压榨时间为35min，最大压榨压力4.5MPa。

按上述压滤参数通过小样机进行压滤，泥饼成形不粘布，压滤泥饼平均含水率55%，压滤液pH为7。

其中，步骤S3铝铁盐为氯化铝、硫酸铝、三氯化铁混合而成。

利用污泥深度脱水调理改性装置进行的污泥改性方案2:

包括以下步骤：

S1、将含固率为3%的污泥浓缩，得到浓缩污泥；

S2、浓缩污泥在进料泵的作用下，通过进料管道进入箱体，箱体内设置电极电压为12.6V、电流为2000A、电流密度*电压为41.9V*mA/cm2，停留6min，浓缩污泥经过调理改性处理后通过出料管道输出，得到预处理污泥；

S3、向步骤S2得到的预处理污泥中加入铝铁盐，铝铁盐的加入量占污泥干重的12%，搅拌10min；

S4、将步骤S3处理后的污泥的pH值为6.9，不会对设备造成腐蚀将其通入压滤机，进行机械脱水，通过小样机进行机械脱水，小样机滤板面积0.28m2，污泥处理量约0.11m3，小样机压滤为二次进料二次压榨：一次进料30min、二次进料20min，进料压力1MPa；压榨时间为35min，最大压榨压力4.5MPa。

按上述压滤参数通过小样机进行压滤，泥饼成形不粘布，压滤泥饼平均含水率58%，压滤液pH为7。

其中，步骤S3铝铁盐为硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁混合而成。

利用污泥深度脱水调理改性装置进行的污泥改性方案3:

包括以下步骤：

S1、将含固率为3%的污泥浓缩，得到浓缩污泥；

S2、浓缩污泥在进料泵的作用下，通过进料管道进入箱体，箱体内设置电极电压为13V、电流为2000A、电流密度*电压为38V*mA/cm2，停留8min，浓缩污泥经过调理改性处理后通过出料管道输出，得到预处理污泥；

S3、向步骤S2得到的预处理污泥中加入铝铁盐，铝铁盐的加入量占污泥干重的15%，搅拌10min；

S4、将步骤S3处理后的污泥的pH值为7.2，不会对设备造成腐蚀将其通入压滤机，进行机械脱水，通过小样机进行机械脱水，小样机滤板面积0.28m2，污泥处理量约0.11m3，小样机压滤为二次进料二次压榨：一次进料30min、二次进料20min，进料压力1MPa；压榨时间为35min，最大压榨压力4.5MPa。

按上述压滤参数通过小样机进行压滤，泥饼成形不粘布，压滤泥饼平均含水率56%，压滤液pH为7。

其中，步骤S3铝铁盐为硫酸铝、硫酸亚铁、铝酸钠、聚合氯化铁混合而成。

箱体内污泥发生电化学氧化作用机理：污泥通过进料泵的作用，同时进入各个箱体，在箱体内发生电化学氧化作用，电化学氧化是指通过电极反应直接降解有机物或产生羟基自由基·OH、Cl2、O2及O3一类的氧化剂降解有机物，同时在外加电场的作用下，污泥胶团的双电层被压缩，形成的泥团更密实，从而改善污泥脱水性能。电化学氧化体系中产生的羟基自由基（·OH）与化学氧化剂直接氧化相比，羟基自由基的反应速率高出了10倍以上，且不存在选择性，对几乎所有的有机物均能进行反应，故氧化的效果稳定，不会随污泥中的残留有机物的变化而变化。

综上所述，本发明电化学氧化过程中产生的·OH是无选择地直接与污泥中的有机物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染，且电化学氧化同对污泥中有害病原体、细菌具有灭杀作用，同时又改善了污泥脱水性能，加速污泥的稳定化、无害化、干化处理过程，具有能量效率高的特点，是污泥脱水较理想的预处理方式。

本发明污泥改性方法简单，能够大大降低污泥中的含水率，污泥经过污泥深度脱水调理改性装置的电化学氧化调理，特种电极可产生催化作用，添加铝铁盐可进一步改善污泥脱水性能，且添加成分不影响泥饼的后续资源化处理处置，再配合压滤机进行深度脱水，可提高铝铁盐的利用率达80%以上，对污泥处理减量化、稳定化的作用优于单纯的化学药剂调理，减少化学药剂投加量达40%以上，减少污泥量达20%以上；

本发明污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法，具有催化效率稳定、设备少，控制点少，工艺简洁，操作简单等优点，为污泥无害化、资源化处置提供便利条件；配合压滤机能使污泥含水率降至60%以下，本发明污泥深度脱水调理改性装置及其改性方法调理工艺简单、药剂投加量小、能使污泥含水率降至60%以下，pH在6-7之间，无恶臭，代替了石灰等粉剂的添加，不存在增容问题且不降低污泥热值，可以与后续碳化等处置措施很好的衔接，不影响泥饼后续资源化处理处置，广泛适用于市政、化工污泥的处理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。