本發(fā)明屬于污泥脫水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)及其脫水方法。

背景技術(shù)：

污泥是污水廠活性污泥處理廢水后產(chǎn)生的一種極易溶于水的固體物質(zhì)，其中含有大量的有機(jī)物、有毒有害物質(zhì)及一些無機(jī)物碎片。

污泥具有產(chǎn)量大、含水率高、處理難度大等特點，不處置或不妥當(dāng)?shù)靥幚砦勰喽加锌赡軐?dǎo)致二次污染并危害土地、水源、居民與牲畜的健康。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，污泥的安全處置甚至二次利用的前提是有效地去除污泥中的水分，從而降低處置環(huán)節(jié)的難度。

污水處理廠經(jīng)常使用的處理方式是利用板框壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)或帶式壓濾機(jī)，通過擠壓或離心等物理方式對污泥進(jìn)行淺層處理。上述工藝處理后的污泥基本無法滿足我國日益嚴(yán)格的污泥處理處置標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于上述原因，深度脫水技術(shù)逐漸成為污泥脫水的新途徑。高級氧化體系因其高效的脫水能力及簡單的操作方式曾成為研究的特點，但由于諸多實際限制無法廣泛應(yīng)用，例如高級氧化體系僅針對含水率95％-99％的液體污泥，大量添加無機(jī)藥劑所處理后的污泥無法直接利用，脫除的濾液也必須進(jìn)行復(fù)雜的處理后才能回流。

中國專利文獻(xiàn)《一種改善城市污泥脫水性能的方法》（公開號CN105502882A）公布了一種高級氧化深度脫水的工藝，具體為通過向含水率為98％-99％左右的城市污泥投加亞鐵鹽和過硫酸鹽進(jìn)行攪拌反應(yīng)，再加入生石灰與硅酸鹽水泥進(jìn)行調(diào)理，抽濾脫水后獲得含水率50％-55％的泥餅，該工藝添加了大量的無機(jī)調(diào)理劑，處理后的濾液呈強(qiáng)堿性；在實際應(yīng)用中，已使用機(jī)械脫水的污水處理廠需改造整體工藝，否則難以實現(xiàn)。

電滲透技術(shù)作為一種清潔、高效的深度脫水技術(shù)已經(jīng)開始小范圍應(yīng)用于污泥的干化處理環(huán)節(jié)。然而傳統(tǒng)電滲透技術(shù)也存在限制其應(yīng)用的缺點，例如：僅使用電滲透技術(shù)進(jìn)行脫水時，處理后的污泥靠近陽極側(cè)含水率比陰極側(cè)低15％-20％左右；電滲透過程中陽極的金屬電極腐蝕的速率極快，腐蝕后產(chǎn)生的重金屬離子進(jìn)入污泥和濾液中會造成重金屬污染。

電滲透聯(lián)合脫水技術(shù)已成為環(huán)境行業(yè)的研究主流。中國專利文獻(xiàn)《一種用于市政污泥深度脫水的脫水系統(tǒng)》（公開號CN204111556U）公布了一種電滲透添加復(fù)合調(diào)理劑的深度脫水方式。具體為，先添加復(fù)合調(diào)理劑攪拌后將污泥脫水至70％-85％，隨后進(jìn)行電滲透脫水，將含水率降低至50％-55％，該工藝流程復(fù)雜，而且需要添加大量的無機(jī)藥劑，電滲透后的泥餅均勻性差，無法直接進(jìn)行后續(xù)的污泥處置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種無需添加大量的高級氧化劑、不會因產(chǎn)生電極板的過度腐蝕造成重金屬污染、工藝流程簡單的轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)及其脫水方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)，包括電源、正負(fù)極轉(zhuǎn)換器和底架，底架上方設(shè)有安裝架，底架上安裝有位于安裝架下方的電滲液收集倉，安裝架上安裝有外形為長方體的電滲透反應(yīng)器，安裝架上通過繩線連接有加藥注射裝置，以電滲透反應(yīng)器的長度方向為左右水平方向，電滲液收集倉的寬度和長度均大于電滲透反應(yīng)器的寬度和長度，電滲透反應(yīng)器的左側(cè)和右側(cè)均敞口，電滲透反應(yīng)器的頂部開設(shè)有污泥口，污泥口處后側(cè)通過合頁鉸接有蓋板，蓋板前側(cè)通過搭扣與電滲透反應(yīng)器的頂壁連接；電滲透反應(yīng)器的內(nèi)壁設(shè)有濾布，電滲透反應(yīng)器的前側(cè)壁、后側(cè)壁和底部均開設(shè)有若干透水孔，電滲透反應(yīng)器的前側(cè)壁和濾布上對應(yīng)開設(shè)有加藥孔，加藥孔至少設(shè)有兩個，加藥孔處設(shè)有堵頭；電滲透反應(yīng)器的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)有一組電極組，兩組電極組關(guān)于電滲透反應(yīng)器的中線左右對稱設(shè)置，位于左側(cè)的電極組包括液壓缸和鐵電極板，液壓缸的缸體固定在安裝架的左側(cè)且其軸線沿左右水平方向設(shè)置，鐵電極板滑動連接在電滲透反應(yīng)器內(nèi)，鐵電極板的外側(cè)壁與電滲透反應(yīng)器的內(nèi)壁密封配合，液壓缸的活塞桿連接在鐵電極板的左側(cè)面；電源、正負(fù)極轉(zhuǎn)換器和兩塊鐵電極板通過導(dǎo)線連接；

加藥注射裝置包括推桿和注射筒，注射筒的一端封堵且另一端敞口，注射筒的封堵端開設(shè)有圓孔，推桿滑動插設(shè)在圓孔內(nèi)并伸入到注射筒內(nèi)，伸入到注射筒內(nèi)的推桿的一端固定有活塞，推桿的另一端設(shè)有位于注射筒外部的手柄，活塞外緣與注射筒內(nèi)壁滑動并密封配合，活塞的側(cè)面固定有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與注射筒同軸線設(shè)置；注射筒的敞口端設(shè)有攪拌噴射機(jī)構(gòu)。

注射筒的敞口端部的內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋，攪拌噴射機(jī)構(gòu)包括錐筒結(jié)構(gòu)的噴射頭，噴射頭側(cè)壁上均勻開設(shè)有若干噴射孔，噴射頭上同軸線固定有圓筒形的安裝臺，安裝臺外側(cè)開設(shè)有外螺紋，安裝臺螺紋連接在注射筒的敞口端部，安裝臺內(nèi)固定有固定架，固定架上固定有固定軸，固定軸與注射筒同軸線設(shè)置，固定軸上轉(zhuǎn)動連接有扇葉，扇葉的旋進(jìn)方向朝向噴射頭。

注射筒的敞口端面與噴射頭的對接處設(shè)有橡膠密封墊圈。

蓋板的外周與電滲透反應(yīng)器的對接處設(shè)有密封條。

轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)的脫水方法，包括以下步驟：

（1）、配制藥劑；根據(jù)所選高級氧化劑與污泥的比例配制相應(yīng)濃度的藥劑，所選高級氧化劑為過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鈣、過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨；

（2）、裝入污泥；開啟搭扣，打開蓋板，通過污泥口向電滲透反應(yīng)器內(nèi)裝入污泥，關(guān)閉蓋板，鎖上搭扣；

（3）、通過加藥注射裝置向電滲透反應(yīng)器內(nèi)注入藥劑；

（4）電滲透脫水；打開電源，兩塊鐵電極板得電，與此同時啟動兩個液壓缸，兩個液壓缸推動兩塊鐵電極板相向移動，兩塊鐵電極板開始對電滲透反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行電滲透并擠壓，其中在正負(fù)極轉(zhuǎn)換器的作用下，兩塊鐵電極板經(jīng)一定頻率時間變換電極，最終污泥在藥劑、電滲透以及擠壓力的作用下脫出水并產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生的氣體揮發(fā)散掉，脫出的水透過濾布從透水孔處流出，最終流至電滲液收集倉內(nèi)；

（5）收集泥餅；電滲透脫水后，污泥形成泥餅，關(guān)閉電源以及兩個液壓缸，開啟搭扣并打開蓋板，使用夾持工具將電滲透反應(yīng)器內(nèi)的泥餅夾出。

步驟（3）中通過加藥注射裝置向電滲透反應(yīng)器內(nèi)注入藥劑的具體方法為：將噴射頭插入已配制好的藥劑內(nèi)，接著向上拉取手柄，手柄通過推桿拉動活塞向上移動，從而在活塞的作用下藥劑從噴射孔吸入注射筒內(nèi)，注射筒內(nèi)吸滿藥劑后，拔出加藥孔處的堵頭，然后將注射筒插入電滲透反應(yīng)器的污泥內(nèi)，注射筒插入污泥內(nèi)的同時推動手柄，使活塞將注射筒內(nèi)的藥劑從噴射頭的噴射孔噴出，由于藥劑沿注射筒的軸向方向流動，扇葉在受到藥劑流動的沖擊下轉(zhuǎn)動，從而對通過扇葉的藥劑進(jìn)行攪拌，由于藥劑通過扇葉具有旋轉(zhuǎn)力，藥劑進(jìn)入到噴射頭進(jìn)一步混合，另外噴射頭為錐筒結(jié)構(gòu)，噴射孔設(shè)置在噴射頭的側(cè)壁上，所以藥劑從噴射頭噴出時會向四周散開，最后均勻地噴射在污泥內(nèi)，在推動推桿注藥過程中，注射筒在電滲透反應(yīng)器內(nèi)沿前后方向往復(fù)移動，達(dá)到更加均勻注射的效果，在一個加藥孔內(nèi)注射完藥劑后，再選擇另外一個加藥孔重復(fù)以上注藥過程；注入藥劑后，拔出注射筒并將堵頭重新塞回在加藥孔處。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明的工藝采用電滲透技術(shù)聯(lián)合高級氧化脫水，能夠?qū)?5％-99％的液態(tài)或半固態(tài)污泥進(jìn)行處理，有效地降低了污泥的含水率，而且處理后的污泥可直接用于后續(xù)的污泥處置；

（2）本發(fā)明可針對兩種目前存在形式較廣泛的污泥進(jìn)行脫水處理（即含水率較高的呈液態(tài)的稀污泥和含水率較低的呈固態(tài)的一次脫水污泥）；

（3）本發(fā)明工藝僅需添加少量的高級氧化劑，所處理的電滲液簡單處理后即可回流；

（4）本發(fā)明的裝置使用正負(fù)極轉(zhuǎn)換器去改變兩塊鐵電極板的得電情況，不僅提升了泥餅的均勻性，還一定程度上減緩了陽極板的腐蝕程度；

（5）本發(fā)明的裝置使用的電極板為鐵電極板，鐵電極板經(jīng)腐蝕后產(chǎn)生的Fe²⁺可以對加入的高級氧化劑進(jìn)行活化，提升污泥的深度脫水效果，避免了以往采用其他金屬電極產(chǎn)生的二次污染現(xiàn)象；

（6）本發(fā)明的裝置在電滲透反應(yīng)器的左右兩端加裝了液壓裝置，有效地提升了脫水速率，脫水效果也得到了顯著的提高；

（7）本發(fā)明的裝置在電滲透反應(yīng)器的外壁開設(shè)有透水孔，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)a(chǎn)生的氣體以及滲透液快速排出，從而大幅度提高了脫水速率，縮短了脫水時間；

（8）本發(fā)明采用了電滲透復(fù)合高級氧化技術(shù)處理污泥，而該復(fù)合技術(shù)的使用可以有效地提升脫水能力，還能一定程度的降低藥劑的用量，從而避免二次污染的發(fā)生，這是由于高級氧化劑在污泥處理過程中只改變污泥的性質(zhì)，破壞污泥束縛水分的結(jié)構(gòu)，而電滲透過程負(fù)責(zé)脫除污泥中的水分，因此無需添加大量無機(jī)絮凝劑；

（9）本發(fā)明工藝在電滲透過程中通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換器改變兩塊鐵電極板的得電情況（在脫水一段時間后，鐵電極板的正極變負(fù)極，另一塊鐵電極板的負(fù)極變正極）對于污泥處理效果有很大的改善，首先，電滲透技術(shù)的陽極腐蝕是很難以避免的，而現(xiàn)今研究出的抗腐蝕材料也大多無法量產(chǎn)，因此使用正負(fù)極可變電源可以有效地減緩陽極腐蝕速率，其次，電滲透處理過程中，污泥中的水分從陽極向陰極大量移動，處理過程結(jié)束時，陰極側(cè)污泥經(jīng)常會由于處理不完全殘留大量的水分，使用正負(fù)極可變電源令陰極側(cè)殘留水分的污泥進(jìn)行再次被處理，從而提升處理效果；

（10）本發(fā)明的系統(tǒng)提供一種注射加藥裝置，該注射加藥裝置通過繩線連接在安裝架上，防止其在經(jīng)常使用時丟失；另外通過該注射加藥裝置對電滲透反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行加藥，使得污泥能夠充分接收到藥劑，其中由于藥劑沿注射筒的軸向方向流動，扇葉在受到藥劑流動的沖擊下轉(zhuǎn)動，從而對通過扇葉的藥劑進(jìn)行攪拌，由于藥劑通過扇葉具有旋轉(zhuǎn)力，藥劑進(jìn)入到噴射頭進(jìn)一步混合，其攪拌的原理是：根據(jù)風(fēng)扇的驅(qū)動空氣產(chǎn)生空氣軸向流動的原理，反過來，流體軸向移動通過扇葉時，會驅(qū)動扇葉旋轉(zhuǎn)；另外噴射頭為錐筒結(jié)構(gòu)，噴射孔設(shè)置在噴射頭的側(cè)壁上，所以藥劑從噴射頭噴出時會向四周散開，最后均勻地噴射在污泥內(nèi)，在推動推桿注藥過程中，注射筒在電滲透反應(yīng)器的前后方向往復(fù)移動，達(dá)到更加均勻注射的效果；噴射頭通過安裝臺螺紋連接在注射筒的端部，這樣便于安裝和維修扇葉。

附圖說明

圖1是電滲透氧化脫水反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是加藥注射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中I處的放大圖；

圖5是扇葉安裝在安裝臺上的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1-5所示，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)，包括電源、正負(fù)極轉(zhuǎn)換器和底架6（電源和正負(fù)極轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，圖中未示出），底架6上方設(shè)有安裝架7，底架6上安裝有位于安裝架7下方的電滲液收集倉8，安裝架7上安裝有外形為長方體的電滲透反應(yīng)器9，安裝架7上通過繩線連接有加藥注射裝置24，以電滲透反應(yīng)器9的長度方向為左右水平方向，電滲液收集倉8的寬度和長度均大于電滲透反應(yīng)器9的寬度和長度，電滲透反應(yīng)器9的左側(cè)和右側(cè)均敞口，電滲透反應(yīng)器9的頂部開設(shè)有污泥口，污泥口處后側(cè)通過合頁10鉸接有蓋板11，蓋板11的前側(cè)通過搭扣12與電滲透反應(yīng)器9的頂壁連接；電滲透反應(yīng)器9的內(nèi)壁設(shè)有濾布，電滲透反應(yīng)器9的前側(cè)壁、后側(cè)壁和底部均開設(shè)有若干透水孔13，電滲透反應(yīng)器9的前側(cè)壁和濾布上對應(yīng)開設(shè)有加藥孔，加藥孔至少設(shè)有兩個，加藥孔處設(shè)有堵頭14；電滲透反應(yīng)器9的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)有一組電極組，兩組電極組關(guān)于電滲透反應(yīng)器9的中線左右對稱設(shè)置，位于左側(cè)的電極組包括液壓缸15和鐵電極板16，液壓缸15的缸體固定在安裝架7的左側(cè)且其軸線沿左右水平方向設(shè)置，鐵電極板16滑動連接在電滲透反應(yīng)器9內(nèi)，鐵電極板16的外側(cè)壁與電滲透反應(yīng)器9的內(nèi)壁密封配合，液壓缸15的活塞4桿連接在鐵電極板16的左側(cè)面；電源、正負(fù)極轉(zhuǎn)換器和兩塊鐵電極板16通過導(dǎo)線連接。

加藥注射裝置24包括推桿1和注射筒2，注射筒2的一端封堵且另一端敞口，注射筒2的封堵端開設(shè)有圓孔3，推桿1滑動插設(shè)在圓孔3內(nèi)并伸入到注射筒2內(nèi)，伸入到注射筒2內(nèi)的推桿1的一端固定有活塞4，推桿1的另一端設(shè)有位于注射筒2外部的手柄5，活塞4外緣與注射筒2內(nèi)壁滑動并密封配合；注射筒2的敞口端設(shè)有攪拌噴射機(jī)構(gòu)；

注射筒2的敞口端部的內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋，攪拌噴射機(jī)構(gòu)包括錐筒結(jié)構(gòu)的噴射頭17，噴射頭17側(cè)壁上均勻開設(shè)有若干噴射孔18，噴射頭17上同軸線固定有圓筒形的安裝臺19，安裝臺19外側(cè)開設(shè)有外螺紋，安裝臺19螺紋連接在注射筒2的敞口端部，安裝臺19內(nèi)固定有固定架23，固定架23上固定有固定軸20，固定軸20與注射筒2同軸線設(shè)置，固定軸20上轉(zhuǎn)動連接有扇葉21，扇葉21的旋進(jìn)方向朝向噴射頭17。

注射筒2的敞口端面與噴射頭17的對接處設(shè)有橡膠密封墊圈22。

蓋板11的外周與電滲透反應(yīng)器9的對接處設(shè)有密封條。

轉(zhuǎn)換電極式電滲透高級氧化污泥脫水系統(tǒng)的脫水方法，包括以下步驟：

（1）、配制藥劑；根據(jù)所選高級氧化劑與污泥的比例配制相應(yīng)濃度的藥劑，所選高級氧化劑為過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鈣、過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨；（比如：控制污泥與過氧化氫的質(zhì)量比為1:0.03,，或者過硫酸鈉與污泥的質(zhì)量比為0.02:1）

（2）、裝入污泥；開啟搭扣12，打開蓋板11，通過污泥口向電滲透反應(yīng)器9內(nèi)裝入污泥，關(guān)閉蓋板11，鎖上搭扣12；

（3）、通過加藥注射裝置24向電滲透反應(yīng)器9內(nèi)注入藥劑；將噴射頭17插入已配制好的藥劑內(nèi)，接著向上拉取手柄5，手柄5通過推桿1拉動活塞4向上移動，從而在活塞4的作用下藥劑從噴射孔18吸入注射筒2內(nèi)，注射筒2內(nèi)吸滿藥劑后，拔出加藥孔處的堵頭14，然后將注射筒2插入電滲透反應(yīng)器9的污泥內(nèi)，注射筒2插入污泥內(nèi)的同時推動手柄5，使活塞4將注射筒2內(nèi)的藥劑從噴射頭17的噴射孔18噴出，由于藥劑沿注射筒2的軸向方向流動，扇葉21在受到藥劑流動的沖擊下轉(zhuǎn)動，從而對通過扇葉21的藥劑進(jìn)行攪拌，由于藥劑通過扇葉21具有旋轉(zhuǎn)力，藥劑進(jìn)入到噴射頭17進(jìn)一步混合，另外噴射頭17為錐筒結(jié)構(gòu)，噴射孔18設(shè)置在噴射頭17的側(cè)壁上，所以藥劑從噴射頭18噴出時會向四周散開，最后均勻地噴射在污泥內(nèi)，在推動推桿1注藥過程中，注射筒2在電滲透反應(yīng)器9內(nèi)沿前后方向往復(fù)移動，達(dá)到更加均勻注射的效果，在一個加藥孔內(nèi)注射完藥劑后，再選擇另外一個加藥孔重復(fù)以上注藥過程；注入藥劑后，拔出注射筒2并將堵頭14重新塞回在加藥孔處；

（4）電滲透脫水；打開電源，兩塊鐵電極板16得電，與此同時啟動兩個液壓缸15，兩個液壓缸15推動兩塊鐵電極板16相向移動，兩塊鐵電極板16開始對電滲透反應(yīng)器9內(nèi)的污泥進(jìn)行電滲透并擠壓，其中在正負(fù)極轉(zhuǎn)換器的作用下，兩塊鐵電極板16經(jīng)一定頻率時間變換電極，最終污泥在藥劑、電滲透以及擠壓力的作用下脫出水并產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生的氣體揮發(fā)散掉，脫出的水透過濾布從透水孔13處流出，最終流至電滲液收集倉8內(nèi)；

（5）收集泥餅；電滲透脫水后，污泥形成泥餅，關(guān)閉電源以及兩個液壓缸15，開啟搭扣12并打開蓋板11，使用夾持工具將電滲透反應(yīng)器9內(nèi)的泥餅夾出。

本實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。