本發(fā)明涉及污泥處理設備技術領域，更具體地，涉及一種垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水方法及實現設備。

背景技術：

隨著我國污水治理力度的加大，我國城市生活污水處理廠生產的污泥量急劇增加。據廣州日報報道，2014年廣州市日產含水率為80%的污泥量約為2700噸。目前污泥經過污水處理廠機械脫水后含水率只能達到80%，而根據國家現行的標準規(guī)定，進行污泥處理處置的最低要求是含水率低于65%。為了達到標準，必須對污泥進一步深度脫水。

目前深度脫水方法主要有：機械脫水、自然干化、熱干化和電滲透脫水。但是機械脫水中化學調理會引起二次污染，物理調理和生物調理成本高，技術性強，自然干化處理周期長，熱干化的能耗太高。作為新興的深度脫水方法，電滲透脫水因脫水效果好、成本低、無需加入絮凝劑等優(yōu)點而具有較大的發(fā)展前景。

但目前單一的電滲透技術脫水能耗仍舊較高，聯合其他脫水手段同時進行污泥脫水，是一直以來受到學者重視并深入研究的問題之一。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是針對現有單一的電滲透脫水技術能耗高的技術缺陷，以及現有壓力施加方式下壓力不能持續(xù)可控的技術缺陷，提供一種垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水設備。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現：

提供一種垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水方法，是使污泥處于垂直加壓的電場中，污泥中的水分在壓力和電場的雙重作用下流出，壓力、電場力和水份重力的方向一致，實現污泥深度脫水。

優(yōu)選地，所述垂直加壓的電場是自上而下設置陽極和陰極，泥餅置于陽極和陰極之間，所述垂直加壓是將壓力施加于陽極。

優(yōu)選地，所述壓力的調節(jié)通過千斤頂實現。進一步優(yōu)選地，所述陽極板上設置有壓力感應裝置。

本發(fā)明施加的壓力和電壓可通過壓力施加器和外接電源進行調節(jié)。

本發(fā)明處理污泥的厚度通過陽極板和陰極板之間的間距進行調節(jié)。進一步優(yōu)選地，陰陽兩極的間距的調節(jié)范圍為0cm～3cm。

優(yōu)選地，所述污泥為含水的污泥餅。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述污泥脫水方法的最佳工藝參數組合為：所述垂直加壓的機械壓力為14.6～15.0kPa、電滲透時間為58.7～70.0min、電壓梯度為15.1～16.1V/cm。

優(yōu)選地，在上述最佳工藝參數條件下，每次處理的污泥厚度為0.50cm。

本發(fā)明同時提供一種實現本發(fā)明方法的設備，包括自上而下設置的壓力施加器、陽極板、陰極板、引流裝置和儲水裝置，還包括外接電源；所述陽極板和陰極板分別連接外接電源；所述陽極板和陰極板水平相對安置，陽極板置于陰極板之上，陽極板與陰極板之間的空間構成污泥填充的空間（填泥槽），所述陰極板設置有若干孔洞供污泥水份流出。

優(yōu)選地，本發(fā)明設備還包括壓力顯示器，所述壓力顯示器連接壓力施加器。

優(yōu)選地，所述陽極板與陰極板之間的空間設置有濾布，進一步防止小顆粒污泥掉落陰極板。進一步優(yōu)選地，所述濾布可以鋪于陰極板上。濾布可以通過水分但截留污泥顆粒即可。

優(yōu)選地，所述設備還包括計量裝置，所述計量裝置連接儲水裝置，用以計量污泥脫水量。

優(yōu)選地，所述引流裝置為漏斗。

優(yōu)選地，所述計量裝置為電子天平。

優(yōu)選地，所述陽極板和陰極板均采用不銹鋼平板。

本發(fā)明施加的壓力和電壓可通過壓力施加器和外接電源進行調節(jié)。所述陽極板上可以裝有壓力傳感器。所述壓力施加器優(yōu)選采用千斤頂，采用千斤頂進行壓力施加，相比于以往的重物施壓法，具有一定范圍內壓力連續(xù)可控的特點。進一步輔以壓力顯示器的設置，很好地實現壓力的有效控制實施。外接電源與陽極和陰極的連接方法參照現有常規(guī)技術。

本發(fā)明處理污泥的厚度通過陽極板和陰極板之間的間距進行調節(jié)。所述陽極板和陰極板之間的間距可調節(jié)，通過改變陰陽兩極間距可改變填充污泥的厚度，調節(jié)范圍進一步優(yōu)選為0cm～3cm，但不等于零，進一步優(yōu)選為0.1～3cm。

本發(fā)明所述垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水設備中，將陽極板和陰極板水平相對安置，陽極板置于陰極板之上，所產生的電場為垂直電場，與置于陽極板與陰極板之間的空間中的污泥（泥餅）中的水流方向一致；將壓力施加器設置于陽極板之上。本發(fā)明裝置通電后，污泥中水分在壓力和電場同方向的雙重作用下向陰極板運動，通過陰極板上的小孔經由引流裝置流至儲水裝置中，從而實現污泥深度脫水。由于本發(fā)明中壓力、電場力和水份重力的方向一致，可取得較好的脫水效果。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種支架，緊湊、科學地集成本發(fā)明所述裝置的各部件，形成完整統(tǒng)一的一體化裝置。

優(yōu)選地，所述支架設置為上、中、下三層，上層放置壓力顯示器，中層固定壓力施加器、陽極板、陰極板；下層固定引流裝置。

進一步地，所述支架包括兩塊橫板和若干豎桿，所述橫板和豎桿構成上中下三層空間的支架結構。

進一步優(yōu)選地，所述的橫板采用木板，所述豎桿采用金屬材料。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供了一種垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水方法，是使污泥處于垂直加壓的電場中，污泥中的水分在壓力和電場的雙重作用下流出，壓力、電場力和水份重力的方向一致，實現污泥深度脫水，簡單易行地實現了垂直加壓聯合電滲透技術在污泥脫水方面的良好應用。所述的垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水方法，克服了單一電滲透脫水過程中水分的流失導致污泥泥餅體積減少從而使得電板與泥餅貼合不緊密，電阻增大的技術難題，獲得意想不到的技術效果，脫水效果好。

本發(fā)明同時提供了一種實現本發(fā)明方法的設備，具有壓力在一定范圍內連續(xù)可調的特點，結構簡單，緊湊，易操作，生產效率高，成本低廉易維護。

附圖說明

圖1為本發(fā)明污泥脫水設備結構示意圖。

圖2為本發(fā)明污泥脫水設備陰極板結構示意圖。

1.壓力顯示器；2.外接電源；3.壓力施加器；4.陽極板；5.陰極板；6.引流裝置（引流漏斗）；7.儲水裝置和電子天平；8.陰極板上的孔洞。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，除非特別說明，本發(fā)明采用的原料及設備或方法為本技術領域常規(guī)的原料及設備或方法。

實施例1：

如附圖1所示，本實施例提供一種垂直加壓聯合電滲透技術的污泥脫水設備，包括自上而下設置的壓力施加器3、陽極板4、陰極板5、引流裝置6和儲水裝置7，還包括外接電源2；所述陽極板和陰極板分別連接外接電源2（連接方式參照現有供電陽極、陰極接電方式）；所述陽極板4和陰極板5水平相對安置，陽極板4置于陰極板5之上，所述陽極板4與陰極板5之間的空間作為置填污泥的位置，所述陰極板5設置有若干孔洞8供污泥中水份流出?？锥?的數目和孔徑不做嚴格限定，適合水份流出即可。

在陰極5上鋪300目的濾布，填充1.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，分別使得壓力顯示器1上顯示的壓力值為0kPa、10kPa、20kPa、30kPa，接通外加電源2，調節(jié)電壓梯度為15V/cm，連續(xù)通電60min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。四組施加壓力值下，污泥經脫水后含水率大小順序為10kPa＜20kPa＜30kPa＜0kPa，脫水能耗大小順序為0kPa＞30kPa＞20kPa＞10kPa。

實施例2：

污泥脫水設備同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，填充1.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示壓力為10kPa，接通電源2，調節(jié)電壓梯度為15V/cm，分別連續(xù)通電20min、40min、60min、80min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到有水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。四組通電時間下，污泥經脫水后含水率大小順序為80min＜60 min＜40 min＜20 min，脫水能耗大小順序為80min＞60min＞40min＞20min。

實施例3：

污泥脫水設備結構同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，填充1.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示壓力為10kPa，接通電源2，分別調節(jié)電壓梯度為0V/cm、5V/cm、10V/cm、15V/cm、20V/cm，連續(xù)通電60min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到有水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。五組施加電壓梯度值下，污泥經脫水后含水率大小順序為0V/cm＞5V/cm＞10V/cm＞15V/cm＞20V/cm，脫水能耗大小順序為0V/cm＜5V/cm＜10V/cm＜15V/cm＜20V/cm。

實施例4：

污泥脫水設備結構同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，分別填充0.75cm、1.50cm、2.25cm、3.00cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示壓力為10kPa，接通電源2，調節(jié)電壓梯度為15V/cm，連續(xù)通電60min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到有水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。四組污泥厚度值下，污泥經脫水后含水率大小順序為0.75cm＜3.00cm＜2.25cm＜1.50cm，脫水能耗大小順序為3.00cm＞2.25cm＞1.50cm＞0.75cm。

實施例5：

污泥脫水設備結構同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，填充0.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示壓力為14.6～15.0kPa，接通電源2，調節(jié)電壓梯度為15.1～16.1V/cm，連續(xù)通電58.7～70.0min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到有水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。污泥經脫水后含水率為56.23%～57.01%，脫水能耗為0.116～0.120kWh/kg水。

對比試驗1

污泥脫水設備同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，填充0.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示壓力為15kPa，接通電源2，調節(jié)電壓梯度為0V/cm，連續(xù)通電60min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到有水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。污泥經脫水后含水率為83.24%，脫水能耗為0.000kWh/kg水。

對比試驗2

污泥脫水設備同實施例1。本實施例在陰極5上鋪300目的濾布，填充0.5cm厚度的污泥，調節(jié)壓力施加器3使陽極4剛好接觸到污泥而又不產生壓力后繼續(xù)調節(jié)，使得壓力顯示器1上顯示的壓力值為0kPa，接通外加電源2，調節(jié)電壓梯度為15V/cm，連續(xù)通電60min后關閉電源2，取消壓力。在通電過程中可觀察到水流順著引流漏斗6流至儲水燒杯7中。污泥經脫水后含水率為77.43%，脫水能耗為0.361kWh/kg水。