[发明专利]一种多场耦合污水污泥自动化脱水装置

说明书

本发明公开了一种多场耦合污水污泥自动化脱水装置，包括污泥处理腔室、全自动液压系统、直流电源、微波发生系统、进料系统、卸料系统和超声波系统，所述的进料系统连通设置在污泥处理腔室的侧部，所述污泥处理腔室内设有阳极板和阴极板，所述的阳极板设置在污泥处理腔室的上部，所述的阴极板设置在污泥处理腔室的下部，所述的直流电源的正负极分别与阳极板和阴极板连接，所述的阳极板和阴极板上均设有出水孔，所述的微波发生系统设置在阴极版的下部；所述的超声波系统设置在阴极版的下部；所述的卸料系统设置在阴极板的下方；所述的阳极板与用以驱动阳极板运动的全自动液压系统连接。采用本发明，脱水效果好、污泥厚度方向含水率分布均匀。

技术领域

本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种通过多场耦合(超声波场、微波场、 电场、机械应力场)协同耦合作用实现更低含水率的污水污泥脱水装置。

背景技术

随着我国城镇污水处理设施建设规模的不断扩大，污水处理过程中产生的污泥量急剧 增加。截止到2019年底，我国污泥(含水率以80％计)年产量已超过4000万吨，预计2020年将达到6000-8000万吨。很显然，污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含 水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或 释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的 影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，是实现污泥“四化”的基础，污 泥越干，后续处理处置越有利。

污泥中含有大量由嵌入生物聚合物中的微生物(主要是细菌)组成的絮凝物。其特殊结 构构成含有胶体的高度多孔的分形网状结构，颗粒表现得更像凝胶状材料而不是传统的颗 粒悬浮液，该结构使得其难脱水。同时Vesilind、Vesilind和Hsu[、Smith和Vesilind]分别 对污泥中水分的存在形态进行了定义，Vesilind将污泥中的水分分成四种类型：间隙水又 称自由水(free water)、毛细结合水(interstitial water)、表面吸附水(surface or vicinal water)、 内部水(bound or hydration water)，而单一机械应力场脱水只能有效脱除污泥中的自由水， 但难以从其孔隙中脱除毛细及吸附水，有很大的局限性，大大限制了污泥处理的脱水率。

现有污泥深度脱水技术(真空脱水、连续式带滤脱水)，物理脱水虽然适用于各种混 合污泥的脱水，但是脱水率不高，最终可得到固体含量为19％的脱水污泥饼。这也是单一 场脱水方式的局限性，无法去除孔隙中的吸附水。。

本发明的思路基于力场对污泥脱水的作用，在力场的基础上增加了超声波场、电场和 微波场，通过多场耦合的方法来增加其脱水率。同时，在装置的结构上，设置进料系统(油 缸，电磁阀)实现自动进料的目的，设置卸料系统(双铰式叉型油缸液压升降台、丝杠除泥 推进器)实现自动卸料的目的，以提高装置的自动化水平和效率。

首先附加电场后，污泥颗粒带负电，而水分子带正电，在电场力作用下，带负电的污 泥颗粒往阳极板运动，而带正电水分子往阴极板运动。在电化学反应作用下，电解水定向 强力移动，细胞内的温度上升、压力增大使得细胞膜破裂，胞内水流出。因此且固体颗粒不易堵塞过滤介质，以此增大了脱水率。

继而通过附加微波场，受磁场的作用，当有极分子电介质和无极分子电介质置于微波 电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，并随着高频交变电磁场 以每秒高达数亿次的速度摆动，分子要随着不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须 克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，这个过 程就会使得分子运动大大加剧，同时电磁场能量逐渐转化成新的热能，使介质温度出现大 幅度的提升，即熵增大，体系混乱程度变大,子热运动加快，以此增大脱水率。

与此同时，滤布孔隙中嵌入大量污泥，堵塞的出水孔，大大减小了出水的效率，但通 过超声波场的超高评率震荡，清理了滤布上的大量污泥，近一步增大了效率，同时超声波 场也有利于卸料时对滤布的清洗。