阅读说明：本技术 一种改良型剩余污泥减量装置及方法 (Improved excess sludge reduction device and method ) 是由 康傲桀 宗渝 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种改良型剩余污泥减量装置,包括破壁箱、电极板、气泵、气提管、第一电动阀、第二电动阀和控制器,破壁箱相对的两侧分别具有进泥口和出泥口,进泥口在破壁箱的上部,出泥口在破壁箱的底部,电极板设置于破壁箱内,第一电动阀设置于出泥口处,气提管的出泥端与进泥口连通,气提管的进泥端与供泥设备连通,气提管的进气端与气泵的出气端连通,第二电动阀设置于气提管与气泵之间,控制器分别与电极板、第一电动阀和第二电动阀电连接,本发明还公开了采用上述装置的改良型剩余污泥减量方法,本发明提供的改良型剩余污泥减量装置及方法,污泥电击破壁效果稳定,对污泥脱水效果好,碳源回收使用率高。(The invention discloses an improved residual sludge reduction device, which comprises a wall breaking box, a plate electrode, an air pump, an air stripping pipe, a first electric valve, a second electric valve and a controller, wherein the two opposite sides of the wall breaking box are respectively provided with a sludge inlet and a sludge outlet, the sludge inlet is arranged at the upper part of the wall breaking box, the sludge outlet is arranged at the bottom of the wall breaking box, the plate electrode is arranged in the wall breaking box, the first electric valve is arranged at the sludge outlet, the sludge outlet end of the air stripping pipe is communicated with the sludge inlet, the sludge inlet end of the air stripping pipe is communicated with a sludge supply device, the gas inlet end of the air stripping pipe is communicated with the gas outlet end of the air pump, the second electric valve is arranged between the air stripping pipe and the air pump, and the controller is respectively and electrically connected with the plate electrode, the first electric valve and the second electric valve, has good sludge dewatering effect and high carbon source recycling rate.)

一种改良型剩余污泥减量装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及改良型剩余污泥减量装置及方法。

背景技术

污水在经过一系列处理后，会产生大量污泥，产生的污泥部分回注到污水处理的好氧阶段，以补充好氧阶段需要的碳源，另一部分经过脱水形成泥块。污泥内的大部分碳源被细胞壁束缚，细胞壁内的碳源无法在好氧阶段得到利用，且细胞壁内含水量大，进行脱水的污泥的体积大，一方面增大了脱水工作的工作量，另一方面水束缚在细胞壁内，脱水也不彻底。

为解决上述问题，采用了利用脉冲高电压产生的高强度电场击穿细胞壁的方法，细胞壁在瞬间高强度电场中发生电荷感应，组成细胞壁的物质在电场力的作用下发生撕裂，达到破壁的效果。如图1所示，现有的污泥处理装置包括破壁箱1、进泥口11、出泥口12和电极板2，电极板2设置在破壁箱1内用于击穿破壁箱1内的污泥的细胞壁，进泥口11和出泥口12分别在破壁箱1相对两侧的上部，污泥从进泥口11进入破壁箱1后，经过电极板2电击，然后从出泥口12排出，进泥、电击、出泥，持续不断进行，此种设置，主要存在以下问题，污泥持续不断的从进泥口11进入破壁箱1，在电极板2处进行电击反应，然后再从出泥口12排出，在此过程中，无法保证进入破壁箱1内的污泥按照进入顺序依次从出泥口12排出，部分污泥会长期堆积在破壁箱1内过度电击，而部分污泥又会没有经过电击或者未充分电击就直接从出泥口12排出，污泥在破壁箱1内的流动性无法控制，污泥破壁效果存在波动，处理效果不佳。

发明内容

本发明旨在提供改良型剩余污泥减量装置及方法，污泥电击破壁效果稳定，对污泥脱水效果好，碳源回收使用率高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开的改良型剩余污泥减量装置，包括破壁箱、电极板、气泵、气提管、第一电动阀、第二电动阀和控制器，所述破壁箱相对的两侧分别具有进泥口和出泥口，所述进泥口在所述破壁箱的上部，所述出泥口在所述破壁箱的底部，所述电极板设置于所述破壁箱内，所述第一电动阀设置于所述出泥口处，所述气提管的出泥端与所述进泥口连通，所述气提管的进泥端与供泥设备连通，所述气提管的进气端与所述气泵的出气端连通，所述第二电动阀设置于所述气提管与所述气泵之间，所述控制器分别与所述电极板、所述第一电动阀和所述第二电动阀电连接；

所述电极板用于产生电场击穿污泥的细胞壁；

所述第一电动阀用于控制所述出泥口启闭；

所述第二电动阀用于控制所述气提管与所述气泵之间气路的通断；

所述控制器用于控制所述第一电动阀、所述第二电动阀和所述电极板动作。

本发明的有益效果是：在进行破壁时，关闭第一电动阀，通过气提管将污泥抽吸进入破壁箱内，电极板对破壁箱内的污泥充分破壁之后，再打开第一电动阀，将完成破壁的污泥排尽，然后再进行下一次的进泥和破壁工作，循环工作。电极板对在破壁箱内的污泥进行破壁时，污泥不会从出泥口流出，不会出现部分污泥未经破壁直接流出破壁箱或者部分污泥长期积压在破壁箱内被电击导致污泥破壁效果出现波动的情况，污泥电击破壁效果稳定，对污泥脱水效果好，碳源回收使用率高。

进一步的，还包括曝气设备，所述曝气设备设置于所述破壁箱的底部，所述曝气设备与所述气泵的出气端连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：使储存在破壁箱内的污泥产生流动，可推动污泥不断与电极板接触并被电极板电击破壁，且可防止破壁后的污泥沉淀，便于污泥从出泥口排出。

进一步的，所述曝气设备与所述气泵之间具有第一调节阀，所述第一调节阀与所述控制器电连接，所述第一调节阀用于控制所述曝气设备与所述之间气路的流量。

采用上述进一步方案的有益效果是：可根据进入破壁箱内的污泥量调节曝气量，避免曝气过度影响污泥与电极板反应或者曝气不足无法推动污泥的情况。

进一步的，所述破壁箱具有缓冲腔和破壁腔，所述缓冲腔具有所述进泥口，所述破壁腔具有所述出泥口，所述缓冲腔底部具有与所述破壁腔连通的污泥通道，所述电极板设置于所述破壁腔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：从气提管的出泥端排出的污泥具有一定的压力，直接冲刷电极板可能会对电极板造成损坏，且气提管内直接喷出的污泥混有空气，混有空气的污泥直接粘附在电极板上影响污泥电击破壁的效果，污泥先进入缓冲腔内，可避免直接冲刷电极板，且在缓冲腔内沉积的过程中，污泥内混有的空气会上升排出。

进一步的，所述电极板包括正极主电极板、负极主电极板和分极板，所述破壁箱内具有多组平行设置的极板安装槽，所述正极主电极板、所述负极主电极板和所述分极板均可插拔的插接在所述极板安装槽内，所述正极主电极板、所述负极主电极板和所述分极板相互平行，所述分极板在所述正极主电极板和所述负极主电极板之间，所述正极主电极板与电源正极电连接，所述负极主电极板与电源负极电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：正极主电极板和负极主电极板之间的距离越大，须要消耗的电能越多，可根据待处理污泥的量，确定分极板数量以及正极主电极板和负极主电极板之间的距离，避免浪费电能；击穿细胞壁主要与电流密度相关，设置分极板，可提高正极主电极板和负极主电极板之间的导电率，减小正极主电极板和负极主电极板之间的电阻，提升正极主电极板和负极主电极板之间的电流密度，利于细胞破壁，且可降低正极主电极板和负极主电极板之间的电压，更加节能，污泥与电极板接触处产生电击破壁反应，增设分极板，可增加电极板与污泥的接触面积，提高污泥细胞破壁的效率；正极主电极板、负极主电极板和分极板相互平行，产生平行电场，各处电场均匀，各处污泥破壁效果均匀、稳定。

进一步的，还包括盖板，所述破壁箱顶部敞口，所述盖板与所述破壁箱顶部敞口适配，所述盖板和所述破壁箱均为绝缘材质，所述盖板盖接在所述破壁箱顶部，所述电极板在所述盖板向下的投影内。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止操作人员误触电极板发生触电事故。

进一步的，所述电极板下沿与所述破壁箱内腔的底面具有间隙。

采用上述进一步方案的有益效果是：避免电极板影响污泥从出泥口排出，也便于破壁箱内各处的污泥均匀分布。

进一步的，所述电极板为石墨烯极板。

采用上述进一步方案的有益效果是：可补充碳源。

进一步的，所述供泥设备为污泥桶，所述污泥桶内腔底部具有搅拌装置，所述气提管的进泥端与所述污泥桶的下部内腔连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：对污泥桶内的污泥进行搅拌，防止污泥堆积，利于气提管气提污泥。

本发明还公开了一种改良型剩余污泥减量的方法，采用上述的改良型剩余污泥减量装置，包括以下步骤：

进泥：关闭所述第一电动阀，使所述出泥口封闭，开启所述第二电动阀，启动所述气泵，所述供泥设备内的污泥通过所述气提管进入所述破壁箱内并储存；

破壁：所述进泥步骤完成后，关闭所述第二电动阀，向所述电极板通电，所述电极板产生电场击穿储存在所述破壁箱内的污泥的细胞壁，使所述细胞壁内的水份和碳源释放；

出泥：所述破壁步骤完成后，开启所述第一电动阀，将所述破壁箱内的污泥排出。

本发明的有益效果是：污泥电击破壁效果稳定，对污泥脱水效果好，碳源回收使用率高。

附图说明

图1为现有破壁箱示意图；

图2为改良型剩余污泥减量装置实施例的俯视图；

图3为A-A面剖视图；

图4为改良型剩余污泥减量装置实施例的前视图；

图5为改良型剩余污泥减量装置实施例与污泥桶连接的立体图；

图6为改良型剩余污泥减量装置实施例与污泥桶连接的俯视图；

图7为改良型剩余污泥减量装置实施例的气路连接图；

图8为改良型剩余污泥减量装置实施例的电路连接图；

图中：1-破壁箱、11-进泥口、12-出泥口、121-第一电动阀、13-缓冲腔、14-破壁腔、15-污泥通道、16-隔板、17-溢流口、18-极板安装槽、2-电极板、21-正极主电极板、22-负极主电极板、23-分极板、24-连接孔、3-曝气设备、4-盖板、5-气提管、6-搅拌装置、7-污泥桶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1-图8所示，本发明公开的改良型剩余污泥减量装置的实施例，包括破壁箱1、电极板2、气泵、气提管5、第一电动阀121、第二电动阀和控制器，破壁箱1相对的两侧分别具有进泥口11和出泥口12，进泥口11在破壁箱1的上部，出泥口12在破壁箱1的底部，破壁箱1在出泥口12上方还具有溢流口17，电极板2设置于破壁箱1内，电极板2优选为石墨烯极板，第一电动阀121设置于出泥口12处，气提管5的出泥端与进泥口11连通，气提管5的进泥端与供泥设备连通，气提管5的进气端与气泵的出气端连通，第二电动阀设置于气提管5与气泵之间，控制器分别与电极板2、第一电动阀121和第二电动阀电连接。

电极板2用于产生电场击穿污泥的细胞壁。

第一电动阀121用于控制出泥口12启闭。

第二电动阀用于控制气提管5与气泵之间气路的通断。

控制器用于控制第一电动阀121、第二电动阀和电极板2动作，控制器可选用选优的PLC或者单片机等设备。

作为上述实施例的进一步方案，还包括曝气设备3，曝气设备3设置于破壁箱1的底部，曝气设备3与气泵的出气端连通，曝气设备3与气泵之间具有第一调节阀，第一调节阀与控制器电连接，第一调节阀用于控制曝气设备3与之间气路的流量，第一电动阀121、第二电动阀和第一调节阀均可选用电磁阀。

作为上述实施例的进一步方案，还包括盖板4，破壁箱1顶部敞口，盖板4与破壁箱1顶部敞口适配，盖板4和破壁箱1均为绝缘材质，优选为PP材质，盖板4盖接在破壁箱1顶部，电极板2在盖板4向下的投影内。

作为上述实施例的进一步方案，电极板2下沿与破壁箱1内腔的底面具有间隙。

具体的，供泥设备可为污泥桶7，污泥桶7顶部敞口，污泥桶7内腔底部具有搅拌装置6，搅拌装置6可选用曝气管，曝气管的输入端与气泵的出气端连通，曝气管和气泵之间的气路上设置有用于调节通气量的第二调节阀，优选为电磁阀，气提管5的进泥端与污泥桶7的下部内腔连通，破壁箱1固定设置在污泥桶7顶部敞口处，且在污泥桶7顶部敞口的范围内，破壁箱1内的水位超过溢流口17高度时，泥水从溢流口17流出，从溢流口17流出的泥水可直接进入污泥桶7内。

破壁箱1具有缓冲腔13和破壁腔14，缓冲腔13具有进泥口11，破壁腔14具有出泥口12，缓冲腔13底部具有与破壁腔14连通的污泥通道15，电极板2设置于破壁腔14内。

电极板2包括正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23，破壁箱1内具有多组平行设置的极板安装槽18，正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23均可插拔的插接在极板安装槽18内，正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23均竖向设置且相互平行，分极板23在正极主电极板21和负极主电极板22之间，正极主电极板21和负极主电极板22前后正对，正极主电极板21和负极主电极板22形状的大小相同，正极主电极板21和负极主电极板22的上沿和下沿均齐平，正极主电极板21与电源正极电连接，负极主电极板22与电源负极电连接，正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23的下沿均与污泥通道15的上沿齐平。

正极主电极板21和负极主电极板22的上部均具有连接孔24，正极主电极板21和负极主电极板22均通过连接孔24与电源线可拆卸连接。

具体的，破壁箱1为顶部敞口的长方体状，破壁箱1内固定有与破壁箱1左侧面平行的隔板16，隔板16将破壁箱1内腔分隔为缓冲腔13和破壁腔14，隔板16下沿与破壁箱1内腔底部具有间隔，隔板16下沿与破壁箱1内腔底部之间的间隔为污泥通道15，缓冲腔13顶部的敞口为进泥口11，盖板4盖接在破壁腔14上方，隔板16的右侧面和破壁箱1右侧内壁上具有极板安装槽18，正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23均平行于破壁箱1前侧面设置，正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23的两侧边均分别插接在隔板16右侧面和破壁箱1右侧内壁的极板安装槽18内。

使用时，因污泥的理化性质不同，污泥细胞壁破壁所需要流经的电流密度不同，先根据待处理污泥的理化性质和处理量，确定分极板23数量以及正极主电极板21和负极主电极板22之间的间隔，为更加节能，尽量减小正极主电极板21和负极主电极板22之间的间隔，在确保各极板之间不相互影响的基础上，添加更多的分极板23，然后***极板安装槽18，固定在破壁腔14内，正极主电极板21和负极主电极板22通过电源线连接电源，电源可选用脉冲电源，正极主电极板21和负极主电极板22在使用时，可通过脉冲电源调整输出电流的方向，使破壁箱1两侧的主电极板2交替作为正极主电极板21和负极主电极板22使用。关闭第一电动阀121，开启第二电动阀，气泵向气提管5供气，气提管5将污泥桶7内的污泥提升至破壁箱1的缓冲腔13内，污泥在缓冲腔13内缓冲后，通过污泥通道15进入破壁腔14，经过预设的时间或者破壁箱1内的污泥达到预设的量后，第二电动阀关闭，气提管5停止向破壁箱1内输送污泥，电极板2通电，对破壁箱1内的污泥进行电击破壁，经过预设时间完成破壁后，电极板2断电，第一电动阀121开启，将完成破壁后的污泥从出泥口12排出，破壁箱1内的污泥排尽后，关闭第一电动阀121，再次开启第二电动阀，使污泥桶7内的污泥进入破壁箱1内，重复上述破壁流程，在整个过程中，气泵对曝气设备3和搅拌装置6持续供气，不断搅拌污泥桶7和破壁箱1内的污泥，避免沉积，电极板2对在破壁箱1内的污泥进行破壁时，污泥不会从出泥口12流出，不会出现部分污泥未经破壁直接流出破壁箱1或者部分污泥长期积压在破壁箱1内被电击导致污泥破壁效果出现波动的情况，污泥电击破壁效果稳定，对污泥脱水效果好，碳源回收使用率高。

本发明还公开了一种改良型剩余污泥减量的方法的实施例，采用上述的改良型剩余污泥减量装置，包括以下步骤：

进泥：关闭第一电动阀121，使出泥口12封闭，开启第二电动阀，启动气泵，供泥设备内的污泥通过气提管5进入破壁箱1内并储存；

破壁：进泥步骤完成后，关闭第二电动阀，向电极板2通电，电极板2产生电场击穿储存在破壁箱1内的污泥的细胞壁，使细胞壁内的水份和碳源释放；

出泥：破壁步骤完成后，开启第一电动阀121，将破壁箱1内的污泥排出。

气动搅拌：在进泥、出泥和破壁步骤中，通过曝气设备3和搅拌设备不断对供泥设备和破壁箱1内的污泥进行搅拌。

连接电极板2：在进泥步骤之间，根据待处理污泥的理化性质确定两侧的正极主电极板21和负极主电极板22之间的间距，根据破壁箱1内处理污泥的量确定分极板23的数量，并将正极主电极板21、负极主电极板22和分极板23插接在破壁箱1内，使正极主电极板21和负极主电极板22与电源连接。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。