利用电动力学法去除污泥中重金属暨同步深度脱水装置

摘要

本发明涉及一种在消化污泥传送过程中利用电动力学法去除污泥重金属暨同步深度脱水的装置，包括污泥传送管道、污泥泵、直流电源、电极、离子交换膜/多孔介质膜，该装置的处理对象为经过厌氧消化的污泥，电动修复在污泥管道传送过程中实现，阳极和阴极位于管道内壁，两侧设置阳极室和阴极室，其中设置离子交换膜或多孔介质膜，在电极和离子交换膜/多孔介质膜间充满电解质溶液，通过导线将阳极和阴极与电源连接。本发明是在厌氧消化污泥管道传送过程中利用电渗析、电解技术对污泥重金属进行去除，同时在离子交换膜/多孔介质膜的作用下能脱除污泥中的部分水分，本发明有效利用传送动力，操作方便，有利于污泥后续资源化利用。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种厌氧消化污泥中利用电动力学法去除污泥中重金属暨同步深度脱水装置。

背景技术

近年来，我国城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。污泥中含有丰富的有机质，可以作为一种生物质能源，污泥中丰富的氮、磷、钾等是植物和农作物生长不可缺少的营养物，且可以作为肥料和土壤改良剂。而污泥中同时会聚集一定量的重金属，重金属具有不可降解性和毒性，如果污泥处理不当会对环境造成二次污染，并且会直接影响污泥的资源化利用。因此，如何去除或降低城市污泥中重金属含量已成为城市污泥处置和资源化必须解决的问题。

在现有技术中，重金属污染污泥治理方法主要包括：（1）固化/稳定化，该过程是将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中，或是将有害废物用惰性材料加以包容的过程，该方法中重金属有浸出再溶解的可能，且从资源化利用方面考虑，该方法也将逐步被取代；（2）化学试剂提取法，利用氯化作用、离子交换作用、酸化作用、螯合剂和表面活性剂的络合作用，使难溶态金属化合物形成可溶解的金属离子或金属络合物，但该方法要消耗大量的化学试剂，且残留的药剂也会影响污泥的土地利用；（3）微生物淋滤法，通过细菌对污泥中铁和硫的氧化作用，使污泥的氧化还原电位升高，pH值降低，从而使重金属溶解，再将溶解的重金属淋滤出来，就达到了降低污泥中重金属含量的目的；（4）焚烧，焚烧法处理污泥，可分解污泥中的有毒有害成分，使重金属富集，但要有效控制燃烧条件及燃烧后的处理技术，避免二次污染的产生；（5）植物修复法，植物对污泥中重金属的修复是通过植物稳定、植物挥发和植物吸收三种方式实现的，该方法在理论体系、修复机理和修复工艺技术方面还需完善。

电动修复技术是一种有效去除污染物的方法，它具有试剂用量少、操作简单、去除效率高、处理时间短、能同时去除几种重金属等优点，对于容重大、孔隙度低和渗透率低的污染物介质也具有较好的修复效果。目前，电动修复技术主要应用于重金属污染土壤的修复，对于污泥重金属的去除方面的技术研究还需进一步的完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在消化污泥传送过程中利用电动力学法去除污泥中重金属暨同步污泥深度脱水装置。该装置能使厌氧消化污泥在管道传送过程中通过电渗析、电解技术将污泥中的重金属富集到电极板或浓缩于浓缩槽，同时，污泥在处理过程中，水分会通过离子交换膜/多孔介质膜以最终降低污泥的含水率。

为了实现本发明的技术目的，本发明的技术方案如下。

一种在消化污泥传送过程中利用电动力学法去除污泥中重金属暨同步深度脱水装置，由污泥传送管道、污泥泵、电源、阳极室、阴极室、离子交换膜/多孔介质膜组成，其中：污泥传送管道内壁两侧设置阳极室和阴极室，所述阳极室内设置阳极，所述阳极靠近污泥传送管道内壁，所述阳极室内设置阳离子交换膜/多孔介质膜，阳极与阳离子交换膜/多孔介质膜之间充满电解质溶液；所述阴极室内设置阴极，所述阴极靠近污泥传送管道内壁，所述阴极室内设置阴离子交换膜/多孔介质膜，阴极与阴离子交换膜/多孔介质膜之间充满电解质溶液；所述阳极、和阴极与电源通过导线连接；所述污泥传送管道连接污泥泵，通过污泥泵使厌氧消化污泥在污泥传送管道内自下而上流动；使厌氧消化污泥在污泥传送管道传送过程中通过电渗析、电解技术将厌氧消化污泥中的重金属富集到电极板或浓缩于浓缩槽，同时，厌氧消化污泥在处理过程中，水分会通过离子交换膜/多孔介质膜以最终降低污泥的含水率。

本发明中，所述的电动修复采用电渗析、电解原理，其过程是在厌氧消化污泥管道传送过程中实现的，传送动力由污泥泵提供。

本发明中，所述阳离子交换膜/多孔介质膜设置在靠近阴极室一侧，所述的阴离子交换膜/多孔介质膜设置在靠近阳极室一侧。

本发明中，所述的阳极材料和阴极材料可以采用石墨电极，但电极板具体材料无限制。

本发明中，所述的阳离子交换膜/多孔介质膜和阴离子交换膜/多孔介质膜具有一定的透水性能，厌氧消化污泥在流经管道的过程中，水分子会透过离子交换膜/多孔介质膜，达到降低污泥含水率的目的。

本发明中，所述的电源采用直流电源，电压梯度采用10V/cm。

本发明中，阴极和阳极处电解产生的氢气和氧气可以进一步回收利用。

本发明中，所述的电解质溶液可以采用NaCl溶液，或者直接采用处理后的沼液，进行循环利用。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用电渗析、电解原理对污泥中的重金属进行去除，其特征是该电动修复技术是在污泥管道传送过程中实现的，提高了动力利用率，简化了污泥重金属处理的过程，操作简单。

2、本发明将膜技术应用到污泥处理过程中，在污泥流经管道时，部分水分子能够透过离子交换膜/多孔介质膜，从而降低污泥的含水率，能够降低后续污泥脱水的成本。

3、本发明可以采用经过此工艺处理过的不含重金属沼液作为电解质溶液，既能使沼液加以利用，又降低了运行成本。

4、本发明可以对阴阳电极处水电解产生的氢气和氧气进行回收利用。

附图说明

图1为本发明的局部示意图。

图中标号：1-污泥传送管道，2-污泥泵，3-直流电源，4-导线，5-阳极，6-阴极，7-阳极室，8-阴极室，9-阳离子交换膜/多孔介质膜，10-阴离子交换膜/多孔介质膜。

具体实施方式

    下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明的保护范围不限于所述内容。

实施例1：

如图1所示，所述装置由污泥传送管道1、污泥泵2、直流电源3、导线4、阳极5、阴极6、阳极室7、阴极室8、阳离子交换膜/多孔介质膜9、阴离子交换膜/多孔介质膜10组成，其中，厌氧消化污泥在由污泥泵2提供的动力下在污泥传送管道1中流动，直流电源3的两端通过导线4分别与阳极5和阴极6连接，在直流电源3的作用下，电压梯度设置为10V/cm，暨在本案例中为14.5V。经过3小时的处理，电流由初始的70mA降低为0mA, 即意味着污泥中的重金属离子通过阳离子交换膜/多孔介质膜9向阴极6移动，并在浓缩池浓缩或最终在电极上电解沉积，同时污泥中的水分子可以通过离子交换膜（Nafion117）/多孔介质膜，从而降低污泥的含水率（由85%→60%）。