一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种污水厂污泥处理工艺，具体是一种污泥微生物燃料电池辅助 污泥脱水装置，属于环保水处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的快速发展和城镇化水平的不断提高，污水处理设施的数量也在快 速增加，运些污水处理设施在使用过程中产生了大量的剩余污泥。目前我国含水率在90% 的污泥的年产量快速增长。而传统的污泥脱水技术都是采用机械脱水方式，机械脱水能耗 高，脱水后，污泥含水率仍然高达85%，根据《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》（CJ/ T309-2009)规定，污泥进行填埋或者农用时含水率必须降低至60%W下，因此有必要采用 新型深度脱水技术解决污泥脱水难的问题。再次，污泥中微生物活性很高，针对微生物燃料 电池在污泥中的大量研究证明，污水厂污泥作为燃料电池的生物源是合理且成熟的。污水 厂污泥一部分作为燃料电池的微生物源，燃料电池产生的电能作为真空电渗的电源来源， 发电产生的泥和剩余污泥一起作为待脱水的污泥进行真空电渗。因此，如何开发一种新型 污泥脱水装置，使得污泥燃料电池和真空电渗污泥脱水装置能有效结合起来，从而达到污 泥的处理处置的目的，是目前污泥处理技术领域亟待解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水 装置，该装置运行成本低、操作方便、易维护、处理效率高。
[0004] 本实用新型是通过如下技术方案予W实现的。 阳〇化]一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，包括阳极室、阴极室和污泥真空电 渗装置，所述阳极室和阴极室之间通过质子交换膜连接，所述污泥真空电渗装置包括电渗 阳极、电渗阴极和集水槽，所述电渗阳极通过导线与阳极室相连，电渗阴极通过导线与阴极 室相连，所述电渗阴极还通过抽水管与集水槽相连。
[0006] 所述水抽管上位于电渗阴极与阴极室之间设置有真空累。
[0007] 所述阳极室内设置有揽拌器。
[0008] 所述阴极室底部设置有砂忍曝气装置。
[0009] 所述电渗阳极和电渗阴极均采用铁管制成，且在铁管表面设置有拉缝。
[0010] 所述铁管表面覆盖一层3mm厚的±工布，且±工布的孔隙口径为300Jim。
[0011] 所述抽水管为塑料硬管。
[0012] 所述阳极室和阴极室均采用有机玻璃制成。
[0013]所述质子交换膜采用化fionllS质子交换膜。
[0014] 所述阳极室和阴极室的体积均为6500ml，其中阳极室的有效体积为4680ml，阴极 室的有效体积为4560ml。
[0015] 本实用新型的有益效果是：
[0016] 本实用新型中的污泥微生物燃料电池的污泥是污水厂的剩余污泥，不仅提供了真 空电渗装置的电源，而且污泥经过燃料电池处理后B0D、COD等有机质大大下降。因此污泥 微生物燃料电池不仅解决了剩余污泥处理难的问题，而且不用提供额外电耗；其次，本实用 新型采用真空电渗相对传统机械脱水方式脱水效率高，机械脱水只能去除自由水和部分间 隙水，而真空电渗不仅能去除自由水、间隙水而且对结合水也有一定的去除作用，经过真空 电渗后含水率能下降到50 %左右。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。 阳0化]图中：1-阳极室，2-阴极室，3-揽拌器，4-质子交换膜，5-砂忍曝气装置，6-电渗 阳极，7-电渗阴极，8- ±工布，9-抽水管，10-真空累，11-集水槽。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于 所述。
[0020] 如图1所示，本实用新型所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，包 括阳极室1、阴极室2和污泥真空电渗装置，所述阳极室1和阴极室2之间通过质子交换膜 4连接，所述污泥真空电渗装置包括电渗阳极6、电渗阴极7和集水槽11，所述电渗阳极6通 过导线与阳极室1相连，电渗阴极7通过导线与阴极室2相连，所述电渗阴极7还通过抽水 管9与集水槽11相连。采用本技术方案，电子通过导线传递，由于采用质子交换膜4将阳 极室1、阴极室2隔开，从而使质子从阳极室1传递到阴极室2形成电流回路。
[0021] 所述水抽管9上位于电渗阴极7与阴极室2之间设置有真空累10。在阴极处通过 真空累10提供抽滤负压，电渗作用使污泥中水分迁移到阴极，在阴极富集的水分通过真空 抽滤作用排除污泥，从而达到了污泥脱水干化作用。
[0022] 为了加快阳极室1中的微生物生化作用，所述阳极室1内设置有揽拌器3,从而提 局运行效率。
[0023]为提高溶解氧，所述阴极室2底部设置有砂忍曝气装置5。砂忍曝气装置5在曝气 管尾部采用的是砂忍材料，曝气时不会堵塞且曝气均匀，稳定性强。
[0024] 电渗过程中为了解决电极的强烈腐蚀，所述电渗阳极6和电渗阴极7均采用铁管 制成，且在铁管表面设置有拉缝。在实际应用中，铁管为导电性强、防腐作用好的纯铁材质。 [00巧]所述铁管表面覆盖一层3mm厚的±工布8,且±工布8的孔隙口径为300Jim。运 样，在电渗脱水过程中±工布8表面形成的泥饼起到固液分离作用，防止污泥进入集水槽 11。
[00%] 所述抽水管9为塑料硬管。
[0027]所述阳极室1和阴极室2均采用有机玻璃制成。 阳028] 所述质子交换膜4采用化fionll5质子交换膜。质子交换膜4不仅起到隔开阴极 室和阳极室，同时具有传导质子的作用，从而形成稳定回路电流。
[0029] 所述阳极室1和阴极室2的体积均为6500ml，其中阳极室1的有效体积为4680ml， 阴极室2的有效体积为4560ml。
[0030] 如图I所示，本实用新型在实施时，装填4500ml含水率在95%的剩余污泥到阳极 室1和阴极室2,并开启揽拌器3和砂忍曝气装置5,促进微生物生化作用，微生物在消耗污 泥中大量的有机物质使电子在导线中传导，质子通过质子交换膜4从阳极传递到阴极，从 而形成回路电流，产生直流电压。
[0031] 采用本技术方案，真空电渗污泥脱水在低电压下不仅有利于降低能耗，同时不会 降低污泥脱水效果，且微生物燃料电池电压较稳定，污泥中水分带正电，因此成为阳性水化 物，微生物燃料电池提供的稳定的直流电压在采用铁管制成的电渗阳极6和电渗阴极7两 端产生了电场力。电渗作用使电场力克服水分含量差、水体和颗粒之间的吸附作用，从而使 污泥中水分迁移到阴极，而污泥表面的±工布8形成的泥饼起到了防止污泥颗粒进入集水 槽11，在阴极处富集的水分通过±工布8表面的微小孔隙被真空累10提供的真空负压排除 污泥，进入集水槽11从而达到污泥的干化。采用本实用新型所述技术方案，通过试验得出 脱水后污泥含水率如下表所示。从下表中可W看出，采用本实用新型所述的污泥脱水装置， 经过真空电渗后污泥含水率能控制在50%左右，且对于不同电压等级的脱水率不同。
【主权项】
1. 一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于：包括阳极室（I)、阴极室 (2)和污泥真空电渗装置，所述阳极室（1)和阴极室（2)之间通过质子交换膜（4)连接，所 述污泥真空电渗装置包括电渗阳极（6)、电渗阴极（7)和集水槽（11)，所述电渗阳极（6)通 过导线与阳极室（1)相连，电渗阴极（7)通过导线与阴极室（2)相连，所述电渗阴极（7)还 通过抽水管（9)与集水槽（11)相连。2. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述抽水管（9)上位于电渗阴极（7)与阴极室（2)之间设置有真空栗（10)。3. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述阳极室（1)内设置有搅拌器（3)。4. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述阴极室（2)底部设置有砂芯曝气装置（5)。5. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述电渗阳极（6)和电渗阴极（7)均采用钛管制成，且在钛管表面设置有拉缝。6. 根据权利要求5所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述钛管表面覆盖一层3mm厚的土工布（8)，且土工布（8)上的孔隙口径为300ym。7. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述抽水管（9)为塑料硬管。8. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述阳极室（1)和阴极室（2)均采用有机玻璃制成。9. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述质子交换膜（4)采用Nafionll5质子交换膜。10. 根据权利要求1所述的一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，其特征在于： 所述阳极室（1)和阴极室（2)的体积均为6500ml，其中阳极室（1)的有效体积为4680ml， 阴极室（2)的有效体积为4560ml。
【专利摘要】本实用新型公开了一种污泥微生物燃料电池辅助污泥脱水装置，包括阳极室、阴极室和污泥真空电渗装置，所述阳极室和阴极室之间通过质子交换膜连接，所述污泥真空电渗装置包括电渗阳极、电渗阴极和集水槽，所述电渗阳极通过导线与阳极室相连，电渗阴极通过导线与阴极室相连，所述电渗阴极还通过抽水管与集水槽相连，所述水抽管上位于电渗阴极与阴极室之间设置有真空泵，所述阳极室内设置有搅拌器，述阴极室底部设置有砂芯曝气装置。本实用新型中的污泥微生物燃料电池的污泥是污水厂的剩余污泥，不仅提供了真空电渗装置的电源，而且污泥经过燃料电池处理后BOD、COD等有机质大大下降，因此污泥微生物燃料电池不仅解决了剩余污泥处理难的问题。
【IPC分类】C02F11/12, H01M8/16
【公开号】CN204939243
【申请号】CN201520609409
【发明人】张奎
【申请人】中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月13日