一种高粘稠污泥脱水预处理设备和污泥处理方法

本发明用于污泥处理，特别是涉及一种高粘稠污泥脱水预处理设备和污泥处理方法。

背景技术：

1、污泥是污水处理过程中重要的副产物，汇集了污水中大部分的有机污染物和几乎全部的重金属/矿物元素/微塑料/病原菌等，具有资源和污染的双重属性。预计2025年我国的污泥产量将突破9000万吨，对其进行妥善的处置是污水处理减污降碳的重要任务。污泥是一种高含水率的异质胶体系统，具有含水率高和体积大的特点，为了便于后续的运输和处置效率，需要在出厂前有效的降低污泥中水分的含量，也就是脱水处理。脱水作为污泥处理的重要步骤，在减少污泥量、便于运输、提高焚烧效率甚至在减少二次污染等方面发挥着重要作用，是影响整个污泥处理处置水平的关键要素。然而，剩余污泥性质特殊，必须经过必要的物化生等调理才能有效的实现污泥的减量化，这一块的成本占到了污水处理厂运营成本的15-40％。2017年之前，国家有关部门对污泥的出厂标准要求是含水率小于80％，然而，80％的污泥含水率一般难以满足后续处理或处置要求。目前普遍要求采用污泥深度脱水的方式，将污泥含水率降低至60％或更低后再进行处理处置，这对污水处理厂的污泥脱水处理将带来极大的挑战。受限于运营成本和运营规模，目前，很多中小污水处理厂只能把污泥的含水率初步降低到80％左右，再将其转运至污泥深度脱水中心采用液压驱动的压榨机把污泥从80％脱水到60％。然而，高阶段污泥的泥水亲和力和粘滞阻力非常高，单纯机械压榨的操作存在效率低和能耗高的缺陷。为了应对上述制约，必须在压榨之前对80％的初步脱水污泥进行必要的物理、化学或生物等调理来改善污泥的理化特性以促进其固-液分离效率。然而，该阶段的污泥的粘度非常高，常规的化学和生物调理很难使得污泥预处理改性充分。因此，亟需开发新的适用于80％的高粘稠污泥的高效预处理改性设备和方法。结合污泥形状和预处理方法的应用情况，基于电场和高压的复合电处理被认为是可以克服污泥浓稠粘滞阻力对预处理效果影响的最佳方式之一。

2、现有的专利技术在对高粘稠污泥体系的预处理脱水方面，普遍存在处理效率低，设备成本高和潜在危险风险高的问题。这些问题的产生主要是由于相关的设备的预处理不能均匀的作用于污泥，设备的自动化程度低，处理过程中容易出现粘泥堵塞和整体设备费用运行成本高昂。因此，针对上述现状，有必要加大对高粘稠污泥的预处理进行研究，从而提高污泥的深度脱水效率，降低污泥处置成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高粘稠污泥脱水预处理设备和污泥处理方法，该高粘稠污泥脱水预处理设备和污泥处理方法能够提高污泥脱水效率。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种高粘稠污泥脱水预处理设备，包括用于传送污泥的传送带，所述传送带的前端设有用于摊平待处理污泥的摊平区，所述传送带的后端设有高压电场区，所述高压电场区包括设置在所述传送带上方的第一导电板和设在所述传送带下方的第二导电板，所述第一导电板连接有高压电极，所述第二导电板连接有低压电极，所述第一导电板的底部设有向下方延伸的尖端放电部，所述尖端放电部与所述第二导电板之间形成用于将污泥脱水的电场，所述第一导电板的底部设有用于向污泥照射激光的激光发射装置，所述激光发射装置和所述尖端放电部错开布置。

4、优选的，所述高压电场区包括用于安装所述第一导电板的第一绝缘支撑板和用于安装所述第二导电板的第二绝缘支撑板，多个所述激光发射装置和多个所述尖端放电部均呈发散状布置在所述第一导电板上，所述传送带的后端位于所述第二导电板的顶部。

5、优选的，包括支撑座，所述传送带绕设在所述支撑座上，所述第一绝缘支撑板和所述第二绝缘支撑板安装在所述支撑座上，所述支撑座上设有出泥导槽，所述出泥导槽与所述传送带的远端相对设置，所述出泥导槽在靠近所述传送带的一侧设有耐磨耐腐蚀橡胶条。

6、优选的，所述传送带上方设有用于污泥的摊平机构，所述摊平机构位于所述摊平区，所述支撑座上设有能够与带动所述摊平机构沿高度方向运动的升降部件，所述支撑座上设有进泥管，所述进泥管在所述传送带的上方形成出泥口，所述出泥口位于所述摊平机构的前方。

7、优选的，所述摊平机构包括第一摊平支架和第二摊平支架，所述第一摊平支架和所述第二摊平支架均沿着所述传送带的宽度方向设置，所述第一摊平支架沿水平方向的截面呈v型，所述第二摊平支架沿水平方向的截面为直线型，所述升降部件包括电动推杆。

8、优选的，所述支撑座的下方设有清洗装置，所述传送带包括位于所述支撑座上方用于输送污泥的的第一传送部和位于所述支撑座下方的第二传送部，所述清洗装置包括水槽和用于清洗所述第二传送部上污泥的滚筒刷，所述滚筒刷位于所述第二传送部下方，所述清洗装置包括用于向所述第二传送部输送高压暖气的排气管，所述水槽上安装有用于带动所述滚筒刷旋转的减速电机，所述水槽的底部设有排水孔和与所述排水孔配合的堵头。

9、优选的，所述激光发射装置包括激光器和凸透镜，所述激光器和所述凸透镜之间沿高度方向设有激光通道，所述激光通道的顶端与所述激光器的出光口相连，底端与所述凸透镜相连，所述激光器与所述激光通道之间通过固定座相连。

10、优选的，所述高压电场区设有保护罩，所述保护罩由绝缘材料制成，所述第一导电板和所述第二导电板均设在所述保护罩内。

11、优选的，所述高压电极的电压为10～50kv，所述低压电极的电压为5～10kv，所述激光发射装置发射的激光波长范围为200nm～400nm，所述尖端放电部的尖端与所述第二导电板之间间距为20～40cm。

12、本发明还提供一种利用高粘稠污泥脱水预处理设备的污泥处理方法，包括以下步骤：

13、步骤一：将污泥摊平至厚度d2，获取污泥的穿透能力系数a1，传送带穿透能力系数a2，所述尖端放电部的底部与所述第二导电板之间的距离为a3；

14、步骤二：将污泥输送入高压电场中，并使用波长范围为200nm～400nm的激光照射污泥，其中，传送带的厚度为d1，对污泥进行高压处理的电压u＝a1×a2×a3×(d1+d2)；

15、步骤三：将污泥收集在一起，进行污泥脱水。

16、上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：该高粘稠污泥脱水预处理设备通过高压电场和激光共同对污泥进行处理，使污泥中的微生物细胞壁破壁，使污泥更容易在后续的机械方法中脱水，无需添加其他药剂即可实现污泥的污水中内部结构水破壁，该高粘稠污泥脱水预处理设备和采用该高粘稠污泥脱水预处理设备的污泥理方法降低了脱水成本，提高了污泥的脱水效率。

17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：包括用于传送污泥的传送带，所述传送带的前端设有用于摊平待处理污泥的摊平区，所述传送带的后端设有高压电场区，所述高压电场区包括设置在所述传送带上方的第一导电板和设在所述传送带下方的第二导电板，所述第一导电板连接有高压电极，所述第二导电板连接有低压电极，所述第一导电板的底部设有向下方延伸的尖端放电部，所述尖端放电部与所述第二导电板之间形成用于将污泥脱水的电场，所述第一导电板的底部设有用于向污泥照射激光的激光发射装置，所述激光发射装置和所述尖端放电部错开布置。

2.根据权利要求1所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述高压电场区包括用于安装所述第一导电板的第一绝缘支撑板和用于安装所述第二导电板的第二绝缘支撑板，多个所述激光发射装置和多个所述尖端放电部均呈发散状布置在所述第一导电板上，所述传送带的后端位于所述第二导电板的顶部。

3.根据权利要求2所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：包括支撑座，所述传送带绕设在所述支撑座上，所述第一绝缘支撑板和所述第二绝缘支撑板安装在所述支撑座上，所述支撑座上设有出泥导槽，所述出泥导槽与所述传送带的远端相对设置，所述出泥导槽在靠近所述传送带的一侧设有耐磨耐腐蚀橡胶条。

4.根据权利要求3所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述传送带上方设有用于污泥的摊平机构，所述摊平机构位于所述摊平区，所述支撑座上设有能够与带动所述摊平机构沿高度方向运动的升降部件，所述支撑座上设有进泥管，所述进泥管在所述传送带的上方形成出泥口，所述出泥口位于所述摊平机构的前方。

5.根据权利要求4所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述摊平机构包括第一摊平支架和第二摊平支架，所述第一摊平支架和所述第二摊平支架均沿着所述传送带的宽度方向设置，所述第一摊平支架沿水平方向的截面呈v型，所述第二摊平支架沿水平方向的截面为直线型，所述升降部件包括电动推杆。

6.根据权利要求3所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述支撑座的下方设有清洗装置，所述传送带包括位于所述支撑座上方用于输送污泥的的第一传送部和位于所述支撑座下方的第二传送部，所述清洗装置包括水槽和用于清洗所述第二传送部上污泥的滚筒刷，所述滚筒刷位于所述第二传送部下方，所述清洗装置包括用于向所述第二传送部输送高压暖气的排气管，所述水槽上安装有用于带动所述滚筒刷旋转的减速电机，所述水槽的底部设有排水孔和与所述排水孔配合的堵头。

7.根据权利要求1所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述激光发射装置包括激光器和凸透镜，所述激光器和所述凸透镜之间沿高度方向设有激光通道，所述激光通道的顶端与所述激光器的出光口相连，底端与所述凸透镜相连，所述激光器与所述激光通道之间通过固定座相连。

8.根据权利要求1所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述高压电场区设有保护罩，所述保护罩由绝缘材料制成，所述第一导电板和所述第二导电板均设在所述保护罩内。

9.根据权利要求1所述的高粘稠污泥脱水预处理设备，其特征在于：所述高压电极的电压为10～50kv，所述低压电极的电压为5～10kv，所述激光发射装置发射的激光波长范围为200nm～400nm，所述尖端放电部的尖端与所述第二导电板之间间距为20～40cm。

10.一种利用权利要求1～9任一项所述的高粘稠污泥脱水预处理设备的污泥处理方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高粘稠污泥脱水预处理设备和污泥处理方法，其中，高粘稠污泥脱水预处理设备包括用于传送污泥的传送带，所述传送带的前端设有用于摊平待处理污泥的摊平区，所述传送带的后端设有高压电场区，所述高压电场区包括设置在所述传送带上方的第一导电板和设在所述传送带下方的第二导电板，所述第一导电板连接有高压电极，所述第二导电板连接有低压电极，所述第一导电板的底部设有向下方延伸的尖端放电部，所述尖端放电部与所述第二导电板之间形成用于将污泥脱水的电场，所述第一导电板的底部设有用于向污泥照射激光的激光发射装置，所述激光发射装置和所述尖端放电部错开布置，该高粘稠污泥脱水预处理设备降低脱水成本，提高脱水效率。

技术研发人员：周顺桂,高育森,叶捷
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15