[發明專利]電滲透污泥脫水設備用陽極及其制造工藝

有效

• 申請號: 201410062496.5
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103787568A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 梁晶;劉秀寧;杜小軍;湯捷;何書銘;劉鐘寧
• 申請（專利權）人: 南京賽佳環保實業有限公司
• 主分類號: C02F11/12
• 分類號: C02F11/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 周海斌;牛莉莉

技術領域

本發明涉及一種電滲透污泥脫水設備用陽極及其制造工藝，適用于以電滲透技術對污水處理廠生物污泥進行深度脫水處理的設備，屬于電化學技術污水污泥技術領域。

背景技術

據申請人了解，當前污水處理主要采用生物氧化處理工藝，該工藝在處理過程中會產生大量生化污泥，這些污泥的含水率在95～99%以上，需要進行污泥脫水處理。通常，污水處理廠采用傳統的機械壓濾工藝來處理生化污泥，但是，該傳統工藝只能將污泥含水率降至80～85%，其主要原因為：生化污泥絮體水分中，結合水占70～75%，間隙水占20～25%，還有少量的自由水與毛細管水；傳統的機械壓濾工藝只能脫除污泥的間隙水，結合水存在于污泥的微生物細胞內，只有將細胞破壁后才能被進一步脫除。

基于此現狀，業內提出了污泥深度脫水處理，其目的是使污泥減量化；目標是將含水80～85%的污泥脫水至含水率60%以下，污泥體積減小50%以上，以便于后續的污泥處置；污泥深度脫水的關鍵在于脫除污泥絮體中的結合水，而脫除結合水的關鍵在于微生物細胞破壁。

現有的生化污泥深度脫水處理工藝如下：

（一）、自然干化工藝和熱干化工藝

自然干化工藝利用自然熱源(如太陽能)對污泥進行脫水干化處理，該工藝需要龐大的干化場，主要依賴氣候條件，處理時間過長，處理過程中惡臭氣體揮發，易帶來二次污染，因此該工藝的應用受到限制。

熱干化工藝通過對污泥加熱，使細胞破壁、脫水干化。該工藝耗能大，去除每千克水的熱能能耗為3000～4000kJ，設備復雜，投資和運行成本也非常高，難以應用推廣。

（二）化學調理結合高壓壓濾的工藝

化學調理結合高壓壓濾的工藝主要是先添加石灰、鐵鹽等，以改變污泥分子電荷極性，增加顆粒孔隙、改善壓濾特性，然后再施加5MPa以上的高壓，壓濾脫水。該工藝需額外添加物質，使污泥的結構、成分、性質發生了變化，給后續的污泥處置帶來諸多問題，同時添加物加入量較大，也增加了干污泥量。

（三）電滲透脫水工藝

電滲透脫水工藝是將生化污泥深度脫水干化的新型、高效技術。

電滲透脫水工藝基于電化學機理，在外電場作用下，污泥中的顆粒固體、液體相對于電極表面作定向運動，污泥向陽極移動，細胞破壁后其胞內水向陰極移動，透過陰極被排出脫除。在對污泥施加電場的同時，需要保持一定的壓強，壓強在10～100kPa。

該工藝脫水速度快，一般在5～15分鐘內即可實現污泥量減半，泥餅含水率脫至60%以下的要求。影響電滲透污泥脫水的主要因素有：電場強度、壓強、處理時間、污泥層厚度。

現有的電滲透污泥脫水設備一般基于帶式壓濾機的技術原理，采用輥筒濾帶壓榨方式；設備以輥筒為陽極，輔以履帶式結構的陰極，陰陽極外均設有濾帶，污泥在陰陽極濾帶間，在陰陽極施加電場的條件下進行壓榨脫水。此外，有的設備其陰陽極均采用平行履帶式結構或其他異形結構。

以上電滲透污泥脫水設備遇到的最大問題是：陽極電化學腐蝕問題。

電滲透污泥脫水過程電極反應原理如下：

陽極反應：2H₂O→4H⁺+O₂+4e^-

陰極反應：2H₂O+2e^-→4OH^-+H₂

基于該反應機理，從陰極脫除的水pH值為12～13；而氫離子在陽極聚集，致使陽極表面與污泥的接觸面pH為1～2，在這樣強酸性工作環境下，陽極的電化學腐蝕十分嚴重。采用現有的金屬材料做陽極，腐蝕損壞速度極快，而這正是目前電滲透污泥脫水設備不能正常連續工作、不能應用推廣的原因。然而，至今尚無能可靠解決電滲透污泥脫水設備陽極腐蝕問題的技術手段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術存在的問題，提供一種電滲透污泥脫水設備用陽極，加工難度小，利于提高制造效率。此外，還提供以上陽極的制造工藝。

本發明進一步要解決的技術問題是：提供耐化學腐蝕性能優良的陽極。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種電滲透污泥脫水設備用陽極，其特征是，所述陽極整體首尾相接呈環狀，所述陽極由若干鈦金屬板相互導電連接而成；所述鈦金屬板為弧形件或長條件；所述鈦金屬板表面還涂覆、燒結有導電的保護層。

本發明陽極進一步完善的技術方案如下：