[發明專利]利用電動力學法去除污泥中重金屬暨同步深度脫水裝置

有效

• 申請號: 201510365507.1
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104909526B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 戴曉虎;李寧;嚴寒;戴翎翎;董濱
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種厭氧消化污泥中利用電動力學法去除污泥中重金屬暨同步深度脫水裝置。

背景技術

近年來，我國城市污水處理率逐年提高，城市污水處理廠的污泥產量也急劇增加。污泥中含有豐富的有機質，可以作為一種生物質能源，污泥中豐富的氮、磷、鉀等是植物和農作物生長不可缺少的營養物，且可以作為肥料和土壤改良劑。而污泥中同時會聚集一定量的重金屬，重金屬具有不可降解性和毒性，如果污泥處理不當會對環境造成二次污染，并且會直接影響污泥的資源化利用。因此，如何去除或降低城市污泥中重金屬含量已成為城市污泥處置和資源化必須解決的問題。

在現有技術中，重金屬污染污泥治理方法主要包括：（1）固化/穩定化，該過程是將有害廢物通過化學轉變或引入某種穩定的晶格中，或是將有害廢物用惰性材料加以包容的過程，該方法中重金屬有浸出再溶解的可能，且從資源化利用方面考慮，該方法也將逐步被取代；（2）化學試劑提取法，利用氯化作用、離子交換作用、酸化作用、螯合劑和表面活性劑的絡合作用，使難溶態金屬化合物形成可溶解的金屬離子或金屬絡合物，但該方法要消耗大量的化學試劑，且殘留的藥劑也會影響污泥的土地利用；（3）微生物淋濾法，通過細菌對污泥中鐵和硫的氧化作用，使污泥的氧化還原電位升高，pH值降低，從而使重金屬溶解，再將溶解的重金屬淋濾出來，就達到了降低污泥中重金屬含量的目的；（4）焚燒，焚燒法處理污泥，可分解污泥中的有毒有害成分，使重金屬富集，但要有效控制燃燒條件及燃燒后的處理技術，避免二次污染的產生；（5）植物修復法，植物對污泥中重金屬的修復是通過植物穩定、植物揮發和植物吸收三種方式實現的，該方法在理論體系、修復機理和修復工藝技術方面還需完善。

電動修復技術是一種有效去除污染物的方法，它具有試劑用量少、操作簡單、去除效率高、處理時間短、能同時去除幾種重金屬等優點，對于容重大、孔隙度低和滲透率低的污染物介質也具有較好的修復效果。目前，電動修復技術主要應用于重金屬污染土壤的修復，對于污泥重金屬的去除方面的技術研究還需進一步的完善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在消化污泥傳送過程中利用電動力學法去除污泥中重金屬暨同步污泥深度脫水裝置。該裝置能使厭氧消化污泥在管道傳送過程中通過電滲析、電解技術將污泥中的重金屬富集到電極板或濃縮于濃縮槽，同時，污泥在處理過程中，水分會通過離子交換膜/多孔介質膜以最終降低污泥的含水率。

為了實現本發明的技術目的，本發明的技術方案如下。

一種在消化污泥傳送過程中利用電動力學法去除污泥中重金屬暨同步深度脫水裝置，所述裝置用于厭氧消化污泥，裝置由污泥傳送管道、污泥泵、電源、陽極室、陰極室、離子交換膜/多孔介質膜組成，其中：污泥傳送管道內壁兩側設置陽極室和陰極室，所述陽極室內設置陽極，所述陽極靠近污泥傳送管道內壁，所述陽極室內設置陰離子交換膜/多孔介質膜，陽極與陰離子交換膜/多孔介質膜之間充滿電解質溶液；所述陰極室內設置陰極，所述陰極靠近污泥傳送管道內壁，所述陰極室內設置陽離子交換膜/多孔介質膜，陰極與陽離子交換膜/多孔介質膜之間充滿電解質溶液；所述陽極、和陰極與電源通過導線連接；所述污泥傳送管道連接污泥泵，通過污泥泵使厭氧消化污泥在污泥傳送管道內自下而上流動；使厭氧消化污泥在污泥傳送管道傳送過程中通過電滲析、電解技術將厭氧消化污泥中的重金屬富集到電極板或濃縮于濃縮槽，同時，厭氧消化污泥在處理過程中，水分會通過離子交換膜/多孔介質膜以最終降低污泥的含水率；所述的電源采用直流電源，電壓梯度采用10V/cm。

本發明中，所述的電動修復采用電滲析、電解原理，其過程是在厭氧消化污泥管道傳送過程中實現的，傳送動力由污泥泵提供。

本發明中，所述陽離子交換膜/多孔介質膜設置在靠近陰極室一側，所述的陰離子交換膜/多孔介質膜設置在靠近陽極室一側。

本發明中，所述的陽極材料和陰極材料可以采用石墨電極，但電極板具體材料無限制。

本發明中，所述的陽離子交換膜/多孔介質膜和陰離子交換膜/多孔介質膜具有一定的透水性能，厭氧消化污泥在流經管道的過程中，水分子會透過離子交換膜/多孔介質膜，達到降低污泥含水率的目的。

本發明中，所述的電源采用直流電源，電壓梯度采用10V/cm。

本發明中，陰極和陽極處電解產生的氫氣和氧氣可以進一步回收利用。

本發明中，所述的電解質溶液可以采用NaCl溶液，或者直接采用處理后的沼液，進行循環利用。

本發明具有如下優點：