[發明專利]基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統及其方法

有效

• 申請號: 201711439166.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108298778B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 陳堃;郭華軍;李社鋒;王文坦;劉子豪;邵雁;趙波
• 申請（專利權）人: 中冶南方都市環保工程技術股份有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張濤

本發明屬于污泥處理技術領域，具體涉及一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統，包括攪拌裝置、破壁筒、脈沖成型線裝置、污泥儲罐和電解質罐；污泥儲罐和電解質罐均與攪拌裝置連通；攪拌裝置的出泥口與破壁筒的進泥口連通，破壁筒的軸心處插有一絕緣棒，絕緣棒的兩端均延伸出外筒外；絕緣棒內插有一金屬棒；脈沖成型線裝置的負極和正極分別與外筒和金屬棒連接。本發明還提供一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁方法，包括預處理調質、攪拌送泥和高電壓脈沖電場破壁。本發明的污泥細胞破壁系統及方法過預處理調質增加高電壓脈沖破壁技術對污泥種類的適應范圍，通過通過脈沖成型線裝置縮短高電壓脈沖上升沿時間，提高污泥處理效率。

技術領域

本發明屬于污泥處理技術領域，具體涉及一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統及其方法。

背景技術

利用高電壓脈沖技術進行污泥細胞破壁，在國內外已經得到了一定的應用，其主要技術原理是利用脈沖高電壓產生的高強度電場擊穿細胞壁。細胞壁在瞬間高強度電場中發生電荷感應，組成細胞壁的物質在電場力的作用下發生撕裂，達到破壁的效果。采用高電壓脈沖技術進行污泥細胞破壁就是基于這一原理。脈沖高電壓的具體體現為持續時間較短的脈沖高電壓，高電壓脈沖的電壓上升沿越陡峭，即代表高電壓脈沖在脈沖起始階段電壓隨時間變化率越大。

高電壓脈沖電壓上升沿越陡峭，細胞壁在脈沖電場中受到的電場力越大，破壁效果越明顯。現有的利用高電壓脈沖技術進行污泥細胞破壁處理，其破壁效率較低，導致待處理污泥需要在脈沖電場環境中暴露較長的時間。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統及其方法，提高處理污泥的范圍與處理效率。

為實現上述目的，本發明的技術方案為一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統，包括攪拌裝置、破壁筒、脈沖成型線裝置、污泥儲罐和電解質罐；所述污泥儲罐和電解質罐均與攪拌裝置連通；所述攪拌裝置的出泥口與所述破壁筒的進泥口連通，所述破壁筒的軸心處插有一絕緣棒，所述絕緣棒的兩端均延伸出所述外筒外；所述絕緣棒內插有一金屬棒；所述脈沖成型線裝置的負極和正極分別與外筒和金屬棒連接。

進一步地，所述外筒為不銹鋼圓臺形筒，所述外筒頂部的直徑大于所述外筒底部的直徑。

進一步地，所述外筒的頂部和底部均通過密封擋板密封。

進一步地，所述外筒的頂部設有進泥口，所述外筒的底部設有出泥口。

進一步地，所述金屬棒的兩端分別延伸出絕緣棒的兩端之外。

進一步地，所述脈沖成型線裝置包括高電壓脈沖電源，所述高電壓脈沖電源為重復頻率高壓直流脈沖電源；高電壓脈沖電源的負極和正極分別與外筒5和金屬棒1連接。

本發明還提供一種基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁方法，該方法采用上述的基于高電壓脈沖成形線的污泥細胞破壁系統，該方法包括以下步驟：

1）預處理調質：向待處理污泥中加入電解質，電解質主要由Na₂SO₄和NaNO₃按一定比例組成，其目的是增加污泥中微生物的細胞膜與細胞壁表面陰陽離子的濃度，利于在高電壓脈沖電場中產生感應電荷分離，提高感應電場力的強度；

2）攪拌送泥：將待處理污泥經攪拌后，去除澄清液，污泥經調速泵、流量計送入破壁筒；

3）高電壓脈沖電場破壁：將脈沖成型線裝置的負極和正極分別與破壁筒外筒和金屬棒連接，在破壁筒上施加高電壓脈沖電壓，由破壁筒產生脈沖電場，待處理污泥在該脈沖電場的作用下實現細胞破壁。

進一步地，高電壓脈沖處理參數為：脈沖直流高電壓的峰值電壓為10-100kV，重復頻率為1-60kHz，直流脈沖持續時間為0.100-2us。