改进的高压交流脉冲污泥分解装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术属于污泥处理方法及设备，特别是指一种改进的高压交流脉冲污泥分解装置及其应用。装置包括采用绝缘材质制作的污泥流经管，电极及与之电连接的高压交流脉冲电源，污泥流经管两端经连接法兰与金属管道连接；电极包括沿轴线固定于污泥流经管内且外表面包覆绝缘护套的内电极，包覆于污泥流经管外表面的外电极；金属管道接地并分别设进泥口及出泥口，高压交流脉冲电源包括输出电压为幅值相同、周期相同、极性相反的正、负脉冲电源，正、负脉冲电源分别与内、外电极对应电连接。本发明专利技术解决了现有技术存在的处理污泥的区域小，细胞破壁效果难于进一步提高等问题，具有处理区域大、处理污泥效果好等优点。

Improved high pressure AC pulse sludge decomposition device and its application

The invention belongs to the sludge treatment method and equipment, in particular to an improved high pressure AC pulse sludge decomposition device and its application. The insulation device comprises a sludge material produced by the flow management, and the high voltage electrode is electrically connected with the pulse power supply, the sludge flows through both ends by connecting flange connected with the metal pipe; electrode includes along the axis fixed on the inner electrode and sludge flow management is coated on the outer surface of the insulating sheath, coated on the outer surface of the tube through the outer electrode of sludge the metal pipe; grounding and are respectively provided with a mud inlet and a sludge outlet, including high voltage AC pulse power supply output voltage is the same amplitude and the same period, the positive and negative polarity pulse power supply on the contrary, positive and negative pulse power supply are respectively connected with the inner and outer electrode is electrically connected to the corresponding. The invention solves the problems existing in the existing technology, such as small sludge disposal area, difficult to further improve the cell wall breaking effect, etc., and has the advantages of large processing area and good sludge disposal effect.

【技术实现步骤摘要】
改进的高压交流脉冲污泥分解装置及其应用
本专利技术属于污泥处理方法及设备，特别是指一种改进的高压交流脉冲污泥分解装置及其应用。
技术介绍
近年来，随着中国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设快速发展，污水处理后所产生的剩余污泥也随之增多，污泥处理已成为重要的环保问题之一。目前的污泥含水率高、处理难度大、占地面积多，如何对污泥进行处理及资源化利用成为环保行业研究的热门课题。相关研究表明剩余污泥中含有许多有机质，如核酸、蛋白质、多糖等，但它们绝大部分存在于污泥中的微生物细胞内，很难直接加以利用。若能对微生物细胞进行破壁处理，使其内部的有机质释放到胞外环境中并进行污泥产沼等方面的利用，便可实现污泥的资源化与能源化，部分地解决污泥问题，也会使污泥处理的难度得以降低。利用高压交流脉冲电场对污泥进行预处理是实现细胞破壁的方法之一，污泥中微生物的细胞壁(膜)，在特定的电场中会发生形变或穿孔而导致细胞壁(膜)破裂，使胞内物质释放到外部环境中。与传统的超声波、微波、热解、碱处理等技术相比，利用此方法能耗低、占地面积小、不需要额外投加药剂、运行费用低，成为当前环保领域污泥处理新技术。相关资料及申请人的实验表明，高压交流脉冲电源和脉冲电场发生装置是利用高压交流脉冲电场进行细胞破壁的关键设备，而电场强度、输出频率和脉冲宽度等因素对细胞破壁有明显作用，其中电场强度起主要作用。高压交流脉冲电源输出电压越高，产生的电场强度越大，越有利于细胞破壁。但受输出频率、输出波形、脉冲上升沿时间和下降沿时间等因素的综合影响，国内目前成熟的高压交流脉冲电源输出电压一般低于100kv，且短期内不会有明显提升。如何在现有电源条件下提高脉冲电场强度，从而得到更好的细胞破壁效果是目前行业技术人员面临的技术难题之一。申请人在专利号为201520604862.5的技术专利中公开了一种高压交流脉冲污泥分解装置，其电极连接电源作为正电极，金属污泥流经管为接地极(电位为零)，在该装置处理污泥的过程中，峰值电压为30-90kv，频率为20-80kHz，正电极与接地极之间能实现的最大电压差为电源设备输出峰值电压，电场强度只能由电极连接的单台电源峰值电压决定，无法突破现有电源最高电压的限制。同时，该种电极和反应装置设计，靠近电极附近电位较高，污泥直接与此污泥流经管内壁接触会使污泥电位也接近为零，这样电场只在正电极附近较强，靠近金属污泥流经管区域场强几乎为零，处理污泥的区域小。在现有电源条件下，由于其污泥分解装置设计的局限性，限制了进一步产生更强高压交流脉冲电场的能力，因此也使细胞破壁效果的进一步提高受到了制约。经此装置处理后的污泥的CODcr含量最大增加量由48mg/L升至576mg/L。而相关资料及申请人试验证实，酸解加热耦合方式处理含水率为93％的污泥能将CODcr提升至1500mg/L以上，碱解方式处理含水率为98％-99％的污泥能将CODcr含量提升至2500mg/L以上，碱解加热耦合方式处理含水率为96％-99％的污泥甚至能将CODcr提升至20000mg/L以上，这说明利用高压交流脉冲污泥分解装置处理污泥的效果尚有较大的提升空间。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改进的高压交流脉冲污泥分解装置及其应用，突破现有电源的技术限制，通过将电极结构设计为内电极、接地极、外电极，使内、外电极分别连接正、负脉冲电源，实现了在现有电源技术条件不变的情况下，显著提升了电场强度或延长了电场处理污泥的时间，采用本专利技术中的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，达到了更好的细胞破壁效果的目的。本专利技术的整体技术方案是：改进的高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管，电极以及与之电连接的高压交流脉冲电源，污泥流经管的两端通过连接法兰分别与金属管道连接；所述的电极包括沿轴线固定于污泥流经管内且表面包覆绝缘护套的内电极，包覆于污泥流经管外表面的外电极；污泥流经管采用绝缘材质制作，金属管道接地并分别设有进泥口及出泥口，高压交流脉冲电源包括输出电压为幅值相同、周期相同、极性相反的正脉冲电源及负脉冲电源，当正脉冲电源与内电极电连接时，负脉冲电源接外电极；当正脉冲电源与外电极电连接时，负脉冲电源接内电极。改进的高压交流脉冲污泥分解装置在污泥分解中的应用。为保证电连接的可靠性，内电极、外电极与高压脉冲电源的电连接优选采用导线连接，因其属于现有技术，申请人在此不再赘述。本专利技术的具体技术解决方案还有：为实现本专利技术的防触电保护，提高装置使用的安全性，优选的技术方案是，所述的外电极的外表面包覆有绝缘胶套。绝缘胶套可以采用多种机械方式实现其固定，包括但不局限于卡箍、捆扎、粘接等，均不脱离本专利技术的技术实质，其中优选且易于实现的技术手段是，所述的绝缘胶套采用卡箍固定于外电极表面。外电极可采用多种易于包覆于污泥流经管表面的导电材料制作，均不脱离本专利技术的实质，其中优选的技术方案是，所述的外电极采用金属网布制作。为避免内电极与污泥直接接触产生放电，内电极外表面包覆绝缘护套。为避免外电极与污泥直接接触产生放电，进而保证电场强度以实现对污泥细胞的破壁作用，污泥流经管采用绝缘材质制作。为便于对污泥流经管内的污泥处理情况进行观察，优选的技术实现手段是，污泥流经管采用透明石英管。为进一步便于对污泥流经管内的状况进行观察，更为优选的技术方案是，所述的污泥流经管两端设有观察窗口。连接法兰的主要作用是便于实现污泥流经管与金属管道的连接，优选的技术方案是，所述的连接法兰包括设置于污泥流经管连接的绝缘法兰、设置于金属管道连接的金属法兰。申请人需要说明的是，为便于管道的成型制作，绝缘法兰及金属法兰应采用与污泥流经管及金属管道相同的材质制作。为便于实现对金属管道两端的封堵，同时利于架设内电极，优选的技术方案是，金属管道外端分别设有第一金属法兰封头、第二金属法兰封头。申请人需要说明的是，金属管道两端并不局限于采用金属法兰封头的形式，还可以采用弯头(45°、90°)或其他管件形式，并通过其实现多台污泥分解装置的串行连接，每台污泥分解装置均可以根据需要单独运行，方便及时调整污泥的处理效果。内电极与金属法兰封头的固定方式可以采用多种常见的机械固定方式，均不脱离本专利技术的技术实质，其中优选且便于实现的内电极固定方式是，所述的内电极通过外表面包覆的绝缘护套固定于第一金属法兰封头和第二金属法兰封头之间，内电极外表面包覆的绝缘护套一端与第一金属法兰封头通过螺纹装配，内电极外表面包覆的绝缘护套另一端插装固定于第二金属法兰封头内侧开设的中心凹槽内。优选的正脉冲电源、负脉冲电源的设置条件为，所述的正脉冲电源、负脉冲电源输出的正、负脉冲电压的相位差为零或半个周期中的一种。为延长污泥在污泥流经管内的停留时间，提高污泥细胞的破壁效果，同时尽可能减少对于流动物料的阻力，优选的技术方案是，所述的内电极表面沿轴向设有螺旋形导流板。进泥口的主要作用是满足污泥在污泥流经管中的输入，为进一步形成对污泥在运动状态下的扰动作用，使其中的微生物细胞在运动过程中形成翻动以贴近内、外电极，提高处理效果，优选的技术实现手段是所述的进泥口与金属管道边缘切向连接导通。为便于实现金属管道的接地，同时便于装置整体的布置及调整，优选的技术实现手段是，还包括一金属支架，位于污泥流经管两端的金属管道表面架本文档来自技高网...

【技术保护点】
改进的高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管(9)，电极以及与之电连接的高压交流脉冲电源，污泥流经管(9)的两端通过连接法兰分别与金属管道(14)连接；其特征在于所述的电极包括沿轴线固定于污泥流经管(9)内且外表面包覆绝缘护套的内电极(6)，包覆于污泥流经管(9)外表面的外电极(8)；污泥流经管(9)采用绝缘材质制作，金属管道(14)接地并分别设有进泥口(15)及出泥口(3)，高压交流脉冲电源包括输出电压为幅值相同、周期相同、极性相反的正脉冲电源(20)及负脉冲电源(21)，当正脉冲电源(20)与内电极(6)电连接时，负脉冲电源(21)接外电极(8)；当正脉冲电源(20)与外电极(8)电连接时，负脉冲电源(21)接内电极(6)。

【技术特征摘要】
1.改进的高压交流脉冲污泥分解装置，包括污泥流经管(9)，电极以及与之电连接的高压交流脉冲电源，污泥流经管(9)的两端通过连接法兰分别与金属管道(14)连接；其特征在于所述的电极包括沿轴线固定于污泥流经管(9)内且外表面包覆绝缘护套的内电极(6)，包覆于污泥流经管(9)外表面的外电极(8)；污泥流经管(9)采用绝缘材质制作，金属管道(14)接地并分别设有进泥口(15)及出泥口(3)，高压交流脉冲电源包括输出电压为幅值相同、周期相同、极性相反的正脉冲电源(20)及负脉冲电源(21)，当正脉冲电源(20)与内电极(6)电连接时，负脉冲电源(21)接外电极(8)；当正脉冲电源(20)与外电极(8)电连接时，负脉冲电源(21)接内电极(6)。2.根据权利要求1所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的外电极(8)的外表面包覆有绝缘胶套(7)。3.根据权利要求1或2所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的外电极(8)采用金属网布制作。4.根据权利要求2所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的绝缘胶套(7)采用卡箍(4)固定于外电极(8)表面。5.根据权利要求1所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于污泥流经管(9)采用透明的绝缘材质制作。6.根据权利要求1所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于所述的连接法兰包括设置于污泥流经管(9)连接的绝缘法兰(11)、设置于金属管道(14)连接的金属法兰(12)。7.根据权利要求1所述的改进的高压交流脉冲污泥分解装置，其特征在于金属管道(14)外端分别设有第一金属法兰封头...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓磊，郝刊，安少锋，王伟燕，张进学，吴江渤，卜换达，李小亚，尚晓云，赵利华，王迎春，
申请(专利权)人：北京中环嘉诚环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11