本实用新型专利技术公开了一种多场耦合污水污泥自动化脱水装置，包括污泥处理腔室、全自动液压系统、直流电源、微波发生系统、进料系统、卸料系统和超声波系统，所述的进料系统连通设置在污泥处理腔室的侧部，所述污泥处理腔室内设有阳极板和阴极板，所述的阳极板设置在污泥处理腔室的上部，所述的阴极板设置在污泥处理腔室的下部，所述的直流电源的正负极分别与阳极板和阴极板连接，所述的阳极板和阴极板上均设有出水孔，所述的微波发生系统设置在阴极版的下部；所述的超声波系统设置在阴极版的下部；所述的卸料系统设置在阴极板的下方；所述的阳极板与用以驱动阳极板运动的全自动液压系统连接。采用本实用新型专利技术，脱水效果好、污泥厚度方向含水率分布均匀。向含水率分布均匀。向含水率分布均匀。
【技术实现步骤摘要】
多场耦合污水污泥自动化脱水装置
[0001]本技术涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种通过多场耦合(超声波场、微波场、电场、机械应力场)协同耦合作用实现更低含水率的污水污泥脱水装置。
技术介绍
[0002]十八大以来，民生改善和可持续发展成为政府工作的重要目标。当前，治水、治气已经成为事关国计民生、事关可持续发展的突出问题。省委省政府作出了“五水共治”的重大战略部署，并将其作为推进浙江新一轮改革和发展的重要之举、关键之策。其中“治污水”排在“五水共治”之首，足见“治污水”的重要性。
[0003]随着我国城镇污水处理设施建设规模的不断扩大，污水处理过程中产生的污泥量急剧增加。截止到2019年底，我国污泥(含水率以80％计)年产量已超过4000万吨，预计2020年将达到6000
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8000万吨。很显然，污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物也容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，是实现污泥“四化”的基础，污泥越干，后续处理处置越有利。
[0004]污泥中含有大量由嵌入生物聚合物中的微生物(主要是细菌)组成的絮凝物。其特殊结构构成含有胶体的高度多孔的分形网状结构，颗粒表现得更像凝胶状材料而不是传统的颗粒悬浮液，该结构使得其难脱水。同时Vesilind、Vesilind和Hsu[、Smith和Vesilind]分别对污泥中水分的存在形态进行了定义，Vesilind将污泥中的水分分成四种类型：间隙水又称自由水(free water)、毛细结合水(interstitial water)、表面吸附水(surface or vicinal water)、内部水(bound or hydration water)，而单一机械应力场脱水只能有效脱除污泥中的自由水，但难以从其孔隙中脱除毛细及吸附水，有很大的局限性，大大限制了污泥处理的脱水率。
[0005]现有污泥深度脱水技术(真空脱水、连续式带滤脱水)，物理脱水虽然适用于各种混合污泥的脱水，但是脱水率不高，最终可得到固体含量为19％的脱水污泥饼。这也是单一场脱水方式的局限性，无法去除孔隙中的吸附水。。
[0006]本技术的思路基于力场对污泥脱水的作用，在力场的基础上增加了超声波场、电场和微波场，通过多场耦合的方法来增加其脱水率。同时，在装置的结构上，设置进料系统(油缸，电磁阀)实现自动进料的目的，设置卸料系统(双铰式叉型油缸液压升降台、丝杠除泥推进器)实现自动卸料的目的，以提高装置的自动化水平和效率。
[0007]首先附加电场后，污泥颗粒带负电，而水分子带正电，在电场力作用下，带负电的污泥颗粒往阳极板运动，而带正电水分子往阴极板运动。在电化学反应作用下，电解水定向强力移动，细胞内的温度上升、压力增大使得细胞膜破裂，胞内水流出。因此且固体颗粒不易堵塞过滤介质，以此增大了脱水率。
[0008]继而通过附加微波场，受磁场的作用，当有极分子电介质和无极分子电介质置于
微波电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，分子要随着不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，这个过程就会使得分子运动大大加剧，同时电磁场能量逐渐转化成新的热能，使介质温度出现大幅度的提升，即熵增大，体系混乱程度变大,子热运动加快，以此增大脱水率。
[0009]与此同时，滤布孔隙中嵌入大量污泥，堵塞的出水孔，大大减小了出水的效率，但通过超声波场的超高评率震荡，清理了滤布上的大量污泥，近一步增大了效率，同时超声波场也有利于卸料时对滤布的清洗。
[0010]然而，多场耦合脱水技术目前主要还存在着以下问题：(1)电渗透过程中，阳极附近污泥的含水率快速降低，而且电化学反应气体的产生及污泥泥饼中出现裂缝，污泥泥饼与电极板之间的接触面积减小，导致污泥电阻增大，电流下降，脱水效果变差；(2)脱水过程中，电场和微波场使电能转换成热能，使污泥温度升高，实际上存在着能耗偏大问题；(3)泥饼在厚度方向上的含水率分布不均，阳极层污泥含水率较低，水分子积聚在阴极层而导致阴极板附近污泥含水率较高；(4)脱水过程中，多场同时附加在污泥腔室之中，易发生实验危险。
[0011]因此本技术在多场耦合脱水的同时，增加了实时监测的检测系统，通过传感器以及计算机集成，实时监测液压油缸所输出的推力，油缸丢阳极板所产生的最终压力，压强、污泥分层的温度、泥饼厚度。
技术实现思路
[0012]本技术要解决的技术问题是，提供一种脱水效果好的多场耦合(超声波场、微波场、电场、机械应力场)污水污泥自动化脱水装置。
[0013]本技术的技术解决方案是，提供一种以下结构多场耦合的污水污泥脱水装置，包括污泥处理腔室、全自动液压系统、直流电源、微波发生系统、进料系统、卸料系统和超声波系统、检测系统，其特征在于：所述的所有的系统通过计算机进行统一控制协调，实现自动化；所述的进料系统连通设置在污泥处理腔室的侧部，所述污泥处理腔室内设有阳极板和阴极板，所述的阳极板设置在污泥处理腔室的上部，所述的阴极板设置在污泥处理腔室的下部，所述的直流电源的正负极分别与阳极板和阴极板连接，所述的阳极板和阴极板上均设有出水孔，在所述出水孔上敷设有滤布，所述的微波发生系统设置在阴极板的下部；所述的超声波系统设置在阴极板的下部；所述的卸料系统设置在阴极板的下方；所述的阳极板与用以驱动阳极板运动的全自动液压系统连接，所述的检测系统污泥温度、机械压力、污泥厚度。
[0014]可选的，所述的微波发生系统微波系统包括微波磁控管、微波散热风机、微波驱动电源、电磁波导、特氟龙传导螺丝，由微波磁控管产生微波，微波散热风机保持运作，以降低微波磁控管的温度，在耦合脱水的过程中，通过调节微波驱动电源来控制微波场的强度；产生的微波通过圆柱形的电磁波导传导微波，所述电磁波导安置于阴极板下方，阴极板中间置有特氟龙传导螺丝。
[0015]可选的，所述超声波系统包括超声波振子、超声波控制器、超声波驱动电源在耦合脱水的过程中，超声波驱动电源对所述超声波振子供电，通过调节超声波控制器来控制超
声波的强度，超声波振子贴附于阴极板上，其产生的超声波在金属中传播。
[0016]可选的，可调节微波发生系统和超声波系统的功率，以及根据污泥厚度调节直流电源的输出电压，可根据不同的进泥量、污泥种类、以及不同脱水阶段动态调节多场耦合的工作参数组合，实现恒电压梯度、恒功率密度微波场和超声场三者的耦合脱水。
[0017]可选的，所述全自动液压系统包括PLC控制装置、液压油缸、低压调节装置和高压调节装置，所述的液压油缸的活塞端与阳极板连接，所述的低压调节装置(2.5)、高压调节装置与所述的液压油缸相连通。
[0018本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多场耦合污水污泥自动化脱水装置，包括污泥处理腔室(1)、全自动液压系统(2)、直流电源(5)、微波发生系统(7)、进料系统(9)、卸料系统(10)、超声波系统(11)和检测系统(8)，其特征在于：所述的进料系统(9)连通设置在污泥处理腔室(1)的侧部，所述污泥处理腔室(1)内设有阳极板(3)和阴极板(4)，所述的阳极板(3)设置在污泥处理腔室(1)的上部，所述的阴极板(4)设置在污泥处理腔室(1)的下部，所述的直流电源(5)的正负极分别与阳极板(3)和阴极板(4)连接，所述的阳极板(3)和阴极板(4)上均设有出水孔(6)，在所述出水孔(6)上敷设有滤布(6.1)，所述的微波发生系统(7)设置在阴极板(4)的下部；所述的超声波系统(11)设置在阴极板(4)的下部；所述的卸料系统(10)设置在阴极板(4)的下方；所述的阳极板(3)与用以驱动阳极板(3)运动的全自动液压系统(2)连接；所述的检测系统(8)检测脱水过程中的污泥温度、机械压力、污泥厚度，以对全自动液压系统(2)、直流电源(5)、微波发生系统(7)、进料系统(9)、卸料系统(10)和超声波系统(11)进行统一控制协调。2.根据权利要求1所述的多场耦合污水污泥自动化脱水装置，其特征在于：所述的微波发生系统(7)微波系统包括微波磁控管(7.1)、微波散热风机(7.2)、微波驱动电源(7.3)、电磁波导(7.4)、特氟龙传导螺丝(7.5)，由微波磁控管(7.1)产生微波，微波散热风机(7.2)保持运作，以降低微波磁控管(7.1)的温度，在耦合脱水的过程中，通过调节微波驱动电源(7.3)来控制微波场的强度；产生的微波通过圆柱形的电磁波导(7.4)传导微波，所述电磁波导(7.4)安置于阴极板(4)下方，阴极板中间置有特氟龙传导螺丝(7.5)。3.根据权利要求1所述的多场耦合污水污泥自动化脱水装置，其特征在于：所述超声波系统包括超声波振子(11.1)、超声波控制器(11.2)、超声波驱动电源(11.3)，在耦合脱水的过程中，超声波驱动电源(11.3)对所述超声波振子(11....
【专利技术属性】
技术研发人员：朱建伟，朱宇凯，逄鸿儒，饶宾期，刘威，施芒，卢锡龙，苏江格，
申请(专利权)人：湖州职业技术学院，
类型：新型
国别省市：
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