CN2721628Y - 直流电解污泥反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流电解污泥反应器，反应器主体部分由离子隔膜分为阳极区、污泥区和阴极区。在外加电场作用下，污泥中原有的或在外加电场溶出的重金属离子发生电迁移运动，经离子选择性隔膜进入阴极区，再通过排出极液将重金属离子从污泥体系中排除，污泥中重金属得以去除。该装置体积较小、处理效果好、操作和管理方便等；本装置通过外加直流电源，在电场作用下发生一系列的物理、化学和电化学反应，并通过电迁移作用和电渗析等达到消除污泥重金属的目的，从而为污泥后期的资源化利用提供安全保证。
Description
技术领域
本实用新型涉及污泥处理、环境保护技术领域，特别是直流电解污泥反应器。
背景技术
现有针对污泥重金属问题所采取的技术和措施相对滞后，污泥经利用和处置后遗留下的重金属问题尤为突出。传统的污泥处理技术往往忽视重金属问题或无法采取有效措施控制污泥中重金属问题，处理后污泥中重金属总量没有削减，后期利用后仍有可能发生重金属的溶出和迁移，从而对土壤和地下水体产生污染。目前国内外尚未见有去除污泥重金属的成型设备报道。
发明内容
本实用新型的目的就是针对城市污泥资源化利用过程存在的重金属累积并对动植物及人体产生危害的问题，设计了这种用于去除污泥中重金属的直流电解污泥反应器。
本实用新型是这样实现的：直流电解污泥反应器的两电极即惰性石磨阳极和惰性石磨阴极接入外加直流电源，直流电源与电流表相连。惰性石磨阳极插入阳极区中；惰性石磨阴极插入阴极区中；阴离子隔膜将阳极区和污泥区分隔；阳离子隔膜将阴极区和污泥区分隔。污泥区的污泥经过处理后通过底部污泥排出管排出，阳极区中阳极极液主要采用中性或酸性试剂，极液中的H+或电极产生的质子通过阴离子隔膜进入污泥区。极液补充泵分别与储液罐和阴极区相连；阴极区中阴极极液以酸性试剂为主，并通过外接极液补充泵控制极液pH值并通过极液补充泵的循环作用将迁移并富集在阴极极液中的重金属元素排出系统；处理周期为2小时，电压为36V。
直流电解污泥反应器内各区域具有特定的功能。从功能和装置的结构上划分为三个区：阳极区、阴极区和污泥区。阳极区包括阳极极液、惰性石磨阳极和阴离子隔膜。主要功能是污泥体系在通电条件下阳极极液中或在电场作用下迁移来的阴离子在石墨阳极上发生氧化反应，保证整个体系的电子交换平衡。污泥区主要是存放待处理污泥，在通电条件下也是发生溶出反应和电迁移的主要的场所，发生的主要反应包括重金属的化学溶出和污泥中矿物颗粒的电化学溶出，溶出的离子态重金属发生迁移的类型主要有：电迁移、电渗析等。阴极区包括阴极极液、惰性石磨阴极、阳离子隔膜和极液补充泵。主要功能是保证阴极极液pH值稳定、收集和排除迁移到阴极极液中的重金属离子。
直流电解污泥反应器的主要特征如下：
①城市污水处理厂的二沉池出泥不用预处理便可进行电解处理，且两电极均为惰性材料石墨，在通电条件下不会向污泥中带入其它外源金属离子，处理周期约2小时。因此，费用省，处理周期短效果好。
②该装置的污泥区为重金属溶出的主要场所，发生溶出的反应复杂，主要有重金属难溶化合物的化学溶解、矿物颗粒的电化学溶解。溶出后的离子态重金属发生电迁移、电渗析和扩散作用下向阴极迁移，并在阴极极液中富集。
③整个装置由离子隔膜划分为三个功能区：阳极收集区、污泥区和阴极收集区。各区功能明确，通过离子隔膜保证离子交换平衡并隔离各区避免电极产物对主反应区(污泥区)重金属元素的溶出产生干扰。
④在阴极收集区的极液采用酸性试剂，并通过泵来补充极液并调控极液的pH值，同时排出阴极原有极液将迁移来的重金属离子排除系统。
⑤该装置采用的材料简单，电源为直流电源，装置运行操作简单、安全可靠易于掌握和控制。
该装置体积较小、处理效果好、操作和管理方便等。本装置通过外加直流电源，在电场作用下发生一系列的物理、化学和电化学反应，并通过电迁移作用和电渗析等达到消除污泥重金属的目的，从而为污泥后期的资源化利用提供安全保证。通过小试运行来看，城市污泥经过该装置处理后污泥中常见超标重金属元素Cu、Zn、Cd、Ni等的残余含量都能达到《农用污泥中污染物控制标准》GB 4284-84的要求。处理周期短约为2小时、不带入其它外源物质、污泥肥份流失少，优于一般的生物和化学方法，运行稳定可靠。
附图说明
图1为本实用新型的俯视图。
图2为实用新型的剖面图。
图中标记为：1-阳极区，2-惰性石磨阳极，3-阴离子隔膜，4-污泥区，5-阳离子隔膜，6-阴极区，7-惰性石磨阴极，8-污泥排出管，9-极液补充泵，10-储液罐，11-电源，12-电流表。
具体实施方式
实施例：
如图1和图2所示，直流电解污泥反应器的两电极即惰性石磨阳极(2)和惰性石磨阴极(7)接入外加直流电源(11)，直流电源(11)与电流表(12)相连。惰性石磨阳极(2)插入阳极区(1)中；惰性石磨阴极(7)插入阴极区(6)中；阴离子隔膜(3)将阳极区(1)和污泥区(4)分隔；阳离子隔膜(5)将阴极区(6)和污泥区(4)分隔。污泥区(4)的污泥经过处理后通过底部污泥排出管(8)排出，阳极区(1)中阳极极液主要采用中性或酸性试剂，极液中的H+或电极产生的质子通过阴离子隔膜(3)进入污泥区(4)。极液补充泵(9)分别与储液罐(10)和阴极区(6)相连。阴极区(6)中阴极极液以酸性试剂为主，并通过外接极液补充泵(9)控制极液pH值并通过极液补充泵(9)的循环作用将迁移并富集在阴极极液中的重金属元素排出系统；处理周期为2小时，电压为36V。
Claims (2)
1、一种直流电解污泥反应器，有电源(11)、电流表(12)、储液罐(10)，其特征在于直流电解污泥反应器的两电极即惰性石磨阳极(2)和惰性石磨阴极(7)接入外加直流电源(11)，直流电源(11)与电流表(12)相连；惰性石磨阳极(2)插入阳极区(1)中；惰性石磨阴极(7)插入阴极区(6)中；阴离子隔膜(3)将阳极区(1)和污泥区(4)分隔；阳离子隔膜(5)将阴极区(6)和污泥区(4)分隔；污泥区(4)的底部有污泥排出管(8)；极液补充泵(9)分别与储液罐(10)和阴极区(6)相连。
2、如权利要求1所述的直流电解污泥反应器，其特征在于所述阳极区(1)中阳极极液主要采用中性或酸性试剂，阴极区(6)中阴极极液以酸性试剂为主。
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