生活污泥电渗深度脱水技术

目前我国污泥处理方式主要有农用、填埋、其他处理和不处理，分别占45%、31%、10%和14%。降低污泥含水率是解决污泥处置难题的基本方法。生活污泥发挥其潜在价值的基本条件是污泥含水率要降到30%以下。机械脱水主要是依靠一定的压差将污泥与水强制分离，但机械脱水能去除的主要是游离水和小部分间隙水，很难去除地表水和结合水。污泥含水率下降不是特别明显，基本在70% ~ 80%的范围内。基于污泥的带电性，提出了电渗析深度脱水的方案。实验用电渗机脱水后，得到的泥饼含水率符合我国污泥用于填埋时不大于60%的标准。

1.电渗深度脱水实验装置

污泥颗粒表面的胞外聚合物中有带负电荷的硫酸根、羧基等官能团，容易吸附一些阳离子。在电场的作用下，带负电的污泥颗粒向阳极移动，而水分子由于带部分正电荷，在电压的作用下向阴极移动，从而实现污泥脱水的目的。图1是电渗透设备的示意图，图2是电渗透设备的物理图。污泥罐内装有污泥，升降机构使顶层污泥分别与阳极板接触，底层污泥与阴极网控板接触。通过电渗脱水和机械运动相结合，电场保持稳定的强度，有效提高污泥脱水效率。

2.电渗脱水实验数据分析

影响电渗污泥脱水的因素包括污泥性质和电渗条件。以花都狮岭活性污泥为实验对象，通过改变通电条件，观察含水率的变化。

取10份活性污泥(每份660g)，首先对污泥进行机械脱水，并测量水分含量作为电渗前的水分含量。然后压成10mm厚的泥饼，打开60V的DC电源，用真空机抽空气，通电时每隔5秒记录一次电流值。观察电流随时间的变化，测试总通电时间和烘干时间对含水量的影响。表1显示了在不进行预处理的情况下，在0.4kg/cm2的机械压力下，在不同通电时间和干燥时间下，通电前含水率为85.32%的污泥的含水率。通电时间越长，含水率越好，干燥速度越快。但10min后含水率没有明显下降，长时间供电会增加能耗。因此，我们选择10分钟通电时间来测试预处理后的实验。

设计了四种预处理方案。首先进行预处理，然后用电渗析机进行深度脱水。观察电流随时间的变化，并测量含水量。表2列出了通电10分钟下不同预处理方案的电渗深度脱水含水率。其中7号污泥中加入了石灰，主要是改变污泥的pH值。事先测试了不同石灰量的5号和6号污泥的脱水效果，发现石灰添加量越多，pH值越高，含水率越低。由于选用阳离子PAM作为絮凝剂，在强碱性环境下起到更好的架桥作用，从而更好的降低污泥含水率。但越多越好，pH值超过9时，差别不大，所以7号污泥加石灰量是以pH值为9时的数值为准。对于用电解质预处理的污泥8和9，由于NaCl/FeCl3在电极上的电解反应，电流明显增加，含水率明显降低，低于50%。随着通电时间的增加，电流变化缓慢。但氯化铁的效果好于氯化钠，说明铁离子比钠离子更有利于污泥对水的失稳。9号污泥添加锯末作为调理剂，明显含水率较低。以纤维为主的锯末能快速吸收污泥结合水，使电渗效果更好。

发现未经预处理，机械压力越高，含水率越低，但仍高于60%，不符合要求。预处理后，电渗深度脱水，泥饼含水率低于60%。自然干燥12小时后，除方案一外，含水率降低约一半，低于30%，具有利用价值，实现了资源化利用。虽然加入电解质可以像木屑一样提高污泥的脱水性能，含水率也降低，但是使用木屑成本低，降低了污泥处理后滤液的处理难度，后期干燥时含水率下降更快。

3.摘要

电渗技术能有效降低污泥的含水率。经过预处理和电渗析装置脱水后，污泥的含水率很容易达到小于60%的目标。污泥的pH值越高，脱水速度越快。电流密度越高，污泥含水率越低，但会增加热量损失，因此需要综合考虑能耗、脱水时间和脱水效果来选择合适的电流密度。(来源:佛山科学技术学院)

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