城市污泥电渗脱水实验研究
摘要：电渗脱水是一种能有效去除污泥中水分以实现减量的处理方法.本文采用自制电渗脱水装置进行了城市污泥的电渗脱水实验.通过监测脱水过程中电渗流量、电压梯度与剩余含水率的变化,考察了电压梯度、电极间距和处理时间的影响,并进一步分析了电渗处理过程中脱水效果变化的原因.处理中随着脱水效果由阳极向阴极发展,污泥可划分为已脱水污泥与未脱水污泥,已脱水污泥内电渗停止,电渗与水分的脱除发生在未脱水污泥内,并由未脱水污泥的电压梯度决定.已脱水污泥阻值上升,使未脱水污泥电压梯度逐渐降低,造成了电渗流量与脱水效果的衰减,并使得污泥剩余含水率由阳极至阴极逐渐增加.电渗脱水的整体效果随加载电压的增加而提高,脱水能耗亦随之增加,选取较小的电极间距时电渗脱水能效较高.
关键词:污泥,电渗脱水,电渗流量,脱水效果,电压梯度,剩余含水率
城市污水污泥是污水处理的副产品,2010年我国污水厂产泥约2170万t(含水率80%),大量污泥的无害化处理处置日益成为环保领域的一大难题.污泥含水率高,脱水是减少其体积以实现减量,降低处置和再利用成本的关键.污泥含有大量粒径小于10-4m的有机颗粒,孔隙小水力渗透系数低,目前常用的机械脱水方法可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.电渗脱水是通过加载直流电压,利用电渗现象对污泥进行脱水的方法.电渗是颗粒表面扩散双电层中的反离子在电场力作用下迁移并带动水分子由阳极移向阴极产生的渗流,其发生在颗粒间的毛细孔道内,故电渗脱水能脱除污泥中含毛细与吸附水在内的水分.
电渗脱水的可行性已在室内实验及现场测试中被广泛验证,被处理试样在电渗作用下获得了明显的脱水效果,然而电渗脱水处理的性能并不稳定,研究表明电渗流量在处理过程中逐渐降低,脱水后污泥的剩余含水率由阳极至阴极不断增加、脱水效果递减.电渗处理过程中电渗流量与脱水效果存在明显的衰减,其对处理效果有着显著的影响,而已有研究尚未对脱水过程中这些变化的规律及原因做出详细的解释.本文的目的是通过污泥电渗脱水模型实验,分析电渗流量与脱水效果变化的机理与影响因素,从而更好地了解电渗脱水过程,并对污泥电渗脱水处理的效果作出探讨.
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