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電場強度對污水廠剩余污泥電滲深度脫水的影響

文檔作者：楊濤1 郝學(xué)凱I 陳永祥1 陳寶玉1 王弘字2 文檔來源： 1武漢市政工程設(shè)計研究院有限責任公司 2武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年11月22日
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電場強度對污水廠剩余污泥電滲深度脫水的髭晌
楊濤1郝學(xué)凱I 陳永祥1陳寶玉1王弘字2
(1武漢市政工程設(shè)計研究院有限責任公司湖北武漢430023
2武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院湖北武漢430072)
摘要以機械脫水后的剩余污泥為對象．研究電場強度對污泥電滲脫水的影響。試驗表明，電滲脫水過程的前30min內(nèi)
污泥含水率下降迅速，可完成90％的脫水量。之后脫水速率則變得非常緩慢。Matlab擬合結(jié)果表明．整個過程中含水率隨時間的
變化曲線與二維高斯函數(shù)高度吻合(尺2>0．99)。泥餅兩端的電場強度越大。電滲脫水效果越好，耗電量越大，陽極腐蝕量越小。
關(guān)鍵詞剩余污泥電滲深度脫水電場強度Matlab二維高斯函數(shù)
中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2018)02—078—03
水資源供需矛盾正逐漸成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的
因素．而大力發(fā)展污廢水處理事業(yè)是目前有效的緩解手段之
一，資料顯示：2013年．我國登記在冊的城鎮(zhèn)生活污水集中
處理廠共有5364座．設(shè)計處理能力達16573．7萬刪．全年處
理污廢水共計456．1億t：2014年共有城鎮(zhèn)生活污水集中處
理廠6031座．較上年增加667座．設(shè)計處理能力達1．8億t／
d，較上年增大8．61％，全年處理污廢水共計494．3億t，較上
年增加8．38％：一。生活污水廠剩余污泥的含水率多在97％以
上，如果其質(zhì)量產(chǎn)出比和密度分別按0．6％和lg，cm3計f2 J．那
么2013年和2014年我國的污泥產(chǎn)量分別約為99-4萬m，和
108萬m3，加起來足以注滿57個杭州西湖。因此，關(guān)于污泥
減量化的研究刻不容緩。
電滲技術(shù)具有能耗低、藥耗少、適應(yīng)性強和環(huán)境污染小
的優(yōu)點．且易實現(xiàn)機械化、自動化和精細化。目前，電滲技術(shù)
主要應(yīng)用于高純水的制備和高鹽廢水、電鍍廢水、放射性廢
水等特殊廢水的處理．但在其他領(lǐng)域電滲工藝則應(yīng)用較少。
研究表明．污泥膠體顆粒具有雙電層結(jié)構(gòu)：膠核表面的陽離
子及其吸附的陰離子。由于膠體顆粒整體顯負電性．所以在
直流電場的作用下污泥顆粒會逆著電場線向陽極移動．而帶
正電的水合氫離子(H，0+)會順著電場線向陰極移動，進而達
到泥水分離的目的h“．如焦丹等研究了如何利用電滲技術(shù)
對軟黏土進行排水固結(jié)[5]。本文以污水處理廠剩余污泥為對
象．著重研究了電場強度對污泥電滲深度脫水的影響，以期
為生產(chǎn)實踐提供指導(dǎo)。
1試驗材料與裝置
(1)試驗材料。本試驗所用污泥取自武漢市某污水處理
廠。生化池產(chǎn)生的剩余活性污泥經(jīng)重力濃縮后再在脫水車間
進行機械脫水，脫水后污泥含水率在70％～85％之間。
(2)試驗裝置。如圖l所示。
反應(yīng)器截面尺寸為10 cmxlocm．陽極和陰極均采用
lmm厚的紫銅板．板上均勻地開設(shè)12x12個直徑為5mm的
圓孑L．以便于水分的快速排除。陰極濾布采用土工織物。試驗
中泥餅的初始厚度為2．0cm．機械壓力為7．5kPa(確保電極與
泥餅緊密接觸)。
2結(jié)果與討論
2．1 電場強度對含水“
率的影響一． il．?；剩?； ；一
由圖2．a(chǎn)知．當電辱●——e=二=～ 、r‘
場強度E為10、15、。。_～；
20、25和30V／cm時， 圖1 電滲污泥脫水脫水裝置示意圖
脫水結(jié)束后泥餅的含
水率吼分別為57．49％、55．49％、52。49％、49．97％和48．85％；
由圖2．b知，靠近陽極處泥層的含水率最?。拷帢O處泥
層的含水率最大．即脫水后泥餅不同位置處的含水率沿電場
強度方向逐漸增大。電場強度越大．電滲脫水效果越好．脫水
后所得泥餅的整體含水率越低，與Shang等人的研究觀點基
本一致【61。從圖2中發(fā)現(xiàn)．當E由20V／cm增加到25V／cm時．
吼增加了2．52個百分點；而當E由25V／cin增加到30V／cm
時，吼只增加了1．12個百分點，僅為前者的44％。這可能是
因為在較大的電場強度下陽極附近污泥層會迅速干化和開
裂．一方面陽極附近污泥的快速干化會導(dǎo)致回路中的電流變
小．另一方面陽極附近污泥的開裂會導(dǎo)致泥餅與電極板的接
觸面積減／Jx[7 3。從圖2．b可以看出。當電場強度為30V／cni時．
陽極附近的含水率僅為23．23％．再次說明較大的電場強度
會引起泥餅的迅速干化，這反倒不利于其脫水效果的改善。|；；逢妻I b=====：===_=： 糊璺． 二? ?蔓． 二r??
圖2不同電場強度下電滲脫水過程中含水率一時間變化曲線圖
電場方向上不同位置處的泥層可以看做是串聯(lián)的電阻．
由歐姆定律知：串聯(lián)電路中，電阻越大其分得的電壓越大。因
此．當陽極區(qū)泥層的電阻增大時陰極區(qū)泥層分得的電壓就會
減小，電滲脫水效果自然會被削弱。在電場力的驅(qū)動下．水分
沿電場線遷移．在透過陰極濾布和電極板后被排掉。由于被
“剝奪”了水分，污泥就從飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)入非飽和狀態(tài)。在非飽
基金項目：國家“十二五”科技支撐計劃項目(No．2014BAL04804，2015BAL01802)
作者簡介：楊濤(1990～)，男，湖北武漢人，碩士，給排水工程師。主要研究方向為污廢水資源化及給排水管網(wǎng)設(shè)計與優(yōu)化等。
2018．N02 E

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