污泥电渗透脱水操作条件的优化研究

第2l卷第5期2005年5月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1．2lNo．5May2005污泥电渗透脱水操作条件的优化研究马德刚，张书廷，季民，刘磊磊(天津大学环境科学与工程学院，天津300072)摘要：城市污水厂污泥的电渗透脱水技术具有脱水效果好的特点，但能耗较高，为此考察了电压梯度、泥饼厚度和机械压力等操作条件对脱水效果的影响。结果显示，选择较大的电压梯度并辅以适当的机械压力对电渗透脱水有利；通过优化操作条件可降低电耗。关键词：污泥；电渗透脱水；操作条件优化中图分类号：X703文献标识码：C文章编号：1000—4602(2005)05—0036—03OptimizationofOperatingConditionforSewageSludgeDewateringbyElectro-osmosisTechnologyMADe—gang，ZHANGShu—ting，JIMin，LIULei—lei(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，TianjinUnive~ity，Tianfin300072，China)Abstract：Electro—osmotictechnologyischaracterizedbygooddewateringeffectofurbansewagesludge，buthigh—energyconsumptionisrequired．Therefore，theinfluenceofoperatingconditionssuchasvoltagegradient，cakethickness，andmechanicpressureondewateringeffectwasinvestigated．TheresultshowsthathighervoltagegradientsupplementedwithpropermechanicpressureisbeneficiMtoelectro--OS--moticdewatering；andoptimizationofoperatingconditioncanresultinreducingenergyconsumption．Keywords：sludge；electro-osmoticdewatering；optimizationofoperatingcondition机械脱水是目前应用最为广泛的处理污泥的方法，但它对颗粒表面结合水的分离效果不理想，因而脱水率较低。电渗透脱水作为新兴的固液分离技术，具有脱水率高、操作灵活方便等特点，正得到广泛的重视，但较高的能耗制约了其在污泥脱水中的应用。笔者认为，由于受电渗透脱水工作原理的限制，降低能耗很难从原理上突破，但通过优化操作条件可以实现降耗的目的。1材料与装置试验所用污泥取白天津纪庄子污水处理厂经重力浓缩、絮凝和脱水后的污泥，为黑色、有臭味，含水率为82％～83％，挥发性固体含量为50％～55％。电渗透脱水装置如图1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(50378061)图1试验装置示意图Fig．1Schematicdiagramofdewateringequipment污泥在漏斗(内径为70mm)中被布置成圆饼状，上下表面分别设有电极，其中下表面为金属丝网·36·维普资讯http://www.cqvip.com第5期马德刚，等：污泥电渗透脱水操作条件的优化研究第2l卷(4O目，阴极)并衬有滤布，上表面的钛板(阳极)用有机玻璃板压实固定。漏斗下方放置25mL量筒以测定脱水量。通过在有机玻璃板上放置重物来实现加压。2结果与讨论2．1电压梯度对脱水效果的影响采用固定泥饼厚度(5mm)、改变电压(10～30V)的方式控制电压梯度在2～6V／mm，脱水时间为30min。结果表明，随着电压梯度和脱水时间的增加则脱出水量逐渐增多，污泥的含固率也随之增加。在试验开始后的前3min内没有水分脱出，这是因为污泥中的水分正在进行电渗透迁移，聚集在阴极附近的水量少(还不足以脱离污泥)；3rain后聚集的水分达到了一定数量，其便可以借助自身重力脱离污泥了，且脱出速度随着电压梯度的增加而增大。测定显示，在3～15min内，6V／mm曲线的斜率明显大于其他三种情况，30min时的污泥含固率达到了26．36％，而电压梯度为2V／ram时的污泥含固率仅为20．99％。可见，提高电压梯度有利于提高污泥脱水率。2．2污泥厚度对脱水效果的影响采用电压梯度为2V／mm，考察了污泥厚度(5～15mm)对脱水效果的影响，结果如图2所示。图2不同污泥厚度下的污泥含固率变化Fig．2Solidcontentsatdiferentthickness由图2不难看出，在相同的电压梯度下增加污