污泥电渗透脱水操作条件的优化研究-马德刚

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,LIULe-ilei(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Electro-osmotictechnologyischaracterizedbygooddewateringeffectofurbansewagesludge,buthigh-energyconsumptionisrequired.Therefore,theinfluenceofoperatingconditionssuchasvoltagegradien,tcakethickness,andmechanicpressureondewateringeffectwasinvestigated.Theresultshowsthathighervoltagegradientsupplementedwithpropermechanicpressureisbeneficialtoelectro-os-moticdewatering;andoptimizationofoperatingconditioncanresultinreducingenergyconsumption.Keywords:sludge;electro-osmoticdewatering;optimizationofoperatingcondition基金项目:国家自然科学基金资助项目(50378061)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自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。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#第21卷第5期2005年5月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo.l21No.5May2005(40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211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);3min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/mm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。212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.2Solidcontentsatdifferentthickness由图2不难看出,在相同的电压梯度下增加污泥初始厚度有利于提高脱水率,这是因为:在脱水过程中污泥下表面要吸附一定数量的水分(这部分水难以进行脱离),其