目前，我國污泥處理方式主要有農(nóng)用、填埋、其他處理和沒有處理，占比分別為45%、31%、10%、14%。降低污泥含水率是解決污泥處置難的最基本方法，生活污泥發(fā)揮其潛在價值的基本條件是：污泥含水率需降低至30%以下。機(jī)械脫水主要依靠一定的壓力差將污泥與水強(qiáng)制分離，但機(jī)械脫水能去除的主要是自由水和小部分間隙水，較難去除表面水和結(jié)合水，污泥含水率的下降不特別明顯，基本在70%～80%的范圍內(nèi)。本文利用污泥的帶電性，提出電滲透深度脫水方案，經(jīng)實(shí)驗(yàn)電滲透機(jī)脫水，得到的泥餅含水率符合我國污泥用于填埋時含水率不超過60%的標(biāo)準(zhǔn)。
1、電滲透深度脫水實(shí)驗(yàn)裝置
污泥顆粒表面的胞外聚合物中有硫酸根、羧基等帶負(fù)電官能團(tuán)，容易吸附一些陽離子。在電場作用下，帶負(fù)電荷的污泥顆粒便向陽極方向移動，而水分子因?yàn)閹в胁糠值恼姾?，在電壓的作用下向陰極移動，從而實(shí)現(xiàn)了污泥脫水的目的。圖1為電滲透裝置示意圖，圖2為電滲透裝置實(shí)物圖。污泥槽裝載污泥，升降機(jī)構(gòu)使最頂層污泥與陽極板、底層與陰極網(wǎng)控板分別接觸。通過結(jié)合電滲透脫水和機(jī)械運(yùn)動，電場保持穩(wěn)定強(qiáng)度，有效提高污泥脫水的效率。
2、電滲透脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
影響電滲透污泥脫水的因素包括污泥性質(zhì)和電滲透條件。以花都獅嶺活性污泥為實(shí)驗(yàn)對象，改變通電條件觀察含水率變化。
取活性污泥10份各660g，對污泥先機(jī)械脫水，測量含水率，作為電滲透前的含水率。然后壓成10mm厚度的泥餅，接通直流電源60V，用真空機(jī)抽氣，在通電時每5s記錄一次電流值。觀察電流隨時間變化，并測試總通電時間以及晾干時間對含水率的影響。表1是通電前含水率為85.32%的污泥在無預(yù)處理下，在機(jī)械壓力0.4kg/cm2下不同通電時間和晾干時間的含水率。通電時間越長，含水率越好，并且晾干速度越快;但10min以后含水率下降不明顯，長時間通電反而會增加能耗。因此，我們選擇10min通電時間測試預(yù)處理后的實(shí)驗(yàn)。
設(shè)計(jì)4種預(yù)處理方案，先進(jìn)行預(yù)處理再通過電滲透機(jī)深度脫水，觀察電流隨時間變化，測量含水率。表2列舉10min通電時間下不同預(yù)處理方案電滲透深度脫水的含水率。其中污泥序號7投加石灰，主要改變污泥pH值。事先經(jīng)過測試污泥序號5、6不同石灰量下的脫水效果，發(fā)現(xiàn)加入石灰量越多時，pH越高，含水率越低。因?yàn)檫x用的陽離子PAM為絮凝劑，它在堿性較強(qiáng)環(huán)境時，架橋作用發(fā)揮得更好，從而降低污泥含水率越好。但不是越多越好，當(dāng)pH超過9時變化差距不大，所以7號污泥所投加的石灰量以使pH=9時的值為準(zhǔn)。用電解質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理的污泥8、9，因?yàn)殡姌O發(fā)生NaCl/FeCl3電解反應(yīng)，電流明顯增加，含水率下降較明顯，低于50%，隨著通電時間增加，電流變化慢。但是氯化鐵比氯化鈉的效果好，說明鐵離子比鈉離子更利于污泥對水的脫穩(wěn)作用。9號污泥是添加木屑作為調(diào)理劑，顯然含水率最低，成分主要是纖維的木屑能夠快速吸收污泥結(jié)合水，使電滲透效果發(fā)揮得最佳。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沒有進(jìn)行預(yù)處理時，機(jī)械壓力越大含水率越低，但仍高于60%，不合要求。預(yù)處理后的電滲透深度脫水，泥餅含水率均低于60%，經(jīng)過12h的自然晾干時間，除了第一種方案外，含水率均降低一半左右，低于30%，從而具有被利用的價值，實(shí)現(xiàn)資源化利用。雖然加入電解質(zhì)與木屑一樣能提高污泥脫水性能，含水率一樣下降，但使用木屑，成本低，并降低污泥處理后對濾液的處理難度，后期晾干時含水率下降得更快。
3、總結(jié)
電滲透技術(shù)能夠有效地降低污泥含水率，經(jīng)過前置預(yù)處理再經(jīng)電滲透裝置脫水后，污泥含水率很容易達(dá)到低于60%的目標(biāo)。污泥pH值越高，脫水速率越快。電流密度越高，污泥含水率越低，但會增加熱損失，因此需要結(jié)合能耗、脫水時間、脫水效果考慮選取合適的電流密度。( >
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