污泥电处理技术概述

污泥电处理技术概述
电处理技术是一种高效的深度脱水技术，处理的对象也是针对经过机械脱水含水率仍在80%左右的污泥。

污泥电处理技术是以电力驱动的流动为基础而进行的，与固液界面的双电层有关。

当对污泥两端施加直流电源时，双电层中的正离子携带着污泥中的水分向阴极移动，而阳极变得龟裂干燥。

一、电处理基本原理
大部分的污泥颗粒相对来说都是带有些许的电荷的，而且是负电荷，为了平衡这些电荷，在污泥固体颗粒的表面会吸附有带相反电荷的阳离子，所以污泥固体颗粒表面和溶液中被吸附的反离子就构成了双电层结构。

在电场的作用下，污泥固体颗粒表面吸附的阳离子由于受到电力的吸引而向阴极移动，导致污泥中的水分随阳离子边界层的移动而被分离出来，这种现象就称为电渗透。

电化学处理实验装置示意图如图1所示。

图1 电化学处理实验装置示意图
二、电处理过程
污泥饼进入电渗透干化设备的滚筒和履带之间，通电后，滚筒（正极）和履带（负极）之间产生电位差，将导致强制迁移性的现象发生，因此使得污泥颗粒向正极移动，而水向负极移动，在污泥细胞上开始电刺激，电解水的负极和正极移动，电解水开始布朗运动。

布朗运动开始后，细胞内部产生高压使污泥细胞破碎后细胞水流出来，达到污泥高效脱水干化效果，污泥得到了改性，污泥含水率从80%降低到约60%。

三、影响因素
电渗透脱水过程受电场强度、溶液pH值、絮凝剂、电极材料和形状、滤布等因素的影响。

两个电极端脱水速率不同致使两极端电阻率不同和电压不均，导致电渗透无法彻底进行。

四、作用特点
（1）高脱水性能。

电渗透脱水过程中水的脱出发生在每一个絮凝体颗粒的内、外表面，毛细管水和自由水可以同时被脱除，颗粒密度均匀地增大，而在机械脱水过程中，随着自由水的脱除，颗粒首先堆积在过滤介质上并最终导致堵塞（周加祥等，2001）。

（2）低含水率。

将80%～85%的原压滤污泥脱水后可达到60%的含水率，不仅体积大量减小，而且运输成本也大大降低，并且堆肥场和填埋场的占地面积也相应减少；低含水率使得热值提高，焚烧时热量能够自平衡，实现不使用附加燃料的稳定焚烧，并降低了焚烧热负荷，使焚烧炉规模大大缩小；污泥不易腐败，保存时间延长，方便了后续
处理和现场作业；污泥变干，不再粘壁，为后续处理提供了方便（卢宁等，2010）。

（3）电渗透脱水污泥的后续处置途径多。

污泥经过电渗透脱水处理后，有利于污泥后续的焚烧或者堆肥处置。

在电渗透脱水过程中，污泥的温度会上升，低温菌会死亡，可达到堆肥处理中所要求的残留中、高温菌的效果。

（4）运行成本低、节省能源。

由于实现了污泥水分的电渗透脱水，大大提高了脱水的电流效率，为低成本运行奠定了基础；再加上与毛细吸附的耦合作用使得脱水效率大幅度提高，为降低运行成本创造了条件。

电渗透技术对于难机械脱水的污泥非常有效，不仅脱水效率高，相对于热干化技术而言，能耗又低，因而电渗透技术在污泥深度脱水方面具有很大的应用潜力。

尽管电渗透技术具有脱水效率高、成本低及节约能源等优势，但在实际的运用中还存在一些问题。

当污泥进行电渗透脱水时，水分在电场的作用下从上往下运动，上部电极处的脱水床层的水分下降迅速，形成不饱和脱水层，所以污泥容易出现破裂现象，导致该部分电量的急剧增大（李里特等，1999），电压梯度上升，下部物料层的脱水驱动力减小。

如果在污泥上施加直流电场，在阴、阳极与污泥接触处会发生电化学反应，由此产生的气体会增大阳极附近污泥脱水层的电阻（Rabie et al.，1994），因此电渗透的驱动力降低，那么相应的脱水速率也随着降低。

当污泥上层与阳极接触的部分达到足够干
时，再加上污泥层中液体不连续，电渗透脱水也会随之停止。

这些问题导致了电渗透脱水技术不能对污泥进行彻底的脱水。