电场强度对污水厂剩余污泥电渗深度脱水的影响
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（１）试 验 材 料 本 试 验 所 用 污 泥 取 自武汉 市 某 污 水 处 理 厂 生 化 池 产 生 的 剩 余 活 性 污 泥 经 重 力 浓 缩 后 再 在 脱 水 车 间 进 行 机 械 脱 水 ．脱 水 后 污 泥 含 水 率 在 ７０％～８５％之 间
（２）试 验 装 置 如 图 １所 示 反 应 器 截 面 尺 寸 为 １０ ｃｍＸ１０ｃｍ． 阳 极 和 阴 极 均 采 用 ｌｍｍ 厚 的 紫 铜 板 ．板 上 均 匀 地 开 设 １２ｘ１２个 直 径 为 ５ｍｍ 的 圆孑Ｌ．以便 于水分 的快速排除 。阴极 滤布采用土工织物 。试 验 中 泥 饼 的初 始 厚 度 为 ２．０ｃｍ．机 械 压 力 为 ７．５ｋＰａ（确 保 电 极 与 泥 饼 紧 密接 触 ）
．
处 理 厂 共 有 ５３６４座 ．设 计 处 理 能 力 达 １６５７３．７万 ．全 年 处 理 污 废 水 共 计 ４５６．１亿 ｔ：２０１４年 共 有 城 镇 生 活 污 水 集 中处 理 厂 ６０３１座 ．较 上 年 增 加 ６６７座 ．设 计 处 理 能 力 达 １．８亿 ｔ／ ｄ．较 上 年 增 大 ８．６ｌ％ ，全 年 处 理 污 废 水 共 计 ４９４．３亿 ｔ，较 上 年增 加 ８．３８％ｕｌ 生 活污水厂剩余 污泥的含水率 多在 ９７％以 上 ．如 果 其 质 量 产 出 比 和 密 度 分 别 按 ０．６％和 １ｇｆ／ＣＩｔｌ３计 ［２］．那 么 ２０１３年 和 ２０１４年 我 国的 污 泥 产 量 分 别 约 为 ９９－４万 ｍ，和 １０８万 ｉｎ，．加 起 来 足 以注 满 ５７个 杭 州 西 湖 。 因此 ．关 于 污 泥 减 量 化 的 研 究 刻 不 容 缓
增 加 了 ２．５２个 百 分 点 ；而 当 Ｅ 由 ２５Ｖ／ｅｉｎ增 加 到 ３０Ｖ／ｃｍ 时 ，‘ｐ 只 增 加 了 １．１２个 百 分 点 ，仅 为 前 者 的 ４４％ 这 可 能 是 因 为 在 较 大 的 电场 强 度 下 阳 极 附 近 污 泥 层 会 迅 速 干 化 和 开 裂 ．一 方 面 阳 极 附 近 污 泥 的 快 速 干 化 会 导 致 同 路 中 的 电 流 变 小 ．另 一 方 面 阳极 附 近 污 泥 的 开 裂 会 导 致 泥 饼 与 电极 板 的 接 触 面 积 减 小 ７＿ 从 图 ２．ｂ可 以看 出 ．当 电场 强 度 为 ３０Ｖ／ｅｒａ 时 ． 阳 极 附 近 的 含 水 率 仅 为 ２３．２３％ ．再 次 说 明 较 大 的 电 场 强 度 会 引起 泥 饼 的 迅 速 干 化 ．这 反 倒 不 利 于 其 脱 水 效 果 的改 善
电 渗 技 术 具 有 能 耗 低 、药 耗 少 、适 应 性 强 和 环 境 污 染 小 的 优 点 ，且 易 实 现 机 械 化 、自动 化 和精 细 化 。 目前 ，电渗 技 术 主 要 应 用 于 高 纯 水 的 制 备 和 高 盐 废 水 、电 镀 废 水 、放 射 性 废 水 等 特 殊 废 水 的处 理 ．但 在 其 他 领 域 电 渗 工 艺 则 应 用 较 少 研 究 表 明 ．污 泥 胶 体 颗 粒 具 有 双 电 层 结 构 ：胶 核 表 面 的 阳离 子及 其吸 附的阴离子 由于胶 体颗粒整体显 负电性 ．所 以在 直 流 电 场 的作 用 下 污 泥 颗 粒 会 逆 着 电场 线 向 阳 极 移 动 ．而 带 正 电 的 水 合 氢 离 子 （Ｈ Ｏ＋）会 顺 着 电 场 线 向 阴 极 移 动 ，进 而 达 到 泥 水 分 离 的 目 的 ｌ ３＿ ．如 焦 丹 等 研 究 了 如 何 利 用 电 渗 技 术 对软黏土进行 排水 固结 ［５］ 本文 以污水处 理厂剩余污泥 为对 象 ．着 重 研 究 了 电 场 强 度 对 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 的 影 响 ．以 期 为 生 产 实 践 提 供 指 导 １ 试 验 材料 与装置
摘 要 以机 械 脱 水 后 的 剩 余 污 泥 为 对 象 ，研 究 电场 强度 对 污 泥 电渗 脱 水 的 影 响 。 试 验 表 明 ，电渗 脱 水 过 程 的前 ３０ｍｉｎ 内
污 泥含 水 率 下 降迅 速 ，可 完成 ９０％的 脱 水 量 ，之 后 脱 水 速 率 则 变得 非 常 缓 慢 。Ｍａｔｌａｂ拟 合 结 果 表 明 ，整 个 过 程 中含 水 率 随 时 间 的
２ 结 果 与 讨 论
２．１ 电 场 强 度 对 含 水 率 的影 响
由 图 ２．ａ知 ．当 电 场 强 度 Ｅ 为 １０、１５、 ２０、２５ 和 ３０Ｖ／ｃｍ 时 ， 图 １ 电渗 污 泥 脱水 脱水 装 置 示 意 图 脱 水 结 束 后 泥 饼 的 含 水 率 ‘ｐ 分 别 为 ５７．４９％ 、５５．４９％ 、５２．４９％ 、４９．９７％ 和 ４８．８５％ ； 由 图 ２．ｂ知 ．靠 近 阳极 处 泥 层 的 含 水 率 最 小 ．靠 近 阴 极 处 泥 层 的 含 水 率 最 大 ．即脱 水 后 泥 饼 不 同位 置 处 的 含 水 率 沿 电场 强 度 方 向 逐 渐 增 大 电场 强 度 越 大 ．电 渗 脱 水 效 果 越 好 ．脱 水 后 所 得 泥 饼 的 整 体 含 水 率 越 低 ，与 Ｓｈａｎｇ等 人 的 研 究 观 点 基 本 一致 ［６］ 从 图 ２中发 现 ．当 Ｅ 由 ２０ＶＩｅｍ 增 加 到 ２５Ｖ／ｅｍ 时 ．
变化 曲 线 与 二 维 高斯 函数 高度 吻合 （ ２＞０．９９）。 泥 饼 两 端 的 电 场 强 度 越 大 ，电渗 脱 水 效 果 越 好 ，耗 电量 越 大 ，阳极 腐 蚀 量 越 小。 关 键 词 剩 余 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 电 场 强 度 Ｍａ【ｌａｈ 二 维 高 斯 函数
Fra Baidu bibliotek
中图分类 号 ：Ｘ５３
文献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１６７２—９０６４（２０１８）０２—０７８—０３
水 资 源 供 需 矛 盾 正 逐 渐 成 为 制 约 我 国 经 济 社 会 发 展 的 因 素 ．而 大 力 发 展 污 废 水 处 理 事 业 是 目前 有 效 的 缓 解 手 段 之 一 资 料 显 示 ：２０１３年 ．我 国 登 记 在 册 的 城 镇 生 活 污 水 集 中
能 一 电 场 强 度 对 污 水 厂 剩 余 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 的 鬏 晌
源
杨 涛 １ 郝 学 凯 １ 陈 永 祥 １ 陈 宝 玉 王 弘 宇
（１武汉市政 工程设 计研 究院 有限责 任公 司 湖北 武汉 ４３００２３
携娶ｌ一ｖ
２ 武 汉大 学土木建 筑 工程 学院 湖北 武汉 ４３００７２）
（２）试 验 装 置 如 图 １所 示 反 应 器 截 面 尺 寸 为 １０ ｃｍＸ１０ｃｍ． 阳 极 和 阴 极 均 采 用 ｌｍｍ 厚 的 紫 铜 板 ．板 上 均 匀 地 开 设 １２ｘ１２个 直 径 为 ５ｍｍ 的 圆孑Ｌ．以便 于水分 的快速排除 。阴极 滤布采用土工织物 。试 验 中 泥 饼 的初 始 厚 度 为 ２．０ｃｍ．机 械 压 力 为 ７．５ｋＰａ（确 保 电 极 与 泥 饼 紧 密接 触 ）
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处 理 厂 共 有 ５３６４座 ．设 计 处 理 能 力 达 １６５７３．７万 ．全 年 处 理 污 废 水 共 计 ４５６．１亿 ｔ：２０１４年 共 有 城 镇 生 活 污 水 集 中处 理 厂 ６０３１座 ．较 上 年 增 加 ６６７座 ．设 计 处 理 能 力 达 １．８亿 ｔ／ ｄ．较 上 年 增 大 ８．６ｌ％ ，全 年 处 理 污 废 水 共 计 ４９４．３亿 ｔ，较 上 年增 加 ８．３８％ｕｌ 生 活污水厂剩余 污泥的含水率 多在 ９７％以 上 ．如 果 其 质 量 产 出 比 和 密 度 分 别 按 ０．６％和 １ｇｆ／ＣＩｔｌ３计 ［２］．那 么 ２０１３年 和 ２０１４年 我 国的 污 泥 产 量 分 别 约 为 ９９－４万 ｍ，和 １０８万 ｉｎ，．加 起 来 足 以注 满 ５７个 杭 州 西 湖 。 因此 ．关 于 污 泥 减 量 化 的 研 究 刻 不 容 缓
增 加 了 ２．５２个 百 分 点 ；而 当 Ｅ 由 ２５Ｖ／ｅｉｎ增 加 到 ３０Ｖ／ｃｍ 时 ，‘ｐ 只 增 加 了 １．１２个 百 分 点 ，仅 为 前 者 的 ４４％ 这 可 能 是 因 为 在 较 大 的 电场 强 度 下 阳 极 附 近 污 泥 层 会 迅 速 干 化 和 开 裂 ．一 方 面 阳 极 附 近 污 泥 的 快 速 干 化 会 导 致 同 路 中 的 电 流 变 小 ．另 一 方 面 阳极 附 近 污 泥 的 开 裂 会 导 致 泥 饼 与 电极 板 的 接 触 面 积 减 小 ７＿ 从 图 ２．ｂ可 以看 出 ．当 电场 强 度 为 ３０Ｖ／ｅｒａ 时 ． 阳 极 附 近 的 含 水 率 仅 为 ２３．２３％ ．再 次 说 明 较 大 的 电 场 强 度 会 引起 泥 饼 的 迅 速 干 化 ．这 反 倒 不 利 于 其 脱 水 效 果 的改 善
电 渗 技 术 具 有 能 耗 低 、药 耗 少 、适 应 性 强 和 环 境 污 染 小 的 优 点 ，且 易 实 现 机 械 化 、自动 化 和精 细 化 。 目前 ，电渗 技 术 主 要 应 用 于 高 纯 水 的 制 备 和 高 盐 废 水 、电 镀 废 水 、放 射 性 废 水 等 特 殊 废 水 的处 理 ．但 在 其 他 领 域 电 渗 工 艺 则 应 用 较 少 研 究 表 明 ．污 泥 胶 体 颗 粒 具 有 双 电 层 结 构 ：胶 核 表 面 的 阳离 子及 其吸 附的阴离子 由于胶 体颗粒整体显 负电性 ．所 以在 直 流 电 场 的作 用 下 污 泥 颗 粒 会 逆 着 电场 线 向 阳 极 移 动 ．而 带 正 电 的 水 合 氢 离 子 （Ｈ Ｏ＋）会 顺 着 电 场 线 向 阴 极 移 动 ，进 而 达 到 泥 水 分 离 的 目 的 ｌ ３＿ ．如 焦 丹 等 研 究 了 如 何 利 用 电 渗 技 术 对软黏土进行 排水 固结 ［５］ 本文 以污水处 理厂剩余污泥 为对 象 ．着 重 研 究 了 电 场 强 度 对 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 的 影 响 ．以 期 为 生 产 实 践 提 供 指 导 １ 试 验 材料 与装置
摘 要 以机 械 脱 水 后 的 剩 余 污 泥 为 对 象 ，研 究 电场 强度 对 污 泥 电渗 脱 水 的 影 响 。 试 验 表 明 ，电渗 脱 水 过 程 的前 ３０ｍｉｎ 内
污 泥含 水 率 下 降迅 速 ，可 完成 ９０％的 脱 水 量 ，之 后 脱 水 速 率 则 变得 非 常 缓 慢 。Ｍａｔｌａｂ拟 合 结 果 表 明 ，整 个 过 程 中含 水 率 随 时 间 的
２ 结 果 与 讨 论
２．１ 电 场 强 度 对 含 水 率 的影 响
由 图 ２．ａ知 ．当 电 场 强 度 Ｅ 为 １０、１５、 ２０、２５ 和 ３０Ｖ／ｃｍ 时 ， 图 １ 电渗 污 泥 脱水 脱水 装 置 示 意 图 脱 水 结 束 后 泥 饼 的 含 水 率 ‘ｐ 分 别 为 ５７．４９％ 、５５．４９％ 、５２．４９％ 、４９．９７％ 和 ４８．８５％ ； 由 图 ２．ｂ知 ．靠 近 阳极 处 泥 层 的 含 水 率 最 小 ．靠 近 阴 极 处 泥 层 的 含 水 率 最 大 ．即脱 水 后 泥 饼 不 同位 置 处 的 含 水 率 沿 电场 强 度 方 向 逐 渐 增 大 电场 强 度 越 大 ．电 渗 脱 水 效 果 越 好 ．脱 水 后 所 得 泥 饼 的 整 体 含 水 率 越 低 ，与 Ｓｈａｎｇ等 人 的 研 究 观 点 基 本 一致 ［６］ 从 图 ２中发 现 ．当 Ｅ 由 ２０ＶＩｅｍ 增 加 到 ２５Ｖ／ｅｍ 时 ．
变化 曲 线 与 二 维 高斯 函数 高度 吻合 （ ２＞０．９９）。 泥 饼 两 端 的 电 场 强 度 越 大 ，电渗 脱 水 效 果 越 好 ，耗 电量 越 大 ，阳极 腐 蚀 量 越 小。 关 键 词 剩 余 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 电 场 强 度 Ｍａ【ｌａｈ 二 维 高 斯 函数
Fra Baidu bibliotek
中图分类 号 ：Ｘ５３
文献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ：１６７２—９０６４（２０１８）０２—０７８—０３
水 资 源 供 需 矛 盾 正 逐 渐 成 为 制 约 我 国 经 济 社 会 发 展 的 因 素 ．而 大 力 发 展 污 废 水 处 理 事 业 是 目前 有 效 的 缓 解 手 段 之 一 资 料 显 示 ：２０１３年 ．我 国 登 记 在 册 的 城 镇 生 活 污 水 集 中
能 一 电 场 强 度 对 污 水 厂 剩 余 污 泥 电 渗 深 度 脱 水 的 鬏 晌
源
杨 涛 １ 郝 学 凯 １ 陈 永 祥 １ 陈 宝 玉 王 弘 宇
（１武汉市政 工程设 计研 究院 有限责 任公 司 湖北 武汉 ４３００２３
携娶ｌ一ｖ
２ 武 汉大 学土木建 筑 工程 学院 湖北 武汉 ４３００７２）