十堰电渗污泥污水处理一体化设备专业解答

十堰电渗污泥污水处理一体化设备专业解答

对于电渗脱水过程中不同电场空间下，污泥性质的变化及脱水后污泥水分形态分布(自由水/结合水)的变化鲜有报道。事实上，电渗脱水过程中伴随着电渗析、电极两端电解水发生氧化还原反应和电迁移等多种电作用，这些电作用会造成污泥絮体的破解。因此，探明电渗脱水过程中电场不同空间污泥性质和水分形态的变化情况，对揭示电渗污泥脱水作用机制有一定的指导作用。

　　污水处理厂机械脱水后污泥为研究对象，采用外加电极构成直流电场的方式，考察电渗处理后污泥理化性质、自由水和结合水形态在电场中的分布变化情况。以探明电渗脱水作用机理和脱水后污泥理化性质，为其后续利用提供参考。

　　污泥取自沈阳北部污水处理厂，受纳污水主要为城市居民生活用污水。此次实验采集污泥为机械脱水后污泥，取样后置于4℃冰箱中贮存备用。污泥含水率为80%~83%、pH为8.1、污泥初始总氮为41~45mg•g-1、总磷为15~17mg•g-1、有机质含量为55%~59%、电导率为426μS•cm-1。

　装置采用有机玻璃板制成，阳极材料为钛基钌铱涂层电极，阴极材料为多孔纯钛。泥饼总质量为1075.51g。为使渗滤液顺利流出，在实验装置的阴极侧采用多孔玻璃隔板，隔板上每个小孔的直径为5mm。渗出液出口下方放置一个电子天平(精度0.01g)，用来记录脱除水质量随时间的变化。实验装置两端放置正方形电极板，厚度为0.5mm。其中，阳极板选用钛基钌铱涂层电极，阴极板选用多孔纯钛电极(小孔直径约为5mm，共9个小孔)。为防止污泥颗粒随渗滤液流出，阴极板侧附耐热尼龙滤布。本实验电源选用RXN-605D-II型双路稳压直流电源。

　污泥室中装入15cm高的脱水污泥，装样过程保证装样后沿电压方向各段污泥性质均一。电压梯度为6V•cm-1，实验过程中，每隔30min取阳极、阴极和中部污泥样品，测量1次，整个实验周期120min。污泥结合水取原泥和电渗处理后阳极、中部、阴极污泥样品进行测量。为保证实验结果的准确性，上述所有指标均平行测试3次，最后结果取平均值。

　　1.4 分析方法

　　电渗流量使用质量差值法进行计算;含水率测定使用重量法；pH测定使用pH计；总氮测定使用碱性过硫酸钾法；总磷测定使用钼酸铵分光光度法；结合水含量采用美国TA公司生产的Q1000差示扫描量热仪测定。

　　2.1 电渗脱水对污泥理化性质的影响

　　2.1.1 污泥含水率时空分布变化

　　污泥含水率随通电时间的变化。如图2所示，实验初始阶段，阳极、中部、阴极3处污泥样品的含水率基本相同。随着电渗脱水实验的进行，可看出阳极污泥含水率下降趋势较为明显，由开始的84.7%降至50.4%;而阴极污泥含水率在30min处由开始的84.1%升至88.4%，而后又呈现下降趋势，直至实验结束，下降到68.4%;中部污泥含水率则持续下降，由初始的84.3%降至71.8%。在实验过程中，固体物料在与极性水相接触的界面上，由于发生电离或离子吸附作用，使其表面带有正电或负电，带电质点与液体中的反离子形成双电层结构。通常情况下，污泥颗粒带负电荷而污泥中的水分带正电荷，在电场力的作用下，水合阳离子会向阴极移动负载电流，并带动周围的自由水向阴极移动，带负电的污泥颗粒向阳极移动。因此，阳极在电渗过程中会富集带负电污泥颗粒，使其含固率快速升高，含水率逐渐下降。

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在电场力的作用下，阳极处污泥的水分迅速流向阴极，此时阳极流向阴极的水分补给速率大于水分从阴极的流出速率，故阴极附近污泥含水率有短暂的升高。随着实验的进行，阳极附近含固率逐渐增加，可迁移水分逐渐减少，pH持续降低，电渗不断衰减，使得阳极及中部水分不能迅速迁移到阴极，从而导致30min后阴极附近水分的流出速率超过其富集速率，导致阴极处含水率在实验后期呈下降趋势。中部污泥含水率从实验开始到结束一直呈下降趋势，说明中部附近水分持续在向阴极迁移。而在实验后期，由于阴极处发生了电解水反应，使得pH升高。LELAND等研究发现，pH升高会提高污泥的电渗流量，使得阴极处脱水加快，所以中部污泥含水率超过阴极。

　　2.1.2 污泥pH时空分布变化

　　为污泥pH时空分布的变化。阳极附近污泥pH降低幅度较为明显，由初始的8.1降至5.8;而阴极附近污泥的pH逐渐升高，由初始的8.1升至9.1；中部附近污泥pH变化不明显，稳定地维持在8~8.2。上述变化主要是由于在电渗脱水过程中，阳极和阴极附近会发生水电解反应。其中，阳极附近会发生氧化反应，产生一个酸性带，使阳极附近pH迅速降低；在阴极附近则发生还原反应，产生一个碱性带，使阴极附近pH升高。并且，在此过程中，部分H+和OH会在污泥中部发生中和反应，生成H2O。而且污泥本身还具有黏稠性质，内部的各种分子力较强，从而导致两端电极对中部污泥影响较小，所以中部附近的污泥pH变化不大。