电控模式对污泥电渗透脱水性能的影响及优化研究

发布时间：2020-10-23 08:04

　　 对于污泥电渗透脱水技术,电流和电压是影响其脱水性能最直接和最关键的因素。通过调整电渗透脱水过程中的电控模式,可以在不改变污泥性质或添加外源物质的基础上直接改善脱水效果,且适用于大部分污泥。因此本研究通过改变单独恒电流、恒电流与恒电压相结合两种电控模式的操作条件,并结合脱水过程中的出水速率、升温速率、最终含固率以及单位能耗等方面探讨了电控模式对污泥电渗透脱水效果的影响。同时由于电渗透很难去除污泥细胞内的结合水,而低温预处理可以破碎污泥细胞和EPS来释放内部水分,因此考察了低温预处理对提高污泥电渗透脱水效率的可行性。主要的试验结论如下:(1)恒电流模式下污泥电渗透脱水的含固率增长速率保持稳定,且随着污泥初始含固率和厚度的降低以及电流强度的增加而增加。脱水后最终含固率随着污泥初始含固率和厚度的降低以及机械压力的升高而升高。恒电流模式下污泥电渗透脱水的过程中,当电流强度为1.4 A,机械压力为31.4 kPa,污泥厚度为8 mm,初始含固率为18.5%时达到最佳参数,此时脱水后最终含固率为48.7%。在恒电流模式下污泥电渗透脱水的能耗范围是0.135~0.269 kWh/kg_水,其中污泥的初始含固率对脱水的单位能耗影响最显著,当初始含固率降低2%时,脱水所需的单位能耗降低约0.050 kWh/kg_水。(2)与恒电流模式相比,污泥在恒电流—电压模式下进行电渗透脱水具有最终含固率高、升温速率和单位能耗低的优点,最终含固率和单位能耗随着恒电流阶段的电流位减小或恒电压阶段的电压位增加而增加。与恒电压模式相比,恒电压—电流模式显著提高了污泥脱水速率,最终含固率随着电流位和电压位的降低而增加;但两种模式下脱水的单位能耗差异较小,均为0.132~0.163 kWh/kg_水,且主要受恒电压阶段的电压位影响。当电压位每降低10 V,单位能耗平均降低27.15±1.77%。对比两种结合模式,污泥在恒电压—电流模式下的脱水速率比恒电流—电压模式平均提高了72.90%,然而,当污泥的含固率低于45%时,其单位能耗也增加了43.09%。(3)与未低温预处理的污泥相比,污泥经低温热处理后SCOD、氨氮、电导率均有显著提高,且随着预处理温度的升高,SCOD升高,氨氮则降低;而出水速率和最终含固率却无明显提高。当含固率低于43%,低温热处理后污泥的升温速率和单位能耗在电渗透脱水时显著低于未低温预处理的污泥,且随着预处理温度的升高而降低。当含固率高于43%,低温预处理后污泥的升温速率和单位能耗会急剧上升,甚至超过未低温预处理的污泥。当含固率为40%,预处理温度平均每升高10℃,脱水能耗降低约0.01kWh/kg_水。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：

图 1-1 污泥的组成分类[16]Fig. 1-1 Classification of sludge composition1.2.3 污泥内水分分布形态污泥脱水是污水处理过程中成本较高且难度较大的环节之一，水分的去除是污泥稳定处理的基本要求，也是最关键的。通过理论分析可以得知，活性污泥含水率从 99%降至 80%时，质量可降低 95%；当含水率从 80%降至 60%时，质量可降低 50%；当含水率进一步降至 20%时，质量仅为最初时的 1.25%。因此充分了解污泥中水分构成和分布形态，有助于选择最合适的方法来降低污泥的含水率，减少污泥的体积。污泥中富集大量的水分主要原因有 3 点：1、污泥本身粒径小，比表面积巨大；2、污泥的絮体结构使其含有大量的毛细管和间隙；3、污泥外表面的 EPS 中含有高亲水基团[17]。吸附方式的不同导致了污泥的水分种类复杂，所需要的脱除方法也有所差异。因此根据水分与污泥颗粒的结合方式和强度的差别将其分为四种形态：自由水，毛细水，

电渗透脱水装置图
【参考文献】

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本文编号：2852760