环形电场下城市污泥电脱水特性研究与设备开发

【摘要】：随着我国污泥产量的持续增长和污泥处理处置法规的逐步完善,需要对污泥采用经济有效的深度脱水方法以达到国家规定的污泥处理处置标准。污泥电脱水技术作为污泥深度脱水技术的一种,具有高效快速脱水,不添加任何药剂等优点,引起学者们的重视。本文主要针对现有污泥电脱水设备存在的设备复杂、连续运行困难等问题,对电脱水设备进行改进,提出环形电场污泥电脱水设备,该设备具有设备简单,操作方便,能实现连续运行脱水等特点。试验以城市污水处理厂的机械脱水污泥为研究对象,对污泥在环形电场污泥电脱水设备中的脱水进行研究,分别研究设备在污泥静止和动态运行状态下的脱水效果,以测试设备的脱水性能。试验同时测定污泥电脱水液的基本性质指标并分析设备能耗及运行成本。环形电场污泥电脱水设备静态脱水试验研究结果表明:污泥静态脱水效果与外加电源的电压梯度大小、污泥脱水停留时间有关。综合考虑脱水效果及能耗,确定污泥静态脱水的最优操作条件为:外加电源电压梯度为40V/cm(污泥厚度始终为1cm),脱水停留时间为9min,污泥含水率由84.5%下降至68.1%,体积减少一半以上,单位湿污泥脱水量为510kg/t湿污泥,单位湿污泥处理能耗为109.2kWh/t湿污泥。环形电场污泥电脱水设备动态脱水试验研究结果表明:污泥动态脱水效果与外加电源电压梯度大小、电源供电形式和污泥脱水停留时间有关。综合考虑脱水效果及能耗,选择外加电源电压梯度为50V/cm(污泥厚度始终为1cm),电源供电形式为间断供电形式,污泥脱水停留时间为5min(进泥压强为0.04~0.1MPa,脱水单元长度为30cm)的脱水工况。在该工况下,污泥含水率由77.4%下降至51.0%,体积减少53.9%,达到了污泥深度脱水的目的。经计算,该工况的单位湿污泥处理能耗为117.6kWh/t湿污泥,单位脱水能耗为0.218kWh/kg水,运行成本为107.6元/t湿污泥。试验对污泥电脱水液的部分性质指标进行测定。测定结果表明,污泥电脱水液呈碱性,pH值为10~12,COD浓度为1200~1600mg/L,总氮(TN)浓度为150~230mg/L,碳氮比(COD/N)为6.6~7.7。污泥电脱水液属于碳氮比较低的污水,如采用传统的生物脱氮技术对其进行处理,需要向水样中投加外加碳源。