十堰電滲污泥污水處理一體化設(shè)備專業(yè)解答
對于電滲脫水過程中不同電場空間下，污泥性質(zhì)的變化及脫水后污泥水分形態(tài)分布(自由水/結(jié)合水)的變化鮮有報道。事實上，電滲脫水過程中伴隨著電滲析、電極兩端電解水發(fā)生氧化還原反應(yīng)和電遷移等多種電作用，這些電作用會造成污泥絮體的破解。因此，探明電滲脫水過程中電場不同空間污泥性質(zhì)和水分形態(tài)的變化情況，對揭示電滲污泥脫水作用機制有一定的指導(dǎo)作用。
污水處理廠機械脫水后污泥為研究對象，采用外加電極構(gòu)成直流電場的方式，考察電滲處理后污泥理化性質(zhì)、自由水和結(jié)合水形態(tài)在電場中的分布變化情況。以探明電滲脫水作用機理和脫水后污泥理化性質(zhì)，為其后續(xù)利用提供參考。
污泥取自沈陽北部污水處理廠，受納污水主要為城市居民生活用污水。此次實驗采集污泥為機械脫水后污泥，取樣后置于4℃冰箱中貯存?zhèn)溆谩Ｎ勰嗪蕿?0%~83%、pH為8.1、污泥初始總氮為41~45mg•g-1、總磷為15~17mg•g-1、有機質(zhì)含量為55%~59%、電導(dǎo)率為426μS•cm-1。
裝置采用有機玻璃板制成，陽極材料為鈦基釕銥涂層電極，陰極材料為多孔純鈦。泥餅總質(zhì)量為1075.51g。為使?jié)B濾液順利流出，在實驗裝置的陰極側(cè)采用多孔玻璃隔板，隔板上每個小孔的直徑為5mm。滲出液出口下方放置一個電子天平(精度0.01g)，用來記錄脫除水質(zhì)量隨時間的變化。實驗裝置兩端放置正方形電極板，厚度為0.5mm。其中，陽極板選用鈦基釕銥涂層電極，陰極板選用多孔純鈦電極(小孔直徑約為5mm，共9個小孔)。為防止污泥顆粒隨滲濾液流出，陰極板側(cè)附耐熱尼龍濾布。本實驗電源選用RXN-605D-II型雙路穩(wěn)壓直流電源。
污泥室中裝入15cm高的脫水污泥，裝樣過程保證裝樣后沿電壓方向各段污泥性質(zhì)均一。電壓梯度為6V•cm-1，實驗過程中，每隔30min取陽極、陰極和中部污泥樣品，測量1次，整個實驗周期120min。污泥結(jié)合水取原泥和電滲處理后陽極、中部、陰極污泥樣品進行測量。為保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，上述所有指標(biāo)均平行測試3次，最后結(jié)果取平均值。
1.4 分析方法
電滲流量使用質(zhì)量差值法進行計算;含水率測定使用重量法；pH測定使用pH計；總氮測定使用堿性過硫酸鉀法；總磷測定使用鉬酸銨分光光度法；結(jié)合水含量采用美國TA公司生產(chǎn)的Q1000差示掃描量熱儀測定。
2.1 電滲脫水對污泥理化性質(zhì)的影響
2.1.1 污泥含水率時空分布變化
污泥含水率隨通電時間的變化。如圖2所示，實驗初始階段，陽極、中部、陰極3處污泥樣品的含水率基本相同。隨著電滲脫水實驗的進行，可看出陽極污泥含水率下降趨勢較為明顯，由開始的84.7%降至50.4%;而陰極污泥含水率在30min處由開始的84.1%升至88.4%，而后又呈現(xiàn)下降趨勢，直至實驗結(jié)束，下降到68.4%;中部污泥含水率則持續(xù)下降，由初始的84.3%降至71.8%。在實驗過程中，固體物料在與極性水相接觸的界面上，由于發(fā)生電離或離子吸附作用，使其表面帶有正電或負電，帶電質(zhì)點與液體中的反離子形成雙電層結(jié)構(gòu)。通常情況下，污泥顆粒帶負電荷而污泥中的水分帶正電荷，在電場力的作用下，水合陽離子會向陰極移動負載電流，并帶動周圍的自由水向陰極移動，帶負電的污泥顆粒向陽極移動。因此，陽極在電滲過程中會富集帶負電污泥顆粒，使其含固率快速升高，含水率逐漸下降。
十堰電滲污泥污水處理一體化設(shè)備專業(yè)解答
在電場力的作用下，陽極處污泥的水分迅速流向陰極，此時陽極流向陰極的水分補給速率大于水分從陰極的流出速率，故陰極附近污泥含水率有短暫的升高。隨著實驗的進行，陽極附近含固率逐漸增加，可遷移水分逐漸減少，pH持續(xù)降低，電滲不斷衰減，使得陽極及中部水分不能迅速遷移到陰極，從而導(dǎo)致30min后陰極附近水分的流出速率超過其富集速率，導(dǎo)致陰極處含水率在實驗后期呈下降趨勢。中部污泥含水率從實驗開始到結(jié)束一直呈下降趨勢，說明中部附近水分持續(xù)在向陰極遷移。而在實驗后期，由于陰極處發(fā)生了電解水反應(yīng)，使得pH升高。LELAND等研究發(fā)現(xiàn)，pH升高會提高污泥的電滲流量，使得陰極處脫水加快，所以中部污泥含水率超過陰極。
2.1.2 污泥pH時空分布變化
為污泥pH時空分布的變化。陽極附近污泥pH降低幅度較為明顯，由初始的8.1降至5.8;而陰極附近污泥的pH逐漸升高，由初始的8.1升至9.1；中部附近污泥pH變化不明顯，穩(wěn)定地維持在8~8.2。上述變化主要是由于在電滲脫水過程中，陽極和陰極附近會發(fā)生水電解反應(yīng)。其中，陽極附近會發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生一個酸性帶，使陽極附近pH迅速降低；在陰極附近則發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生一個堿性帶，使陰極附近pH升高。并且，在此過程中，部分H+和OH會在污泥中部發(fā)生中和反應(yīng)，生成H2O。而且污泥本身還具有黏稠性質(zhì)，內(nèi)部的各種分子力較強，從而導(dǎo)致兩端電極對中部污泥影響較小，所以中部附近的污泥pH變化不大。
