论文部分内容阅读
深度脱水困难已经成为污泥减量化、无害化和资源化过程中的瓶颈问题,电渗透脱水技术与热干燥方法相比具有明显的节能优势,是一条可行的解决方法,但它仍然存在节能、增效的空间。本文采用低频(20kHz)振子式超声波发生器,与直流恒压电场共同作用于剩余污泥,研究污泥介质的脱水过程。主要内容包括超声波耦合电场作用对污泥脱水性能的影响、超声预处理对污泥电脱水过程的影响、超声波耦合电场污泥脱水工艺的参数的优化等。超声波耦合电场作用的试验结果表明,超声波能够促进电场作用,降低污泥含水率。在本试验中机械压力恒定为0.1MPa,直流电源电压恒定为60V,污泥饼厚度约为1.8cm,对电渗透脱水作用产生积极作用的最优作用条件为:超声波频率20kHz,超声波功率20W(声强0.255W/cm2),超声波作用时间为3.5min,污泥最终含水率为72.90%。数据分析结果表明,在恰当的超声波能量作用下,污泥的絮体结构被破坏,释放了一部分邻位水增加了脱水性能;同时保证污泥的颗粒大小适中,不会因为颗粒过小,表面积增大,导致颗粒与水结合能力增强,降低了脱水性能,阻碍试验进程。超声波预处理的试验结果表明,超声波预处理作用能够对电渗透脱水作用产生积极的作用,降低污泥含水率。本试验电渗透脱水作用的参数设定与超声波耦合电场作用试验的参数设定是相同的,对电渗透脱水作用产生积极作用的最优作用条件为,超声波频率20kHz,超声波功率40W(声强0.510W/cm2),超声波作用时间为3.5min,污泥最终含水率为74.64%。超声波耦合电场作用与超声波预处理作用相比,技术性更好,所以使用响应面方法进一步优化这项工艺的参数,建立数学模型,得出最优的工艺参数以及对应的响应值。结果表明,机械压力恒定为0.1MPa时,超声波耦合电场污泥脱水工艺的最优运行参数为电压恒定60V,超声波功率21.31 W(声强0.272W/cm2),作用时间3.28min,得到的污泥最终含水率为63.18%。通过试验验证,在该运行条件下,该实测值与预测值高度吻合。而单纯电渗透脱水得到的污泥最终含水率为74.15%。