伴随我国经济快速发展,城镇污泥产量和处理处置需求与日俱增,而国家推行的环保政策也日趋严格,如何降低城镇污泥的危害并加以利用,成为相关领域中备受关注的课题。降低污泥含水率是城镇污泥处理处置的前提,电渗透脱水技术作为一种新型污泥脱水技术,以其脱水效果明显、节能性强等优势逐渐受到关注。本文以城镇污水处理厂机械压滤后含水率为82.74%的湿污泥为研究对象,评价了电压梯度对污泥脱水性能的影响,以及对有机物、重金属元素等脱除效果的影响,并通过能耗经济性分析选取电渗透最优电压。引入了脉冲电场的理论,研究了脉冲信号占空比对污泥电渗透过程脱水能力的影响,得出了通过施加脉冲电场可进一步提升污泥脱水性能的结论,并计算了脉冲电场的耗能情况。此外,还通过分层实验,研究了在无电场、恒定电场、脉冲电场作用下,污泥中水分、pH值、zeta电位、电导率、挥发分有机物含量随时间、空间的迁移情况。研究结果表明,增加电渗透电压可有效降低污泥含水率,当电压超过30V后,污泥脱水性能增长趋势放缓,滤液的pH值也呈现相似的变化规律。电压在0-10V之间,滤液COD值降低,电压继续升高,COD值逐渐上升。电渗透电压梯度对Cu、Cr、Zn、Pb脱除量产生影响,其中Cu、Pb脱除效果较好,Cr、Zn脱除效果相对较弱,而Cd、Ni无明显脱除。综合分析脱水效果和能耗,电压在30V时经济性最佳。调整脉冲电场的占空比对污泥脱水性能有促进效果,调整脉冲频率脱水效果无明显提升,在脉冲信号占空比为50%左右时污泥电渗透脱水效果最优,占空比为40%和60%时污泥含水率可降低至60%以下,满足后期处理处置的需求。在脉冲电场下,污泥中水分分布更均匀,污泥电阻相对较小,通过泥饼的电流出现较强烈的波动。电渗透脱水能耗远低于同等水平下热力干化产生的能耗,在实验工况下,通过不同方式将1 t湿污泥干化至含水率58.2%,占空比在60%时耗能最低,比同等电压下恒定电场电渗透脱水能耗降低了28.12%,而脱水后污泥含水降低了5.3%,说明调节脉冲电场占空比在促进电渗透脱水性能的同时,也大大降低了能量消耗,对工程应用有较好的指导作用。泥饼分层实验表明,污泥中水分在电场作用下由阳极区域迁移至阴极区域并在阴极排出,与污泥pH值、zeta电位的变化相关。阳极区域污泥pH值降低,导致泥饼zeta电位绝对值降低,污泥胶体聚合程度增大,抑制电渗透脱水效果,阴极区域变化规律相反。恒定电场和脉冲电场均会抑制阳极区域脱水,促进阴极区域脱水,但脉冲电场对阳极区域脱水效果的抑制水平更低,泥饼整体脱水性能加强。而电导率随带电粒子迁移发生变化,阳极区域电导率最高,阴极区域次之,中间区域电导率最低。