污泥干化

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电渗透污泥干化工艺
                 才亮1，杨雷2
（1、韩国再生能源（香港）有限公司，广州510610  2，中国市政工程东北设计院，长春130000）

                                                                                               
摘要：剩余污泥处理处置必须以脱水减量化为前提！污水厂污泥经过浓缩、絮凝和机械脱水后含水率降至约80％，虽然污泥含水率和体积均大为降低，然而，仍无法满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889－2008）中对入场污泥含水率小于60％的标准，也无法满足污泥堆肥含水率50％～60％最佳条件。污泥必须进一步高干脱水！目前，机械脱水污泥后续脱水往往采用热干燥，但由于水分高比热和高潜热特点决定了含水污泥直接干燥能耗巨大，脱除1TH2O需要约679kWh的能量。高能耗脱水严重制约污泥进一步脱水，致使污水厂污泥成为新的污染源。
低成本高干脱水是我国污水厂的关键技术瓶颈！
关键词：污泥干化     电渗透   

一、电渗透污泥干化工艺系统图：

二、电渗透污泥干化及干燥原理

电渗透污泥干化原理：
运用电渗透污泥干化机械以高效率，经济性，稳定性方式脱水，从污泥中提取“游离水”和“凝滞水”。它有区别于传统脱水技术应用机械式压力，于污泥脱水中只能提取“游离水”。
污泥饼通过电解脱水机器的滚筒和履带之间，紧接着启动三相交流电后，滚筒（带正极）和履带（负极）之间产生电位差，这导致强制迁移性的现象发生，因此使得污泥颗粒向正极移动而水向的负极移动，这样具有高效脱水结果达成了，也将污泥含水量降低于约60%




三、电渗透污泥干化设备特点
1，高干脱水-污泥含水率从99%或85％降至60％；

2，节省能源-与传统热干燥的能耗相比节能约30%；

3，设备简单-设备体积小，减少基建成本；

4，操作简易-操作人员可以容易地操作和维修；

5，经济实惠-合理的价格，低运行成本，低维修费用，
   节省泥饼存仓，运输，掩埋，干燥等费用；

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21世纪，能源将是困扰人类的重大问题之一。因此，节能是目前工业应用技术发展的主要目标。干燥是耗能最多的工业操作之一，在发达国家，热力脱水加工约占全国工业能耗的9%~25%，在欧洲和美国，有报道称干燥能耗约为每年1.6×1011。因此，作为干燥的预处理技术，脱水就非常重要了，脱水越彻底，则总的来说消耗的能源就越少。多年来，科学家们致力于脱水技术的研究，通过他们的不懈努力，电渗透脱水技术作为新兴的固液分离技术逐渐被发展和应用。目前，电渗透脱水技术正被广泛应用于污泥的脱水，在节能和脱水彻底性方面有着较大的优点。在食品加工中，电渗透脱水技术也正逐渐得到发展和应用，如牛奶的浓缩，水果和蔬菜汁的制作，酒糟的处理，豆渣、薯渣脱水后做成饲料等。
1．基本原理
物料在与极性水接触的界面上，由于发生电离、离子吸附或溶解等作用，使其表面带有正电，或带有负电。带电颗粒在电场中运动 (电泳和电渗透)，或带电颗粒运动产生电场（流动电势和沉降电势）统称为动电现象。在电场作用下，带电颗粒在分散介质中作定向移动称为电泳，电泳主要用于蛋白的分离和悬浊液中颗粒的沉降；在电场作用下，分散相固定，分散介质通过多孔性固体作定向移动称为电渗透，电渗透可以用于物料的脱水。
更进一步从能量最低原则考虑，质点表面上的电荷不会聚在一处，而势必分布在整个质点的表面上。但质点和介质作为一个整体是电中性的，故质点周围的介质中必有与质点表面电荷数量相等而符号相反的过剩离子存在，这些离子称为反离子。质点的表面电荷与周围介质中的反离子构成所谓的双电层。在电场的作用下，带电的质点向某一电极运动，反离子则带着液体介质一起向另一电极运动。液相不动而颗粒运动称为电泳，固相不动而液相移动称为电渗。
2. 特点
脱水操作会受到固体粒子间的孔隙率大小的限制，由于加压作用，粒子间的孔隙率降低，固体粒子的密度增大，因而产生脱水的极限。利用电渗透和机械压榨相结合进行脱水与纯粹利用机械压榨进行脱水的传统方式相比，电渗透脱水这种方式能够将细小的颗粒物料和胶体物料（如豆渣、肉糜、污泥等）进行脱水。在耗能方面，电渗透脱水相对于传统方式而言能够降低能耗。Rabie等在1994年通过对电极反接，在消耗相同电能的情况下，电渗透脱水量可增加20%-40%。电渗透脱水可以很容易与真空、机械压榨脱水等方式结合起来，提高脱水速率和效率。
电渗透脱水最大的问题在于从理论上不能彻底地脱去所有水分，脱水达到一定阶段后，水分降低，固体物料不再导电，电流就不能通过。因此电渗透脱水技术的应用受到物料电特性的限制，必须加强电渗透脱水速率和效率。吉田裕志在电渗透脱水过程中，采用1Hz以下电极反向的交变电场和低频下的半波整流的间断电场，这两种电场都可抑制连续直流所引起的电极与物料接触电阻增加的不良影响，从而可提高电渗透脱水速率，但在交变电场和半波整流电场下，单位脱水量所消耗的电能增高。
在电渗透脱水过程中，由于发生电化学反应，引起电极腐蚀和对物料的污染。吉田裕志通过对脱水后各种电极材料的表面和脱水分离液的分析，以及对物料特性的测定，对各种电极进行了评价，认为不锈钢和碳素钢电极具有较好的实用性。
3．研究进展
对于电渗透脱水的研究已经有了相当长的历史。早在1803年，俄国科学家 Peucc就发现了电渗透现象。1931年，Schwerin利用电渗透现象进行了泥炭脱水的应用实验，但是由于电渗透应用在理论和技术上存在难点，未能象电泳那样得到广泛应用。然而，近几十年来，由于科学技术进步和城市工业废水中的污泥处理问题的突出，电渗技术得到了长足发展。1978年，Yukawa建立了恒压条件下电渗透脱水模型，为电渗透脱水的实际应用奠定了基础。1989年，日本铃木等人首次将电渗透脱水应用于食品领域，开发了在单螺杆挤压机上使用电渗透脱水将鱼糜含水率从75%降至38%。1994年，李里特与五十部等把电渗透脱水用于食品植物蛋白的固液分离中，取得了较好的效果，并对食品蛋白的电渗透脱水的机理进行了分析。1997年，Isobii对豆渣采用0.5Hz的交变电场，其电渗透脱水速率比连续直流增加了一倍。1998年，李修渠采用等占空比和不等占空比的交变电场的方法来提高电渗透的速率，取得了很好的效果。1999年，V.Orsat等将电渗透脱水和机械压榨结合起来运用于生物原料的脱水，并且已经有了实际应用。

lvjianguo96

没看明白楼主是搞宣传还是发资料还是推广技术？发资料也不发全？

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电渗透脱水法中，水分的移动量与施加的电流量成正比。在污泥脱水容易的含水率区域，使用电渗透力在能源方面是不经济的，因此，为了有效地使用电渗透力，将机械式脱水和电渗透脱水有机地结合起来，在浓缩脱水部，采用简单的机械增压脱水机构，除去污泥中的大量水分，使污泥成为高浓度污泥（含水率80%）;然后，在电渗透脱水部采用电渗透力进行低含水率脱水（60%）。当然，浓缩脱水部还可以采用其它形式。
2.特点
(1)脱水性的调整、控制
以前的脱水处理法大多是污泥的浓度和性质变化，反映到脱水泥饼含水率的变化上，既使调整压力等机械条件，也只能在很小的范围调节其脱水性;而电渗透脱水，可以在污泥脱水性很广的范围内，进行电气性的调整与设定，其脱水性可根据施加的电流强度进行调整。
(2)脱水泥饼的特性
经电渗透脱水的泥饼，含水率很低，「对焚烧或者堆肥化处理很有利。对下水污泥一类的脱水泥饼，由于电渗透过程中污泥温度上升，低温杂菌死灭，得到了堆肥化处理所必需的残留中高温菌的灭菌效果。
(3)经济性
电渗透脱水在操作中，虽然使用“电力”，但综合经济效益高。
(4)独立性
已经设置了其它脱水设备时，只要使电渗透脱水部独立，就可以进一步降低脱水泥饼的含水率。为了适合大容量化，可将增压带换成不锈钢制履带，进行强度上的对应。