【摘要】：近年來伴隨著我國城市污水排放量與污水處理率的高速增長,產(chǎn)生了大量城市污水污泥,給環(huán)境造成了巨大壓力。污泥含水率高,脫水減量是其處理處置的關(guān)鍵環(huán)節(jié),能顯著降低后端處置技術(shù)難度及處理費(fèi)用。尋找一種高效的污泥脫水減量處理技術(shù)是解決污泥處理處置難題的關(guān)鍵。污泥電動(dòng)脫水處理是一種利用電滲原理、能夠快速有效脫除污泥中水分的技術(shù)。電動(dòng)脫水處理過程中,試樣內(nèi)滲流場、化學(xué)濃度場與電場均發(fā)生變化且相互影響,電動(dòng)脫水效率會(huì)發(fā)生衰減。深入認(rèn)識(shí)電動(dòng)處理中水分脫除機(jī)理及多場相互作用規(guī)律、掌握影響脫水效能的主要因素,有助于優(yōu)化電動(dòng)脫水操作條件優(yōu)化及技術(shù)改進(jìn)。本文通過模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬等手段研究開展了城市污水污泥電動(dòng)脫水機(jī)理及多場耦合作用理論分析的研究,主要研究內(nèi)容和研究成果包括： (1)通過污泥電動(dòng)脫水處理的模型試驗(yàn),考查了處理過程中電滲流量與脫水效果在不同加載電壓梯度、電極間距、處理時(shí)間下的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明處理過程中,脫水效果由陽極發(fā)展至陰極,試樣可分為已脫水污泥與未脫水污泥,電滲流量與脫水效果由未脫水污泥的電壓梯度決定,隨著已脫水污泥電阻增加、消耗電壓上升,未脫水污泥內(nèi)的電壓梯度逐漸衰減,造成了處理過程中電滲流量及脫水效果逐漸衰減、污泥的剩余含水率由陽極至陰極逐漸增加。已脫水污泥的高能低效是電動(dòng)脫水處理效能下降的原因。 (2)基于模型試驗(yàn)的得到的結(jié)論,對(duì)電動(dòng)處理過程中的滲流場變化作出簡化,結(jié)合電動(dòng)作用下電場、濃度場的變化及三場的相互作用規(guī)律,建立了污泥電動(dòng)脫水的多場耦合作用理論分析模型,通過編程對(duì)電動(dòng)脫水處理過程進(jìn)行了模擬。模擬分析可較好的模擬不同加載電壓、電極間距、處理時(shí)間下電滲流、電流、電壓分布變化及離子運(yùn)移情況,分析表明試樣內(nèi)離子在電場與滲流場作用下遷移,已脫水污泥內(nèi)離子濃度顯著下降,含水率降低與離子濃度衰減的共同影響下,已脫水污泥電阻上升、分得的電壓增加,進(jìn)一步加速其內(nèi)的離子遷移從而加劇離子濃度的衰減,促使電壓集中于已脫水污泥、電壓分布不均。 (3)試驗(yàn)與模擬分析結(jié)果表明電動(dòng)脫水處理時(shí)選用較小的電極間距可以節(jié)約能耗,相同電極間距下,能耗與脫水效果均隨加載電壓的提高而增加,通過比較不同操作條件下的電動(dòng)脫水處理能耗與脫水效果,以及對(duì)應(yīng)的處理費(fèi)用和污泥減量后可節(jié)約的后續(xù)處置費(fèi)用,可從經(jīng)濟(jì)角度優(yōu)化選擇加載電壓。分析表明,1cm電極間距下,對(duì)于填埋處置污泥,使用2-3V電壓進(jìn)行電動(dòng)脫水處理,處置每百方污泥可節(jié)約750元,對(duì)于焚燒處置污泥,選擇4.5-5.5V電壓時(shí),處理每百方污泥節(jié)約費(fèi)用可達(dá)2300元。 (4)為解決已脫水污泥高能低效、導(dǎo)致脫水效率衰減的問題,發(fā)明了一種使用移動(dòng)電極進(jìn)行污泥電動(dòng)脫水處理的方法,通過在處理過程中調(diào)節(jié)電壓加載區(qū)域,使電壓集中作用于未脫水污泥,避免了脫水效率的衰減。對(duì)比試驗(yàn)及計(jì)算分析表明,相比傳統(tǒng)的固定電極法,移動(dòng)電極法的處理效果更好,能耗更低。 (5)對(duì)淤泥及赤泥兩種廢棄泥進(jìn)行了電動(dòng)脫水試驗(yàn),結(jié)果表明電動(dòng)脫水處理對(duì)淤泥有較好效果、而該方法并不適用于赤泥處理,對(duì)不同對(duì)象應(yīng)通過試驗(yàn)確定試樣的電滲性能、考查其電動(dòng)處理的可行性。
【圖文】：

1.2污泥性質(zhì)L2.1污泥中的水分如圖1.2.1所示，污泥中所含水分按其存在形式可分為孔隙水、毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水四類(趙由才，2010)。其中孔隙水指被大小污泥顆粒包圍的水分，約占污泥水分的70%，其不直接與固體結(jié)合，較容易分離;毛細(xì)結(jié)合水指在固體顆粒接觸面上由毛細(xì)壓力結(jié)合，或充滿于固體與固體顆粒之間或充滿于固體本身裂隙中的水分，約占污泥水分的20%;表面吸附水是吸附在污泥小顆粒表面上的水分，占污泥水分的7%左右;內(nèi)部水指微生物細(xì)胞內(nèi)部的液體

圖1.3.1常用機(jī)械脫水方法L3.2污泥處置污泥處置是指處理后的污泥，棄置于自然環(huán)境中或再利用，能夠達(dá)到長期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。污泥處置方法主要有:衛(wèi)生填埋;土地利用:焚燒與資源化利用(吳健波，2001;唐受印，1998:Hall，1995):(l)衛(wèi)生填埋:是最經(jīng)濟(jì)的一種剩余污泥處置方法，其投資少、見效快，而且對(duì)于不能資源化利用的廢物，也是目前唯一的最終處置途徑。在歐洲，剩余污泥與城市垃圾混合填埋比較多，而在美國多數(shù)采用單獨(dú)填埋。然而填埋需要場地和大量的運(yùn)費(fèi)，由于填埋處理周期較長，隨著人口增加土地資源匾乏，可供填埋的場地已非常有限，美國環(huán)保局估計(jì)今后20年內(nèi)，美國6500個(gè)填埋場將有5000個(gè)關(guān)閉，有的州已無場地可供堆放。(2)土地利用:污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、K等養(yǎng)分，施用適量污泥可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，，使土壤孔隙度、團(tuán)聚體穩(wěn)定度以及持水量和導(dǎo)水性增
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張光明,吳敏生,張維昊,張錫輝;城市污泥超聲波處理技術(shù)[J];城市環(huán)境與城市生態(tài);2003年06期

2 吳健波,劉振鴻,陳季華;剩余污泥處置的減量化發(fā)展方向[J];中國給水排水;2001年11期

3 尹軍,譚學(xué)軍,廖國盤,翟佳麟,劉國棟;我國城市污水污泥的特性與處置現(xiàn)狀[J];中國給水排水;2003年S1期

4 李金紅,何群彪;歐洲污泥處理處置概況[J];中國給水排水;2005年01期

5 馬德剛,張書廷,季民,劉磊磊;污泥電滲透脫水操作條件的優(yōu)化研究[J];中國給水排水;2005年05期

6 周加祥,佘鵬,劉錚,丁富新;水平電場污泥脫水過程[J];化工學(xué)報(bào);2001年07期

7 錢暑強(qiáng),金衛(wèi)華,劉錚;從土壤中去除Cu~(2+)的電修復(fù)過程[J];化工學(xué)報(bào);2002年03期

8 徐偉;劉斯宏;王柳江;汪俊波;;真空預(yù)壓聯(lián)合電滲法加固軟基的固結(jié)方程[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

9 陸小成,陳露洪,徐泉,畢樹平,鄭正;污染土壤電動(dòng)修復(fù)增強(qiáng)方法研究進(jìn)展[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2005年01期

10 ZORN Roman,Czurda Kurt;Electrochemical remediation of copper contaminated kaolinite by conditioning anolyte and catholyte pH simultaneously[J];Journal of Environmental Sciences;2003年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 葉肖偉;電場、滲流場和濃度場耦合作用下污染物在粘土中的遷移機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2702179