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    分析pH對污泥電滲深度脫水的影響

      活性污泥法污水處理工藝產生的剩余污泥,體量大、含水率高。由菌膠團產生的絮體結構,以及由大分子聚合物產生的網絡結構,導致剩余污泥中的水分很難被清理。剩余污泥中的水分主要包括自由水、空隙水( 毛細水) 、吸附水( 結合水) 和內部水4種存在形式。機械脫水法能夠清理污泥中的自由水,但對其余水分的清理效果不佳。目前,針對 pH( 酸堿調質) 對城市污水處理廠剩余污泥脫水性能影響的研究很多,但大多是將酸堿調質和重力濃縮、離心濃縮等方法聯合使用。
      1、pH 對含水率的影響
      當污泥初始 pH 為1和9時,脫水效果差于對照組且脫水進度滯后; 當污泥初始 pH 為2 時,脫水效果略微加快;當污泥初始pH 為 3、4 和 5 時,不但脫水效果有了提高,脫水進度也大大加快。此外,與對照組比較,酸調質后脫水所得泥餅中陽極區和中部區的含水率比較接近,即酸調質后泥餅中低含水率泥層的占比增加,且微酸調質時效果比較好;堿調質后泥餅中陽極區含水率較低,而中部區域和陰極區含水率都比較高,即堿調質后泥餅中高含水率泥層的占比增加。其可能原因:一方面微酸處理使污泥表面的胞外聚合物脫落,破壞了其密實的絮體結構和復雜的網絡結構;另一方面酸處理使胞內水和吸附水得以釋放,自由水增多。強酸、強堿處理會導致污泥的電導率增加,膠粒的雙電層結構被壓縮、Zeta 電位減小,因此其電滲脫水效果變差。
      2、pH 對電流的影響
      酸調質后通過泥餅的電流密度增加,這可能與污泥的電導率增加有關 。pH = 6時污泥的電導率為 8897 μS / cm;當污泥初始pH 為 1、2、3、4 和 5 時,其電導率分別為 21420, 20675,17738,15264,12720 μS / cm。雖然 pH 為 7 時污泥的電導率可達23580 μS / cm,但是這主要歸因于Na+ 和 OH- 的增多,因此其增加了電滲脫水過程早期回路中的電流,而到了后期多余 OH- 的電解反而會導致耗電量的增加,進而削弱泥餅中離子的遷移。總之,酸堿調質會改變原污泥的電導率,而且污泥性質改變明顯,其電導率變化越大,這可能是因為在調質過程中污泥膠體顆粒的 Zeta 電位發生改變,與現有研究結果一致[9-10]。
      3、pH 對能耗的影響
      電滲過程會造成泥餅發熱,且溫度隨著時間的變化與電流隨著時間的變化趨勢一樣。酸堿調質后電滲脫水過程的耗電量和腐蝕量均隨 pH 的增大先減小后增加。
      腐蝕量過低時,這可能與此時脫水過程的終止有關。陽極板的腐蝕,是因為在外界電流的強制作用下 Cu 失去電子變成 Cu2+。此外,電滲脫水所得滲濾液呈強堿性,不同初始 pH 的原污泥所得滲濾液pH 依 次 為 11. 9、12. 5、12. 7、12. 7、12. 7、12. 7 和13. 1。脫除水堿性增強是因為在陽極發生 H + 的還原反應,增加了污泥堿度 。由此可見,電能的消耗除了被用于驅使離子運動,還會被用于產熱和電化學反應上 。總之,雖然水分的電解隨污泥 pH 的增加,但陽極板的氧化反應卻在減弱,因此酸調質后電能的利用率隨著污泥 pH 的增加而增加 。
     


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