基於滲流理論的污泥高幹弱超聲電脫水技術基礎研究

《基於滲流理論的污泥高幹弱超聲電脫水技術基礎研究》是依託天津大學，由馬德剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於滲流理論的污泥高幹弱超聲電脫水技術基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬德剛
• 依託單位：天津大學

項目摘要

污泥深度脫水困難已經成為資源化利用和減量化處理的瓶頸問題，較熱乾燥方法具有顯著節能優勢的電脫水技術是較為可行的途徑，但電脫水仍然存在節能、增效的空間。本研究以污泥電脫水的滲流過程為研究對象，採用弱超聲和電場共同作用，藉助低功率超音波的弱空化和機械振盪提高電脫水速度、深度降低污泥含水率，依託現有滲流理論基礎，從提高滲透率、降低滲流阻力、增加滲流壓差為目標，分析污泥介質結構特性，結合脫水試驗研究弱超音波對污泥電脫水過程中滲流特性的動態改變，最佳化弱超聲電脫水技術操作條件與適宜的套用範圍，並針對污泥介質的複雜性和不穩定性建立滲流模型，將使得電脫水技術無論在技術方面還是在經濟方面均具有巨大優勢，為實現污泥高幹脫水和解決污泥資源化利用瓶頸問題提供新的技術途徑和研究思路。

結題摘要

污泥深度脫水困難已經成為資源化利用和減量化處理的瓶頸問題，電脫水技術是較為可行的途徑，但仍然存在節能、增效的空間。本課題以污泥電脫水的滲流過程為研究對象，採用弱超聲和電場共同作用，藉助低功率超音波的弱空化和機械振盪提高電脫水效率，建立了滲流模型，完成了弱超聲電脫水技術可行性驗證和條件最佳化、電脫水污泥的乾化特性改進和節能效果分析、對污泥重金屬等有害物質的去除與穩定分析、電極材料和輔助方法研究，以及提出新型固定電極壓送式電脫水設備。主要結論如下： ①利用電模擬方法建立描述電脫水過程的滲流力學模型，提出了相應系列參數，實驗驗證了模型的有效性和準確性。該模型可描述超聲輔助下的電滲透脫水過程，也驗證了超聲輔助的可行性。 ②採用低頻振子式超音波發生器，與直流恆壓電場共同作用於污泥，研究了超音波耦合和預處理對污泥電脫水過程的影響，完成了超音波耦合電場污泥脫水工藝的參數的最佳化等。 ③從污泥粘性和剪下應力及乾燥特性曲線和節能效果等角度，探索並分析了電滲透脫水對污泥乾化特性的改善，確定了薄層電脫水污泥乾燥的最優模型，為電滲透污泥的後續乾化過程提供了重要參考和套用依據。 ④研究了電場對重金屬的去除效果，不同陽極材料的腐蝕，以及從重金屬、微生物、脫水液特性等方面全面探索了污泥電滲透脫水的安全性，篩選出合適的耐腐蝕極板材料。 ⑤研究了污泥電脫水過程中脫出水分的分離方式，將水分由傳統的重力分離，轉變為依靠吸水材料的吸附分離，減弱對後續脫出水分的阻礙，一定程度上改善了污泥的電脫水特性。 ⑥針對當前電脫水設備操作複雜、繁瑣、安全性差等問題，提出了環形電場和板狀平行固定電場壓送式電脫水設備樣式，對當前的脫水設備進行簡化和創新，並為超音波載入創造出便利條件。 本課題對污泥電滲透脫水技術進行了系統、全面、綜合的實驗分析與評價，為今後污泥電滲透脫水技術套用提供了較為完整的實驗數據和理論依據，有較高的實際意義和套用價值。