根据每年公布的《中国城市建设统计年鉴》统计数据,截止到2011年底全国城镇污水处理厂湿污泥(含水率80%~85%)年产量达到1 400万t。污泥含水率高,脱水性能较差,给后续的储运带来了较大困难,而污泥调理可以有效地提高污泥脱水性能,是污泥脱水前的一种重要的、有效的处理手段。污泥调理有很多方法,如加酸、加碱、超声、高温、冷冻、化学调理等。目前广泛使用的是化学调理方法(如聚电解质调理等),其成本较高,且化学药剂的残留会对环境造成二次污染。因此,研发环保、高效、低成本的污泥调理技术十分迫切。
电化学处理是利用电化学的方法去除有毒有害或难降解的物质,已被广泛应用于废水处理及污泥中重金属去除等两个方面。近年来,在污泥脱水方面有所涉及。Yuan等采用钛/二氧化钌网状析氯电极为阴阳电极,研究电压、极板间距、处理时间、插入深度等4个因素对污泥脱水性能的影响。结果表明在电压21 V,极板间距5 cm,处理时间12 min时,污泥的脱水性能最好。Zhou等采用铱/二氧化钌电极板为阳极,钛/二氧化钌网状极板为阴极,研究电压、极板间距、处理时间、插入深度等4个因素对污泥脱水性能的影响。结果表明在电压30 V、极板间距为4 cm、处理时间为30 min、插入深度7 cm条件下,污泥的脱水性能最好。Yuan等和Zhou等均是在电压、极板间距、处理时间、插入深度等4个因素条件下,研究电化学对污泥脱水性能影响。由此可知,影响电化学处理污泥脱水性能的主要因素是电压、极板间距、处理时间和插入深度等4个因素。但是Yuan等和Zhou等并没有确定4个因素对污泥脱水性能影响的大小顺序。其次,以往研究者为了使污泥处于混匀状态,采用磁力搅拌器。然而,笔者在预实验中发现,磁力搅拌并不能使污泥处于混匀的状态,污泥仍然发生分层,导致电极和污泥之间的接触面积减小,可能会降低电化学处理效果。鉴于此,本文采用圆形曝气盘作为搅拌混匀装置,同时考虑到极板导电性以及损耗,则以石墨板为阴、阳极板,采用正交试验及单因素实验,确定电化学处理的电压、极板间距、处理时间、插入深度等4个因素对污泥脱水性能影响的大小顺序以及对参数进行优化研究。以期为电化学处理污泥改善脱水性能提供理论依据。