污泥脱水程度会对其减量化及后续处置和资源化利用产生直接影响,利用电场对污泥进行脱水(即电脱水)在污泥深度脱水中起着举足轻重的作用,但当前研究多集中于实验分析和操作条件优化。本文以渗流理论为基础,结合电场导电原理,对水分在污泥中实现固液分离的具体过程进行分析,并推导出污泥电脱水的数学模型,从理论角度分别得到表征脱水量Q和电流I随时间t变化的数学表达式,并通过实验来验证数学模型的准确性,结果表明:数学模型与实验结果具有较高的一致性,平均相对误差均不超过10%。为了对电脱水进行更加深入的研究,本文从化学调质和物理处理等角度提出电脱水的改进措施,观察它们对电脱水的改进效果,在此基础上分析它们对电脱水模型中参数K1、K2、K3、K4的影响,最终得出修订的污泥电脱水模型。本文利用氯化钙和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(以下均简称CTAB)分别对污泥进行化学调质,观察不同剂量的药品投加量对污泥脱水量和电流的影响,结果表明,随着氯化钙和表面活性剂CTAB投加量的增加,污泥的脱水量明显升高;与未添加化学药剂的电脱水相比,添加了氯化钙的污泥在电脱水过程中初始电流出现大幅度上涨,而添加了表面活性剂CTAB的污泥在电脱水过程中初始电流变化无明显规律性;与单纯电脱水相比,两者衰减趋势均十分显著,但电流整体仍维持在比单纯电脱水高的水平。前期研究表明,在电压梯度为30V/cm时,将频率20kHz、功率40W的超声波在电脱水前对污泥进行3.5min的预处理,在一定程度上提高了污泥脱水率。本文中增加了正交实验,对超声预处理的最优方案进行验证,结果与探究实验的结果一致。经过超声预处理后,污泥的初始电流明显升高,达到5.45A,并且电流衰减趋势十分明显;与单纯电脱水相比,脱水量也在一定程度上增加。Ca2+、CTAB、超声分别对污泥进行预处理,改善了污泥内部絮体结构特征以及水分存在形式,导致导电电阻发生变化,最终对电渗流量和电流的产生影响。通过校正模型中与电阻相关的参数,对电脱水模型进行修订,得到经过Ca2+、CTAB、超声预处理后污泥的电脱水模型。本文还在扫描电镜下观察了经过Ca2+、CTAB和超声预处理后的电脱水污泥的微观结构,与原污泥相比,污泥絮体结构均发生显著的改变。