市政污泥产量逐年递增,污泥含水率过高是限制其进一步处理处置的主要因素之一。传统的离心及帯式压滤机等机械脱水方式获得的脱水泥饼含水率仅能降到80 wt%左右。本文以上述机械脱水污泥为研究对象,在自主设计的电渗透实验装置上开展了污泥电渗透脱水技术的研究,对操作参数进行了优化;探讨了不同价态的阳离子电解质调理剂对电渗透脱水的影响规律;并对电渗透脱水过程中物质迁移情况进行了探讨。主要内容如下:1.污泥电渗透脱水参数优化分别对电渗透脱水过程中的电压、电流、机械压力和污泥量进行了优化,研究了其对电渗透脱水的影响。结果表明,在恒压电渗透脱水中,随着电压的增加,泥饼含固率先增加后降低,在30 V时达到最大为40.6 wt%。在恒流条件下,随着电流的增加电渗透脱水效率随之增加,但电流过高会使上层泥饼迅速干化导致脱水效率下降。在电流为1.0 A时,泥饼含固率最大为38.6 wt%。但恒流条件所需能耗更多,因此认为恒压条件更有利于电渗透脱水。随着机械压力的增加,脱水效率先增加后保持不变。当机械压力为3.11 kPa时,泥饼含固率达到40.5 wt%。随着污泥量的减少,电渗透脱水效果变好但脱水能耗增加。当污泥量40 g时,最终泥饼含固率为40.2 wt%达到填埋要求,且能耗相对较低。综合考虑脱水效果和能耗,确定在自制的电渗透脱水装置上,优化运行参数为:电压30 V、电流1.0 A、机械压力3.11 kPa以及污泥量40 g。2.不同价态阳离子电解质调理污泥电渗透脱水影响规律的研究以硫酸钠、硫酸亚铁和硫酸铁为电解质调理剂,对比研究不同价态阳离子电解质对电渗透脱水的影响。结果表明,相对硫酸钠体系,硫酸亚铁和硫酸铁电解质都能有效弱化电解和电迁移,降低能耗。其中硫酸钠投加量在0.1 mol/kg Dry Solids(DS)能提高电渗透脱水效果,但会增加脱水能耗;硫酸亚铁调理可以提高单位能耗脱水量,但不能有效提高脱水效率;而硫酸铁投加量在0.1 mol/kg DS时,不仅能提高电渗透脱水效果,还能提高脱水速率和降低比能耗。因此,认为硫酸铁调理体系最有利于电渗透脱水。电渗透脱水后,污泥中的重金属离子均有不同程度的去除。对硫酸钠调理体系、硫酸亚铁调理体系和硫酸铁调理体系,铜离子、锌离子和铅离子的最大去除率分别为5.6%、4.8%、13.5%;19.6%、4.9%、22.5%;14.2%、9.8%、11.5%。3.电渗透过程中物质迁移转化规律的探究以硫酸钠电解质为调理剂,通过将污泥进行分层处理,对比了调理泥和原泥在电渗透过程中不同层之间的水分、有机物、蛋白质、多糖、pH、Zeta电位和金属离子等的变化情况。结果表明,电渗透脱水符合S型曲线,可以分为三个阶段:初始脱盐段、快速脱水段以及脱水极限段。通过分层实验发现:在初始脱盐段,主要发生金属离子电迁移,水分迁移缓慢;在快速脱水段,水分在电渗的作用下开始快速脱除;在脱水极限段,由于上层泥饼含水率降低,上层泥饼电阻值迅速增加,导致脱水达到极限。特别是硫酸钠电解质投加量较大时,电渗透脱水三个阶段呈现明显的S型曲线规律,有利于进一步揭示电渗透脱水规律。从分层实验中发现,有机物从阴极向阳极迁移。加入硫酸钠调理后,有机物迁移量增加。阴极泥饼pH变大而阳极泥饼pH变小。加入硫酸钠调理后,阴、阳两极泥饼pH梯度增加。电渗透过程中,原泥的Zeta电位主要受泥饼pH的影响;而调理泥Zeta电位主要受离子强度的影响。在电渗透过程中,钠离子和钾离子快速迁移至滤液中;钙离子和镁离子自阳极向阴极迁移,并富集在阴极附近;铁离子和铝离子迁移量较小。电渗透对重金属离子都有不同程度的去除作用。本文开展了对污泥电渗透脱水参数优化,不同价态阳离子电解质调理污泥电渗透脱水和物质迁移的研究,为电渗透脱水产业的研究提供了参考价值。