分析pH對(duì)污泥電滲深度脫水的影響
活性污泥法污水處理工藝產(chǎn)生的剩余污泥，體量大、含水率高。由菌膠團(tuán)產(chǎn)生的絮體結(jié)構(gòu)，以及由大分子聚合物產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)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(xì)水) 、吸附水( 結(jié)合水) 和內(nèi)部水4種存在形式。機(jī)械脫水法能夠清理污泥中的自由水，但對(duì)其余水分的清理效果不佳。目前，針對(duì) pH( 酸堿調(diào)質(zhì)) 對(duì)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(diào)質(zhì)和重力濃縮、離心濃縮等方法聯(lián)合使用。
1、pH 對(duì)含水率的影響
當(dāng)污泥初始 pH 為1和9時(shí)，脫水效果差于對(duì)照組且脫水進(jìn)度滯后; 當(dāng)污泥初始 pH 為2 時(shí)，脫水效果略微加快；當(dāng)污泥初始pH 為 3、4 和 5 時(shí)，不但脫水效果有了提高，脫水進(jìn)度也大大加快。此外，與對(duì)照組比較，酸調(diào)質(zhì)后脫水所得泥餅中陽極區(qū)和中部區(qū)的含水率比較接近，即酸調(diào)質(zhì)后泥餅中低含水率泥層的占比增加，且微酸調(diào)質(zhì)時(shí)效果比較好；堿調(diào)質(zhì)后泥餅中陽極區(qū)含水率較低，而中部區(qū)域和陰極區(qū)含水率都比較高，即堿調(diào)質(zhì)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(shí)的絮體結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；另一方面酸處理使胞內(nèi)水和吸附水得以釋放，自由水增多。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理會(huì)導(dǎo)致污泥的電導(dǎo)率增加，膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)被壓縮、Zeta 電位減小，因此其電滲脫水效果變差。
2、pH 對(duì)電流的影響
酸調(diào)質(zhì)后通過泥餅的電流密度增加，這可能與污泥的電導(dǎo)率增加有關(guān) 。pH = 6時(shí)污泥的電導(dǎo)率為 8897 μS / cm；當(dāng)污泥初始pH 為 1、2、3、4 和 5 時(shí)，其電導(dǎo)率分別為 21420， 20675，17738，15264，12720 μS / cm。雖然 pH 為 7 時(shí)污泥的電導(dǎo)率可達(dá)23580 μS / cm，但是這主要?dú)w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(huì)導(dǎo)致耗電量的增加，進(jìn)而削弱泥餅中離子的遷移。總之，酸堿調(diào)質(zhì)會(huì)改變?cè)勰嗟碾妼?dǎo)率，而且污泥性質(zhì)改變明顯，其電導(dǎo)率變化越大，這可能是因?yàn)樵谡{(diào)質(zhì)過程中污泥膠體顆粒的 Zeta 電位發(fā)生改變，與現(xiàn)有研究結(jié)果一致[9-10]。
3、pH 對(duì)能耗的影響
電滲過程會(huì)造成泥餅發(fā)熱，且溫度隨著時(shí)間的變化與電流隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)一樣。酸堿調(diào)質(zhì)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(shí)，這可能與此時(shí)脫水過程的終止有關(guān)。陽極板的腐蝕，是因?yàn)樵谕饨珉娏鞯膹?qiáng)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(qiáng)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(qiáng)是因?yàn)樵陉枠O發(fā)生 H + 的還原反應(yīng)，增加了污泥堿度 。由此可見，電能的消耗除了被用于驅(qū)使離子運(yùn)動(dòng)，還會(huì)被用于產(chǎn)熱和電化學(xué)反應(yīng)上 ?？傊m然水分的電解隨污泥 pH 的增加，但陽極板的氧化反應(yīng)卻在減弱，因此酸調(diào)質(zhì)后電能的利用率隨著污泥 pH 的增加而增加 。
1、pH 對(duì)含水率的影響
當(dāng)污泥初始 pH 為1和9時(shí)，脫水效果差于對(duì)照組且脫水進(jìn)度滯后; 當(dāng)污泥初始 pH 為2 時(shí)，脫水效果略微加快；當(dāng)污泥初始pH 為 3、4 和 5 時(shí)，不但脫水效果有了提高，脫水進(jìn)度也大大加快。此外，與對(duì)照組比較，酸調(diào)質(zhì)后脫水所得泥餅中陽極區(qū)和中部區(qū)的含水率比較接近，即酸調(diào)質(zhì)后泥餅中低含水率泥層的占比增加，且微酸調(diào)質(zhì)時(shí)效果比較好；堿調(diào)質(zhì)后泥餅中陽極區(qū)含水率較低，而中部區(qū)域和陰極區(qū)含水率都比較高，即堿調(diào)質(zhì)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(shí)的絮體結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；另一方面酸處理使胞內(nèi)水和吸附水得以釋放，自由水增多。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理會(huì)導(dǎo)致污泥的電導(dǎo)率增加，膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)被壓縮、Zeta 電位減小，因此其電滲脫水效果變差。
2、pH 對(duì)電流的影響
酸調(diào)質(zhì)后通過泥餅的電流密度增加，這可能與污泥的電導(dǎo)率增加有關(guān) 。pH = 6時(shí)污泥的電導(dǎo)率為 8897 μS / cm；當(dāng)污泥初始pH 為 1、2、3、4 和 5 時(shí)，其電導(dǎo)率分別為 21420， 20675，17738，15264，12720 μS / cm。雖然 pH 為 7 時(shí)污泥的電導(dǎo)率可達(dá)23580 μS / cm，但是這主要?dú)w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(huì)導(dǎo)致耗電量的增加，進(jìn)而削弱泥餅中離子的遷移。總之，酸堿調(diào)質(zhì)會(huì)改變?cè)勰嗟碾妼?dǎo)率，而且污泥性質(zhì)改變明顯，其電導(dǎo)率變化越大，這可能是因?yàn)樵谡{(diào)質(zhì)過程中污泥膠體顆粒的 Zeta 電位發(fā)生改變，與現(xiàn)有研究結(jié)果一致[9-10]。
3、pH 對(duì)能耗的影響
電滲過程會(huì)造成泥餅發(fā)熱，且溫度隨著時(shí)間的變化與電流隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)一樣。酸堿調(diào)質(zhì)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(shí)，這可能與此時(shí)脫水過程的終止有關(guān)。陽極板的腐蝕，是因?yàn)樵谕饨珉娏鞯膹?qiáng)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(qiáng)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(qiáng)是因?yàn)樵陉枠O發(fā)生 H + 的還原反應(yīng)，增加了污泥堿度 。由此可見，電能的消耗除了被用于驅(qū)使離子運(yùn)動(dòng)，還會(huì)被用于產(chǎn)熱和電化學(xué)反應(yīng)上 ?？傊m然水分的電解隨污泥 pH 的增加，但陽極板的氧化反應(yīng)卻在減弱，因此酸調(diào)質(zhì)后電能的利用率隨著污泥 pH 的增加而增加 。