污泥电渗透脱水设备的设计要点和参数

在电渗透脱水装置中，电极材料和形状的选择至关重要。尤其是通电后，在电极阳极上电解消耗和脱水的使用条件非常苛刻，因此阳极的设计就更应提起注意，应选择电阻低、耐压、耐摩擦、不易破损、易加工成不同形状、无重金属溶出的材料。根据吉田裕志对各种电极进行的评价，不锈钢和碳素钢电极最为实用。

电渗透脱水后的泥饼含水率低，不易与滤布发生剥离，且会大幅升高滤布温度，造成滤布损毁，因此，电渗透脱水装置中的滤布宜采用泥饼剥离性、绝缘性、耐热性好的材料，一般认为耐热尼龙具有较好的实用性。

在电渗透脱水过程中，反应进行一定时间后电渗透将不再进行，这主要由3方面原因造成: 接近上部电极的脱水床层含水率快速降低，出现不饱和层，在该部分的电阻急剧增加，致使外部电压几乎全部施加在上部脱水层中，而使下部的电场强度逐渐减小，从而减小下部电渗透脱水的驱动力;而且，由于电极附近发生电化学反应产生离子，在下部电极处离子浓度增高，电位降低，电渗透驱动力进一步减小;此外，反应产生的气体也影响脱水的进行。针对这种情况，可采用相应的解决措施，主要有以下几点 。

(1)采用多阶段电极

可采用多阶段电极，将上电极切换到第二个电极工作，脱水即可继续进行，该方法能显著提高脱水速率，降低物料的最终含水率。以膨润土进行的三阶段电极为例，其与单阶段电极相比，最终电渗透流量大约是单阶段电极的3倍。三阶段电极电渗透工艺如图所示。但是，在实际应用过程中中间电极的装卸比较困难。

(2)电渗透脱水与机械脱水相结合

采用电渗透对污泥脱水时，床层内上部的污泥含水量低于下部;而采用真空或压滤等机械脱水时，床层内污泥含水量上部高于下部，情况正好与电渗透脱水相反。因此，将电渗透脱水与机械脱水相结合可使整个床层含水量变得均匀，从而提高最终脱水速率。

(3)采用交变电场或电极短接

若施加一定频率的交变电场，可强制反向电流流过污泥层。将电极短接的目的同样是使线路中产生流过污泥层的反向电流。所谓电极短接就是在电渗透进行一定时间后，间断直流电源，将正负极短路则形成原电池，使线路中出现微弱的反向电流当污泥层有反向电流流过时，能降低污泥层内的电阻，减轻电极的电化学反应，降低或消除电位梯度，进而提高电渗透脱水速率。

(4）调节污泥的性质

进行污泥电渗透脱水时，阴阳极都会发生电解反应，其中在采用非贵金属阳极或电极上未镀贵金属氧化保护膜时，会发生如下反应:

该反应会导致pH值的降低，导致污泥颗粒的电位绝对值的减小，削弱电渗透力进而降低了污泥的电渗透流量。为了保持阳极上始终存在较高的pH值和电位，可以不断地向阳极区加入少量碱液或采用HCOO一、CH3COO一、CH3OH、C6H5OH等有机氧化剂。此外，向阳极区加入去极化剂，使之在阳极上优先被氧化，也可以稳定电极电位，保证污泥的电渗透流量。