韓國電滲析脫水機(jī)介紹

唐建國

（上海市水務(wù)局 200050）

摘 要 電滲析脫水機(jī)是近年來開發(fā)的一種新型污泥深度脫水裝置，在不需投加藥劑的情況下，可直接將污泥的含水率從80%脫水至60%左右，使污泥后續(xù)處理更加便捷，而且較直接干化更加節(jié)能。

關(guān)鍵詞 污泥 深度脫水 電滲析 干化 含水率 能耗

　　電滲析脫水是利用電泳和電滲析的雙重原理，實(shí)現(xiàn)了污泥的進(jìn)一步脫水和體積減量。其優(yōu)點(diǎn)是：一是可以直接將污泥的含水率從80%脫水至60%，實(shí)現(xiàn)了與常規(guī)脫水的便捷銜接；二是再脫水過程不需要投加任何藥劑，確保了再脫水后污泥品質(zhì)不變，減少了對后續(xù)處理和處置的不利影響；三是可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械部件少，維修工作量少，操作方便；四是較其它深度脫水和干化，除臭設(shè)施量小，綜合運(yùn)行成本低。

　　國際上多個(gè)國家都在致力于電滲析脫水機(jī)的研制，筆者現(xiàn)結(jié)合韓國開發(fā)的該種設(shè)備，對其工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1．基本原理

　　在外加直流電場作用下，污泥中的自由水和結(jié)合水（細(xì)胞水），在電磁力的影響下，密集到污泥表面；污泥顆粒帶負(fù)電，自由水和“結(jié)合水”帶正電；兩種電荷分別向陽極和陰極定向運(yùn)動(dòng)（電泳原理）；水分通過陰極膜，而使得泥水分離（電滲析作用），污泥顆粒在陽極處得到濃縮，實(shí)現(xiàn)了脫水，詳見圖1。

圖1 “電滲析”脫水原理圖

2．脫水機(jī)性能

　　韓國Korea Water TechnologyINC公司（簡稱KWT），其產(chǎn)品處理能力范圍：以80%含水率計(jì)，0.5 t/h至2 t/h（或者12m3/d至48m3/d）；脫水效果：60%±5%；耗電量：每處理1 t污泥耗電150kwh±15%。

　　設(shè)備主要性能及尺寸詳見表1。

表1 KWT公司“電滲析”脫水機(jī)性能及尺寸一覽表

　　由于電滲析脫水是在電場的作用下，實(shí)現(xiàn)泥水分離的，主要由電極板、濾布、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)軸等部件組成，構(gòu)造簡單。主要部件詳見圖2。

圖2 電滲析脫水機(jī)主要構(gòu)造照片

3．應(yīng)用案例

　　KWT公司，2005年開發(fā)出了第一臺電滲析脫水機(jī)，2006年取得開發(fā)技術(shù)國際專利（PCT），同年獲得“大韓民國100項(xiàng)專利獎(jiǎng)”，2010年首次出口波蘭，至今已先后出口到日本、羅馬尼亞、匈牙利、俄羅斯，我國遼寧省朝陽市2013年5月采購了3臺。目前在世界范圍約有50多臺在運(yùn)行。

　　韓國首爾某污水處理廠的應(yīng)用情況詳見圖3。該污水處理廠采用了一臺KWT公司S--20型電滲析脫水機(jī)。工藝流程是，濃縮污泥（含水率95%）——離心脫水機(jī)（含水率80%）——電滲析脫水機(jī)（含水率60%）——隔膜泵輸出——外運(yùn)電廠（干化后焚燒）。

圖3 韓國首爾某污水處理廠應(yīng)用案例照片

4．費(fèi)用及能耗的比較

　�。�1）與國內(nèi)現(xiàn)行深度脫水的費(fèi)用比較。按照上海污水處理平均電費(fèi)0.70元/kwh計(jì)，電滲析脫水機(jī)處理每噸含水率80%污泥的成本（按照165kwh計(jì)）為115.5元，而上海目前的污泥深度脫水應(yīng)急工程，采用投加石灰和三氯化鐵調(diào)理后，經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水，僅計(jì)藥劑費(fèi)和電費(fèi)，成本為150元，所以電滲析脫水機(jī)在成本上是具有優(yōu)勢的。

　　（2）與熱干化的能耗比較。污泥含水率由80%降至60%，水分分別減少500kg，重量減少50%；污泥含水率由60%降至10%，水分減少278kg，重量減少56%，詳見圖4。

圖4 污泥水分減量和重量變化圖

　　污泥熱干化時(shí)，每蒸發(fā)1kg水分，需要熱能313萬千J（750kcal），折合用電量為0.872kwh。

　　相比較，采用電滲析脫水的方式，將1t含水率80%的污泥，含水率降至60%，可比熱干化少用能耗271kwh，或者97.6萬kJ。也就是說，電滲析脫水能耗僅為熱干化的38%。熱干化和電滲析脫水的能耗比較詳見表2。

表2 　1t含水率80%的污泥熱干化與電滲析能耗比較表 （kwh）

　　如果采用先電滲析脫水后，后再采用熱干化到含水率10%，則總耗能為407.4kwh，即146.7萬kJ，為直接干化到10%含水率所需要熱能的60%。由于對熱能需求的減少，對實(shí)現(xiàn)污泥干化焚燒的熱平衡非常有益。而且由于電滲析脫水未加藥劑和其脫水后的形態(tài)，都有助于再干化和焚燒。

5．小結(jié)

　　1）電滲析脫水機(jī)是一種新型污泥深度脫水裝置，其利用電泳原理和電滲析的作用，直接實(shí)現(xiàn)污泥含水率由80%降至60%，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行和維護(hù)管理方便；

　　2）由于不需要投加石灰、三氯化鐵等藥劑實(shí)現(xiàn)深度脫水，故節(jié)省了藥劑投加裝置，同時(shí)也簡化了脫水機(jī)房的除臭設(shè)施；

　　3）由于不需要加如何藥劑，故這種深度脫水后的污泥不但不會對后續(xù)處理產(chǎn)生不良影響，而且還會帶來有益的影響；而經(jīng)加石灰和三氯化鐵調(diào)理后，再深度脫水的污泥，雖然含水率可以降至60%，甚至以下，但是這種深度脫水后的污泥不能夠再后續(xù)處理，只能夠進(jìn)行填埋處置。

　　4）采用電滲析脫水，將污泥含水率由80%降至60%，能耗為165kwh，僅為熱干化設(shè)備能耗的38%；若再采用熱干化進(jìn)一步將含水率降至10%，則總能耗為一步熱干化到10%能耗的60%。電滲析深度脫水后的污泥若用于好氧發(fā)酵，則會減少輔料的用量。