韓國電滲析脫水機介紹

唐建國

（上海市水務局 200050）

摘 要 電滲析脫水機是近年來開發(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，實現(xiàn)了污泥的進一步脫水和體積減量。其優(yōu)點是：一是可以直接將污泥的含水率從80%脫水至60%，實現(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)運轉，機械部件少，維修工作量少，操作方便；四是較其它深度脫水和干化，除臭設施量小，綜合運行成本低。

　　國際上多個國家都在致力于電滲析脫水機的研制，筆者現(xiàn)結合韓國開發(fā)的該種設備，對其工作原理和特點進行介紹。

1．基本原理

　　在外加直流電場作用下，污泥中的自由水和結合水（細胞水），在電磁力的影響下，密集到污泥表面；污泥顆粒帶負電，自由水和“結合水”帶正電；兩種電荷分別向陽極和陰極定向運動（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，實現(xiàn)了脫水，詳見圖1。

圖1 “電滲析”脫水原理圖

2．脫水機性能

　　韓國Korea Water TechnologyINC公司（簡稱KWT），其產品處理能力范圍：以80%含水率計，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%。

　　設備主要性能及尺寸詳見表1。

表1 KWT公司“電滲析”脫水機性能及尺寸一覽表

　　由于電滲析脫水是在電場的作用下，實現(xiàn)泥水分離的，主要由電極板、濾布、轉軸和驅動軸等部件組成，構造簡單。主要部件詳見圖2。

圖2 電滲析脫水機主要構造照片

3．應用案例

　　KWT公司，2005年開發(fā)出了第一臺電滲析脫水機，2006年取得開發(fā)技術國際專利（PCT），同年獲得“大韓民國100項專利獎”，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多臺在運行。

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

圖3 韓國首爾某污水處理廠應用案例照片

4．費用及能耗的比較

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

　　1）電滲析脫水機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，直接實現(xiàn)污泥含水率由80%降至60%，設備結構簡單，運行和維護管理方便；

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

　　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)處理產生不良影響，而且還會帶來有益的影響；而經加石灰和三氯化鐵調理后，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，僅為熱干化設備能耗的38%；若再采用熱干化進一步將含水率降至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。