污泥电渗脱水能耗影响研究试验简述

1、污泥电渗脱水能耗影响研究试验简述摘要：电渗法在工程运用上具有加固速度快、对施工 场地要求不高等优点，但也有电能消耗过大等缺点。本试 验用自制的模型箱进行不同电压通电情况下污泥的一维电 渗排水试验，研究污泥电渗排水过程中其能耗影响的关键 因素。在电渗后期，实际用于电渗脱水的能量占总能耗的 比例不断下降。在稳压情况下，工程实际中，可根据电流 的大小推测电渗排水的经济性效果。关键词：电渗法污泥电耗能排水量电流中图分类号：tu文献标识码：a文章编号：1 引言1939年casagrand e首次将电渗法应用于岩土工程1- 2,但是其复杂的作用机理和众多的影响因素一直阻碍它成 为工程实际地基处理中的常规手

2、段，甚至在很长一段时间 内几乎无人问津。我国近年不断增多的吹填造陆工程和疏 浚淤泥的处理3使得电渗重新成为国内岩土界关注和研究 的热点。电渗透系数具有与颗粒大小关系不大的特点，因 此电渗法适合于细颗粒、低水力渗透性饱和软黏土的排水 加固。但目前电渗存在电极腐蚀严重、电能消耗过大两大 亟待解决的问题4,因此电渗法并没有在工程中得到广泛 应用。城市污水处理厂的污水底泥含水量极高，水力渗透 系数却很低，对污泥进行脱水减量非常困难。因此，我们 用自制的模型箱进行不同电压通电情况下污泥的一维电渗 排水试验，来研究污泥电渗排水过程中其能耗影响的关键 因素。2. 试验方案试验装置本次实验所用为自行设计的上下

3、通电排水式电渗排水 箱，其具体模型及试验线路连接见图1图1淤泥质土实验线路连接示意图直流电压由wyt-6 005可调式直流稳压稳流电源提供, 试验电压20伏。间歇通电结束后采用恒压通电40 v的方式 通电278小时。试验材料本次实验所用土样为淤泥土，土体含水率高，富含有 机质，色黑，粘稠多孔，有异臭，所排之水色黄，表面易 产生腐物，亦有异臭。其基本物理力学参数见表1。表1淤泥土基本物理力学参数 含水量干密度孔隙比饱和度%/cm3%试验方法将各种实验设备按图1所示的顺序和方式连接好。电 路中，电流传感器和万用表时测量整个电路中通过的电流, 电压传感器测量的是土体上半部分的电压值。将三个探针分别插

4、入距离阴极,143mm的位置，量测 电压在土体中的分布情况。在有机质土上下分别铺设一层 2mm无纺织物作为滤层。所有测点数据由万用表测量，经电脑自动采集并记 录。经实验发现：经过一段时间的电渗后，断开电源，这 时用电压表测量，正负电极两端仍有电压存在，这说明在 电渗过程中发生了正负电荷的累积现象5。3. 试验现象及数据分析实验恒压20v通电进行一段时间后，土体有明显的沉 降，随着通电的继续进行沉降逐渐增大。通电持续到两百 多小时时，在土体边缘沿着电极板一条边的方向出现了一 些细小竖向裂缝，裂缝逐渐加宽加深，到实验结束的时候, 裂缝已经发展到土体的中心部位。试验在室温下进行，由于通电导致土体升温

5、加剧了土 体中水分的蒸发。试验模型箱除了排水口的导管外，基本 上是密闭的，因此蒸发的水分在有机玻璃壁上凝结成小水 珠。这个现象也表明，除了电渗排水之外，电流的热效应 也比较明显。电渗结束后，阴极附近含水量高于阳极，土体的含水 率有了较大的降低。仔细分析“排水量-时间”，“电流-时间”各数据的相 关关系可知，对有机质土实施电渗排水，在60小时左右的 时候排水效果已不明显，即这时候的耗能大幅度提升，排 水量却几乎没有变化。电渗后期，土体电阻率和能量消耗 急剧增加，存在突变点。试验证明，可以通过能耗系数曲 线来控制电渗时间，以减少能量消耗，提高电渗效益。试 验表明：对含水量%淤泥进行电渗法脱水，作用

6、时间为小时 比较经济。刚开始电耗能增长速率较快，一段时间后，其增长速 率稍稍减缓。电能有一部分消耗在发热上，大多数用于电 渗排水上。在电流相同的情况下，电压越大，消耗的功率 越多。因阳极附近土体的电压较高，其耗电量占土体总耗 电量的比重较大。故电渗排水耗能的关键部分在阳极 土。20v电压下单位排水能耗为/ml； 40v电压下单位排水能耗为j/ml。可见主要的排水是在早期通电。在实际工程 中，可根据电渗加固土的体积计算总的能耗，又由于体积 不同能耗也可能不同，故土体积与能耗之间的相关因素仍 需另做试验来探究。4. 结语1）污泥的含水量相当高，在电渗后期，土体电阻和电极接触电阻的增大导致相当比例的电流用于土体发热和其他电化学反应，而实际用于电渗脱水的能量占总能耗的比 例不断下降。2）累计电耗能随着排水量的增加接近于指数增长，能 耗过大，应限