韩国电渗析脱水机介绍

唐建国

（上海市水务局 200050）

摘 要 电渗析脱水机是近年来开发的一种新型污泥深度脱水装置，在不需投加药剂的情况下，可直接将污泥的含水率从80%脱水至60%左右，使污泥后续处理更加便捷，而且较直接干化更加节能。

关键词 污泥 深度脱水 电渗析 干化 含水率 能耗

　　电渗析脱水是利用电泳和电渗析的双重原理，实现了污泥的进一步脱水和体积减量。其优点是：一是可以直接将污泥的含水率从80%脱水至60%，实现了与常规脱水的便捷衔接；二是再脱水过程不需要投加任何药剂，确保了再脱水后污泥品质不变，减少了对后续处理和处置的不利影响；三是可连续运转，机械部件少，维修工作量少，操作方便；四是较其它深度脱水和干化，除臭设施量小，综合运行成本低。

　　国际上多个国家都在致力于电渗析脱水机的研制，笔者现结合韩国开发的该种设备，对其工作原理和特点进行介绍。

1．基本原理

　　在外加直流电场作用下，污泥中的自由水和结合水（细胞水），在电磁力的影响下，密集到污泥表面；污泥颗粒带负电，自由水和“结合水”带正电；两种电荷分别向阳极和阴极定向运动（电泳原理）；水分通过阴极膜，而使得泥水分离（电渗析作用），污泥颗粒在阳极处得到浓缩，实现了脱水，详见图1。

图1 “电渗析”脱水原理图

2．脱水机性能

　　韩国Korea Water TechnologyINC公司（简称KWT），其产品处理能力范围：以80%含水率计，0.5 t/h至2 t/h（或者12m3/d至48m3/d）；脱水效果：60%±5%；耗电量：每处理1 t污泥耗电150kwh±15%。

　　设备主要性能及尺寸详见表1。

表1 KWT公司“电渗析”脱水机性能及尺寸一览表

　　由于电渗析脱水是在电场的作用下，实现泥水分离的，主要由电极板、滤布、转轴和驱动轴等部件组成，构造简单。主要部件详见图2。

图2 电渗析脱水机主要构造照片

3．应用案例

　　KWT公司，2005年开发出了第一台电渗析脱水机，2006年取得开发技术国际专利（PCT），同年获得“大韩民国100项专利奖”，2010年首次出口波兰，至今已先后出口到日本、罗马尼亚、匈牙利、俄罗斯，我国辽宁省朝阳市2013年5月采购了3台。目前在世界范围约有50多台在运行。

　　韩国首尔某污水处理厂的应用情况详见图3。该污水处理厂采用了一台KWT公司S--20型电渗析脱水机。工艺流程是，浓缩污泥（含水率95%）——离心脱水机（含水率80%）——电渗析脱水机（含水率60%）——隔膜泵输出——外运电厂（干化后焚烧）。

图3 韩国首尔某污水处理厂应用案例照片

4．费用及能耗的比较

　　（1）与国内现行深度脱水的费用比较。按照上海污水处理平均电费0.70元/kwh计，电渗析脱水机处理每吨含水率80%污泥的成本（按照165kwh计）为115.5元，而上海目前的污泥深度脱水应急工程，采用投加石灰和三氯化铁调理后，经板框压滤机脱水，仅计药剂费和电费，成本为150元，所以电渗析脱水机在成本上是具有优势的。

　　（2）与热干化的能耗比较。污泥含水率由80%降至60%，水分分别减少500kg，重量减少50%；污泥含水率由60%降至10%，水分减少278kg，重量减少56%，详见图4。

图4 污泥水分减量和重量变化图

　　污泥热干化时，每蒸发1kg水分，需要热能313万千J（750kcal），折合用电量为0.872kwh。

　　相比较，采用电渗析脱水的方式，将1t含水率80%的污泥，含水率降至60%，可比热干化少用能耗271kwh，或者97.6万kJ。也就是说，电渗析脱水能耗仅为热干化的38%。热干化和电渗析脱水的能耗比较详见表2。

表2 　1t含水率80%的污泥热干化与电渗析能耗比较表 （kwh）

　　如果采用先电渗析脱水后，后再采用热干化到含水率10%，则总耗能为407.4kwh，即146.7万kJ，为直接干化到10%含水率所需要热能的60%。由于对热能需求的减少，对实现污泥干化焚烧的热平衡非常有益。而且由于电渗析脱水未加药剂和其脱水后的形态，都有助于再干化和焚烧。

5．小结

　　1）电渗析脱水机是一种新型污泥深度脱水装置，其利用电泳原理和电渗析的作用，直接实现污泥含水率由80%降至60%，设备结构简单，运行和维护管理方便；

　　2）由于不需要投加石灰、三氯化铁等药剂实现深度脱水，故节省了药剂投加装置，同时也简化了脱水机房的除臭设施；

　　3）由于不需要加如何药剂，故这种深度脱水后的污泥不但不会对后续处理产生不良影响，而且还会带来有益的影响；而经加石灰和三氯化铁调理后，再深度脱水的污泥，虽然含水率可以降至60%，甚至以下，但是这种深度脱水后的污泥不能够再后续处理，只能够进行填埋处置。

　　4）采用电渗析脱水，将污泥含水率由80%降至60%，能耗为165kwh，仅为热干化设备能耗的38%；若再采用热干化进一步将含水率降至10%，则总能耗为一步热干化到10%能耗的60%。电渗析深度脱水后的污泥若用于好氧发酵，则会减少辅料的用量。