污泥深度脱水困难已经成为资源化利用和减量化处理的瓶颈问题，较热干燥方法具有显著节能优势的电脱水技术是较为可行的途径，但电脱水仍然存在节能、增效的空间。本研究以污泥电脱水的渗流过程为研究对象，采用弱超声和电场共同作用，借助低功率超声波的弱空化和机械振荡提高电脱水速度、深度降低污泥含水率，依托现有渗流理论基础，从提高渗透率、降低渗流阻力、增加渗流压差为目标，分析污泥介质结构特性，结合脱水试验研究弱超声波对污泥电脱水过程中渗流特性的动态改变，优化弱超声电脱水技术操作条件与适宜的应用范围，并针对污泥介质的复杂性和不稳定性建立渗流模型，将使得电脱水技术无论在技术方面还是在经济方面均具有巨大优势，为实现污泥高干脱水和解决污泥资源化利用瓶颈问题提供新的技术途径和研究思路。

污泥深度脱水困难已经成为资源化利用和减量化处理的瓶颈问题，电脱水技术是较为可行的途径，但仍然存在节能、增效的空间。本课题以污泥电脱水的渗流过程为研究对象，采用弱超声和电场共同作用，借助低功率超声波的弱空化和机械振荡提高电脱水效率，建立了渗流模型，完成了弱超声电脱水技术可行性验证和条件优化、电脱水污泥的干化特性改进和节能效果分析、对污泥重金属等有害物质的去除与稳定分析、电极材料和辅助方法研究，以及提出新型固定电极压送式电脱水设备。主要结论如下： ①利用电模拟方法建立描述电脱水过程的渗流力学模型，提出了相应系列参数，实验验证了模型的有效性和准确性。该模型可描述超声辅助下的电渗透脱水过程，也验证了超声辅助的可行性。 ②采用低频振子式超声波发生器，与直流恒压电场共同作用于污泥，研究了超声波耦合和预处理对污泥电脱水过程的影响，完成了超声波耦合电场污泥脱水工艺的参数的优化等。 ③从污泥粘性和剪切应力及干燥特性曲线和节能效果等角度，探索并分析了电渗透脱水对污泥干化特性的改善，确定了薄层电脱水污泥干燥的最优模型，为电渗透污泥的后续干化过程提供了重要参考和应用依据。 ④研究了电场对重金属的去除效果，不同阳极材料的腐蚀，以及从重金属、微生物、脱水液特性等方面全面探索了污泥电渗透脱水的安全性，筛选出合适的耐腐蚀极板材料。 ⑤研究了污泥电脱水过程中脱出水分的分离方式，将水分由传统的重力分离，转变为依靠吸水材料的吸附分离，减弱对后续脱出水分的阻碍，一定程度上改善了污泥的电脱水特性。 ⑥针对当前电脱水设备操作复杂、繁琐、安全性差等问题，提出了环形电场和板状平行固定电场压送式电脱水设备样式，对当前的脱水设备进行简化和创新，并为超声波加载创造出便利条件。 本课题对污泥电渗透脱水技术进行了系统、全面、综合的实验分析与评价，为今后污泥电渗透脱水技术应用提供了较为完整的实验数据和理论依据，有较高的实际意义和应用价值。 2100433B

《高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法》涉及油田注汽锅炉技术领域，是一种高干度油田注汽锅炉和高干度蒸汽生产方法。

污泥的脱水性能很大程度取决于污泥的结构。改变污泥的结构可以大大提高污泥的脱水性能，污泥量也会大幅度减少。菌胶团具有良好的保水性，内部包含水约占总水量的25%，这些菌胶团使污泥水分难以脱除，利用超声波可以破坏菌胶团。声能密度为0.11~0.22W/mL的超声波处理可以破坏菌胶团强度结构，使菌胶团内部包含水排出，同时保持较大的污泥颗粒，污泥的沉降性有所提高。而且超声波在水中产生的各种效应受频率影响很大，低频（<100kHz）机械效应较好，高频化学效应较强，由于污泥处理主要利用超声波的机械效应，因此低频下效果较好。41、207、360、616、1068、3217kHz下的超声波处理污泥菌胶团结构的效率随着超声波频率的升高而降低，41kHz下处理效率是3217kHz下处理效率的9.7倍，因此污泥处理中通常利用不超过40kHz的超声波。

对于大量污泥的处理，超声技术可作为一种预处理技术与其他方法如厌氧、好氧处理技术联用，然而对于每一种应用，超声能量输入和细胞分解程度及厌氧消化时间都有优化组合。Ying·ChihChu等研究了超声与碱解联合破解污泥的效果，实验得出投碱和超声波同时作用比单独的投碱处理效果更高。据有关报道，德国利用超声波进行污泥减量已进入实际应用阶段，而国内在这方面的研究基本上处于初步实验研究阶段，仍需进一步争取进入实用阶段。污水污泥处理中常采用絮凝技术，这是一种处理效率高、既经济又简单的物化处理技术。絮凝剂已成为污泥脱水的首要选择，很多文献表明，添加絮凝剂是对污泥有效的处理方式。化学调理过程本身就是化学反应过程，超声波对均相和非均相反应体系一般都有强化效果，也促进了絮凝剂水解、凝聚和絮凝过程的进行。

JanuaryBBien等认为超声波能改变作为絮凝剂的高分子电解质的结构，从而提高脱水性能。表面电势是衡量脱水性能的一个重要参数，在污泥中加入高分子电解质可以改变其表面电势。超声波作用高分子电解质一定时间，可以使电解质分支减少，链节变短，更有利于脱水。另外，超声对污泥进行预处理，还可以缩短厌氧发酵时间，减少絮凝剂的使用量。Wolny等]的研究表明，通过超声场的作用对脱除污水污泥中的水含量有明显的作用。超声的作用是改变高分子电解质的内部结构，当超声时间和频率选择合适时，可提高脱水的效率，不过这个时间的选择根据高分子电解质的类型会不同。在超声处理15s后添加聚合高分子电解质3mg/g，可以使污泥的体积减少至原来的50%。超声处理5~10min时活细菌数量大大减少。超声作用几十秒，就可以减少絮凝剂用量的50%，污泥脱水后的体积比无超声处理的减少65%。超声波促进脱水的常见工艺为：城市污泥-重力沉降-超声波处理-机械脱水。超声波能有效的破坏菌胶团结构，将其中内部包含水释放成为可以比较容易去除的水分。E.Riera-FrancodeSarabia等把高能超声运用到分离过程中，以促进流体/固体颗粒的分离。他们指出，尽管在液态悬浮体系中，团聚作用不如气体中明显，然而超声能量可以有助于高浓度细小颗粒体系比如料浆和污泥的脱水。他们的研究显示，频率在10和20kHz下，超声可以促进过滤过程固、液的分离。 2100433B