Sewage sludge electro-osmotic dewatering

Sludge produced by Wastewater Treatment Plants (WWTPs) usually has a poor dewaterability. Industrially, mechanical dewatering is the method employed to increase the dry solids (DS) of sewage sludge. The aim of dewatering is the decrease of transport and disposal costs, but the efficiency of the mechanical dehydration methods is low. Electro-osmosis could be a suitable technique to reduce water content of the final sludge by the application of an electric field. Studies about electro-dewatering reported that the DS could increase to values around 40-45%, with respect to 25-30% obtained by mechanical methods. Here, we investigated the parameters affecting pressure-driven electro-dewatering, with a static and a dynamic device, starting from types of sludge mechanically pre-dehydrated. The applied voltage has been set at 10 V, 15 V and 20 V in order to examine total energy consumption and final DS. The results confirmed values of final DS around 40% with the static piston. Initial DS and sludge conductivity, together with the applied electric field, are the key factors of electro-osmosis tests. The rotating piston highlighted that a mixing of sludge during the potential application could slightly increase the sludge conductivity, but cakes must be kept under 1.5 cm of thickness in order to achieve a good dewatering. In addition, a preliminary analysis of different materials for the anodes to be used in this apparatus has been done, in order to evaluate the influence of corrosion during the process. Stainless steel (AISI 304) has been used as a substrate for ceramic PVD coatings (TiN, AlTiN and DLC), but samples evidenced a low corrosion resistance.

Il fango prodotto dagli impianti di trattamento delle acque reflue di solito ha una scarsa disidratabilità. Industrialmente, la disidratazione meccanica è il metodo impiegato per aumentare la sostanza secca (SS) dei fanghi di depurazione. L’obiettivo della disidratazione è la diminuzione dei costi di trasporto e di smaltimento, ma l’efficienza della disidratazione meccanica è bassa. L’elettroosmosi potrebbe essere una tecnica adatta per ridurre la quantità di acqua del fango finale tramite l’applicazione di un campo elettrico. Studi riguardanti l’elettro-disidratazione hanno riportato che la SS potrebbe aumentare fino a valori intorno al 40-45%, rispetto al 25-30% ottenuti con metodi meccanici. Qui, abbiamo analizzato i parametri che influenzano l’elettro-disidratazione a pressione applicata, con un apparato statico e uno dinamico, partendo da fanghi precedentemente disidratati meccanicamente. Il potenziale applicato è stato di 10 V, 15 V e 20 V con l’obiettivo di esaminare l’energia totale consumata e la finale SS. I risultati hanno confermato valori di SS finale intorno al 40% con il pistone statico. La SS iniziale e la conducibilità del fango, insieme al campo elettrico applicato, sono i fattori chiave delle prove di elettroosmosi. Il pistone rotante ha evidenziato che una miscelazione dei fanghi durante l'applicazione del potenziale può aumentare leggermente la conducibilità dei fanghi, ma lo spessore del fango deve essere mantenuto al di sotto di 1,5 cm per ottenere una buona disidratazione. Inoltre, è stata condotta un'analisi preliminare di differenti materiali per gli anodi da utilizzare in questo apparato, al fine di valutare l'influenza della corrosione durante il processo. L’acciaio inossidabile (AISI 304) è stato usato come substrato per rivestimenti ceramici depositati con tecnica PVD (TiN, AlTiN e DLC), ma i campioni hanno evidenziato una bassa resistenza alla corrosione.