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污泥中重金属离子的去除是污泥资源化利用过程中要面临的一个关键问题。本论文首先探讨了采用双极膜结合离子交换膜技术,通过单个污泥室去除污泥中含有的Cu、Ni两种重金属,确定了最佳的实验条件:阳极室中支持电解质硝酸的浓度为0.2mol/L,阴极室中支持电解质硝酸钠的浓度为0.8mol/L,电流密度为2mA/cm2。研究表明,随着通电时间的增加,污泥室中pH值和槽电压快速下降,并逐渐趋于一稳定值(pH值约为2.5,槽电压约为2.51V)。在最佳实验条件下,当通电240h时,污泥中Cu离子的去除率可达81%,Ni离子的去除率可达72%。电解能耗为0.4912kw.h/kg。采用双极膜结合离子交换膜技术,通过单个污泥室在酸化条件下对去除污泥中含有的Cu和Ni离子进行了研究。研究结果表明,随着通电时间的增加,同样地,污泥室中pH值和槽电压快速下降,并逐渐趋于一稳定值(pH值约为2,槽电压约为2V,均较没有酸化时低)。在电流密度为2mA/cm2时,污泥室中pH值调为3.5时,污泥室中Cu离子的去除率最高可达83.49%,去除时间仅需162 h,Ni离子的去除率最高可达73.13%,去除时间仅需150 h,较没有酸化时(240h)大大缩短。通电时间162h,整个过程电流效率为43.99%,电能损耗为0.2349kw·h/kg,低于没有酸化时的0.4912kw.h/kg。参考Tessier方法,对处理前后污泥样品中重金属元素的五种形态进行分析。分析结果表明,在电流密度为2mA/cm2时,污泥室中pH值调为3.5时,处理后污泥中交换态铜、碳酸盐结合态铜、铁锰氧化态铜、有机结合态铜和残渣态铜的去除率分别为64.26%、69.90%、66.74%、91.64%和93.95%;处理后污泥中交换态镍、碳酸盐结合态镍、铁锰氧化态镍、有机结合态镍和残渣态镍的去除率分别为22.44%、27.96%、44.06%、85.65%、89.36%。说明较难析出态的重金属离子向较易析出态的重金属离子转化而除去。采用双极膜结合离子交换膜技术,通过多个污泥室和金属离子室交替串联对去除污泥中Cu和Ni离子进行了研究,研究结果表明,在电流密度为2mA/cm2时,污泥室pH值为3.5时,采用二个或三个污泥室与金属离子室交替串联,各污泥室中Cu离子的去除率分别可达85.11%、64.17%和85.22%、57.29%、81.52%,去除所需时间分别为168h、168h和156h、180h、180h。各污泥室中Ni离子的去除率分别可达75.01%、56.71%和75.06%、63.03%、73.02%,去除所需时间分别为 132h、168h和 132h、168h、144h;随着通电时间的增加,槽电压和污泥室pH值快速下降并逐渐趋于一个相对稳定值,pH值约为2.0～2.3,不同污泥室的pH值略有差别。当采用两个污泥室交替串联时,通电时间为168h,整个电解过程电流效率为79.86%,电能损耗为0.1712kw·h/kg,低于单个污泥室时的电能损耗(0.2349kw·h/kg)。当采用三个污泥室交替串联时,通电时间为180h,整个电解过程电流效率为125.96%,电能损耗为0.15641kw·h/kg,低于二个污泥室时的电能损耗(0.1712kw·h/kg)。可见采用双极膜技术通过污泥室和金属离子室交替串联可实现一对电极同时处理多个污泥室,提高电流效率,减少电极表面副反应的发生,降低能耗,使电槽更加紧凑,提高电槽的空间利用率。