申请日2018.12.18
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号C02F11/147; C02F11/143; C02F11/13; C02F11/121; C02F103/30
摘要
一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，包括以下步骤：将预浓缩后的印染污泥泵入耐酸反应罐中，投加酸，调节污泥pH为3‑5;加入温度响应性水性高分子共聚物，投加量为2‑10g/L污泥，混合后反应5‑30min;反应后污泥泵入耐酸预热罐，与浓缩出的水通过热交换进行预热;将预热后的污泥泵入耐酸加热浓缩罐，与无机物固体颗粒反应;保温5‑30min通过持续反应释放的微气泡黏附污泥颗粒，并由微气泡带动污泥上浮充分，形成污泥层，使污泥高度浓缩;排出浓缩罐底部浓缩出的水层，过滤回收剩余无机物固体颗粒;排出浓缩污泥，冷却后去过滤脱水。
权利要求书
1.一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，向污泥中添加温度响应性水性高分子共聚物，使其反应析出，以共聚物分子链对温度的响应通过温度变化改变其物理状态，实现污泥的浓缩，包括以下步骤：
(1)将预浓缩后的印染污泥泵入耐酸反应罐中，向反应罐污泥中投加酸，搅拌充分，调节污泥pH为3-5;
(2)边搅拌边向反应罐中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-40℃的温度响应性水性高分子共聚物，混合后反应5-30min，利用酸电离产生的H+与加入的温度响应性水性高分子共聚物的水溶性基团结合，脱去碱性离子，形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)反应后污泥由污泥泵泵入耐酸预热罐，与浓缩出的水通过热交换进行预热，回收热能;
(4)将预热后的污泥泵入耐酸加热浓缩罐，与预先加入的与酸反应缓慢释放微气泡的无机物固体颗粒反应，调控浓缩水pH近中性,同时加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-30℃，改变其物理状态，使温度响应性水性高分子共聚物分子链运动卷曲，带动污泥运动聚集;
(5)保温5-30min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链运动卷曲带动污泥颗粒一起充分团聚，收缩变形，通过温度响应性水性高分子共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并且通过持续反应释放的微气泡黏附污泥颗粒，并由微气泡带动污泥上浮充分，泥水分层形成污泥层，使污泥高度浓缩，停止保温;
(6)打开排放管阀门，由底部排放管排出浓缩罐底部浓缩出的水层，过滤回收剩余无机物固体颗粒后进入预热罐通过热交换回收热能后排入污水处理系统;
(7)浓缩出的水排放完毕后排出糊状浓缩污泥，冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链转变成玻璃态，硬化后形成立体骨架支撑污泥颗粒间孔隙，降低污泥比阻，然后污泥去过滤脱水。
2.一种用于实现权利要求1的间歇式污泥浓缩罐，其特征在于，所述的的污泥浓缩罐为顶部敞口筒体，上部设有进泥管，中间设有加热管，底部一侧设有排放管;所述进泥管在浓缩罐罐壁外设有阀门，管口末端封闭，管两侧均匀开设直径20mm的出泥孔，孔间距20cm;所述加热管位于进泥管下方，由支架固定在罐壁上;所述排放管位于加热管一侧，排放管进水口管口向下，距浓缩罐底部20cm，排放管穿过浓缩罐罐壁形成排放管口，排放管口设置阀门;所述污泥浓缩罐底部装填有无机物固体颗粒，颗粒粒径5-50mm。
3.根据权利要求1所述的一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的酸为无机酸或有机酸，若为有机酸其电离度应大于温度响应性水性高分子共聚物中羧酸基的电离度，优选无机酸。
4.根据权利要求1所述的一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤(2)中温度响应性水性高分子共聚物由单体丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸、丁二烯、丙烯酰胺中的几种共聚形成，并通过单体摩尔比调控其玻璃化温度。
5.根据权利要求1所述的一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的加热浓缩罐加热采用电加热、蒸汽加热、导热油加热中的任一间接加热方式或其联合加热方式。
6.根据权利要求1所述的一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的无机物固体颗粒为金属单质或化合物固体颗粒，优选石灰石或废铁屑。
说明书
一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法
技术领域
本发明属于环境保护中的污水、污泥处理技术领域，特别涉及一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法。
背景技术
污水处理过程中会产生大量的污泥，其体积大，含水率高，通常高达98-99%，因此污泥的脱水一直是世界性难题。当采用板框压滤机、带式脱水机或离心脱水机等进行机械脱水或真空脱水等固液分离方法进行脱水时脱水速率慢，脱水时间长。
污泥体积的减量化是污泥处理的重要任务之一，因此污泥脱水前通常需要先进行浓缩处理，以减少污泥体积，但是纺织印染污泥中通常含有大量的有机物，如淀粉、改性淀粉、聚乙烯醇、海藻酸钠、胶黏剂等，其亲水性强，粘度大，结合水含量高，采用常规的污泥浓缩技术如沉淀浓缩、气浮浓缩难以达到良好的浓缩效果。存在浓缩倍数低，减量化效果差等问题，其浓缩后污泥体积仍然巨大，有的污泥甚至难以浓缩不能泥水分层，污泥脱水困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，提高污泥体积减量化程度，使污泥高倍浓缩。
本发明的另一目的在于提供一种降低浓缩污泥比阻的方法，提高污泥过滤脱水速度。
为实现上述之发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种间歇式浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，向污泥中添加温度响应性水性高分子共聚物，使其反应析出，以共聚物分子链对温度的响应通过温度变化改变其物理状态，实现污泥的浓缩，包括以下步骤：
(1)将预浓缩24h后的印染污泥泵入耐酸反应罐中，向反应罐污泥中投加酸，搅拌充分，调节污泥pH为3-5;
(2)边搅拌边向反应罐中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-40℃的温度响应性水性高分子共聚物，投加量为2-10g/L污泥，混合后反应5-30min，利用酸电离产生的H+与加入的温度响应性水性高分子共聚物的水溶性基团结合，脱去碱性离子，形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)反应后污泥由污泥泵泵入耐酸预热罐，与浓缩出的水通过热交换进行预热，回收热能;
(4)将预热后的污泥泵入耐酸加热浓缩罐，与预先加入的与酸反应缓慢释放微气泡的无机物固体颗粒反应，调控浓缩水pH近中性,同时加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-30℃，改变其物理状态，使温度响应性水性高分子共聚物分子链运动卷曲，带动污泥运动聚集;
(5)保温5-30min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链运动卷曲带动污泥颗粒一起充分团聚，收缩变形，通过温度响应性水性高分子共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并且通过持续反应释放的微气泡黏附污泥颗粒，并由微气泡带动污泥上浮充分，泥水分层形成污泥层，使污泥高度浓缩，停止保温;
(6)打开排放管阀门，由底部排放管排出浓缩罐底部浓缩出的水层，过滤回收剩余无机物固体颗粒后进入预热罐通过热交换回收热能后排入污水处理系统;
(7)浓缩出的水排放完毕后排出糊状浓缩污泥，冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链改变物理状态恢复成玻璃态，硬化后形成立体骨架支撑污泥颗粒间孔隙，降低污泥比阻，然后污泥去过滤脱水。
有益效果：
a. 以水相中酸析形成的玻璃化温度高于室温的温度响应性水性高分子共聚物通过对温度的响应在玻璃化温度上下发生物理状态的变化实现软化黏结污泥—保温制孔—硬化支撑透水孔道作用，使难以浓缩的污泥进一步浓缩，减量化效果明显，污泥体积可缩减至30%以下，浓缩倍数比常规沉淀浓缩法提高4倍以上，比常规气浮浓缩法提高2倍以上。
b.受热后温度响应性水性高分子共聚物分子链的蜷缩作用，可带动污泥颗粒高度团聚并变形收缩，使污泥浓缩并形成污泥颗粒间孔隙，构成过滤脱水时的脱水孔道。
c. 析出的温度响应性共聚物中的羧基可与污泥颗粒的亲水基作用，降低污泥颗粒与水之间的作用力，同时共聚物中的甲基、乙基、酯基等疏水基团进一步提高污泥颗粒的憎水性，并通过气液固三相界面改变污泥的表面性能，降低浓缩污泥中结合水的含量，利于污泥浓缩。
d.温度响应性水性高分子共聚物转化成玻璃态后硬化支撑污泥颗粒间孔隙，可减少过滤脱水时污泥孔隙变形、坍塌，浓缩后污泥比阻可降低为原来的10%以下，由难过滤污泥转变成为易过滤污泥，滤速加快，缩短过滤时间。
e. 无机物固体颗粒反应释放的微气泡在污泥颗粒表面形成气、液、固三相接触界面，减少固液接触，并随温度上升，加速微气泡释放，使浓缩出水易借助重力下沉形成水层，提高浓缩效果。