申请日2018.12.13
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/122; C02F11/147
摘要
本发明公开了一种使污泥快速压滤脱水的方法，包括以下步骤：将浓缩至污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使消化液pH不断降低至5以下;将污泥泵入反应罐中，按比例加入玻璃化温度高于室温10‑50℃的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，混合后反应5‑30min;将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，加热污泥并保温10‑30min;高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却使聚丙烯酸酯共聚物硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙提高脱水速率;冷却污泥立即压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
权利要求书
1.一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，利用向污泥中投加的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物对温度的响应通过温度变化改变其物理状态，降低污泥比阻，使污泥快速压滤脱水，包括以下步骤：
(1)将浓缩至含水率为95%以下的混合污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物发酵产生有机酸，使消化液pH不断降低至5以下，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，有机酸电离产生氢离子，抑制后续聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离，沉淀浓缩污泥;
(2)将浓缩污泥泵入反应罐中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-50℃的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物，混合后反应5-30min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—结合，脱去[NR4]+,形成—COOH，并以过量的H+抑制—COOH电离，降低聚丙烯酸酯共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，将污泥加热，使温度升高至聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上10-20℃，使聚丙烯酸酯共聚物改变其物理状态，分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在耐压加热罐中保温停留时间10-30min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链连同污泥颗粒一起团聚，收缩变形，形成污泥颗粒间孔隙，并通过聚丙烯酸酯共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性;
(4)高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5-20℃，使聚丙烯酸酯共聚物由高弹态恢复为玻璃态，硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即由耐压热交换罐进入板框压滤机快速压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
2.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的污泥浓缩采用压缩沉淀浓缩或气浮浓缩方式。
3.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物由丙烯酸酯类软单体、丙烯酸酯类硬单体或非丙烯酸类硬单体共聚形成。
4.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的耐压加热罐的加热采用电加热、蒸汽加热或导热油加热或其联合加热的方式。
5.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的耐压加热罐的耐受压力不低于1.5MPa。
6.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的耐压热交换罐内层耐受压力不低于1.5MPa。
7.根据权利要求1所述的一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的板框压滤机滤件耐受温度不低于100℃。
说明书
一种使污泥快速压滤脱水的方法
技术领域
本发明属于环境保护中的污泥处理技术领域，特别涉及一种使污泥快速压滤脱水的方法。
背景技术
污泥的脱水一直是世界性难题，特别是污泥中含有大量有机物，其亲水性强，结合水含量高，采用板框压滤机、带式脱水机机械压滤脱水时脱水速率慢。
目前对于污泥脱水性能的改善，主要包括热调理、冻融处理，高温热水解、投加絮凝剂增大絮体颗粒等方法，但效果普遍不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使污泥快速压滤脱水的方法，通过降低污泥比阻，提高污泥压滤脱水速度。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，利用向污泥中投加的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物对温度的响应通过温度变化改变其物理状态，降低污泥比阻，使污泥快速压滤脱水，包括以下步骤：
(1)将浓缩至含水率为95%以下的混合污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物发酵产生有机酸，使消化液pH不断降低至5以下，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物水溶性基团的电离，沉淀浓缩污泥;
(2)将厌氧消化后的浓缩污泥泵入反应罐中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-50℃的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物，投加量为0.2-0.4g/g干污泥，混合后反应5-30min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性基团—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制—COOH电离，降低聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的玻璃化温度(Tg)以上10-20℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物改变其物理状态，分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在耐压加热罐中保温停留时间10-30min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链连同污泥颗粒一起团聚，收缩变形，形成污泥颗粒间孔隙，并通过聚丙烯酸酯高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性;
(4)高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下5-20℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物由高弹态恢复为玻璃态，硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下的污泥立即由耐压热交换罐进入板框压滤机快速压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
有益效果：
a.污泥经本方法处理，污泥比阻可降低为原来的1-10%，由难过率污泥转变成为易过滤污泥，过滤速率大为加快，过滤时间大为缩短。
b.以污泥水解酸化形成的小分子有机酸使pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物析出，既降低污泥体积又节省酸，降低处理费用。
c. 以水相中酸析形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物通过对温度的响应在玻璃化温度上下物理状态的变化在水相中实现污泥的吸附黏结—污泥保温变形制孔—硬化支撑透水孔道作用。析出的聚丙烯酸酯高分子共聚物分子链库伦斥力降低，受热后发生蜷缩作用，可粘结污泥，带动污泥颗粒高度团聚并变形收缩，形成污泥颗粒间孔隙构成过滤脱水时的脱水孔道，而且冷却硬化后支撑脱水通道，可减少过滤脱水时污泥孔隙变形、坍塌，降低污泥比阻。
d. 析出的pH与温度响应性共聚物中的羧基可与污泥颗粒的亲水基作用，改变污泥表面性能，降低污泥颗粒与水之间的作用力，同时共聚物柔性链段中的甲基、乙基、酯基等疏水基团进一步提高污泥颗粒的憎水性，增加泥水间斥力，降低浓缩污泥中结合水的含量，利于污泥脱水。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)将浓缩至含水率为95%.2的混合污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物发酵产生有机酸，使消化液pH不断降低至4.06，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物水溶性基团的电离，沉淀浓缩污泥;
(2)将厌氧消化后的浓缩污泥泵入反应罐中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度(Tg)高于室温40℃的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物，投加量为0.2g/g干污泥，混合后反应10min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性基团—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制—COOH电离，降低聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的玻璃化温度(Tg)以上10℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在耐压加热罐中保温停留时间30min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链连同污泥颗粒一起团聚，收缩变形，形成污泥颗粒间孔隙，并通过聚丙烯酸酯高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性;
(4)高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下10℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物由高弹态恢复为玻璃态，硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下的污泥立即由耐压热交换罐进入板框压滤机压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，脱水时间大为缩短。
实施例2
一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将浓缩至含水率为95%以下的混合污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物发酵产生有机酸，使消化液pH不断降低至5以下，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物水溶性基团的电离，沉淀浓缩污泥;
(2)将厌氧消化后的浓缩污泥泵入反应罐中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度(Tg)高于室温20℃的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物，投加量为0.2-0.4g/g干污泥，混合后反应5-30min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性基团—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制—COOH电离，降低聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的玻璃化温度(Tg)以上10-20℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在耐压加热罐中保温停留时间10-30min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链连同污泥颗粒一起团聚，收缩变形，形成污泥颗粒间孔隙，并通过聚丙烯酸酯高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性;
(4)高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下5℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物由高弹态恢复为玻璃态，硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下的污泥立即由耐压热交换罐进入板框压滤机快速压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，脱水时间大为缩短。
实施例3
一种使污泥快速压滤脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将浓缩至含水率为95%以下的混合污泥进行厌氧消化处理，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物发酵产生有机酸，使消化液pH不断降低至3.98，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物水溶性基团的电离，沉淀浓缩污泥;
(2)将厌氧消化后的浓缩污泥泵入反应罐中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度(Tg)高于室温40℃的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物，投加量为0.4g/g干污泥，混合后反应30min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性基团—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制—COOH电离，降低聚丙烯酸酯高分子共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入耐压热交换罐热交换升温后进入密封的耐压加热罐中，将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的玻璃化温度(Tg)以上20℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在耐压加热罐中保温停留时间10min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链连同污泥颗粒一起团聚，收缩变形，形成污泥颗粒间孔隙，并通过聚丙烯酸酯高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性;
(4)高温污泥由耐压加热罐进入耐压热交换罐降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下20℃，使聚丙烯酸酯高分子共聚物由高弹态恢复为玻璃态，硬化形成污泥颗粒间硬骨架，支撑污泥颗粒间孔隙，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下的污泥立即由耐压热交换罐进入板框压滤机快速压滤脱水，脱出水与泵入加热罐的污泥先进行热交换，回收热能。
脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，脱水时间大为缩短。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。