申请日2018.12.13
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/04; C02F11/147; C02F11/121
摘要
本发明公开了一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：将印染废水混凝后产生的污泥浓缩后水解酸化;加入聚丙烯酸酯类共聚物混合后反应10‑30min，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒结合;将污泥加热使聚丙烯酸酯类共聚物分子链运动卷曲;保温10‑60min使共聚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;降温冷却，使共聚物分子链硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;污泥过滤脱水，通过硬化的共聚物分子链的支撑作用形成污泥过滤时的透水孔道并防止过滤过程中孔道变形，改善污泥过滤脱水性能。
权利要求书
1.一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，利用向污泥中投加的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，改善污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将印染废水处理产生的浓缩污泥厌氧消化，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物水解酸化产生小分子有机酸，使消化液pH不断降低至5以下;
(2)向厌氧消化后的污泥中加入温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的胺(或铵)盐，快速搅拌混合并反应5-20min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯共聚物中的—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以过量H+抑制羧酸基电离，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，与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合，然后将污泥浓缩;
(3)加热浓缩污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上，改变其物理状态，使聚丙烯酸酯共聚物分子链能自由卷曲，带动污泥颗粒运动，并使污泥黏结;
(4)保温10-60min，使与污泥颗粒吸附的聚丙烯酸酯共聚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;
(5)保温后将污泥降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5-10℃，使共聚物分子链改变物理状态，由高弹态恢复成玻璃态;
(6)将冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，通过共聚物分子链形成的立体网络骨架的支撑作用改善污泥脱水性能。
2.根据权利要求1所述的一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的污泥消化液pH为3-5。
3.根据权利要求1所述的一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物由丙烯酸酯类软、硬单体或非丙烯酸类硬单体共聚形成, 通过单体摩尔比控制高分子共聚物Tg高于室温5-40℃。
4.根据权利要求1所述的一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的加热采用电加热、蒸汽加热等直接或间接加热方式中的任一种或联合加热方式。
5.根据权利要求1所述的一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的降温冷却采用浓缩后的污泥通过热交换进行，提高温度，加快污泥水解酸化。
6.根据权利要求1所述的一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的过滤脱水指采用自然过滤、真空抽滤或机械压滤中的任意一种方式。
说明书
一种改善印染工业污泥脱水性能的方法
技术领域
本发明属于环境保护中的污泥处理技术领域，特别涉及一种改善印染工业污泥脱水性能的方法。
背景技术
污泥的脱水一直是世界性难题，特别是印染工业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，泥饼含水率高。
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，但改善污泥脱水性能效果普遍不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，通过大幅降低污泥比阻，提高污泥过滤脱水速度，缩短过滤时间。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种改善印染工业污泥脱水性能的方法，其特征在于，利用向污泥中投加的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，改善污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将印染废水处理产生的浓缩污泥厌氧消化，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物水解酸化产生小分子有机酸，使消化液pH不断降低至5以下;
(2)向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的聚丙烯酸酯高分子共聚物的胺(或铵)盐，投加量为0.1-0.4g/g干污泥，快速搅拌混合并反应5-20min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的聚丙烯酸酯共聚物中的—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以过量H+抑制羧酸基电离，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，与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合，然后将污泥气浮浓缩;
(3)加热污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上，改变其物理状态，使聚丙烯酸酯共聚物分子链能自由卷曲，带动污泥颗粒运动，使污泥黏结;
(4)保温10-60min，使与污泥颗粒吸附的聚丙烯酸酯共聚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;
(5)保温后将污泥降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5-10℃，使共聚物分子链改变物理状态由高弹态恢复玻璃态，快速硬化，形成立体网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水孔道;
(6)将冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，通过硬化后的共聚物分子链形成的立体网络骨架的支撑作用减少过滤过程中孔道变形及聚丙烯酸酯共聚物中的甲基、酯基等疏水基团的疏水作用，改善污泥脱水性能。
有益效果：
a. 以污泥水解酸化形成的小分子有机酸使聚丙烯酸酯类共聚物析出，既降低污泥体积又节省化学药剂，降低处理费用。
b. 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，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，降低污泥中结合水的含量，利于污泥脱水。
c. 以水相中酸析形成的温度响应性聚丙烯酸酯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软化吸附黏结污泥—污泥保温运动变形制孔—硬化支撑透水孔道作用。析出的温度响应性聚丙烯酸酯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，可减少过滤脱水时孔道变形、坍塌，降低污泥比阻。
d.印染工业污泥经本方法处理，污泥比阻可降低为原来的1-3%，由难过滤污泥转变成为易过滤污泥，过滤速率大为加快，达到相同的泥饼含水率，过滤时间缩短90%以上。
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)将印染废水处理产生的浓缩污泥厌氧消化，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物水解酸化产生小分子有机酸，使消化液pH不断降低至4.5;
(2)向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的聚丙烯酸酯类共聚物的胺(或铵)盐，投加量为0.2g/g干污泥，快速搅拌混合并且反应10min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物中的—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以过量H+抑制羧酸基电离，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，与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合，然后将污泥气浮浓缩;
(3)加热污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上20℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链能自由卷曲，带动污泥颗粒运动;
(4)保温30min，使与污泥颗粒吸附的温度响应性聚丙烯酸酯共聚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，并通过温度响应性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;
(5)保温后将污泥降温冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5℃，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，快速硬化，形成立体网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水孔道;
(6)将冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，污泥比阻可降低为原污泥的2.25%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例2
(1)将印染废水处理产生的浓缩污泥厌氧消化，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物水解酸化产生小分子有机酸，使消化液pH不断降低至3.75;
(2)向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的聚丙烯酸酯类共聚物的胺(或铵)盐，投加量为0.4g/g干污泥，快速搅拌混合并反应20min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物中的—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以过量H+抑制羧酸基电离，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，与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合，然后将污泥气浮浓缩;
(3)加热污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上15℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链能自由卷曲，带动污泥颗粒运动;
(4)保温60min，使与污泥颗粒吸附的温度响应性聚丙烯酸酯共聚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，并通过温度响应性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;
(5)保温后将污泥降温冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下10℃，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，快速硬化，形成立体网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水孔道;
(6)将冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，污泥比阻降低为原污泥的1.17%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例3
(1)将印染废水处理产生的浓缩污泥厌氧消化，控制消化过程处于水解酸化阶段，使污泥中的部分有机物水解酸化产生小分子有机酸，使消化液pH不断降低至4.1左右;
(2)向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的聚丙烯酸酯类共聚物的胺(或铵)盐，投加量为0.3g/g干污泥，快速搅拌混合并反应15min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物中的—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以过量H+抑制羧酸基电离，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，与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合，然后将污泥气浮浓缩;
(3)加热污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上10℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链能自由卷曲，带动污泥颗粒运动;
(4)保温20min，使与污泥颗粒吸附的温度响应性聚丙烯酸酯共聚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，并通过温度响应性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;
(5)保温后将污泥降温冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5℃，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，快速硬化，形成立体网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水孔道;
(6)将冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，泥比阻降低为原污泥的1.62%，大幅改善污泥过滤脱水性能。
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。