申请日2018.12.13
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/147; C02F11/121
摘要
本发明公开了一种提印染高污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：将沉淀污泥浓缩至固含量5%以上，投加酸，调节pH为3‑4;向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的水性高分子共聚物，混合后反应10‑30min，使共聚物分子析出;将污泥加热，使温度升高至水性高分子共聚物的Tg以上;保温10‑40min，使与污泥颗粒吸附的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，至温度低于水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;将污泥过滤脱水，通过硬化后的共聚物分子链的支撑作用形成污泥过滤时的透水孔道，提高污泥脱水的性能。
权利要求书
1.一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，利用向污泥中添加的pH与温度响应性水性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，提高印染污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将印染废水处理沉淀污泥浓缩至固含量5%以上，向污泥中投加酸，调节pH为3-5;
(2)边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-50℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，混合后反应10-30min，使加入的共聚物的水溶性基团脱去—[NR4]+，结合氢离子，形成—COOH，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-40℃，改变其物理状态使共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒;
(4)保温10-40min，使与污泥颗粒吸附的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，并通过共聚物中的甲基、酯基等疏水基团降低污泥颗粒的亲水性;
(5)将污泥降温冷却，至温度低于pH与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转变成玻璃态，硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(6)将冷却至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥过滤脱水，通过硬化后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，提高污泥过滤脱水的性能。
2.根据权利要求1所述的一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的污泥浓缩采用压缩沉淀或气浮浓缩方式，优选气浮浓缩方式。
3.根据权利要求1所述的一种提高印染污泥脱水性能的方法，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pH与温度响应性水性高分子共聚物中羧酸基的电离度。
4.根据权利要求1所述的一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的pH与温度响应性水性高分子共聚物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、丁二烯、丙烯酰胺中的几种软、硬单体共聚形成。
5.根据权利要求1所述的一种提高印染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、蒸汽加热或导热油等直接或间接加热方式中的任一种或联合加热方式。
6.根据权利要求1所述的一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的降温冷却利用投加pH与温度响应性水性高分子共聚物反应后的污泥通过热交换进行，回收热能。
7.根据权利要求1所述的一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的过滤脱水采用自然过滤或真空抽滤或机械压滤中的任意一种方式。
说明书
一种提高印染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，特别涉及一种提高印染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，特别是印染废水处理产生的污泥中含有大量亲水性有机物，其结合水含量高，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污泥层孔道容易堵塞，脱水速率慢，泥饼含水率高。
目前对于污泥脱水性能的提高，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，但提高效果普遍不甚理想，污泥比阻大，仍难于脱水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高污泥脱水性能的方法，通过降低过滤时的污泥比阻，提高污泥脱水性能。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，利用向污泥中添加的pH与温度响应性水性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，提高印染污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将沉淀污泥浓缩至固含量5%以上，向污泥中投加酸，调节pH为3-5;
(2)边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-50℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，投加量为10-30mg/g污泥，混合后反应10-30min，使加入的共聚物的水溶性基团脱去—[NR4]+，结合氢离子，形成—COOH，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-40℃，改变其物理状态使共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒;
(4)保温10-40min，使与污泥颗粒吸附的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，并通过共聚物中的甲基、酯基等疏水基团降低污泥颗粒的亲水性;
(5)将污泥降温冷却，至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，改变物理状态使共聚物分子链转变成玻璃态，硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(6)将冷却至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥过滤脱水，通过硬化后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或减少过滤过程中孔道变形，提高污泥过滤脱水的性能。
有益效果：
a. 印染污泥经本方法处理，污泥比阻可降低为原来的3-6%，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80%以上。
b. 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。
c. 以水相中酸析形成的pH与温度响应性高分子共聚物通过对温度的响应在玻璃化温度上下其物理状态的转化在水相中实现软化吸附黏结污泥—污泥保温变形制孔—硬化支撑透水孔道作用。析出的pH与温度响应性水性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。
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
一种提高印染污泥脱水性能的方法，包括以下步骤：
(1)将印染废水处理产生的沉淀污泥压缩沉淀浓缩至固含量5.2%，向污泥中投加93%的浓硫酸，调节pH为3.6左右;
(2)边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温30℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，投加量为30mg/g污泥，混合后搅拌反应30min，使加入的共聚物的水溶性基团脱去—[NR4]+，结合氢离子，形成—COOH，降低pH与温度响应性水性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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥水浴加热，使温度升高至pH与温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上40℃，使共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒;
(4)保温10min，使与污泥颗粒吸附的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，并通过共聚物中的甲基、酯基等疏水基团降低污泥颗粒的亲水性;
(5)将污泥降温冷却，至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下10℃，使共聚物分子链转变成玻璃态，硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(6)将冷却至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥过滤脱水，通过硬化后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或减少过滤过程中孔道变形，提高污泥过滤脱水的性能。
真空抽滤测试结果表明，污泥比阻降为原污泥的4.53%，泥饼含水率降低3.20%左右。
实施例2
一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将沉淀污泥压缩沉淀浓缩至固含量5.2%以上，向污泥中投加投加50%的盐酸，调节pH为3.85;
(2)边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温20℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，投加量为20mg/g污泥，混合后反应20min，使加入的共聚物的水溶性基团脱去—[NR4]+，结合氢离子，形成—COOH，降低pH与温度响应性水性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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒;
(4)保温40min，使与污泥颗粒吸附的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pH与温度响应性水性高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团降低污泥颗粒的亲水性;
(5)将污泥降温冷却，至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下5℃，使共聚物分子链转变成玻璃态，硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(6)将冷却至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥过滤脱水，通过硬化后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或减少过滤过程中孔道变形，提高污泥过滤脱水的性能。
真空抽滤测试结果表明，污泥比阻降为原污泥的3.91%，泥饼含水率降低3.70%左右。
实施例3
一种提高印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将沉淀污泥压缩沉淀浓缩至固含量5.0%，向污泥中投加甲酸，调节pH为3.91;
(2)边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温40℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，投加量为25mg/g污泥，混合后反应10min，使加入的共聚物的水溶性基团脱去—[NR4]+，结合氢离子，形成—COOH，降低pH与温度响应性水性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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥加热，使温度升高至pH与温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上20℃，使共聚物胶乳分子链卷曲，黏结污泥颗粒;
(4)保温30min，使与污泥颗粒吸附的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，并通过共聚物中的甲基、酯基等疏水基团降低污泥颗粒的亲水性;
(5)将污泥降温冷却，至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下10℃，使共聚物分子链转变成玻璃态，硬化后形成网络骨架，支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(6)将冷却至温度低于pH与温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥过滤脱水，通过硬化后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或减少过滤过程中孔道变形，提高污泥过滤脱水的性能。
真空抽滤测试结果表明，污泥比阻降为原污泥的5.78%，泥饼含水率降低3.10%左右。
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。