申请日2018.12.13
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/04; C02F11/147; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：将浓缩污泥厌氧消化，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，加入温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，混合后反应10‑30min;将污泥泵入连续运转的脱水滤带上，预脱水1‑2min;从底部加热污泥，使聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，构成污泥层内透水孔道;冷却使污泥层内聚丙烯酸酯共聚物硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，降低污泥比阻，加快污泥脱水;污泥快速过滤脱水1‑2min，形成脱水泥饼并排出;脱出水先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
权利要求书
1.一种加快浓缩污泥脱水的方法，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，加快浓缩污泥脱水，包括以下步骤：
(1)将浓缩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，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离;
(2)将厌氧消化后的污泥泵入反应罐，边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，混合后反应10-30min，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的—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制羧酸基电离，降低聚丙烯酸酯共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用结合在一起，然后用气浮机浓缩污泥;
(3)将浓缩污泥泵入连续运转的脱水滤带上，分布均匀，预脱水1-2min;
(4)从底部加热污泥，使温度升高至聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上20-40℃，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，带动污泥颗粒收缩变形，形成由污泥层底部向上不断增大的污泥颗粒间孔隙，构成污泥层内透水孔道;
(5)至上层污泥变形充分后边脱水边从污泥层底部由下向上冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使污泥层内聚丙烯酸酯共聚物分子链改变其物理状态恢复玻璃态，由下向上硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，防止孔道变形，降低污泥比阻，加快污泥脱水;
(6)污泥快速过滤脱水1-2min，形成脱水泥饼并排出;
(7)脱出水先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
2.根据权利要求1所述的一种加快浓缩污泥脱水的方法，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所述的一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的聚丙烯酸酯共聚物由丙烯酸酯类软单体、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聚合物Tg为40-80℃。
4.根据权利要求1所述的一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的加热是指采用电加热、蒸汽加热、导热油加热方式的任一种或其联合加热的方式。
5.根据权利要求1所述的一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的冷却采用向上喷吹冷水或空气的方式。
6.根据权利要求1所述的一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的过滤脱水采用真空抽滤脱水或压滤脱水方式的任一种或其联合脱水方式。
说明书
一种加快浓缩污泥脱水的方法
技术领域
本发明属于环境保护中的污泥脱水处理技术领域，特别涉及一种加快浓缩污泥脱水的方法。
背景技术
浓缩污泥的脱水一直是世界性难题，特别是工业废水处理产生浓缩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、真空脱水机等进行机械脱水时脱水速率慢，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，但效果普遍不甚理想，污泥比阻高，脱水速率慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加快浓缩污泥脱水的方法，通过降低浓缩污泥的比阻，提高污泥过滤脱水速度，可大幅缩短脱水时间。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种加快浓缩污泥脱水的方法，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，加快浓缩污泥脱水，包括以下步骤：
(1)将浓缩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，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离;
(2)将厌氧消化后的污泥泵入反应罐，边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度高于室温的由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，投加量为100-400mg/g干污泥，混合后反应10-30min，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的—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制羧酸基电离，降低温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用结合在一起，然后用气浮机浓缩污泥;
(3)将浓缩后的污泥泵入连续运转的脱水滤带上，分布均匀，预脱水1-2min;
(4)从底部加热污泥，使温度升高至温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上20-40℃，使温度响应性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，带动污泥颗粒收缩变形，形成由污泥层底部向上不断增大的污泥颗粒间孔隙，构成污泥层内透水孔道;
(5)至上层污泥变形充分后边脱水边从污泥层底部由下向上冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使污泥层内温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链改变其物理状态转变成玻璃态，由下向上硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，防止孔道变形，降低污泥比阻，加快污泥脱水;
(6)污泥快速过滤脱水1-2min，形成脱水泥饼并排出;
(7)脱出水先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
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酸，降低处理费用。
b. 以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转变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，可减少过滤脱水时污泥孔隙变形、坍塌，降低污泥比阻。
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，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。
d.浓缩污泥经本方法处理，污泥比阻可降低为原来的1-5%，由难过滤污泥转变成为易过滤污泥，达到相同的泥饼含水率，脱水时间缩短为原来的十分之一以内。
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3.92，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离;
(2)将厌氧消化后的污泥泵入反应罐，边搅拌边向污泥中加入由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，投加量为400mg/g干污泥，混合后反应30min，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的—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制羧酸基电离，降低温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用结合在一起，然后用气浮机浓缩污泥;
(3)将浓缩后的污泥泵入连续运转的脱水滤带上，分布均匀，预脱水1min;
(4)从底部加热污泥，使温度升高至温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上30℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒，带动污泥颗粒收缩变形，形成由污泥层底部向上不断增大的污泥颗粒间孔隙，构成污泥层内透水孔道;
(5)至上层污泥变形充分后边脱水边从污泥层底部由下向上冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使污泥层内温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链转变成玻璃态，由下向上硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，防止孔道变形，降低污泥比阻，加快污泥脱水;
(6)污泥真空过滤脱水2min，形成脱水泥饼并排出;
(7)脱出水可先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
真空过滤脱水结果表明，污泥比阻可降低为原污泥的1.42%，达到相同的泥饼含水率，过滤脱水时间可缩短为原来的十分之一以内。
实施例2
一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将浓缩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4.08，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离;
(2)将厌氧消化后的污泥泵入反应罐，边搅拌边向污泥中加入由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，投加量为300mg/g干污泥，混合后反应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的—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制羧酸基电离，降低温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用结合在一起，然后用气浮机浓缩污泥;
(3)将浓缩后的污泥泵入连续运转的脱水滤带上，分布均匀，预脱水1min;
(4)从底部加热污泥，使温度升高至温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上25℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒，带动污泥颗粒收缩变形，形成由污泥层底部向上不断增大的污泥颗粒间孔隙，构成污泥层内透水孔道;
(5)至上层污泥变形充分后边脱水边从污泥层底部由下向上冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下10℃，使污泥层内温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链转变成玻璃态，由下向上硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，防止孔道变形，降低污泥比阻，加快污泥脱水;
(6)污泥快速过滤脱水1min，形成脱水泥饼并排出;
(7)脱出水可先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
真空过滤脱水结果表明，污泥比阻可降低为原污泥的1.65%，达到相同的泥饼含水率，过滤脱水时间可缩短为原来的十分之一以内。
实施例3
一种加快浓缩污泥脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将浓缩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4.02，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性聚丙烯酸酯共聚物水溶性基团的电离;
(2)将厌氧消化后的污泥泵入反应罐，边搅拌边向污泥中加入由软单体、硬单体与丙烯酸系单体共聚形成的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，投加量为200mg/g干污泥，混合后反应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的—COO—结合，脱去[NR4]+，形成—COOH，并以过量的H+抑制羧酸基电离，降低温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力与氢键作用结合在一起，然后用气浮机浓缩污泥;
(3)将浓缩后的污泥泵入连续运转的脱水滤带上，分布均匀，预脱水1min;
(4)从底部加热污泥，使温度升高至温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上10℃，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒，带动污泥颗粒收缩变形，形成由污泥层底部向上不断增大的污泥颗粒间孔隙，构成污泥层内透水孔道;
(5)至上层污泥变形充分后边脱水边从污泥层底部由下向上冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下10℃，使污泥层内温度响应性聚丙烯酸酯共聚物分子链转变成玻璃态，由下向上硬化后形成立体网络骨架，支撑污泥层内形成的透水孔道，防止孔道变形，降低污泥比阻，加快污泥脱水;
(6)污泥快速过滤脱水2min，形成脱水泥饼并排出;
(7)脱出水可先经热交换预热厌氧消化后的污泥再与浓缩污泥热交换，加快污泥水解酸化，回收热能降低能耗。
真空过滤脱水结果表明，污泥比阻可降低为原污泥的2.03%，达到相同的泥饼含水率，过滤脱水时间可缩短为原来的十分之一以内。
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。