申请日2018.12.13
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F11/147; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种印染污泥快速脱水的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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的胺(或铵)盐溶解物，搅拌混合均匀;加酸，调节pH为2‑4，搅拌反应10‑30min;将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，加热污泥，保温10‑30min;污泥由加热罐进入热交换罐降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使聚丙烯酸酯共聚物形成污泥颗粒间硬骨架网络，提高脱水速率;冷却的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
权利要求书
1.一种印染污泥快速脱水的预处理方法，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，提高污泥表面疏水性能，降低污泥比阻，使污泥快速脱水，包括以下步骤：
(1)将印染污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的胺(或铵)盐溶解物，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向污泥中投加酸，调节pH为2-4，搅拌反应10-30min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—脱去[NR4]+，结合氢离子形成—COOH，电离度降低，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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，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10-30℃，改变其物理状态使聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒， 污泥在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蜷缩运动带动污泥颗粒一起团聚，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憎水性;
(4)污泥由加热罐进入热交换罐降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使聚丙烯酸酯共聚物由高弹态恢复为玻璃态，形成污泥颗粒间硬骨架网络，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以下的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
2.根据权利要求1所述的一种印染污泥快速脱水的预处理方法，其特征在于，所述步骤(1)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，玻璃化温度为40-80℃。
3.根据权利要求1所述的一种印染污泥快速脱水的预处理方法，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。
4.根据权利要求1所述的一种印染污泥快速脱水的预处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中的酸为无机酸或有机酸，若为有机酸其电离度应大于聚丙烯酸中羧酸基的电离度。
5.根据权利要求1所述的一种印染污泥快速脱水的预处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的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。
6.根据权利要求1所述的一种印染污泥快速脱水的预处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中的污泥脱水机采用真空抽滤脱水、自然过滤脱水或机械压滤脱水任一方式。
说明书
一种印染污泥快速脱水的预处理方法
技术领域
本发明属于环境保护中的污泥处理技术领域，特别涉及一种印染污泥快速脱水的预处理方法。
背景技术
污泥的脱水一直是世界性难题，特别是印染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的预处理，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印染污泥快速脱水的预处理方法，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：
一种印染污泥快速脱水的预处理方法，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，提高污泥表面疏水性能，降低污泥比阻，使污泥快速脱水，包括以下步骤：
(1)将印染废水处理过程产生的污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的胺(或铵)盐溶解物，投加量为200-600mg/g干污泥，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向污泥中投加酸，调节pH为2-4;搅拌反应10-30min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—脱去[NR4]+，结合氢离子形成—COOH，电离度降低，降低温度响应性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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，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10-30℃，改变其物理状态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， 污泥在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蜷缩运动带动污泥颗粒一起团聚，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憎水性;
(4)污泥由加热罐进入热交换罐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，使温度响应性聚丙烯酸酯共聚物由高弹态恢复为玻璃态，形成污泥颗粒间硬骨架网络，减少污泥脱水时脱水孔道变形堵塞，提高脱水速率;
(5)冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
有益效果：
a. 印染污泥经本方法预处理，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，达到相同的泥饼含水率，过滤时间缩短90%以上。
b. 以酸析形成的pH与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—污泥保温变形制孔—硬化支撑透水孔道作用。析出的pH与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。
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。
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)将印染废水处理过程产生的污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的胺(或铵)盐溶解物，投加量为200mg/g干污泥，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向污泥中投加酸，调节pH为3.96;搅拌反应10min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—脱去[NR4]+，结合氢离子形成—COOH，电离度降低，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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，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10℃，使聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在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蜷缩运动带动污泥颗粒一起团聚，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憎水性;
(4)污泥由加热罐进入热交换罐降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下10℃，使聚丙烯酸酯共聚物由高弹态转变为玻璃态，形成污泥颗粒间硬骨架网络，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共聚物Tg以下的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
真空脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，达到相同的泥饼含水率，脱水时间可缩短为原污泥的10%以内。
实施例2
(1)将印染废水处理过程产生的污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的胺(或铵)盐溶解物，投加量为400mg/g干污泥，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向污泥中投加酸，调节pH为4.0;搅拌反应20min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—脱去[NR4]+，结合氢离子形成—COOH，电离度降低，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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，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℃，使聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒，污泥在加热罐中保温停留时间20min，使与污泥颗粒黏结的聚合物分子链蜷缩运动带动污泥颗粒一起团聚，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憎水性;
(4)污泥由加热罐进入热交换罐降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使聚丙烯酸酯共聚物由高弹态转变为玻璃态，形成污泥颗粒间硬骨架网络，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以下的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
真空脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，达到相同的泥饼含水率，脱水时间缩短为原污泥的10%以内。
实施例3
(1)将印染废水处理过程产生的污泥浓缩至固含量5%以上泵入反应罐中，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的胺(或铵)盐溶解物，投加量为600mg/g干污泥，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向污泥中投加酸，调节pH为2.7;搅拌反应30min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团—COO—脱去[NR4]+，结合氢离子形成—COOH，电离度降低，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及氢键作用吸附结合;
(3)将污泥泵入热交换罐热交换升温后进入加热罐中，加热污泥，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度(Tg)以上30℃，使聚丙烯酸酯共聚物分子链卷曲，黏结污泥颗粒， 污泥在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蜷缩运动带动污泥颗粒一起团聚，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憎水性;
(4)污泥由加热罐进入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℃，使聚丙烯酸酯共聚物由高弹态转变为玻璃态，形成污泥颗粒间硬骨架网络，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共聚物Tg以下的预处理污泥立即由热交换罐进入污泥脱水机脱水，脱出水预热加酸后的污泥，回收热能。
真空脱水结果表明，与原污泥相比其脱水速率可提高十倍以上，达到相同的泥饼含水率，脱水时间可缩短为原污泥的10%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。