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;加入水性高分子共聚物混合后反应10‑30min，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒结合;将污泥加热使水性高分子共聚物分子链运动卷曲;保温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
1.一种改善印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，利用向污泥中添加的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，改善印染污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将印染废水混凝后产生的沉淀污泥浓缩至含水率为95%以下，然后投加水解酸化菌进行厌氧消化处理，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，间歇充氧，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，使消化液pH不断降低至5以下;
(2)边搅拌边向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-40℃的温度响应性水性高分子共聚物，混合后反应10-30min，使H+与加入的温度响应性水性高分子共聚物的水溶性基团结合，通过离子交换作用形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)将污泥二次浓缩，排出浓缩水;
(4)将浓缩污泥加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-20℃，改变其物理状态，使温度响应性水性高分子共聚物分子链运动卷曲，带动污泥颗粒运动，相互黏结;
(5)保温5-60min，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，并通过温度响应性水性高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性;
(6)将污泥降温冷却，至温度低于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，由高弹态转变成玻璃态，硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(7)将冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，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。
2.根据权利要求1所述的一种改善印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥浓缩采用常规压缩沉淀浓缩或气浮浓缩方式。
3.根据权利要求1所述的一种改善印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥消化液pH为2-5。
4.根据权利要求1所述的一种改善印染污泥脱水性能的方法，其特征在于，所述步骤(2)中温度响应性水性高分子共聚物由单体丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸、丁二烯、丙烯酰胺中的几种软单体、硬单体共聚形成。
5.根据权利要求1所述一种改善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、蒸汽加热等直接或间接加热方式或联合加热方式。
6.根据权利要求1所述一种改善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。
7.根据权利要求1所述一种改善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、真空抽滤或机械压滤中的任一种方式。
说明书
一种改善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，特别涉及一种改善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、投加絮凝剂增大污泥絮体等方法，但冻融处理需特定条件，高温热水解需高温高压，而且脱出水污染负荷非常高。因此，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污泥脱水性能的方法，通过降低污泥比阻，提高污泥过滤脱水速度。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种改善印染污泥脱水性能的方法，利用向污泥中添加的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，改善印染污泥脱水性能，包括以下步骤：
(1)将印染废水混凝后产生的沉淀污泥浓缩至含水率为95%以下，然后投加水解酸化菌进行厌氧消化处理，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，间歇充氧，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，使消化液pH不断降低至5以下;
(2)边搅拌边向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温10-40℃的温度响应性水性高分子共聚物，投加量为5-20mg/g污泥，混合后反应10-30min，使H+与加入的温度响应性水性高分子共聚物的水溶性基团结合，通过离子交换作用形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)污泥沉淀二次浓缩12h以上，排出浓缩水;
(4)将污泥加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上5-20℃，改变其物理状态，使温共聚物分子链运动卷曲，带动污泥颗粒运动，相互黏结;
(5)保温5-60min，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、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性;
(6)将污泥降温冷却，至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链发生改变物理状态，由高弹态转变成玻璃态，硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(7)将冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，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。
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1-3%，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，过滤时间缩短为原污泥的10%以内。
b.以污泥水解酸化形成的小分子有机酸使温度响应性水性高分子共聚物析出，既降低污泥体积又节省酸，降低处理费用。
c.以水相中酸析出的温度响应性水性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实现软化吸附黏结污泥—污泥保温运动变形制孔—硬化支撑脱水孔道。温度响应性水性高分子共聚物析出后库伦斥力下降，受热后分子链发生蜷缩作用，可带动污泥颗粒高度团聚并变形收缩，形成污泥颗粒间孔隙可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，从而降低了污泥比阻。
d. 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。
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)将印染废水混凝后产生的沉淀污泥气浮浓缩至含水率为95%以下，然后投加水解酸化菌进行厌氧消化处理，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，间歇充氧，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，使消化液pH不断降低至4.2左右，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性水性高分子共聚物水溶性基团的电离;
(2)边搅拌边向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温25℃的温度响应性水性高分子共聚物，投加量为12mg/g污泥，混合后反应10min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的温度响应性水性高分子共聚物的水溶性基团结合，形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)沉淀浓缩16h，排出浓缩水;
(4)将污泥加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链运动卷曲，带动污泥颗粒运动，相互黏结;
(5)保温20min，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、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性;
(6)将污泥降温冷却，至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(7)将冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥立即抽滤脱水，污泥比阻降低为原污泥的2.32%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例2
(1)将印染废水混凝后产生的沉淀污泥浓缩至含水率为95%以下，然后投加水解酸化菌进行厌氧消化处理，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，间歇充氧，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，使消化液pH不断降低至4.0，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性水性高分子共聚物水溶性基团的电离;
(2)边搅拌边向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温30℃的温度响应性水性高分子共聚物，投加量为15mg/g污泥，混合后反应30min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的共聚物的水溶性基团结合，形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)沉淀浓缩16h，排出浓缩水;
(4)将污泥加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链运动卷曲，带动污泥颗粒运动，相互黏结;
(5)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，并通过共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性;
(6)将污泥降温冷却，至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(7)将冷却至温度低于共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，污泥比阻降低为原污泥的2.25%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例3
(1)将印染废水混凝后产生的沉淀污泥浓缩至含水率为95%以下，然后投加水解酸化菌进行厌氧消化处理，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，间歇充氧，防止甲烷菌大量生长繁殖发生甲烷化消耗有机酸，使消化液pH不断降低至3.87，有机酸电离产生氢离子，抑制后续温度响应性水性高分子共聚物水溶性基团的电离;
(2)边搅拌边向厌氧消化后的污泥中加入玻璃化温度(Tg)高于室温40℃的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10min，利用发酵产生的有机酸电离产生的H+与加入的共聚物的水溶性基团结合，形成—COOH，降低共聚物的溶解度，使共聚物分子充分析出并与污泥颗粒通过范德华力作用吸附结合;
(3)沉淀浓缩16h，排出浓缩水;
(4)将污泥加热，使温度升高至温度响应性水性高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链运动卷曲，带动污泥颗粒运动，相互黏结;
(5)保温60min，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、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性;
(6)将污泥降温冷却，至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下，使共聚物分子链由高弹态转变成玻璃态，硬化后形成立体网络结构支撑形成的污泥颗粒间孔隙;
(7)将冷却至温度低于温度响应性水性高分子共聚物Tg以下的污泥立即过滤脱水，污泥比阻降低为原污泥的1.76%，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。