CN109354363A - 一种降低浓缩污泥比阻的方法 - Google Patents

一种降低浓缩污泥比阻的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低浓缩污泥比阻的方法，包括以下步骤：将污泥浓缩至固含量5%以上，进行厌氧消化处理，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；将污泥泵入反应罐中，加入玻璃化温度（Tg）为40‑80℃的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，混合后反应10‑30min；将污泥热交换后泵入加热罐中加热，然后保温10‑60min；将污泥热交换降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使聚合物快速硬化成立体网络状，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水通道；将污泥立即过滤脱水，通过硬化后的聚丙烯酸酯共聚物分子链形成的立体网络状骨架的支撑作用降低污泥比阻。

Description

一种降低浓缩污泥比阻的方法
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，特别涉及一种降低浓缩污泥比阻的方法。
背景技术
污泥的脱水一直是世界性难题，特别是工业废水处理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，污泥比阻仍然较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低浓缩污泥比阻的方法，通过降低污泥比阻，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：
一种降低浓缩污泥比阻的方法，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，降低污泥比阻，包括以下步骤：
（1）将废水处理产生的混合污泥气浮或沉淀浓缩至固含量5%以上，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pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子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中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度（Tg）为40-80℃的由软单体、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高分子共聚物的胺（或铵）盐，投加量为0.2-0.4g/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+与加入的共聚物中的水溶性基团—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以H+抑制—COOH电离，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并通过范德华力与氢键作用与污泥颗粒吸附结合,沉淀浓缩污泥；
（3）将污泥热交换后泵入加热罐中加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上，改变其物理状态使共聚物分子链软化卷曲，黏结污泥颗粒，然后保温10-60min，使与污泥颗粒黏结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与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物中的甲基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的疏水性；
（4）将污泥热交换降温冷却至温度低于共聚物Tg以下5-10℃，使聚合物分子链改变其物理状态恢复玻璃态，快速硬化成立体网络状，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水通道；
（5）将冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物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状骨架的支撑作用形成过滤时的透水孔道并防止过滤过程中透水孔道变形堵塞，降低污泥比阻，提高脱水速率。
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共聚物析出，既降低污泥体积又节省酸，降低处理费用。
b.以水相中酸析形成的pH与温度响应性聚丙烯酸酯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转变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，加快脱水速率，缩短脱水时间。
附图说明
图1是原污泥过滤脱水泥饼SEM。
图2是经本发明方法处理后污泥过滤脱水泥饼SEM。
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）将废水处理产生的混合污泥气浮或沉淀浓缩至固含量5%以上，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3.87，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子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中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度（Tg）为70℃的由软单体、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高分子共聚物的胺（或铵）盐，投加量为0.4g/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+与加入的共聚物中的水溶性基团—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以H+抑制—COOH电离，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并通过范德华力与氢键作用与污泥颗粒吸附结合,沉淀浓缩污泥；
（3）将污泥热交换后泵入加热罐中加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链软化卷曲，黏结污泥颗粒，然后保温20min，使与污泥颗粒黏结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疏水性；
（4）将污泥热交换降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下5℃，使聚合物分子链恢复玻璃态，快速硬化成立体网络状，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水通道；
（5）将冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物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状骨架的支撑作用形成过滤时的透水孔道并防止过滤过程中透水孔道变形堵塞，降低污泥比阻，提高脱水速率。
真空抽滤测试结果表明，污泥比阻可降低为原污泥的1.75%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例2
（1）将废水处理产生的混合污泥气浮或沉淀浓缩至固含量5%以上，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4.0，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子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中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度（Tg）为70℃的由软单体、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高分子共聚物的胺（或铵）盐，投加量为0.3g/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+与加入的共聚物中的水溶性基团—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以H+抑制—COOH电离，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并通过范德华力与氢键作用与污泥颗粒吸附结合,沉淀浓缩污泥；
（3）将污泥热交换后泵入加热罐中加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链软化卷曲，黏结污泥颗粒，然后保温40min，使与污泥颗粒黏结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疏水性；
（4）将污泥热交换降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下10℃，使聚合物分子链恢复玻璃态，快速硬化成立体网络状，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水通道；
（5）将冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物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状骨架的支撑作用形成过滤时的透水孔道并防止过滤过程中透水孔道变形堵塞，降低污泥比阻，提高脱水速率。
真空抽滤测试结果表明，污泥比阻降低为原污泥的2.02%，大幅改善了污泥过滤脱水性能。
实施例3
（1）将废水处理产生的混合污泥气浮或沉淀浓缩至固含量5%以上，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4.0，有机酸电离产生氢离子，抑制后续pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子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中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度（Tg）为70℃的由软单体、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高分子共聚物的胺（或铵）盐，投加量为0.2g/g干污泥，混合后反应10min，利用水解酸化产生的有机酸电离产生的H+与加入的共聚物中的水溶性基团—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以H+抑制—COOH电离，降低共聚物的水溶性，使共聚物分子充分析出并通过范德华力与氢键作用与污泥颗粒吸附结合,沉淀浓缩污泥；
（3）将污泥热交换后泵入加热罐中加热，使温度升高至pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的Tg以上10℃，使共聚物分子链软化卷曲，黏结污泥颗粒，然后保温60min，使与污泥颗粒黏结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疏水性；
（4）将污泥热交换降温冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物Tg以下10℃，使聚合物分子链恢复玻璃态，快速硬化成立体网络状，支撑形成的污泥颗粒间孔隙，构成过滤时的透水通道；
（5）将冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物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状骨架的支撑作用形成过滤时的透水孔道并防止过滤过程中透水孔道变形堵塞，降低污泥比阻，提高脱水速率。
真空抽滤测试结果表明，泥比阻降低为原污泥的2.67%，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。

Claims (5)

1.一种降低浓缩污泥比阻的方法，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，降低污泥比阻，包括以下步骤：
（1）将废水处理产生的混合污泥浓缩至固含量5%以上，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中，边搅拌边向污泥中按比例加入玻璃化温度（Tg）为40-80℃的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子共聚物的胺（或铵）盐，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中的水溶性基团—COO—结合，脱去—[NR4]+，形成—COOH，并以H+抑制—COOH电离，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通过范德华力与氢键作用与污泥颗粒吸附结合，沉淀浓缩污泥；
（3）将污泥热交换后泵入加热罐中加热，使温度升高至聚丙烯酸酯共聚物的Tg以上，改变其物理状态使聚丙烯酸酯共聚物分子链软化卷曲，黏结污泥颗粒，然后保温10-60min，使与污泥颗粒黏结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；
（4）将污泥热交换降温冷却至温度低于聚丙烯酸酯共聚物Tg以下5-10℃，使聚合物分子链改变其物理状态恢复玻璃态，快速硬化；
（5）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，通过硬化后的聚丙烯酸酯共聚物分子链形成的立体网络状骨架的支撑作用形成过滤时的透水孔道并防止过滤过程中透水孔道变形堵塞，降低污泥比阻，提高脱水速率。
2.根据权利要求1所述的一种降低浓缩污泥比阻的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的污泥消化液pH为2-5。
3.根据权利要求1所述的一种降低浓缩污泥比阻的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的pH与温度响应性聚丙烯酸酯高分子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高于室温。
4.根据权利要求1所述的一种降低浓缩污泥比阻的方法，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或联合加热方式。
5.根据权利要求1所述的一种降低浓缩污泥比阻的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的降温冷却是利用投加聚丙烯酸酯共聚物的胺（或铵）盐反应后的污泥通过热交换进行，回收热能。
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