CN109354381A - 一种浓缩纺织印染污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种浓缩纺织印染污泥的方法，包括以下步骤：（1）向预浓缩后的印染污泥中投加酸或固体释酸物质，调节pH为3‑6；（2）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5‑30min；（3）加入与酸反应缓慢释放微气泡的无机物固体颗粒，不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒；（4）加热污泥，使温度升高至水性高分子共聚物的Tg以上5‑20℃，保温5‑60min，使污泥上浮形成浓缩的污泥层；（5）排出底部的水层，使污泥得到浓缩；（6）将污浓缩泥降温冷却至温度低于水性高分子共聚物Tg以下，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中的污水、污泥处理技术领域，特别涉及一种浓缩纺织印染污泥的方法。
背景技术
污水处理过程中会产生大量的污泥，其体积大，含水率高，通常高达98-99%，因此污泥的脱水一直是世界性难题。当采用板框压滤机、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。
污泥体积的减量化是污泥处理的重要任务之一，因此污泥脱水前通常需要先进行浓缩处理，以减少污泥体积，但是纺织印染污泥中通常含有大量的有机物，如淀粉、改性淀粉、聚乙烯醇、海藻酸钠、胶黏剂等，其亲水性强，粘度大，结合水含量高，采用常规的污泥浓缩技术如沉淀浓缩、气浮浓缩难以达到良好的浓缩效果。存在浓缩倍数低，减量化效果差等问题，其浓缩后污泥体积仍然巨大，有的污泥甚至难以浓缩分层，而且污泥比阻高，不利于污泥脱水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浓缩纺织印染污泥的方法，提高污泥体积减量化程度，使污泥高倍浓缩，并且降低浓缩污泥的比阻，提高污泥脱水速度。
为实现上述之发明目的，本发明采用的技术方法为：
一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，向污泥中添加pH与温度响应性水性高分子共聚物，通过对pH响应反应后使其析出，再以共聚物分子链对温度的响应通过温度变化改变其物理状态并与污泥作用，实现污泥的浓缩，包括以下步骤：
（1）向预沉淀浓缩后的印染废水混凝沉淀污泥中投加酸或固体释酸物质并搅拌混合均匀，调节pH为3-6，利用氢离子抑制后续投加的pH与温度响应性水性高分子共聚物水溶性基团的电离，若投加固体释酸物质，应使其充分电离出H+，至达到要求的pH后取出固体释酸物质；
（2）边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度（Tg）高于室温10-40℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，投加量为2-10mg/g污泥，混合后反应5-30min，利用H+与共聚物的水溶性基团结合，发生离子交换，脱除碱性基团，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）向污泥中加入与酸反应缓慢释放微气泡的无机物固体颗粒，消耗过量的酸，调节污泥pH近中性，并不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒，形成气、液、固三相接触界面；
（4）加入无机物固体颗粒后加热污泥，使温度升高至共聚物的Tg以上5-20℃，保温5-60min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链改变物理状态运动卷曲带动污泥颗粒一起运动、团聚，收缩变形，通过共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并由微气泡带动污泥上浮形成浓缩的污泥层，使泥水分层；
（5）排出底部的水层，降低污泥含水率，减小污泥体积，使污泥得到浓缩，排出水回收其中的剩余无机物固体颗粒，重复利用；
（6）将糊状浓缩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，降低污泥比阻，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
有益效果：
a. 以通过对pH响应酸析形成的pH与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—污泥保温制孔—硬化支撑孔道作用，使难以浓缩的污泥进一步浓缩，减量化效果明显，污泥体积可缩减至30%以下，浓缩倍数比常规沉淀浓缩法提高4倍以上，比常规气浮浓缩法提高2倍以上。
b.受热后共聚物分子链柔性链段的蜷缩作用，可黏结污泥并带动污泥颗粒高度团聚并变形收缩，使污泥浓缩并形成污泥颗粒间孔隙，构成过滤脱水时的脱水孔道。
c.析出的共聚物中的羧基可与污泥颗粒的亲水基作用，降低污泥颗粒与水之间的作用力，同时共聚物中的甲基、乙基、酯基等疏水基团进一步提高污泥颗粒的憎水性，并通过气液固三相界面改变污泥的表面性能，降低浓缩污泥中结合水的含量，利于污泥浓缩。
d.pH与温度响应性水性高分子共聚物转化成玻璃态后硬化支撑污泥颗粒间孔隙，可减少过滤脱水时污泥孔隙变形、坍塌，浓缩后污泥比阻可降低为原污泥的10%以下，由难过滤污泥转变成为易过滤污泥，滤速加快，大大缩短过滤时间。
e. 无机物固体颗粒反应释放的微气泡在污泥颗粒表面形成气、液、固三相接触界面，减少固液接触，并随温度上升，加速微气泡释放，使浓缩出水容易借助重力下沉形成水层，提高浓缩效果。
附图说明
图1是污泥浓缩前过滤泥饼SEM。
图2是经本发明方法处理后浓缩污泥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）向预沉淀浓缩24h后的印染废水混凝沉淀污泥中投加质量浓度为90%的浓硫酸并搅拌混合均匀，调节污泥pH为3.95；
（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5mg/g污泥，混合后反应20min，利用H+与加入的共聚物的水溶性基团结合，发生离子交换，脱除碱性基团，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）向污泥中加入粒径2-5mm的石灰石，消耗过量的酸，以调节污泥pH近中性，并不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒，形成气、液、固三相接触界面；
（4）加入石灰石后加热污泥，使温度升高至共聚物的Tg以上20℃，保温5min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链运动卷曲带动污泥颗粒运动、团聚，收缩变形，通过共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并由微气泡带动污泥上浮形成浓缩的污泥层，使泥水分层；
（5）排出底部的水层，使污泥得到浓缩，排出水回收其中的剩余石灰石固体颗粒，重复利用；
（6）将浓缩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，以降低污泥比阻，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
实施例2
（1）向预沉淀浓缩24h后的印染废水混凝沉淀污泥中投加质量浓度为50%的甲酸并搅拌混合均匀，调节污泥pH为4.22；
（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10mg/g污泥，混合后反应20min，利用H+与共聚物的水溶性基团结合，发生离子交换，脱除碱性基团，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）向污泥中加入粒径2-5mm的石灰石，消耗过量的酸，以调节污泥pH近中性，并不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒，形成气、液、固三相接触界面；
（4）加入石灰石后加热污泥，使温度升高至共聚物的Tg以上10℃，保温30min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链运动卷曲带动污泥颗粒运动、团聚，收缩变形，通过共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并由微气泡带动污泥上浮形成浓缩的污泥层，使泥水分层；
（5）排出底部的水层，使污泥得到浓缩，排出水回收其中的剩余石灰石固体颗粒，重复利用；
（6）将浓缩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，以降低污泥比阻，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
实施例3
（1）向预沉淀浓缩24h后的印染废水混凝沉淀污泥中投加强酸性阳离子交换树脂并搅拌混合均匀，放置30min，调节污泥pH为4.08，沉淀取出阳离子交换树脂；
（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8mg/g污泥，混合后反应20min，利用强酸性阳离子交换树脂电离出的H+与共聚物的水溶性基团结合，发生离子交换，脱除碱性基团，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）向污泥中加入粒径2-5mm的石灰石，消耗过量的酸，以调节污泥pH近中性，并不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒，形成气、液、固三相接触界面；
（4）加入石灰石后加热污泥，使温度升高至共聚物的Tg以上10℃，保温20min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链运动卷曲带动污泥颗粒运动、团聚，收缩变形，通过共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并由微气泡带动污泥上浮形成浓缩的污泥层，使泥水分层；
（5）排出底部的水层，使污泥得到浓缩，排出水回收其中的剩余石灰石固体颗粒，重复利用；
（6）将浓缩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Tg10℃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，以降低污泥比阻，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
预浓缩纺织印染污泥经本方法进一步浓缩，测试结果如下表所示：
污泥浓缩测试结果
浓缩污泥经真空抽滤脱水测试结果表明，与原污泥相比，脱水速率明显加快，达到相同的泥饼含水率，脱水时间可缩短为原来的10%以内，污泥比阻下降90%以上。
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 (7)
1.一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，向污泥中加入pH与温度响应性水性高分子共聚物，先通过对pH响应反应析出，再以共聚物分子链对温度的响应通过温度变化改变其物理状态并与污泥作用，实现污泥的浓缩，包括以下步骤：
（1）向预浓缩后的印染废水混凝污泥中投加酸或固体释酸物质并搅拌混合均匀，调节pH为3-6，利用氢离子抑制后续投加的pH与温度响应性水性高分子共聚物水溶性基团的电离，若投加固体释酸物质，应使其充分电离出H+，至达到要求的pH后取出固体释酸物质；
（2）边搅拌边向污泥中加入玻璃化温度（Tg）高于室温10-40℃的pH与温度响应性水性高分子共聚物，混合后反应5-30min，利用H+与加入的共聚物的水溶性基团结合，发生离子交换，脱除碱性基团，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）向污泥中加入与酸反应缓慢释放微气泡的无机物固体颗粒，消耗过量的酸，调节污泥pH近中性，并不断反应释放微气泡黏附污泥颗粒，形成气、液、固三相接触界面；
（4）加入无机物固体颗粒后加热污泥，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5-20℃，保温5-60min，利用热作用使与污泥颗粒吸附的共聚物分子链改变物理状态，运动卷曲带动污泥颗粒一起运动、团聚，收缩变形，通过共聚物中的疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，并由微气泡带动污泥上浮形成浓缩的污泥层，使泥水分层；
（5）排出底部的水层，降低污泥含水率，减小污泥体积，使污泥得到浓缩，排出水回收其中的剩余无机物固体颗粒，重复利用；
（6）将糊状浓缩污泥降温冷却至温度低于共聚物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，降低污泥比阻，然后将污泥过滤脱水，提高污泥脱水速度。
2.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的酸为无机酸或有机酸，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，优选无机酸。
3.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的固体释酸物质为强酸性固体释酸物质。
4.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤（2）中pH与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、丙烯酰胺中的几种共聚形成，并通过单体摩尔比调控Tg。
5.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的无机物为金属单质或化合物，优选铁屑或碳酸钙。
6.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的加热采用电加热、蒸汽加热、导热油加热中的任一加热方式或其联合加热方式。
7.根据权利要求1所述的一种浓缩纺织印染污泥的方法，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脱水中的任一种方式。
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