CN111606550A - 阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥处理技术领域，公开了一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：步骤1：将阳离子淀粉接枝水解单宁加入到蒸馏水中，糊化至均匀，获得阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，冷却至室温备用；步骤2：向活性污泥中加入阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中进行反应，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。本发明通过投加阳离子淀粉接枝水解单宁可显著提高活性污泥的脱水性能，操作灵活、所需设备简单，为活性污泥运输、后续处置或资源化利用提供重要的配套前处理技术。本发明通过引入单宁到阳离子淀粉骨架上，解决阳离子淀粉用于污泥脱水时用量高、效果差的问题。

Description

阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用。

背景技术

活性污泥工艺是污水处理厂必备单元，该过程将产生大量的活性污泥，除了少量回用外，绝大多数作为废弃物外排。废弃的活性污泥含水率高达95％甚至99％以上，必然要进行脱水以减少后续处理的难度。活性污泥富含大量的胞外聚合物(EPS—主要有蛋白质和多糖等构成，约占污泥生物量的60-80％)，与污泥颗粒构成高亲水性的胶体网状结构，导致大量的水被截留，被认为是活性污泥难以脱水的关键。

目前污水厂多通过压滤、离心等方式脱水，为了降低操作成本及提高效率，通常预先添加相应的化学品(调节剂)调节污泥。絮凝/混凝剂，主要通过架桥及电中和作用，聚集污泥颗粒及压缩污泥颗粒等，有助于污泥脱水。目前，污水厂常用于污泥脱水的絮凝/混凝剂主要有阳离子聚丙烯酰胺、铝盐、铁盐等，但存在诸多环保、经济等问题。

阳离子淀粉作为一类生物质基絮凝剂，具有来源广、成本低、绿色环保等优点，在污泥脱水领域备受关注。然而在用量及性能方面，阳离子淀粉较阳离子聚丙烯酰胺仍有较大差距。如何削减阳离子淀粉的用量及提升其性能是当前关注的焦点。

发明内容

为了克服现有技术中活性污泥脱水时阳离子淀粉用大，絮凝效果差，不利于污泥脱水的技术问题，本发明提供一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，可以显著提高活性污泥的脱水性能，并且阳离子淀粉用量少，更环保。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：将阳离子淀粉接枝水解单宁加入到蒸馏水中，糊化至均匀，获得阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中进行反应，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

调理后的活性污泥经换热器换热后送入恒压抽滤装置，以抽滤过程中形成的滤饼的破裂时间评价活性污泥的脱水难以程度，滤饼破裂时间越短，越容易脱水。

进一步地，所述阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液为1.5％～3.0％阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液。

进一步地，所述步骤1中糊化在90℃～100℃温度下进行，糊化时间为15min～30min。

进一步地，所述六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌2～5min，再进行50rpm慢搅拌15min～20min。

进一步地，所述阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液加入量为活性污泥的3％～10％。

进一步地，所述阳离子淀粉接枝水解单宁中水解类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为20～25％。

进一步地，所述阳离子淀粉接枝水解单宁中水解单宁为橡椀单宁或葡萄糖的没食子酸酸酯。

进一步地，所述阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将浓度为3％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到淀粉中并搅拌均匀，随后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于反应；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将阳离子淀粉溶于蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入维生素C和1份双氧水，于室温下搅拌反应，然后向补充无水乙醇，并滴加水解单宁水溶液，于室温下反应，得初品；所述水解单宁水溶液的质量浓度为0.8％～5％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得阳离子淀粉接枝水解单宁成品。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，通过投加阳离子淀粉接枝水解单宁可显著提高活性污泥的脱水性能，既可分批处理剩余活性污泥，也可连续处理剩余活性污泥；操作灵活、所需设备简单、过程简短、能耗较低；为活性污泥运输、后续处置或资源化利用提供重要的配套前处理技术。本发明通过引入单宁到阳离子淀粉骨架上，解决阳离子淀粉用于污泥脱水时用量高、效果差的问题。利用了单宁类结构易与导致污泥难脱水的关键组分EPS(蛋白质及多糖类物质)亲和及压缩收敛的特性，巧妙的将阳离子淀粉与单宁耦合。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将40份质量浓度为2％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到150份淀粉中并搅拌均匀，随后加入25份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于65℃下反应6h；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将1份阳离子淀粉溶于40份蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入0.1份维生素C和1份双氧水，于室温下搅拌反应30min，然后向补充10份无水乙醇，并滴加25～30份的水解类单宁水溶液，于室温下反应20h，得初品；所述水解类单宁水溶液的质量浓度为0.8％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得絮凝剂成品。

制备过程中各组分的份数为质量份。

一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：控制阳离子淀粉接枝橡椀单宁加入到蒸馏水中量，在90℃温度下进行糊化15min至均匀，制得1.5％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入量为活性污泥的3％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌2min，再进行50rpm慢搅拌15min，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

调理后的活性污泥经换热器换热后送入恒压抽滤装置，以抽滤过程中形成的滤饼的破裂时间评价活性污泥的脱水难以程度，滤饼破裂时间越短，越容易脱水。

实施例2

一种阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将35份质量浓度为2％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到120份淀粉中并搅拌均匀，随后加入25份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于70℃下反应8h；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将1份阳离子淀粉溶于30份蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入0.05～0.1份维生素C和1份双氧水，于室温下搅拌反应40min，然后向补充10份无水乙醇，并滴加30份的水解类单宁水溶液，于室温下反应24h，得初品；所述水解类单宁水溶液的质量浓度为3.5％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得絮凝剂成品。

制备过程中各组分的份数为质量份。

一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：控制阳离子淀粉接枝橡椀单宁加入到蒸馏水中量，在95℃温度下进行糊化18min至均匀，制得2.0％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入量为活性污泥的5％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌3min，再进行50rpm慢搅拌5min，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

调理后的活性污泥经换热器换热后送入恒压抽滤装置，以抽滤过程中形成的滤饼的破裂时间评价活性污泥的脱水难以程度，滤饼破裂时间越短，越容易脱水。

实施例3

一种阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将45份质量浓度为2％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到180份淀粉中并搅拌均匀，随后加入25份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于75℃下反应5～8h；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将1份阳离子淀粉溶于35份蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入0.15份维生素C和1.5份双氧水，于室温下搅拌反应35min，然后向补充10份无水乙醇，并滴加30份的水解类单宁水溶液，于室温下反应24h，得初品；所述水解类单宁水溶液的质量浓度为0.8％～5％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得絮凝剂成品。

制备过程中各组分的份数为质量份。

一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：控制阳离子淀粉接枝橡椀单宁加入到蒸馏水中量，在98℃温度下进行糊化20min至均匀，制得2.5％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入量为活性污泥的8％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌5min，再进行50rpm慢搅拌20min，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

调理后的活性污泥经换热器换热后送入恒压抽滤装置，以抽滤过程中形成的滤饼的破裂时间评价活性污泥的脱水难以程度，滤饼破裂时间越短，越容易脱水。

实施例4

一种阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将50份质量浓度为2％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到200份淀粉中并搅拌均匀，随后加入25份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于78℃下反应7.5h；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将1份阳离子淀粉溶于40份蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入0.2份维生素C和2份双氧水，于室温下搅拌反应45min，然后向补充10份无水乙醇，并滴加35份的水解类单宁水溶液，于室温下反应21h，得初品；所述水解类单宁水溶液的质量浓度为4.2％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得絮凝剂成品。

制备过程中各组分的份数为质量份。

一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：控制阳离子淀粉接枝橡椀单宁加入到蒸馏水中量，在100℃温度下进行糊化25min至均匀，制得3.0％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入量为活性污泥的8％的阳离子淀粉接枝橡椀单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌4min，再进行50rpm慢搅拌18min，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

调理后的活性污泥经换热器换热后送入恒压抽滤装置，以抽滤过程中形成的滤饼的破裂时间评价活性污泥的脱水难以程度，滤饼破裂时间越短，越容易脱水。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，包括以下步骤：

步骤1：将阳离子淀粉接枝水解单宁加入到蒸馏水中，糊化至均匀，获得阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，冷却至室温备用；

步骤2：向活性污泥中加入阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液，在六联混凝搅拌机中进行反应，反应完全后获得脱水性能被强化的活性污泥。

2.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液为1.5％～3.0％阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液。

3.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述步骤1中糊化在90℃～100℃温度下进行，糊化时间为15min～30min。

4.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述六联混凝搅拌机中先进行200rmp快速搅拌2～5min，再进行50rpm慢搅拌15min～20min。

5.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述阳离子淀粉接枝水解单宁悬浮液加入量为活性污泥的3％～10％。

6.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述阳离子淀粉接枝水解单宁中水解类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为20～25％。

7.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝水解单宁强化活性污泥脱水性能的应用，其特征在于：所述阳离子淀粉接枝水解单宁中水解单宁为橡椀单宁或葡萄糖的没食子酸酸酯。

8.一种阳离子淀粉接枝水解单宁的制备方法，包括以下步骤：

S1：将浓度为3％的氢氧化钠溶液均匀喷洒到淀粉中并搅拌均匀，随后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，拌匀后于反应；然后用80％的乙醇溶液洗涤产物，再干燥磨粉得阳离子淀粉；

S2：将阳离子淀粉溶于蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；向阳离子淀粉悬液中加入维生素C和1份双氧水，于室温下搅拌反应，然后向补充无水乙醇，并滴加水解单宁水溶液，于室温下反应，得初品；

所述水解单宁水溶液的质量浓度为0.8％～5％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无水解类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得阳离子淀粉接枝水解单宁成品。