CN111807674A - 阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,属于污泥处理技术领域,包括以下步骤:步骤1:将阳离子淀粉接枝缩合单宁加入到蒸馏水中,糊化至均匀,获得阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液,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缩合单宁悬浮液,在搅拌机中进行反应,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缩合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、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。本发明通过引入缩合类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
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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法。
背景技术
随着科技的进步和经济的发展,人们对环境质量的要求越来越高,对环境污染的治理力度也再不断加强,污水以及其他有机污水的生化处理技术得到普遍的认知和推广,然而,这些污水的处理过程产生的大量剩余活性污泥的处理处置,又成了困扰治理环境污染的一道难题。
长期以来,对于剩余活性污泥的处理处置问题,从业的专家学者和工程技术人员提出了很多方案,归纳起来这些方案的基本思路主要是:土地填埋、污泥焚烧或间接焚烧、制造有机肥料。而且,这些剩余活性污泥的处理处置方案都根据不同地区、污泥的不同特点在不同程度上得到推广和应用,但无论哪种方案,都无法避免地需要剩余活性污泥的浓缩脱水技术的支持。目前剩余活性污泥浓缩脱水的技术中,最典型的剩余活性污泥浓缩脱水技术,就是在经过沉淀浓缩后的剩余活性污泥中加入有机高分子絮凝剂,使污泥中的胶体类物质和固形物凝聚成絮状后,在输入固液分离设备对污泥进行脱水浓缩,从剩余活性污泥浓缩脱水的典型流程看,投加有机高分子絮凝剂是非常重要的一个步骤,而由此引发的次生污染问题已经开始引起业界人士的严重关注。
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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,包括以下步骤:
步骤1:将阳离子淀粉接枝缩合单宁加入到蒸馏水中,糊化至均匀,获得阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液,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缩合单宁悬浮液,在搅拌机中进行反应,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缩合单宁悬浮液为含量为3.5%~5.0%阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液。
进一步地,所述步骤1中糊化在95℃~105℃温度下进行,糊化时间为20min~35min。
进一步地,所述搅拌机中先进行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缩合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缩合单宁中缩合类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为4%~25%。
进一步地,所述阳离子淀粉接枝缩合单宁中缩合单宁为杨梅单宁或马占相思单宁。
进一步地,所述阳离子淀粉接枝缩合单宁的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入维生素C和双氧水,于室温下搅拌反应30~40min,然后向补充无水乙醇,并滴加缩合类单宁水溶液,于室温下反应20~24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为0.4%~4%;
S3:用丙酮沉淀初品,然后用无水乙醇洗涤沉淀,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品;
制备过程中各组分的份数为质量份。
进一步地,所述步骤S1中阳离子淀粉的制备还包括以下步骤:将20~30份质量浓度为2%的氢氧化钠溶液均匀喷洒到100~150份淀粉中并搅拌均匀,随后加入20~35份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,拌匀后于65~70℃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。
进一步地,所述步骤S2具体为: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30~40min,然后向补充10份无水乙醇,并滴加25~30份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应20~24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为0.4%~4%。
进一步地,所述步骤S2中所用缩合类单宁水溶液的溶质为黑荆树皮单宁,其质量浓度为2%。
本发明的有益效果是:
本发明提供一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,缩合类单宁相对分子质量较大,由植物体内的一些黄酮类化合物缩合而成,一般不能水解,其机构中含有大量的酚羟基基团和芳香环基团,这些基团可与蛋白质、多糖等大分子通过疏水和氢键等方式结合。通过投加阳离子淀粉接枝缩合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缩合单宁的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,将20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22份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,拌匀后于68℃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,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入0.06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份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为2.5%;
S3:用丙酮沉淀初品,然后用无水乙醇洗涤沉淀,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品;
制备过程中各组分的份数为质量份。
一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,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28min至均匀,制得3.6%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6%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缩合单宁的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,将25份质量浓度为2%的氢氧化钠溶液均匀喷洒到130份淀粉中并搅拌均匀,随后加入30份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,拌匀后于66℃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,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入0.08份维生素C和1份双氧水,于室温下搅拌反应30~40min,然后向补充10份无水乙醇,并滴加26份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应22h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为2.8%;
S3:用丙酮沉淀初品,然后用无水乙醇洗涤沉淀,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品;
制备过程中各组分的份数为质量份。
一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,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30min至均匀,制得4.0%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。
实施例3
一种阳离子淀粉接枝缩合单宁的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,将25份质量浓度为2%的氢氧化钠溶液均匀喷洒到135份淀粉中并搅拌均匀,随后加入32份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,拌匀后于70℃下反应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,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入0.09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份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应24h,得初品;所述缩合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,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品;
制备过程中各组分的份数为质量份。
一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,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105℃温度下进行糊化20min至均匀,制得3.5%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9%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19min,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缩合单宁的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,将26份质量浓度为2%的氢氧化钠溶液均匀喷洒到145份淀粉中并搅拌均匀,随后加入35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,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入0.06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25~30份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为3.6%;
S3:用丙酮沉淀初品,然后用无水乙醇洗涤沉淀,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品;
制备过程中各组分的份数为质量份。
一种阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,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30min至均匀,制得3.8%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16min,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 (10)
1.阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:将阳离子淀粉接枝缩合单宁加入到蒸馏水中,糊化至均匀,获得阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液,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缩合单宁悬浮液,在搅拌机中进行反应,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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液为含量为3.5%~5.0%阳离子淀粉接枝缩合单宁悬浮液。
3.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述步骤1中糊化在95℃~105℃温度下进行,糊化时间为20min~35min。
4.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述搅拌机中先进行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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述阳离子淀粉接枝缩合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缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述阳离子淀粉接枝缩合单宁中缩合类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为4%~25%。
7.根据权利要求1所述的阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法,其特征在于:所述阳离子淀粉接枝缩合单宁中缩合单宁为杨梅单宁或马占相思单宁。
8.阳离子淀粉接枝缩合单宁的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:制备阳离子淀粉,并将阳离子淀粉溶于蒸馏水中,得阳离子淀粉悬液;
S2:向阳离子淀粉悬液中加入维生素C和双氧水,于室温下搅拌反应30~40min,然后向补充无水乙醇,并滴加缩合类单宁水溶液,于室温下反应20~24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为0.4%~4%;
S3:用丙酮沉淀初品,然后用无水乙醇洗涤沉淀,直至洗涤液中无缩合类单宁检出,再对洗涤后的沉淀进行干燥处理,得阳离子淀粉接枝缩合单宁剂成品。
9.根据权利要求8所述的阳离子淀粉接枝缩合单宁的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中阳离子淀粉的制备还包括以下步骤:将20~30份质量浓度为2%的氢氧化钠溶液均匀喷洒到100~150份淀粉中并搅拌均匀,随后加入20~35份2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,拌匀后于65~70℃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。
10.根据权利要求8所述的阳离子淀粉接枝缩合单宁的制备方法,其特征在于:所述步骤S2具体为: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30~40min,然后向补充10份无水乙醇,并滴加25~30份的缩合类单宁水溶液,于室温下反应20~24h,得初品;所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为0.4%~4%。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201023 |
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