申请日2018.12.18
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号C02F11/147; C02F11/13; C02F11/12
摘要
一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：将预浓缩后的污泥泵入反应罐中，向反应罐中按比例连续投加玻璃化温度高于室温的pH与温度响应性聚丙烯酸酯类共聚物的胺(铵)溶液，搅拌混合均匀;连续加入酸，混合后进入反应段反应5‑20min，反应后污泥pH为4‑6;将污泥泵入预热罐，通过热交换预热后自流进入加热罐进行加热，并保温5‑20min;加热罐中污溢流进入气浮机进行气浮浓缩;浓缩污泥冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使共聚物硬化后支撑形成的污泥颗粒间孔隙，降低污泥比阻，然后去过滤脱水。
权利要求书
1.一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，向污泥中添加pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，响应pH变化使其反应析出，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，实现污泥的浓缩，并且降低污泥比阻，包括以下步骤：
(1)将预浓缩后的污泥泵入反应罐中，向反应罐一级混合段中按比例连续投加玻璃化温度(Tg)高于室温的pH与温度响应性聚丙烯酸酯类共聚物的胺(铵)溶液，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向反应罐二级混合段中连续加入酸，之后进入反应段反应5-20min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团通过离子交换作用脱去胺(铵)基，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，反应后污泥pH为4-6;
(3)反应后污泥由污泥泵泵入预热罐，通过热交换预热后自流进入加热罐进行加热，使温度升高至聚丙烯酸酯共聚物的Tg以上5-20℃，改变其物理状态，使共聚物分子链运动卷曲，保温5-20min，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一起团聚，收缩变形，通过聚丙烯酸酯共聚物中的甲基、乙基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，提高浓缩效果;
(4)加热罐中污溢流进入气浮机进行气浮浓缩，并由气浮机顶部排出浓缩污泥，气浮后浓缩出的水由回流水泵连续回流至热交换罐用于预热反应后的污泥，回收热能，然后排入废水处理系统;
(5)浓缩糊状污泥冷却至温度低于pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使共聚物恢复成玻璃态，硬化后支撑形成的污泥颗粒间孔隙，降低污泥比阻，然后去过滤脱水。
2.根据权利要求1所述的一种连续浓缩有机污泥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物由丙烯酸酯类软、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共聚物的Tg高于室温。
3.根据权利要求1所述的一种连续浓缩有机污泥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物的数均分子量不低于5000，重均分子量不低于8000。
4.根据权利要求1所述的一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的酸为无机酸或有机酸，若为有机酸其电离度应大于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物中羧酸基的电离度，优选无机酸。
5.根据权利要求1所述的一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的预热罐加热采用板式或管式换热方式。
6.根据权利要求1所述的一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的加热罐加热采用电加热、蒸汽加热、导热油加热中的任一间接加热方式或其联合加热方式。
7.根据权利要求1所述的一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的气浮机采用常规布气气浮机、射流气浮机或溶气气浮机中的任一种，优选溶气气浮机。
8.根据权利要求1所述的一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的过滤脱水指采用真空抽滤或机械压滤脱水方式的任一种或其联合脱水的方式。
说明书
一种连续气浮浓缩污泥的方法
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，特别涉及一种连续气浮浓缩污泥的方法。
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，脱水时间长。
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，但是污泥中通常含有大量的亲水性有机物，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，有的污泥甚至难以气浮浓缩，污泥脱水困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续气浮浓缩污泥的方法，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：
一种连续气浮浓缩污泥的方法，其特征在于，向污泥中添加pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，使其反应析出，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，实现污泥的浓缩，并且降低污泥比阻，包括以下步骤：
(1)将预浓缩后的污泥泵入反应罐中，向反应罐一级混合段中按比例连续投加玻璃化温度(Tg)高于室温的pH与温度响应性聚丙烯酸酯类共聚物的胺(铵)溶液，投加量为2-10g/L污泥，搅拌混合均匀;
(2)边搅拌边向反应罐二级混合段中连续加入酸，之后进入反应段反应5-20min，使聚丙烯酸酯共聚物的水溶性基团通过离子交换作用脱去胺(铵)基，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，反应后污泥pH为4-6;
(3)反应后污泥由污泥泵泵入预热罐，通过热交换预热后自流进入加热罐进行加热，使温度升高至聚丙烯酸酯共聚物的Tg以上5-20℃，改变其物理状态，使共聚物分子链运动卷曲，保温5-20min，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一起团聚，收缩变形，通过聚丙烯酸酯共聚物中的甲基、乙基、酯基等疏水基团提高污泥颗粒的憎水性，提高浓缩效果;
(4)加热罐中污溢流进入气浮机进行气浮浓缩，并由气浮机顶部排出浓缩污泥，气浮后浓缩出的水由回流污水泵连续回流至热交换罐用于预热反应后的污泥，回收热能，然后排入废水处理系统;
(5)浓缩糊状污泥冷却至温度低于温度响应性聚丙烯酸酯共聚物Tg以下，使共聚物恢复成玻璃态，硬化后支撑形成的污泥颗粒间孔隙，降低污泥比阻，然后去过滤脱水。
有益效果：
a.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.以水相中酸析形成的玻璃化温度(Tg)高于室温的pH与温度响应性聚丙烯酸酯共聚物通过对温度的响应在玻璃化温度上下发生物理状态的转变实现软化黏结污泥—保温制孔—硬化支撑脱水孔道作用，使浓缩水借助重力浓缩出，使难以浓缩的污泥进一步浓缩，减量化效果明显。
c.受热后聚丙烯酸酯共聚物分子链柔性链段的蜷缩作用，可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
d.析出的pH与温度响应性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，同时共聚物中柔性链段上的甲基、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。
e.pH与温度响应性聚丙烯酸酯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来的10%以下，由难过滤污泥转变成为易过滤污泥，滤速加快，缩短过滤时间。
