CN103073169A - 用双重聚合物处理的污泥脱水 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生物污泥处理的双重聚合物处理系统。所述双重聚合物处理包括凝结剂和絮凝剂。所述凝结剂由环氧氯丙烷和二甲胺的共聚物组成。所述凝结剂可被交联，且所述交联剂可选自多种化合物中的一种或多种。

Description

用双重聚合物处理的污泥脱水

技术领域

本发明涉及组合物和用于生物污泥辅助脱水的方法。

背景技术

在处理污水和工业废水的活性污泥工艺中产生大量污泥。目前，污泥处理成本占常规废水处理工厂(WWTP)的运行成本的25～45％。预计该成本随着垃圾填埋和焚化的成本增高而持续增高。即使在脱水工艺之后，常规污泥包含大量的水(70～85wt％)。如此高的水含量显著增加了污泥处理成本，因此尽可能地改善脱水效率对WWTP是非常理想的。

在脱水工艺中，生物污泥通常用阳离子聚丙烯酰胺类聚合物(絮凝剂)处理。然后，经过处理后的污泥用物理方法如离心分离机、带压机或压滤机脱水。絮凝剂会导致胶体和其他悬浮颗粒聚集，从而改善污泥的沉降率和过滤性。

因此，需要改善生物污泥的脱水。理想地，改善了的生物污泥脱水将产生更廉价的污泥处理成本。

发明内容

絮凝是污泥脱水的关键步骤。本发明通过采用双重聚合物处理过程来改善絮凝工艺。除了聚合物絮凝剂以外，向污泥施加聚合物凝结剂以提高絮凝效率。与常规的仅用絮凝剂的处理相比，该双重聚合物处理法能实现从污泥中去除更多的水，从而降低WWTP的污泥处理成本。

如此，本发明涉及包括环氧氯丙烷和二甲胺的线性或交联共聚物的物质的组合物。当交联时，交联后的共聚物具有选自由氨、线性脂族二胺、多种线性脂族二胺或其组合组成的组中的交联剂。所述交联剂可为乙二胺、己二胺或其组合。所述组合物可具有500000道尔顿至3000000道尔顿的分子量。

或者，本发明涉及处理生物污泥的方法。所述生物污泥包括水。所述方法包括如下步骤：提供所述生物污泥；向所述生物污泥第一添加共聚物以形成凝结的生物污泥；向所述凝结的生物污泥第二添加阳离子絮凝剂以形成絮凝的凝结生物污泥；以及从所述絮凝的凝结生物污泥去除至少一部分水。所述共聚物包括环氧氯丙烷和二甲胺。

由以下详细描述并结合所附权利要求，本发明的这些和其他特征和优点将变得明显。

附图说明

阅读以下详细描述和附图之后，本发明的益处和优点对本领域普通技术人员将变得更为明显，其中：

图1为说明实施例1的结果的图；且

图2为说明实施例2的结果的图。

具体实施方式

尽管本发明可以多种形式实施，以下将描述目前优选的实施方式，应理解本公开应被认为是本发明的示例，而不是要将本发明限制为所阐述的具体实施方式。

应进一步理解的是本申请文件的该章节的标题，即“具体实施方式”涉及美国专利局的要求，且不暗示，也不应推断为限制本文公开的主题。

生物(需氧或厌氧)污泥为由微生物、矿物质颗粒及细胞外的聚合物物质组成的复合凝胶状材料。生物污泥通常为地方性WWTP的废弃产品，但本领域技术人员应明白本发明涉及任何类型的生物污泥。生物污泥颗粒的表面通常带负电。在常规的污泥处理中，生物污泥用分子量为5000000～15000000g/mol的聚丙烯酰胺类阳离子絮凝剂絮凝。本领域技术人员估计少于10％的生物污泥总表面电荷被常规阳离子絮凝处理补偿。因此，其他阳离子聚合物可能聚集在生物污泥的表面上。

在本发明中，生物污泥用凝结剂第一处理，凝结剂为环氧氯丙烷和二甲胺的线性或交联共聚物。如果选择交联共聚物，该交联剂可为氨或线性脂族二胺。优选的交联剂可选自由乙二胺、己二胺和它们的组合组成的组。己二胺也已知为名称己烷-1，6-二胺、1，6-二氨基己烷和1，6-己烷二胺。共聚物优选的分子量范围为500000至3000000道尔顿。

在凝结剂处理中形成初级絮状物。例如，在添加100ppm的凝结剂后，地方性污泥样品的平均粒径已从37μm增大至185μm。初级絮凝物用裸眼可看见，且它们在脱水前用阳离子絮凝剂进一步絮凝。

凝结剂和絮凝剂的最佳剂量在污泥与污泥之间变化，并可由震动测试(jar test)测定。由于初级絮凝物的减小的表面积和电荷需求，如果使用相同的絮凝剂，双重聚合物过程中絮凝剂的最佳剂量可比仅用絮凝剂过程少30～80％。

尽管许多专利和文献已报道了用两种或更多种化学品的污泥处理，但我们发现环氧氯丙烷-二甲胺类凝结剂对处理生物污泥特别有效。凝结剂具有非常高的阳离子电荷密度并与生物污泥表面牢固结合。较小分子量的凝结剂也能使凝结剂分子在污泥凝胶基质内部穿入得更深。尽管如聚氯化铝等常规无机凝结剂具有相近的效过，环氧氯丙烷-二甲胺类凝结剂的聚合物特性导致污泥颗粒聚集成初级絮凝物。由初级絮凝物构成的完全形成的絮状物具有更密致的结构和更高的絮凝物强度；因此，在脱水过程中实现更高的泥饼干燥度。

在一个实施方式中，共聚物用交联剂交联。交联剂可选自由氨、线性脂族二胺、多重线性脂族二胺及它们的组合组成的组。交联剂的优选实例包括乙二胺和己二胺。

在一个实施方式中，向生物污泥第一添加上述共聚物至小于800ppm的重量浓度。

在一个实施方式中，用物理方法进行除水。物理方法的实例包括，但不限于过滤和离心分离。生物污泥处理领域的技术人员将很容易理解某一方法是否是上述术语意义内的物理方法。

在一个实施方式中，在混合下进行凝结剂和/或絮凝剂的添加。然而，可存在将不需要在混合下添加凝结剂和/或絮凝剂的其他技术。这种技术可为来自美国伊利诺斯州60563，内珀维尔，Diehl西路1601纳尔科公司的纳尔科PARETO技术，或其他相似技术。

实施例

提供以下实施例用于更好地理解本发明。这些实施例不是要被理解成将本发明的范围缩小至所附权利要求语言范围以外。

实施例1：

从地方性WWTP获得污泥样品(2.1％总悬浮固体(“TSS”))。现场脱水后的污泥具有16.5％的泥饼固含量。阳离子絮凝剂选自纳尔科核壳

系列的絮凝剂。污泥样品和聚合物溶液通过震动测试机混合，并记录经处理的污泥的毛细管吸升时间(CST)。最佳聚合物剂量测定为具有最小CST值的聚合物浓度。然后，处理过的污泥在类似于工业带压机设备的实验室过滤装置中脱水。所得污泥饼在105℃下干燥至分析恒定的重量和固含量。由图1可看出，仅用絮凝剂处理的方法具有约16％的泥饼固含量，且用133ppm凝结剂将此含量提高至约19％，并用266ppm凝结剂进一步提高至约20％。最佳絮凝剂剂量从约120～200ppm降低至30～90ppm。133ppm凝结剂浓度下，总的污泥体积减少为约16％。

实施例2：

从炼油厂WWTP获得污泥样品(3.7％TSS)。现场脱水后的污泥具有15.6％的泥饼固含量。试验方案与实施例1的方案相似。由图2可看出，凝结剂加上絮凝剂的过程具有约21％的泥饼固含量，该固含量比只用絮凝剂的过程高4～6％。这相当于约20％的总污泥体积减少。

文中所引用的所有专利通过引用合并于此，无论本公开的文章是否具体如此引用。

在本公开中，术语“一个”用于包括单个和多种。相反，对多种项目的任何引用适宜时应包括单个。

以上所述，应明白可进行许多修改和变更而不背离本发明新设计的真实精神和范围。应理解对于所述具体实施方式或实施例不是限制性的，或不应推断为限制性的。本公开是要涵盖所有这些修改都落于所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种包括环氧氯丙烷和二甲胺的交联共聚物的物质的组合物，所述交联共聚物具有选自由氨、线性脂族二胺、多种线性脂族二胺及它们的组合组成的组中的交联剂。

2.如权利要求1所述的组合物，其中所述线性脂族二胺选自由乙二胺和己二胺组成的组。

3.如权利要求1所述的组合物，其中所述多种线性脂族二胺为乙二胺和己二胺。

4.如权利要求1所述的组合物，其中分子量为500000道尔顿至3000000道尔顿。

5.一种处理生物污泥的方法，所述生物污泥包括水，所述方法包括以下步骤：

提供所述生物污泥；

向所述生物污泥第一添加共聚物，所述共聚物包括环氧氯丙烷和二甲胺，所述第一添加产生凝结的生物污泥；

向所述凝结的生物污泥第二添加阳离子絮凝剂，所述第二添加产生絮凝的凝结生物污泥；

从所述絮凝的凝结生物污泥去除至少一部分水。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述共聚物用交联剂交联。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述交联剂选自由氨、线性脂族二胺、多个线性脂族二胺及它们的任意组合组成的组。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述交联剂为乙二胺。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述交联剂为己二胺。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述共聚物具有500000道尔顿至3000000道尔顿的分子量。

11.如权利要求5所述的方法，其中所述共聚物向所述生物污泥第一添加至小于800ppm的重量浓度。

12.如权利要求5所述的方法，其中所述去除用物理方法进行。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述物理方法选自由过滤、离心分离及它们的组合组成的组。

14.如权利要求4所述的方法，其中所述添加步骤在混合下进行。

15.一种包括环氧氯丙烷和二甲胺的线性共聚物的物质的组合物，其中所述组合物具有500000道尔顿至3000000道尔顿范围内的分子量。

Images