污泥脱水的制作方法
【专利说明】污泥脱水
[0001] 本发明涉及使含水污泥脱水的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向含水污泥加 入（i)Fe(III)盐和（ii)阳离子聚合物；(b)允许絮凝物形成；和（c)过滤在步骤（b)中 得到的组合物。
[0002] 在使含水污泥脱水的常规方法中，为了诱导絮凝物形成（絮凝），加入阳离子聚合 物作为聚合絮凝剂。使含水污泥脱水的已知方法在各个方面不令人满意，因此需要改进的 方法。具体地讲，期望分别增加滤饼中的残余干燥物质（DS)和减少滤饼中的水分。
[0003] 在中国，由于监管原因，来自箱式压滤机的大部分污泥饼要送去填埋。为了填埋， 饼必须干于40%，并且填埋的污泥量不可大于8%(混合物比）。要填埋的另外92%为污水处 理厂污泥以外的废固体。因此，期望（i)增加分离的干燥物质的含量，如果可能，高于约40% 重量，即，保持污泥饼水分低于约60%重量；（ii)将污泥饼的pH调节到约5至约8范围内 的值；并且（iii)保持混合物比在约8%或以下。
[0004] 在传统方法中，为了增加干燥物质含量，已向污泥加入生石灰（CaO)。由于加入生 石灰花费大并且费力，因此，需要使污泥脱水的简单方法，以达到高固体含量而不需要加入 生石灰。
[0005] 本发明的目的是提供与现有技术方法比较具有优势的使含水污泥脱水的方法。
[0006] 这一目的已通过本专利权利要求的主题达到。
[0007] 本发明涉及使含水污泥脱水的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向含水污泥加 入（i)Fe(III)盐和（ii)阳离子聚合物；(b)允许絮凝物形成；和（C)过滤在步骤（b)中 得到的组合物。已意外地发现，通过本发明的方法，可增加滤饼中的残余干燥物质（DS)。具 体地讲，已意外地发现，可使分离的干燥物质的含量增加到约40%重量，而不需要加入生石 灰。
[0008] 图1显示实施例1的试验结果，涉及用llkg/tDS用量的阳离子聚合物和97kg/t DS用量的FeCl3处理污泥后，在30分钟加压时间的残余滤饼水分。
[0009] 图2显示实施例1的试验结果，涉及用llkg/tDS用量的阳离子聚合物和97kg/t DS用量的FeCl3处理污泥后，在10分钟加压时间的残余滤饼水分。
[0010] 图3显示实施例1的试验结果选择，涉及用llkg/tDS用量的阳离子聚合物和 97kg/tDS用量的FeCl3处理污泥后，在10分钟加压时间的残余滤饼水分（来自图2的选 择数据）。
[0011] 图4显示实施例2的试验结果，涉及用7. 5kg/tDS用量的阳离子聚合物和140kg/ tDS用量的FeCl3处理污泥后的残余滤饼水分。
[0012] 图5显示实施例2的试验结果，涉及用9kg/tDS用量的阳离子聚合物和140kg/t DS用量的FeCl3处理污泥后的残余滤饼水分。
[0013] 图6显示实施例2的试验结果，涉及用7. 5kg/tDS用量的阳离子聚合物和140kg/ tDS用量的FeCl3处理污泥后的残余滤饼固体。
[0014] 图7显示实施例2的试验结果，涉及用9kg/tDS用量的阳离子聚合物和140kg/t DS用量的FeCl3处理污泥后的残余滤饼固体。
[0015] 具体地讲，本发明涉及使含水污泥脱水的方法，所述方法包括以下步骤： (a) 向含水污泥加入 ⑴Fe(III)盐；和 (ii)阳离子聚合物，所述阳离子聚合物包含衍生自根据通式（I)的单体的阳离子单体 单元
其中 R1、R2和R3独立为-C1 4_烷基； R4为-H或-C1 4_烷基； A为-〇-或-NR5-,其中R5为-H或-C1 4_烷基；n为2、3或4 ;并且 X为反离子； 其中衍生自根据通式（I)的单体的阳离子单体单元的含量为相对于阳离子聚合物的 单体单元的总含量的至少约90%重量；并且 其中阳离子聚合物具有在约50cm3/g至约2, 000cm3/g范围内的特性粘度； (b) 允许絮凝物形成；和 (c) 过滤在步骤（b)中得到的组合物。
[0016] 阳离子聚合物可采用固体形式、作为水溶液、作为油包水乳液或作为水中的分散 液用于步骤（a)。在一个优选的实施方案中，阳离子聚合物在步骤（a)以乳液的形式加入到 含水污泥。
[0017] 阳离子聚合物包含衍生自根据通式（I)的单体的阳离子单体单元。阳离子聚合物 可以为均聚物、共聚物、三元共聚物等。优选阳离子聚合物为均聚物。
[0018] 在阳离子聚合物为共聚物时，可包含一种或多种衍生自根据通式（I)的单体的单 体单元，任选与一种或多种衍生自非离子单体的非离子单体单元组合。
[0019] 一般通过一种或多种阳离子单体的乙烯基加成聚合、通过一种或多种阳离子单体 与一种或多种非离子单体共聚、或通过一种或多种阳离子单体与一种或多种阴离子单体和 任选的一种或多种非离子单体共聚产生两性聚合物，制备阳离子聚合物。优选阳离子聚合 物为衍生自自由基可聚合阳离子单体单元和任选的自由基可聚合非离子单体的丙烯酸类 聚合物。
[0020] 在通式⑴中，反离子X不受特别限制。优选反离子X=Cl。
[0021] 在一个优选的实施方案中，通式（I)的单体为酯，即A=-0-。优选在通式（I)中，A 为-0-，R1=R2=R3=-CH3,R4=-H,并且n=2。在X=Cl时，此单体也被称为AETAC=丙烯酰氧基 乙基三甲基氯化铵。
[0022] 在另一个优选的实施方案中，通式（I)的单体为酰胺，即A=-NR5_。优选在通式（I) 中，A为-NR5-,R1=R2=R3=-CH3,R4=R5=-H,并且n=3。在X=Cl时，此单体也被称为APTAC=丙 烯酰胺基丙基三甲基氯化铵。
[0023] 在一个优选的实施方案中，离子聚合物为包含阳离子重复单元的均聚物或共聚 物，所述阳离子重复单元衍生自选自阳离子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酸酯和/或阳 离子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酰胺的单体。阳离子重复单元优选衍生自选自以下的 单体：阳离子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酸酯和阳离子化二烷基氨基烷基（甲基）丙 烯酰胺，尤其特别优选三甲基卤化铵甲基（甲基）丙烯酸酯和三甲基卤化铵丙基（甲基） 丙烯酰胺。
[0024] 代表性阳离子聚合物包括以下的共聚物和三元共聚物：（甲基）丙烯酰胺与甲基 丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基丙基-甲基丙烯酰胺、丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基 氨基丙基-丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、二乙基氨基丙基-甲基丙烯酰胺、丙烯 酸二乙基氨基乙酯、二乙基氨基丙基-丙烯酰胺或其用硫酸二甲酯、甲基氯或苄基氯制备 的季铵形式。优选的阳离子聚合物包括丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯季盐/丙烯酰胺共聚 物。另一种优选的阳离子聚合物包括二甲基氨基丙基丙烯酰胺甲基氯季盐/丙烯酰胺共聚 物。
[0025] 阳离子聚合物具有高阳离子单体单元含量，S卩，高阳离子度（cationicity)。衍生 自根据通式（I)的单体的阳离子单体单元的含量相对于阳离子聚合物的单体单元总含量 为至少约90%重量，优选至少约92%重量，更优选至少约94%重量，更优选至少约96%重量， 甚至更优选至少约98%重量，最优选至少约99%重量，特别是约100%重量。因此，在本发明 的阳离子聚合物的优选实施方案中，阳离子聚合物基本为衍生自根据通式（I)的单体的阳 离子单体单元的均聚物（阳离子度=约100%)。
[0026] 本发明的阳离子聚合物具有在约50cm3/g至约2, 000cm3/g范围内的特性粘 度，优选约IOOcmVg至约1，500cm3/g。在一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有 在约400±350cm3/g范围内的特性粘度（在水中），更优选约400±300cm3/g，更优选约 400±200cm3/g，最优选约400±100cm3/g。在另一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具 有在约550±400cm3/g范围内的特性粘度（在水中），更优选约550±300cm3/g，更优选约 550±200cm3/g，最优选约550±100cm3/g。在另一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具 有在约700±400cm3/g范围内的特性粘度（在水中），更优选约700±300cm3/g，更优选约 700 ± 200cm3/g，最优选约 700 ± 100cm3/g。
[0027] 阳离子聚合物的平均分子量就其特性粘度而言受到限制（参见上文）。另 外，阳离子聚合物一般具有在约I. 0 ?IO6至约I. 0 ? 107g/mol范围内的重均分子量， 优选约2. 5 ?IO6至约7. 5 ? 106g/mol。在一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有 在约2. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范围内的重均分子量，更优选约2. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/ mol,更优选约 2. 5 ? 106±I. 0 ? 106g/mol，最优选约 2. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一 个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有在约3. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范围内的重 均分子量，更优选约 3. 5 ? 106±L5 ? 106g/mol，更优选约 3. 5 ? 106±L0 ? 106g/mol， 最优选约3. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有 在约4. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范围内的重均分子量，更优选约4. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/ mol,更优选约 4. 5 ? 106±I. 0 ? 106g/mol，最优选约 4. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一 个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有在约6.O? 106±2. 5 ? 106g/mol范围内的重均 分子量，更优选约 6.O? 106±2.O? 106g/mol，更优选约 6.O? 106±1. 5 ? 106g/mol，最优 选约6. 0? 106±1.0? 106g/mol。在另一个优选的实施方案中，阳离子聚合物具有在约 7. 5 ?IO6±2. 5 ? 106g/mol范围内的重均分子量，更优选约7. 5 ? 106±2.O? 106g/mol，更优选 约 7. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/mol，最优选约 7. 5 ? 106±1. 0 ? 106g/mol。
[0028] 在本发明的方法的步骤（a)加入到含水污泥的阳离子聚合物的用量不受特别限 制。适合的用量可很容易地由常规试验确定。通常，阳离子聚合物用量基于聚合物固体为 每吨干燥固体中约50ppm至约5000ppm，优选约100至约lOOOppm。
[0029] 典型用量为约Ikg(活性物质）/tDS至约40kg(活性物质）/tDS，优选约5kg/ tDS至约15kg/tDS，或约5kg(活性物质）/tDS至约25kg(活性物质）/tDS，其中"活 性物质"是指阳离子聚合物的组合物中包含的阳离子聚合物的重量，"DS"是指初始用作 原料的含水污泥中包含的干燥物质。在一个优选的实施方案中，在本发明的方法的步骤 (a)加入到含水污泥的阳离子聚合物的用量在约5. 0±4.Okg(活性物质）/tDS的范围 内，更优选5. 0±3.Okg(活性物质）/tDS，更优选5. 0±2. 5kg(活性物质）/tDS，最优选 5.0±2.O