专利名称：一种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂的制作方法
技术领域：
本发明属于污泥脱水领域，具体涉及一种用于污泥脱水的高分子聚合物。
背景技术：
随着污水处理设施的普及和处理率的提高，污水厂的污泥产生量有较大的增长。 污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，一般污泥中的水分含量达到95% 99. 5%,由于水分与污泥颗粒结合非常紧密，使得污泥中的水分难以低成本高效分离，需要添加絮凝剂一改善污泥的胶体特性，中和污泥表面电荷，使得污泥凝聚成大的颗粒，同时使得水分从污泥颗粒中分离出来，强化污泥的脱水作用。由于污泥处理处置的费用占污水处理厂营运费用的20 % 50 %，因而如何有效地提高污泥脱水絮凝剂的效率、降低营运费用，成为业内关注的重点问题。目前，污水处理厂的污泥脱水主要采用阳离子聚丙烯酰胺，对于离心脱水机而言， 需要分子量高的阳离子絮凝剂，其对污泥的脱水作用主要在于利用高分子的吸附架桥作用，使得污泥的絮体增大，从而在离心过程中将水分从污泥絮体中分离出来。而带式污泥脱水机则主要利用絮凝剂的阳离子特性，中和污泥所带的负电荷，使得污泥凝聚，再利用高分子絮凝剂的吸附架桥作用使得污泥矾花颗粒增加，从而在带式机上压滤脱水。由于目前采用的阳离子絮凝剂聚丙烯酰胺分子量较高，长链吸附架桥易形成团状而使得絮体内部包裹一定的水分，且药剂的单体具有毒性，所以需要研发一种提高污泥脱水效率且能降低污泥脱水成本的污泥脱水絮凝剂。国内申请号为200810198538. 2的专利采用表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)对污泥处理，尽管可降低污泥的比阻，但研究者试验发现单一使用十二烷基二甲基苄基氯化铵则存在污泥絮体凝聚颗粒较小，容易粘滤布而使得虚体难以过滤等缺点， 并且该表面活性剂添加量较大情况下才会有明显效果。国内申请号为200810048825.5 和申请号为200710150706.6的专利采用无机复合调理剂对污泥进行处理，处理效果较好，但存在无机絮凝剂添加量较高而导致处理后污泥的热值下降等问题。国内申请号为 200810046020. 7的专利提供了一种无机絮凝剂与有机絮凝剂复合的污泥脱水剂，尽管有效地降低污泥的比阻，但存在干污泥增量的缺点，并且因为添加了金属离子而可能限制脱水后污泥(或污水)的后续利用途径。鉴于上述分析，需要研发一种效果更好污泥调质脱水有机复合絮凝剂。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂。本发明的目的可以通过以下措施达到—种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其有效物质主要由阳离子有机化合物A和高分子有机絮凝剂B组成，其中阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B的质量比为1 20 1。
本发明中的有效物质是指起主要起絮凝作用的物质，其不包括水、助剂等其他辅助物质。本发明中的阳离子有机化合物A的离子度大于95%，重均分子量在300万以下。 高分子有机絮凝剂B的重均分子量在800万以上。本发明中的阳离子有机化合物A可以是水溶性的阳离子有机化合物，优选是聚乙烯胺、聚N-乙烯基甲酰胺、聚乙烯基丙烯酰胺以及乙烯胺/N-乙烯基甲酰胺/乙烯基丙烯酰胺单体(其中两种或者三种)的共聚物，季铵盐或者聚季铵盐，如聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，(聚)二甲基二丙烯基氯化铵，聚-β-羟基多胺，聚双分子烯丙基季铵阳离子聚合物等。作为其他絮凝剂的例子，可以采用的是甲基丙烯酸酯季铵盐与丙烯酰胺的高分子共聚物，聚乙烯亚胺，聚乙烯多胺，壳聚糖等。本发明中的高分子有机絮凝剂B可选自水溶性阳离子絮凝剂或非离子絮凝剂中的一种或几种。优选是水溶性的重均分子量在800万以上的高分子量聚丙烯酰胺，它包括丙烯酰胺的均聚物和单体是甲基丙烯酰胺的共聚物等物质。本发明中的阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B的质量比进一步优选为 5 20 1。本发明的有机复合絮凝剂可以为有效物质的质量浓度为0. 1%。 的水溶液， 其优选浓度为0. 2%。 0. 5%的水溶液。也可以在前述水溶液中加入助剂等其他辅助性的物质。本发明将阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B两种有机物依比例混合后， 配置成所需浓度的液体，可直接添加到污水或者排放的高含水率的污泥中，复合药剂应用时有效物质的添加量为IOOppm 500ppm，搅拌10分钟后(搅拌强度渐减)即可进行脱水。本发明的复合药剂与仅使用低分子量絮凝剂或高分子量絮凝剂聚合物之一，或者两者分别使用的工艺相比，本发明的方法提供更加成本有效的处理。此外，絮状胶体形成过程中，块状的絮凝物形成量及形成倾向性较小，可获得更加流畅的排水和更高的干燥固体饼状物。本发明中，有机物A因为离子度较高，可在溶液中形成较高的阳离子浓度，它主要通过吸收到悬浮颗粒表面上并改变颗粒的表面负荷，来压缩颗粒表面的双电层实现颗粒的脱稳进而实现颗粒的脱“水合化”。高分子聚合物B，因其分子量较高，可将水中“脱稳”的悬浮颗粒连接和桥接，进而聚集浓缩并因此将污泥絮凝和脱水；而二者组合使用更可进一步起到协同作用。本发明通过两种药剂的组合可在不增加污泥处理絮凝剂费用的基础上得到出人意料的协同效果，它使得污泥的絮凝过程中形成的絮体密实，避免了高分子絮凝剂的加入导致的大凝胶状絮体的形成，可将絮体中水分最优释放从而降低污泥中的最终含水率，同时可显著改善污泥的比阻抗性，从而改善污泥的过滤特性。药剂A和B的组合的使用其改善了污泥的过滤特性，用量少，相同用量下更可达到远超现有其他药剂的效果，其处理后污泥比阻抗值低，脱水后污泥含固率高。
具体实施方式
一般地，采用污泥比阻实验以确定污泥的脱水性能。根据卡门公式，在压力一定的条件下过滤时，滤液体积和过滤时间之间有量化的关系。一般认为，比阻大于1013m/kg的污泥是难以过滤的污泥，比阻小于lO^m/kg的污泥易脱水。实施例1取乙烯胺/N-乙烯基甲酰胺/乙烯基丙烯酰胺的共聚物(离子度100%，分子量小于100万)与聚丙烯酰胺(重均分子量800万)按照9 1的质量比例混合。取某污水处理厂浓缩池污泥，含水率为97%，测定其比阻为1. 36X1013m/kg，属于难以过滤脱水的污泥。取该泥直接添加500ppm的阳离子聚丙烯酰胺后(重均分子量800万，先溶解为 1%。浓度后添加，搅拌10分钟，搅拌强度递减)测定其比阻为s.esxionm/kg，污泥的过滤特性得到改善。取该泥直接添加500ppm十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵(先溶解为浓度后搅拌添加)后，测得污泥的比阻为2. UXlO1VZkg,污泥的过滤特性得到改善。取该泥添加本例混合聚合物300ppm(wt，复合药剂先用水溶解为1%。质量浓度后搅拌添加，搅拌10分钟，搅拌强度递减)后，测定污泥的的比阻为8. 17X109m/kg，污泥的比阻显著下降，采用本专利药剂可有效改善污泥的过滤特性，由于采用的是有机复合药剂，污泥脱水后的热值不受影响。同时，采用本药剂的成本比采用阳离子聚丙烯酰胺药剂成本的降低了约25%。同时，将上述污泥用同一个带式压滤机在同等条件下压滤，添加500ppm的阳离子聚丙烯酰胺后压滤的污泥其含固率达到0. 173，而添加本专利混合聚合物300ppm后压滤的污泥，其含水率达到0. 215，有效提高了污泥的含固率。实施例2取聚二甲基二丙烯基氯化铵(离子度100%，分子量小于50万)与聚丙烯酰胺(重均分子量800万)按照9. 5 0.5的质量比例混合，取某污水处理厂浓缩池污泥，含水率为 97%，测定其比阻为1.36X1013m/kg，属于难以过滤脱水的污泥。取该泥直接添加500ppm的阳离子聚丙烯酰胺后(重均分子量800万，溶解后添力口，搅拌10分钟，搅拌强度递减)测定其比阻为5. esxio^m/kg，污泥的过滤特性得到改善。取该泥添加本例混合聚合物500ppm(wt，先用水溶解成质量浓度为1%。后搅拌添力口，搅拌10分钟，搅拌强度递减)后，测定污泥的比阻为1. 21 X 109m/kg,属于过滤特性较好的污泥，由于采用的是有机复合药剂，污泥脱水后的热值不受影响。可见，本药剂可有效降低污泥的比阻抗值，改善污泥的过滤特性。同时，采用本药剂的成本比采用阳离子聚丙烯酰胺药剂成本的便宜了约30%。
权利要求
1.一种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于其有效物质主要由阳离子有机化合物A和高分子有机絮凝剂B组成，其中阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B的质量比为1 20 1。
2.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述阳离子有机化合物A的离子度大于95%，重均分子量在300万以下。
3.根据权利要求2所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述阳离子有机化合物A选自水溶性的季铵盐、聚季铵盐、聚乙烯亚胺、聚乙烯多胺或壳聚糖中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述阳离子有机化合物A选自聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二丙烯基氯化铵、聚二甲基二丙烯基氯化铵、聚-β-羟基多胺、聚双分子烯丙基季铵阳离子聚合物或甲基丙烯酸酯季铵盐与丙烯酰胺的高分子共聚物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述高分子有机絮凝剂B的重均分子量在800万以上。
6.根据权利要求5所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述高分子有机絮凝剂B选自水溶性阳离子絮凝剂或非离子絮凝剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于所述高分子有机絮凝剂B为重均分子量在800万以上的高分子量聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B的质量比为5 20 1。
9.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于该有机复合絮凝剂为有效物质的质量浓度为0. 1%。 的水溶液。
10.根据权利要求1所述的污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其特征在于该有机复合絮凝剂应用时有效物质的添加量为IOOppm 500ppm。
全文摘要
本发明公开了一种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂，其有效物质主要由阳离子有机化合物A和高分子有机絮凝剂B组成，其中阳离子有机化合物A与高分子有机絮凝剂B的质量比为1～20∶1。本发明通过两种药剂的组合可在不增加污泥处理絮凝剂费用的基础上得到出人意料的协同效果，它使得污泥的絮凝过程中形成的絮体密实，避免了高分子絮凝剂的加入导致的大凝胶状絮体的形成，可将絮体中水分最优释放从而降低污泥中的最终含水率，同时可显著改善污泥的比阻抗性，从而改善污泥的过滤特性。
文档编号C02F11/14GK102531329SQ201210004639
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者何坚, 李磊, 范宜东, 许磊 申请人:苏州格瑞特环保科技产业发展有限公司