專利名稱：一種城市污水污泥減量化的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市污水污泥的處理方法，包括以下步驟 (1)將絮凝劑A加入城市污水污泥中，加入量為1～1000mg/L，攪拌均勻，絮凝劑A是一種季銨型的陽離子聚合物； (2)將絮凝劑B加入步驟(1)得到的城市污水污泥中，加入量為1～1000mg/L，攪拌均勻，絮凝劑B是一種胺甲基聚丙烯酰胺為主要成分的陽離子聚合物膠體水溶液； (3)離心分離，計量分離后污泥的重量。
本發(fā)明使用的絮凝劑A是一種陽離子高分子絮凝劑，它是甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化后的單體和丙烯酰胺單體的共聚物其特征在于所述的絮凝劑A的結(jié)構(gòu)為
m的范圍為5,000～200,000，n的范圍為5,000～300,000，特性粘度500～1500cm3/g，陽離子度0.5～4.5mmol/g。
本發(fā)明使用的絮凝劑B具有如下結(jié)構(gòu)的陽離子聚合物膠體水溶液
n的范圍為10,000～280,000，重量濃度為0.05％～3％，運動粘度為100～600mm2/s，陽離子度為5～30mmol/g。
本發(fā)明的特點是采用不同結(jié)構(gòu)單元性能的絮凝劑A和絮凝劑B配合使用。絮凝劑A是一種季銨型的陽離子聚合物，在城市污水污泥處理過程中具有良好的電中和性能，它可以降低污泥表面的ξ電位，使污泥破穩(wěn)。絮凝劑B是一種胺甲基聚丙烯酰胺為主要成分的陽離子聚合物膠體水溶液，具有突出的凝聚架橋作用。在絮凝劑B加入后，它可以將加入絮凝劑A所形成的絮體快速的凝聚起來，形成大的絮團(tuán)，易于與水分離。更為顯著的是，絮凝劑A和絮凝劑B皆為有機聚合物，不帶入其它無機雜質(zhì)，易于后處理。采用本發(fā)明的方法，可以使污泥的含水率由原來的98.3％，降低至65％～70％；污泥減量率為95％左右。

具體實施例方式 它采用絮凝劑A和絮凝劑B兩種陽離子聚合物配合使用，先將絮凝劑A投入城市污水污泥中，分散溶解破乳后，再加入絮凝劑B，攪拌使絮凝劑B迅速與污泥作用，然后進(jìn)行離心分離。離心分離時間可以按本領(lǐng)域一般知識設(shè)計確定，一般離心機轉(zhuǎn)數(shù)為1000r/min～4000r/min；離心時間為2min～30min。
本發(fā)明絮凝劑A是甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化后的單體和丙烯酰胺單體的共聚物。

m的范圍為5,000～200,000，n的范圍為5,000～300,000，特性粘度500～1500cm3/g，陽離子度0.5～4.5mmol/g。
本發(fā)明絮凝劑A的制備過程如下 以丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體為主要原料，首先將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化，然后將丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體、去離子水按一定比例混合后，吹氮氣除溶解氧，最后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。
其中甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng)為向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為2～9，優(yōu)選為4～8，反應(yīng)為劇烈放熱反應(yīng)，應(yīng)在水浴或冰水浴中進(jìn)行或采取其它的溫度控制措施。丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體的反應(yīng)配比(摩爾比)為丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝30∶1～1∶10，最佳反應(yīng)配比為丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝8∶1～1∶8；單體聚合的總濃度為0.5～1.5mol/L，最佳聚合濃度為0.6～1.2mol/L；聚合的反應(yīng)溫度為20～90℃，最佳溫度為30～80℃；聚合反應(yīng)時間為1～15小時，最佳反應(yīng)時間為是5～6小時。聚合過程采用不同的引發(fā)劑體系進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，引發(fā)劑可以采用過硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化還原引發(fā)體系，引發(fā)劑的加入量為單體總量的10-5～10-3mol/L，最佳加入量為10-4～5×10-4mol/L；過硫酸鹽與亞硫酸鹽的摩爾配比為1∶0～1，其中過硫酸鹽可以是過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉等中的一種或幾種，亞硫酸鹽可以是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨等中的一種或幾種。
具體化學(xué)反應(yīng)式如下 1.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng) CH2＝(CH3)C-COOCH2CH2N(CH3)2+HCl---→ CH2＝(CH3)C-COOCH2CH2N+(CH3)2HCl- 2.聚合反應(yīng)
本發(fā)明的絮凝劑B為具有如下結(jié)構(gòu)的陽離子聚合物膠體水溶液
n的范圍為10,000～280,000，重量濃度為0.05％～3％，運動粘度為100～600mm2/s，陽離子度為5～30mmol/g。
其制備過程如下 將新鮮水加入反應(yīng)釜中，在攪拌的情況下，均勻地加入陰離子或非離子聚丙烯酰胺。待其完全溶解后，加入無機堿，調(diào)整溶液的PH值，然后加入螯合劑、反應(yīng)促進(jìn)劑，控制反應(yīng)溫度，將甲醛、有機胺加入反應(yīng)釜中，在反應(yīng)一定時間后，加入終止劑停止反應(yīng)，即可得到產(chǎn)品。反應(yīng)式如下
其中，各反應(yīng)原料的最佳配比為陰離子或非離子聚丙烯酰胺∶甲醛∶有機胺∶新鮮水∶螯合劑∶反應(yīng)促進(jìn)劑∶終止劑為＝1∶0.5～2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶0.005～0.05∶10～500(mol比)，優(yōu)選為1∶0.5～2.0∶0.5～2.0∶500～4000∶0.005～0.01∶0.005～0.01∶10～500(mol比)。陰離子或非離子聚丙烯酰胺的選擇沒有要求，可以是普通市售商品。無機堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀的一種；有機胺是二甲胺、二乙胺、雙氰胺的一種或幾種；螯合劑是乙二胺四乙酸及其鈉鹽、亞乙基二胺四乙酸及其鈉鹽和二亞乙基二胺五乙酸及其鈉鹽中的一種或幾種；反應(yīng)促進(jìn)劑是過硫酸鹽和水溶性偶氮類物質(zhì)中的一種或幾種，其中過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉的一種或幾種，水溶性偶氮類物是N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮雙脒基丙烷二鹽酸鹽、2，2-偶氮雙(2-甲基2-脒基丙烷)-鹽酸鹽的一種或幾種。終止劑是鹽酸、硫酸的一種或兩種。
加入無機堿，調(diào)整溶液的pH值，控制在7～14之間，最好是在8～13之間；反應(yīng)溫度，控制在20℃～80℃之間，最好是在20℃～70℃之間；陰離子或非離子聚丙烯酰胺的溶解時間，控制在1h～6h，最好控制在2h～5h；反應(yīng)時間控制在2h～10h，最好控制在2h～8h。
下面通過實施例說明本發(fā)明方法的制備過程及效果。
實施例1 在裝有攪拌器、溫度計、加料管、氮氣進(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯15.7g，加入1N的HCl 15ml，調(diào)節(jié)PH值為5.5，然后加入丙烯酰胺28.4g，去離子水400ml，混合均勻后，通氮氣除氧，加入引發(fā)劑過硫酸鉀10-4mol/L，在50℃水浴中，反應(yīng)6小時，得到絮凝劑A-1。特性粘度為1050cm3/g；陽離子度為2.3mmol/g。
實施例2 在裝有攪拌器、溫度計、加料管、氮氣進(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9.6g，加入1N的HCl 5ml，調(diào)節(jié)PH值為8.0，然后加入丙烯酰胺38.6g，去離子水440ml，混合均勻后，通氮氣除氧，加入引發(fā)劑過硫酸鉀2×10-4mol/L，引發(fā)劑亞硫酸鈉1×10-5mol/L，在25℃水浴中，反應(yīng)3小時，再在80℃水浴中，反應(yīng)1.5小時，得到絮凝劑A-2。特性粘度為1200cm3/g；陽離子度為1.2mmol/g。
實施例3 在容積為1L的四口燒瓶中，765克新鮮水，啟動攪拌，加入非離子聚丙烯酰胺1.8克。待其完全溶解后，加入0.31克氫氧化鈉(化學(xué)純)，調(diào)整溶液的PH值為11～12。然后加入2.8×10-4克乙二胺四乙酸二鈉(化學(xué)純)，加入3.5×10-4克過硫酸銨(化學(xué)純)，加入4.2×10-4克N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽(化學(xué)純)，控制反應(yīng)溫度在50℃，將2.1克甲醛(化學(xué)純)、3.8克二甲胺(化學(xué)純)混和后，加入四口燒瓶中，反應(yīng)時間為6h。最后加入4.3克鹽酸(化學(xué)純)停止反應(yīng)，即可得到絮凝劑B-1。運動粘度為406.5mm2/s，陽離子度為16.7mmol/g。
實施例4 在容積為1L的四口燒瓶中，878克新鮮水，啟動攪拌，加入陰離子聚丙烯酰胺2.5克。待其完全溶解后，加入0.25克氫氧化鈉(化學(xué)純)，調(diào)整溶液的PH值為11～12。然后加入4×10-4克乙二胺四乙酸二鈉(化學(xué)純)，加入5×10-4克過硫酸銨(化學(xué)純)，加入6×10-4克N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽(化學(xué)純)，控制反應(yīng)溫度在45℃，將2.5克甲醛(化學(xué)純)、4.2克二乙胺(化學(xué)純)混和后，加入四口燒瓶中，反應(yīng)時間為3h。最后加入4克鹽酸(化學(xué)純)停止反應(yīng)，即可得到絮凝劑B-2。運動粘度為456.8mm2/s，陽離子度為17.4mmol/g。
實施例5 污泥含水率的測定方法是稱取定量的城市污水污泥在100～105℃進(jìn)行烘干2h，然后放入干燥器中冷卻0.5h，待恒重后，稱量其干重，計算其含水率，含水率＝{(總重-干重)/總重}×100％。泥餅含水率則是將離心后得到的濾餅在100～105℃進(jìn)行烘干2h，然后放入干燥器中冷卻0.5h后稱重，計算含水率。
取某城市污水污泥，加入絮凝劑進(jìn)行減量化處理。其處理結(jié)果見表1。
表1
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種城市污水污泥減量化的處理方法，包括以下步驟
(1)將絮凝劑A加入城市污水污泥中，加入量為1～1000mg/L，攪拌均勻，絮凝劑A是一種季銨型的陽離子聚合物；
(2)將絮凝劑B加入步驟(1)得到的城市污水污泥中，加入量為1～1000mg/L，攪拌均勻，絮凝劑B是一種胺甲基聚丙烯酰胺為主要成分的陽離子聚合物膠體水溶液；
(3)離心分離，計量分離后污泥的重量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的絮凝劑A的結(jié)構(gòu)為
m的范圍為5,000～200,000，n的范圍為5,000～300,000，特性粘度500～1500cm3/g，陽離子度0.5～4.5mmol/g。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的絮凝劑B是具有如下結(jié)構(gòu)的陽離子聚合物膠體水溶液
n的范圍為10,000～280,000，重量濃度為0.05％～3％，運動粘度為100～600mm2/s，陽離子度為5～30mmol/g。
4.按照權(quán)利要求2絮凝劑A的制備方法，其特征在于采用如下過程以丙烯酰胺單體和一種甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體為原料，首先將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化，然后將丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體、去離子水混合，吹氮氣除溶解氧，最后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng)為向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為2～9。
6.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的pH值為4～8。
7.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體的反應(yīng)物摩爾比為丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝30∶1～1∶10，單體聚合的總濃度為0.5～2.5mol/L，聚合的反應(yīng)溫度為20～90℃，聚合反應(yīng)時間為2～13小時。
8.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的聚合過程加入的引發(fā)劑為過硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化還原引發(fā)體系。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑過硫酸鹽與亞硫酸鹽的摩爾配比為1∶0～1，其中過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉中的一種或幾種，亞硫酸鹽是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨中的一種或幾種。
10.按照權(quán)利要求4或9所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑加入量為10-4～5×10-4mol/L。
11.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的絮凝劑的制備過程如下將新鮮水加入反應(yīng)釜中，在攪拌的情況下，均勻地將陰離子或非離子聚丙烯酰胺加入反應(yīng)釜中；待其完全溶解后，加入無機堿，調(diào)整溶液的PH值；然后加入螯合劑、反應(yīng)促進(jìn)劑，控制反應(yīng)溫度，將甲醛、有機胺加入反應(yīng)釜中，反應(yīng)一定時間后，加入終止劑停止反應(yīng)，得到產(chǎn)品。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的各反應(yīng)原料的摩爾配比為陰離子或非離子聚丙烯酰胺∶甲醛∶有機胺∶新鮮水∶螯合劑∶反應(yīng)促進(jìn)劑∶終止劑為＝1∶0.5～2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶0.005～0.05∶10～500。
13.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述的有機胺是二甲胺、二乙胺、雙氰胺的一種或幾種；螯合劑是乙二胺四乙酸及其鈉鹽、亞乙基二胺四乙酸及其鈉鹽和二亞乙基二胺五乙酸及其鈉鹽中的一種或幾種；反應(yīng)促進(jìn)劑是過硫酸鹽和水溶性偶氮類物質(zhì)中的一種或幾種；終止劑是鹽酸、硫酸的一種或兩種。
14.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于加入無機堿，調(diào)節(jié)溶液的pH值控制在8～13之間，反應(yīng)溫度控制在20℃～70℃之間，反應(yīng)時間控制在2h～8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種城市污水污泥減量化的處理方法。先將絮凝劑A投加到城市污水污泥中，經(jīng)破乳反應(yīng)后，再加入絮凝劑B進(jìn)一步反應(yīng)。絮凝劑A是一種季銨型的陽離子聚合物，絮凝劑B是一種以胺甲基聚丙烯酰胺為主要成分的陽離子聚合物。經(jīng)本發(fā)明的方法處理后的城市污泥，體積大大減少，泥餅結(jié)實、含水率低，可以滿足后續(xù)填埋、堆肥、焚燒處理的需要，實現(xiàn)污泥的綜合利用。
文檔編號C02F1/38GK101108751SQ20061004728
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者麗 楊, 王有華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院