专利名称：一种污泥脱水剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥脱水剂的制备方法，具体地说是阳离子聚合物型污泥脱水剂的制备方法，特别是针对石油、化工行业用于含油污泥脱水的阳离子型聚合物脱水剂及其制备方法。
背景技术：
在石油加工及其废水处理过程中，有大量的含油污泥产生，如API隔油池底泥、溶气浮选浮渣、电脱盐污油、油罐底泥及剩余活性污泥等。由于含油污泥产生的工艺过程不同，其含油、含水差别较大，其中油是由数百种不同类型的有机化合物组成，多数是有毒有害及难于生物降解的物质。含油污泥中固体颗粒以极小粒子分布于污泥中，油—水—固三者混合呈乳化状态，对环境具有极大的危害性。
污泥的体积与含水率有着直接关系，当污泥含水率为98.8％时，污泥体积为100立方米，当含水率降到80％时，污泥体积只有6立方米。因此在污泥最终处理之前进行脱水处理是必不可少的。脱水剂的作用就是中和固体颗粒所带的电荷，使高度分散的污泥微粒、油珠或乳化油间网联架桥，从而使污泥的微小颗粒间发生凝聚，最终变成大颗粒，从而改善其固液分离性能。
CN1247838A披露了用于污水处理方面的一种阳离子型高分子絮凝剂，它是采用将反应器内的空气由氮气置换后，在2～3kg/cm2的氮气保护下完成反应的。而且反应原料甲醛、二甲胺采用分段加入的方式，工艺过程烦琐。CN1305976A披露了一种污泥的处理方法。它是采用在污泥中加入硫酸亚铁后，再加入阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，并将絮凝后的污泥通过压滤分离机。经过分离的泥块自然风干后，用万能粉碎机粉碎，并在其中加入一定量的氮、磷、钾肥后，作为肥料使用。该方法会造成环境二次污染。CN1248173A用磺化苯乙烯聚合物和/或其盐与阳离子聚合物絮凝剂或无机絮凝剂结合使用，作为污泥脱水剂。CN1464887A用聚亚烷基亚胺的改性物为脱水剂，主要用于制纸原料前处理剂。上述脱水剂的脱水性能需进一步提高。
发明内容
本发明提供一种用于污泥脱水的阳离子型聚合物的制备方法，在污泥处理时，可以有效地去除渣中的缝隙水，渣的成团性好，从而提高污泥的脱水效果。本发明得到的污泥脱水的阳离子型聚合物，在相同药剂投加量的条件下，处理效果要好于现有药剂；其处理后的滤后液COD基本低于2000mg/L，油含量在1000mg/L以下。本发明污泥脱水的阳离子型聚合物制备过程简单，需要时间短，生产效率高。
本发明污泥脱水阳离子聚合物的制备过程如下将新鲜水加入反应釜中，在搅拌的情况下，加入无机碱，调整溶液的PH值。然后加入螯合剂、反应促进剂，控制反应温度，将甲醛、有机胺加入反应釜中，再均匀地将阴离子或非离子聚丙烯酰胺加入反应釜中。在反应一定时间后，加入终止剂停止反应，即可得到此产品。其反应式如下 其中各反应原料的最佳配比为阴离子或非离子聚丙烯酰胺∶甲醛∶有机胺∶新鲜水∶螯合剂∶反应促进剂∶终止剂为＝1∶0.5～2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶0.005～0.05∶10～500(mol比)，优选为1∶0.5～2.0∶0.5～2.0∶500～4000∶0.005～0.01∶0.005～0.01∶10～500(mol比)。阴离子或非离子聚丙烯酰胺可以是市售普通商品。无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种；有机胺是二甲胺、二乙胺、双氰胺的一种或几种；螯合剂是乙二胺四乙酸及其钠盐、亚乙基二胺四乙酸及其钠盐和二亚乙基二胺五乙酸及其钠盐中的一种或几种；反应促进剂是过硫酸盐和水溶性偶氮类物质中一种或几种，其中过硫酸盐是过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠的一种或几种，水溶性偶氮类物是N，N-二羟基乙基偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2，2-偶氮双(2-甲基2-脒基丙烷)-盐酸盐的一种或几种。终止剂是盐酸、硫酸的一种或两种。
加入无机碱，调整溶液的pH值，控制在7～14之间，最好是在8～13之间；反应温度，控制在20℃～80℃之间，最好是在20℃～70℃之间；阴离子或非离子聚丙烯酰胺的加入溶解时间，控制在1h～6h，最好控制在2h～5h；溶解后继续反应0.1h～10h，最好继续反应0.5h～5h。
本发明方法制备的污泥脱水剂是具有如下结构的阳离子聚合物的胶体水溶液 n的范围为1万～28万，阳离子聚合物的浓度为0.05％～3％，脱水剂的运动粘度为100mm2/s～600mm2/s，阳离子度为10mmol/g～30mmol/g。
制备过程中加入的未反应的物质可以作为脱水剂的一部分，不必分离。
本发明方法制备的阳离子聚合物与中国专利98121074.0的有机絮凝剂按体积比5～50∶1，优选20～40∶1混合即为本发明复合型脱水剂。当然，还可以添加本领域其它常规的有机和无机絮凝剂。
98121074.0的有机絮凝剂具有如下结构
其中R1、R2、R4、R6分别是H或者C1～3的羟烷基其中的任何一个；R3是胺基或带有羟烷基取代的胺基；R5、R8分别是亚烷基；R7是羰基氧或羟基烷基氧；m＝5～15，n＝10～20。具体制备过程和条件可以参照该专利说明书和实施例。
本发明方法制备的阳离子型聚合物污泥脱水剂或复合型污泥脱水剂在污泥脱水中的应用，特别是含油污泥脱水中的应用。将上述脱水剂加入需处理的污泥中，搅拌均匀即可，脱水剂在污泥中的加入量一般为3～1000μg/g，优选为5～500μg/g。
本发明方法制备的阳离子型聚合物污泥脱水剂使用性能好，复合一定的有机絮凝剂后的使用性能更佳。本发明阳离子型聚合物制备工艺、设备简单，反应过程平稳，易于操作等特点。特别是本发明方法所需的时间短，生产效率高。通过对炼油厂污泥的实验室烧杯评价试验及现场试验证明，本发明得到的污泥脱水的阳离子型聚合物，阳离子度高，处理效果好，污泥成团性好，且密实。此阳离子型聚合物与中国专利98121074.0破乳型有机絮凝剂配合使用效果更佳。它可以应用在石油、化工等行业的污水、污泥处理。
具体实施例方式
下面通过实施例说明本发明污泥脱水剂的制备过程和使用性能。
实施例1在反应釜中，加入498kg新鲜水，启动搅拌，用氢氧化钠(化学纯)，调整溶液的pH值为11～12。然后加入0.5g乙二胺四乙酸二钠(化学纯)，加入0.8g过硫酸铵(化学纯)，控制反应温度在30℃，将1000mL甲醛(化学纯)、1500mL二乙胺(化学纯)混和后，加入反应釜中。在2h内均匀加入并溶解非离子聚丙烯酰胺1.2kg，然后继续反应5h。最后加入1500mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。脱水剂-1。
实施例2
在反应釜中，加入499kg新鲜水，启动搅拌，用氢氧化钠(化学纯)，调整溶液的PH值为9～10。然后加入0.5g乙二胺四乙酸二钠(化学纯)，加入1.4gN，N-二羟基乙基偶氮二异丁脒盐酸盐(化学纯)，控制反应温度在50℃，将2200mL甲醛(化学纯)、1800mL二甲胺(化学纯)、1200mL二乙胺(化学纯)混和后，加入反应釜中。在4h内均匀加入并溶解非离子聚丙烯酰胺1.4kg，然后继续反应1h。最后加入2500mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。脱水剂-2。
实施例3在反应釜中，加入987kg新鲜水，启动搅拌，用氢氧化钠(化学纯)，调整溶液的PH值为11～12。然后加入0.4g乙二胺四乙酸二钠(化学纯)，加入0.5g过硫酸铵(化学纯)，加入0.6gN，N-二羟基乙基偶氮二异丁脒盐酸盐(化学纯)，控制反应温度在45℃，将2500mL甲醛(化学纯)、4200mL二乙胺(化学纯)混和后，加入反应釜中。在5h内均匀加入并溶解阴离子聚丙烯酰胺3.2kg，然后继续反应0.5h。最后加入4000mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。脱水剂-3。
实施例4在反应釜中，加入986kg新鲜水，启动搅拌，用氢氧化钠(化学纯)，调整溶液的PH值为9～10。然后加入0.8g乙二胺四乙酸二钠(化学纯)，加入0.8g过硫酸铵(化学纯)，加入0.6gN，N-二羟基乙基偶氮二异丁脒盐酸盐(化学纯)，控制反应温度在55℃，将3200mL甲醛(化学纯)、3200mL二甲胺(化学纯)、1800mL二乙胺(化学纯)混和后，加入反应釜中。在4h内均匀加入并溶解阴离子聚丙烯酰胺3.8kg，然后继续反应2h。最后加入5200mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。脱水剂-4。
实施例5将脱水剂-2与中国专利98121074.0实施例3的破乳型有机絮凝剂，按25∶1(体积比)混合，得到脱水剂-5。
实施例6将脱水剂-4与中国专利98121074.0实施例4的破乳型有机絮凝剂，按30∶1(体积比)混合，得到脱水剂-6。
表1各实施例得到脱水剂产品指标
实施例7取某炼油厂含油污泥进行脱水试验。
表1处理炼油厂含油污泥实验结果
注现有药剂为ZDMC，即丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵的共聚物，特性粘度430mm2/s，阳离子度0.3mmol/g。
权利要求
1.一种污泥脱水剂的制备方法，包括以下过程将新鲜水加入反应釜中，在搅拌的情况下，加入无机碱，调整溶液的PH值；然后加入螯合剂、反应促进剂，控制反应温度，将甲醛、有机胺加入反应釜中，再均匀地将阴离子或非离子聚丙烯酰胺加入反应釜中；反应一定时间后，加入终止剂停止反应，即可得到此产品。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的各反应原料的摩尔配比为阴离子或非离子聚丙烯酰胺∶甲醛∶有机胺∶新鲜水∶螯合剂∶反应促进剂∶终止剂为＝1∶0.5～2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶0.005～0.05∶10～500。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的各反应原料的摩尔配比为阴离子或非离子聚丙烯酰胺∶甲醛∶有机胺∶新鲜水∶螯合剂∶反应促进剂∶终止剂为＝1∶0.5～2.0∶0.5～2.0∶500～4000∶0.005～0.01∶0.005～0.01∶10～500。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种；有机胺是二甲胺、二乙胺、双氰胺的一种或几种；螯合剂是乙二胺四乙酸及其钠盐、亚乙基二胺四乙酸及其钠盐、二亚乙基二胺五乙酸及其钠盐中的一种或几种；反应促进剂是过硫酸盐或者水溶性偶氮类物质，终止剂是盐酸、硫酸的一种或两种。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于所述的过硫酸盐是过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠的一种或几种，水溶性偶氮类物是N，N-二羟基乙基偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2，2-偶氮双(2-甲基2-脒基丙烷)-盐酸盐的一种或几种。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的调整溶液的pH值为7～14之间，反应温度控制在20℃～80℃之间，阴离子或非离子聚丙烯酰胺的溶解时间控制在1h～6h，溶解后继续反应0.1h～10h。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于所述的调整溶液的pH值为8～13之间，反应温度控制在20℃～70℃之间，阴离子或非离子聚丙烯酰胺的溶解时间控制在2h～5h，溶解后继续反应0.5h～5h。
全文摘要
本发明涉及一种用于污泥脱水的阳离子型聚合物脱水剂的制备方法。它是以阴离子或非离子聚丙烯酰胺、甲醛、有机胺、新鲜水为原料，辅以少量的螯合剂、反应促进剂在一定的温度下反应而得到的胺甲基聚丙烯酰胺为主要成分的胶体水溶液。本发明具有工艺、设备简单，反应过程平稳，易于操作，所需时间短等特点。通过对炼油厂污泥脱水实验表明，本发明的污泥脱水剂在相同药剂投加量的条件下，处理效果要好于现有药剂；其处理后的滤后液COD基本低于2000mg/L，油含量在1000mg/L以下。它可以应用在石油、化工等行业的污水、污泥处理。
文档编号C02F11/14GK1955126SQ20051004754
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月26日 优先权日2005年10月26日
发明者王有华, 杨丽, 赵景霞, 黄玉洪 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院