一种污水污泥高效脱水剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污水污泥脱水技术领域，公开了一种污水污泥高效脱水剂及其制备方法和应用。本发明专利技术脱水剂由包含以下质量份的组分反应得到：壳聚糖10～30份；阳离子聚丙烯酰胺40～80份；二甲基二乙烯丙基氯化铵10～30份；引发剂0.08～0.2份。本发明专利技术通过接枝共聚反应对壳聚糖进行改性，以壳聚糖做为接枝骨架合成分子量更大，阳离子浓度更高的污泥脱水剂，其中壳聚糖产量大，无毒无害，对环境友好。本发明专利技术壳聚糖接枝共聚物比现有污泥脱水剂具有更好的环境效益，且处理成本低，具有优异的吸水型能，将其作为污泥脱水剂应用于工程实践中技术、经济可行，环境效益好，可有效在提高脱水剂脱水性能的同时增加其环境友好性且降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种污水污泥高效脱水剂及其制备方法和应用
本专利技术属于污水污泥脱水
，特别涉及一种污水污泥高效脱水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着人们对环境污染控制认识的加深，污水处理厂在许多城市陆续建成并运行。污水处理厂是削减水污染物的重要设施，在污水的处理过程中，污泥作为污水处理过程的伴生物，仅在2005年，污水处理厂每年可收集干污泥量已达130万吨以上，且每年仍以10％左右的幅度增长。大量积累的污泥如得不到妥善处理，其中的有害成分如有机物、重金属、致病微生物等将对环境造成更为严重的二次污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。因此，如何妥善、科学地处理处置污泥作为一个待解决的环境问题，越来越受到人们的关注。污泥脱水剂的原理就是使带有电荷的无机或有机药剂在污泥胶体表面起化学反应，中和污泥颗粒电荷，使水从污泥颗粒中分离出来，同时使污泥颗粒凝结成大的颗粒絮体，提高污泥的脱水性能。由于污泥脱水剂主要起到絮凝作用因此也可称做絮凝剂。污泥脱水是污泥处理处置的关键，污泥脱水剂在其中主要起到以下几种作用：(1)压缩双电层作用：污泥颗粒表面存在着双电层，即吸附层和扩散层。由于污泥颗粒表面通常带有负电荷，污泥颗粒之间存在着静电斥力而相互排斥，使胶体分散体系可以长期处于稳定状态。同时，胶体颗粒之间还存在着与静电斥力作用相反的范德华力。胶体颗粒的状态就取决于这两种力的合力情况。胶体颗粒之间的距离较小时，范德华力大于静电斥力，合力表现为引力，胶体颗粒相互凝聚而脱稳。胶体颗粒之间的距离较大时，静电斥力大于范德华力，合力表现为斥力，胶体颗粒相互排斥而稳定。当向污泥中投加一定量的阳离子污泥脱水剂时，阳离子就会进入胶体颗粒表面的扩散层，进而进入吸附层，使双电层中的阳离子浓度升高，减小了扩散层的厚度，即压缩了双电层，从而减少了胶体颗粒表面的负电荷，使ξ电位降低，胶体颗粒之间的静电斥力减小，胶体颗粒相互凝聚而脱稳。(2)吸附电中和作用：由于污泥颗粒表面带有负电荷，容易与带有正电荷的离子、胶体颗粒和线型高分子相互吸附，使污泥颗粒表面的负电荷被部分或全部中和，降低了污泥颗粒间的静电斥力，从而使污泥颗粒更容易发生凝聚而脱稳，这种作用就叫做吸附电中和作用。(3)吸附架桥作用：吸附架桥作用是指高分子污泥脱水剂通过其分子链上的活性基团如-COO-、-CONH2-和-NH-等所产生的配位键力、氢键力等与胶体颗粒发生作用，使许多胶体颗粒同时吸附在一个线型高分子链上，从而增大污泥絮体的体积，使污泥产生絮凝沉降作用。通常在高分子污泥脱水剂的浓度较低时，在污泥脱水剂的线型大分子链上会同时吸附两个或多个胶体颗粒，通过高分子污泥脱水剂的这种“吸附架桥”作用而把多个胶体颗粒连接在一起，形成较大的污泥絮体，从而有利于污泥颗粒的絮凝沉降。(4)网捕和卷扫作用：网捕和卷扫作用是指污泥颗粒在高分子污泥脱水剂的吸附架桥作用下形成体积较大的污泥絮体后，就会在重力的作用下发生自由沉降，在自由沉降的过程中，污泥絮体的网捕和卷扫作用就会吸附污泥中体积较小的污泥颗粒，从而使污泥颗粒发生絮凝沉降。污泥脱水剂主要用于污泥脱水前的污泥调理过程中，通过压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附架桥作用以及网捕和卷扫作用改变污泥颗粒的性质，使污泥中的水分容易从污泥中分离出来，便于后续的污泥脱水处理。目前污泥脱水剂的种类很多，但常用的污泥脱水剂主要有三类，即无机污泥脱水剂、有机高分子污泥脱水剂和生物污泥脱水剂。无机污泥脱水剂的应用历史最为久远，具有原料来源广泛、制备工艺简单和价格相对便宜等优点，应用范围较为广泛，但无机污泥脱水剂的投加量一般较大，污泥脱水效果也有限，而且大量的使用无机污泥脱水剂还会对环境造成一定的影响。相比于无机污泥脱水剂，有机高分子污泥脱水剂具有药剂投加量较小、污泥形成絮体较大、污泥沉降性能较好和污泥含水率较低等优点，但有机高分子污泥脱水剂也存在着生产成本较高、价格较昂贵等缺点。生物污泥脱水剂具有安全无毒、易被微生物降解、无二次污染等优点。但是生物污泥脱水剂存在投加量较大、制备和使用成本较高、易受有毒物质干扰等缺点，很大程度上限制了其在实际工程中的应用。本专利技术研发出了一种应用于污水污泥脱水的高效脱水剂，该脱水剂具有优良的污泥脱水性能，又对环境带来的影响较小，且性能稳定，大大提高了脱水剂的脱水效率，改善了城市污泥处理的现状。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种污水污泥高效脱水剂。本专利技术另一目的在于提供一种上述污水污泥高效脱水剂的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述污水污泥高效脱水剂在污水污泥处理领域中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种污水污泥高效脱水剂，由包含以下质量份的组分反应得到：壳聚糖10～30份；阳离子聚丙烯酰胺40～80份；二甲基二乙烯丙基氯化铵10～30份；引发剂0.08～0.2份。所述的壳聚糖为本领域常规的壳聚糖即可，公知的为甲壳素脱去乙酰基后的产物，其化学名为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，是一种碱性多糖。由于分子结构特殊，含有活泼的-NH2和-OH，具有多种生物化学性质。所述的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)优选为分子量1000万以上的聚丙烯酰胺。所述的阳离子聚丙烯酰胺可通过采用复合引发体系，以丙烯酰胺与丙烯酰胺乙基三甲基氯化铵为原料，通过水溶液自由基反应得到。所述反应在常温下即可进行，优选为25～100℃下反应2～3小时。所述丙烯酰胺与丙烯酰胺乙基三甲基氯化铵的摩尔用量比为1:1。所述反应得到的阳离子聚丙烯酰胺优选进行造粒、粉碎后再用于反应。所述的复合引发体系为氧化还原体系、偶氮化合物和辅助引发剂组成的复合引发体系。优选为为(NH4)2S2O8、CH3NaO3S·2H2O以及偶氮化合物V-50组成的引发体系。(NH4)2S2O8和CH3NaO3S·2H2O质量比可为0.5:1.5，优选为1:1，两者总质量为反应体系质量的0.0125～3％，偶氮化合物的质量为反应体系质量的0.0125～3％。所述的CPAM对污泥的处理效果较好，成本也不高，但是CPAM结构稳定不易分解，即使缓慢降解也会生成各种低聚物和具有剧毒的丙烯酰单体。对污泥的后续处置带来了很大的压力。因此，本专利技术利用壳聚糖作为接枝骨架，以阳离子聚丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵作为接枝单体，提高其脱水效率同时降低污染。所述的二甲基二乙烯丙基氯化铵优选配为含量60wt％的水溶液用于反应；其作为阳离子单体通过烯基加成反应被接枝到壳聚糖骨架上得到壳聚糖接枝共聚物。本专利技术利用二甲基二乙烯丙基氯化铵提高了壳聚糖分子量，引入活性基团，增强了其絮凝能力，且在一定程度上降低了聚丙烯酰胺的神经毒性，实现环境友好。所述的引发剂包括所有可以产生自由基引发反应的物质，常用的引发剂有过硫酸铵((NH4)2S2O8)、偶氮类引发剂V-50以及复合引发体系(氧化剂过硫酸铵与还原剂亚硫酸钠按一定比例构成的混合体系)，优选采用硝酸铈铵。本专利技术还提供了一种上述污水污泥高效脱水剂的制备方法，包括以下步骤：用醋酸溶液溶解壳聚糖，加热，加入引发剂混合均匀，滴加阳离子聚丙烯酰胺和二甲基二乙烯丙基氯化铵，混合反应，得到污水污泥高效脱水剂。所述加热优选加热至20～90℃，更优选为50℃。所述混合反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污水污泥高效脱水剂，其特征在于由包含以下质量份的组分反应得到：壳聚糖10～30份；阳离子聚丙烯酰胺40～80份；二甲基二乙烯丙基氯化铵10～30份；引发剂0.08～0.2份。

【技术特征摘要】
1.一种污水污泥高效脱水剂，其特征在于由包含以下质量份的组分反应得到：壳聚糖10～30份；阳离子聚丙烯酰胺40～80份；二甲基二乙烯丙基氯化铵10～30份；引发剂0.08～0.2份。2.根据权利要求1所述的污水污泥高效脱水剂，其特征在于：所述的阳离子聚丙烯酰胺为分子量1000万以上的聚丙烯酰胺。3.根据权利要求1所述的污水污泥高效脱水剂，其特征在于：所述的阳离子聚丙烯酰胺通过采用复合引发体系，以丙烯酰胺与丙烯酰胺乙基三甲基氯化铵为原料，通过水溶液自由基反应得到。4.根据权利要求3所述的污水污泥高效脱水剂，其特征在于：所述反应为25～100℃下反应2～3小时。5.根据权利要求3所述的污水污泥高效脱水剂，其特征在于：所述丙烯酰胺与丙烯酰胺乙基三甲基氯化铵的摩尔用量比为1:1。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少北，
申请(专利权)人：广州再森新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44