申请日2006.11.01
公开(公告)日2008.05.07
IPC分类号C02F11/14
摘要
本发明涉及一种用于污泥脱水的聚合物。它是以阴离子或非离子聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、新鲜水为原料，辅以少量的助剂在一定的温度下反应而得到的磺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，易于操作等特点。上述污泥脱水的聚合物与中国专利98121074.0的有机絮凝剂配合使用效果更佳。通过对炼油厂污泥脱水实验表明，本发明的污泥脱水的聚合物在相同药剂投加量的条件下，处理效果要好于进口药剂;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。
权利要求书
1.一种用于污泥脱水的聚合物，其特征在于污泥脱水用聚合物是磺甲基聚 丙烯酰胺为主要成分的胶体水溶液，具有如下结构：
n的范围为1万～28万，聚合物的重量浓度为0.05%～3%，脱水剂的运 动粘度为100～600mm2/s。
2.按照权利要求1所述污泥 脱水的聚合物，其特征在于在制备过程中加入 的未反应的物质作为污泥脱水用聚合物的一部分，不必分离。
3.一种权利要求1所述污泥脱水的聚合物制备方法，其特征在于采用如下 制备过程：将新鲜水加入反应釜中，在搅拌的情况下，均匀地将阴离子或非离 子聚丙烯酰胺加入反应釜中;待其完全溶解后，加入无机碱，调整溶液的PH值; 然后加入助剂，控制反应温度，将甲醛、亚硫酸氢钠加入反应釜中，在反应一 定时间后，加入终止剂停止反应，即可得到污泥脱水的聚合物。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于所述的各原料的摩尔配比为阴 离子或非离子聚丙烯酰胺∶甲醛∶亚硫酸氢钠∶新鲜水∶助剂∶终止剂=1∶0.5～ 2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶10～500。
5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于所述的各原料的摩尔配比为阴 离子或非离子聚丙烯酰胺∶甲醛∶亚硫酸氢钠∶新鲜水∶助剂∶终止剂=1∶0.5～ 2.0∶0.5～2.0∶500～4000∶0.005～0.01∶10～500。
6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于所述的阴离子或非离子聚丙烯 酰胺;无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾的一种;助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;终止剂是盐酸、硫酸 的一种。
7.按照权利要求3所述的方法，其特征在于所述的加入无机碱调整溶液的 pH值控制在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，反应时间控制在2h～10h。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于所述的加入无机碱调整溶液的 pH值控制在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，反应时间控制在2h～8h。
9.一种复合型污泥脱水剂，其特征在于包括权利要求1的污泥脱水用聚合 物和具有如下结构的絮凝剂，两者体积比为5～50∶1;
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。
10.按照权利要求9所述的脱水剂，其特征在于所述的体积比为20～40∶1。
11.权利要求1、2、9和10任一权利要求所述脱水剂可以在含油污泥脱水 中的应用。
12.按照权利要求11所述的应用，其特征在于所述的脱水剂在污泥中的加 入量为3～1000μg/g。
13.按照权利要求12所述的应用，其特征在于所述的脱水剂在污泥中的加 入量为5～500μg/g。
说明书
污泥脱水用聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥脱水用聚合物及其制备方法，具体地说是一种复合型污 泥脱水剂及其制备方法，特别是针对石油、化工行业用于含油污泥脱水的聚合 物及其制备方法。
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聚合物及其制备方法，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聚合物，在相同药剂投加量的条件下，处理效果要好于进 口药剂;其处理后的滤后液COD基本低于2000mg/L，油含量在1000mg/L以下。 本发明还提供一种复合型污泥脱水剂。
本发明污泥脱水剂的聚合物是具有如下结构的磺甲基聚丙烯酰胺为主要成 分的胶体水溶液。具有如下结构：
n的范围为1万～28万，聚合物的重量浓度为0.05%～3%，脱水剂的运 动粘度为100～600mm2/s。
上述污泥脱水用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，均匀地将阴离子或非离子聚丙 烯酰胺加入反应釜中。待其完全溶解后，加入无机碱，调整溶液的PH值。然后 加入助剂，控制反应温度，将甲醛、亚硫酸氢钠加入反应釜中，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∶亚硫酸氢 钠∶新鲜水∶助剂∶终止剂为=1∶0.5～2.5∶0.5～2.5∶100～5000∶0.005～0.05∶ 10～500(mol/mol)，优选为1∶0.5～2.0∶0.5～2.0∶500～4000∶0.005～0.01∶ 10～500(mol/mol)。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;助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;终止剂是盐酸、硫酸的一种。
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 子聚丙烯酰胺的溶解时间，控制在1h～6h，最好控制在2h～5h;反应时间，控 制在2h～10h，最好控制在2h～8h。
本发明复合型污泥脱水剂，将本发明上述污泥脱水用聚合物与中国专利 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。
本发明污泥脱水用聚合物或复合型污泥脱水剂可以在污泥脱水中的应用，特 别是可以在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。
磺甲基聚丙烯酰胺为阴离子型高分子絮凝剂，它具有较强的卷扫、吸附功 能，利用架桥、网联作用，可以有效地将悬浮颗粒、有机杂质去除。
本发明污泥脱水用聚合物使用性能好，复合一定的有机絮凝剂后，其使用 性能更佳。本发明污泥脱水用聚合物具有制备工艺、设备简单，反应过程平稳， 易于操作等特点。通过对炼油厂污泥的实验室烧杯评价试验证明，本发明得到 的污泥脱水用聚合物，投加量少，处理效果好，污泥成团性好，且密实。此污 泥脱水用聚合物与中国专利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。本发明产品成本低，原料 易得，合成过程简单，有利于工业应用。
具体实施方式
下面通过实施例说明本发明污泥脱水用聚合物及制备过程和使用性能。
实施例1
在反应釜中，加入499kg新鲜水，启动搅拌，加入非离子聚丙烯酰胺1.1kg。 待其完全溶解后，加入0.1kg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)，控制反应温度在30℃，将1000mL 甲醛(化学纯)和亚硫酸氢钠(化学纯)1.5kg，加入反应釜中，反应时间为4h。 最后加入500mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。聚合物-1。
实施例2
在反应釜中，加入498kg新鲜水，启动搅拌，加入非离子聚丙烯酰胺1.35kg。 待其完全溶解后，加入0.17kg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)，控制反应温度在50℃，将2200mL 甲醛(化学纯)和亚硫酸氢钠(化学纯)2.0kg，加入反应釜中，反应时间为3h。 最后加入1500mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。聚合物-2。
实施例3
在反应釜中，加入987kg新鲜水，启动搅拌，加入阴离子聚丙烯酰胺2.85kg。 待其完全溶解后，加入0.25kg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)，控制反应温度在45℃，将 2500mL甲醛(化学纯)和亚硫酸氢钠(化学纯)5.0kg，加入反应釜中，反应时 间为3h。最后加入2000mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。聚合物 -3。
实施例4
在反应釜中，加入986kg新鲜水，启动搅拌，加入阴离子聚丙烯酰胺3.88kg。 待其完全溶解后，加入0.31kg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)，控制反应温度在55℃，将3200mL 甲醛(化学纯)和亚硫酸氢钠(化学纯)6.5kg，加入反应釜中，反应时间为2h。 最后加入3200mL盐酸(化学纯)停止反应，即可得到此产品。聚合物-4。
实施例5
将聚合物-2与中国专利98121074.0实施例3的破乳型有机絮凝剂，按30∶1 (体积比)混合，得到脱水剂-5。
实施例6
将聚合物-4与中国专利98121074.0实施例4的破乳型有机絮凝剂，按25∶1 (体积比)混合，得到脱水剂-6。
表一各实施例得到聚合物产品指标
指标 聚合物-1 聚合物-2 聚合物-3 聚合物-4
运动粘度mm2/s 406.9 436.2 559.5 586.8
聚合物重量浓度，% 0.22 0.27 0.29 0.39
实施例7
取某炼油厂含油污泥进行脱水试验。
表二处理炼油厂含油污泥实验结果