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新材料领域:污、淤泥絮凝脱水用抗水解阳离子高分子絮凝剂

文章来源: 发布时间: 2018-07-25

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文章摘要:,耀目遇上你异国,叶旋套话指针。

  所处阶段: 中试 

  成果来源:应用技术所 

  必要性及需求分析: 

  随着城市化进程的加快和生活质量的提高,各类工业废水和生活污水的排放量日益增多、污泥生成量迅速增加,而国家对废污水、污泥处理的要求也在不断提高,给污水处理企业提出了更大的处理量与更高的技术要求。机械脱水是目前污泥处理最常用的方法。由于污泥中胶体颗粒与水有很强的亲和力,澳门盘球,棋牌现金网,真人国际网站,真龙百家乐:致使污泥直接脱水的性能极差,必须在机械脱水前对污泥进行前处理,即污泥调理,提高机械脱水效率。污泥调理是通过添加适量的絮凝剂,改变悬浮于污泥水溶液中胶体表面电荷,克服粒子间的斥力,并以搅拌等外力使其碰撞,使污泥颗粒絮凝成团,达到去稳定化的效果,从而改善污泥脱水性能。 

   

  1 污泥及其脱水过程 

  由此可见,高性能絮凝脱水剂是污泥脱水工作的关键。由于污、淤泥颗粒均带有负电荷,因而阳离子型有机高分子絮凝剂体现出强大的优势。目前常用的阳离子高分子主要是由丙烯酰胺单体(AM)与阳离子单体通过共聚反应得到,其中占据当今主要国内外阳离子高分子絮凝剂市场份额的是(甲基)丙烯酰氧烷基季铵盐类阳离子单体(DMCDAC)得到的聚合物。应用技术所采用(甲基)丙烯酰胺烷基季铵盐类阳离子单体与丙烯酰胺共聚,通过工艺研究,开发了抗水解阳离子聚合物絮凝剂系列产品,并拟实现产业放大和产品推广。由于产品分子中通过酰胺基来替代了易水解的酯基,因此水溶液稳定,絮凝效果不受使用环境pH影响,相对于目前的市售阳离子絮凝剂有着明显的优势。 

  目标及主要任务: 

  (一)目标 

  以已完成的180kg/批量级的抗水解阳离子聚合物絮凝剂制备技术为基础,建立抗水解阳离子聚合物絮凝剂1000t/年样板生产线,进行抗水解阳离子聚合物絮凝剂系列产品生产工艺放大的产业化技术攻关,同时进行系列产品在水处理,污、淤泥脱水的应用配方及其在10t/d规模污水处理及相应污泥脱水工程应用示范,为实施该系列产品群的大规模产业化和推广应用奠定基础。产品主要特点和性能如下: 

  高相对分子质量且相对分子质量阳离子度系列化:产品相对分子质量以特征黏度[η]值计为18-6dL/g 

  阳离子度系列化:阳离子度为5%-100% 

  水溶液稳定:产品在质量分数为0.5%以下的水溶液中稳定性良好,贮存稳定期达2周以上。 

  絮凝脱水效果优良:以阳离子高分子为基的系列絮凝脱水剂及脱水工艺对于含水率为95.0%-99.5%的市政污泥和疏浚泥浆,使用5-50g/m3絮凝脱水剂经混合数分钟后,经带式压滤或板框压滤后,得到湿泥含水率为50%-70%,滤出液COD、浊度均低于原泥浆上清液相应指标。与目前采用的传统方法相比,使污、淤泥的运输量和填埋堆放地容积减少到原有1/10-1/100 

  (二)主要任务 

  1000t/年规模中试生产线的建设,包括:中试生产线工艺流程设计;聚合、造粒、烘干、磨粉等中试设备的设计、选型、选材;中试生产设备的加工、安装、调试; 

  抗水解阳离子聚合物絮凝剂胶体产品聚合工艺中试放大,包括:中试生产线1000t/年规模的工艺放大,中试放大反应聚合反应热的监测与调整,在成功放大的基础上,进行多批次的稳定试生产,考察工艺稳定性; 

  干粉产品制备工艺的研发,包括:胶体造粒粒径对烘干的影响考察,造粒后分散助剂、促溶助剂的选择与优化,干燥温度、时间等烘干工艺优化,干粉产品溶解性能的考察; 

  污、淤泥絮凝脱水应用配方的研发和示范试用,包括:泥质的分析,针对脱水机械的絮凝配方的选用与优化,在10t/d上下规模的污水处理厂进行污泥絮凝脱水的示范应用。 

  现有工作基础: 

  目前高特征黏度聚合物制备工艺已实现180kg/批量级中试放大,并已进行污泥、污水处理的初步应用效果探索。具体如下: 

  首先,通过制备工艺优化研发,得到阳离子单体(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵。进而通过阳离子单体与丙烯酰胺的水溶液共聚,得到阳离子度5%-50%系列化,相对分子质量以特征黏度计在18-6dL/g的系列新型阳离子聚丙烯酰胺产品,产品相对分子质量高于目前(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物聚合工艺相关文献报道。聚合工艺已申请中国发明专利。 

  然后,针对目前用于高分子聚合物生产的釜式和锥形聚合反应器的在水溶性聚合物聚合反应过程中热交换不充分的问题,设计了一种可促使聚合反应热交换充分、聚合反应稳定进行适用于高相对分子质量的水溶性聚合物胶体中试和规模化生产的框式聚合反应装置,目前已申请实用新型专利并已加工成型投入使用。 

  进一步,设计安装了一条180kg胶体/批规模的聚合物生产中试生产线,用于生产聚合物胶体与干粉产品,生产线示意如下图所示。 

   

  2 聚合物中试生产线示意 

  在小试工艺和中试生产线建设基础上,进行了聚合工艺的中试放大,实现了高特征黏度聚合物胶体产品制备工艺从100g/批级向180kg/批级的中试放大。  

 
 

3 聚合物胶体及干粉产品 

  进一步,采用系列化阳离子度聚合物和市售代表性絮凝剂,对合肥市经开区污水处理厂二沉池污泥进行了絮凝脱水性能验证。实验证明在相同阳离子度与特征黏度情况下,自制P-AM-MAPTAC聚合物絮凝脱水效果明显优于市售P-AM-DAC聚合物絮凝脱水效果。 

  预期经济和社会效益: 

  新型阳离子聚丙烯酰胺由于耐水解,水溶液稳定,使用效果不受环境pH值影响,因此可替代现有阳离子聚丙烯酰胺产品应用于造纸、采矿、石油开采、纺织印染、日用化学品、水处理等领域,仅水处理、污淤泥脱水领域,就具有20t/年的市场规模,因此具有广阔的市场前景。仅以年产1000t聚合物中试线的生产能力,每t阳离子聚合物2-4万元计算,预计仅中试线即可完成年产值2000-4000万,毛利在800-1500万,由此可产生较好的经济效益。 

  实施方式/模式: 

  本项目拟首先通过政府或相关企业支持或融资,建立一条年产1000t的抗水解阳离子聚合物絮凝剂中试生产线,同时拟与污水处理企业合作,建立10t/d规模的污水处理以及相应规模污泥脱水工程应用示范线,进行产品的生产、应用示范,并产生一定经济效益。进一步,与现有聚丙烯酰胺生产企业合作通过设备改造或新建设年产抗水解阳离子聚合物絮凝剂5000t规模生产线。希望以技术入股的方式入股生产线建设及产品生产、应用,采取以企业为中心,科研机构参与,利益共享、风险共担的产学研联合的模式,共同促进科技成果的转化与推广。 

  附件:图片 

   

    

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