污泥脫水的制作方法
【專利說(shuō)明】污泥脫水
[0001] 本發(fā)明涉及使含水污泥脫水的方法，所述方法包括以下步驟：(a)向含水污泥加 入（i)Fe(III)鹽和（ii)陽(yáng)離子聚合物；(b)允許絮凝物形成；和（c)過(guò)濾在步驟（b)中 得到的組合物。
[0002] 在使含水污泥脫水的常規(guī)方法中，為了誘導(dǎo)絮凝物形成（絮凝），加入陽(yáng)離子聚合 物作為聚合絮凝劑。使含水污泥脫水的已知方法在各個(gè)方面不令人滿意，因此需要改進(jìn)的 方法。具體地講，期望分別增加濾餅中的殘余干燥物質(zhì)（DS)和減少濾餅中的水分。
[0003] 在中國(guó)，由于監(jiān)管原因，來(lái)自箱式壓濾機(jī)的大部分污泥餅要送去填埋。為了填埋， 餅必須干于40%，并且填埋的污泥量不可大于8%(混合物比）。要填埋的另外92%為污水處 理廠污泥以外的廢固體。因此，期望（i)增加分離的干燥物質(zhì)的含量，如果可能，高于約40% 重量，即，保持污泥餅水分低于約60%重量；（ii)將污泥餅的pH調(diào)節(jié)到約5至約8范圍內(nèi) 的值；并且（iii)保持混合物比在約8%或以下。
[0004] 在傳統(tǒng)方法中，為了增加干燥物質(zhì)含量，已向污泥加入生石灰（CaO)。由于加入生 石灰花費(fèi)大并且費(fèi)力，因此，需要使污泥脫水的簡(jiǎn)單方法，以達(dá)到高固體含量而不需要加入 生石灰。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供與現(xiàn)有技術(shù)方法比較具有優(yōu)勢(shì)的使含水污泥脫水的方法。
[0006] 這一目的已通過(guò)本專利權(quán)利要求的主題達(dá)到。
[0007] 本發(fā)明涉及使含水污泥脫水的方法，所述方法包括以下步驟：(a)向含水污泥加 入（i)Fe(III)鹽和（ii)陽(yáng)離子聚合物；(b)允許絮凝物形成；和（C)過(guò)濾在步驟（b)中 得到的組合物。已意外地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)本發(fā)明的方法，可增加濾餅中的殘余干燥物質(zhì)（DS)。具 體地講，已意外地發(fā)現(xiàn)，可使分離的干燥物質(zhì)的含量增加到約40%重量，而不需要加入生石 灰。
[0008] 圖1顯示實(shí)施例1的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用llkg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和97kg/t DS用量的FeCl3處理污泥后，在30分鐘加壓時(shí)間的殘余濾餅水分。
[0009] 圖2顯示實(shí)施例1的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用llkg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和97kg/t DS用量的FeCl3處理污泥后，在10分鐘加壓時(shí)間的殘余濾餅水分。
[0010] 圖3顯示實(shí)施例1的試驗(yàn)結(jié)果選擇，涉及用llkg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和 97kg/tDS用量的FeCl3處理污泥后，在10分鐘加壓時(shí)間的殘余濾餅水分（來(lái)自圖2的選 擇數(shù)據(jù)）。
[0011] 圖4顯示實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用7. 5kg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和140kg/ tDS用量的FeCl3處理污泥后的殘余濾餅水分。
[0012] 圖5顯示實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用9kg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和140kg/t DS用量的FeCl3處理污泥后的殘余濾餅水分。
[0013] 圖6顯示實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用7. 5kg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和140kg/ tDS用量的FeCl3處理污泥后的殘余濾餅固體。
[0014] 圖7顯示實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果，涉及用9kg/tDS用量的陽(yáng)離子聚合物和140kg/t DS用量的FeCl3處理污泥后的殘余濾餅固體。
[0015] 具體地講，本發(fā)明涉及使含水污泥脫水的方法，所述方法包括以下步驟： (a) 向含水污泥加入 ⑴Fe(III)鹽；和 (ii)陽(yáng)離子聚合物，所述陽(yáng)離子聚合物包含衍生自根據(jù)通式（I)的單體的陽(yáng)離子單體 單元
其中 R1、R2和R3獨(dú)立為-C1 4_烷基； R4為-H或-C1 4_烷基； A為-〇-或-NR5-,其中R5為-H或-C1 4_烷基；n為2、3或4 ;并且 X為反離子； 其中衍生自根據(jù)通式（I)的單體的陽(yáng)離子單體單元的含量為相對(duì)于陽(yáng)離子聚合物的 單體單元的總含量的至少約90%重量；并且 其中陽(yáng)離子聚合物具有在約50cm3/g至約2, 000cm3/g范圍內(nèi)的特性粘度； (b) 允許絮凝物形成；和 (c) 過(guò)濾在步驟（b)中得到的組合物。
[0016] 陽(yáng)離子聚合物可采用固體形式、作為水溶液、作為油包水乳液或作為水中的分散 液用于步驟（a)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物在步驟（a)以乳液的形式加入到 含水污泥。
[0017] 陽(yáng)離子聚合物包含衍生自根據(jù)通式（I)的單體的陽(yáng)離子單體單元。陽(yáng)離子聚合物 可以為均聚物、共聚物、三元共聚物等。優(yōu)選陽(yáng)離子聚合物為均聚物。
[0018] 在陽(yáng)離子聚合物為共聚物時(shí)，可包含一種或多種衍生自根據(jù)通式（I)的單體的單 體單元，任選與一種或多種衍生自非離子單體的非離子單體單元組合。
[0019] 一般通過(guò)一種或多種陽(yáng)離子單體的乙烯基加成聚合、通過(guò)一種或多種陽(yáng)離子單體 與一種或多種非離子單體共聚、或通過(guò)一種或多種陽(yáng)離子單體與一種或多種陰離子單體和 任選的一種或多種非離子單體共聚產(chǎn)生兩性聚合物，制備陽(yáng)離子聚合物。優(yōu)選陽(yáng)離子聚合 物為衍生自自由基可聚合陽(yáng)離子單體單元和任選的自由基可聚合非離子單體的丙烯酸類 聚合物。
[0020] 在通式⑴中，反離子X(jué)不受特別限制。優(yōu)選反離子X(jué)=Cl。
[0021] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，通式（I)的單體為酯，即A=-0-。優(yōu)選在通式（I)中，A 為-0-，R1=R2=R3=-CH3,R4=-H,并且n=2。在X=Cl時(shí)，此單體也被稱為AETAC=丙烯酰氧基 乙基三甲基氯化銨。
[0022] 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，通式（I)的單體為酰胺，即A=-NR5_。優(yōu)選在通式（I) 中，A為-NR5-,R1=R2=R3=-CH3,R4=R5=-H,并且n=3。在X=Cl時(shí)，此單體也被稱為APTAC=丙 烯酰胺基丙基三甲基氯化銨。
[0023] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，離子聚合物為包含陽(yáng)離子重復(fù)單元的均聚物或共聚 物，所述陽(yáng)離子重復(fù)單元衍生自選自陽(yáng)離子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酸酯和/或陽(yáng) 離子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酰胺的單體。陽(yáng)離子重復(fù)單元優(yōu)選衍生自選自以下的 單體：陽(yáng)離子化二烷基氨基烷基（甲基）丙烯酸酯和陽(yáng)離子化二烷基氨基烷基（甲基）丙 烯酰胺，尤其特別優(yōu)選三甲基鹵化銨甲基（甲基）丙烯酸酯和三甲基鹵化銨丙基（甲基） 丙烯酰胺。
[0024] 代表性陽(yáng)離子聚合物包括以下的共聚物和三元共聚物：（甲基）丙烯酰胺與甲基 丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基丙基-甲基丙烯酰胺、丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基 氨基丙基-丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、二乙基氨基丙基-甲基丙烯酰胺、丙烯 酸二乙基氨基乙酯、二乙基氨基丙基-丙烯酰胺或其用硫酸二甲酯、甲基氯或芐基氯制備 的季銨形式。優(yōu)選的陽(yáng)離子聚合物包括丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯季鹽/丙烯酰胺共聚 物。另一種優(yōu)選的陽(yáng)離子聚合物包括二甲基氨基丙基丙烯酰胺甲基氯季鹽/丙烯酰胺共聚 物。
[0025] 陽(yáng)離子聚合物具有高陽(yáng)離子單體單元含量，S卩，高陽(yáng)離子度（cationicity)。衍生 自根據(jù)通式（I)的單體的陽(yáng)離子單體單元的含量相對(duì)于陽(yáng)離子聚合物的單體單元總含量 為至少約90%重量，優(yōu)選至少約92%重量，更優(yōu)選至少約94%重量，更優(yōu)選至少約96%重量， 甚至更優(yōu)選至少約98%重量，最優(yōu)選至少約99%重量，特別是約100%重量。因此，在本發(fā)明 的陽(yáng)離子聚合物的優(yōu)選實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物基本為衍生自根據(jù)通式（I)的單體的陽(yáng) 離子單體單元的均聚物（陽(yáng)離子度=約100%)。
[0026] 本發(fā)明的陽(yáng)離子聚合物具有在約50cm3/g至約2, 000cm3/g范圍內(nèi)的特性粘 度，優(yōu)選約IOOcmVg至約1，500cm3/g。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有 在約400±350cm3/g范圍內(nèi)的特性粘度（在水中），更優(yōu)選約400±300cm3/g，更優(yōu)選約 400±200cm3/g，最優(yōu)選約400±100cm3/g。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具 有在約550±400cm3/g范圍內(nèi)的特性粘度（在水中），更優(yōu)選約550±300cm3/g，更優(yōu)選約 550±200cm3/g，最優(yōu)選約550±100cm3/g。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具 有在約700±400cm3/g范圍內(nèi)的特性粘度（在水中），更優(yōu)選約700±300cm3/g，更優(yōu)選約 700 ± 200cm3/g，最優(yōu)選約 700 ± 100cm3/g。
[0027] 陽(yáng)離子聚合物的平均分子量就其特性粘度而言受到限制（參見上文）。另 外，陽(yáng)離子聚合物一般具有在約I. 0 ?IO6至約I. 0 ? 107g/mol范圍內(nèi)的重均分子量， 優(yōu)選約2. 5 ?IO6至約7. 5 ? 106g/mol。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有 在約2. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范圍內(nèi)的重均分子量，更優(yōu)選約2. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/ mol,更優(yōu)選約 2. 5 ? 106±I. 0 ? 106g/mol，最優(yōu)選約 2. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一 個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有在約3. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范圍內(nèi)的重 均分子量，更優(yōu)選約 3. 5 ? 106±L5 ? 106g/mol，更優(yōu)選約 3. 5 ? 106±L0 ? 106g/mol， 最優(yōu)選約3. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有 在約4. 5 ? 106±2. 0 ? 106g/mol范圍內(nèi)的重均分子量，更優(yōu)選約4. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/ mol,更優(yōu)選約 4. 5 ? 106±I. 0 ? 106g/mol，最優(yōu)選約 4. 5 ? 106±0. 5 ? 106g/mol。在另一 個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有在約6.O? 106±2. 5 ? 106g/mol范圍內(nèi)的重均 分子量，更優(yōu)選約 6.O? 106±2.O? 106g/mol，更優(yōu)選約 6.O? 106±1. 5 ? 106g/mol，最優(yōu) 選約6. 0? 106±1.0? 106g/mol。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子聚合物具有在約 7. 5 ?IO6±2. 5 ? 106g/mol范圍內(nèi)的重均分子量，更優(yōu)選約7. 5 ? 106±2.O? 106g/mol，更優(yōu)選 約 7. 5 ? 106±1. 5 ? 106g/mol，最優(yōu)選約 7. 5 ? 106±1. 0 ? 106g/mol。
[0028] 在本發(fā)明的方法的步驟（a)加入到含水污泥的陽(yáng)離子聚合物的用量不受特別限 制。適合的用量可很容易地由常規(guī)試驗(yàn)確定。通常，陽(yáng)離子聚合物用量基于聚合物固體為 每噸干燥固體中約50ppm至約5000ppm，優(yōu)選約100至約lOOOppm。
[0029] 典型用量為約Ikg(活性物質(zhì)）/tDS至約40kg(活性物質(zhì)）/tDS，優(yōu)選約5kg/ tDS至約15kg/tDS，或約5kg(活性物質(zhì)）/tDS至約25kg(活性物質(zhì)）/tDS，其中"活 性物質(zhì)"是指陽(yáng)離子聚合物的組合物中包含的陽(yáng)離子聚合物的重量，"DS"是指初始用作 原料的含水污泥中包含的干燥物質(zhì)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在本發(fā)明的方法的步驟 (a)加入到含水污泥的陽(yáng)離子聚合物的用量在約5. 0±4.Okg(活性物質(zhì)）/tDS的范圍 內(nèi)，更優(yōu)選5. 0±3.Okg(活性物質(zhì)）/tDS，更優(yōu)選5. 0±2. 5kg(活性物質(zhì)）/tDS，最優(yōu)選 5.0±2.O