[发明专利]一种用于污泥深度脱水的多羟基有机阳离子高分子污泥调理剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于污泥深度脱水的多羟基有机阳离子高分子污泥调理剂及其制备方法，该污泥调理剂以丙烯基阳离子单体自聚物、多糖类物质及交联剂共聚扩链交联制备而成，可单独作为污泥调理剂或与铁铝盐絮凝剂复合使用于污泥的深度脱水。其制备过程：将丙烯基阳离子单体自聚合成的自聚物、多糖类物质、助溶剂、催化剂按照一定比例及顺序配置成一定浓度的水溶液，在一定条件下，缓慢滴加交联剂溶液并严格控制反应的进程，反应最终制得复合型污泥调理剂产品。本发明制得的高阳离子度、中高分子量的多羟基聚合阳离子型污泥调理剂，具备阳离子度高、絮凝性能好，极大的降低了污泥脱水比阻及毛细吸水时间，脱水速率和脱水率高、投加量少。

技术领域

本发明属于污泥调理脱水技术领域，具体涉及一种用于污泥深度脱水的多羟基有机阳离子高分子污泥调理剂及其制备方法。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的固态、半固态及液态的废弃物，其组分复杂，是以污水中的悬浮物、微生物及吸附的有机物、微生物代谢产物为主体，同时混合污水中的胶体、纤维、动植物残体、金属盐等多种复杂组分的混合聚集体。随着工业和城市化进程的加快以及污水处理行业的发展，污水处理量和处理程度不断提高，因此而产生的污泥产量日益增加。据估算目前中国城市污水处理厂污泥产量已超过3500万吨/年，污泥处理是污水处理得以最终实现的实施保障，是国家水处理领域的重要环节。

污泥作为水处理的最终产物，具有成分复杂、含水率高、有机质含量高、亲水性强、脱水难度大、易发臭、污染严重等特点。污泥含水率一般在90％～99％，体量巨大，为了最终有效处理污泥，处理前必须对污泥进行脱水，脱水减量是降低污泥后续处理成本和提高污泥处理效率的重要环节。由于污泥具有有机质含量高、机械脱水率低的特点，目前对污泥脱水减量国内外应用最广泛的是利用污泥调理剂预处理污泥，再辅助利用机械脱水处理到含水率低于60％后，再使用其他方法进行有效处理。因此，污泥调理剂作为化学污泥调理法使用药剂成为近几年污水处理领域的研究热点。

一般污水厂沉降池污泥含水率为97％～99％，其中结合水(间隙水)约占70％、毛细水约占20％、吸附水约占7％，胞内水约占3％。污泥的化学组成是决定其脱水性的关键因素，其中微生物及胞外聚合物(EPS)有机质占到污泥总量的50％～70％，且EPS分布和组成对污泥的脱水性的影响最为显著。EPS是微生物分泌产生的用于自我保护和相互粘附的有机物(如多糖、蛋白质和核酸等聚合物)，EPS通过氢键、吸附等方式结合了污泥中大部分的水(结合水)，与微生物形成巨大的粘弹性网络结构，阻碍了污泥的絮凝、过滤、脱水。同时，在大量有机质存在、固体颗粒表面双电层等因素作用下，污泥中的固体颗粒与表面裹着的水合层形成一种稳定的胶体悬浮液，沉降性能和脱水性能很差，也在很大程度上增加了污泥的脱水难度。

目前，普遍使用的污泥调理剂主要以无机铁铝盐絮凝剂和有机阳离子聚合物絮凝剂复配使用。其中有机阳离子聚合物类絮凝剂的性能，是污泥调理剂脱水的决定性组分和核心关键。大量的资料文献、专利和实践用经验可知，阳离子度越高、分子量适中/较高的有机阳离子絮凝剂，污泥脱水性能越好。市售、普遍使用的阳离子聚丙烯酰胺PAM，其分子量受阳离子度限制，超过65％离子度的聚丙烯酰胺很难做到较高的分子量和聚合度。而阳离子单体自聚形成的自聚物，虽然具备较高100％的阳离子度，由于其离子特性限制，其自聚物的分子量一般较小。

因此，目前使用的有机污泥调理剂，无论是阳离子聚丙烯酰胺PAM类、还是阳离子单体自聚物，都无法实现高阳离子度、适中/较高分子量的污泥调理剂的核心性能需求，且其核心性能没有实现根本上的突破和提升。

发明内容

本发明的目的在于解决上述污泥调理剂对高阳离子度、适中/较高分子量的核心性能的综合提升的需求。通过对阳离子自聚物的二次交联聚合，在保证高阳离子度的基础上提升其分子量和聚合度，同时引入多羟基类多糖类物质，进一步提高污泥脱水性能。