CN105504290A - 一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂 - Google Patents

一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂。以二甲基环硅氧烷混合物、高含氢硅油和六甲基二硅氧烷为原料，浓硫酸作为催化剂，反应制成低含氢硅油；KOH溶于甘油中，生成甘油钾，以甘油钾和环氧丙烷为原料进行开环聚合反应，接着加入环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物，得到聚氧烯醚；以低含氢硅油与聚氧烯醚为原料进行硅氢加成反应，生成聚醚改性聚硅氧烷；以白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷为原料反应，制成硅膏，硅膏中加入助剂搅匀，得到本发明产品乳液状消泡剂。本发明产品已在部分垃圾渗沥液处理系统中得到成功应用，达到了环保无害、低成本、高可靠性、消泡速度快、抑泡持久、用量省、消泡效率高等应用效果。

Description

一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂
技术领域
本发明涉及一种消泡剂，具体涉及一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂。
背景技术
随着可燃生活垃圾焚烧技术在中国的逐步推广，为防止垃圾焚烧处理过程中产生的“二次污染”，垃圾渗沥液必须经过处理达标后才能排放，因此渗沥液的处理技术受到国内外环保界的广泛关注。
我国目前城市生活垃圾的厨余物多、含水率高、热值较低，焚烧法处理垃圾时必须将新鲜垃圾在垃圾仓中储存7～10天进行发酵熟化（含水率进一步提高），以达到滤出水份、提高热值的目的，保证后续焚烧炉的正常运行。生活垃圾渗沥液的主要特点如下：
1）水质成分复杂：由于地理位置、生活环境、垃圾来源等众多因素影响，导致垃圾焚烧厂渗沥液的水质成分非常复杂，既有高浓度有机污染物，也有金属、无机盐类和细菌等有毒有害物质。
2）水量变化大：由于季节、运输条件、运行管理等因素的影响，垃圾焚烧厂渗沥液的水量变化很大。一般情况下，冬季旱季水量较少，污染物浓度较高；夏季雨季水量较多，污染物浓度较低。因此，要求渗沥液处理工艺抗冲击负荷能力强。
3）污染物浓度高：垃圾焚烧厂渗沥液的有机污染物浓度很高。一般情况下，COD浓度在40000～80000mg/L，BOD浓度在20000～40000mg/L。除此之外，还有大量其它的金属和无机污染物。
4）营养比例失调：对高浓度有机废水一般采用的生化处理工艺而言，垃圾焚烧厂渗沥液中营养比例失调，相对COD、BOD含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高。
5）生化性能不稳定：对垃圾渗沥液而言，其BOD、COD的比率变化幅度较大，并不能笼统地认为生活垃圾沥出的渗沥液就一定具有较高的可生化性能。因此，要求渗沥液处理系统的设计能对原污水具有相当的抗冲击负荷能力，以保证渗沥液处理系统运行稳定，出水水质稳定。生活垃圾渗沥液处理前的水质指标如表1所示：
。
处理后的出水水质应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准（将来要求达到一级标准）之后排入污水管网，最终进入市政污水处理厂进一步处理。主要污染物控制指标如表2所示：
。
垃圾渗沥液属原生高粘（微生物、有机物）、高氨氮、高悬浮颗粒物液体，目前，现有的处理技术主要有回喷法、反渗透法处理、生化处理和化学氧化处理。
目前，垃圾渗沥液处理工艺大多选择生化法，同时辅助一些物理、化学和物化方法，如沉淀、絮凝和催化氧化等。这些辅助处理的目的在于：减少杂质对处理系统造成的干扰和破坏，改善渗沥液的可生化性等。工艺流程为：预处理+生物处理+深度处理。
预处理采用化学混凝沉淀法，通过物理、化学方法对渗沥液进行预处理，预处理的目的在于减少杂质对处理系统造成的干扰和破坏，改善渗沥液的可生化性等。厌氧工艺选用UBF工艺，该工艺技术成熟，处理效果稳定，运行成本低，具有相对较高的处理负荷，可大幅度降低进入好氧的COD负荷，降低运行成本。深度处理选用MBR系统工艺，进一步降低有机物和SS浓度，远期预留纳滤系统的位置，保障出水达标。
垃圾渗沥液属于高粘性、氨氮含量较高的有机废水，脱氮和对COD的去除是渗沥液处理的主要内容。高浓度的氨氮是渗沥液的水质特征之一。渗沥液氨氮浓度一般从数十至几千毫克每升不等，并且随着垃圾堆放时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗沥液的氨氮浓度有升高的趋势。与城市污水相比，垃圾渗沥液的氨氮浓度高出数十至数百倍，高浓度的氨氮对污水的生物处理系统有一定的抑制作用。对于高浓度氨氮废水，目前国内外普遍采用物化法、化学法和生物法。
对于垃圾焚烧厂渗沥液处理系统中高浓度氨氮的处理，目前常采用生物脱氮的方式去除高浓度的氨氮，以满足渗沥液氨氮处理的要求。
在垃圾渗沥液处理的过程中，由于厨余物多，水中带有大量油脂，前段处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，使得系统泥质变轻，经曝气充氧搅拌，产生大量泡沫；加上在曝气过程中产生的腐化污泥和氮气，携带大量浮渣上浮，造成SBR池浮泥浮渣上浮幅度加快。普通消泡剂很难控制消除。有时即使暂时消去，短时又重新气泡。由此，给渗沥液处理工艺过程的有序进行和环境带来极大的难度和负面影响，有时甚至被迫停产。同时ICEAS工艺和CASS工艺处于研发待应用阶段，因此急需研究开发垃圾渗沥液处理系统消泡效果较佳的环保型消泡剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有消泡剂在针对垃圾渗沥液处理系统消泡时存在的缺陷，本发明提供一种针对生活垃圾渗沥液处理系统消泡的新型环保消泡剂，即本发明提供一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂。本发明专用消泡剂已在部分垃圾渗沥液处理系统中得到成功应用，达到了环保无害、低成本、高可靠性、消泡速度快、抑泡持久、用量省、消泡效率高和综合效果好等应用效果。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提供一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，所述消泡剂通过以下方法制备而成：
a、低含氢硅油的制备：
将48～52份二甲基环硅氧烷混合物、2～5份高含氢硅油和0.8～1.2份六甲基二硅氧烷加入反应釜中，然后加入0.1～0.3份浓硫酸作为催化剂，加热至60～65℃条件下反应3～5h；反应结束后降至室温，所得反应物采用碳酸氢钠进行中和，中和后得到低含氢硅油；
b、聚氧烯醚的合成：
首先按照1：2的质量比将氢氧化钾KOH溶于甘油中，生成甘油钾；然后将所得甘油钾26～30份投入反应釜中加热至90～100℃（优选为95℃），接着投入6～10份环氧丙烷，在480～520μPa（优选为500μPa）压力下进行开环聚合反应；然后在90～100℃条件下再加入8～12份环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物；所得共聚物经草酸中和，即调至共聚物的pH值为6.5～7.5，得到聚氧烯醚；
c、聚醚改性聚硅氧烷的合成：
将步骤a所得低含氢硅油与步骤b所得聚氧烯醚加入反应容器中，所述低含氢硅油与聚氧烯醚二者加入的质量比为1:1，加入后加热至90～100℃条件下进行硅氢加成反应，搅拌反应0.5～1.0小时，使低含氢硅油中的Si-H基与聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到Si-C型聚醚改性聚硅氧烷；
d、乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂的配制：
将白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷加入反应容器中，所述白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:4～6，加热至160～180℃条件下搅拌反应3～4小时，反应后降至室温，得到硅膏；所得硅膏中加入乳化剂和增稠剂进行搅拌升温，所述硅膏、乳化剂和增稠剂三者之间加入的质量比为100:0.5:1，升温至65～75℃；当乳化剂完全溶解后继续搅拌1.5～2.5小时；最后采用高速匀浆器搅拌10～20min，得到稳定的乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂。
根据上述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，步骤a中将50份二甲基环硅氧烷混合物、3份高含氢硅油和1份六甲基二硅氧烷加入反应釜中；浓硫酸的加入量为0.2份。
根据上述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，步骤b中甘油钾的加入量为28份，环氧丙烷的加入量为8份，环氧乙烷的加入量为10份。
根据上述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，步骤d中白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:5。
根据上述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，步骤d中所述乳化剂为十二烷基氨基丙酸钠或单硬脂酸甘油酯；所述增稠剂为氧化羟丙基淀粉或羟丙基甲基纤维素。
本发明液体专用消泡剂使用说明：
1）可直接投加到处理池，也可稀释1～10倍后投加到处理池；2）可一次冲击投加，也可有计量泵连续投加。本发明产品在100℃以下使用；3）根据不同的起泡体系，调节使用量，推荐使用范围在50～150ppm。
本发明的积极有益效果：
1、本发明专用消泡剂已在部分垃圾渗沥液处理系统中得到成功应用，达到了环保无害、低成本、高可靠性、消泡速度快、抑泡持久、用量省、消泡效率高和综合效果好应用效果。
2、本发明生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂形成了两端为疏水链、中间为亲水链的嵌段共聚物，集亲油基、亲水基、疏水性和渗透力为一体，这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面，其表面活性强，能够有效降低泡沫表面张力，将抑泡、脱泡和破泡三种性能合一，并且具有绿色节能、无毒无害、消泡效率高的特点。
3、在本发明产品中加入增稠等助剂可制成固体块状（消泡砖）生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂，直接放入SBR池底部，使其缓慢溶解，消泡砖溶液浮升扩散；从而将预防泡沫再生和连续消泡结合，减小操作人员的劳动强度。
4、本发明产品针对垃圾渗沥液处理系统消泡的新型专用环保消泡剂，可广泛用于垃圾渗沥液处理系统中泡沫的消除，有效地控制SBR池泡沫、浮渣、浮泥的产生和上浮，为垃圾处理系统的正常运行，带来极大方便。因此，本发明产品具有很大的市场应用前景，同时具有显著的社会效益。
5、本发明为了增加使用灵活性，将其产品分为：液体（消泡液）和固体（缓慢溶解持续起作用的消泡砖）两种形态的生活垃圾渗沥液处理系统消泡的新型专用环保消泡剂。本发明产品特别适用于生活垃圾电厂渗沥液处理系统和污泥处理等系统的消泡。
具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，该消泡剂的制备方法如下：
a、低含氢硅油的制备：
将50kg二甲基环硅氧烷混合物、3kg高含氢硅油和1kg六甲基二硅氧烷加入反应釜中，然后加入0.2kg浓硫酸作为催化剂，加热至63℃条件下反应4h；反应结束后降至室温，所得反应物采用碳酸氢钠进行中和，中和后得到低含氢硅油；
b、聚氧烯醚的合成：
首先按照1：2的质量比将氢氧化钾KOH溶于甘油中，生成甘油钾；然后将所得甘油钾28kg投入反应釜中加热至95℃，接着投入8kg环氧丙烷，在500μPa压力下进行开环聚合反应；然后在95℃条件下再加入10kg环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物；所得共聚物经草酸中和，即调至共聚物的pH值为7.0，得到聚氧烯醚；
c、聚醚改性聚硅氧烷的合成：
将步骤a所得低含氢硅油与步骤b所得聚氧烯醚加入反应容器中，所述低含氢硅油与聚氧烯醚二者加入的质量比为1:1，加入后加热至95℃条件下进行硅氢加成反应，搅拌反应0.8小时，使低含氢硅油中的Si-H基与聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到Si-C型聚醚改性聚硅氧烷；
d、乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂的配制：
将白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷加入反应容器中，所述白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:5，加热至170℃条件下搅拌反应3.5小时，反应后降至室温，得到硅膏；所得硅膏中加入乳化剂十二烷基氨基丙酸钠和增稠剂羟丙基甲基纤维素进行搅拌升温，所述硅膏、乳化剂和增稠剂三者之间加入的质量比为100:0.5:1，升温至70℃；当乳化剂完全溶解后继续搅拌2.0小时；最后采用高速匀浆器搅拌15min，得到稳定的乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂。
实施例2：
本发明生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，该消泡剂的制备方法如下：
a、低含氢硅油的制备：
将48kg二甲基环硅氧烷混合物、2kg高含氢硅油和0.8kg六甲基二硅氧烷加入反应釜中，然后加入0.15kg浓硫酸作为催化剂，加热至60℃条件下反应5h；反应结束后降至室温，所得反应物采用碳酸氢钠进行中和，中和后得到低含氢硅油；
b、聚氧烯醚的合成：
首先按照1：2的质量比将氢氧化钾KOH溶于甘油中，生成甘油钾；然后将所得甘油钾26kg投入反应釜中加热至90℃，接着投入6kg环氧丙烷，在480μPa压力下进行开环聚合反应；然后在90℃条件下再加入8kg环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物；所得共聚物经草酸中和，即调至共聚物的pH值为6.5，得到聚氧烯醚；
c、聚醚改性聚硅氧烷的合成：
将步骤a所得低含氢硅油与步骤b所得聚氧烯醚加入反应容器中，所述低含氢硅油与聚氧烯醚二者加入的质量比为1:1，加入后加热至90℃条件下进行硅氢加成反应，搅拌反应1.0小时，使低含氢硅油中的Si-H基与聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到Si-C型聚醚改性聚硅氧烷；
d、乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂的配制：
将白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷加入反应容器中，所述白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:4，加热至160℃条件下搅拌反应4小时，反应后降至室温，得到硅膏；所得硅膏中加入乳化剂单硬脂酸甘油酯和增稠剂氧化羟丙基淀粉进行搅拌升温，所述硅膏、乳化剂和增稠剂三者之间加入的质量比为100:0.5:1，升温至65℃；当乳化剂完全溶解后继续搅拌2.5小时；最后采用高速匀浆器搅拌10min，得到稳定的乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂。
实施例3：
本发明生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，该消泡剂的制备方法如下：
a、低含氢硅油的制备：
将52kg二甲基环硅氧烷混合物、5kg高含氢硅油和1.2kg六甲基二硅氧烷加入反应釜中，然后加入0.25kg浓硫酸作为催化剂，加热至65℃条件下反应3h；反应结束后降至室温，所得反应物采用碳酸氢钠进行中和，中和后得到低含氢硅油；
b、聚氧烯醚的合成：
首先按照1：2的质量比将氢氧化钾KOH溶于甘油中，生成甘油钾；然后将所得甘油钾30kg投入反应釜中加热至100℃，接着投入10kg环氧丙烷，在520μPa压力下进行开环聚合反应；然后在100℃条件下再加入12kg环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物；所得共聚物经草酸中和，即调至共聚物的pH值为7.5，得到聚氧烯醚；
c、聚醚改性聚硅氧烷的合成：
将步骤a所得低含氢硅油与步骤b所得聚氧烯醚加入反应容器中，所述低含氢硅油与聚氧烯醚二者加入的质量比为1:1，加入后加热至100℃条件下进行硅氢加成反应，搅拌反应0.5小时，使低含氢硅油中的Si-H基与聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到Si-C型聚醚改性聚硅氧烷；
d、乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂的配制：
将白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷加入反应容器中，所述白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:6，加热至180℃条件下搅拌反应3小时，反应后降至室温，得到硅膏；所得硅膏中加入乳化剂十二烷基氨基丙酸钠和增稠剂氧化羟丙基淀粉进行搅拌升温，所述硅膏、乳化剂和增稠剂三者之间加入的质量比例为100:0.5:1，升温至75℃；当乳化剂完全溶解后继续搅拌1.5小时；最后采用高速匀浆器搅拌20min，得到稳定的乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂。
本发明所得产品消泡剂已在部分垃圾渗沥液处理系统中得到成功应用，其中部分应用情况大致如下（详见表3）：
。

Claims (5)

1.一种生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，其特征在于，所述消泡剂通过以下方法制备而成：
a、低含氢硅油的制备：
将48～52份二甲基环硅氧烷混合物、2～5份高含氢硅油和0.8～1.2份六甲基二硅氧烷加入反应釜中，然后加入0.1～0.3份浓硫酸作为催化剂，加热至60～65℃条件下反应3～5h；反应结束后降至室温，所得反应物采用碳酸氢钠进行中和，中和后得到低含氢硅油；
b、聚氧烯醚的合成：
首先按照1：2的质量比将氢氧化钾KOH溶于甘油中，生成甘油钾；然后将所得甘油钾26～30份投入反应釜中加热至90～100℃，接着投入6～10份环氧丙烷，在480～520μPa压力下进行开环聚合反应；然后在90～100℃条件下再加入8～12份环氧乙烷进行聚合反应，生成共聚物；所得共聚物经草酸中和，即调至共聚物的pH值为6.5～7.5，得到聚氧烯醚；
c、聚醚改性聚硅氧烷的合成：
将步骤a所得低含氢硅油与步骤b所得聚氧烯醚加入反应容器中，所述低含氢硅油与聚氧烯醚二者加入的质量比为1:1，加入后加热至90～100℃条件下进行硅氢加成反应，搅拌反应0.5～1.0小时，使低含氢硅油中的Si-H基与聚氧烯醚中的双键发生硅氢加成反应，得到Si-C型聚醚改性聚硅氧烷；
d、乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂的配制：
将白炭黑和步骤c得到的聚醚改性聚硅氧烷加入反应容器中，所述白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:4～6，加热至160～180℃条件下搅拌反应3～4小时，反应后降至室温，得到硅膏；所得硅膏中加入乳化剂和增稠剂进行搅拌升温，所述硅膏、乳化剂和增稠剂三者之间加入的质量比为100：0.5：1，升温至65～75℃；当乳化剂完全溶解后继续搅拌1.5～2.5小时；最后采用高速匀浆器搅拌10～20min，得到稳定的乳液状生活垃圾渗沥液泡沫专用消泡剂。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，其特征在于：步骤a中将50份二甲基环硅氧烷混合物、3份高含氢硅油和1份六甲基二硅氧烷加入反应釜中；浓硫酸的加入量为0.2份。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，其特征在于：步骤b中甘油钾的加入量为28份，环氧丙烷的加入量为8份，环氧乙烷的加入量为10份。
4.根据权利要求1所述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，其特征在于：步骤d中白炭黑和聚醚改性聚硅氧烷二者加入量的质量比为1:5。
5.根据权利要求1所述的生活垃圾渗沥液处理系统、脱硫浆液泡沫用消泡剂，其特征在于：步骤d中所述乳化剂为十二烷基氨基丙酸钠或单硬脂酸甘油酯；所述增稠剂为氧化羟丙基淀粉或羟丙基甲基纤维素。
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