CN109111082A - 一种污泥脱水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥脱水剂的制备方法，属于环保技术领域。将明胶溶液与脲酶按质量比5：1～5：2混合，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：3～1：5混合，过滤，干燥，得预处理坯料，将预处理坯料与戊二醛水溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理污泥脱水剂，将预处理污泥脱水剂坯料与尿素按质量比8：1～10：1混合，得污泥脱水剂。本发明技术方案制备的污泥脱水剂具有优异的脱水性能和保水性能的特点，在环保技术行业的发展中具有广阔的前景。

Description

一种污泥脱水剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种污泥脱水剂的制备方法，属于环保技术领域。
背景技术
污泥作为污水处理过程的产物，其组成成分十分复杂，包括工业废水或生活污水处理过程中截留下来的大量固体颗粒，如泥沙、动植物残体等，大量的由微生物群体组成的菌胶团及其吸附的有机物，还有其他的如重金属元素、寄生虫卵和少量的病原微生物等有毒有害物质。如果污泥不经有效的处理而直接进入自然环境，会对自然环境造成严重的污染。另一方面，由于污泥含有大量的水分，含水率一般高达97.5%～99.5%，导致污泥的体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用，因此，必须对污泥进行脱水处理，以减小污泥的体积。所以，使污泥经过有效的脱水处理，降低污泥含水率，大大减小污泥的体积，便于后续污泥稳定处理工艺的顺利进行和降低污泥处理费用，从而实现污泥的无害化和减量化处理成为必然的发展趋势。污泥颗粒表面带有大量的负电荷，颗粒之间由于静电斥力而相互排斥并稳定存在，很难发生凝集形成较大的颗粒，而且由于污泥具有较高的亲水性，导致污泥中所含有的大量水分难以被去除。所以，在污泥进行机械脱水之前，必须对污泥进行调理，使污泥颗粒之间更容易发生凝聚而形成较大的絮体颗粒，污泥中所含有的大量水分更容易被去除。调理污泥的方法有很多，其中化学调理法由于具有操作简单、调理后污泥脱水效果较好等优点而被广泛应用。所谓化学调理法，就是向污泥中加入某种或某几种污泥脱水剂对污泥进行调理，通过改变污泥颗粒的性质，使污泥更容易脱去其中的水分。常用的污泥脱水剂有无机污泥脱水剂、有机高分子污泥脱水剂、复合污泥脱水剂和生物污泥脱水剂等，阳离子型聚丙烯酰胺是有机高分子污泥脱水剂的一种，是目前应用最为广泛的污泥脱水剂。
而传统的污泥脱水剂还存在脱水性能和保水性无法进一步提高的问题，因此，如何改善传统污泥脱水剂脱水性能和保水性无法进一步提高的缺点，以求探索研制出具有良好综合性能的污泥脱水剂是待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统污泥脱水剂化剂脱水性能和保水性无法进一步提高的缺点，提供了一种污泥脱水剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种污泥脱水剂的制备方法，具体制备步骤为：
（1）将花生壳粉碎过筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：3～1：4混合，并加入花生壳粉末质量3～6倍的双氧水，搅拌反应后，抽滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳纤维素；
（2）将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：18～1：20混合，搅拌糊化后，加入预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.1～0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的轻油，搅拌乳化后，得乳化混合物；
（3）将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合，并加入乳化混合物质量0.08～0.15倍的引发剂，搅拌反应后，抽滤，洗涤，干燥，得坯料；
（4）将明胶溶液与脲酶按质量比5：1～5：2混合，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：3～1：5混合，过滤，干燥，得预处理坯料，将预处理坯料与戊二醛水溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理污泥脱水剂，将预处理污泥脱水剂坯料与尿素按质量比8：1～10：1混合，得污泥脱水剂。
步骤（1）所述甲酸浓度为88～90%。
步骤（2）所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷或二甘油中任意一种。
步骤（2）所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯步骤（3）所述丙烯酸溶液为将丙烯酸与水按质量比1：3～1：5混合，并用质量分数为10～20%的氢氧化钠溶液调节中和度为75～80%，得丙烯酸溶液。
步骤（3）所述交联剂为亚硫酸氢钠，过硫酸钾或过硫酸铵中任意一种。
步骤（4）所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：30～1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备污泥脱水剂时加入花生壳纤维，并在坯料外侧包覆明胶-脲酶复合膜，首先，加入的花生壳纤维为天然纤维，在产品使用后，可减少产品降解产生的肥料，从而提高产品的环保性，并且，由于花生壳纤维的加入，在与丙烯酸接枝复合后，可使产品的吸水性能有效提高，从而提高产品的脱水效果，其次，坯料外侧包覆明胶-脲酶复合膜可在产品使用过程中分解加入的尿素，从而在污泥体系中形成碳酸盐沉淀包覆于产品表面，进而减小金属离子对产品吸水性的影响，使产品的脱水性能提高，并且由于包覆膜中含有明胶，可在产品使用过程中降解，从而可使产品表面形成多孔形式的碳酸盐沉淀，进而使产品的脱水性能和保水性进一步提高；
（2）本发明在制备污泥脱水剂时加入加入尿素，一方面，尿素具有良好的吸湿性，在加入产品中后可在一定程度上提高产品的脱水性能，另一方面，加入的尿素可为脲酶提供尿素来源，进而促使产品的脱水作用，进而提高产品的脱水效率。
具体实施方式
丙烯酸与水按质量比1：3～1：5混合，于温度为45～55℃，转速为250～400r/min的条件下，搅拌混合30～40min后，并用质量分数为10～20%的氢氧化钠溶液调节丙烯酸与水混合物的中和度为75～80%，得丙烯酸溶液；将花生壳粉碎过100目筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：3～1：4混合于烧杯中，并向烧杯中加入花生壳粉末质量3～6倍的质量分数为30～35%的双氧水，于温度为80～85℃，转速为280～350r/min的条件下搅拌反应2～3h后，再于温度为90～95℃，转速为250～350r/min的条件下，搅拌混合2～3h后，抽滤，得预处理花生壳纤维素坯料，将预处理花生壳纤维素坯料用去离子水洗涤8～10次后，于温度为80～85℃的条件下干燥1～3h，得预处理花生壳纤维素；将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：18～1：20混合于三口烧瓶中，于温度为60～65℃，转速为300～360r/min的条件下，搅拌糊化60～80min后，向三口烧瓶中依次加入预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.1～0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的轻油，于温度为50～65℃，转速为400～500r/min的条件下，搅拌乳化30～40min后，得乳化混合物；将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入乳化混合物质量0.08～0.15倍的引发剂，于温度为55～65℃，转速为280～380r/min的条件下搅拌反应4～6h后，抽滤，得滤渣，将滤渣分别用丙酮，乙醇和水各洗涤5～6次后，于温度为55～60℃的条件下干燥2～4h后，得坯料；将明胶溶液与脲酶按质量比5：1～5：2混合，于温度为30～35℃，转速为250～350r/min的条件下，搅拌混合20～30min后，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：3～1：5混合，于室温条件下，浸泡15～20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为35～37℃的条件下干燥4～8h后，得预处理坯料，将预处理污泥脱水剂坯料与质量分数为20～35%的戊二醛水溶液按质量比1：8～1：10混合，于室温条件下浸泡10～20min后过滤，得交联滤饼，将交联滤饼用去离子水洗涤5～8次后，于温度为30～35℃的条件下干燥5～8h后，得污泥脱水剂坯料，将污泥脱水剂坯料与尿素按质量比8：1～10：1混合，于温度为20～35℃，转速为200～300r/min的条件下，搅拌混合20～40min后，得污泥脱水剂。所述甲酸浓度为88～90%。所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷或二甘油中任意一种。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚中任意一种。所述交联剂为亚硫酸氢钠，过硫酸钾或过硫酸铵中任意一种。所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：30～1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
丙烯酸与水按质量比1：5混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节丙烯酸与水混合物的中和度为80%，得丙烯酸溶液；将花生壳粉碎过100目筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：4混合于烧杯中，并向烧杯中加入花生壳粉末质量6倍的质量分数为35%的双氧水，于温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应3h后，再于温度为95℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合3h后，抽滤，得预处理花生壳纤维素坯料，将预处理花生壳纤维素坯料用去离子水洗涤10次后，于温度为85℃的条件下干燥3h，得预处理花生壳纤维素；将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：20混合于三口烧瓶中，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下，搅拌糊化80min后，向三口烧瓶中依次加入预处理花生壳纤维素质量0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.3倍的轻油，于温度为65℃，转速为500r/min的条件下，搅拌乳化40min后，得乳化混合物；将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入乳化混合物质量0.15倍的引发剂，于温度为65℃，转速为380r/min的条件下搅拌反应6h后，抽滤，得滤渣，将滤渣分别用丙酮，乙醇和水各洗涤6次后，于温度为60℃的条件下干燥4h后，得坯料；将明胶溶液与脲酶按质量比5：2混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：5混合，于室温条件下，浸泡20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为37℃的条件下干燥8h后，得预处理坯料，将预处理污泥脱水剂坯料与质量分数为35%的戊二醛水溶液按质量比1：10混合，于室温条件下浸泡20min后过滤，得交联滤饼，将交联滤饼用去离子水洗涤8次后，于温度为35℃的条件下干燥8h后，得污泥脱水剂坯料，将污泥脱水剂坯料与尿素按质量比10：1混合，于温度为35℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合40min后，得污泥脱水剂。所述甲酸浓度为90%。所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述交联剂为亚硫酸氢钠。所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
丙烯酸与水按质量比1：5混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节丙烯酸与水混合物的中和度为80%，得丙烯酸溶液；将花生壳粉碎过100目筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：4混合于烧杯中，并向烧杯中加入花生壳粉末质量6倍的质量分数为35%的双氧水，于温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应3h后，再于温度为95℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合3h后，抽滤，得预处理花生壳纤维素坯料，将预处理花生壳纤维素坯料用去离子水洗涤10次后，于温度为85℃的条件下干燥3h，得预处理花生壳纤维素；将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：20混合于三口烧瓶中，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下，搅拌糊化80min后，向三口烧瓶中依次加入预处理花生壳纤维素质量0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.3倍的轻油，于温度为65℃，转速为500r/min的条件下，搅拌乳化40min后，得乳化混合物；将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入乳化混合物质量0.15倍的引发剂，于温度为65℃，转速为380r/min的条件下搅拌反应6h后，抽滤，得滤渣，将滤渣分别用丙酮，乙醇和水各洗涤6次后，于温度为60℃的条件下干燥4h后，得坯料；将明胶溶液与脲酶按质量比5：2混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得涂覆液，将预处理污泥脱水剂坯料与质量分数为35%的戊二醛水溶液按质量比1：10混合，于室温条件下浸泡20min后过滤，得交联滤饼，将交联滤饼用去离子水洗涤8次后，于温度为35℃的条件下干燥8h后，得污泥脱水剂坯料，将污泥脱水剂坯料与尿素按质量比10：1混合，于温度为35℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合40min后，得污泥脱水剂。所述甲酸浓度为90%。所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述交联剂为亚硫酸氢钠。所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
丙烯酸与水按质量比1：5混合，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节丙烯酸与水混合物的中和度为80%，得丙烯酸溶液；将花生壳粉碎过100目筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：4混合于烧杯中，并向烧杯中加入花生壳粉末质量6倍的质量分数为35%的双氧水，于温度为85℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应3h后，再于温度为95℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合3h后，抽滤，得预处理花生壳纤维素坯料，将预处理花生壳纤维素坯料用去离子水洗涤10次后，于温度为85℃的条件下干燥3h，得预处理花生壳纤维素；将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：20混合于三口烧瓶中，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下，搅拌糊化80min后，向三口烧瓶中依次加入预处理花生壳纤维素质量0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.3倍的轻油，于温度为65℃，转速为500r/min的条件下，搅拌乳化40min后，得乳化混合物；将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入乳化混合物质量0.15倍的引发剂，于温度为65℃，转速为380r/min的条件下搅拌反应6h后，抽滤，得滤渣，将滤渣分别用丙酮，乙醇和水各洗涤6次后，于温度为60℃的条件下干燥4h后，得坯料；将明胶溶液与脲酶按质量比5：2混合，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：5混合，于室温条件下，浸泡20min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为37℃的条件下干燥8h后，得预处理坯料，将预处理污泥脱水剂坯料与质量分数为35%的戊二醛水溶液按质量比1：10混合，于室温条件下浸泡20min后过滤，得交联滤饼，将交联滤饼用去离子水洗涤8次后，于温度为35℃的条件下干燥8h后，得污泥脱水剂坯料，将污泥脱水剂坯料于温度为35℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合40min后，得污泥脱水剂。所述甲酸浓度为90%。所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述交联剂为亚硫酸氢钠。所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
对比例：无锡某化工材料生产有限公司生产的污泥脱水剂。
将实例1至实例3所得的污泥脱水剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
将蒸发皿放入电热恒温干燥箱中干燥2小时，电热恒温干燥箱的温度保持在105℃，取出蒸发皿后再放入干燥器内冷却半小时，用电子分析天平称量已干燥的蒸发皿和滤纸的总质量为m0。在蒸发皿中装入一定量的待测污泥后，用电子分析天平称量蒸发皿和污泥的总质量为m1。将已称重的装有污泥的蒸发皿放入温度为105℃的电热恒温干燥箱内干燥2小时，取出蒸发皿后放入干燥器内冷却半小时，用电子分析天平称量蒸发皿和干污泥的总质量，重复上述操作，直至连续两次所称量的质量之间的差值小于0.002g为止，即为干污泥和蒸发皿的总质量m2。污泥含水率的计算公式：P=[(m1-m2)÷（m1-m0)]×100%。
具体检测结果如表1所示：
表1污泥脱水剂性能检测结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例
含水率/% 43.2 55.6 64.1 96.8
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的污泥脱水剂具有优异的脱水性能和保水性能的特点，在环保技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (7)

1.一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将花生壳粉碎过筛，得花生壳粉末，将花生壳粉末与甲酸按质量比1：3～1：4混合，并加入花生壳粉末质量3～6倍的双氧水，搅拌反应后，抽滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳纤维素；
（2）将预处理花生壳纤维素与去离子水按质量比1：18～1：20混合，搅拌糊化后，加入预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的交联剂，预处理花生壳纤维素质量0.1～0.2倍的乳化剂和预处理花生壳纤维素质量0.1～0.3倍的轻油，搅拌乳化后，得乳化混合物；
（3）将乳化混合物与丙烯酸溶液按质量比1：1混合，并加入乳化混合物质量0.08～0.15倍的引发剂，搅拌反应后，抽滤，洗涤，干燥，得坯料；
（4）将明胶溶液与脲酶按质量比5：1～5：2混合，得涂覆液，将坯料与涂覆液按质量比1：3～1：5混合，过滤，干燥，得预处理坯料，将预处理坯料与戊二醛水溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理污泥脱水剂，将预处理污泥脱水剂坯料与尿素按质量比8：1～10：1混合，得污泥脱水剂。
2.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述甲酸浓度为88～90%。
3.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺环氧氯丙烷或二甘油中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述丙烯酸溶液为将丙烯酸与水按质量比1：3～1：5混合，并用质量分数为10～20%的氢氧化钠溶液调节中和度为75～80%，得丙烯酸溶液。
6.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述交联剂为亚硫酸氢钠，过硫酸钾或过硫酸铵中任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述明胶溶液为将明胶与水按质量比1：30～1：40混合，加热搅拌溶解，得明胶溶液。
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