專利名稱：提高泥漿濃度的復合劑和提高泥漿濃度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由污泥和水制備泥漿時提高泥漿濃度的復合劑和提高泥漿濃度的方法。
背景技術：
近年來，隨著經濟的快速發(fā)展帶動了城市化進程的加快，城市污水處理量也越來越大，污水處理后產生的污泥數量隨之增加，僅以一個中小城市為例，一個污水處理廠產生的活性污泥每天達到100噸以上，而且這個數量還在不斷增長，大城市的水處理污泥數量就更多了。污泥中含有大量有機污染物例如細菌、病毒、日用化學品等，有時還含有重金屬污染物。因城市污泥的急劇增加而又無法處理掉，給城市的環(huán)境帶來了嚴重的污染，也給城市建設設置了很大的障礙，水處理污泥成為城市發(fā)展的瓶頸之一。經測試，城市污水處理后的污泥的熱值達5MJ/kg左右，具有很高的熱值，從污泥當中回收能量，不僅解決了環(huán)境污染問題，回收的熱量還可以發(fā)電或生產低壓蒸汽，將污泥變廢為寶。傳統(tǒng)的污泥焚燒處理方案，大都是先將污泥收集和脫水干燥處理后再加入大量的可燃物引燃，放入焚燒爐中進行焚燒。這種焚燒方式一方面因污泥熱值較低，且水分含量大，致使爐膛溫度低，燃燒不充分可回收的熱量也少，所以通常還與煤、石油焦等熱值更高的燃料摻混燃燒，燃燒后還會有較多燃燒不充分的固體殘渣，同時尾氣當中含有大量硫氧化物、氮氧化物以及二噁英類有毒有害氣體，對大氣、人體健康均產生不良影響。污泥等有機質的超臨界水氧化技術是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質， 使有機物和氧化劑在超臨界水中迅速發(fā)生反應來徹底分解有機物，最終生成(X)2氣體，有機質中的N元素在該條件下轉化為了隊和/或硝酸鹽，S元素轉化為硫酸鹽，該工藝實現了 N、 S元素的無害化處理，是一種非常理想的處理技術。通常情況下，污水處理廠在污水處理過程中經絮凝沉降后產生的污泥經帶式過濾機過濾后，污泥濃度為20%左右，本文中將污泥濃度定義為污泥干重占污泥總重的百分比， 其中污泥干重是指將該污泥干燥至無水狀態(tài)后所剩余的干物質的重量。上述經過濾后所得到的污泥呈膏狀，沒有流動性，并且污泥中的干物質顆粒的粒度分布較寬，部分有機質如纖維素等難以研磨。工業(yè)當中處理污泥需要進一步稀釋和研磨，使其達到工藝要求的粒徑，且具有良好的流動性和穩(wěn)定性，進而以泥漿的形式泵送進入工藝裝置再進行進一步處理。本發(fā)明中將不可穩(wěn)定流動的泥與水的混合物稱作污泥，而將可以穩(wěn)定流動的泥與水的混合物稱作泥漿。通常的泥漿濃度為5_8%，本文中將泥漿濃度定義為泥漿干重占泥漿總重的百分比，其中泥漿干重是指將該泥漿干燥至無水狀態(tài)后所剩余的干物質的重量。由于絮凝劑的作用以及分布較寬的泥漿中固體物質粒度，泥漿濃度很難進一步提高，這使得泥漿當中含水率過高，處理單位質量的泥漿所產生的熱量非常有限，不利于能量回收和再利用，同時也影響了泥漿單位時間的處理量。專利“CN1594514A污泥水煤漿及其制作工藝”提到了利用污泥、水煤漿、復合劑三種原料配制污泥水煤漿的工藝和方法，但沒有明確指出復合劑在配制過程中的具體作用， 特別是在提高污泥制漿濃度的作用上沒有具體說明。專利“CN1010MM1A—種污泥石油焦?jié){及其制備方法和用途”提到了一種以污泥、 石油焦、復合劑為原料制備污泥石油焦?jié){的方法。該專利同樣沒有明確提出復合劑的具體作用，特別是在提高泥漿濃度上發(fā)揮的作用。此外，以上兩件專利涉及的原料與本發(fā)明不同，復合劑所起作用存在一定差異。實際污泥加工處理過程中，往往希望能夠提高單位時間內泥漿的處理量，同時還要盡量減少設備投資，因此，提高污泥中固體物質的濃度是一種非常有效的方法。工業(yè)上一般經研磨處理后的泥漿濃度為5-8%，該濃度定義為泥漿中的固體物質(包括膠體物質在內)干重占泥漿總重的百分比。若泥漿濃度進一步提高則泥漿的粘度提高，流動性變差，穩(wěn)定性也隨之下降，沉降快，不利于實際輸送。發(fā)明概述為解決以上問題，本發(fā)明通過添加一種特殊的復合劑，可以提高泥漿的濃度，且泥漿的穩(wěn)定性好，能夠保持較好的流動性，具有很大的實際意義。本發(fā)明提供了一種用于提高泥漿濃度的復合劑，其由以下兩部分組成第一部分，其選自木質素磺酸鹽、腐植酸鹽、聚羥基羧酸鹽、甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物或萘磺酸鹽中的至少一種；第二部分，其選自硬脂酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜堿型表面活性劑中的至少一種；其中第一部分與第二部分的質量比為1 1至1 5。本發(fā)明還提供了一種提高泥漿濃度的方法，包括向泥漿中添加所述的復合劑。附圖簡述

圖1是本發(fā)明的方法的示意性流程圖。發(fā)明詳述本發(fā)明的復合劑由以下兩部分組成第一部分，其選自木質素磺酸鹽、腐植酸鹽、聚羥基羧酸鹽、甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物或萘磺酸鹽中的至少一種；優(yōu)選選自木質素磺酸鹽或甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物中的至少一種；第二部分，其選自硬脂酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(也稱為司盤)、聚山梨酯(也稱為吐溫)、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜堿型表面活性劑中的至少一種，優(yōu)選選自十二烷基磺酸鹽、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯或烷基醇酰胺中的至少一種；其中第一部分與第二部分的質量比為1 1至1 5。上述所有備選物質均為現有技術已知的物質，也都有可商購獲得的成品。它們的性質簡介如下木質素磺酸鹽是亞硫酸鹽法造紙木漿的副產品，為線性高分子化合物。木質素磺酸鹽可溶于各種PH值的水溶液中，不溶于有機溶劑，官能團為酚式羥基。通常為黃褐色固體粉末或黏稠漿液。有良好的擴散性，易溶于水。將亞硫酸鹽造紙木漿廢液經加濃縮后，用石灰、氯化鈣、堿式醋酸鉛等沉淀劑，經過沉淀、分離、烘干等工藝而制得到木質素磺酸鹽固體。腐植酸鹽是指腐殖酸的金屬鹽或銨鹽。其中腐殖酸是動植物遺骸，主要是植物的遺骸，經過微生物的分解和轉化，以及一系列的化學過程和積累起來的一類有機物質。它是由芳香族及其多種官能團構成的高分子有機酸，具有良好的生理活性和吸收、絡合、交換等功能。它廣泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋以及泥炭(又稱草炭)、褐煤、風化煤中。常見的腐殖酸鹽是腐殖酸鈉、腐殖酸鉀和腐殖酸銨。聚羥基羧酸鹽、萘磺酸鹽、硬脂酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、 脂肪酸甘油酯、氨基酸型或甜菜堿型表面活性劑在各種技術手冊和辭典中均有確定的定義，在此不再贅述。烷基醇酰胺(俗稱6501)，其分子式為RCON (C2H4OH) 2，主要由脂肪酸和醇胺縮合而成，產品為淡黃色稠厚液體，屬于非離子表面活性劑，具有穩(wěn)定作用和增加香波等洗滌劑溶液的泡沫的作用，有明顯的增稠作用和一定的調理以及抗靜性、防誘性，是日化行業(yè)重要原料之一。烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物的通式為(R-C1QH6)m(CH2-)n(S03M)p，其中R為烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基等，M為金屬離子，m、η、ρ為正整數。該類化合物是常用的分散劑或表面活性劑，其優(yōu)點是分散性好、常溫下是固體、起泡性小，在硬水及酸堿性介質中穩(wěn)定，還兼有一定的潤濕性。卵磷脂屬于一種混合物，是存在于動植物組織以及卵黃之中的一組黃褐色的油脂性物質，其構成成分包括磷酸、膽堿、脂肪酸、甘油、糖脂、甘油三酸酯以及磷脂。卵磷脂被譽為與蛋白質、維生素并列的“第三營養(yǎng)素”。卵磷脂有時還是純磷脂酰膽堿的同義詞。脂肪酸山梨坦(也稱為司盤)性能本品為白色或微黃色蠟狀物、片狀體、粉沫狀 (彡100目)。溶于熱的乙醇、乙醚、甲醇及四氯化碳，微溶于乙醚、石油醚、能分散于熱水中， 是w/o型乳化劑，具有很強的乳化、分散、潤滑作用，可與各類表面活性劑混用，尤其適應與吐溫-60 (T-60)，復配使用效果更佳。HLB (親水親油平衡)值4.7，熔點52-57°C。聚山梨酯(也稱為吐溫)吐溫是(TWEEN)的音譯，也叫吐溫型乳化劑，為司盤 (Span,山梨醇脂肪酸酯)和環(huán)氧乙烷的縮合物，為一類非離子型去污劑。十二烷基苯磺酸鹽例如十二烷基苯磺酸鈣具有優(yōu)良的乳化性能，是配制各種農藥用的混合型乳化劑的重要組成部分。烷基苯磺酸鈉是中性的，對水硬度較敏感，不易氧化， 起泡力強，去污力高，易與各種助劑復配，成本較低，合成工藝成熟，應用領域廣泛，是非常出色的陰離子表面活性劑。烷基苯磺酸納對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富。本發(fā)明的提高泥漿濃度的方法，包括向泥漿中添加本發(fā)明的復合劑?，F在以圖1為例說明本發(fā)明的方法。圖1中，al為水，a2為作為原料的污泥，bl為產品泥漿、b2為篩網上層的廢料。1為傳送系統(tǒng)，2為混合罐，3為泵，4為研磨機，5為振篩機，6為緩沖罐，7為泵、8 為泥漿罐。如圖所示，原料al和a2按照一定比例輸送到混合罐2，經攪拌均勻后，由泵3輸送至研磨機4進行研磨，研磨后的污泥漿經振篩機5過濾后，濾網上層為粒徑較粗的廢料1^2， 下層泥漿進入緩沖罐6，并由泵7輸送至泥漿罐8，制備得到工藝要求的污泥泥漿bl，該泥漿 bl可送去進行后續(xù)處理，例如用超臨界水對其進行氧化處理。本發(fā)明的復合劑可以在研磨步驟之前或之后或研磨過程中添加。本發(fā)明中所添加的復合劑的質量占泥漿質量的0. 5%。至10%。，優(yōu)選0. 8%。至5%。。本發(fā)明所使用的泥漿可以由各種污泥和水來配置。這些污泥可以來自生活污泥、 農業(yè)污泥或工業(yè)污泥。以上參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行了描述，但本領域技術人員顯然還可以想到在本發(fā)明權利要求范圍內的其它實施方案。
實施例本實施例中的泥漿配制過程如以上對圖1所述。其中使用的原料污泥的性質見表1。表1原料污泥的基本性質
工業(yè)分，(干基)__子素分矸化學需
原料氧量水分揮發(fā)分灰分固定碳碳氫氧氮硫 ， ___________mg/g
1#污泥 6.1 51 36. 3 6.6 31.1 4. 2 2.4.3 3.3 1.1 200 2#污泥 6.1 34. 1 57.1 2.7 19. 5 2.43 19. 4 3.1 0.55 110各實施例中的泥漿濃度、復合劑種類和用量以及制得的泥漿的性質如表2所示。 其中泥漿的穩(wěn)定性由沉降時間來表示。沉降時間的測定方法如下稱量一定質量的泥漿置于燒杯中，靜置一段時間，取出下層沉淀物，干燥去水后稱量該沉淀物的質量，將該沉淀物質量剛好為泥漿中所含的固體質量的50%時的靜置時間定義為沉降時間。沉降時間越長， 說明泥漿的穩(wěn)定性越好。表2實施例1-4
__實施例1 實施例2 實施例3實 4
污泥1#污泥1#污泥__污泥 — 1#污泥
泥漿濃度，wt%__7__10__15__20_
木質素磺酸十二烷基苯磺木質素磺酸鈉/十二
___塑__^__烷基苯磺酸鈉
復合劑比例*O______1: 3. 2_
添力口量
O222
Wt0Zoo______
沉峰時間，h I 0.5 丨 11.22.8
*復合劑比例指第一部分與第二部分的質量比。表3實施例5-8
權利要求
1.一種用于提高泥漿濃度的復合劑，其由以下兩部分組成第一部分，其選自木質素磺酸鹽、腐植酸鹽、聚羥基羧酸鹽、甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物或萘磺酸鹽中的至少一種；第二部分，其選自硬脂酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜堿型表面活性劑中的至少一種，其中第一部分與第二部分的質量比為1 1至1 5。
2.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自木質素磺酸鈉或甲基萘磺酸鈉甲醛縮合物中的至少一種；第二部分選自十二烷基磺酸鈉、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯或烷基醇酰胺中的至少一種。
3.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自木質素磺酸鹽，第二部分選自十二烷基苯磺酸鹽或聚山梨酯，或者選自脂肪酸山梨坦與聚山梨酯的混合物。
4.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物，第二部分選自脂肪酸山梨坦。
5.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自萘磺酸鹽，第二部分選自十六烷基三甲基溴化銨。
6.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自腐殖酸鹽，第二部分選自脂肪酸甘油酯或者選自卵磷脂與烷基醇酰胺的混合物。
7.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自聚羥基羧酸鹽，第二部分選自烷基醇酰胺。
8.權利要求1的復合劑，其中第一部分選自萘磺酸鈉與木質素磺酸鈉的混合物，第二部分選自脂肪酸山梨坦與聚山梨酯的混合物。
9.一種提高泥漿濃度的方法，包括向泥漿中添加權利要求1-8中任一項的復合劑。
10.權利要求9的方法，其中復合劑的質量占泥漿質量的0.5%。至10%。。
11.權利要求9的方法，其中復合劑的質量占泥漿質量的0.8%。至5%。。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于提高泥漿濃度的復合劑，其由以下兩部分組成第一部分，選自木質素磺酸鹽、腐植酸鹽、聚羥基羧酸鹽、甲基萘磺酸鹽甲醛縮合物或萘磺酸鹽中的至少一種；第二部分，選自硬脂酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜堿型表面活性劑中的至少一種，其中第一部分與第二部分的質量比為1∶1至1∶5；本發(fā)明同時提供了使用該復合劑來提高泥漿濃度的方法。
文檔編號C02F1/52GK102452783SQ20101053005
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者宋慶峰, 曹雅琴, 王青, 谷俊杰 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司