本發(fā)明涉及固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種防止活性炭濕式空氣再生系統(tǒng)(war系統(tǒng))結(jié)垢的阻垢劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
西門子公司的粉末活性炭技術(shù)(pact)和活性炭濕式空氣再生技術(shù)(war)組合工藝是在常規(guī)活性污泥法污水處理系統(tǒng)中添加活性炭，通過活性炭吸附有機(jī)物的特性，促進(jìn)難降解物質(zhì)的吸附與降解。pact系統(tǒng)中吸附了污染物和活性污泥的混合炭泥被送入war系統(tǒng)，在溫度為243℃、壓力為6.2mpa條件下，可將活性炭吸附的有機(jī)物和附著的生化污泥氧化成無機(jī)物或易降解有機(jī)物，而活性炭不被氧化并恢復(fù)活性，重返pact系統(tǒng)使用。該技術(shù)對(duì)cod(化學(xué)需氧量)有較強(qiáng)的脫除功能，已應(yīng)用于石化、化工等行業(yè)污水處理系統(tǒng)之中。
目前，pact+war技術(shù)在我國(guó)已有建設(shè)投用，但是都存在著war系統(tǒng)中換熱和加熱部分結(jié)垢嚴(yán)重等問題。war系統(tǒng)中結(jié)垢的主要成分為硫酸鈣，還有碳酸鈣、少量有機(jī)物和其他物質(zhì)，且形成上述結(jié)垢的離子，如ca2+、so42-等離子，絕大部分來自于pact混合炭泥的菌膠團(tuán)，采用常規(guī)壓濾方式無法將結(jié)垢離子去除。目前，尚無防止war系統(tǒng)結(jié)垢的有效對(duì)策，存在著war系統(tǒng)化學(xué)清洗次數(shù)頻繁、除垢效果差、除垢費(fèi)用高等問題，嚴(yán)重影響了war系統(tǒng)正常運(yùn)行以及pact系統(tǒng)的處理效果。因此，如何防止war系統(tǒng)結(jié)垢問題是相關(guān)企業(yè)急需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種防止?jié)? 式空氣再生系統(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中war系統(tǒng)中換熱和加熱部分結(jié)垢嚴(yán)重等問題，向進(jìn)入war系統(tǒng)的混合炭泥中加入耐高溫阻垢劑，以達(dá)到防止war系統(tǒng)結(jié)垢的目的。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的實(shí)施方案是：
一種防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑，包括：
有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽，其質(zhì)量百分含量為20～60wt％；
聚羧酸或聚羧酸鹽，其質(zhì)量百分含量為5～40wt％；
助劑，其質(zhì)量百分含量為0.5～15wt％；
水，余量。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽的質(zhì)量百分含量為30～50wt％。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽為：氨基三甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、羥基亞乙基二膦酸鈉、多氨基多醚基亞甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸鈉、甘氨酸二甲叉膦酸、氨基磺酸二甲叉膦酸或氨基乙磺酸二甲叉膦酸中的一種或幾種。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述聚羧酸或聚羧酸鹽的質(zhì)量百分含量為10～30wt％。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述聚羧酸或聚羧酸鹽為：有機(jī)羧酸類均聚物、有機(jī)羧酸類二元共聚物和三元共聚物中的一種或幾種，
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述具體為：聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、水解聚馬來酸酐、聚環(huán)氧琥珀酸、聚環(huán)氧琥珀酸鈉、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、馬來酸/苯乙烯磺酸共聚物、馬來酸/苯丙烯磺酸共聚物、丙烯酸/馬來酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物或丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯共聚物中的一種或幾種。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述助劑的質(zhì)量百分含量為1～10wt％。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述助劑為堿和有機(jī)胺中的一種或多種。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨的一種或多種。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述有機(jī)胺為乙二胺、三乙胺、三乙醇胺或聚乙二醇胺的一種或多種。
上述防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽、聚羧酸或聚羧酸鹽、助劑和水按一定比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)，并在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)。
(2)攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間后停止加熱，冷卻至常溫后得到防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑。
在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中所述攪拌器的攪拌時(shí)間范圍為0.5～4h，優(yōu)選為1～2h。
在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中所述的溫度范圍為20～70℃，優(yōu)選為30～60℃。
本發(fā)明所述的阻垢劑采用藥劑計(jì)量泵加入；在混合炭泥中加入濃度為100～500g/m3，優(yōu)選范圍為200～400g/m3；加入點(diǎn)為war系統(tǒng)高壓泵進(jìn)口；阻垢劑加入點(diǎn)后和高壓泵前之間配有管道混合器。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明提供了一種防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑及其制備方法，利用阻垢劑的絡(luò)合增溶、晶格畸變、凝聚與分散等作用，阻止或干擾難溶性無機(jī)鹽垢的形成，從而減緩混合炭泥在war系統(tǒng)中結(jié)垢的趨勢(shì)，以達(dá)到防止war系統(tǒng)結(jié)垢的目的。
向war系統(tǒng)中加入復(fù)配耐高溫阻垢劑，有效降低war系統(tǒng)內(nèi)碳酸鈣與硫酸鈣等生成，具有處理效果好、流程簡(jiǎn)單、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，且投資較低和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，能夠顯著減緩war系統(tǒng)中結(jié)垢趨勢(shì)，有效降低企業(yè)pact+war系統(tǒng)運(yùn)行成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
以下從本發(fā)明阻垢劑及其制備實(shí)施例和應(yīng)用實(shí)施例兩個(gè)方面進(jìn)行具體說明。
一種防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑，包括：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽，其質(zhì)量百分含量20～60wt％，優(yōu)選30～50wt％。
有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽為：氨基三甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、羥基亞乙基二膦酸鈉、多氨基多醚基亞甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸鈉、甘氨酸二甲叉膦酸、氨基磺酸二甲叉膦酸或氨基乙磺酸二甲叉膦酸中的一種或幾種。
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽，其質(zhì)量百分含量為5～40wt％，優(yōu)選10～30wt％。
聚羧酸或聚羧酸鹽為：有機(jī)羧酸類均聚物、有機(jī)羧酸類二元共聚物和三元共聚物中的一種或幾種，
具體為：聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、水解聚馬來酸酐、聚環(huán)氧琥珀酸、聚環(huán)氧琥珀酸鈉、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、馬來酸/苯乙烯磺酸共聚物、馬來酸/苯丙烯磺酸共聚物、丙烯酸/馬來酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物或丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯共聚物中的一種或幾種。
(3)助劑，其質(zhì)量百分含量為0.5～15wt％，優(yōu)選1～10wt％。
助劑為堿和有機(jī)胺中的一種或多種。
堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨的一種或多種。有機(jī)胺為乙二胺、三乙胺、三乙醇胺或聚乙二醇胺的一種或多種。
助劑中堿有助于調(diào)節(jié)復(fù)配阻垢劑的ph值，有機(jī)胺可以改善各組分溶解性以及與混合炭泥的配伍性。
(4)水，余量。
上述防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽、聚羧酸或聚羧酸鹽、助劑和水按一定比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)，并在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)。
(2)攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間后停止加熱，冷卻至常溫后得到防止?jié)袷娇諝庠偕到y(tǒng)結(jié)垢的阻垢劑。
在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中所述攪拌器的攪拌時(shí)間范圍為0.5～4h，優(yōu)選為1～2h。
在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟(1)中所述的溫度范圍為20～70℃，優(yōu)選為30～60℃。
本發(fā)明所述的阻垢劑采用藥劑計(jì)量泵加入；在混合炭泥中加入濃度為100～500g/m3，優(yōu)選范圍為200～400g/m3；加入點(diǎn)為war系統(tǒng)高壓泵進(jìn)口；阻垢劑加入點(diǎn)后和高壓泵前之間配有管道混合器。
制備實(shí)施例1
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：氨基三甲叉膦酸為10wt％；二乙烯三胺五甲叉膦酸為30wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚丙烯酸為15wt％；
(3)助劑：氫氧化鈉0.5wt％；三乙胺為0.5wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在70℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間4h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品1#，稱為1#阻垢劑。
制備實(shí)施例2
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：二乙烯三胺五甲叉膦酸為30wt％；乙二胺四甲叉膦酸為10wt％；甘氨酸二甲叉膦酸10wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：水解聚馬來酸酐為5wt％；丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物為2wt％；
(3)助劑：氫氧化鈉為1wt％；乙二醇為4wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在60℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間2h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品2#，稱為2#阻垢劑。
制備實(shí)施例3
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：羥基亞乙基二膦酸為20％；二乙烯三胺五甲叉膦酸為20wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚丙烯酸鈉為15wt％。
(3)助劑：氫氧化鈉2wt％；三乙醇胺為5wt％。
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在60℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間3h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得 到阻垢劑產(chǎn)品3#，稱為3#阻垢劑。
制備實(shí)施例4
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：多氨基多醚基亞甲基膦酸為30wt％；羥基亞乙基二膦酸為10wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚丙烯酸鈉為10wt％；丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物為5wt％；聚環(huán)氧琥珀酸為5wt％。
(3)助劑：聚乙二醇胺為0.5wt％。
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在20℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間4h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品4#，稱為4#阻垢劑。
制備實(shí)施例5
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：乙二胺四甲叉膦酸為20wt％；氨基三甲叉膦酸鈉為5wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚環(huán)氧琥珀酸為40wt％；
(3)助劑：氫氧化鈉1wt％；乙二胺為1wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在50℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間4h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品5#，稱為5#阻垢劑。
制備實(shí)施例6
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：乙二胺四甲叉膦酸鈉為30wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚環(huán)氧琥珀酸鈉為30wt％；
(3)助劑：氫氧化氨2wt％；三乙醇胺為8wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在30℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間2h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品6#，稱為6#阻垢劑。
制備實(shí)施例7
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：二乙烯三胺五甲叉膦酸鈉為40wt％；多氨基多醚基亞甲基膦酸為20wt％
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚丙烯酸鈉為5wt％；丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯共聚物5wt％；
(3)助劑：氫氧化鉀2wt％；乙二胺為2wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在50℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間2h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品7#，稱為7#阻垢劑。
制備實(shí)施例8
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：乙二胺四甲叉膦酸鈉為30wt％；多氨基多醚基亞甲基膦酸為20wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：聚環(huán)氧琥珀酸鈉為10wt％；
(3)助劑：氫氧化氨10wt％；三乙胺為5wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在40℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間1h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品8#，稱為8#阻垢劑。
制備實(shí)施例9
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：氨基磺酸二甲叉膦酸為35wt％；羥基亞乙基二膦酸鈉為15wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：水解聚馬來酸酐為4wt％；丙烯酸/馬來酸/2-甲基-2’-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物為2wt％；
(3)助劑：氫氧化鈉為1wt％；乙二醇為2wt％；
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在40℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間1h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得到阻垢劑產(chǎn)品9#，稱為9#阻垢劑。
制備實(shí)施例10
本發(fā)明所述用于war系統(tǒng)的耐高溫阻垢劑，其制備方法如下：
(1)有機(jī)膦酸或有機(jī)膦酸鹽：甘氨酸二甲叉膦酸為30wt％；氨基乙磺酸二甲叉膦酸為10wt％；
(2)聚羧酸或聚羧酸鹽：馬來酸/苯乙烯磺酸共聚物5wt％；馬來酸/苯丙烯磺酸共聚物為10wt％。
(3)助劑：氫氧化鈉1wt％；三乙醇胺為3wt％。
(4)余量為水。
按上述比例加入攪拌反應(yīng)釜中，開啟攪拌器和加熱器，進(jìn)行充分混合均質(zhì)并在50℃進(jìn)行反應(yīng)。攪拌反應(yīng)釜中各組分反應(yīng)一定時(shí)間2h后停止加熱，冷卻至常溫后得到本發(fā)明的阻垢劑。按上述制備方法得 到阻垢劑產(chǎn)品10#，稱為10#阻垢劑。
應(yīng)用實(shí)施例
混合炭泥特性：某石油化工企業(yè)的pact生化處理工藝外排再生混合炭泥，其炭泥指標(biāo)為mlss(混合液懸浮固體濃度)為81.5g/l，mlvss(混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度)為64.1g/l，干基炭泥中ca含量為3.7％，s含量為1.3％；上清液指標(biāo)為cod為21mg/l，ca2+為86.3mg/l，so42-為158.4mg/l。
阻垢劑性能評(píng)定方法：取混合炭泥分別加入一定濃度(以阻垢劑質(zhì)量計(jì))的1#～10#阻垢劑后，泵入war系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行處理，模擬裝置的溫度為243±5℃，壓力為6.2±0.5mpa。243±5℃恒溫2h后停止加熱，冷卻后進(jìn)行固液分離，測(cè)定液相的ca2+濃度。ca2+濃度測(cè)定參考gb/t15452-2009工業(yè)循環(huán)冷卻水中鈣、鎂離子的測(cè)定(edta滴定法)?？瞻讟訛榛旌咸磕嗖患尤胱韫竸?，按上述評(píng)價(jià)方法測(cè)定的ca2+濃度。
阻垢率計(jì)算公式為：阻垢率＝(c-c0)/(c1-c0)×100％
c：實(shí)測(cè)ca2+濃度；
c0：空白樣的ca2+濃度，測(cè)定值為113.1mg/l
c1：污泥與水中ca2+的總濃度，即為3101.8mg/l。
如下表為1#～10#阻垢劑性能評(píng)定結(jié)果：
經(jīng)測(cè)試，上述1#～10#阻垢劑加入混合炭泥后war系統(tǒng)模擬裝置沒出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。