CN106608709A - 一种污泥脱水剂及其制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥稳定化及减量化领域，具体涉及一种污泥脱水剂及其制备与应用。所述污泥脱水剂，含有以下重量份的各组分：无机氧化物组分28～48重量份，有机高分子组分52~72份。采用本发明的污泥脱水剂处理含油污泥，脱水效率高，可将含油污泥的含水率从98%以上降低到30-50%以下；对于含水率在95%以上的含油污泥，通过本发明脱水剂的均质化及混匀作用，可将含油污泥中的水，污泥及油三相分离；打破了现有大部分的含油污泥的除油和脱水的方式，是相辅相成，互为依托的模式，实现含油污泥的减量化工作的关键：油-水-泥的三相分离。

Description

一种污泥脱水剂及其制备与应用

技术领域

本发明属于污泥稳定化及减量化领域，具体涉及一种污泥脱水剂及其制备与应用。

背景技术

含油污泥是指原油或成品油混入泥土或者是其他的介质时，其中的油分不能直接回收而可能对环境造成污染的多种形态的混合物。含油污泥主要在石油开采、运输、炼制以及含油污水处理过程中产生。这些污泥一般含有大量的矿物油、硫化物以及重金属等，并伴随有恶臭，极具毒性。若不经过处理直接排放，将对自然界中土壤、水体和植物造成较大的污染。含油污泥主要特点是：(1)含水多、体积大，大量未经过处理的含油污泥已成为油田和炼油厂的沉重负担；(2)成分复杂，处理难度大，特别是在三次采油过程中大量使用各种化学药剂，更增加了处理的难度；(3)有害成分多数超过排放标准，盐、砷、汞等有害物质多数存在于污泥的水分当中，直接排放会造成环境的严重污染，导致损害农田等不良后果；(4)含有大量的无用和可燃物质。

含油污泥的处置难点和重点在于减量化、因为含油污泥的产生量非常大，如果不进行有效的减量化工作以减少污泥的质量和体积，就难以有效的对大量的含油污泥进行有效的无害化以及资源化处置。含油污泥的减量化工作的关键是实现油-水-泥的三相分离，而含油污泥一般难以通过常规的沉淀以及简单的机械脱水进行液固的分离，因为含油污泥中水的存在形式除了少量的游离水外，大部分都是以间隙水和内部结合水或者附着水的形式，与固体物、油包裹在一起，并在包裹表面形成强烈的憎油性的水化膜。因此对含油污泥的量化中处理的关键在于含油污泥的除油和脱水，现有大部分的含油污泥的除油和脱水的方式是相辅相成，互为依托。

目前石化行业含油污泥尚无法有效的脱水方法及脱水剂。行业目前所能做到的脱水后的污泥含水率为80-87％，给后续含油污泥的处理带来极大困难，如燃烧值太低，及填埋等。针对污泥脱水的难题，国内外研究人员开发出一系列污泥脱水机及其脱水方法，脱水剂主要采用无机、有机或其混合型絮凝剂。无机絮凝剂如铁盐、铝盐、钙离子等通过电性中和、压缩双电层、降低斥力电位，从而减少微粒间的排斥作用，达到聚沉的目的；有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺类主要通过高分子化合物的吸附和桥联作用，使得微粒聚集在一起，形成较大絮体而沉降。

经过对现有技术的检索发现，中国发明专利CN 102583915 B公开了一种油田含油污泥的处理方法。

中国发明专利CN 100525941 C公开了一种含油污泥无害化处理的方法，该方法是将含油污泥集中收集到一起后进行混合均质形成稳定均衡的液态含油污泥，在输送到微生物好氧发酵处理装置进行第一次发酵后，输入到脱水机进行脱水浓缩。

中国发明专利CN102583915B公开了一种处理含油污泥的方法，首先采用滤网对其进行二次过滤，其中需要加热过程；然后用聚丙烯酰胺絮凝剂对污泥进行均质化，进行机械脱水，脱水后的含油污泥含水率约为62％。

上述现有方法虽能降低污泥的含水率，但是程序比较复杂，需时比较长。而且脱水效果偏低，需进一步提升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种污泥脱水剂及其制备与应用，以克服现有技术中含油污泥脱水效率低以及分油困难等技术问题。

为实现上述目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面，提供了一种污泥脱水剂，含有以下重量份的各组分：无机氧化物组分28～48重量份，有机高分子组分52～72份。

优选地，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分28～48％，有机高分子组分52～72％。

优选地，所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅10～15重量份，氧化镁2～8重量份，三氧化二铝5～10重量份，氧化铁30～60重量份。

优选地，所述有机高分子组分选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯胺、聚丙烯磺酸盐、聚氧乙烯中任一种或多种的组合。

所述聚丙烯酰胺的CAS号为9003-05-8；分子量为800万-1000万。

所述聚丙烯酸的CAS号为9007-20-9；分子量为20万-40万。

所述聚丙烯酸钠的CAS号为9003-04-7；分子量为20万-40万。

所述聚乙烯胺CAS号为49553-92-6；分子量为100万-200万。

所述聚丙烯磺酸盐CAS号为9002-97-5；分子量为7万-10万。

所述聚氧乙烯CAS号为9004-95-9；分子量为100万-200万。

本发明的第二方面，提供了前述污泥脱水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入有机高分子组分水溶液，即得污泥脱水剂。

本发明的第三方面，提供了前述污泥脱水剂在处理含油污泥中的应用。

所述的含油污泥为石油化工厂或石油加工行业在生产、运输、加工或废水处理过程中产生的含油污泥或含油生化污泥，其含水率一般在85-98％左右，含油率一般在5％-20％左右。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的污泥脱水剂具有核壳结构，核为无机氧化物组分，壳为有机高分子组分形成的絮凝剂，所述核壳结构的脱水剂在污泥脱水过程中，高分子絮凝剂会优先吸附废水中的污染物在其表面上，或通过物理作用力与有机污染物进行作用，进而对其絮凝沉淀；作为核的无机氧化物组分在污泥的机械压力下会形成骨架结构，为污泥中水的脱除提供了通道，加速并加大了水的脱除效率。

(2)采用本发明的污泥脱水剂处理含油污泥，程序简单，只需将污泥脱水剂与含油污泥混合均匀，并放置一段时间，就可采用机械脱水设备进行脱水。

(3)采用本发明的污泥脱水剂处理含油污泥，成本低廉，所需加入的脱水剂量少，污泥脱水剂的加入量为含油污泥质量的5-15％即可。

(4)采用本发明的污泥脱水剂处理含油污泥，脱水效率高，可将含油污泥的含水率从98％以上降低到30-50％以下；大大降低了含油污泥的体积，减少了占地面积，并且给后续的污泥处置带来了极大便利。

(5)采用本发明的污泥脱水剂处理含油污泥，脱水效能高，不仅对污泥具有高效脱水作用，而且达到回收油类的目的；对于含水率在95％以上的含油污泥，通过本发明脱水剂的均质化及混匀作用，可将含油污泥中的水，污泥及油三相分离；打破了现有大部分的含油污泥的除油和脱水的方式是相辅相成，互为依托的模式，实现含油污泥的减量化工作的关键：油-水-泥的三相分离。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明各实施例中，聚丙烯酰胺的CAS号为9003-05-8；分子量为800万-1000万。聚丙烯酸的CAS号为9007-20-9；分子量为20万-40万。聚丙烯酸钠的CAS号为9003-04-7；分子量为20万-40万。聚乙烯胺CAS号为49553-92-6；分子量为100万-200万。聚丙烯磺酸盐CAS号为9002-97-5；分子量为7万-10万。聚氧乙烯CAS号为9004-95-9；分子量为100万-200万。

实施例1

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分40％，聚丙烯酰胺60％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅12重量份，氧化镁3重量份，三氧化二铝5重量份，氧化铁40重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯酰胺水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油化工行业的含油生化污泥，含水率为98％，含油量约10％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重8％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至35％。

实施例2

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分38％，聚丙烯酸钠62％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅14重量份，氧化镁2重量份，三氧化二铝9重量份，氧化铁30重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯酸钠水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油行业的含油厌氧生化污泥，含水率为95％，含油量约8％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重8％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至42％。

实施例3

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分32％，聚丙烯酰胺68％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅15重量份，氧化镁5重量份，三氧化二铝6重量份，氧化铁60重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯酰胺水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油冶炼过程中产生的含油污泥，含水率为85％，含油量约15％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重10％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至50％。

实施例4

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分40％，聚乙烯胺60％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅12重量份，氧化镁3重量份，三氧化二铝5重量份，氧化铁40重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚乙烯胺水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油行业的含油好氧生化污泥，含水率为90％，含油量约5％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重15％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至39％。

实施例5

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分45％，聚丙烯磺酸盐55％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅10重量份，氧化镁3重量份，三氧化二铝5重量份，氧化铁30重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯磺酸盐水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油开采过程中产生的含油污泥，含水率为88％，含油量约12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至45％。

实施例6

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分28％，聚丙烯磺酸盐72％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅10重量份，氧化镁8重量份，三氧化二铝10重量份，氧化铁30重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯磺酸盐水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油开采过程中产生的含油污泥，含水率为88％，含油量约12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至46％。

实施例7

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分48％，聚氧乙烯52％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅10重量份，氧化镁8重量份，三氧化二铝10重量份，氧化铁30重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚氧乙烯水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油开采过程中产生的含油污泥，含水率为88％，含油量约12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率降至49％。

对比例1

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分45％，聚丙烯磺酸盐55％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅2重量份，氧化镁10重量份，三氧化二铝14重量份，氧化铁20重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯磺酸盐水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油开采过程中产生的含油污泥，含水率为88％，含油量约12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率仅降至78％，脱水效果不甚理想。可见，当所述污泥脱水剂中采用的无机氧化物组分中各个组分的重量配比发生变化时，会对脱水效率造成很大的影响。

对比例2

首先，制备污泥脱水剂，所述污泥脱水剂，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分70％，聚丙烯磺酸盐30％；所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅12重量份，氧化镁1重量份，三氧化二铝4重量份，氧化铁20重量份。

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入聚丙烯磺酸盐水溶液，即得污泥脱水剂。

然后，采用制备好的污泥脱水剂对含油污泥进行脱水，所述含油污泥为石油开采过程中产生的含油污泥，含水率为88％，含油量约12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脱水剂。机械搅拌均匀，并静置30分钟。

结果可使得水、油、污泥分离，将油回收。并将这些静置后的污泥在机械压滤机中进行压滤，得到的污泥含水率仅降至75％，脱水效果不甚理想。可见，当所述污泥脱水剂中采用的无机氧化物组分中各个组分的重量配比发生变化时，以及无机氧化物与有机高分子组分的质量百分比发生变化时，会对脱水效率造成很大的影响。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种污泥脱水剂，含有以下重量份的各组分：无机氧化物组分28～48重量份，有机高分子组分52～72份。

2.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，含有以下质量百分比的各组分：无机氧化物组分28～48％，有机高分子组分52～72％。

3.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，所述无机氧化物组分含有如下重量份的各组分：二氧化硅10～15重量份，氧化镁2～8重量份，三氧化二铝5～10重量份，氧化铁30～60重量份。

4.根据权利要求1所述污泥脱水剂，其特征在于，所述有机高分子组分选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯胺、聚丙烯磺酸盐、聚氧乙烯中任一种或多种的组合。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述污泥脱水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比将无机氧化物组分中各个组分混合，得无机氧化物组分；

(2)按配比向步骤(1)中所得无机氧化物组分中加入有机高分子组分水溶液，即得污泥脱水剂。

6.如权利要求1～4任一权利要求所述污泥脱水剂在处理含油污泥中的应用。