高效阳离子聚丙烯酰胺在污泥脱水过程中的运用

一、阳离子聚丙烯酰胺应用与发展阳离子聚丙烯酰胺主要用于造纸工业、三次采油、水处理、固液分离、 污泥脱水和体系增稠，随着聚合技术的发展，阳离子聚丙烯酰胺已由最初干粉（胶体）发展成为现在的干粉。阳离子聚丙烯酰胺是近几年发展最快的品种，在西方发达国家其年增长率为5%-10%，已占聚丙烯酰胺总产量的60%以上。我国的情况比较特殊，阴离子聚丙烯酰胺占总产量的90%以上，主要用于石油开采，阳离子聚丙烯酰胺产量很小而且生产企业规模也很小，几乎没有形成大型的规模化生产。随着国内环保行业的迅速发展、环保治理步伐的不断加大，水处理行业得到飞速发展，对阳离子聚丙烯酰胺需求高速增长，并对废水处理和功能性造纸添加剂等行业产品的技术要求更高，相信国内阳离子聚丙烯酰胺将会在近几年有一个较大的发展。阳离子聚丙烯酰胺主要包括以下三种：低分子量聚胺类、丙烯酰胺与阳离子单体共聚类和非离子聚丙烯酰胺改性类。聚胺类包括聚乙烯亚胺、聚乙烯咪唑啉、胺—表氯醇缩合物及其改进产品，这类产品电荷密度高但分子量低，主要用于功能性造纸添加剂、石油开采和化妆品等行业，很少用于污泥脱水。丙烯酰胺与阳离子单体共聚类阳离子聚合物产量最大，阳离子单体主要指（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）和二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAC），其中P（AM-DMC）产品分子量较高，阳离子度0-100%之间可调，粉状阳离子聚丙烯酰胺几乎全部属于此类结构，我国用于污泥脱水的粉状阳离子聚丙烯酰胺亦属于此类，产品分子量400-600万，阳离子度30%-50%，其主要问题在于DMC需要进口，价格昂贵，导致生产成本较高。对于P（AM-DMDAC）而言，由于DMDAC单体空间位阻较大，聚合活性差，很难制备分子量和阳离子度都令人满意的产品，所以用于污泥脱水的不多，而且DMDAC吸水性极强，该类产品通常为液状。非离子聚丙烯酰胺的酰胺基可与多种试剂反应，其中与甲醛二甲胺反应可生成叔胺结构聚合物，进一步季胺化生成季胺盐。由于聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大，通常600-800万分子量时2%浓度已很粘稠，这就给水溶液反应带来困难，由于PAM浓度很低，导致阳离子度通常不会超过10%且残余甲醛浓度较高。对于污泥中有机质含量不高的县级污水处理厂而言，低成本的非离子聚丙烯酰胺Mannich变性产品是适用的。二、污泥脱水概况在对我国污泥脱水行业充分调研的基础上，针对城市污水和固体废物是当前城市的两大地表污染源，做好污水处理和固体垃圾处置是各地政府面临的重大问题和重要使命。近年来，根据经济社会发展的需要和城市运行的需要，我国加大了城市污水和工业污水处理设施的建设力度，但是随着污水处理规模的扩大，污水管网的逐步建成和配套。城市污水厂和各个工业污水处理系统所产生的污泥又成为影响城市环境的重要污染源，这也是我们城市和各个行业普遍面临的一个新问题。长期以来，绝大部分城市污泥未做任何处理随意外运、简单填埋或被弃置填坑，不但占用大量土地，还造成严重的二次污染以及新的环境问题，使得许多城市和企业出现了污泥没有地方去的局面，给生态环境带来了隐患，也严重制约了很多企业的发展。三、高效阳离子聚丙烯酰胺先进性絮凝是通过有机高分子絮凝剂对悬浮液（或胶体）中细小颗粒的电中和和吸附架桥使其脱稳的过程，有机高分子絮凝剂必须具有较高的相对分子量和线性结构以及适度的电荷密度，其分子结构、离子形态、强度和分布、分子量和分布及支化程度等都会对絮凝效果产生影响，针对给定悬浮液特点合成确切结构的絮凝剂，使絮凝剂产品形成系列化。城市污水处理厂污泥脱水调质处理是有机高分子絮凝剂应用的重要方面，污泥分为生污泥（初沉污泥和剩余污泥）和消化污泥，应根据污泥的种类和性质选择有机高分子絮凝剂。污泥中VSS/SS（SS中有机物比例）较高时，应尽量选用阳离子度高的絮凝剂，并增加絮凝剂投加量；污泥中SS浓度高时，应选用高分子量的絮凝剂，SS浓度低时，可选用分子量较低的絮凝剂； 污泥pH高时（消化污泥），应选用官能团为季铵盐结构的絮凝剂，pH低时，酰胺和季铵盐结构的絮凝剂均可使用。污泥脱水过程中添加水处理产品是的重要一环，采用符合污水处理企业情况的设备可取得事半功倍的效果。但我国水处理产品行业发展起步较晚。产品的研发和改进也是污泥脱水处理过程节能增效优化运行技术的重要组成部分。