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1、(10)申请公布号 CN 102452783 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 5 2 7 8 3 A *CN102452783A* (21)申请号 201010530056.X (22)申请日 2010.11.03 C02F 11/14(2006.01) C02F 1/52(2006.01) (71)申请人新奥科技发展有限公司 地址 065001 河北省廊坊市经济技术开发区 华祥路新奥科技园南区B座 (72)发明人谷俊杰 宋庆峰 王青 曹雅琴 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人任永利 (54) 发明名称 提高泥浆。
2、浓度的复合剂和提高泥浆浓度的方 法 (57) 摘要 本发明提供了一种用于提高泥浆浓度的复 合剂，其由以下两部分组成：第一部分，选自木质 素磺酸盐、腐植酸盐、聚羟基羧酸盐、甲基萘磺酸 盐甲醛缩合物或萘磺酸盐中的至少一种；第二部 分，选自硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基 三甲基溴化铵、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚 山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜碱 型表面活性剂中的至少一种，其中第一部分与第 二部分的质量比为11至15；本发明同时提 供了使用该复合剂来提高泥浆浓度的方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发。
3、明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种用于提高泥浆浓度的复合剂，其由以下两部分组成： 第一部分，其选自木质素磺酸盐、腐植酸盐、聚羟基羧酸盐、甲基萘磺酸盐甲醛缩合物 或萘磺酸盐中的至少一种； 第二部分，其选自硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪酸甘油 酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基酸型或甜菜碱型表面活性剂中的至 少一种， 其中第一部分与第二部分的质量比为11至15。 2.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自木质素磺酸钠或甲基萘磺酸钠甲醛缩合物 中的至少一种；第二部分选自十二烷基磺酸钠、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯或烷。
4、基醇酰胺中的 至少一种。 3.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自木质素磺酸盐，第二部分选自十二烷基苯 磺酸盐或聚山梨酯，或者选自脂肪酸山梨坦与聚山梨酯的混合物。 4.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自甲基萘磺酸盐甲醛缩合物，第二部分选自 脂肪酸山梨坦。 5.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自萘磺酸盐，第二部分选自十六烷基三甲基 溴化铵。 6.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自腐殖酸盐，第二部分选自脂肪酸甘油酯或 者选自卵磷脂与烷基醇酰胺的混合物。 7.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自聚羟基羧酸盐，第二部分选自烷基醇酰胺。 8.权利要求1的复合剂，其中第一部分选自萘磺酸钠与木质素磺酸。
5、钠的混合物，第二 部分选自脂肪酸山梨坦与聚山梨酯的混合物。 9.一种提高泥浆浓度的方法，包括向泥浆中添加权利要求1-8中任一项的复合剂。 10.权利要求9的方法，其中复合剂的质量占泥浆质量的0.5至10。 11.权利要求9的方法，其中复合剂的质量占泥浆质量的0.8至5。 权 利 要 求 书CN 102452783 A 1/7页 3 提高泥浆浓度的复合剂和提高泥浆浓度的方法 发明领域 0001 本发明涉及由污泥和水制备泥浆时提高泥浆浓度的复合剂和提高泥浆浓度的方 法。 背景技术 0002 近年来，随着经济的快速发展带动了城市化进程的加快，城市污水处理量也越来 越大，污水处理后产生的污泥数量随之增。
6、加，仅以一个中小城市为例，一个污水处理厂产生 的活性污泥每天达到100吨以上，而且这个数量还在不断增长，大城市的水处理污泥数量 就更多了。污泥中含有大量有机污染物例如细菌、病毒、日用化学品等，有时还含有重金属 污染物。因城市污泥的急剧增加而又无法处理掉，给城市的环境带来了严重的污染，也给城 市建设设置了很大的障碍，水处理污泥成为城市发展的瓶颈之一。经测试，城市污水处理后 的污泥的热值达5MJ/kg左右，具有很高的热值，从污泥当中回收能量，不仅解决了环境污 染问题，回收的热量还可以发电或生产低压蒸汽，将污泥变废为宝。 0003 传统的污泥焚烧处理方案，大都是先将污泥收集和脱水干燥处理后再加入大量。
7、的 可燃物引燃，放入焚烧炉中进行焚烧。这种焚烧方式一方面因污泥热值较低，且水分含量 大，致使炉膛温度低，燃烧不充分可回收的热量也少，所以通常还与煤、石油焦等热值更高 的燃料掺混燃烧，燃烧后还会有较多燃烧不充分的固体残渣，同时尾气当中含有大量硫氧 化物、氮氧化物以及二噁英类有毒有害气体，对大气、人体健康均产生不良影响。 0004 污泥等有机质的超临界水氧化技术是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质， 使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生反应来彻底分解有机物，最终生成CO 2 气体，有机 质中的N元素在该条件下转化为了N 2 和/或硝酸盐，S元素转化为硫酸盐，该工艺实现了N、 S元素的无害化处理，。
8、是一种非常理想的处理技术。 0005 通常情况下，污水处理厂在污水处理过程中经絮凝沉降后产生的污泥经带式过滤 机过滤后，污泥浓度为20左右，本文中将污泥浓度定义为污泥干重占污泥总重的百分比， 其中污泥干重是指将该污泥干燥至无水状态后所剩余的干物质的重量。上述经过滤后所得 到的污泥呈膏状，没有流动性，并且污泥中的干物质颗粒的粒度分布较宽，部分有机质如纤 维素等难以研磨。工业当中处理污泥需要进一步稀释和研磨，使其达到工艺要求的粒径，且 具有良好的流动性和稳定性，进而以泥浆的形式泵送进入工艺装置再进行进一步处理。 0006 本发明中将不可稳定流动的泥与水的混合物称作污泥，而将可以稳定流动的泥与 水的。
9、混合物称作泥浆。 0007 通常的泥浆浓度为5-8，本文中将泥浆浓度定义为泥浆干重占泥浆总重的百分 比，其中泥浆干重是指将该泥浆干燥至无水状态后所剩余的干物质的重量。由于絮凝剂的 作用以及分布较宽的泥浆中固体物质粒度，泥浆浓度很难进一步提高，这使得泥浆当中含 水率过高，处理单位质量的泥浆所产生的热量非常有限，不利于能量回收和再利用，同时也 影响了泥浆单位时间的处理量。 0008 专利“CN1594514A污泥水煤浆及其制作工艺”提到了利用污泥、水煤浆、复合剂三 说 明 书CN 102452783 A 2/7页 4 种原料配制污泥水煤浆的工艺和方法，但没有明确指出复合剂在配制过程中的具体作用， 。
10、特别是在提高污泥制浆浓度的作用上没有具体说明。 0009 专利“CN101054541A一种污泥石油焦浆及其制备方法和用途”提到了一种以污泥、 石油焦、复合剂为原料制备污泥石油焦浆的方法。该专利同样没有明确提出复合剂的具体 作用，特别是在提高泥浆浓度上发挥的作用。此外，以上两件专利涉及的原料与本发明不 同，复合剂所起作用存在一定差异。 0010 实际污泥加工处理过程中，往往希望能够提高单位时间内泥浆的处理量，同时还 要尽量减少设备投资，因此，提高污泥中固体物质的浓度是一种非常有效的方法。工业上一 般经研磨处理后的泥浆浓度为5-8，该浓度定义为泥浆中的固体物质(包括胶体物质在 内)干重占泥浆总重。
11、的百分比。若泥浆浓度进一步提高则泥浆的粘度提高，流动性变差，稳 定性也随之下降，沉降快，不利于实际输送。 0011 发明概述 0012 为解决以上问题，本发明通过添加一种特殊的复合剂，可以提高泥浆的浓度，且泥 浆的稳定性好，能够保持较好的流动性，具有很大的实际意义。 0013 本发明提供了一种用于提高泥浆浓度的复合剂，其由以下两部分组成： 0014 第一部分，其选自木质素磺酸盐、腐植酸盐、聚羟基羧酸盐、甲基萘磺酸盐甲醛缩 合物或萘磺酸盐中的至少一种； 0015 第二部分，其选自硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、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。
12、或甜菜碱型表面活性剂中 的至少一种； 0016 其中第一部分与第二部分的质量比为11至15。 0017 本发明还提供了一种提高泥浆浓度的方法，包括向泥浆中添加所述的复合剂。 0018 附图简述 0019 图1是本发明的方法的示意性流程图。 0020 发明详述 0021 本发明的复合剂由以下两部分组成： 0022 第一部分，其选自木质素磺酸盐、腐植酸盐、聚羟基羧酸盐、甲基萘磺酸盐甲醛缩 合物或萘磺酸盐中的至少一种；优选选自木质素磺酸盐或甲基萘磺酸盐甲醛缩合物中的至 少一种； 0023 第二部分，其选自硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪酸 甘油酯、脂肪酸山梨坦(也称为司盘)、聚。
13、山梨酯(也称为吐温)、烷基醇酰胺、卵磷脂、氨基 酸型或甜菜碱型表面活性剂中的至少一种，优选选自十二烷基磺酸盐、脂肪酸山梨坦、聚山 梨酯或烷基醇酰胺中的至少一种； 0024 其中第一部分与第二部分的质量比为11至15。 0025 上述所有备选物质均为现有技术已知的物质，也都有可商购获得的成品。它们的 性质简介如下： 0026 木质素磺酸盐是亚硫酸盐法造纸木浆的副产品，为线性高分子化合物。木质素磺 酸盐可溶于各种pH值的水溶液中，不溶于有机溶剂，官能团为酚式羟基。通常为黄褐色固 体粉末或黏稠浆液。有良好的扩散性，易溶于水。将亚硫酸盐造纸木浆废液经加浓缩后，用 说 明 书CN 102452783 A。
14、 3/7页 5 石灰、氯化钙、碱式醋酸铅等沉淀剂，经过沉淀、分离、烘干等工艺而制得到木质素磺酸盐固 体。 0027 腐植酸盐是指腐殖酸的金属盐或铵盐。其中腐殖酸是动植物遗骸，主要是植物的 遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列的化学过程和积累起来的一类有机物质。它是 由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等 功能。它广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋以及泥炭(又称草炭)、褐煤、风化煤中。常见的 腐殖酸盐是腐殖酸钠、腐殖酸钾和腐殖酸铵。 0028 聚羟基羧酸盐、萘磺酸盐、硬脂酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、 脂肪酸甘油酯、氨基酸型或甜菜碱型表。
15、面活性剂在各种技术手册和辞典中均有确定的定 义，在此不再赘述。 0029 烷基醇酰胺(俗称6501)，其分子式为RCON(C 2 H 4 OH) 2 ，主要由脂肪酸和醇胺缩合而 成，产品为淡黄色稠厚液体，属于非离子表面活性剂，具有稳定作用和增加香波等洗涤剂溶 液的泡沫的作用，有明显的增稠作用和一定的调理以及抗静性、防诱性，是日化行业重要原 料之一。 0030 烷基萘磺酸盐甲醛缩合物的通式为(R-C 10 H 6 ) m (CH 2 -) n (SO 3 M) p ，其中R为烷基，例如 甲基、乙基、丙基、丁基等，M为金属离子，m、n、p为正整数。该类化合物是常用的分散剂或 表面活性剂，其优点是分。
16、散性好、常温下是固体、起泡性小，在硬水及酸碱性介质中稳定，还 兼有一定的润湿性。 0031 卵磷脂属于一种混合物，是存在于动植物组织以及卵黄之中的一组黄褐色的油脂 性物质，其构成成分包括磷酸、胆碱、脂肪酸、甘油、糖脂、甘油三酸酯以及磷脂。卵磷脂被誉 为与蛋白质、维生素并列的“第三营养素”。卵磷脂有时还是纯磷脂酰胆碱的同义词。 0032 脂肪酸山梨坦(也称为司盘)性能：本品为白色或微黄色蜡状物、片状体、粉沫状 (100目)。溶于热的乙醇、乙醚、甲醇及四氯化碳，微溶于乙醚、石油醚、能分散于热水中， 是w/o型乳化剂，具有很强的乳化、分散、润滑作用，可与各类表面活性剂混用，尤其适应与 吐温-60(T。
17、-60)，复配使用效果更佳。HLB(亲水亲油平衡)值4.7，熔点52-57。 0033 聚山梨酯(也称为吐温)吐温是(TWEEN)的音译，也叫吐温型乳化剂，为司盘 (Span，山梨醇脂肪酸酯)和环氧乙烷的缩合物，为一类非离子型去污剂。 0034 十二烷基苯磺酸盐例如十二烷基苯磺酸钙具有优良的乳化性能，是配制各种农药 用的混合型乳化剂的重要组成部分。烷基苯磺酸钠是中性的，对水硬度较敏感，不易氧化， 起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常 出色的阴离子表面活性剂。烷基苯磺酸纳对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显著的去污 效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用。
18、尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污 垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富。 0035 本发明的提高泥浆浓度的方法，包括向泥浆中添加本发明的复合剂。 0036 现在以图1为例说明本发明的方法。 0037 图1中，a1为水，a2为作为原料的污泥，b1为产品泥浆、b2为筛网上层的废料。 0038 1为传送系统，2为混合罐，3为泵，4为研磨机，5为振筛机，6为缓冲罐，7为泵、8 为泥浆罐。 0039 如图所示，原料a1和a2按照一定比例输送到混合罐2，经搅拌均匀后，由泵3输送 说 明 书CN 102452783 A 4/7页 6 至研磨机4进行研磨，研磨后的污泥浆经振筛机5过滤后，滤网上。
19、层为粒径较粗的废料b2， 下层泥浆进入缓冲罐6，并由泵7输送至泥浆罐8，制备得到工艺要求的污泥泥浆b1，该泥浆 b1可送去进行后续处理，例如用超临界水对其进行氧化处理。 0040 本发明的复合剂可以在研磨步骤之前或之后或研磨过程中添加。 0041 本发明中所添加的复合剂的质量占泥浆质量的0.5至10，优选0.8至5。 0042 本发明所使用的泥浆可以由各种污泥和水来配置。这些污泥可以来自生活污泥、 农业污泥或工业污泥。 0043 以上参照附图对本发明的具体实施方案进行了描述，但本领域技术人员显然还可 以想到在本发明权利要求范围内的其它实施方案。 实施例 0044 本实施例中的泥浆配制过程如以上。
20、对图1所述。 0045 其中使用的原料污泥的性质见表1。 0046 表1原料污泥的基本性质 0047 0048 各实施例中的泥浆浓度、复合剂种类和用量以及制得的泥浆的性质如表2所示。 其中泥浆的稳定性由沉降时间来表示。沉降时间的测定方法如下：称量一定质量的泥浆置 于烧杯中，静置一段时间，取出下层沉淀物，干燥去水后称量该沉淀物的质量，将该沉淀物 质量刚好为泥浆中所含的固体质量的50时的静置时间定义为沉降时间。沉降时间越长， 说明泥浆的稳定性越好。 0049 表2实施例1-4 0050 说 明 书CN 102452783 A 5/7页 7 0051 *复合剂比例指第一部分与第二部分的质量比。 00。
21、52 表3实施例5-8 0053 0054 表4实施例9-12 0055 0056 表5实施例13-16 0057 0058 表6实施例17-20 0059 说 明 书CN 102452783 A 6/7页 8 0060 表7实施例21-24 0061 0062 表8实施例25-28 0063 0064 表9实施例29-32 0065 说 明 书CN 102452783 A 7/7页 9 0066 表10实施例33-36 0067 0068 本发明加入复合剂后的沉降时间要能保证污泥能够在后续处理步骤中的相邻两 次进料间隔内不沉降，即：在后续处理设备中，污泥进料后，能够确保污泥本次进料后直至 处理完毕(下一次进料之前)，污泥不发生沉降。可见，加入本发明的复合剂后，不仅泥浆浓 度可提高数倍，而且沉降时间明显延长，说明泥浆的稳定性也有了明显提高，这将有利于污 泥的后续处理步骤。 说 明 书CN 102452783 A 1/1页 10 图1 说 明 书 附 图CN 102452783 A 10 。