[发明专利]一种用于污泥脱水的表面活性剂及污泥脱水方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂用于污泥脱水的应用及污泥脱水方法，特别是涉及一种季铵盐表面活性剂用于污泥脱水的应用及污泥脱水方法。 

背景技术

污泥处理的关键是污泥脱水，这类污泥一般含水高达80％左右。污泥中的水分按其存在状态共分为四种：1)间隙水，间隙水是污泥颗粒包围的游离水分，一般占污泥总含水量的70％左右；2)毛细水，毛细水是污泥颗粒之间或颗粒裂隙中由于毛细作用与污泥颗粒结合在一起的水分，占总水量的20％左右；3)吸附水，吸附水是由于表面张力的作用吸附在污泥颗粒表面的水分，由于污泥颗粒小，具有极强的表面吸附力；4)结合水，结合水是包含在污泥中微生物细胞体内的水分，只有改变污泥颗粒的内部结构才能将结合水分离；结合水和吸附水一起占污泥中总含水量的10％左右。 

由于软颗粒具有一定的压缩性，当外力增加时，颗粒会在过滤介质表面形成一层孔隙非常小的“膜”，从而使水很难通过，脱水也就显得异常困难。 

单纯使用机械脱水，脱水后污泥的含水率在70％以上，是污泥特殊性质所决定的。污水污泥在含水55％至65％之间，形成一个称之为“粘胶相区”的区域，这时的污泥呈粘浆状，水分子被一层胶体包裹，一般机械挤压方法很难将污泥中的水释出。试验证明，这种现象在污泥含水60％至65％间尤为严重。如果污泥能脱水至含水率重量比为60％以下，甚至到55％以下，突破了污泥这个“粘胶相区”，污泥就有了较好的分散性，就为污泥的进一步处理或处置创造了好的条件。基于此，脱水剂大量适用于污泥脱水中。 

污泥脱水剂中的表面活性剂有吸附微粒的能力，使污泥颗粒从胶体中分离出来，破坏污泥胶体的稳定状态，从而达到更好的聚沉效果。 

表面活性剂的作用及对固-液面的影响主要表现为： 

(1)增溶作用。在分散系统中添加表面活性剂后，能明显使本来不溶或微溶于溶剂的物质溶解或使其溶解度增加的现象称为增溶作用，增溶作 用可以使被溶物的化学势大大降低。增溶作用一般都在表面活性剂很小的浓度时发生，它不会改变介质的性质。 

(2)降低界面张力。表面活性剂在相界面上会发生吸附。由于吸附，表面活性剂分子定向、紧密地吸附在界面上，使界面张力降低。 

(3)由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶液中，它易于从内部迁移而富集于溶液表面(或界面)而发生界面吸附。当发生表面活性剂吸附后，必然改变体系的界面状态，而影响界面性质，从而产生一系列如润湿、乳化、消泡等重要作用。 

表面活性剂的这些作用有利于胶体间隙水及毛细水的释出，有助于胶体的固液分离与聚沉。 

在污泥脱水中，经本发明人的大量研究和试验结果表明，从结果判断表面活性剂的好坏，主要看投入表面活性剂后污泥的比阻抗值和脱水后污泥滤饼的含固率。 

污泥过滤比阻抗值是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时，在单位过滤面积上的阻力。 

比阻抗值越低，表明污泥脱水性能越好；脱水后污泥滤饼的含固率越高，表明脱水效果越好。因为过滤的最终目的是要看泥饼含水率的，所以滤饼的含固率是评价表面活性剂用于污泥脱水效果最决定性的因素。 

表面活性剂按其结构可分为阴离子型、阳离子型与非离子型等。 

常用的阴离子型表面活性剂包括羧酸盐类RCOOM、磺酸盐类RSO₃M、硫酸酯盐类ROSO₃M、磷酸酯盐类ROPO₃M等。首先，阴离子型表面活性剂在强酸环境下不稳定；特别是阴离子型表面活性剂的滤饼含固率远低于季铵盐阳离子表面活性剂，其脱水效果不如季铵盐阳离子表面活性剂。 

非离子型表面活性剂，如聚乙二醇类表面活性剂，虽然稳定性好，但滤饼的含固率低于季铵盐阳离子表面活性剂，污泥的比阻抗值高于季铵盐阳离子表面活性剂，其脱水效果不如季铵盐阳离子表面活性剂。 

阳离子型表面活性剂，在污泥脱水中使用较多的为季铵盐类，其在酸、碱环境下均较稳定；特别是滤饼的含固率高于其它类型的表面活性剂，说明其用于污泥脱水的效果最好。