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随着这些年来世界各国对环境保护的重视,世界的大部分市场等对阳离子有机絮凝剂的需求一直很强烈并且保持呈上升的态势。这种情况在美国、日本、欧盟等经济和技术发达地区尤为明显,显现供不应求的现象。阳离子有机絮凝剂在我国的应用水平与发达国家斩不可同日而语。目前,国内污水处理厂大多采用国外进口的阳离子絮凝剂,价格昂贵,严重制约了我国的环境保护进程。
近些年我国政府加大了对环境保护的投入,对聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺(PDA)产品的需求强劲上涨,同时国外实力强的化工大公司陆续加入中国市场,把国内市场的大部分给垄断。污泥脱水处理中的阳离子型高分子絮凝剂是必备的助剂,我国污水处理,特别是污泥脱水技术的受限制于阳离子有机絮凝剂种类、质量、数量。我国对PDA的研究应用方面起步较晚,但是很大的上升空间,同时国家政府对国产PDA的支持让PDA的研究变得很有意义。
阳离子型絮凝剂PDA是一种线形长分子链高分子聚合物,因其高密度正电荷、高水溶性、高粘度等特点,具有独特的电荷中和与吸附架桥作用,是一种新型、精细、多功能性高分子聚合物。水溶液聚合是指在通氮气去氧的条件下,在二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)中加入引发剂后溶于水中进行聚合反应的方法,是合成PDA的传统方法。采用该方法可制备PDA粉状产品。此方法工艺简单,成本较低,产品直接应用,操作安全方便不必回收溶剂,因此应用最为广泛,也是在工业上应用最多的。本论文采用水溶液聚合法合成PDA,研究了体系溶液的pH、单体配比、引发剂加量、引发温度、反应时间等因素合成PDA的影响,当pH=3、nAM∶nDMDAAC=4∶1、引发剂浓度为1.0×10-4mol/L、T=45℃,反应时间为5小时时合成的PDA产品相对分子质量和阳离子离子度最高。pH值对PDA的合成影响非常大,当pH>7时几乎无法共聚,控制pH值对合成PDA非常重要。
PDA对污泥脱水性能的改善主要是通过静电中和和吸附架桥作用来增大污泥颗粒的凝聚力、粒径,促使自由水从污泥颗粒表面分离出来,显著提高污泥脱水速度,但对污泥中的束缚水影响较小,脱水效果并不理想。
针对当前低效率的污泥脱水工艺及污饼的高含水率的情况,本论文通过用自制PDA和无机调制剂对污泥进行复配调质处理后再进行脱水处理,可以达到国家环保部关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治对出厂污泥含水量小于55%的要求,实现城镇污水处理厂污泥在压滤机上深度脱水,为城市污泥后续无害化处置和污泥治理化工过程新方法。