1.本发明涉及污泥调理技术领域，具体涉及一种聚脒为核的高分子污泥调理剂、制备方法及应用。
背景技术：
2.随着经济社会的快速发展以及水处理覆盖率的增加，城市污水处理厂每天都会产生大量的剩余污泥。污泥是含水(95%～99.5%)丰富的带负电荷的粒子群，污泥处理是整个废水处理中最重要的环节之一，为了提高污泥的固含量，污泥经常需要经过脱水处理，以降低污泥含水率，减少污泥的质量和体积，以便于进一步处理。迄今为止，污泥脱水比较有效的方法是使用阳离子絮凝剂，该法不但污泥产量少且后续的机 械脱水更容易，对提高污水处理效果和废水回用具有重要的作用。目前国内对于阳离子絮凝剂的研究主要集中在阳离子聚丙烯酰胺衍生、环氧氯丙烷胺类聚合和天然高分子改性等方面。但是目前阳离子絮凝剂也只有7-8主要品种，远远不能满足处理需求。
技术实现要素：
3.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种聚脒为核的高分子污泥调理剂、制备方法及应用。
4.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：（1）取4-6重量份的n-乙烯基甲酰胺和4-6重量份的丙烯腈加入50-60重量份的去离子水中，搅拌并通入氮气除氧，得到水相；（2）在100重量份的有机溶剂中加入3-4重量份的乳化剂，升温至40-50℃，搅拌并通入氮气除氧，得到油相；（3）将水相在搅拌条件下缓慢倒入油相后，升温至60-70℃，加入0.2-0.4重量份的引发剂，聚合反应一定时间后，加入150-200重量份的丙酮，将析出的沉淀进行干燥，得到沉淀物；（4）将沉淀物加入到20-40重量份的去离子水中，搅拌溶解后，加入8-12重量份的浓盐酸，升温进行脒化反应后，萃取干燥，即得到所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂。
5.其中，所述步骤（1）中，通入氮气的时间为15-20min。
6.其中，所述步骤（2）中，有机溶剂由正辛烷和环己烷按重量比2-4:1的比例组成。
7.其中，所述步骤（2）中，所述乳化剂由span60和tween80按重量比1-2:1的比例组成。
8.其中，所述步骤（3）中，乳化剂由偶氮二异丁腈和过硫酸铵按重量比1-2:1的比例组成。
9.其中，所述步骤（3）中，聚合反应的时间为4-5h。
10.其中，所述步骤（4）中，脒化反应的温度为95-100℃，反应时间为7-8h。
11.一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的应用：将如上所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂应用在污泥回收利用方法上。
12.所述污泥回收利用方法具体包括如下步骤：a、取100重量份的剩余活性污泥，转移至超声波发生装置内，然后往超声波发生装置投入0.3-0.4重量份的电气石粉和0.2-0.3重量份的玻璃纤维，进行超声振荡30-50min，得到破解污泥；b、将所述破解污泥转移至絮凝容器中，将上述的0.05-0.15重量份的聚脒为核的高分子污泥调理剂调配为絮凝剂溶液并投放入絮凝容器中，搅拌充分后，得到絮凝体混合液；c、将所述絮凝体混合液进行压滤、干燥后，得到污泥胚料；d、将污泥胚料、石英砂、硼酸镁晶须和钾长石按重量比10-20:40-60:2-10:10-16的比例进行球磨混合，然后转移至模具中压制成型，最后进行烧结，得到再生瓷砖。
13.污泥难以脱水的原因主要在于生化处理过程中无机物之间会产生大量的亲水性胶质，本身既会吸附大量的水，胶质相互排斥的特性也使其难以聚合压缩。
14.本发明的污泥回收利用方法中，首先采用超声破解的方式破坏胶质的结构，促进胞内聚合物和结合水等物质的释放，并且在超声过程中加入了电气石粉和玻璃纤维，超声空化引起的局部高温高压可以引发电气石粉的压电效应和自极化效应，从而起到吸附胶质的作用，而电气石粉的多孔粉体性质也会促进表面的空化效应，增强对胶质的破解效果，加入的玻璃纤维可以利用超声过程分散在污泥固体颗粒中，以形成增强骨架，保持污泥脱水的通透性，因此即便加入了电气石粉和玻璃纤维提高了固含量，总体依然是降低了脱水难度；此外，电石气粉和玻璃纤维也可以作为陶瓷原材料形成瓷砖，在污泥处理过程中加入可以提高各原料的分散性，作为骨架的玻璃纤维也可以继续作为瓷砖的骨架而提高瓷砖的力学性能。
15.而后加入本发明合成的聚脒为核的高分子污泥调理剂可以使污泥颗粒重新絮凝聚合，增大污泥颗粒体积，从而改善污泥的脱水效果，压滤后的污泥含水量可以从98%以上降低至60%以下，极大了降低干燥成本，而在球磨分散过程中，也可以起到一定的粘合剂作用，从而不需要额外加入粘合剂。
16.最后，本发明以石英砂为主料，回收的污泥胚料为辅料，石英砂与玻璃纤维具有相似的组成，更利于污泥胚料与石英砂形成连续相，从而提高整体性能，石英砂也可以提高烧结温度，以利于在形成融膜前将污泥胚料中的有机物充分燃烧并排除气体，提高再生瓷砖的致密性，从而提高强度；加入的硼酸镁晶须与污泥胚料具有较好的分散性，可以显著地提升瓷砖的韧性；加入的钾长石可以在球磨过程中溶于析出的少量水而形成强碱环境，进一步破解胶质使其脱水并易于碳化。本发明通过各原料的配合，最终制得的再生瓷砖具有较好的致密性，整体强度也较高。
17.其中，超声震荡的频率为20-40khz。
18.其中，絮凝剂溶液的聚脒为核的高分子污泥调理剂的浓度为0.5-1.5g/l。
19.其中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维，直径为10-15μm，长度为12-16mm，作为压滤骨架和陶瓷骨架强度更高，分散性较好。
20.其中，烧结的温度参数为：13-15℃/min的速率升温至800-1000℃，然后以8-12℃/min的速率升温至1300-1500℃，保温1-2h后自然冷却至室温。通过控制阶梯升温可以促进
胶质的燃烧过程中气体的排除，提高再生瓷砖的致密性，本发明的有益效果在于：本发明通过反相乳液方法制得的聚脒为核的高分子污泥调理剂具有分子量高、电荷密度高、水溶性好、稳定性强的优点，可以有效吸附污泥颗粒，增大污泥颗粒体积，从而改善污泥的脱水效果，更便于污泥的回收利用。
具体实施方式
21.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
22.本发明的实施例中采用的剩余活性污泥源自于城市污水处理厂，污泥含水率为98-99%，mlss为6000-8000g/l。
23.实施例1一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：（1）取5重量份的n-乙烯基甲酰胺和5重量份的丙烯腈加入55重量份的去离子水中，搅拌并通入氮气除氧，得到水相；（2）在100重量份的有机溶剂中加入3.5重量份的乳化剂，升温至45℃，搅拌并通入氮气除氧，得到油相；（3）将水相在搅拌条件下缓慢倒入油相后，升温至65℃，加入0.3重量份的引发剂，聚合反应一定时间后，加入175重量份的丙酮，将析出的沉淀进行干燥，得到沉淀物；（4）将沉淀物加入到30重量份的去离子水中，搅拌溶解后，加入8-12重量份的浓盐酸，升温进行脒化反应后，萃取干燥，即得到所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂。
24.其中，所述步骤（1）中，通入氮气的时间为17.5min。
25.其中，所述步骤（2）中，有机溶剂由正辛烷和环己烷按重量比3:1的比例组成。
26.其中，所述步骤（2）中，所述乳化剂由span60和tween80按重量比1.5:1的比例组成。
27.其中，所述步骤（3）中，乳化剂由偶氮二异丁腈和过硫酸铵按重量比1.5:1的比例组成。
28.其中，所述步骤（3）中，聚合反应的时间为4.5h。
29.其中，所述步骤（4）中，脒化反应的温度为97.5℃，反应时间为7.5h。
30.实施例2一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：（1）取4重量份的n-乙烯基甲酰胺和6重量份的丙烯腈加入50重量份的去离子水中，搅拌并通入氮气除氧，得到水相；（2）在100重量份的有机溶剂中加入3重量份的乳化剂，升温至40℃，搅拌并通入氮气除氧，得到油相；（3）将水相在搅拌条件下缓慢倒入油相后，升温至60℃，加入0.2重量份的引发剂，聚合反应一定时间后，加入150重量份的丙酮，将析出的沉淀进行干燥，得到沉淀物；（4）将沉淀物加入到20重量份的去离子水中，搅拌溶解后，加入8重量份的浓盐酸，升温进行脒化反应后，萃取干燥，即得到所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂。
31.其中，所述步骤（1）中，通入氮气的时间为15min。
32.其中，所述步骤（2）中，有机溶剂由正辛烷和环己烷按重量比2:1的比例组成。
33.其中，所述步骤（2）中，所述乳化剂由span60和tween80按重量比1:1的比例组成。
34.其中，所述步骤（3）中，乳化剂由偶氮二异丁腈和过硫酸铵按重量比1:1的比例组成。
35.其中，所述步骤（3）中，聚合反应的时间为4h。
36.其中，所述步骤（4）中，脒化反应的温度为95℃，反应时间为7h。
37.实施例3一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：（1）取6重量份的n-乙烯基甲酰胺和4重量份的丙烯腈加入60重量份的去离子水中，搅拌并通入氮气除氧，得到水相；（2）在100重量份的有机溶剂中加入4重量份的乳化剂，升温至50℃，搅拌并通入氮气除氧，得到油相；（3）将水相在搅拌条件下缓慢倒入油相后，升温至70℃，加入0.4重量份的引发剂，聚合反应一定时间后，加入200重量份的丙酮，将析出的沉淀进行干燥，得到沉淀物；（4）将沉淀物加入到40重量份的去离子水中，搅拌溶解后，加入12重量份的浓盐酸，升温进行脒化反应后，萃取干燥，即得到所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂。
38.其中，所述步骤（1）中，通入氮气的时间为20min。
39.其中，所述步骤（2）中，有机溶剂由正辛烷和环己烷按重量比4:1的比例组成。
40.其中，所述步骤（2）中，所述乳化剂由span60和tween80按重量比2:1的比例组成。
41.其中，所述步骤（3）中，乳化剂由偶氮二异丁腈和过硫酸铵按重量比2:1的比例组成。
42.其中，所述步骤（3）中，聚合反应的时间为5h。
43.其中，所述步骤（4）中，脒化反应的温度为100℃，反应时间为8h。
44.实施例4一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的应用：将如上所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂应用在污泥回收利用方法上。
45.所述污泥回收利用方法具体包括如下步骤：a、取100重量份的剩余活性污泥，转移至超声波发生装置内，然后往超声波发生装置投入0.35重量份的电气石粉和0.25重量份的玻璃纤维，进行超声振荡40min，得到破解污泥；b、将所述破解污泥转移至絮凝容器中，将实施例1的0.1重量份的聚脒为核的高分子污泥调理剂调配为絮凝剂溶液并投放入絮凝容器中，搅拌充分后，得到絮凝体混合液；c、将所述絮凝体混合液进行压滤、干燥后，得到污泥胚料；d、将污泥胚料、石英砂、硼酸镁晶须和钾长石按重量比15:50:6:13的比例进行球磨混合，然后转移至模具中压制成型，最后进行烧结，得到再生瓷砖。
46.其中，超声震荡的频率为30khz。
47.其中，絮凝剂溶液的聚脒为核的高分子污泥调理剂的浓度为1g/l。
48.其中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维，直径为12.5μm，长度为14mm。
49.其中，烧结的温度参数为：14℃/min的速率升温至900℃，然后以10℃/min的速率升温至1400℃，保温1.5h后自然冷却至室温。
50.实施例5一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的应用：将如上所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂应用在污泥回收利用方法上。
51.所述污泥回收利用方法具体包括如下步骤：a、取100重量份的剩余活性污泥，转移至超声波发生装置内，然后往超声波发生装置投入0.3重量份的电气石粉和0.2重量份的玻璃纤维，进行超声振荡30min，得到破解污泥；b、将所述破解污泥转移至絮凝容器中，将实施例1的0.05重量份的聚脒为核的高分子污泥调理剂调配为絮凝剂溶液并投放入絮凝容器中，搅拌充分后，得到絮凝体混合液；c、将所述絮凝体混合液进行压滤、干燥后，得到污泥胚料；d、将污泥胚料、石英砂、硼酸镁晶须和钾长石按重量比10:40:2:10的比例进行球磨混合，然后转移至模具中压制成型，最后进行烧结，得到再生瓷砖。
52.其中，超声震荡的频率为20khz。
53.其中，絮凝剂溶液的聚脒为核的高分子污泥调理剂的浓度为0.5g/l。
54.其中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维，直径为10μm，长度为12mm。
55.其中，烧结的温度参数为：13℃/min的速率升温至800℃，然后以8℃/min的速率升温至1300℃，保温1h后自然冷却至室温。
56.实施例6一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的应用：将如上所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂应用在污泥回收利用方法上。
57.所述污泥回收利用方法具体包括如下步骤：a、取100重量份的剩余活性污泥，转移至超声波发生装置内，然后往超声波发生装置投入0.4重量份的电气石粉和0.3重量份的玻璃纤维，进行超声振荡50min，得到破解污泥；b、将所述破解污泥转移至絮凝容器中，将实施例1的0.15重量份的聚脒为核的高分子污泥调理剂调配为絮凝剂溶液并投放入絮凝容器中，搅拌充分后，得到絮凝体混合液；c、将所述絮凝体混合液进行压滤、干燥后，得到污泥胚料；d、将污泥胚料、石英砂、硼酸镁晶须和钾长石按重量比20:60:10:16的比例进行球磨混合，然后转移至模具中压制成型，最后进行烧结，得到再生瓷砖。
58.其中，超声震荡的频率为40khz。
59.其中，絮凝剂溶液的聚脒为核的高分子污泥调理剂的浓度为1.5g/l。
60.其中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维，直径为15μm，长度为16mm。
61.其中，烧结的温度参数为：15℃/min的速率升温至1000℃，然后以12℃/min的速率升温至1500℃，保温2h后自然冷却至室温。
62.对比例1本对比例与实施例3的区别在于：步骤a中加入0.5重量份的电气石粉，不加入玻璃纤维。
63.对比例2本对比例与实施例3的区别在于：步骤a中加入等重量份的石英砂替代电气石粉。
64.对实施例3和对比例1-3的再生瓷砖进行破坏强度、断裂模数和吸水率的测试，测
试结果如下表： 破坏强度（n）断裂模数（mpa）吸水率（%）实施例31833410.31对比例11523280.39对比例21659330.41由实施例3和对比例1的对比可知，玻璃纤维的预先加入对于再生瓷砖的性能有着重要影响，仅采用无机颗粒会显著降低再生瓷砖的力学性能；由实施例3、对比例1和对比例2的对比可知，石英砂替代电石气粉相对纯采用电气石粉可以更显著地提升再生瓷砖的力学性能，但是由于石英砂吸附破解胶质作用较弱，因此胶质含有的水分较多，烧结产生的气体较多降低了再生瓷砖的致密性，从而导致吸水率的提高；由实施例3和对比例3的对比可知，石英砂上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）取4-6重量份的n-乙烯基甲酰胺和4-6重量份的丙烯腈加入50-60重量份的去离子水中，搅拌并通入氮气除氧，得到水相；（2）在100重量份的有机溶剂中加入3-4重量份的乳化剂，升温至40-50℃，搅拌并通入氮气除氧，得到油相；（3）将水相在搅拌条件下缓慢倒入油相后，升温至60-70℃，加入0.2-0.4重量份的引发剂，聚合反应一定时间后，加入150-200重量份的丙酮，将析出的沉淀进行干燥，得到沉淀物；（4）将沉淀物加入到20-40重量份的去离子水中，搅拌溶解后，加入8-12重量份的浓盐酸，升温进行脒化反应后，萃取干燥，即得到所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂。2.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，通入氮气的时间为15-20min。3.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，有机溶剂由正辛烷和环己烷按重量比2-4:1的比例组成。4.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述乳化剂由span60和tween80按重量比1-2:1的比例组成。5.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，乳化剂由偶氮二异丁腈和过硫酸铵按重量比1-2:1的比例组成。6.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，聚合反应的时间为4-5h。7.根据权利要求1所述的一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，脒化反应的温度为95-100℃，反应时间为7-8h。8.一种聚脒为核的高分子污泥调理剂，其特征在于：由权利要求1-7任意一项所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂的制备方法制得。9.一种聚脒为核的高分子污泥调理剂的应用，其特征在于：将权利要求1-8任意一项所述的聚脒为核的高分子污泥调理剂应用在污泥回收利用方法上。
技术总结
本发明涉及污泥调理技术领域，具体涉及一种聚脒为核的高分子污泥调理剂、制备方法及应用，聚脒为核的高分子污泥调理剂通过N
技术开发人、权利持有人：袁霄 赵黄浦 周维啸 李璐 顾晨晨
