高效陽離子高分子絮凝劑制備技術(shù)

 　　目前全世界上有100多個(gè)國(guó)家缺水，水成為大多數(shù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。聯(lián)合國(guó)曾向全世界發(fā)出警告：“水，不久將成為一個(gè)深刻的社會(huì)危機(jī)，是繼石油危機(jī)之后的全世界將面臨的又一個(gè)危機(jī)。”我國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家，人均占有的水量只有2630m3，僅為世界人均水量的1/4，加上降雨量在季節(jié)和地域上的分布不均，在西部地區(qū)情形尤其嚴(yán)重。水源污染，更加劇了供水的尖銳矛盾。但是，目前我國(guó)的工業(yè)用水節(jié)水水平仍很低，節(jié)水的潛力還很大。城市和工業(yè)污水的排放，嚴(yán)重污染環(huán)境。水污染是我國(guó)城市面臨的嚴(yán)重環(huán)境問題之一。它不僅破壞了生態(tài)，加劇了水荒，還嚴(yán)重危害著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的健康與安全。我國(guó)每年因水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失約400億元。我國(guó)城市廢水總排放量約為345億噸/年，廢水治理的好壞及處理量將直接影響我國(guó)環(huán)境和水資源污染的程度。實(shí)行污水治理，實(shí)現(xiàn)污水資源化，不但保護(hù)環(huán)境，保障人民身體健康，還可以大大緩解嚴(yán)重不足的水資源對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的制約。

　　國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

　　污水處理廠進(jìn)行污水處理時(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是排泥水處理，其目的是把排泥水中大量懸浮物質(zhì)經(jīng)排泥水收集濃縮，使上層清液外排水質(zhì)符合國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)。要達(dá)到分離的水質(zhì)為環(huán)境所接受的目的，就必須采用機(jī)械脫水方法最大限度地把液體污泥中的水分分離出來，從而使污泥成為可塑型固體狀。一般要求脫水后的污泥固含率大于35%。目前國(guó)內(nèi)外主要采用的機(jī)械脫水方式有真空過濾、帶式壓濾、板框壓濾和離心脫水等。由于離心脫水機(jī)具有占地少、自動(dòng)化程度高、能連續(xù)運(yùn)行、運(yùn)行管理方便、土建投資低、污泥處理成本低、出泥含固率高、不需投加石灰、后繼處置費(fèi)用低等眾多突出優(yōu)點(diǎn)，已為大多數(shù)污水處理廠家采用。高速離心脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水的過程中，需要加入絮凝劑。絮凝劑與污泥生成的絮團(tuán)大、耐擠壓、耐剪切和成團(tuán)性好，易從濾布剝離而且脫水率高。

　　因此，高分子絮凝劑是污水處理過程中的重要藥劑。絮凝劑占了水處理劑總量的3/4。其中聚丙烯酰胺類絮凝劑又占了絮凝劑的1/2，其余1/2為無機(jī)類聚合物。2001年，我國(guó)聚丙烯酰胺類高分子絮凝劑市場(chǎng)需求量約為10萬噸。而高分子絮凝劑中最重要的品種是陽離子高分子絮凝劑，它也是高分子絮凝劑的發(fā)展方向。陽離子高分子絮凝劑工業(yè)生產(chǎn)始于七十年代，目前這類產(chǎn)品占全部高分子絮凝劑產(chǎn)品一半以上。國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺類絮凝劑大多是陰離子型，陽離子型只占10%左右，而國(guó)外已達(dá)60%。發(fā)展高效陽離子高分子絮凝劑是我國(guó)近期陽離子高分子絮凝劑的發(fā)展方向。發(fā)達(dá)國(guó)家這類陽離子高分子絮凝劑的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。我國(guó)城市污水處理廠大多數(shù)使用的高效陽離子高分子絮凝劑為德國(guó)Stockhausen公司、法國(guó)艾申公司、日本三菱化工等大公司的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)陽離子高分子絮凝劑的生產(chǎn)多為小作坊式，勞動(dòng)強(qiáng)度高、產(chǎn)品成本高、質(zhì)量穩(wěn)定性差、外觀無法滿足污水處理廠要求。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有與國(guó)外同一檔次的產(chǎn)品生產(chǎn)廠家主要是無錫新宇化工廠，其采用就是我院的生產(chǎn)技術(shù)。

　　市場(chǎng)需求

　　污泥脫水處理是城市生活污水、工農(nóng)業(yè)廢水處理工程中的重要環(huán)節(jié)。脫水后的二沉稀污泥，體積大為縮小，不但減輕了對(duì)環(huán)境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創(chuàng)造了極為有利條件。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在全國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)工作會(huì)議上提出了“十五”我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，首先提到的就是發(fā)展環(huán)保材料和環(huán)保藥劑。高效陽離子高分子絮凝劑是污泥脫水中最重要的藥劑，發(fā)展該產(chǎn)品符合我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。此外，高效陽離子高分子絮凝劑是國(guó)內(nèi)外發(fā)展速度最快的絮凝劑品種，在石油工業(yè)、造紙工業(yè)等領(lǐng)域也得到了廣泛運(yùn)用。

　　l 污水處理：工業(yè)、生活、城市污水處理過程中的污泥處理

　　l 廢水處理：適用于造紙廢水、制酒廢水、印染廢水、洗煤廢水的處理

　　l 造紙業(yè)：提高紙漿收率，增強(qiáng)紙張干濕強(qiáng)度

　　l 石油工業(yè)：回收石油的流動(dòng)性調(diào)節(jié)劑，鉆井泥漿的添加劑

　　基本原理

　　高效陽離子高分子絮凝劑是溶于水的線型高分子化合物，高分子鏈上帶有陽電荷，陽離子單體與丙烯酰胺以不同的比例形成一系列不同陽離子度的共聚產(chǎn)品。

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　外觀白色粉末分子量600～1200萬

　　特性粘度850～1500ml/g水溶性≤60min

　　殘余單體含量≤1mol%污泥脫水1～3kg/t

　　合作方式

　　我院已成功轉(zhuǎn)化了數(shù)百噸規(guī)模的生產(chǎn)技術(shù)，接收技術(shù)的企業(yè)現(xiàn)已達(dá)到上千萬的銷售額。經(jīng)過不斷技術(shù)革新，目前從幾百噸至上千噸的規(guī)模均有成熟技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)在于規(guī)模可大可小，生產(chǎn)工藝為間斷法。以500噸/年的規(guī)模計(jì)，廠房設(shè)備等投資大約為50～80萬元。原材料成本約為24000元/噸，市場(chǎng)售價(jià)大約為35000～60000元/噸。

　　產(chǎn)品成本分析

　　按生產(chǎn)DMC含量50%(重量)的絮凝劑作為產(chǎn)品成本分析的計(jì)算基礎(chǔ)。

　　A.主要原料消耗定額為：

　　丙烯酰胺(AM)0.46T/T產(chǎn)品

　　甲基丙烯酰氧乙基氯化銨(DMC)0.46T/T產(chǎn)品

　　B.原料單價(jià)為：

　　AM1萬元/T

　　DMC3.5萬元/T

　　以上價(jià)格均為含稅價(jià)。

　　C.公用工程價(jià)格

　　電0.34188元/度

　　蒸汽102.56元/噸

　　冷卻水0.3元/噸

　　以上價(jià)格均為不含稅價(jià)

　　D.人員

　　項(xiàng)目生產(chǎn)管理計(jì)劃為12人。其中工人8人，技術(shù)人員3人，管理人員1人。

　　注：以上成本分析是以連續(xù)化生產(chǎn)工藝為例。

　　目前國(guó)內(nèi)高品質(zhì)的陽離子絮凝劑大部分為進(jìn)口產(chǎn)品，用于城市污水處理售價(jià)為4-5萬元/T(含稅價(jià))，用于造紙助劑方面售價(jià)高達(dá)5-8萬元/T(含稅價(jià))。高效陽離子高分子絮凝劑產(chǎn)品性能與國(guó)外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)。根據(jù)對(duì)高效陽離子高分子絮凝劑的成本分析，本項(xiàng)目產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的單位銷售價(jià)格為3.5萬元/T(含稅價(jià))。所得按33%計(jì)算，依據(jù)財(cái)務(wù)制度規(guī)定進(jìn)行盈利預(yù)測(cè)分析，如果年產(chǎn)500T/a滿負(fù)荷生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)銷售收入1495萬元，增值稅99萬元，利稅總額378萬元，所得稅125萬元，稅后利潤(rùn)253萬元。

　　我院擁有下列水溶性高分子聚合物間歇法生產(chǎn)的成熟技術(shù)：

　　分子量500～2000萬，陽離子度可調(diào)的多種的高效陽離子高分子絮凝劑

　　分子量300～1000萬，陽離子度可調(diào)的多種的陽離子高分子絮凝劑

　　分子量100～1500萬的多種陰離子高分子絮凝劑

　　分子量500～2500萬的非離子高分子絮凝劑

　　合作方式

　　合作研發(fā)，技術(shù)轉(zhuǎn)讓