高效陽離子高分子絮凝劑制備技術(shù)

 　　目前全世界上有100多個國家缺水，水成為大多數(shù)國家經(jīng)濟發(fā)展的制約因素。聯(lián)合國曾向全世界發(fā)出警告：“水，不久將成為一個深刻的社會危機，是繼石油危機之后的全世界將面臨的又一個危機。”我國是一個缺水的國家，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)情形尤其嚴重。水源污染，更加劇了供水的尖銳矛盾。但是，目前我國的工業(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，嚴重污染環(huán)境。水污染是我國城市面臨的嚴重環(huán)境問題之一。它不僅破壞了生態(tài)，加劇了水荒，還嚴重危害著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的健康與安全。我國每年因水污染造成的經(jīng)濟損失約400億元。我國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環(huán)境和水資源污染的程度。實行污水治理，實現(xiàn)污水資源化，不但保護環(huán)境，保障人民身體健康，還可以大大緩解嚴重不足的水資源對我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的制約。

　　國內(nèi)外發(fā)展情況

　　污水處理廠進行污水處理時的一個重要環(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)符合國家污水綜合排放標準和城市污水排放標準。要達到分離的水質(zhì)為環(huán)境所接受的目的，就必須采用機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%。目前國內(nèi)外主要采用的機械脫水方式有真空過濾、帶式壓濾、板框壓濾和離心脫水等。由于離心脫水機具有占地少、自動化程度高、能連續(xù)運行、運行管理方便、土建投資低、污泥處理成本低、出泥含固率高、不需投加石灰、后繼處置費用低等眾多突出優(yōu)點，已為大多數(shù)污水處理廠家采用。高速離心脫水機進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大、耐擠壓、耐剪切和成團性好，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為無機類聚合物。2001年，我國聚丙烯酰胺類高分子絮凝劑市場需求量約為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，而國外已達60%。發(fā)展高效陽離子高分子絮凝劑是我國近期陽離子高分子絮凝劑的發(fā)展方向。發(fā)達國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Stockhausen公司、法國艾申公司、日本三菱化工等大公司的產(chǎn)品。國內(nèi)陽離子高分子絮凝劑的生產(chǎn)多為小作坊式，勞動強度高、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。國內(nèi)現(xiàn)有與國外同一檔次的產(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。國家經(jīng)貿(mào)委在全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)工作會議上提出了“十五”我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領(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，增強紙張干濕強度

　　l 石油工業(yè)：回收石油的流動性調(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：

　　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，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，市場售價大約為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.原料單價為：

　　AM1萬元/T

　　DMC3.5萬元/T

　　以上價格均為含稅價。

　　C.公用工程價格

　　電0.34188元/度

　　蒸汽102.56元/噸

　　冷卻水0.3元/噸

　　以上價格均為不含稅價

　　D.人員

　　項目生產(chǎn)管理計劃為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。

　　目前國內(nèi)高品質(zhì)的陽離子絮凝劑大部分為進口產(chǎn)品，用于城市污水處理售價為4-5萬元/T(含稅價)，用于造紙助劑方面售價高達5-8萬元/T(含稅價)。高效陽離子高分子絮凝劑產(chǎn)品性能與國外同類產(chǎn)品性能相當。根據(jù)對高效陽離子高分子絮凝劑的成本分析，本項目產(chǎn)品進入市場的單位銷售價格為3.5萬元/T(含稅價)。所得按33%計算，依據(jù)財務(wù)制度規(guī)定進行盈利預(yù)測分析，如果年產(chǎn)500T/a滿負荷生產(chǎn)可實現(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