高效陽離子高分子絮凝劑制備技術

 　　目前全世界上有100多個國家缺水，水成為大多數國家經濟發展的制約因素。聯合國曾向全世界發出警告：“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，加上降雨量在季節和地域上的分布不均，在西部地區情形尤其嚴重。水源污染，更加劇了供水的尖銳矛盾。但是，目前我國的工業用水節水水平仍很低，節水的潛力還很大。城市和工業污水的排放，嚴重污染環境。水污染是我國城市面臨的嚴重環境問題之一。它不僅破壞了生態，加劇了水荒，還嚴重危害著工農業生產和人類的健康與安全。我國每年因水污染造成的經濟損失約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境和水資源污染的程度。實行污水治理，實現污水資源化，不但保護環境，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濟和社會發展的制約。

　　國內外發展情況

　　污水處理廠進行污水處理時的一個重要環節是排泥水處理，其目的是把排泥水中大量懸浮物質經排泥水收集濃縮，使上層清液外排水質符合國家污水綜合排放標準和城市污水排放標準。要達到分離的水質為環境所接受的目的，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點，已為大多數污水處理廠家采用。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展方向。陽離子高分子絮凝劑工業生產始于七十年代，目前這類產品占全部高分子絮凝劑產品一半以上。國內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展方向。發達國家這類陽離子高分子絮凝劑的生產技術已經成熟。我國城市污水處理廠大多數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品。國內陽離子高分子絮凝劑的生產多為小作坊式，勞動強度高、產品成本高、質量穩定性差、外觀無法滿足污水處理廠要求。國內現有與國外同一檔次的產品生產廠家主要是無錫新宇化工廠，其采用就是我院的生產技術。

　　市場需求

　　污泥脫水處理是城市生活污水、工農業廢水處理工程中的重要環節。脫水后的二沉稀污泥，體積大為縮小，不但減輕了對環境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創造了極為有利條件。國家經貿委在全國環保產業工作會議上提出了“十五”我國環保產業發展的重點領域，首先提到的就是發展環保材料和環保藥劑。高效陽離子高分子絮凝劑是污泥脫水中最重要的藥劑，發展該產品符合我國環保產業發展政策。此外，高效陽離子高分子絮凝劑是國內外發展速度最快的絮凝劑品種，在石油工業、造紙工業等領域也得到了廣泛運用。

　　l 污水處理：工業、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：提高紙漿收率，增強紙張干濕強度

　　l 石油工業：回收石油的流動性調節劑，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品。

　　主要技術指標：

　　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

　　我院已成功轉化了數百噸規模的生產技術，接收技術的企業現已達到上千萬的銷售額。經過不斷技術革新，目前從幾百噸至上千噸的規模均有成熟技術。該技術的特點在于規模可大可小，生產工藝為間斷法。以500噸/年的規模計，廠房設備等投資大約為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。

　　產品成本分析

　　按生產DMC含量50%(重量)的絮凝劑作為產品成本分析的計算基礎。

　　A.主要原料消耗定額為：

　　丙烯酰胺(AM)0.46T/T產品

　　甲基丙烯酰氧乙基氯化銨(DMC)0.46T/T產品

　　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

　　項目生產管理計劃為12人。其中工人8人，技術人員3人，管理人員1人。

　　注：以上成本分析是以連續化生產工藝為例。

　　目前國內高品質的陽離子絮凝劑大部分為進口產品，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品性能與國外同類產品性能相當。根據對高效陽離子高分子絮凝劑的成本分析，本項目產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，依據財務制度規定進行盈利預測分析，如果年產500T/a滿負荷生產可實現銷售收入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的成熟技術：

　　分子量500～2000萬，陽離子度可調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，技術轉讓