破解污水处理领域的技术难题

 

政府扶持社会急需的环保好项目

 

《高效环保污水处理剂生产技术》

 

   市场广阔 投资办厂 利润丰厚 发展空间巨大

 

 

水是人类生存和发展不可替代的资源,是经济和社会可持续发展的基础,已成为世界关注的战略问题之一。国家环保局环保报告表明我国政府一直高度重视水环境保护工作,把可持续发展作为一项重大战略贯穿于国民经济和社会发展计划之中。

  我国水资源总量2.8万亿m3,居世界第4,占世界水资源总量的7%。但我国人均水资源量仅230O m3,只有世界平均水平的1/4,属于水资源紧缺的国家。同时,水资源分布极不均匀,北方人均水资源量仅995 m3,属于严重缺水地区;而西南和南方各省虽然人均水资源量超过300O m3,但水资源分布不均,而且部分地区水污染严重,产生了水质性缺水。
  据统计:目前全国年排污量约为850亿m3,但城市污水集中处理率仅为15%,全国超过80%的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体,使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。水体污染、水资源短缺、严重缺乏生态用水和水生态失衡,对环境安全带来了严重的后果,大半个中国都处在水危机中。水环境出现的问题已经制约了经济的发展和严重危害到人民的健康,影响了社会的稳定。

当今政府己经意识到水资源短缺、水污染的严重性, 为了保护环境解决水资源危机,奠定经济和社会可持续发展的基础,己开始鼓励全民节约用水,大力开展对污水排放治理整顿,并将其作为地政府和环保部门工作重点,连考核地方政府政绩也由过去片面追求经济增长转变为经济、环保双重达标,同时对相关从事污水处理服务行业给予政策上减免税扶持。高效、环保、低成本的污水处理技术己经成为社会渴求。

华中科技大学为了顺应社会需要,帮助解决污水处理难题,从98年就开始组织留学归国人员建立专门研究室从事污水环保综合处理利用及药剂生产技术研究,历近十年在国家创新基金和企业攻关资金支持及相关科研人员努力下,完成了多家企业委托的废水攻关和国家科技创新基金项目,利用廉价玉米淀粉为原料开发出一种生物水处理剂,破解了污水处理领域的技术难题——利用低成本生物水处理剂可把大量工业废水、生活污水甚至是油泥浆废水处理成净水并且没有二次污染,同时能最大限度综合回收利用有效资源;在国内首家开发成功以低成本玉米淀粉为原料高效、无毒、可以降解的环保型水处理剂和高效多功能复合型水处理剂及相关药剂,并在克拉玛依、长庆、河南、中原、胜利等油田和钢铁、炼油行业得到产业化应用,保持业内领先水平,同时可以广泛应用于生活用水、城市废水及造纸、皮革、化纤、化肥、电力、食品、印染、冶金、矿山、电镀、油田、石化……等行业污水综合处理。

 

  1.破解污水处理领域的技术难题---HD系列生物淀粉废水处理剂(简称HD净水剂)

产品为华中科技大学化学系1999年研制成功新研究成果,是国内首家开发出的一种高效环保型生物水处理剂并投入工业化生产,随着不断应用和研究发展,现已经开发出系列产品。它以天然高分子聚糖化合物—玉米淀粉为原料,通过接枝共聚反应,即在聚糖分子主链上接加某些特性基团,从而获得具备净水功能的一种淀粉衍生物。它通过破坏水中胶体的电荷平衡及自身的桥联作用,可以将水体中的悬浮物及亚稳态的乳化油凝聚成絮体沉降,从而达到净化含油污水和其他工业废水及生活污水的目的。

对油田工业含油废水,普通工业废水,城市生活污水的化学处理具有明显的絮凝沉降效果。对于普通废水的处理效果与聚丙烯酰胺相当,但处理含油废水的脱油效果高于聚丙烯酰胺,是聚丙烯酰胺理想换代品。

     聚丙烯酰胺与铁盐和铝盐等无机阳离子相遇即发生浑浊,本产品则与这些硫酸亚铁和硫酸铝溶液可以混溶,因此可以在一个投药口混合溶解投加(通常为两个投药口依次投加),净水效果强于单一投加无机絮凝剂。

     常压反应生产的非离子和阳离子胶体状产品(含水)的原料成本7001300/吨,销售价格3000-6000/吨。

●可降解性  

由于淀粉改性分子结构中的聚糖主链在自然界可自行降解,故可避免药品对环境的二次污染,而这是国内外聚丙烯酰胺等有机高分子净水剂产品的残留不可降解,易造成二次污染所无法比拟的,因此适用于各类天然或非天然污水的净化处理。

华中科技大学同济医学院的毒性试验结果证明,该产物的小白鼠半数致死量为LD50=1012.909mg /kg,此剂量仅与普通食盐的LD50值相当。此外,由于它的使用浓度仅为ppm级,并且其中绝大部分都能随污物絮体由水中沉降排出,避免了第二次污染,解决了现正在广泛应用无机铝盐(如聚合氯化铝简称PAC)净水剂处理工艺中,净水后的铝残留高,易导致人体出现铝性脑病(如老年性痴呆)、铝性骨病、铝性贫血等中毒病症等缺点。因此将它作为净水剂使用对人体安全无害,是传统净水剂理想换代产品。

 2、高效多功能复合型水处理剂(简称HWP-3净水剂)          

目前,用于污水处理的净水剂种类很多,根据结构可以分为有机净水剂和无机净水剂两大类。各种无机净水剂以其巨大的成本优势在污水处理中得到了广泛应用,其中产量最高、使用最广的是碱式氯化铝(聚合氯化铝)(简称PAC),在应用中普遍存在的PAC聚合度不够大、絮凝架桥能力弱、出水混浊及水解反应不稳定等问题,由华中科技大学研制开发成功的无机高分子水处理剂(简称HWP-3净水剂)是一种新型高效多功能复合型水处理剂,含有多种金属和非金属吸附核,采用独有的特殊合成技术精制而成,解决了阳离子型絮凝剂与阴离子型净水剂不能稳定共存的问题,兼具无机高分子净水剂与有机高分子净水剂的特点。具有矾花形成快、絮体大而密实的特点,在不增加污水处理综合费用的前提下,大幅度提高了污水处理效果,是聚合氯化铝PAC革命性更新换代产品。

(1)、特性

    HWP-3净水剂剂独特的多核结构,可吸附污水中的各种有害组分,通过其自身大分子链所具有的电中和吸附—架桥聚结一卷扫脱稳作用,可快速形成致密而体大的矾花,有效清除水中的机械杂质(SS)、含油量、化学耗氧量(COD)、生物耗氧量(BOD)及各种有害粒子,对炼油污水、采油污水、钻井废水、造纸废水、酿造废水、制糖废水、城市生活污水及热电厂循环水等各种工业污水,均能经济有效地处理。对悬浮物、含油、COD、硫(S2-)、砷(As3-)、氟(F-)和重金属离子等重污染指标的去除率明显高于PAC。处理后废水的CODSSS2-、含油量、重金属离子和pH值均能达到或超过相关的排放标准。

    HWP-3净水剂对污水pH值适应范围广,在pH411范围内均有效,而且污水pH值越高,处理效果越好。使用PMC絮凝剂,一般无需预调整污水的pH值。

    HWP-3净水剂剂所含的多种阳离子核可分别对污水中各种类别特性粒子发生选择性吸附,因而适合处理多组分和变组分污水,这一特性为HWP-3水处理剂所特有。

    HWP-3净水剂系多种组分经独特的合成工艺制备面成,其较高的分子量和分子结构中的助凝官能团在矾花形成后,即迅速聚结成网,因而矾花大而密实,污泥浓度高而体积小,过滤特性好,使处理后水质清澈透亮。

HWP-3净水剂具有一定的杀菌阻垢作用,特别适合油田回注污水的处理,有效减缓地层结垢倾向。HWP-3水处理剂也可用于城市自来水净化系统和热电厂循环冷却水净化系统。

    HWP-3净水剂在油水界面上的选择性吸附分布有助于破除油水微乳胶体,特别适合净化处理含油污水。可作为辅剂与破乳剂配合使用,大大减少破乳剂的用量。

    HWP-3水处理剂使用方便,与常用杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂等具有良好的匹配性,对设备无腐蚀性,对污水温度不敏感,可在较低温度下使用。

  HWP-3净水剂具有很高的性能价格比,其等效加量、等价加量、等量加量均优于聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等同类传统产品,一般比使用PACPFS等产品综合节约污水处理费用。

(2)、应用范围

    HWP-3净水剂可广泛用于生活用水、城市废水及造纸、皮革、化纤、化肥、电力、食品、印染等各种工业废水处理,尤其适合处理石油工业钻井、采油、炼油等生产中的含油污水。目前已在长庆油田、河南油田、胜利油田、克拉玛依油田、济南炼油厂、大型钢铁厂、造纸厂、制药厂等的污水处理中开始推广应用。

(3)、使用方法

    根据处理对象,确定选用饮用水型HWP-3净水剂或污水型HWP-3净水剂

(1)根据待处理水样性质,进行小样烧杯试验——加药+快速搅拌1min+慢速搅拌10min+静置20min,取其上清液,测定相关水质数据,确定PMC絮凝剂最佳使用浓度。

(2)推荐HWP-3净水剂使用浓度为50200ppm

(3) HWP-3净水剂可先稀释为10%~30%稀溶液,再加入污水中。

(4) HWP-3净水剂5ppm HD-6配合使用,效果更佳。

4、主要技术指标   

    (2)pH(1%水溶液)      2.04.0                                

(3)相对密度d420         1.11.2                                    

(4)各种金属核总量:       大于20%。

(5)总盐基度:             大于40%。

(6)水不溶物:             小于1%。

二、技术应用特色领域

    除普通工业与生活污水的化学处理技术外,高难度废水处理特色技术领域为:

例、油田三次采油高残留聚丙烯酰胺(PAM)含油污水

    油田三次采油废水的处理技术是目前我国石油业技术难题,目前大庆,胜利和河南油田问题最为严重。2003年华中科技大学开始技术方法的研究,并获得中国石油天然气总公司2004年“中青年石油科技创新基金”项目的资助,2005年已经完成新型药剂开发和处理方法的研究工作,填补了国内在三次采油高聚物(聚丙烯酰胺PAM)高残留污水的净化处理领域的技术空白。

1.水样特点:强烈的硫化氢气味,难处理,加铁盐发黑

2.处理效果:

       

大庆油田          河南油田            胜利油田

(浊色为原始废水分离为处理效果)

3、 河南油田实验数据:

 CODcr        浊度        PAM浓度

         mg/L       (FTU)       (mg/L)

原水     400-600        78          44       

处理后水     50-110         0.6         2

2 油田, 炼油厂含油污泥的油水泥的分离,回收和净化处理(完成企业委托的科技攻关,国内独家实现将油田、炼油厂含油污泥高污染无法处理废弃物,利用独有的综合处理技术变废为宝,不仅将高污染油泥处理环保达标,同时最大限度处理回收紧缺的油资源,产生的经济效益远远大于处理成本,把令企业头痛不愿处理污染物变成其设法处理创收好资源,自觉杜绝污染源形成自觉环保)

例.某炼油厂高度乳化的含油泥废液

     目前国内通常采用离心脱水和蒸发脱水方法处理,缺点是高能耗高处理成本,平均处理费用约为400500/吨水,且脱出的油含砂量高,水也无法达到排放标准。

 废液的CODcr高达15万毫克/升,经化学药剂处理后废液中的油、水、泥依次被分离开,油得到了回收,同时水可以达到回用或排放标准,且回收价值远大于处理成本。

处理后效果:

1.回收率: 石油=79%;净化水=7075%;泥=1.5%

2.水质:  CODcr 35±20 mg/L

3.药剂成本费:2030/吨水。

                                            

高含油原始废油(CODcr=15万毫克/升)        油水分离中              经处理后的油、水         油水分离后经综合处理得到原油、泥土、净水并被回收

5 染料(如萘磺酸系列染料中间体)生产废水的中间体回收,脱色及净化处理

6、制革行业废水的脱色及净化处理

7、造纸黑液中木质素的回收及聚合衍生物的开发,废水的脱色及净化处理(不仅将普通造纸黑液处理达标排放或循环利用,同时将黑液中木质素回收,并以其为原料合成工业用缓蚀剂、水处理剂……,最大限度资源化利用,创造新环保、高效益,企业自觉处理零排放,从根本上解决环境污染难题。)

                                       

右边为HWT净水剂处理中的效果       左边为HWT剂右为传统剂处理中对比        左边黑液,中和右分别为传统剂和HWT剂处理后的水

8. 烟道气洗涤废水的脱色及净化处理。 

9、含酚等有机酸性废水的酚,酸资源的回收及净化处理。

         

10、含重金属离子废水的金属回收及净化处理。

   

三、投资高效环保水处理剂建厂估算及经济效益分析

    投资新建液体HDHWP-3净水剂生产厂,由于液体产品的包装、运输成本一般高于固体产品,应考虑产品就近销售。一个日供水50万吨的自来水厂年絮凝剂用量约为2000吨。所需主要设备包括反应釜、储酸罐、成品储罐、耐酸泵、附属管道、水电配套设备等。厂房总建筑面积约100平方米(其中办公室及化验室2030平方米),估计占地12亩。预计总投资约为40万元。HD水处理剂原料成本7001300/吨,销售价格3000-6000/,而其代替的产品聚丙烯酰胺的市场售价1-2万多元/吨;HWP-3水处理剂成本约为1000元/吨,目前市场上现正在销售效果较差的无机产品市场平均售价约为2500-3000元/吨,以最低售价2500元计算净利润约为1500/吨,年销售量为2000吨时总利润约为300万元。

 

( 高效环保水处理剂生产现场)

采用高效环保型水处理剂HWP-3先进生产工艺,建立一座年生产2000吨液体HDHWP-3净水剂的工厂,如销售得法,可做到当年建厂、当年生产、当年回收全部投资,其投资效益十分可观。

四、市场预测

环保产业是新兴的朝阳产业,对各类污水的处理是现阶段我国环境治理的重点,其中高效水处理药剂又是重中之重,新型水处理药剂作为精细化工新材料已列入国家优先扶持发展的高新技术产业——新材料领域。2002年全国有200家左右水处理剂生产厂,生产100多个牌号的各类水处理剂20多万吨,产值约10亿元。其中仅净水剂一类就占17万吨,产值达7亿元左右,是水处理剂中最重要的品种。

目前我国城市污水排放总量在850亿吨左右,而处理率尚不足20%。若以每处理1吨污水平均须用l00克(100ppm) 净水剂计,则全国每年应需各种净水剂170万吨。全国现有50余家净水剂生产厂生产四大类净水剂,即无机盐净水剂如铝盐(明矾)、铁盐(绿矾)等;无机高分子净水剂如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等:天然有机高分子净水剂如壳聚糖等;合成有机高分子净水剂如聚丙烯酰胺(PAM)等。从产品性能价格比考虑,我国市场常用的净水剂主要是无机高分子净水剂PACPFS和合成有机高分子净水剂PAM。据有关统计2002净水剂销售总额17万吨计,平均每家年产3000吨左右,仅能满足总需求量的10%左右。随着人们环保意识的增强、环保法规的限制和环保政策的强制贯彻,水处理剂生产市场增长潜力巨大。同时华中科技大学研制开发成功高效环保水处理剂系列产品因技术先进、成熟可靠,比传统水处理剂生产成本低、工艺简单、净水效果、处理废水成本低、应用方便、药剂无二次污染,实属当今环保污水处理技术精品;它既适应传统水处理药剂生产厂家引进新技产品更新换代,又适合普通中小企业和个人进入发展空间巨大、利润丰厚、刚刚才起步环保产业创业发展。

当前,水处理净水剂正向“高分子化、复合化、系列化和专用化”方向发展,各类无机高分子净水剂以其“低价、高效、生产工艺相对简单”等特点在我国得到迅猛发展,也是当今世界性研究的热点,我国在某些领域的研究已达到了较高的水平。有远见和实力的企业与有关高校和科研单位协同攻关,逐步形成有自主知识产权、高技术含量、适应是中国市场特色的水处理药剂研发生产联合体,必将为企业带来巨大经济和社会效益。

五、在我国部分油田的回注污水处理大型工程项目实例图片

1.新疆克拉玛依油田

回注污水处理工程项目,日处理污水量6万方 。

                                                      

 大型污水处理涡旋反应器          室内水质连续可控净化的滤除反应组合(核桃壳滤芯)   

2.华北油田水处理站系统。                     

              

     2002年华中科技大学罗逸教授(左一)和技术人员在现场

3.陕北长庆油田水处理系统项目          

          

          小型室外反应(右边)与过滤(左边系统)   

六、合作方式

1HDHWP-3净水剂生产技术转让,包括建厂设计指导、设备运行调试、技术人员培训,产品研发及生产全套技术文件、重点用户及特殊污水处理售后服务。

2.以本研究成果为基础,开展各类新型水处理剂产品的联合研发。

七、联系方法

联系地址:武汉市武昌关山口华中科技大学企业孵化器华工科技产业大厦四楼武汉市华天新技术开发

联系电话:027-87412585  62158279  13908638215  qq:102238838

联系人:陈又红  罗逸           

来人路线:武昌火车站乘518路,汉口火车站乘536路公共汽车到关山口(华中科技大学)站下车,路旁华中科技大学企业孵化器华工科技产业大厦四楼武汉市华天新技术开发公司。