本發明屬于污泥穩定化及減量化領域，具體涉及一種污泥脫水劑及其制備與應用。
背景技術：
含油污泥是指原油或成品油混入泥土或者是其他的介質時，其中的油分不能直接回收而可能對環境造成污染的多種形態的混合物。含油污泥主要在石油開采、運輸、煉制以及含油污水處理過程中產生。這些污泥一般含有大量的礦物油、硫化物以及重金屬等，并伴隨有惡臭，極具毒性。若不經過處理直接排放，將對自然界中土壤、水體和植物造成較大的污染。含油污泥主要特點是：(1)含水多、體積大，大量未經過處理的含油污泥已成為油田和煉油廠的沉重負擔；(2)成分復雜，處理難度大，特別是在三次采油過程中大量使用各種化學藥劑，更增加了處理的難度；(3)有害成分多數超過排放標準，鹽、砷、汞等有害物質多數存在于污泥的水分當中，直接排放會造成環境的嚴重污染，導致損害農田等不良后果；(4)含有大量的無用和可燃物質。
含油污泥的處置難點和重點在于減量化、因為含油污泥的產生量非常大，如果不進行有效的減量化工作以減少污泥的質量和體積，就難以有效的對大量的含油污泥進行有效的無害化以及資源化處置。含油污泥的減量化工作的關鍵是實現油-水-泥的三相分離，而含油污泥一般難以通過常規的沉淀以及簡單的機械脫水進行液固的分離，因為含油污泥中水的存在形式除了少量的游離水外，大部分都是以間隙水和內部結合水或者附著水的形式，與固體物、油包裹在一起，并在包裹表面形成強烈的憎油性的水化膜。因此對含油污泥的量化中處理的關鍵在于含油污泥的除油和脫水，現有大部分的含油污泥的除油和脫水的方式是相輔相成，互為依托。
目前石化行業含油污泥尚無法有效的脫水方法及脫水劑。行業目前所能做到的脫水后的污泥含水率為80-87％，給后續含油污泥的處理帶來極大困難，如燃燒值太低，及填埋等。針對污泥脫水的難題，國內外研究人員開發出一系列污泥脫水機及其脫水方法，脫水劑主要采用無機、有機或其混合型絮凝劑。無機絮凝劑如鐵鹽、鋁鹽、鈣離子等通過電性中和、壓縮雙電層、降低斥力電位，從而減少微粒間的排斥作用，達到聚沉的目的；有機絮凝劑，如聚丙烯酰胺類主要通過高分子化合物的吸附和橋聯作用，使得微粒聚集在一起，形成較大絮體而沉降。
經過對現有技術的檢索發現，中國發明專利CN 102583915 B公開了一種油田含油污泥的處理方法。
中國發明專利CN 100525941 C公開了一種含油污泥無害化處理的方法，該方法是將含油污泥集中收集到一起后進行混合均質形成穩定均衡的液態含油污泥，在輸送到微生物好氧發酵處理裝置進行第一次發酵后，輸入到脫水機進行脫水濃縮。
中國發明專利CN102583915B公開了一種處理含油污泥的方法，首先采用濾網對其進行二次過濾，其中需要加熱過程；然后用聚丙烯酰胺絮凝劑對污泥進行均質化，進行機械脫水，脫水后的含油污泥含水率約為62％。
上述現有方法雖能降低污泥的含水率，但是程序比較復雜，需時比較長。而且脫水效果偏低，需進一步提升。
技術實現要素：
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種污泥脫水劑及其制備與應用，以克服現有技術中含油污泥脫水效率低以及分油困難等技術問題。
為實現上述目的及其他目的，本發明是通過以下技術方案實現的：
本發明的第一方面，提供了一種污泥脫水劑，含有以下重量份的各組分：無機氧化物組分28～48重量份，有機高分子組分52～72份。
優選地，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分28～48％，有機高分子組分52～72％。
優選地，所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅10～15重量份，氧化鎂2～8重量份，三氧化二鋁5～10重量份，氧化鐵30～60重量份。
優選地，所述有機高分子組分選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚乙烯胺、聚丙烯磺酸鹽、聚氧乙烯中任一種或多種的組合。
所述聚丙烯酰胺的CAS號為9003-05-8；分子量為800萬-1000萬。
所述聚丙烯酸的CAS號為9007-20-9；分子量為20萬-40萬。
所述聚丙烯酸鈉的CAS號為9003-04-7；分子量為20萬-40萬。
所述聚乙烯胺CAS號為49553-92-6；分子量為100萬-200萬。
所述聚丙烯磺酸鹽CAS號為9002-97-5；分子量為7萬-10萬。
所述聚氧乙烯CAS號為9004-95-9；分子量為100萬-200萬。
本發明的第二方面，提供了前述污泥脫水劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入有機高分子組分水溶液，即得污泥脫水劑。
本發明的第三方面，提供了前述污泥脫水劑在處理含油污泥中的應用。
所述的含油污泥為石油化工廠或石油加工行業在生產、運輸、加工或廢水處理過程中產生的含油污泥或含油生化污泥，其含水率一般在85-98％左右，含油率一般在5％-20％左右。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
(1)本發明的污泥脫水劑具有核殼結構，核為無機氧化物組分，殼為有機高分子組分形成的絮凝劑，所述核殼結構的脫水劑在污泥脫水過程中，高分子絮凝劑會優先吸附廢水中的污染物在其表面上，或通過物理作用力與有機污染物進行作用，進而對其絮凝沉淀；作為核的無機氧化物組分在污泥的機械壓力下會形成骨架結構，為污泥中水的脫除提供了通道，加速并加大了水的脫除效率。
(2)采用本發明的污泥脫水劑處理含油污泥，程序簡單，只需將污泥脫水劑與含油污泥混合均勻，并放置一段時間，就可采用機械脫水設備進行脫水。
(3)采用本發明的污泥脫水劑處理含油污泥，成本低廉，所需加入的脫水劑量少，污泥脫水劑的加入量為含油污泥質量的5-15％即可。
(4)采用本發明的污泥脫水劑處理含油污泥，脫水效率高，可將含油污泥的含水率從98％以上降低到30-50％以下；大大降低了含油污泥的體積，減少了占地面積，并且給后續的污泥處置帶來了極大便利。
(5)采用本發明的污泥脫水劑處理含油污泥，脫水效能高，不僅對污泥具有高效脫水作用，而且達到回收油類的目的；對于含水率在95％以上的含油污泥，通過本發明脫水劑的均質化及混勻作用，可將含油污泥中的水，污泥及油三相分離；打破了現有大部分的含油污泥的除油和脫水的方式是相輔相成，互為依托的模式，實現含油污泥的減量化工作的關鍵：油-水-泥的三相分離。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加 以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
須知，下列實施例中未具體注明的工藝設備或裝置均采用本領域內的常規設備或裝置；所有壓力值和范圍都是指絕對壓力。
此外應理解，本發明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說明；還應理解，本發明中提到的一個或多個設備/裝置之間的組合連接關系并不排斥在所述組合設備/裝置前后還可以存在其他設備/裝置或在這些明確提到的兩個設備/裝置之間還可以插入其他設備/裝置，除非另有說明。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可實施的范疇。
本發明各實施例中，聚丙烯酰胺的CAS號為9003-05-8；分子量為800萬-1000萬。聚丙烯酸的CAS號為9007-20-9；分子量為20萬-40萬。聚丙烯酸鈉的CAS號為9003-04-7；分子量為20萬-40萬。聚乙烯胺CAS號為49553-92-6；分子量為100萬-200萬。聚丙烯磺酸鹽CAS號為9002-97-5；分子量為7萬-10萬。聚氧乙烯CAS號為9004-95-9；分子量為100萬-200萬。
實施例1
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分40％，聚丙烯酰胺60％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅12重量份，氧化鎂3重量份，三氧化二鋁5重量份，氧化鐵40重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯酰胺水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油化工行業的含油生化污泥，含水率為98％，含油量約10％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重8％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至35％。
實施例2
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分38％，聚丙烯酸鈉62％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅14重量份，氧化鎂2重量份，三氧化二鋁9重量份，氧化鐵30重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯酸鈉水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油行業的含油厭氧生化污泥，含水率為95％，含油量約8％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重8％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至42％。
實施例3
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分32％，聚丙烯酰胺68％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅15重量份，氧化鎂5重量份，三氧化二鋁6重量份，氧化鐵60重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯酰胺水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油冶煉過程中產生的含油污泥，含水率為85％，含油量約15％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重10％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至50％。
實施例4
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分40％，聚乙烯胺60％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅12重量份，氧化鎂3重量份，三氧化二鋁5重量份，氧化鐵40重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚乙烯胺水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油行業的含油好氧生化污泥，含水率為90％，含油量約5％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重15％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至39％。
實施例5
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分45％，聚丙烯磺酸鹽55％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅10重量份，氧化鎂3重量份，三氧化二鋁5重量份，氧化鐵30重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯磺酸鹽水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油開采過程中產生的含油污泥，含水率為88％，含油量約12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至45％。
實施例6
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分28％，聚丙烯磺酸鹽72％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅10重量份，氧化鎂8重量份，三氧化二鋁10重量份，氧化鐵30重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯磺酸鹽水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油開采過程中產生的含油污泥，含水率為88％，含油量約12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至46％。
實施例7
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分48％，聚氧乙烯52％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅10重量份，氧化鎂8重量份，三氧化二鋁10重量份，氧化鐵30重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚氧乙烯水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油開采過程中產生的含油污泥，含水率為88％，含油量約12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率降至49％。
對比例1
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分45％，聚丙烯磺酸鹽55％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅2重量份，氧化鎂10重量份，三氧化二鋁14重量份，氧化鐵20重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯磺酸鹽水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油開采過程中產生的含油污泥，含水率為88％，含油量約12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率僅降至78％，脫水效果不甚理想。可見，當所述污泥脫水劑中采用的無機氧化物組分中各個組分的重量配比發生變化時，會對脫水效率造成很大的影響。
對比例2
首先，制備污泥脫水劑，所述污泥脫水劑，含有以下質量百分比的各組分：無機氧化物組分70％，聚丙烯磺酸鹽30％；所述無機氧化物組分含有如下重量份的各組分：二氧化硅12重量份，氧化鎂1重量份，三氧化二鋁4重量份，氧化鐵20重量份。
(1)按配比將無機氧化物組分中各個組分混合，得無機氧化物組分；
(2)按配比向步驟(1)中所得無機氧化物組分中加入聚丙烯磺酸鹽水溶液，即得污泥脫水劑。
然后，采用制備好的污泥脫水劑對含油污泥進行脫水，所述含油污泥為石油開采過程中產生的含油污泥，含水率為88％，含油量約12％。取含油污泥200公斤，在其中加入污泥干重12％的污泥脫水劑。機械攪拌均勻，并靜置30分鐘。
結果可使得水、油、污泥分離，將油回收。并將這些靜置后的污泥在機械壓濾機中進行壓濾，得到的污泥含水率僅降至75％，脫水效果不甚理想。可見，當所述污泥脫水劑中采用的無機氧化物組分中各個組分的重量配比發生變化時，以及無機氧化物與有機高分子組分的質量百分比發生變化時，會對脫水效率造成很大的影響。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。