專利名稱：脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性懸浮液的絮凝和脫水，形成一種脫水濾餅。
眾所周知，為了分離該懸浮液中的固體，將絮凝劑施用到水性懸浮液中。例如，慣例是使含有要么懸浮固體、要么有機(jī)材料要么礦物質(zhì)固體的懸浮液絮凝、然后脫水。例如，慣例是使下水污泥、廢水、紡織工業(yè)排水、拜耳礬土精煉法的紅泥和煤炭尾礦懸浮液等的污泥絮凝。絮凝作用通常是這樣達(dá)到的向該懸浮液中混入該絮凝劑，使懸浮微粒絮凝，然后使絮凝的懸浮液脫水，形成一種脫水濾餅。
在懸浮液的脫水中，已知的是將一種作為絮凝劑的高分子量水溶性聚合物添加到該懸浮液中，以期脫除該懸浮液中的液體和大大增加該懸浮液的干固體。高分子量絮凝劑在性質(zhì)上可以是陽離子的、陰離子的、非離子的或兩性的。聚合物絮凝劑的選擇將在很大程度上取決于所處理的基質(zhì)。例如，慣例是使用高分子量陽離子型絮凝劑處理包含懸浮有機(jī)材料的水性懸浮液例如下水污泥。在造紙中，已知的是使用要么陽離子型的、非離子型的、陰離子型的或兩性型的絮凝劑。礦物質(zhì)懸浮液的絮凝作用往往是使用陰離子型絮凝劑進(jìn)行的。
標(biāo)準(zhǔn)的做法是施用作為水性組合物的聚合物來使含有懸浮有機(jī)材料的懸浮液絮凝。一般來說，該聚合物的組合物是相對(duì)稀的、例如不大于1wt％、通常不大于0.5wt％、而且可以低達(dá)0.2wt％或更低。
已經(jīng)有人提出了將絮凝劑導(dǎo)入懸浮液中的各種替代方法。WO-A-02/079099描述了一種方法，其中將至少一種絮凝劑乳狀液直接添加到一個(gè)固-液分離過程中，并原位轉(zhuǎn)化，使絮凝劑直接釋放到該應(yīng)用中。該乳狀液是專門在該固-液分離過程添加的，并遭遇到足夠時(shí)間和壓力的有效量高剪切力以確保該乳狀液的迅速轉(zhuǎn)化和在任何初步分離之前絮凝劑完全釋放到整體懸浮液中。
WO-A-98/31749和WO-A-98/31748都涉及制備高特性粘度陽離子型聚合物在一種含有溶解的低特性粘度陽離子型聚合物的水性介質(zhì)中的分散液。這樣形成的產(chǎn)物是一種未溶解高特性粘度陽離子型聚合物的水性分散液，這是提供高分子量絮凝劑的一種方便途徑。該分散聚合物可以在水中溶解到慣常的濃度，也可以直接添加到懸浮液中。
也已知的是將兩種不同的聚合物絮凝劑用于同一方法中。在商業(yè)實(shí)踐上，下水污泥的脫水可能涉及添加兩種有相同電荷的聚合物絮凝劑(共同離子型)。在其它方法中，已知的是施用兩種相反電荷的聚合物(抗衡離子型)。在兩種聚合物絮凝劑施用于一種水性懸浮液的情況下，它們可以同時(shí)添加，或者更通常地是順序添加。
US 4861492描述了通過一種聚合物溶液處理、隨后用該聚合物溶液進(jìn)一步處理、然后加壓脫水來使一種污泥增稠。該聚合物溶液據(jù)說處于0.2～1.5％之間的慣常濃度，而且在兩次處理中會(huì)處于相同濃度。
WO-A-01/05712揭示一種通過實(shí)質(zhì)上同時(shí)向該懸浮液中添加一種濃的和一種稀的聚合物絮凝劑溶液的懸浮液脫水方法。該濃的和稀的聚合物溶液都是以不大于1％且通常比此值低得多的慣常濃度添加的。
WO-A-02/72482描述了一種懸浮固體的水性懸浮液的絮凝和脫水方法，其中同時(shí)導(dǎo)入一種包含40wt％～60wt％聚合物的聚合物組合物和一種包含0.05～0.2wt％聚合物的聚合物組合物。盡管該方法帶來過濾和自由排水方面的一些改進(jìn)，但改進(jìn)懸浮液脫水得到的濾餅固體會(huì)是理想的，對(duì)下水污泥來說尤其如此。
在本專利申請(qǐng)的優(yōu)先日期尚未公布的國際專利申請(qǐng)PCT/EP03/09381描述了一種懸浮液脫水方法，所采用的組合物包含一種陽離子型聚合物絮凝劑和一種混凝劑，其中該混凝劑是用膠囊包起來的。在該懸浮液自由排水之后，該混凝劑就諸如通過使封裝該混凝劑的膠囊破裂或通過從夾持該混凝劑的基體滲移出來而釋放到該懸浮液中。盡管可以得到濾餅固體的顯著改進(jìn)，但使用可以更容易地制造和/或施用的絮凝劑產(chǎn)品來提供等效或改進(jìn)的濾餅固體會(huì)是所希望的。
然而，達(dá)到高濾餅固體有時(shí)可能是困難的，下水污泥脫水尤其如此。也已知的是添加一種絮凝劑或混凝劑來幫助懸浮液的初步脫水、隨后進(jìn)一步添加絮凝劑或混凝劑、然后進(jìn)一步脫水，來達(dá)到高濾餅固體。這樣的方法描述于JP-A-10-249398，JP-A-61-257300，JP-A-06-343999，JP-A-06-344000和EP-A-1035077。
JP 10249398描述了一種兩階段脫水方法，其中一種聚脒系高分子絮凝劑用來作為該兩階段脫水方法中的要么第一要么第二高分子絮凝劑。該聚脒系高分子絮凝劑是通過使(甲基)丙烯腈或N-乙烯基羧酰胺、N-異丙烯基羧酰胺、N-乙烯基羧酰亞胺或N-異丙烯基羧酰亞胺共聚和使該共聚物水解成脒得到的。
JP 61257300涉及降低脫水污泥濾餅中的水含量。下水污泥是在向該污泥中添加一種有機(jī)高分子絮凝劑之后用一臺(tái)脫水機(jī)脫水、然后添加一種無機(jī)處理劑例如氯化鐵而在該脫水機(jī)中進(jìn)一步脫水、然后使液體與該污泥分離而形成濾餅。據(jù)說一種固體或半固體濾餅是通過向該污泥中添加該有機(jī)高分子絮凝劑得到的，而殘留水是通過添加該無機(jī)處理劑脫除的。
JP 06343999描述一種向一臺(tái)帶壓型脫水機(jī)供給污泥的預(yù)處理方法。將一種高分子量陽離子型聚合物混凝劑添加到該污泥中而引起絮凝作用，從而提供一種膨松的凝絮結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)用一臺(tái)重力脫水機(jī)濃縮。然后，將一種高陽離子性聚合物混凝劑添加到這種濃縮的污泥中，然后用帶壓機(jī)使之脫水。
JP 06344000描述了一種污泥機(jī)械脫水方法。將一種高分子量陽離子型聚合物混凝劑添加到該污泥中而引起絮凝作用，從而提供一種膨松的凝絮結(jié)構(gòu)。然后用重力脫水機(jī)使此結(jié)構(gòu)濃縮。然后，將一種高陽離子性聚合物混凝劑添加到這種濃縮的污泥中，然后用一臺(tái)機(jī)械脫水機(jī)使之脫水。
EP-A-1035077描述了一種污泥脫水方法和裝置。將該污泥喂進(jìn)一個(gè)混合區(qū)域中、用一種絮凝劑處理。將絮凝的污泥從該混合區(qū)域中取出，進(jìn)行初步脫水，然后在第二混合區(qū)域中進(jìn)行第二絮凝過程。所得到的增稠污泥在一臺(tái)加壓裝置內(nèi)脫水以提供脫水的污泥，并在進(jìn)入加壓區(qū)域之前從第二混合區(qū)域中排放清水。
提供一種能導(dǎo)致懸浮液脫水而提供增大的濾餅固體的改進(jìn)方法，會(huì)是所希望的。具體地說，提供這樣一種涉及能容易地和方便地制造和施用的處理劑的方法會(huì)是所希望的。
按照本發(fā)明，我們提供一種水性懸浮液脫水方法，包含對(duì)該懸浮液投藥某一絮凝量的第一絮凝劑以形成一種增稠的懸浮液，和向該增稠的懸浮液中混進(jìn)某一脫水量的第二絮凝劑，并對(duì)該增稠的懸浮液進(jìn)行機(jī)械脫水而形成一種濾餅，其特征在于第二絮凝劑包含一種水可溶的或水可溶脹的聚合物，該聚合物以如下形式添加到該懸浮液中(i)實(shí)質(zhì)上干的聚合物微粒，或(ii)一種包含溶解或水合的聚合物的水性組合物，其聚合物濃度為至少2wt％且其IV為至少3dl/g。
本發(fā)明可應(yīng)用于任何一種希望使懸浮固體濃縮的適用懸浮液。這包括廢水、紡織工業(yè)排水、礦物質(zhì)懸浮液例如拜耳礬土精煉法產(chǎn)生的紅泥或煤炭尾礦、紙廠廢物例如纖維性污泥。本方法尤其可應(yīng)用于下水污泥脫水。
在這種脫水方法中，該懸浮液首先在添加第一絮凝劑之后增稠。這個(gè)階段涉及初步絮凝和釋放游離水而產(chǎn)生增稠的懸浮液。一般地說，游離水的釋放可通過自由穿流或過濾來實(shí)現(xiàn)，而常見的是采用機(jī)械手段例如皮帶式增稠機(jī)或轉(zhuǎn)鼓式增稠機(jī)。典型地說，第一絮凝劑的添加會(huì)進(jìn)入初始的整體懸浮液中。該絮凝劑的添加量應(yīng)當(dāng)足以引起該懸浮液的初步絮凝和部分脫水。較好使該懸浮液增稠而產(chǎn)生一種半固體污泥糊。一般地說，這第一絮凝劑將是一種以慣常方式和慣常濃度例如0.1wt％～1wt％、尤其0.2wt％～0.5wt％添加的聚合物。
這種脫水方法要求讓第二絮凝劑混入這種增稠的懸浮液中，其中第二絮凝劑要么呈干聚合物微粒要么呈一種聚合物濃度為至少2wt％的溶解或水合的聚合物的水性組合物的形式。這種干顆粒狀或高濃度含水第二絮凝劑可以容易地使用慣?；旌显O(shè)備混入該增稠的懸浮液中和充分分布。適用的混合設(shè)備包括，例如，螺條型混合機(jī)或捏合型混合機(jī)。螺條型混合機(jī)由能在該混合容器的整個(gè)表面附近掃過的螺旋式混合葉片組成。捏合型混合機(jī)由兩個(gè)互相嚙合并與該混合機(jī)壁形成緊密間隙的捏合臂組成。
然后，對(duì)增稠的污泥進(jìn)行機(jī)械脫水，這將釋放出更多的水而產(chǎn)生一種脫水濾餅。典型地說，這種機(jī)械脫水通常涉及壓縮，而且可以例如是壓帶機(jī)、壓濾機(jī)、螺桿壓榨機(jī)或離心機(jī)中任何一種。當(dāng)對(duì)這種處理的增稠懸浮液進(jìn)行機(jī)械脫水時(shí)，可以達(dá)到意外地高的濾餅固體。
在本發(fā)明的一種形式中，第二絮凝劑是以干聚合物微粒形式導(dǎo)入增稠的懸浮液中的。該聚合物微粒的微粒直徑可高達(dá)2000或3000μm或更高、也可以低達(dá)10或20μm或更低，雖然通常不會(huì)低于50μm。一般來說，該微粒直徑將在50μm～2000μm范圍內(nèi)。較好，該微粒的直徑將在100以上～800μm、例如120或150～800μm之間。更好，該微粒將在250～750μm范圍內(nèi)。該微粒也可以用重均微粒直徑來定義，一般來說，這將在50～1000μm、較好100～800μm、更好300～700μm之間。
在一種進(jìn)一步的實(shí)施方案中，第二絮凝劑可以以第二絮凝劑聚合物微粒在一種液體中的漿狀物的形式導(dǎo)入該懸浮液中。該液體可以是一種適用液體，而且既不會(huì)與第二絮凝劑的微粒也不會(huì)與該懸浮液發(fā)生有害相互作用。適用地，該液體可以是一種聚乙二醇。
第二絮凝劑也可以作為一種包含溶解的和/或水合的聚合物的水性組合物導(dǎo)入增稠的懸浮液中。該水性組合物將包含至少2wt％聚合物。該水性聚合物可以包含多達(dá)10％或更多聚合物，但一般來說，當(dāng)該聚合物濃度在2wt％～5wt％之間時(shí)得到有用的結(jié)果。
第一和第二絮凝劑可以是任何適用的天然或合成聚合物絮凝劑，而且典型地將是高分子量的。天然聚合物包括，例如，陽離子型淀粉、陰離子型淀粉和脫乙酰殼多糖等。合成聚合物包括烯鍵不飽和單體的線型、支化和交聯(lián)聚合物。第一絮凝劑可以與第二絮凝劑相同，或替而代之，這兩種絮凝劑可以是不同的。通常，第一絮凝劑和第二絮凝劑的聚合物會(huì)有超過50萬、往往至少100萬、通常500萬～3000萬的分子量。
本發(fā)明的第一和第二絮凝劑在性質(zhì)上可以是陽離子型的、陰離子型的、非離子型的或兩性型的。聚合物絮凝劑的選擇將在很大程度上取決于基質(zhì)。例如，慣例是使用高分子量陽離子型絮凝劑來處理包含懸浮有機(jī)材料的水性懸浮液例如下水污泥。在處理紙廠廢物方面，已知的是使用陽離子型、非離子型、陰離子型或兩性型絮凝劑中任何一種。礦物質(zhì)懸浮液的絮凝往往是使用陰離子型絮凝劑進(jìn)行的。
該聚合物可以通過水溶性單體或水溶性單體摻合物的聚合來制備。所謂水溶性(水可溶)，我們指的是，該水溶性單體或水溶性單體摻合物在水中的溶解度為在100mL水中至少5g。該聚合物可以方便地用任何適用聚合方法制備。
當(dāng)該水溶性聚合物是非離子型的時(shí)，該聚合物可以從一種或多種水溶性烯鍵不飽和非離子型單體例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮生成。較好，該聚合物是從丙烯酰胺生成的。
當(dāng)該水溶性聚合物是陰離子型的時(shí)，該聚合物是從一種或多種烯鍵不飽和陰離子型單體或者一種或多種陰離子型單體與以上提到的非離子型單體中一種或多種的摻合物生成的。該陰離子型單體是，例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯磺酸、烯丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其鹽。較好的聚合物是丙烯酸鈉與丙烯酰胺的共聚物。
較好，該水溶性聚合物是陽離子型的，而且是從一種或多種烯鍵不飽和陽離子型單體任選地與本文中提到的非離子型單體中一種或多種生成的。該陽離子型聚合物也可以是兩性型的，先決條件是有比陰離子型基團(tuán)多得多的陽離子型基團(tuán)。陽離子型單體包括(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯、二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺、包括其酸加成鹽和季銨鹽、氯化二烯丙基二甲基銨。較好的陽離子型單體包括丙烯酸二甲胺基乙酯和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季銨鹽。特別好的聚合物包括丙烯酰胺與丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季銨鹽的共聚物。
該聚合物可以是線型的，就在于它們是在支化劑或交聯(lián)劑實(shí)質(zhì)上不存在下制備的。替而代之，該聚合物可以是支化的或交聯(lián)的，例如，像EP-A-202780中那樣。
理想地，該聚合物可以通過逆相乳液聚合、任選地隨后在減壓和降溫下脫水、往往簡稱為共沸脫水而形成一種聚合物微粒在油中的分散液來制備。替而代之，該聚合物可以通過逆相懸浮液聚合而以珠狀物形式提供，或通過水溶液聚合、隨后粉碎、干燥、然后研磨而作為粉末提供。該聚合物可以通過懸浮液聚合而作為珠狀物生產(chǎn)的，或通過油包水型乳液聚合而作為油包水型乳狀液或分散液生產(chǎn)的，例如，按照EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所定義的方法生產(chǎn)的。
特別好的是，第二絮凝劑是從至少30wt％一種或多種陽離子型單體生成的。甚至更好的是包含至少40或50wt％陽離子型單體單元的聚合物。可能理想的是采用有非常高陽離子性、例如可高達(dá)80％或甚至100％陽離子型單體單元的陽離子型聚合物。當(dāng)陽離子型第二絮凝劑聚合物選自陽離子型聚丙烯酰胺、氯化二烷基二烯丙基銨、(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯(或其鹽)和二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺(或其鹽)的聚合物組成的一組時(shí)，是特別好的。
如以上所述，第二絮凝劑理想地具有相對(duì)高分子量。通常，第二絮凝劑是顆粒狀的，而且是一種顯示出至少0.5dl/g的特性粘度的聚合物。典型地說，該特性粘度將是至少3dl/g、往往可以高達(dá)20或30dl/g、但較好在4～10dl/g之間。當(dāng)作為一種水性組合物導(dǎo)入時(shí)，第二絮凝劑將是至少3dl/g、也可以高達(dá)20或30dl/g、而且較好也在4～10dl/g之間。
聚合物的特性粘度可以測(cè)定如下以聚合物的有效含量為基準(zhǔn)，制備一種(0.5～1％w/w)聚合物水溶液。2g這種0.5～1％聚合物溶液在一個(gè)容量瓶中以(使用1.56g磷酸二氫鈉和32.26g磷酸氫二鈉/升去離子水)緩沖到pH 7.0的50mL 2M氯化鈉溶液稀釋到100mL，而且整個(gè)以去離子水稀釋到100mL刻度。該聚合物的特性粘度是使用1號(hào)懸浮水平粘度計(jì)在25℃在1M緩沖鹽溶液中測(cè)定的。
用來作為第二絮凝劑的一種特別有用的陽離子型聚合物類型包括50～100wt％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季銨鹽和0～50wt％丙烯酰胺，其特性粘度在4～10dl/g之間。較好，該陽離子型聚合物包含至少80％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季銨鹽。
其它適用的聚合物第二絮凝劑包括聚乙烯基脒和聚乙烯基胺，其特性粘度大于1dl/g、較好大于2dl/g。
另一類特別適用的第二絮凝劑是曼尼希加成聚丙烯酰胺。理想地，這樣的聚合物將顯示出特性粘度大于1dl/g、且往往可以是至少4dl/g、例如至少7或8dl/g。這樣的聚合物可以通過使甲醛/胺加合物與聚丙烯酰胺反應(yīng)來制造。該胺可以，例如，二甲胺或其它仲胺。較好，該曼尼希加成聚丙烯酰胺是季銨化的鹽而且可以通過使游離曼尼希堿與一種適用季銨化劑例如甲基氯或硫酸二甲酯反應(yīng)來制備。
作為第二絮凝劑的一種進(jìn)一步適用聚合物包括特性粘度大于0.5dl/g、較好至少1dl/g的氯化聚二甲基二烯基銨。
當(dāng)這些聚合物作為一種第二絮凝劑添加到該增稠的懸浮液中時(shí)可以得到有效的脫水。
水性組合物的投藥劑量取決于基質(zhì)，且往往這將是一個(gè)慣常數(shù)量。典型地，對(duì)于下水污泥處理來說，實(shí)測(cè)為有效脫水量的水性組合物(第二絮凝劑)劑量往往是至少50mg有效聚合物/升懸浮液。通常，這個(gè)數(shù)量會(huì)更高、例如可高達(dá)400mg/升。優(yōu)選的劑量為60～300mg/升。第一絮凝劑的使用量通常將是至少50mg有效聚合物/升懸浮液而且可以高達(dá)500或600mg/升。較好的劑量會(huì)在100～400mg/升之間。
為了得到適合于用第二絮凝劑處理的增稠懸浮液，可以使用各種聚合物作為第一絮凝劑。較好，該第一絮凝劑是一種陽離子型有機(jī)聚合物。當(dāng)該懸浮液是一種下水污泥時(shí)，這是特別真實(shí)的。較好的陽離子型聚合物包括選自下列組成的一組的聚合物丙烯酰胺聚合物、聚乙烯基脒、聚乙烯基胺、氯化聚二甲基二烯丙基銨、聚胺、聚乙烯亞胺、曼尼希聚丙烯酰胺和季銨化曼尼希聚丙烯酰胺。
以下實(shí)施例說明本發(fā)明。
實(shí)施例1使用有機(jī)聚合物絮凝劑的兩階段添加的水性懸浮液脫水聚合物聚合物A是一種線型、高分子量、陽離子型丙烯酰胺系聚合物，特性粘度為12dl/g，呈脫水乳狀液(液體分散體產(chǎn)品)形式。聚合物B是一種線型、陽離子型季銨化甲基丙烯酸二甲胺基乙酯系均聚物，呈珠狀物形式，特性粘度為5dl/g。
除非另有說明，否則特性粘度是使用1號(hào)懸浮水平粘度計(jì)、在按照本說明書中給出的信息緩沖到pH 7的1M氯化鈉中測(cè)定的。
試驗(yàn)基質(zhì)脫水試驗(yàn)是對(duì)一種消化、混合的一級(jí)/活性污泥的樣品進(jìn)行的。該樣品的干固體含量為3.28％。
實(shí)驗(yàn)程序(A)聚合物的兩階段添加i)聚合物A先溶解于去離子水中，給出一種均勻的1％w/v溶液，并進(jìn)一步稀釋到0.25％w/v待用。將聚合物B溶解于去離子水中，給出1％w/v、5％w/v和20％w/v三種均勻溶液。1％w/v溶液用去離子水進(jìn)一步稀釋到0.25％w/v待用。
ii)將250mL消化、混合的一級(jí)/活性污泥置于一個(gè)1升塑料燒杯(120cm直徑×120cm高)中。在該燒杯上安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室攪拌器，使該攪拌器的軸穿過該燒杯蓋的中心孔。該攪拌器是一種4葉片、扁平、十字頭型(每個(gè)葉片是25cm寬×1.1cm)的。
iii)使用注射器和固定到燒杯上的蓋，將適當(dāng)體積的0.25％聚合物A溶液添加到該污泥中。該污泥以1500rpm攪拌10s進(jìn)行絮凝。將絮凝的污泥傾入一個(gè)濾池中，該濾池的濾膜包含一種8cm直徑壓帶機(jī)濾布，濾液收集于一個(gè)量筒中。
iv)在30s排水之后，濾布上截留的增稠污泥遭遇到一種“溝槽”技術(shù)，即用一把刮鏟在若干個(gè)方向上慢慢地交叉劃該污泥，以促進(jìn)釋放更多的水。劃溝槽進(jìn)行30s。記錄濾液體積。
v)將增稠的污泥轉(zhuǎn)移到一個(gè)250mL燒杯中。然后，將聚合物B添加到該增稠的污泥中。聚合物B溶液，即0.25％w/v、5％w/v和20％w/v，是用注射器施用的，而干聚合物B是簡單地撒到該增稠的污泥頂上的。為了使該聚合物混進(jìn)去，該處理的增稠污泥以刮鏟手動(dòng)攪拌45s，采用的是緩慢的反復(fù)劃圓動(dòng)作。
vi)然后，將聚合物處理的增稠污泥轉(zhuǎn)移到一臺(tái)活塞加壓裝置中，進(jìn)行壓縮脫水階段。脫水開始如下使用20psi的壓力2分鐘，隨后在進(jìn)一步3分鐘內(nèi)以1分鐘間隔增加10psi而達(dá)到最大60psi。使壓力在60psi維持進(jìn)一步5分鐘，給出10分鐘的總壓縮脫水時(shí)間。濾餅固體含量是通過在110℃加熱過夜測(cè)定的。
(B)對(duì)照——稀聚合物的慣常第一階段添加，包括增稠污泥的混合程序與(A)節(jié)中所述的完全相同，所不同的是在iii)小節(jié)中，適當(dāng)體積的0.25％w/v聚合物B溶液是與0.25％w/v聚合物A溶液同時(shí)添加的。
在v)小節(jié)中，省略了聚合物B的添加；不過，該增稠污泥仍以刮鏟手動(dòng)攪拌45s，采用的是緩慢的反復(fù)劃圓動(dòng)作。
(C)對(duì)照——稀聚合物的慣常第一階段添加，不包括增稠污泥的混合程序與(A)節(jié)中所述的完全相同，所不同的是在iii)小節(jié)中，適當(dāng)體積的0.25％w/v聚合物B溶液是與0.25％w/v聚合物A溶液同時(shí)添加的。
省略了v)小節(jié)。
結(jié)果試驗(yàn)(A)的結(jié)果列于表1中。
試驗(yàn)(B)和(C)的結(jié)果列于表2中。
表1-聚合物兩階段添加的結(jié)果
表2-慣常溶液第一階段添加的結(jié)果
*省略增稠污泥的第二階段混合表1和2中的結(jié)果證實(shí)，使用聚合物的兩階段添加，產(chǎn)生了更干的濾餅固體。
表1中的結(jié)果顯示，高濃度聚合物溶液(5％和20％)和實(shí)質(zhì)上干聚合物，就給出更干的濾餅固體而言，同慣常的聚合物溶液濃度(0.25％)一樣有效。
表2中的結(jié)果顯示，以慣常的處理，與無額外混合(集2)相比，增稠污泥的額外混合(集1)對(duì)濾餅固體產(chǎn)生有害影響。
實(shí)施例2證實(shí)當(dāng)?shù)诙跄齽┮愿邼舛然蜃鳛楣腆w與第一絮凝劑同時(shí)添加時(shí)濾餅固體沒有改善聚合物聚合物A是一種線型、高分子量、陽離子型丙烯酰胺系聚合物，特性粘度為12dl/g，呈脫水乳狀液(液體分散體產(chǎn)品)形式。聚合物B是一種線型、陽離子型季銨化甲基丙烯酸二甲胺基乙酯系均聚物，呈珠狀物形式，特性粘度為5dl/g。
除非另有說明，否則特性粘度是使用1號(hào)懸浮水平粘度計(jì)、在按照本說明書中給出的信息緩沖到pH 7的1M氯化鈉中測(cè)定的。
試驗(yàn)基質(zhì)脫水試驗(yàn)對(duì)一種消化、混合的一級(jí)/活性污泥的樣品進(jìn)行的。該樣品的干固體含量為2.16％。
實(shí)驗(yàn)程序(A)聚合物的兩階段添加i)聚合物A先溶解于去離子水中，給出一種均勻的1％w/v溶液，并進(jìn)一步稀釋到0.25％w/v待用。將聚合物B溶解于去離子水中，給出1％w/v、5％w/v和20％w/v三種均勻溶液。1％w/v溶液用去離子水進(jìn)一步稀釋到0.25％w/v待用。
ii)將250mL消化、混合的一級(jí)/活性污泥(來自Rotherham STW)置于一個(gè)1升塑料燒杯(120cm直徑×120cm高)中。在該燒杯上安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室攪拌器，使該攪拌器的軸穿過該燒杯蓋的中心孔。該攪拌器是一種4葉片、扁平、十字頭型(每個(gè)葉片是25cm寬×1.1cm)的。
iii)使用注射器和固定到燒杯上的蓋，將適當(dāng)體積的0.25％聚合物A溶液添加到該污泥中。該污泥以1500rpm攪拌10s進(jìn)行絮凝。將絮凝的污泥傾入一個(gè)濾池中，該濾池包含一種8cm直徑壓帶機(jī)濾布，濾液收集于一個(gè)量筒中。
iv)在30s排水之后，濾布上截留的增稠污泥遭遇到一種“溝槽”技術(shù)，即用一把刮鏟在若干個(gè)方向上慢慢地交叉劃該污泥，以促進(jìn)釋放更多的水。劃溝槽進(jìn)行30s。記錄濾液體積。
v)將增稠的污泥轉(zhuǎn)移到一個(gè)250mL燒杯中。然后，將聚合物B添加到該增稠的污泥中。聚合物B溶液，即0.25％w/v、5％w/v和20％w/v，是用注射器施用的，而干聚合物B是簡單地撒到該增稠的污泥頂上的。為了使該聚合物混進(jìn)去，該處理的增稠污泥以刮鏟手動(dòng)攪拌45s，采用的是緩慢的反復(fù)劃圓動(dòng)作。
vi)然后，將聚合物處理的增稠污泥轉(zhuǎn)移到一臺(tái)活塞加壓裝置中，進(jìn)行壓縮脫水階段。脫水開始如下使用20psi的壓力2分鐘，隨后在進(jìn)一步3分鐘內(nèi)以10psi/min增加到最大60psi。使壓力在60psi維持進(jìn)一步5分鐘，給出10分鐘的總壓縮脫水時(shí)間。濾餅固體含量是通過在110℃加熱過夜測(cè)定的。
(B)對(duì)照——稀聚合物的慣常第一階段添加，不包括增稠污泥的混合程序與(A)節(jié)中所述的完全相同，所不同的是在iii)小節(jié)中，適當(dāng)體積的聚合物B溶液或干聚合物B是與0.25％聚合物A溶液同時(shí)添加的。
省略v)小節(jié)。
結(jié)果試驗(yàn)(A)的結(jié)果列于表1中。
試驗(yàn)(B)的結(jié)果列于表2中。
表1-聚合物兩階段添加的結(jié)果
表2-聚合物A與聚合物B同時(shí)添加的結(jié)果
表1和2中的結(jié)果證實(shí)，與同時(shí)添加相反，使用聚合物的兩階段添加產(chǎn)生更干的濾餅固體。
表2中的結(jié)果也顯示，使用要么高濃度溶液(5％或20％)要么干聚合物的聚合物B的同時(shí)添加，與使用慣常濃度(0.25％)的同時(shí)添加相比，并沒有給出改善的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種水性懸浮液脫水方法，包含對(duì)該懸浮液投藥某一絮凝量的第一絮凝劑以形成一種增稠的懸浮液，和向該增稠的懸浮液中混進(jìn)某一脫水量的第二絮凝劑，并對(duì)該增稠的懸浮液進(jìn)行機(jī)械脫水而形成一種濾餅，其特征在于第二絮凝劑包含一種水可溶的或水可溶脹的聚合物，該聚合物以如下形式混合到該懸浮液中(i)實(shí)質(zhì)上干的聚合物微粒，或(ii)一種包含溶解或水合的聚合物的水性組合物，其聚合物濃度為至少2wt％且其特性粘度為至少3dl/g。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中該水性懸浮液是下水污泥。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中該機(jī)械脫水采用一種選自下列組成的一組的裝置壓帶機(jī)、壓濾機(jī)、螺桿壓榨機(jī)和離心機(jī)。
4.按照權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑呈一種包含溶解或水合的聚合物的水性組合物的形式，其聚合物濃度在2～5wt％之間。
5.按照權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑是一種陽離子型聚合物。
6.按照權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑是從至少30wt％一種或多種陽離子型單體生成的。
7.按照權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑選自下列組成的一組陽離子型聚酰胺、氯化二烷基二烯丙基銨、(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯(或其鹽)和二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺(或其鹽)的聚合物。
8.按照權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑的特性粘度為至少0.5dl/g、較好4～10dl/g。
9.按照權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑選自下列組成的一組i)從50～100wt％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季銨鹽和0～50wt％丙烯酰胺生成的、特性粘度4～10dl/g的聚合物，ii)特性粘度大于1dl/g的聚乙烯基脒和聚乙烯基胺，iii)特性粘度大于1dl/g的曼尼希加成聚丙烯酰胺的季銨鹽，和iv)特性粘度大于0.5dl/g的氯化聚二甲基二烯丙基銨。
10.按照權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)的方法，其中第一絮凝劑是一種陽離子型有機(jī)聚合物。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中該聚合物選自下列組成的一組丙烯酰胺聚合物，聚乙烯基脒，聚乙烯基胺，氯化聚二甲基二烯丙基銨，聚胺，聚乙烯亞胺，曼尼希聚丙烯酰胺，和季銨化曼尼希聚丙烯酰胺。
12.按照權(quán)利要求1～11中任何一項(xiàng)的方法，其中第二絮凝劑是以一種在液體中的漿狀物的形式導(dǎo)入該懸浮液中的。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其中該液體是聚乙二醇。
全文摘要
一種水性懸浮液的脫水方法，包含對(duì)該懸浮液投藥某一絮凝量的第一絮凝劑以形成一種增稠的懸浮液，和向該增稠的懸浮液中混入某一脫水量的第二絮凝劑，對(duì)該增稠的懸浮液進(jìn)行機(jī)械脫水，形成一種濾餅，其特征在于第二絮凝劑包含一種以如下形式混入該懸浮液中的水可溶或水可溶脹的聚合物(i)實(shí)質(zhì)上干燥的聚合物，或(ii)一種包含溶解或水合的聚合物的水性組合物，其聚合物濃度為至少2wt％且其特性粘度為至少3dl/g。
文檔編號(hào)B01D21/00GK1930092SQ200580007799
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者T·惠塔克, P·諾爾曼, D·史密斯 申請(qǐng)人:西巴特殊化學(xué)水處理有限公司