FI91243C - Aktiivilieteprosessissa käytettäviä, täyteaineita sisältäviä polyuretaanikantajia - Google Patents

Description

i 91243

Aktiivilieteprosessissa kaytettavia, tayteaineita sisåltå-via polyuretaanikantajia

KeksinnOn kohteena on aktiivilieteprosesseissa 5 kaytettavia, tayteaineita sisaltavia polyuretaanikantajia, joissa tayteaineita sitovana matriisina kaytetaan polyuretaani(urea)massoja, jotka sisåltavat kationisia ryhmia tai segmentteja, jotka muodostavat kationisia ryh-10 mia.

KeksinnOn mukaisille kantajille on tunnusomaista, ettå a) tayteaineina kaytetaan hienojakoisia fossiili-sia lignoselluloosia sisaltavia luonnonaineita, kuten 15 ruskohiilta tai turvetta, ja b) mahdollisesti lisaksi aktiivihiiltå ja/tai korkkijauhoa ja/tai hienojakoisia, yli 100eC:ssa sulavia orgaanisia tislausjatteita, erityisesti toluyleenidi-iso-syanaatin valmistuksessa muodostuvia tislausjatteita, 20 ja/tai hienojakoisia epaorgaanisia tayteaineita ja/tai homogeenisia tai solumaisia muovipartikkeleita, erityisesti polyuretaanivaahtopartikkeleita, jotka voivat olla kooltaan useisiin cm:eihin saakka, c) tayteaineiden kokonaispitoisuus on yli 15 pai- 25 no-%, mutta alle 95 paino-%, laskettuna vedettOmasta po- lyuretaanikantaj asta, d) veden absorbointikyky on yli 33 paino-%, mutta enintaan 97 paino-% vetta, laskettuna vedelia paisutetus-ta polyuretaanikantajasta suspensiossa, ja 30 e) lignoselluloosien ja mahdollisten lisatayteai- neiden pitoisuudet saadetaan sellaisiksi, etta kantajat ovat kellumattomia.

Nailia kantajilla voidaan saavuttaa teollisten ja kunnallisten jatevesien parantunut puhdistuminen biologi-35 sesti toimivissa selkeytyslaitoksissa, jolloin lisaanty-neen hajotustehon ansiosta saadaan puhdistettu jatevesi, 2 jonka myrkyllisyys on pienentynyt, haju våhentynyt, vaa-leus parantunut ja jossa orgaanisten, hajoavien jateai-neiden jaamapitoisuus on hyvin pieni.

jateveden orgaaniset aineosat hajoavat selkeytys-5 laitoksissa paaasiallisesti biologista tieta mikro-orga-nismien vaikutuksesta. TailOin kaytetyissa olosuhteissa ns. aktiivilietealtaissa lisaantyvat paaasiallisesti bak-teereista koostuvan biomassan mikrobit voimakkaasti pit-kaile menevan assimiloitumisen, ts. orgaanisen epapuhtau-10 den konversion kautta. Jateveden sisaitamien orgaanisten liunneiden aineiden jaijelle jaanyt pitoisuus on tavan-omaisilla menetelmilia puhdistamisen jaikeen monissa ta-pauksissa viela liian suuri, ts. ei ole riittava veden-puhtauden kovennetuille vaatimuksille. Sen takia tehtiin 15 jo monia vuosia sitten lukuisia kokeita ja etsittiin me-netelmaparannuksia jateveden sisaitamien jaijelle jaavien aineiden pitoisuuden edelleen vahentamiseksi. Siten nos-tettiin noin 500 - 30 000 m3:n vetoisissa aktiivilietealtaissa tuotantoa, biomassa- ja happipitoisuutta ja jois-20 sakin tapauksissa niiden peraan kytkettiin ylimaaraisia, mahdollisesti biosuodatinteknologiaa kayttavia ilmastus-altaita. Kokeiltiin myOs ilmastusaktiivilietteen ylimaa-raista kaasukasittelya (hapen sydttoa korotettiin). Lisaksi kehitettiin erilaisia erikoi shape tusmenet elmi a, esi-25 merkiksi otsoni- tai vetyperoksidikasittely.

Edelleen suositeltiin jateveden sisaitamien aineiden katalyyttista hapettamista ilmalla ja lisaten aktii-vihiilta yhdessa tam3n jaikeen suoritetun seostamisen kanssa (ks. esim. DE-PS 2 239 406, DE-0S 3 025 353, Λ.

30 Bauer et al., Chemic-Technik, Heft 6, sivut 3-9 (1982), K. Fischer et al., GWT-Wasser/Abwasser, Heft 2, sivut 58-64 (1981); R.E. Perrotti et al., Chemical Engineering Progress (CEP), Vol. 69 (11), 63-64 (1973), G. Wysocki et al., ZC-Chemic-Technik, 3 (6), 205-208 (1974) ja 3.

35 Bericht "Adsorptive Abwasserreinigung'1 (Oktober 1975) des Ausschusses Wasser und Abwasser beim VCIeV.).

3 91243

Edellå mainitut menetelmat osoittautuivat kuiten-kin teknisesti liian monimutkaisiksi tai kalliiksi tai hajotusteho oli viela riittamatbn. Lukuisat yritykset ak-tiivihiilien kåyttamiseksi vedenpuhdistustekniikassa ovat 5 tahan asti epaonnistuneet parantuneesta hajotustehosta huolimatta, koska aktiivihiili jopa sidotussa (rakeiste-tussa) muodossaan jo hyvin vahaisilia virtausnopeuksilla, jotka ainakin ajoittain ovat pakosta valttamattOmia sel-keytysaltaissa, jauhautuvat ja kulkeutuvat pois ei-hy-10 vaksyttavassa maarassa. Tahan mennessa ei tunneta menes-tyksekkaita yrityksia aktiivihiilen riittavan tehokkaiden suurten måarien ja voimakkaan sitomisen saamiseksi, sa-manaikaisesti såilyttamålia bioaktiivisuus selkeytysal-taissa.

15 DE-hakemusjulkaisuissa 3 032 882 ja 3 032 869 se- lostetaan alhaisen ominaispainon (10-200 kg/m3) omaavan makrohuokoisen aineen kayttoa kantaja-aineena nitrifioi-ville bakteereille aktiivilieteselkeytyksessa. Kysymyk-sesså ovat esim. tyypilliset polyuretaani-solumuovit. Sa-20 malla tavalla kuvataan tallaisten solumuoviosasten kayt-t6å erååsså anaerobisen biologisen jatevedenpuhdistuksen menetelmåsså ja laitoksessa. Saavutettuja parantuneita tuloksia on kuvattu mybs julkaisussa gwf-Wasser/Abwasser, 124 (1983), Heft 5, 233-239. Tailaiset solumuovit kellu-25 vat kuitenkin vapaissa aktiivilietealtaissa ja johtavat erilaisiin håiridihin prosessissa. Polyuretaaniin perus-tuvia solumuovipalasia on suositeltu myOs erilaisissa erikoismenetelmisså kåytettåvaksi irtokappaletåytteenå (DE-PS 2 839 872 ja DE-AS 2 550 818) tai biosuodatusmas-30 sana (AT-patentti 248 354) biologista jatevedenpuhdistus-ta vårten.

EP-A 77 411:ssa selostetaan PU-solumuovikappalei-den kåyttOå suodatusvaiialneena, jonka saastekuormitus tietyn huuhtelumenetelmån mukaisesti huuhdellaan pois ai-35 ka-ajoin solumuovin regeneroimiseksi.

4

My5s pinta-aktiivisten kiintoaineiden yhdiståminen mikro-organismien kanssa niiden aktiivisuuden lisååmisek-si biokonversioprosesseissa on tunnettua, esimerkiksi DE-OS 2 633 259:sså ja DE-OS 2 703 834:sså selostetaan 5 solujen adsorptiota esim. alumiinioksidille, bentoniitille ja Si02:lle seka niiden jålkeen suoritettavaa upotta-mista polyakrylaatteihin. Edelleen selostetaan DE-OS 2 629 692:ssa solujen sisailyttamistå valokovettuviin po-lyuretaaneihin, jotka sisaitavat valokovettuvia akrylaat-10 ti-kaksoissidoksia.

Samoin on kasvukykyisten solujen upottaminen poly-uretaani-hydrogeeleihin tunnettua: ks. esim. Tanaka et al., European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 7, (1979) sivulta 371 alkaen. My5s julkaisus-15 sa DE-OS 2 929 872 selostettiin menetelmå hydrofiilisten, geelimaisten tai vaahdotettujen biokatalysaattorien val-mistamiseksi, jotka ovat runsaasti kuormitettuja entsy-maattisesti aktiivisella aineella sulkemalla kokonaisia soluja, soluosasia tai entsyymeja polymeeriin, sekoitta-20 malla entsymaattisesti aktiivisen aineen suspensio hydro- fiilisten polyisosyanaattien kanssa, jolloin muodostuu entsymaattisesti erittain aktiivinen, hydrofiilinen poly-uretaaniverkko mdhkålemuodossa tai helmien muodossa. Tå-mSn DE-hakemusjulkaisun sivulla 7 mainitaan tekniikan ta-25 solta myOs muita julkaisuja.

Entsymaattisesti aktiivisia aineita sis&lt&vien polyuretaanien valmistus on kuitenkin vaikeaa ja kasittaa sen haitan, etta isosyanaattiryhmien suuren reaktiokyvyn vuoksi tapahtuu - ainakin osittain - bakteerien, solujen 30 kuolemista tai entsymaattisesti aktiivisen aineksen inak- tivoitumista. Esimerkeissa maaritetaan esim. 7-48 %:n jaamaaktiivisuuksia. Siten ei myOskaan ole edullista sul-kea eiavia bakteereita hydrofiilisiin polyuretaaneihin niiden valmistuksessa niiden kayttamiseksi esim. jateve-35 sien puhdistamiseen. Tailaisten bakteerien sisailytysmaa- ra on rajoitettu, suuri osa bakteereista deaktivoituu li- 5 91243 såksi isosyanaattireaktioiden vaikutuksesta ja aktiivis-ten, bakteeripitoisten polyuretaanimassojen jatkuvaan valmistukseen ja niiden "elåvSné varastointiin" liittyy valmistus- ja varastoimisongelmia, useimmiten useampien 5 tuhansien kuutiometrien vetoisten selkeytysaltaiden huol-tamiseksi tarvittavalla måårållå ja pitoisuudella poly-meeriin sisailytettyja bakteereja. Bakteerien kasvukyvyn voimakas vahentyminen voi tapahtua jopa sisailytettåesså niita paikallisesti suoraan selkeytyslaitokseen baktee-10 rien lyhyen eloonjaamisajan takia niita reaktiovaiiai-neessa immobilisoitaessa.

KeksinncJn tarkoituksena oli kehittaa uudenlaisia kantaja-aineita, jotka ovat sopivia kaytettaviksi uusis-sa, taloudellisissa ja tehokkaissa parannetuissa jateve-15 denpuhdistusmenetelmissa.

Keksinnbn tarkoituksena oli hydrofiilisten, kellu-mattomien, runsaasti tayteainetta sisaitavien polyuretaa-nitnassojen valmistus, jotka voivat toimia kantajina bio-logisessa jåtevedenpuhdistuksessa, jolloin toisaalta ai-20 neiden saatavuuden, valmistuksen ja varastoinnin tulee olla varmaa ja toisaalta namS kantajamassat eivSt saa kellua selkeytyslaitoksissa, vaan niiden tulee pysyS hy-vin erottuvina, olla kulutuksenkeståvia, mybs lisattyjen téyteaineiden, kuten ruskohiilipOlyn suhteen ja muodostaa 25 bakteereilla istuttamista vårten orgaanisten aineiden ha- jottamiseksi puhdistettavissa nesteissM niin hyvSn kanta- ja-aineen, etta saavutetaan mahdollisimman suuri ja paran-tunut selkeyttamisteho ja saadaan erittain hyvaiaatuista puhdistettua vetta.

30 Yliattaen keksittiin nyt, etta puhdistettaessa ja- tevesia biologisesti toimivissa puhdistuslaitoksissa voi-daan hajotusvaikutusta olennaisesti parantaa kun, vetta absorboivia tiettyja tMyteaineita runsaasti sisaitavia polyuretaanimassoja kaytetaan biologisesti toimivissa 35 selkeytyslaitoksissa kantajina, joilla ja/tai joissa bakteerit voivat kasvaa véhintaan 0,5 g:n, edullisesti yli 6 10 g:n ja erityisen edullisesti yli 30 g:n mååråna, las-kettuna kuivamassasta litraa kohti selkeytysmassaa, maksi-maalisen yiarajan vastatessa tilavuuden tåydellistå tSyt-tymista paisutetuilla polyuretaanimassoilla.

5 KeksinnOn kohteena on siten aktiivilieteproses- seissa kåytettåviå, tåyteaineita sisåltavia polyuretaani-kantajia, joissa tåyteaineita sitovana matriisina kaytetåån polyuretaani(urea)massoja, jotka sisaltåvåt kationisia 10 ryhmia tai segmentteja, jotka muodostavat kationisia ryh-mia. Keksinnblle on tunnusomaista, etta a) tayteaineina kaytetaan hienojakoisia fossiili-sia lignoselluloosia sisaitavia luonnonaineita, kuten ruskohiilta tai turvetta, ja 15 b) mahdollisesti lisaksi aktiivihiilta ja/tai korkkijauhoa ja/tai hienojakoisia, yli 100°C:ssa sulavia orgaanisia tislausjatteita, erityisesti toluyleenidi-iso-syanaatin valmistuksessa muodostuvia tislausjatteita, ja/tai hienojakoisia epåorgaanisia tåyteaineita ja/tai ho-20 mogeenisia tai solumaisia muovipartikkeleita, erityisesti polyuretaanivaahtopartikkeleita, jotka voivat olla kool-taan useisiin cmreihin saakka, c) tåyteaineiden kokonaispitoisuus on yli 15 pai-no-%, mutta alle 95 paino-%, laskettuna vedettfimåstå po- 25 lyuretaanikantajasta, d) veden absorbointikyky on yli 33 paino-%, mutta enintaan 97 paino-% vetta, laskettuna vedelia paisutetus-ta polyuretaanikantajasta suspensiossa, ja e) lignoselluloosien ja mahdollisten lisatayteai- 30 neiden pitoisuudet saadetaan sellaisiksi, ettå kantajat ovat kellumattomia.

Polyuretaanimatriisi sisaitaa 10-3 000 milliek-vivalenttia/kg, erityisesti edullisesti 50-1 000 milli-ekvivalenttia/kg polyuretaania.

35 Tayteaine on selkeytysveteen hydrofiilisina (vetta absorboivina) kantajina suspendoitujen polyuretaanimasso- 7 91243 jen olennainen komponentti, jolloin tåyteaineen ja poly-uretaanimassan vuorovaikutuksen ansiosta ilmenee odotta-mattoman suuri hajotusteho kåytettåesså patenttivaatimuk-sissa esitettyjå kantajia keksinndn mukaisesti. Joko po-5 lyuretaaneilla (esim. hydrofiilisten PU-massojen muodos-sa) ja/tai hydrofiilisillå tåyteaineilla (esim. ruskohii-lellå tai mustaturpeella) tåytyy aikaansaada kantajille sellainen hydrofiilisyys, ettå niillå on edellå mainittu veden absorptiokyky.

10 Tåyteaineet koostuvat fossiilisistå lignoselluloo- sista, kuten turpeesta ja/tai ruskohiilestå. Kivihiiltå, koksia tai puuhiiltå kåytetåån edullisesti lisåtåyteainei-na muiden tåyteaineiden seoskomponentteina. "Hydrofii-lien", vettSabsorboivien ominaisuuksiensa takia ovat edul-15 lisia turve (erityisesti esikuivattuna, hienonnettuna luonnon tuotteena, jonka jååmåvesipitoisuus edullisesti on alle 20 paino-%, edullisesti alle 15 paino-%, erityisen edullisesti alle 10 paino-%, mutta turve voidaan kuitenkin myOs kuivata nolla-prosenttiarvoon asti eri vanhentumis-20 tiloissa, kuten esim. valko- tai (edullisesti) mustatur-ve) ja erityisesti ruskohiili. Ruskohiili, jonka likimåå-rSinen koostumus on esimerkiksi noin 68 % C, 5,3 % H, 2- 5,7 % 0 ja 1,0 % N, laskettuna kuiva-aineesta, on aivan erinomaisen edullinen hydrofiili tayteaine ja on keksi.n-25 ndn mukaisesti tåyteaineena aivan erityisen edullinen, ainakin muiden tåyteaineiden ohella erityisesti PU-solu-muoviosasten ollessa sisåånupotettuina lisåtåyteaineina. Turve ja ruskohiili pystyvåt sitomaan suuria mååriå vettå hydrofiilisesti, ilman ettå nåmå ainekset tuntuvat måril-30 tå - esim. £ 150 % vettå, laskettuna ruskohiilen tai tur-peen kuiva-aineesta.

Lisåtåyteaineina voidaan kåyttåå myOs aktiivihiiltå sekå hienojakoisia, yli 100°C:ssa sulavia orgaanisia tis-lausjåånnOksiå, erityisesti toluyleeni-di-isosyanaatti-35 tislauksen tislausjåånnbksiå, joita saadaan esimerkiksi johtamalla tislausjåånndkset veteen denaturoiden ja sen 8 jaikeen rakeistamalla. Nåmå TDI-jåånnOkset voivat mahdol-lisesti olla myiis vielå jålkikåteen modifioituja, jolloin niita on kasitelty reaktiokykyisia vetyatomeja sisåltå-vilia yhdisteilia, kuten anunoniakilla, polyoleilla tai 5 polyaminoyhdisteilia. Monissa tapauksissa niissa on li-saksi pieniå måaria NCO-ryhmia tai isosyanaattien reak-tiokykyisia muuttumistuotteita, jotka voivat reagoida biomassojen tai hajotettavien yhdisteiden kanssa. Tållai-sia tislausjåånnOksiå selostetaan esimerkiksi julkaisuis-10 sa DE-OS 2 846 814, 2 846 809 ja 2 846 815.

Edelleen ovat sopivia tislausjåånnilksia myGs amii-nien, fenolien, kaprolaktaamin tms. korkealla sulavat tislausj aannokset.

Edelleen lisatayteaineiksi sopivat erilaiset homo-15 geeniset tai solumaiset muovit, aivan erityisesti poly-uretaanisolumuoviosaset tai polyuretaani(puoli)kovasolu-muovirakeet. Nåita vaahtomuoveja upotetaan polyuretaani-matriisiin siten, ettå ainakin osa tai toisissa tapauksissa lahes kaikki ontelot tayttyvat sitovalla polyure-20 taanimatriisilla ja siten materiaali tiivistyy olennai-sesti, minka vaikutuksesta nåmå kantajat eivåt enåå kellu.

Taloudellisesti varsin kiinnostavaa on edelleen muovihylkytavaran tai muovijåtteiden kåyttG lisMtåyteai-25 neena. Homogeenisia muoveja kåytetåån pienennettyina alle 3 mmtiin tai hienompina. Solumuoveja sen sijaan, erityisesti valtavissa måårisså pakosta saatavia polyuretaani-pehmeasolumuovijatteita, hinnaltaan edullisen, epasåån-nGllisen kappalemaisen rakeistetun tuotteen muodossa, 30 jonka sarmån pituudet ovat 1 mm:stå useampaan senttimet-riin, ja myOs erilaisten solumuovitilavuuspainojen seokse-na, voidaan kayttaa tayteaineena kantajien valmistukseen sitomalla ne polyuretaanimassoihin.

9 91243

Erityisen edullisia ovat kantajat, jotka sisåltå-vSt fossiilisten lignoselluloosien, erityisesti ruskohii-lipOlyn ja/tai mustaturpeen, ja PU-solumuoviosasten (edullisesti PU-pehmea(jSte)osasten) yhdistelmia.

5 EpSorgaanisia tayteaineita, kuten kvartsia, meri- hiekkaa, pyrogeenista piihappoa (Aerosil), silikaatteja, alumosilikaatteja, bentoniitteja, alumiinioksidia, hohka-kivea, piisooleja, vesilasia, mutta myOs kalsiumoksidia, kalsiumkarbonaattia, raskassalpåå, kipsia, mutta erityi-10 sesti myOs hienojakoisia (rauta-II- ja/tai rauta-III-ok-sideja pigmenttimuodossa tai magnetiittilietteinS) kåyte-tå&n edullisesti fossiilisten ja/tai solumuovitåyteainei-den ohella kantajien ominaispainon tietyn s&åtelyn salli-miseksi, niin etta nSmS uppoavat selkeytettavMSn nestee-15 seen tai leijuvat siinå, mutta eivSt missåan tapauksessa kellu. Erityisesti hienojakoiset epaorgaaniset tayteaineet (esim. joiden primaariosaset ovat kooltaan alle 10 pm ja joilla on suuri pinta-ala, esim. Aerosil tai rautaoksidit) edistavat ollessaan lasnå keksinnOn mukaisesti kaytetta-20 vissa kantajissa hapen siirtymista selkeytyslietebaktee-reille ja antavat siten parempia hajotustehoja tai hajo-tusvaikutuksia, jolloin metallioksidit aikaansaavat sel-vasti erityisen edullisia, spesifisiå hapensiirtotoiminto-ja ja antavat siten keksinnOn mukaisesti edullisia ha jo-25 tusvaikutuksia. Modifioituina tåyteainelisayksina voidaan mukana kåyttaa myOs kuituja (esim. epåorgaanisia kuituja), kuten lasikuituja tai luonnon tai synteettisia kuituja (esim. puuvillapOlya).

Tåyteaineiden raekoko on yleensa 0,5 - 1 000 pm, 30 edullisesti alle 300 pm, erityisen edullisesti alle 100 pm, jolloin erityisesti aktiivihiilen ja epaorgaanisten aineosien seka kivihiilijauheen tai puuhiilijauheen suh-teen ovat pienemmat osaskoot edullisempia kuin esimerkik-si turpeen tai ruskohiilipOlyn tapauksessa, jolloin turve 35 ja ruskohiili mahdollisesti voivat sisaitaa mukana kuitu- 10 maisia osia. TSyteaineina kaytettaville solumuoviosasille tama raekoon kokorajoitus el pade.

Polyuretaanimassaan voldaan upottaa mukaan mahdol-lisesti muutaman millimetrin (eslm. 1-30, edullisesti 2-5 10 iran:n) suuruisia solumuovikappaleita tai jopa noin 2-10 mm:n paksulsla PU-liuskoja.

Téyteaineen kokonalsosuuden tulee olla yli 15 pai-no-%, edullisesti yli 20 paino-%, erityisen edullisesti yli 40 paino-%, jolloin yliapidetaan yiaraja alle 95 pai-10 no-%, edullisesti alle 85 paino-% Ja erityisen edullises ti alle 80 paino-%. T&yteaineiden osuudet lasketaan pai-noprosenteissa tSyteainetta sisaitavien polyuretaanimas-sojen kuiva-aineesta. Yiaraja maaritetaan yleenså run-saasti tayteaineita sisSltåvien polyuretaanimassojen 15 koossapysyvyyden ja kulumiskestavyyden mukaan. Yksittais-tapauksissa on jopa mahdollista nostaa tayteaineen osuut-ta viela, esim. 97 %:iin, kun biologinen selkeyttaminen toteutetaan kiintopatjalaitoksessa.

TSyteaineet sekoitetaan polyuretaanimatriisiin 20 erilaisilla, seuraavassa lahemmin esitettyjen suoritus-muotojen mukaisesti. Ne voidaan sekoittaa mukaan johonkin lahtOaineeseen tai esipolymeerituotteeseen, edullisesti NCO-esipolymeereihin tai OH-funktionaalisiin, suurimole-kyylisiin, mahdollisesti polyisosyanaateilla esipidennet-25 tyihin polyoleihin ja talla seoksella voidaan sitten saattaa tapahtumaan polyuretaania muodostava reaktio. Edullisesti tMyteaineet kuitenkin ensin kostutetaan ve-dellå tai dispergoidaan veteen ja sidotaan lisaamaiia niihin NCO-esipolymeerejS, jolloin kuitenkin samanaikai-30 sesti tapahtuu polyuretaanin hajoamista (erityisesti ve-den toimiessa ketjunpidennysaineena). KSytettSessS ioni-sia NCO-esipolymeerejS on eduksi lyhytaikainen sekoitta-minen aiotun vesimåaran osan kanssa, esimerkiksi l&pivir-taussekoittimessa tai staattisessa sekoittimessa erittain 35 hienojakoisen emulsion valmistamiseksi, mika tekee mah- 11 91243 dolliseksi myOs voimakkaammin esikuivattujen, fossiilis-ten sellulooslen vaiittdman kostuttamisen kokonaisvesi-maaraiia, niin etta isosyanaattireaktio vol tapahtua op-timaalisena jakautumana.

5 KeksinnOn mukalsestl kaytettyjen, runsaasti tayte- aineita sisaitavien, vedessa voimakkaasti paisumiskykyis-ten polyuretaanimassojen valmistus kantajiksi ei tosin ole taman keksinnOn kohteena (solumuovipitoisten tai ruskohii-lipitoisten kantajlen valmistus on mulden, samanalkalsestl 10 jatettyjen patenttlhakemusten kohteena), mutta sita selos-tetaan seuraavassa ennen kalkkea edullisisten koostumusten ja edullisen rakenteelllsen jarjestelyn valalsemlsta vårten. TailOin on usellla tekijOilia ja nllden yhteisvaiku-tuksella samanalkalsestl suurl merkltys. Tama koskee seka 15 polyuretaanln muodostuksen lahtdkomponentteja, nllden maa-rasuhdetta, etta my Os valmistusmenetelmia ja myOs tayteai-nelajla, jolloln kalkkl nama selkat taytyy huolelllsesti saataa toisllleen sopiviksi, niln etta mainltunlaisten suurla maaria tayteainelta sisaltavlen mutta slltl volmak-20 kaasti hydrofiiliset ominaisuudet lopputuotteessa omaavien polyuretaanlkantajamassojen valmlstuksen tavolte saavute-taan, jolloln nama hydrofiiliset ominaisuudet voidaan ai-kaansaada hydrofiiliselia polyuretaanilla ja/tai hydrofii-lisillå tayteaineilla. Tayteaineiden veden absorbomiskyvyn 25 (WAF) taytyy olla vahintaan 33 paino-% vetta, edullisesti 50-97 paino-% vetta, erityisen edullisesti 75-96 paino-% vetta, laskettuna vedelia paisuneista, tayteainepitoisista polyuretaanikantajista suspensiossa (ks. mittausohje). Tama tarkoittaa esimerkiksi, etta veden absorption ollessa 30 33 % absorboituu puoli painomaaraa vetta, laskettuna tay- teainepitoisen kantajamassa-kuiva-aineen painomaarasta tai etta veden absorptiokyvyn ollessa 80 % absorboituu nelin-kertainen maara vetta tai veden absorptiokyvyn ollessa 95 % absorboituu 19-kertainen maara vetta tayteainepitois-35 ten PU-kantajamassojen kuiva-aineesta laskettuna, imeytyy suurimmaksi osaksi tai on kantaja-aineosaten vaiissa.

12

Edullisia ovat hydrofiiliset polyuretaanit tSyte-aineen sltovana matriisina, jolloin sekå kaytetyilia suu-rimolekyylisilia polyoleilla etta myOs ketjunpidennysai-neilla etta myOs polyisosyanaateilla (viimeksi mainituil-5 la teknisesti tosin vahemman edullisessa muodossa) vol olla hydrofiilisia ominaisuuksia.

SuurimolekyylisinS polyoleina, joiden molekyyli-paino on edullisesti yli 400, joita kåyteta&n suuriarvoi-sia polyhydroksyyliyhdisteita, erityisesti noin 2,2 - 3,5-10 arvoisia polyhydroksi-polyeettereita tai niiden seoksia pienimolekyylisten polyolien kanssa. Polyeetterit, joiden molekyylipaino on noin 400 - 6 000, ovat periaatteessa samoin kåyttdkelpoisia polyestereita, polykarbonaatteja tai polylaktoneja eudllisempia, koska ne myOs pitkSaikais-15 kSyttSytymisessS ovat olennaisesti hydrolyysinkestévSmpia kuin esteriryhmia sisaitSvSt polyhydroksyyliyhdisteet.

Hydrofiilisten polyuretaanien muodostamista vårten ovat erityisesti sellaiset polyoksialkyleenieetterit so-pivia, jotka sisaitavat suuremman maardn, esim. enenunan 20 kuin 20 paino-% tai enemman kuin 30 paino-% ja erityisesti enemman kuin 40 paino-%, mutta kuitenkin vahemman kuin 85 paino-% oksietyleenisekvensseja. Oksietyleeniryhmat voivat sijaita polyeettereiden paissa, tilastollisesti jakautuneina tai edullisesti segmentteina tai seka paissa 25 ettå myOs segmentteina (sisaosassa). Polyoksialkyleeni eetterit voivat kuitenkin sisaitaa myOs pienia maaria esim. sykloalifaattisia tai ryhmittymia, esimerkiksi kun lahtdaineina on sykloalifaattisia polyoleja tai aromaat-tisia yhdisteita, esim. dihydroksisykloheksaaneja tai 30 hydrokinoni-bishydroksietyylieettereita tai 4,4'-dihyd- roksi-difenyyli-dimetyylimetaania. Myds useampifunktio-naalisista sokerialkoholeista tai sokereista voidaan al-koksyloimalla muodostaa sopivia polyoleja.

Modifioivina maarina voidaan mukana kayttaa myds 35 ketjunpidennysaineita, joiden molekyylipaino on enintaan 399, edullisesti enintaan 254, edullisesti di- ja/tai po- 13 91243 lyoleja tai aminoalkoholeja, esim. etyleeniglykolia, 1,2-propyleeniglykolia, 1,4-butaanidiolia, 2,3-butaanidiolia, neopentyyliglykolia, 2-metyyli-propaanidiolia-l,3, hek-saanidiolia-1,6, dodekaanidiolia-1,12, erityisesti suh-5 teellisen hydrofiilisia, mutta myds di-, tri-, tetra- ja suurimolekyylisia polyetyleeniglykoleja, joiden molekyy-lipaino on enintaan 399, mutta myOs di-, tri- ja tetra-propyleeniglykoli-dioleja tai di-, tri- ja tetraoksime-tyleenidioleja. Aminoalkoholeina ovat kayttbkelpoisia 10 esimerkiksi bis-hydroksietyyliamiini, bis-2-hydroksipro- pyyliamiini, aminosokerit tai 2-amino-propaanidioli-l,3.

Polyamiineja kSytetSSn mukana ketjunpidennysainei-na edullisesti ainoastaan mulden pienimolekyylisten poly-olien tai veden ohella. Edullinen ketjunpidennysaine on 15 vesi, joka ei toimi ainoastaan ketjunpidennysaineena, vaan samanaikaisesti hydrofiilisten kantajien paisutusai-neena.

Polyisosyanaatteina kaytetaan edullisesti di- ja polyfunktionaalisia polyisosyanaatteja, esim. heksaanidi-20 isosyanaattia, disykloheksyylimetaanidi-isosyanaattia, isoforonidi-isosyanaattia, mutta edullisesti kuitenkin aromaattisia di- ja polyisosyanaatteja, kuten poluyleeni-di-isosyanaatti-isomeereja, difenyylimetaani-4,4'- ja/tai 2,4'- ja/tai 2,2'-isomeerejS seka mahdollisesti suurimo-25 lekyylisiS polyfenyylipolymetyleenipolyisosyanaatteja, jollaisia syntyy fosgenoimalla formaldehydi-/aniliini-kondensaatioraakatuotteita (polyamiiniseoksia) ja joita kåytetåån mahdollisesti tislaamattomina seisotusallas-tuotteina. Sulfoniryhmiai sisSltSvat polyisosyanaatit ovat 30 niinikSån kSyttOkelpoisia.

Katalysaattoreina voidaan kayttSS tavallisia poly-uretaanikatalysaattoreita, kuten tert.amiineja, metalli-katalysaattoreita tai tinakatalysaattoreita, mika monissa tapauksissa ei kuitenkaan v&lttMm&tt& ole tarpeen.

35 Hydrofiiliset polyuretaanit ovat hydrofiilisia po- lyoleja kSytettéessS useimmiten enemmSn tai vShemman gee- 14 limaisessa, paisuneessa, mahdollisesti vaahtogeelimaises-s& muodossa, joka tuntuu kostealta. Niita voldaan peri-aatteessa valmistaa sellaisten menetelmien mukaisesti ja sellaisista lahtiikomponenteista, joita on kuvattu esimer-5 kiksi julkaisuissa DE-OS 2 347 299, DE-PS 2 521 277, DE-PS 2 521 265, DE-OS 3 103 500, DE-OS 3 103 564 ja DE-OS 3 151 925.

Hydrofobisista polyoleista ja polyisosyanaateista koostuvat, runsaasti tayteainetta sisaitavat, itsessaan 10 hydrofobiset polyuretaanimassat ovat, erityisesti kaytet-tåessa turvetta tai ruskohiilta, yliattaen myOs voimak-kaasti hydrofiilisiS ottaen huomioon niiden veden absorp-tiokyvyn (WAF-arvon), mutta ne tuntuvat vastakohtana edelia mainituille hydrofiilisille geeleille huomattavan 15 tai aivan kuivilta ja, ovat myiis varsin helposti valmis-tettavissa ja kest&v&t vuosia puhdistuslaitoksissa ja muodostavat merkitsevSsti vahemman ei-toivottua vaahtoa selkeytysaltaiden pinnalle. Ne ovat sen tåhden hyvin edullisia, erityisesti kSytettaessS turvetta ja/tai rus-20 kohiiltå tSyteaineena, mahdollisesti lis&ksi PU-vaahto-muovi-tåyteaineiden kanssa sekS kationisesti modifioi-duissa PU-massoissa.

Polyuretaaneja muodostettaessa on erityisen edul-lista kSyttéå mukana hydrofiilisia ja/tai hydrofobisia 25 lahtdkomponentteja, joissa on kationisia ryhmiå tai ka-tionisia ryhmia muodostavia ryhmiS. Kationisina ryhminå voidaan periaatteessa kayttaa kvatern&drisia tai suola-maisia ammoniumryhmia, mutta myOs sulfonium- tai fosfo-niumryhmittymia voidaan kayttaa. Edullista on kvaternaa-30 risia ammoniumryhmia tai tertiaarisia aminoryhmia sisai-tavien yhdisteiden kSyttfl, jotka voidaan jalkikateen muuttaa ammonium(suola)muotoon. Sisailytettavien katio-nisten ryhmien tai kationeja muodostavien ryhmien maåra on 10-3 000 milliekvivalenttia kationeja tai kationeja muor 35 dostavia yhdisteita 1 000 paino-osaa kohti kiintoaine-polyuretaani/matriisia. Tapauksissa, joissa jo kaytetaan 15 91243 kvaternoituja tai suolamuotoon muutettuja yhdisteita, on yiaraja yleensa 1 000 milliekvivalenttia 1 000 g kohden kiintoaine-PU:ta, koska muutoin reaktion aikana liian suuri viskositeetti hairitsee. Edullisesti sisailytetaan 5 mukaan 30-750 milliekvivalenttia kationisia tai kationeja muodostavia ryhmittymia, erityisen edullisesti 50-750 milliekvivalenttia kationisia tai kationeja muodostavia ryhmia 1 000 g kohden kiintoaine-polyuretaania. Kationeja muodostavina yhdisteina kaytetaan edullisesti tertiaari-10 sia aminoryhmia sisaitavia di- tai polyoleja, esim. N-me-tyylidi(etanoli)amiinia tai -(propanoli)amiinia, N,N-di-metyyliaminometyyli-propaanidiolia-1,3, bis-hydroksietyy-li-piperatsiinia, mutta myOs useampifunktionaalisia yh-disteita, kuten esim. trietanoliamiinia tai suurimolekyy-15 lisia yhdisteita, kuten esim. polyoksialkyleenieetterei-ta, joiden lahtOaineena ovat olleet esim. edelia mainitun tyyppiset tert.amiini-polyolit voidaan kayttaa. Muita ta-mankaltaisia sisailytettavia tert.amiiniyhdisteita esite-taan esimerkiksi DE-patentissa 3 461 102 tai AT-patentis-20 sa 257 170. Kuitenkin voidaan myOs kvaternoituja yhdisteita, kuten esim. tetrametyyliammoniumkloridia tai tet-rametyyliammoniummetyylisulfonaattia kayttaa rakennekom-ponentteina. Joskus on myOs riittavaa sisailyttaa yhdis-teisiin yhdisteita, jotka antavat tertiaarisia amiinipaa-25 teryhmia, esim. N,N-dimetyyliaminoetanolia.

Kåytettaessa tailaisia kationisesti modifioituja polyuretaaneja ruskohiilta ja/tai turvetta sisåltavissa polyuretaanikantajissa kiinnittyvat muutoin vesiliukoiset ruskohiilen tai turpeen komponentit, nimittain humushapot 30 ja niiden kaltaiset happamet, liukoiset yhdisteet, yliat-taen kvantitatiivisesti. Siten saadaan mytts kaytettaessa hydrofiilisissa kantajissa suuria maaria turvetta ja/tai ruskohiilta tayteaineina varitdn, taysin kirkas vesipi-toinen faasi, kun kantaja pannaan veteen. Tdhan asti on 35 turpeen tai ruskohiilen kaytdn esteena puhdistuslaitok- sissa ollut naiden halpojen luonnonaineiden raskauttava 16 haitta, etta vesi vårjåytyi ruskeaksi, kun huomattavia maaria lukuisista veteen pH-arvossa 5-9 suoraan liukene-vista tai kolloidisesti liuokseen menevista aineosista, esimerkiksi humushapoista tai niiden esiasteista meni 5 liuokseen. On tunnettua, etta kaytettaessa pelkastaan ruskohiilta tai turvetta kantaja-aineena syntyy puhdis-tuslaitoksissa usein veteen voimakas samennus ja my5s ke-miallinen hapenkulutus (KHK-arvo) lisaantyy liuenneiden aineosien vaikutuksesta.

10 Kationisten tai kationeja muodostavien polyuretaa- nimassojen valmistamiseksi on parhaiten sopiva tie iso-syanaatti-esipolymeerien kautta, jotka sisaitavat katio-nisia ryhmiå sisåånrakennettuina tai joilla on kationin-muodostukseen pystyva ryhmittyma, kuten tertiaarisesti 15 sidottu typpi. Suolanmuodostukseen voidaan kåyttåå myds fosforihapon suoloja, jotka ovat esim. selkeytyslietebak-teerien vSlttåmSttOmiå kasvukomponentteja. Monissa ta-pauksissa riittåå kuitenkin myos jo suolan muodostus sel-keyslietteiden humushappojen tai muiden happamien aine-20 osien kanssa, jolloin kationinmuodostus voi tapahtua vas-ta selkeytysaltaissa.

KSytettSesså ruskohiilta ja/tai turvetta tåyteai-neina sisaitavié, edullisesti kationisesti modifioituja polyuretaanimassoja, voidaan lisata my5s esimerkiksi ka-25 tionisia, vesipitoisia polyuretaani- tai polyakrylaatti-tai polyamidi-dispersioita tai kayttaa niita mukana. Nais-sa lisattyjen kationisten dispersioiden tapauksessa on runsaasti tayteaineita sisaltavien polyuretaanimassojen tåydellinen vastaanotto useimmiten mahdollista vain suh-30 teellisen pienissa måarissa, silia lisaainemaaran ollessa liian suuri huuhtoutuu osa niista muutoin takaisin veteen. Vesipitoisten, kationisten dispersioiden jalkeenpain ta-pahtuva saattaminen ei-ionisille, ruskohiilta ja/tai turvetta (ja mahdollisesti PU-solumuoveja) tayteaineena run-35 saasti sisåltaville polyuretaanikantaja-aineelle on mahdollista, mutta kuitenkin vahemman edullista, koska se 17 91243 tåsså våhemmån voimakkaasti kiinnittyneesså muodossa usein vaikuttaa selkeytyslietteen flokkulointiaineena. Suhteel-lisesti edullisempaa on sen sijaan nåiden kationiaktiivis-ten polymeerilisåaineiden lisååminen sekoittamalla mukaan 5 ennen vesipitoisessa faasissa tapahtuvaa isosyanaattireak-tioita, esim. ennen NCO-esipolymeerin reaktiota veden kanssa polyuretaaniksi. Kationiryhmien ohella voi kuiten-kin ioniekvivalenssiin asti tai paremmin sen alapuolelle, polymeereisså tai (polymeerisinå) lisåyksinå olla lasnå 10 myiis anioniryhmiå (esim. sulfonaattiryhmiå), jolloin muo-dostuu amfolyyttisysteemejå. Anionien ylimååråå kationi-ryhmiin nåhden on ruskohiiltå tai turvetta kåytettåesså kaikissa tapauksissa våltettåvå.

Kationisten (ja mahdollisesti myOs anionisten) po-15 lymeerien lisååminen polyuretaanikantajamassoihin ei ole edullista; yksiselitteisiå teknisiå etuja on sen sijaan tåmån perusteella edullisella suoritusmuodolla, jossa it-se polyuretaanin muodostamisessa kåytetåån kationisiksi saatettuja polyuretaanimassoja.

20 Runsaasti tåyteaineita sisåltåvien polyuretaani- massojen kationiryhmillå ei ole ratkaisevan edullista vaikutusta ainoastaan mainittujen fossiilisten luonnon-aineiden, erityisesti ruskohiilen ja/tai turpeen, sitou-tumiseen, vaan myOs aktiivilietebakteerien aktiivisuuteen 25 ja yllåttåen myOs tåyteaineiden kulumiskeståvyyteen. Lx-såksi pitåvåt ionivaraukset huolen isosyanaattiyhdistei-den hienojakoisesta jakautumisesta tai jopa liukenemises-ta erittåin suurissa ylimåårissa kåytettyyn veteen (eråånlainen emulgoimisvaikutus), niin ettå polyuretaa-30 nien ei-toivottua koaguloitumista ei tapahdu itseståån, vaan tapahtuu hyvin tasainen tåyteaineosasten peittymi-nen.

Yllåttåen on myiSs kåynyt ilmi, ettå epåorgaaniset luonnonaineet, kuten esim. kvartsi, merihiekka tai hohka-35 kivijauhe sitoutuvat kationisten polyuretaanien vaikutuk- 18 sesta huomattavasti kulumistakeståvåmmin ja ettå polyure-taanimuodostuksen aikana ei esiinny mitaan epåorgaanisten tayteaineiden sedimentoitumisilmiditå. Tama epaorgaanisten tayteaineiden lisåaminen suoritetaan useimmiten kantaja-5 massojen ominaispainon såatåmiseksi siten, ettå selkeytys-prosessin aikana ei tapahdu kantajan kellumista. Erittain hienojakoiset epaorgaaniset tayteaineet (0,1 - 10 pm) li-såavåt lisaksi kantajamassojen ominaispinta-alaa. Rautaok-sidit pystyvat vaikuttamaan edullisesti hapen kuljettami-10 seen bakteereille. Epaorgaanisia tåyteaineita kåytetaan kuitenkin mukana vain modifioivina måarina muiden tayteaineiden ohella, edullisesti ruskohiilen ja/tai turpeen ja/tai PU-solumuovien ohella.

Eras edullinen tapa polyuretaaniperustaisten hyd-15 rofiilisten kantajamassojen valmistamiseksi on valmistus NCO-esipolymeerien kautta, jotka esipolymeerit valmiste-taan hydrofobisista ja/tai hydrofiilisistå polyhydroksyy-liyhdisteista, jolloin jaikimmaiset valmistetaan edullisesti oksietyleeniryhmia sisaltavistå polyeettereista, 20 mahdollisesti ketjunpidennysaineista ja ylimaarin kåyte-tyista polyisosyanaateista. Saatettaessa reaktio tapahtu-maan vesiylimaaran kanssa muodostuu polyuretaani. Vesi voi mahdollisesti sisaitaa pienempiå mååriå di- tai poly-amiineja. Tayteaineiden suspendoiminen tapahtuu epåjatku-25 vassa valmistuksessa edullisesti ensin ylimaarin vetta sisaltåvassa faasissa tai kostuttamalla tayteaineet suun-nitellulla vesiylimaaraiia; sen jålkeen annostellaan NCO-esipolymeeri mukaan.

Sopivissa, yhtajaksoisesti toimivissa sekoitusyk-30 sikOissa, kuten kaksoissiipi-kierakourussa, voidaan kaik-ki komponentit lisata kaytanndllisesti samanaikaisesti tai vain muutaman sekunnin vaiein ja sekoittaa perusteellises-ti, jolloin isosyanaattireaktiot alkavat heti. Reaktiono-peuteen voidaan vaikuttaa tunnetulla tavalla katalysaatto-35 rien avulla ja/tai kayttamaiia korotettuja lampiitiloja.

19 91243

Isosyanaattireaktion aloittamiseksi valitaan lampdtilaksi 10-90°C, edullisesti 20-70°C. Monissa tapauksissa on huo-neen lSmpOtila hyvin soplva. Kaikkien reaktiokomponenttien perusteellisen loppusekoittamisen jaikeen voidaan reaktio-5 lSmpOtila nostaa enintaan noin 90°C:seen.

Vesi ei ole, kuten jo mainittiin, tarpeen ainoas-taan polyisosyanaattiyhdisteiden reaktio-osapuoleksi, vaan se toimii myOs dispergointiaineena suurempina ylimåå-rin&, jolloin on samantekevaa, kaytetaankd hydrofiilisia 10 vai hydrofobisia isosyanaattiyhdisteita. Erityisen tarkea on tuloksena oleva hydrofiilisyys, ts. lopputuotteen, eli runsaasti tSyteaineita sisaltavan polyuretaanikantajan, veden absorptiokyky ja vedenpidatyskyky, taman hydrofiilisen vetta absorboivan kantajan kulumiskesta-15 vyys, mahdollisesti vuosien pituinen kestavyys ja liuke-nemattomuus selkeytysveteen ja helppo uppoamistaipumus selkeytyslietealtaaseen tai vahintaan leijumiskyky siina, ts. osasten ei-kellumisominaisuus.

Maksimaalinen hydrofiilisyys on saavutettavissa 20 joko siten, etta kaikki huomattavina maarina kaytetyt komponentit ovat voimakkaasti hydrofiilisia, esim. poly-uretaaniesituotteet, kuten polyolit tai ketjunpidennysai-neet (antaa hydrofiilisia PU-geeleja matriisiksi) tai edullisesti myas (erityisesti suunnilleen samassa tai 25 suuremmassa maarin kuin polyuretaanien kayttama maara) hydrofiilinen tayteaine. Liian voimakkaasti hydrofiilinen PU-matriisi on kuitenkin vedessa tapahtuvan pitkaaikais-varastoinnin huomioon ottaen useimmiten riittamattdman kestava eika ole leijupatjassa kulumista kestava. Hydro-30 fiilisina PU-iahtOkomponentteina kaytetaan edullisesti polyeetteripolyoleja, joissa on £ 20, mahdollisesti £ 30 tai myOs £ 40 paino-% oksietyleeniryhmia.

Keksinndn mukaisten kantajien veden absorptio on saavutettavissa valmistuksen tai koostumuksen eri suori-35 tusmuodoilla, kuitenkin pdtee menettelysaantdna, etta hydrofiilisia polyuretaaneja voidaan yhdistaa seka hydro- 20 fiilisten etta myOs hydrofobisten tåyteaineiden kanssa, jolloin hydrofobiset, matriisina kaytetyt polyuretaanit yleensS tSytyy yhdistaa hydrofillisten tayteaineiden, kuten esim. turpeen tai ruskohiilen kanssa, kantajien tar-5 vittavan veden absorption saavuttamiseksi, MyOs polyure-taani(pehmeS)solumuovej a sisailyttamaiia nousee yleenså veden absorptio.

MyOs NCO-esipolymeerien ja tayteaineiden vaiisesså reaktiossa lasna olevalla vesimaaraiia on suuri merkitys: 10 Kåytettåesså suhteellisen pienia vesiylimaaria, esimerkiksi 20 osaa vetta 80 osaa kohti NCO-esipolymeeriå plus tayteaineita syntyy esim. hydrofobisia NCO-esipoly-meereja kaytettassa hieno jauhemainen tai mureneva, riit-tamattOman hydrofiilinen ja siten epasopiva tuote, jolla 15 on suuri huuhtoutumisaste; vasta selvasti suuremmalla ve-simaarana NCO-esipolymeeri sitoo tåyteaineet kulumista kestavaksi, vetta absorboivaksi kantajaksi, jolla on kek-sinnOn mukaisesti vaadittavat ominaisuudet.

Koska tarvittava vesipitoisuus useimmiten voi 20 vaihdella laajoissa rajoissa eli 33-97 paino-%, edulli-sesti 50-95 paino-%, laskettuna vedelia paisuneesta, tay-teainepitoisesta polyuretaanista, otetaan n. 30-300 g:n suuruisia esinaytteita tarkasteltavista, runsaasti tayteaineita sisaitavista polyuretaanikantajista, jotka on 25 valmistettu pienissa esikokeissa vaihtelemalla systemaat-tisesti isosyanaattikomponenttien ja tayteaineiden lajia ja maaraa erisuuruisten, mutta aina suurien vesiylimaa-rien lasnaollessa, testia vårten vedelia taytetyissa pyl-våissa, joiden lapimitta on esim. 10-20 cm ja joiden lapi 30 annetaan sintterin tai pienireikaisen sihtilevyn lapi virrata ilmaa. 24 tunnin sisalla voidaan siten taydelli-sesti paisuneesta kantajamassasta helposti maarittaa ku-luminen, uppoamistaipumus, vesipitoisen faasin var i ja lapinakyvyys. Vesiylimaaran lasnaololla ja oikealla an-35 nostuksella on suuri merkitys kantaja-aineen valmistuk-selle tayteaineita sisaitavien polyuretaanien biologises- 21 91243 ti toimivissa puhdistuslaitoksissa tapahtuvan bioakti-vaattoreina kåyttamisen suhteen.

Testin mukaan on mahdollista monien polyuretaani-kemiassa tunnettujen ja tavanomaisten reaktiokomponent-5 tien ja tSyteaineiden runsaudesta, ottaen huomioon niiden luonteenomaiset vaikutukset, valita oikeat reaktio-osa-puolet ja måår&t ja siten epajatkuvasti tai jatkuvasti valmistaa keksinnOn mukaisesti kåytettåviå tåyteaineita sisåltavia polyuretaanikantajia, joilla on tunnusomaiset 10 ominaisuudet, jolloin pidetåån edullisena valmistusmene-telmållå polyisosyanaatti-esipolymeerin kautta (våhintåån 30 % NCO-esipolymeeriå) vastakohtana valmistukselle tun-netuista pienimolekyylisistå polyisosyanaateista ja yh-destå suurimolekyylisesta (ja mahdollisesti useista pie-15 nimolekyylisista) vahintaan kaksiarvoisesta vetyaktiivi-sesta yhdisteestå.

Kuten jo mainittiin, voidaan lisatåyteaineina kayt-taa mytts karkeampina palasina olevia solumuovin kaltaisia muoveja, erityisesti polyuretaani-solumuoveja sitoa sopi-20 viksi kantajiksi, polyuretaanien ollessa matriisina.

Tekniikan tunnetulla tasolla on kuvattu polyure-taaniperaisten pehmeasolumuovien kayttoa kantajina jate-vesien biologisissa puhdistusmenetelmissa. On kuitenkin kaynyt ilmi, ettå kevytsolumuoveja, joiden tilavuuspaino 25 on tavallisesti 15-35 kg/m3, jollaisina niita on kaupal-lisesti saatavissa solumuovijatteena, ei missaan tapauk-sessa voida yksinaan menestyksellisesti kayttaa kantaja-aineina selkeytyslietealtaissa. Tailaiset solumuovit kel-luvat aina, johtavat tukoksiin ja muihin niiden kayttay-30 tymisesta johtuviin epakohtiin puhdistuslaitoksissa, jo-ten niita ei sen tahden enaa kayteta. Polyuretaani-peh-measolumuovit, joiden tilavuuspaino on suhteellisen suu-ri, noin 90 kg/m3, ovat tosin jonkin verran edullisempia, mutta kuitenkin viela kuukausien kuluttua (ks. vertailu-35 esimerkit) huomattavaksi osaksi selkeytysaltaiden pinnal-la kelluvia. Ne johtavat myiis solumuovin kulloisenkin 22 kerrospaksuuden mukaan poistovirtauksen tukoksiin tai kul-keutuvat jopa pois poistovirtauksen mukana. Tållå tavalla kelluvat solumuovit ovat biomassalle suurin piirtein te-hottomia ja aiheuttavat usein låhes voittamattomia tekni-5 siå vaikeuksia. Mydskåån aktiivihiilen lisåykset solumuo-veihin eivåt tuo mitåån etuja, ei edes silloinkaan, kun tåtå (ks. vertailuesimerkki) etukåteen puristetaan mukaan solumuoviin.

Keksinndn mukaisesti kåytetåån kuitenkin erååsså 10 edullisessa suoritusmuodossa biomassoille tållaisia kan-tajia, jotka sisåltåvåt polyuretaanimatriisin sisållå li-såtåyteaineena polyuretaani-solumuoviosasia (tilavuuspaino noin 10-110 kg/m3). Edullisesti kåytetåån polyuretaani-peh-meåsolumuoveja tai puolikovia polyuretaani-solumuoveja 15 palasten muodossa, kun taas kovia, hauraita polyuretaani-osasia kåytetåån edullisesti jauhemaisessa muodossa, koska ne kappalemaisessa muodossa usein kåyttåytyvåt epåedulli-sesti ja mahdollisesti myOs polyuretaanimatriisiin sitomi-sesta huolimatta - niiden koostumuksesta riippuen - irtau-20 tuvat eivåtkå siten usein ole riittåvån kulumiskestaviå. Yllåttåen ovat kuitenkin jopa jåte-pehmeåsolumuovihOytå-leet, joiden tilavuuspaino on alle 23 kg/m3, sidotussa muodossa polyuretaanien kanssa erinomaisen sopivia kasvavien biomassojen kantajia. Solumuovien ontelot tåyttyvåt poly-25 uretaanimatriisilla sidottaessa kåytånnollisesti kokonaan tai ainakin osaksi ja siten tilavuuspaino ja mekaaninen lujuus lisååntyvåt riittåvån voimakkaasti, niin ettå solu-muovihOytåleet eivåt enåå kellu ja ovat keståviå mekaani-sia vaikutuksia vastaan.

30 KeksinnOn eråån edullisen muodon mukaisesti, eri- tyisesti kåytettåessa matriisina sellaisia polyuretaaneja, jotka ovat kationisesti modifioituja, kåytetåån hienoja-koisten turve- ja erityisesti ruskohiilipttlyjen lisåksi tåyteaineosasina (kevyt)solumuoveja. Nåmå kantajat voivat 35 edelleen lisåtåyteaineina sisåltaa jonkin måårån (edulli- 23 91243 sesti alle 10 paino-%) epåorgaanisia tåyteaineita, esim. Aerosil'ia tai rautaoksideja.

Polyuretaani-solumuovijåtteitå voidaan kåyttåS lisåtayteaineina edulliseen hintaan saatavassa, useimmiten 5 epåsaénnOllisten rakeiden muodossa, jonka sårmapituudet ovat 1 mmrsta useimpiin senttimetreihin. Polyuretaani-solumuovi saatetaan, kuten muutkin tåyteaineet, reagoi-maan suuren vesiylimaaran låsnåollessa isosyanaattiyhdis-teiden kanssa. IsosyanaattiyhdisteenS kaytetaan yleenså 10 mainituista komponenteista koostuvia NCO-esipolymeereja maaråtyissS olosuhteissa, mutta kuitenkin myos polyiso-syanaatteja yksinåån, erityisesti polyfenyyli-polymety-leeni-polyisosyanaatin useampifunktionaalisia seisotusal-lastuotteita tai TDI-pitoisia jåånndstuotteita. KSytetty 15 vesimåfira on useinuniten moninkertainen, usein 10-15-ker-tainen solumuovipainon maSraSn verrattuna. Pinta-aktiivi-nen tSyteaine, kuten ruskohiilipOly, jakautuu yksinkertai-sissa sekoituslaitteissa yliattaen tasaisesti solumuoviso-luille ja soluihin ja sitoutuu isosyanaattireaktioiden 20 avulla vedelia paisuneeseen polyuretaanifaasiin kulutusta kestavSsti. NSin saaduissa, runsaasti tSyteaineita sisål-tSvissS polyuretaanimassoissa on esimerkiksi lisåtayteai-neena kåytetty polyuretaani-pehmeSsolumuovijate, jonka tilavuuspaino on vain 23 kg/m3, alkuperaiselta rakenteel-25 taan ja fysikaalisilta ominaisuuksiltaan tåydellisesti muuttunut ja siita tulee keksinndn mukaisesti kSyttttkel-poinen vasta modifioitaessa perusteellisesti polyuretaa-neilla. Solumuovin useimmiten osaksi tSytettyihin onteloi-hin voi sitoutua riittava maara vetta, niin etta on mah-30 dollista kayttaa (pehmea)solumuovikappaleita tayteaineena yhdessa sekå hydrofobisten etta myOs hydrofiilisten poly-uretaani-reaktiokomponenttien, edullisesti NCO-esiadduk-tien ja hydrofiilisten tayteaineiden (ruskohiilen) kanssa. Hydrofiilisten tayteaineiden (edullisesti turpeen tai rus-35 kohiilen) ja fysikaalisesti sitoutuneiden vesimaarien vuo- 24 rovaikutuksen vaikutuksesta muodostuu edullinen rakenne, jolla voi myOs tapahtua bakteerien kasvua modifioidun so-lumuovin jaijelia olevissa onteloissa. Ominaispainon saa-telemiseksi voidaan naita runsaasti tSyteaineita sisaita-5 via polyuretaanimassoja valmistettaessa kåyttaa myOs epa-orgaanisia tayteaineita hienojakoisessa muodossa, minka vaikutuksesta selkeytysnesteelle voidaan saataa tarpeelli-nen ominaispaino ja mahdollisesti voidaan edistaa hapen siirtymista bakteereille.

10 "Hydrofobisen" polyuretaanimatriisin valmistami- seksi voidaan hydrofobisina reaktiokomponentteina kayttaa tavanomaisia, ei-hydrofiilisia suurempimolekyylisia poly-hydroksyyliyhdisteita, joiden molekyylipaino on 400 -noin 10 000, edullisesti enintaan 6 000, mahdollisesti 15 pienempimolekyylisia ketjunpidennysaineita ja polyisosya-naatteja, jollaiset ovat polyuretaanin valmistusta vårten yleisesti tunnettuja ja jollaisia on esitetty esimerkiksi julkaisussa DE-OS 2 832 253.

Suurimolekyylisten "hydrofobisten" polyhydroksyy-20 liyhdisteiden suhteen on kuitenkin myOs tailOin edullisesti kysymyksessa polyeetterit, joita valmistetaan esim. liittamaiia propyleenioksidia useampifunktionaalisiin kaynnistysaineisiin ja jotka eivat sisaiia mainitsemisen arvoisia maaria hydrofiloivasti vaikuttavia oksietyleeni-25 osia (alle 20 paino-%).

Edullisesti kaytetaan seka hydrofiilisten etta myOs hydrofobisten PU-muodostavien komponenttien reak-tiossa vetta ketjunpidennysaineena ja ylimaaraisena dis-pergointi- ja paisutusaineena.

30 Hydrofobinen, edullisesti kationisesti modifioitu polyuretaanimatriisi on erityisen edullinen maarissa 5-95 paino-% kiintoainetta yhdessa hydrofiilisten tayteainei-den, erityisesti ruskohiilen ja/tai turpeen kanssa, hyvan kulutuskestavyytensa ja helpomman valmistettavuutensa ta-35 kia.

25 91243

Matriisina kåytetyista polyuretaaneista ovat edul-lisia myds sellaiset, joilla ainakin osittain, esim. io-nipitoisuuden ja/tai polyeetteripolyolin oksietyleenisek-venssien vuoksi on hydrofiilinen luonne. Kuten jo on 5 useampaan kertaan esitetty, ovat polyuretaanit edullises-ti lievasti kationisesti modifioituja, erityisesti kun kaytetåån edullisia tayteaineita, jotka perustuvat tur-peeseen ja erityisesti ruskohiileen, yhdesså epaorgaanis-ten tayteaineiden kanssa.

10 "Hydrofiilisena" PU-matriisina on edullinen mat- riisi, joka sisaltaa vahemman kuin 30 % oksietyleeniryh-mia polyeetteripolyolissa ja joka on muodostettu kayttaen turvetta ja/tai ruskohiilta, mahdollisesti lisaksi PU-so-lumuoviosasia tayteaineina ja joka sisaitaa kationisia tai 15 kationeja muodostavia ryhmia polyuretaanimatriisissa.

Muovaus runsaasti tayteaineita sisåltavien poly-uretaanien valmistuksessa maaraytyy monista mahdollisista vaihtoehdoista hyvin eri tavalla toimivien puhdistuslai-tosten kulloisenkin menetelmatekniikan mukaan. SaannOl-20 lista tai epasaanndllista "rakeistettua tuotetta” saadaan tavallisten leikkaus- tai rakeistusmenetelmien mukaisesti mdhkaiemaisina, lankamaisina tai nauhamaisina tuotteina. Erikoistapauksissa kaytetaan keksinnOn mukaisesti kaytet-taviå, runsaasti tayteaineita sisåltavia polyuretaaneja 25 selkeytysaltaisiin ripustettuina kalvomuodossa tai kie- rukkamaisesti kierrettyina. Naissa tapauksissa kaytetaan tarvittaessa mukana erityisesti suurien pintojen stabi-lointiin sinansa tunnettujen valu- tai raakeloimismene-telmien mukaisia tekstiilialustoja.

30 Biologisen jatevedenpuhdistuksen kustannuksiltaan edullisimmassa ja yksinkertaisimmassa suoritusmuodossa kaytetaan kantajia epasaanndJllisen rakeistetun tuotteen muodossa kooltaan 0,1 - 10 cm, edullisesti 1-5 cm. Lisaksi pienennetaan pitkaiti tai taydellisesti loppuunreagoi-35 neet, runsaasti tayteaineita sisaltavat polyuretaanit esi- 26 valmistetussa lanka-, mOhkale- tai nauhamuodossa tavalli-silla hakkureilla tai leikkuurakeistimilla sopivaan kappa-lekokoon. Mahdollisesti syntyvSt hienorakeet voidaan pe-sussa mahdollisesti eristaa ja erottaa pois. Rakeistettua 5 solumuovia ja lisatåyteaineita kSytettSesså saatetaan iso-syanaattireaktiot tapahtumaan vaivaimissa tai leikkuute-rien kaltaisilla tyOkaluilla varustetuissa sekoituslait-teissa, niin etta jaikeentapahtuva pienentåminen ei enåa ole tarpeen.

10 Keksinndn mukaiset, vedelia paisutetut, hydrofii- liset kantajat muodostavat yleensa pehmeån joustavia, enemmån tai vShemmSn kosteita tai myfis kuivilta tuntuvia, kulumiskeståviS osasia, jotka voidaan suspendoida veteen ja jotka vajoavat siinå hitaasti.

15 Ei ollut ennalta pååteltavissS, ettå tåyteaineita, kuten ruskohiilta runsaasti sisaitMvia polyuretaanimassoja voidaan valmistaa voimakkaat hydrofiiliset ominaisuudet omaviksi kantajiksi homogeenisena rakenteena ja riittåvan kulumisenkeståvina, etta kantajilla on biologiseen sel-20 keyttamiseen niin edullinen vaikutus, vaikka laadultaan aktiiviset tayteaineet, kuten esim. musta turve ja rusko-hiili, ovat upotettuina polyuretaanimassan sisaan ja bak-teerien biomassa on lahinna ulommassa, koossapysyvassa vesifaasissa ja vasta sielia kasvaa ulkoapåin.

25 KeksinnOn mukaiset kantajat sopivat useimpiin ta- vanomaisiin menetelmiin seka teollisten etta myOs kunnal-listen puhdistuslaitosten jateveden biologista, aerobista ja anaerobista puhdistusta vårten. Vallitsevasti hiili-hydraateista ja proteiineista koostuvan biomassan orgaa-30 nisten epapuhtauksien biologista muuttamista bakteerien avulla ja happea sydttaen C02:ksi ja vedeksi, edelleen mahdollisesti nitraateiksi ja typeksi, nimitetaan jateveden aerobiseksi puhdistamiseksi.

Orgaanisten epapuhtauksien, edullisesti hiilihyd-35 raatin, proteiinin ja rasvojen muuttamista happea sydtta- 27 91243 mattS happoa muodostavien bakteerien, sulfaattia pelkis-tavien bakteerien ja metaania tuottavien bakteerien avul-la, jolloin muodostuu rikkivetyå, hiilidioksidia ja eri-tyisesti metaania, nimitetaan jateveden anaerobiseksi 5 puhdistukseksi.

Keksinndn mukaiset runsaasti tayteaineita sisaita-vat, hydrofiiliset polyuretaanimassakantajat saavat ai-kaan seka levossa olevassa etta edullisesti myds liikku-vassa tilassa jatevesien parantuneen biologisen puhdistu-10 misen, erityisen yliattaen myds sellaisten jatevesien puhdistumisen, joissa vahingollisten aineiden pitoisuus on hyvin pieni, esimerkiksi alle 500 mg/1, mika loppupuhdis-tusvaiheen kannalta on puhdistuslaitoksissa puhdistetun veden moitteetonta poisvirtausta vårten hyvin tarkeaa.

15 Keksinndn mukainen puhdistaminen voi sen tahden tapahtua ensimmaisessa ja/tai jaikeenkytketyissa lisaak-tiivilietevaiheissa siten, etta kantajia sydtetaan missa tahansa paikassa yhteen tai useampaan yhdistettyyn aktii-vilietealtaaseen. Koska keksinndn mukaiset, polyuretaani-20 massakantajat huolimatta niiden suhteellisen pienesta po-lyuretaanien osuudesta ovat suuressa maaråssa vedessa ku-lumiskestavia, voidaan niita kayttaa seka selkeytysaltais-sa, joissa on suuri pydrteisyys, etta myds sailidissa, joissa ei ole ollenkaan tai vain vahan liikkeessa olevia 25 selkeytyslietteita, ts. runsaasti tayteaineita sisaitavia polyuretaanimassoja voidaan kayttaa vastaavissa leiju- tai kiintopatjalaitteissa.

Johtamalla ilmaa ja/tai (puhdasta) happea syntyy suuressa laajuudessa kaytetyissa aerobisissa puhdistusme-30 netelmissa huomattava pydrteisyys. Taman vaikutuksesta pi-detaan ns. juoksevassa leijupatjassa runsaasti tayteai-netta sisaltavat polyuretaanimassat ja aktiiviliete vilk-kaasti liikkuvina. Tasta huolimatta muodostuu runsaasti tayteaineita sisaltavan polyuretaanin pinnalle ja osit-35 tain myds sisalle bakteerikanta, joka saavuttaa kokeelli-sessa osassa selostetun, yliattavasti kasvaneen puhdis- 28 tustehon. Polyuretaaniin yhdistetylia tåyteaineella on useammassa suhteessa edullinen vaikutus parantuneeseen puhdistusmenetelmaan. TSyteaineiden lajin ja polyuretaa-nimatriisin lajin mukaan paranevat polyuretaanin mekaani-5 nen lujuus ja hydrofiilisyys ja erityisen yliattaen kas-vaa jateveteen liuenneiden orgaanisten aineiden bioaktii-vinen assimiloitumiskyky olennaisesti. Lisaksi on hydro-fiiliseen polyuretaaniin sidottu tayteaine tai tayteaine-seos samanaikaisesti saatelija vetta lapaisevan, keksin-10 n5n mukaisesti kaytettavan kantajan optimaalisen ominais-painon yliapitamista vårten, niin etta tavanomaisissa noin 4-12 m:n korkuisissa runsaasti taytetyissa aktiivilieteal-taissa on heikon vajoamistaipumuksen omaavien kantajien tasainen jakautuminen tai leijuvan tilan sailyttaminen 15 mahdollista. Talla on erityista merkitysta useinunille ny-kyisin kuntien tai teollisuuden kayttamille, biologisesti toimiville puhdistuslaitoksille tai ovat jopa menetelma-tekninen edellytys.

Kuten jo mainittiin, tavanomaisia ei-keksinnOn mu-20 kaisesti modifioituja makrohuokoisen rakenteen omaavia solumaisia muoveja polyuretaani-solumuovit mukaan lukien ei voida kasitelia puhdistuslaitostekniikassa niin tehok-kaasti eika monia vuosia kestavan kaytdn vaatimusten mukaan, koska nama solumuovit jopa suhteellisen suurten ti-25 lavuuspainojen noin 90 kg/m3 tapauksessa viela kuukausien kuluttua kelluvat huomattavalta osaltaan puhdistusaltai-den pinnalla ja aiheuttavat teknisia vaikeuksia (esim. tukoksia). Aivan mahdottomaksi on osoittautunut alhaisen tilavuuspainon yleensa 20-35 kg/m3 omaavien solumuovien 30 (ns. jatesolumuovisekoitusten) kayttd. Nama solumuovit kelluvat veden pinnalla myOs voimakkaan sekoittamisen ai-kana.

Kuten jo esitettiin, keksinnOn eraassa erikoissuo-ritusmuodossa polyuretaanimassat tayteaineineen ja mah-35 dollisine lisdaineineen saadetaan siten, etta ne uppoavat heti tai muutamien tuntien sisalla puhdistuslaitosten ak- 29 91243 tiivilietealtaaseen ja muodostavat ilman ja hapen riittå-våstå låpivirtauksesta huolimatta ja tietyn ajan kuluttua kantaja-aineina huomattavan måårån kanssa tarttunutta bio-massaa leiju- tai kiintopatjan, jonka låpi virtaa happipi-5 toista kaasua ja jonka påållå on polyuretaanista vapaa vesikerros, jolloin patjaa voidaan tarvittaessa, esim. liikalietteen tilapåistå tai jatkuvaa poisjohtamista vårten, muuttaa vastaavalla voimakkaalla kaasutuksella. KeksinnOn mukaisesti kåytetyt runsaasti tåyteaineita sisfiltå-10 våt, hydrofiiliset polyuretaanimassat eivåt myOskåån tål-lOin kulkeudu pois.

Jåtevesien laajalle levinneen aerobisen biologisen puhdistuksen ohella, erityisesti runsaasti hiilihydraat-teja sisåltåvisså jåtevesisså, esimerkiksi elintarvike-15 teollisuudessa, on myOs anaerobisella jåteveden puhdis-tuksella suuri tekninen merkitys. Monissa tapauksissa on yhdistetty anaerobinen ja aerobinen biologinen jåteveden puhdistus erityisen tehokas. Myos tåsså voidaan edulli-sesti kåyttåå keksinnOn mukaisia, runsaasti tåyteaineita 20 sisåltåviå, hydrofiilisiå polyuretaanikantajia.

Hydrofiilisyyden aste såådetåån keksinnOn mukai-silla, runsaasti tåyteaineita sisåltåvillå polyuretaani-massoilla edullisesti niin, ettå tuntien tai joidenkin påivien sisållå tapahtuu voimakkaan paisumisen alaisena 25 suuri vedenabsorptio tai suuri vesimåårå on jo mukana po-lyuretaanimassojen valmistuksessa disperssinå faasina ja kantajat ovat siten jo tåysin paisuneet. Anaerobisessa puhdistusmenetelmåsså, kuten myOs aerobisessa jåteveden-puhdistuksessa voi keksinnOn mukaisten tuotteiden låpi 30 hyvin poistua suuret mååråt kaasumaisia tuotteita, kuten hiilihappoa, metaania tai rikkivetyå.

Mikro-organismien "in situ" sisåånrakentuminen po-lyuretaaneihin tai muihin muoveihin on, kuten jo mainit-tiin, jåtevedenpuhdistukseen kåytetyillå biomassoilla 35 myOs erittåin lievisså ja teknisesti kuluttavissa olosuh-teissa kåytånnOllisesti mahdotonta ilman ettå tapahtuu 30 lisaantymiskykyisten bakteerien hukkaa ja bioaktiivisuu-den voimakasta våhentymista. Keksinndn mukaisen puhdis-tusmenetelmån mukaisesti nåin ei kåy, koska loppuunrea-goineissa, runsaasti tåyteaineita sisåltåvisså polyure-5 taanikantajissa yliattaen jopa leijupatjassa suuri osa bakteeriviljelmista saa lujan otteen ja viljelmSt voivat tunkeutua jopa runsaasti tSyteaineita sisaitSviin, voi-makkaasti paisumiskykyisiin, hydrofiilisiin polyuretaani-massoihin ja ovat siten suojatut mekaanista vahingoittu-10 mista vastaan. Bakteerit sijaitsevat samalla alueella, jolla adsorption kautta runsaasti tåyteaineita sisaitavat polyuretaanit aikaansaavat liuenneiden vahingollisten ai-neiden kasvaneen pitoisuuden.

Hajotusteho ja puhdistusvaikutus, ts. jatevesien 15 parantuminen keksinndn mukaisella menetelmallå ei rajoitu ainoastaan kemiallisen hapenkulutukseen (KHK-arvon) sel-vSån vMhentymiseen, vaan våhentåS my5s nåsiå-myrkylli-syyttå ja kalamyrkyllisyyttå voimakkassti, milla epåile-matta on vahintaan yhta suuri merkitys. Lisaksi pystytaan 20 pitkaiti poistamaan monissa puhdistuslaitoksissa esiintyva paha haju ja saavutetaan lisåksi puhdistetun jateveden selva varin vaaleneminen. Lisaksi voidaan jo olemassa ole-van biologisen puhdistuslaitoksen tuotantokykya selvasti nostaa.

25 Keksinndn mukaiset, runsaasti tayteaineita sisai tavat polyuretaanimassat parantavat kantajina ratkaise-vasti biologisten puhdistuslaitosten puhdistustehoa kah-della tavalla. KeksinnOn mukaisilla kantajilla ei ainoastaan voida yleisesti rikastaa kantajien pinnalle jateve-30 den sisaitamia aineita, vaan pikemminkin voidaan ohjatus-ti myOs rikastaa jatevesista aineita, joita liuenneessa muodossaan ja niiden våhåisen pitoisuuden takia muiden, aktiivilietteen mikro-organismien vaikutuksesta hyvin ha-joavien yhdisteiden ohella ei olisi voitu hyddyntSå. Tai-35 laisten yhdisteiden substraattipitoisuus nostetaan sen tahden biologista hajottamista vårten tarvittavaan arvoon.

31 91243

Samanaikaisesti asettuvat mikro-organismit runsaasti tay-teaineita sisaltavlile kantajille ja lisaantyvat hyvin rikastuneen substraattitarjonnan ansiosta optimaalisesti. Adsorptiopintoja substraateille, ts. jateveden sisaitåmil-5 le orgaanisille yhdisteille, joilla on vahaisempi pitoi-suus, vapautuu takaisin bakteerien vaikutuksesta tapahtu-neen muuttumisen jalkeen. Jateveden sisaitamien liuennei-den aineiden adsorptio- ja hyfidyntaminen tapahtuu jatku-vasti kantajilla, joille mikro-organismit 10 ovat kasvaneet. Veteen liuenneiden aineiden adsorption ja rikastumisen ja kantajien pinnalle samoin asettuneiden mikro-organismien vaikutuksesta tapahtuvan biologisen ha-joamisen valille muodostuu tasapainotila. Taten saavute-taan pinnan jatkuva regeneroituminen. Samoin muodostuu 15 substraattitarjonnasta riippuen tasapaino runsaasti tay-teaineitasisaitavilia polyuretaanimassoilla tapahtuvan biomassojen kasvun ja aineiden liukenemisen valille, niin etta kantajilla sailyy jatkuvasti lisaantynyt biomassojen aktiivisuus.

20 Keksinnttn mukaisten kantajien avulla on mahdollis- ta vahintaan kaksinkertaistaa aktivoimislietepitoisuus biologisissa puhdistuslaitoksissa siten, etta olemassa olevien puhdistuslaitosten tuotantokyky nousee huomatta-vasti tai etta uusissa laitoksissa riittavat pienemmat 25 allastilavuudet.

Kantajien eras yksinkertainen tekninen kayttO pe-rustuu niiden lisaamiseen tavanomaiseen, biologiseen il-mastusaltaaseen. Kaasu/nestevirtauksen vaikutuksesta py-syvat kantaja-aineosaset leijuvina ja tasaisesti jakautu-30 neina aktivoimistilassa. Naita runsaasti tayteaineita si-saitavia polyuretaanikantajia voidaan aarimmaisen suuren kulumiskestavyytensa ansiosta ongelmattomasti kayttaa myOs pintallmastimilla varustetuissa ilmastusaltaissa.

Erityisen edullisesti vaikuttaa kayttb jatevesien 35 nitrifioinnissa ja denitrifioinnissa, koska tata vårten tarvittavat mikro-organismit kasvavat hitaasti ja edullisesti kasvupinnoilla.

32 jatevedenpuhdistuksen aerobisella alalia voidaan naita laitoksia kayttaa myGs leijupatjareaktoreina tai kiintopatjareaktoreina. Virtaus kiintopatjan lapi voi ta-pahtua yhta hyvin alhaalta ylGspain kuin myGs ylhaaita 5 alaspåin. Samoin on kayttG biosuodattimena mahdollinen. Runsaasti tSyteaineita sisaitavia polyuretaanimassoja kåytetåån erityisen suuren pinta-alansa takia edullisesti myGs paailyskasvustopintana (uppobiosuodatus).

Anaerobisen jatevedenpuhdistuksen alalia on valit-10 tavlna useita mahdollisuuksia mlten kayttaa selkeytysal-talssa kekslnnGn mukalsesti runsaasti tayteaineita sisal-tavia kantaja-aineita, joilla on polyuretaanien kanssa voimakkaasti lisaantynyt hajotusteho ja vahingollisia ai-neita sisaitavan veden ratkaisevasti lyhentyneet viipy-15 misajat. Laitoksia voidaan kayttaa seka virtaus- tai lei- jupatjalla etta myGs kiintopatjalla. KiintopatjakSyttGta-valla voidaan runsaasti tayteaineita sisåltaviå polyuretaanimasso ja kayttaa rakeina tai kiinteina rakenneosina, kuten esim. aukirullattujen mattojen tai esivalmistettu-20 jen taytepohjien muodossa. MyGs tassa voi lapivirtaus kiintopatjassa tapahtua seka alhaalta ylOspain etta myGs painvastoin. KayttGtapa toteutetaan yleensa jateveden kulloisenkin laadun mukaan ja erikoisuudesta riippuen.

KekslnnGn mukaisen kaytGn tekninen edistysaskel on, 25 kuten esimerkkiosassa myGs yksityiskohtaisesti osoitetaan, edelleen ja erityisesti nahtavissa siina, etta kaytettaes-sa kantajina runsaasti tayteaineita sisaitavia polyuretaa-neja jopa tavanomaisesti biologisesti esipuhdistetut ja-tevedet voidaan viela tehokkaasti vapauttaa sellaisista 30 vahingollisista aineista, jotka sisaitavat suhteellisesti hyvin suuren osan vaikeasti hajotettavia, orgaanisia jaa-mamaaria, joita mikro-organismit tavanomaisessa biologi-sessa laitoksessa eivat enaa pysty hajottamaan mikro-orga-nismien laimennusasteen, niiden hitaan lisaantymisen ja 35 niiden loppuunkasvun vaaran takia.

33 91243

Keksinndn mukaisilla kantajilla voidaan suorittaa myds poistoilinan puhdistaminen orgaanisista aineosista, esim. poistoilman puhdistuslaitoksissa tal orgaanisten yhdisteiden tuotantoprosesseissa, imemaiia yhteen tai 5 useampaan kertaan kosteiden tai nrårkien tai veteen sus-pendoitujen, runsaasti tSyteaineita sisaitavien polyure-taanikantajien lavitse tai kosketuksessa kantajien kans-sa.

Esimerkiksi yhden tai useampien, sarjaan kytketty-10 jen pylvaiden lapi, jotka on taytetty keksinndn mukaises-ti kåytettavéllå polyuretaanikantajalla 50-80 tilavuus-%:iin ja joihin mahdollisesti lisataan sopivien mikro-or-ganismien suspensioita biologista hajottamista vårten, johdetaan samanaikaisesti (esim. ylhåålta pain) poistoil-15 maa ja kastellaan vedelia. Noin 5-60 sekunnin viipymisa-jan jalkeen tapahtuu jo suuri biologinen orgaanisten va-hingollisten aineiden poistuminen, mika suhteellisen ly-hyen kaynnistysjakson jålkeen johtaa hajottavien mikro-organismien vilkkaaseen lisaantymiseen. Myds tassa talou-20 dellisesti edullisessa prosessissa toteutuu, kuten vesi-pitoisissa suspensioissa, fysikaalis-biologisessa tasa-painossa vahingollisten aineiden adsorptio kantajamassaan ja aineiden hajoaminen kosteuskalvon lasnaollessa kanta-jamassan. pinnalla ja sen sisalla samanaikaisesti ja sa-25 malla alueella. Mikro-organismien lisakasvun ylimaara voidaan poistaa tayttåmaiia bioreaktoripylvaat satunnai-sesti yhteen tai useampaan kertaan vedelia ja puhaltamal-la voimakkaasti ilmaa niiden lapi.

KeksinnOn mukaisesti kaytettyjen kantajamassojen 30 huoltaminen on niiden inertin luonteen takia ongelmaton-ta. Siten nama voidaan esimerkiksi vuosia kestavan pitka-aikaiskaytdn aikana mahdollisesti poistaa aktiiviliete-ylimaaran kanssa ja polttaa mukana polttoaineena, puhdistuslaitoksissa, joissa aktiivilietteen ylimaara poltetaan 35 leijukerrosuunissa. Yleensa koko kantajaaineen vaihtaminen ei kuitenkaan ole tarpeen.

34

Suoritusesimerkkej a A) Kantaja-aineiden valmistus (ei keksinnOn mukai-nen valmistusmenetelma) A)1. NCO-esipolymeerien valmistus 5 NCO-esipolymeerien valmistus suoritetaan sinansa tunnetulla tavalla sekoituslaitteistossa kuumentamalla lShtOkomponentteja (suurimolekyylinen polyhydroksyyliyh-diste, mahdollisesti pienempimolekyylisiS polyoleja, edullisesti tertiaarista typpea sisaitavia polyoleja ja 10 polyisosyanaatteja) 2-3 tuntia noin 70-90°C:n lampOtilas-sa, kunnes lahes laskettu NCO-pitoisuus on saavutettu.

91243 35 . ,

Γ3 O O O O O O

O CN O O CN VD \D

M (N CN I »— (NI

(0 ** Cfi in rr N" m cd *- c g > > « » > li S *— in (n i r— o m i Ό & Φ _ in rr 't .in oo *— c s - ». * g 2 t- CN (N I T- o mi

3 ·—I

•f1 . ^ SJ0 ^ ^ ^ ^ s M a SQ g b 2Ω QQ Ω 2

1 o> & cib! Di Ei ciS SS S S

3 4J Ή ±J +J -n (0 O) id

0 <D J

0 >, \

Λ! ··« C

o )-i N· t—o r— id σ\ o w ί m *— oj C QiKO » - « - - - ^ - - -· - 0) 0) \ :ro οΓ^σισίΡ^«—inmcovoco cn j-> ή s cd m *— r" r-~ ττη n r— αο x u jj 3

<0 4J-HMMMKMMMM U

> «oQQQ'TQQQQ (0 <2 * P P F n; P F PP o -- C 'λ J Q Ό CN O Η *'N 0 1 >, o :<0 lO *— ιηττο »— ιοσι 3 f«tfl>iDi ********* £ 0 H I* \S m OO CN o ·β· o»- c «0 MO«0T-T- r- CN CN t— CN T- ·*

•η Η ϋ Σ C

<D 0

X -H

X 4J

14 (0

OJ Q (0 X

ED -W

-η 2 »—ro u σι oi <N r- ro c »o tø *.».*. «» m«. -H )> 1) o*> ininin^inromro o ai Æ c id ai A ft c Al A -U C >1 ~ -U o a: id 3 C (U U ft 0) +J o (0 •η ή m ω M tø (N O O O O O O O O A Cfl a> o^oo ooo o o o A c cd Accnmo cn o in cn id oo —- io E co n x

>i —i A CN TT 1- VO Οι (N inr» C

I-I > £ »— lO *—1/1 *— *— (D C

0 -W φ

Ot U Qt « φ xr

? R J

O ft U

CJ 0 01 <0 z a, 4J c c ft gj C Ή in c c id tn

r- 0> C CD -H C O

I (D C ι-t ft I

0 O C Ή Ή Λ O

X o Ή W ·Α o C

A! z C X m -H

3 ,Λ O «0 O O (0 "3 <CQ UQU Du Ξ 11 ί § *D *o

<0 fl A fl (0 >1 >1 ICO

H s * & * s a a a * # -=-=,¾ & & s a & & 8 2 a £ " 5 n " § £ si« cn h x * — 0 £ * - μ o £ 36

Maarat taulukossa 1 on annettu paino-osina. KSyte-tyt isosyanaatit: TDI = toluyleenidi-isosyanaatti-2,4-, -2,6-isomee-riseos 80:20 5 D 44 R « tislausjaannOs 4,4'-difenyylimetaanidi- isosyanaatin tuotannosta, joka jaannds sisaitaa osuuksina suurempimolekyylisia polyfenyyli-polymetyleeni-polyiso-syanaatteja, NCO-pitoisuus 29,8 paino-%.

Polyeetteripolyolej a: 10 PHILV * hydrofiilinen, haarautunut polyeetteri, lahtOaineena trimetylolipropaani, saatettu reagoimaan 40 osan kanssa propyleenioksidia ja 60 osan kanssa etyleeni-oksidia, OH-Iuku 26.

PH0BV = hydrofobinen, haarautunut polyeetteri, lah-15 tSaineena trimetylolipropaani, saatettu reagoimaan 80 osan kanssa propyleenioksidia ja sen jalkeen 20 osan kanssa etyleenioksidia, 0H-luku 28.

PHOBL = hydrofobinen, suoraketjuinen polyeetteri, saatu 1,4-butaanidiolista ja propyleenioksidista, OH-luku 20 56.

YhdisteitS, joissa on tertiSårista typpeS: NM = N-metyyli-dietanoliamiini

Kvaternoimisaine: DMS = dimetyylisulfaatti 25 PPS = 85-%:inen polyfosforihappo

Ionisoimistiedot: IQU = kationi-ekvivalentti tai tertiaarinen typpi-ekvivalentti (kationeja muodostava ryhma) milliekvivalen-teissa/1 000 g NCO-esipolymeeria.

30 A) 2. NCO-esipolymeerien reaktio kantajamassoiksi vastaten esimerkkeja 1-8 (yleinen menetelmaohje)

Tayteaine suspendoidaan esitettyyn vesimaaraan tai kostutetaan ja NCO-esipolymeeri sekoitetaan mukaan nopeas-ti ja perusteellisesti huoneen lampOtilassa. Voimakkaasti 35 hydrofiilisten NCO-esipolymeerien tapauksessa reaktioseos jahmettyy huoneen lampdtilassa jo muutamien minuuttien 37 91243 kuluttua, esim. 1-3 minuutissa, hydrofobisten NCO-esipoly-meerien ollessa kysymyksessS kuitenkin vasta 1-2 tunnin kuluttua. Reaktioaika lyhennetaån mahdollisesti 0,1 - 0,5 paino-% katalyyttifi lisaten, laskettuna esipolymeerimåå-5 råsta, ja/tai kayttaen kuumaa vetta (n. 80°C) muutamaksi minuutiksi.

Mikali kationinmuodostus esipolymeerissa ei vielå ole tapahtunut (esim. kvaternoimalla), lisataån vesipitoi-seen tayteainesuspensioon laskettu maarå happoja (tasså 10 edullisesti fosforihappoa) amiini-suolanmuodostusta vårten tai kaytetaån ruskohiilta tax turvetta kaytettaessa tayte-aineena niiden sisaitamia humushappoja suolanmuodostuk-seen, jolloin muodostuu polyuretaani-humaatteja.

Nain valmistetut, mahdollisesti tavallisissa leik-15 kuurakeistimissa pienennetyt, keksinnttn mukaiset kantaja- massat sedimentoituvat koostumuksensa mukaan eri nopeuk-silla, mutta taydellisesti selkeytysvedessa.

B) Kantajamassojen kaytttt biologisessa puhdistusme-netelmåsså (keksinndn mukainen) 20 B) 1. Kaytettyjen biologisten jatevedenpuhdistusme- netelmien luonnehdinta I) Yhtajaksoisesti toimivan kiintopatja-/leijupat-jalaitteiston kuvaus (ks. kuvio 1)

Tassa nimitetaan menetelmaa kiintopatja-laitteis-25 tossa menetelmaksi la) ja vastaavasti menetelmaa leijupat-jalaitteistossa menetelmaksi lb).

Eraan teollisen suurlaitoksen ensimmaisen ilmastus-vaiheen poistovirtauksen osavirta, jonka KHK5-arvot ovat 350 ± 100 mg/1, satunnaisesti ± 250 g/1 ja BHK5-arvot 23 ± 30 5 mg/1, tilapaisesti ± 15 mg/1, pumputaan jatkuvasti pum- pulla 1 johtoa 2 pitkin pylvaaseen 3. Pylvas taytetaan, kuten esimerkeissa esitetaan, kantaja-aineella 4, jolle aktivointiliete-biomassan tulee asettua.

Pylvaan kaasutukseen ja happihuoltoon tarvittava 35 kaasu syOtetaan rotametrin 5 13pi johdon 6 kautta, jossa on sintteri tai reikaievy 7 pylvaaseen 3. Johtamalla suu- 38 ria mååriå happipitoista kaasua voidaan pylvåstå kåyttåå leijupatjana tai våhemmålia kaasunsydtbllå kiintopatjana. Happipitoinen kaasu tulee sintteristå tai reikålevystå 7 ulos pienten kuplien muodossa ja virtaa pylvåån 3 låpi.

5 Johdon 2 kautta sytitetty jåtevesi virtaa samoin pylvåån 3 låpi, jonka tåytteelle 4 muutamassa påivåsså keksinnbn mukaisilla kantaja-aineilla syntyy biologinen turve, ja menee sen jålkeen pylvåån 3 ulosmenon 8 kautta ulos. Kåsi-telty jåtevesi johdetaan keskimååråisen neljån tunnin vii-10 pymisajan jålkeen johdon 8 kautta selkeyttimeen 9. Pyl-vååstå 3 uloshuuhtoutuneet biologisen turpeen osaset erot-tuvat selkeyttimesså 9 ja voidaan poistaa sulkuhanan 10 kautta. Selkeytetty jåtevesi poistuu selkeyttimestå 9 poistojohtoa 11 pitkin.

15 II. Yhtåjaksoisesti toimivan sekoituslaitteiston kuvaus (kuvio 2)

Eråån teollisen suurlaitoksen ensimmåisen ilmastus-vaiheen poistovirtauksen osavirta (KHK5 300-400 mg/1, BHK5 18-27 mg/1) pumputaan jatkuvasti pumpulla 1 johtoa 2 pit-20 kin såiliOOn 3. Rotametrin 4 ja johdon 5 kautta johdetaan sintterin 6 låpi såiliObn 3 happipitoista kaasua. Kåsitel-tåvå jåtevesi ja kantaja-aine 7, jolla bakteerien tulee kasvaa, pidetåån sekoittimella 8 liikkeesså, niin ettå taataan kantaja-aineen ja aktiivilietteen tasainen jakau-25 tuminen. Sintterin 6 låpi pieninå kuplina tuleva kaasu ja-kautuu sekoittimen 8 vaikutuksesta såiliOiin 3, minkå seu-rauksena såiliOn sisålΙόη riittåvå hapensyOttd on mahdol-linen.

Såilidstå 3 ylijuokseva, kåsitelty jåtevesi johde-30 taan johtoa 9 pitkin selkeyttimeen 10.

Såilidstå 3 uloshuuhtoutunut aktiiviliete 7, joka laskeutuu selkeyttimesså 10, voidaan vieda pumpulla 11 johtoa 12 pitkin takaisin såiliOOn 3 tai poistaa kierros-ta. Selkeytetty jåtevesi poistuu selkeyttimestå 10 johtoa 35 13 pitkin.

39 91243

Esimerkeissa nimitetaan jatkuvaa puhdistusta edelia kuvatussa sekoituslaitteistossa puhdistusmenetel-m&ksi II. Keskimaarainen viipymisaika on nelja tuntia.

Esimerkki 1 5 1.1 Kantaja-aine 67,7 paino-osaa luonnon ruskohiilta Aachenin rusko-hiillalueelta, jossa on 52 % jaamakosteutta ja joka pie-nennettlin alle 200 pm:n osaskokoon ja oli siten ruskohii-lipOlyna, sekoitetaan 35,2 paino-osaan vetta ja sekoite-10 taan yleisen valmistusmenetelman mukalsestl, kuten edelia esitettlin, 7,5 palno-osan kanssa katlonista NCO-esipoly-meeria KIPP-A (5,1 paino-% NCO). Syntyy kantaja-aine, joka on vedelia paisuneen, kostealta tuntuvan, lievasti elasti-sen kiintoaineen muodossa, joka rakeistetaan kappaleiksi, 15 joiden koko on alle 12 mm. Kiintea, ruskohiilelia taytetty kationinen polyuretaani(urea)kantaja-aine sisaitaa 32,5 g ruskohiili-kuiva-ainetta 40 g:ssa vedettiimaksi oletettua kantaja-massaa (vedettdmaksi lasketusta ruskohiilesta ja vedettOmaksi oletetusta polyuretaanista), niin muodoin 20 81,25 paino-% ruskohiilta, laskettuna taytetyn polyuretaa ni (urea)kantajan kuivamassasta.

Saatu, rakeistettu kantaja-aine sekoitetaan nyt vesiylimaaran kanssa, annetaan paisua 24 tuntia (huoneen låmpStilassa) t&ydellisesti ja sekoittamisen jaikeen sen 25 påållå oleva vesi dekantoidaan pois. TSsta johdettua ar-voa, joka ilmoittaa veden painoprosenttimaarSn paisuneessa kantajassa (tSyteainepitoisessa polyuretaaniureassa) ja sen vålissS, nimitetSSn tSssS veden imevyydeksi (WAF) (ks. låhempi selitys seuraavassa).

30 Kiintoainepitoisuus n&in valmistetun rakeistetun tuotteen, joka nyt on voiraakkaasti paisuneen kantaja-ai-neen muodossa, vesipitoisessa suspensiossa, on esimerkki-tapauksessa 140 g kiintoainetta/1 "suspensiota" (ilman paaiia olevaa vetta). Kiintoainepitoisuus 1 litrassa t^l-35 laista suspensiota (ilman paaiia olevaa vetta) nimitetaan suspension kuiva-ainepitoisuudeksi (lyhennettyna TS(S)).

40

Yhden litran tata voimakkaasti paisuneen kantaja-aineen suspension painoa (ilman paaiia olevaa vettå) nimitetaan suspensiopainoksi (lyhennettyna SG).

Yhden litran tata suspensiota painosta (SG) ja sen 5 sisaitaman kantajan kuivamassan arvosta (TS-S) johdetaan ns. suspensiotekijan (F4) arvo. Suspensiotekijan F4 arvo miinus 1 (F4-1 ilmoittaa, kuinka moninkertainen maara vet- ta (laskettuna kantajakuiva-aineesta) suspensiossa yhteen-sa (paisutusvetena ja vetena vaiitiloissa kantajaosasissa 10 tai niiden vålissa) on.

Suspensiotekijan F4 arvo maaritetaan kaytanndssa siten, etta maaritetaan kantajakuivamassa yhdesta litrasta kantajan suspensiota vedessa (ilman paaiia olevaa vetta) ja suspension paino (SG) jaetaan sen sisaitaman kantaja-15 kuivamassan painolla (TS(F)): F4 SG TS(S) 20 Suspensiotekijan F4 tasta arvosta voidaan vedenime- vyys (WAF) maarittaa tunnusluvuksi keksinndn mukaisesti kaytettaville kantajamassoille seuraavan kaavan mukaisesti : WAF = F4 1 · 100; (%:eissa)

Tama vedenimevyyden (WAF) arvo prosenteissa ilmais-tuna antaa havainnollisen kuvan voimakkaasti paisuneiden 30 ja mahdollisesti vetta imevia vaiitiloja sisaitavien kan-tajamassojen tilasta, jossa niita paisuneessa tilassa puh-distuslaitoksessa kaytetaan. Esimerkissa 1.1 on esimerkik-si 1 litran suspensiota kuiva-ainepitoisuus ilman paaiia olevaa vetta 140 g kiintoainetta. Suspensiopainolla 1 013 35 g/1 suspensiota voidaan tassa laskea suspensiotekija 41 91243 F4 = = 7,236. Yksi paino-osa kantajamassan kuiva- ainetta muuttuu siten 6,236-kertaisen vesimåårån kanssa 5 kuvattuun paisuneeseen suspensiomuotoon. Toisin ilmaistuna on vedenimevyyden arvo 6,236 : 7,236 x 100 * 86,2 %.

Kantajamassojen edelleen luonnehtimiseksi maarite-taan viela tiheys (g:oissa/l) eri kasittelytavoilla, jol-loin måaritetaan tiheydet S1-S3 seuraavissa olosuhteissa: 10 SI. Tiheys, tiputettuna: Kantajamassaa suspendoi- daan 24 tuntia suureen ylimaaraan vetta, sen jaikeen tålla paisuneella massalla taytetaan seula, jossa on 2 nun:n seu-lareiat, 10 cm:n korkeudelle ja annetaan tippua yksi tunti; jaljelle jaanyt tåyteainemaara punnitaan sen jaikeen 15 mittaastiassa ja muutetaan tiheydeksi (jauhepaino/litra).

52. Tiheys, puristettuna: Sl:n mukaisesti tiputettu kantajamassa pannaan 1 mm:n seulalle vilden minuutin ajaksi kolmen barin paineen alaiseksi ja punnitaan sen jaikeen mitta-astiassa. Laskemalla paino litraa kohti maaritetaan 20 tiheys S2.

53. Tiheys, kuivattuna: Kosteaa, puristettua kanta-jamassaa kuivataan (noin) yksi paiva 110°:ssa tyhjOssa muuttumattomaan painoon ja punnitaan, kuten edelia mittaastiassa.

25 Edelia esitetyssa esimerkissa ovat nain maaritetyt

Sl-S3:n arvot: S 1 (tiputettuna) 515 g/1 S 2 (puristettuna) 503 g/1 S 3 (kuivattuna) 239 g/1.

30 Arvojen parempaa vertailtavuutta vårten maaritel- laan viela seuraavat tekijat:

Fl: Tilavuustekija, on vedessa paisutetun, tipute-tun naytteen painon/1 ja maaritetyn painomaaran kuiva-ainetta yhdesta litrasta vesipitoista suspensiota (TS(S)) 35 osamaara.

42 FI - —^— TS(S) 5 F2: Puristustekija on vastaavasti puristetun nayt teen painon litraa kohti (tiheys S2) ja kuiva-ainemSSr&n/l suspensiota osamaara.

F2 « _?? 10 TS(S) F3: Paisumistekija on tiputetun naytteen painomaa-ran (SI) ja veden poistamisen jaikeen tiputetulle nayt-teelle maaritetyn kuivamassan painomaaran (TS(S1)) osamaa-15 ra.

SI

F3 = TS(S1) 20 Tilavuus-, puristus- ja palsumlstekljOlden tulisi olla vahlntaan 2, edullisesti vahlntaan 3 ja erityisen edullisesti vahlntaan 4. Mainittujen tekijOlden yiarajat ovat jonkin verran alle 20, edullisesti alle 15. Lisaksi tulee saman naytteen naiden kolmen tekijan poiketa toisis-25 taan mahdolllslmman véhan, ts. nllden eron tulee olla enlntaan kolmlnkertalnen, edullisesti vain n. kakslnker-tainen.

1.2 Kantaja-aineksen kayttiS biologisessa puhdistus-menetelmassa la) (kekslnnOn mukalnen kayttiJ) 30 Kuvatun puhdlstusmenetelman mukalsestl taytetaan kiintopatjassa 1 000 litran kiintopatjatilavuus 75 tila-vuus-%:iin edelia kuvatulla kantaja-aineella ja asetetaan tulo/poistomaara arvoon 250 1/h (ks. kuvio 1 ja ylelnen menetelmakuvaus la)).

35 Kolmen viikon kayttOajan jaikeen saadaan seuraavat tulokset: 43 91243

KeksinnOn Ilman kantajaa mukaiset (vertailukoe) CSB5-hajotus 41 % 8 %

Nasia-myrkyllisyys 1:200 - 1:5 000 - 5 laimennus laimennus

Kalamyrkyllisyys 1:10 - 1:24 - laimennus laimennus

Hajukynnysarvo 1:180 - 1:1 000 - laimennus laimennus 10 (Laimentaminen puhtaalla vedelia).

TåssS ja seuraavissa esimerkeissM suoritettiin hapen tarpeen maaritykset DIN 38409-Teil 41:n (joulukuu 1980) mukaan, kalamyrkyllisyys DIN 38412-Teil 15:n (keså-kuu 1982) mukaan, nasia-myrkyllisyys DIN 38412-Teil 11 :n 15 (lokakuu 1982) mukaan ja hajukynnysarvon måårittåminen saksalaisten standardimenetelmien mukaan vedenpuhdistusta vårten, Loseblatt-Sammlung, Ausgabe 1982 Verlag Chemic-Weinheim.

VSrin vaalentuminen: 20 Transmissio 600 nm:ssa 500 nm:ssa 400 nm:ssa tulos (%) 95,5 91,5 75,0 (keksinnbn mukaiset) tulos (%) 76,0 67,5 47,0 (vertailu koe) 25 Esimerkki 2 2.1 Kantaja-aine:

Ruskohiiltå tSyteaineena sisaitavia amfolyyttisia (kationeja ja anioneja sisaitavia) polyuretaani(urea)mas-soja, valmistusmenetelman A mukaisia, jotka sisaitavat 30 41,66 paino-osaa luonnon ruskohiiltå, jossa on 52 % jaama- kosteutta (20,0 paino-osaa ruskohiili-kuiva-ainetta), pie-nennetty alle 200 pm:n kokoon, 10,0 paino-osaa kationista NCO-esipolymeeria KIPP-A (kuten esimerkissa 1) 35 70,0 paino-% vetta, jossa on 0,2 paino-osaa diaminosulfo- naattia, jolla on kaava 44 H2N-CH2-CH2-CH-NH2 CH, S03Na 5

Kantaja-aine sisåltaa kiintoaineessa (vedettOmana) n. 66,2 paino-% ruskohiilta.

Rakeistettu tuote pienennettiin alle 12 mm:n kappa-lekokoon. Kuiva-ainepitoisuus (TS-S) on veteen suspendoi-10 tuna 112 g/1 suspensiota (ilman paaiia olevaa vetta, ks. selitykset esimerkissa 1).

Tiheydet (g/1) ovat: tiputettuna: 645 g/1 (SI) puristettuna 505 g/1 (S2) 15 kuivattuna: 349 g/1 (S3).

2.2 Kantaja-aineiden kaytttt biologisessa puhdistus-menetelmåssa la) (keksinndn mukainen)

Esimerkin 1 olosuhteissa suoritettiin jåtevedenpuh-distus kiintopatjassa.

20 Tulokset kolmen viikon kuluttua:

KeksinnOn mukainen Ilman kantajamassaa (vertailukoe) KHK5-hajotus 38 % 8 % NSsia-myrkyllisyys 1:900 1:5 000 - 25 laimennus

Hajukynnysarvo 1:140 1:1 000 - laimennus V3rin vaalentuminen:

Transmissio 600 nm:ssa 500 nm:sså 400 nm:ssa 30 tulos (%) 87,0 80,5 57,0 (keksinndn mukainen) tulos (%) 50,0 37,5 20,0 (vertailukoe) 45 91243

Esimerkki 3 (vertailuesimerkki)

Kationinen polyuretaani(urea)kantaja-aine, jossa on 66,6 paino-% merihiekkaa tSyteaineena

Yleisen menetelman mukaisesti valmistetaan kationi-5 nen polyuretaani(urea) isosyanaatti-esipolymeerista KI-PP-A ja merihiekasta (raekoko alle 300 pm), (10 paino-osaa kationista NCO-esipolymeeria KI-PP-A, 70 paino-osaa vetta, 20 paino-osaa merihiekkaa). Saatua rakeistettua tuotetta kSytetåån pienennettyna alle 12 mm:n raekokoon.

10 Kuiva-ainepitoisuus on 125 g/1 suspensiota, tiheys SI: 728 g/1 (tiputettuna); S2: 620 g/1 (puristettuna), S3: 406 g/1 (kuivattuna). Kantaja-ainetta kSytettiin leijupatjalait-teistossa (puhdistusmenetelma lb)). Esimerkin 3 mukainen kantaja-massa sedimentoituu (vastakohtana vertailuesimer-15 kille 5) ja si tå voidaan sen tahden kåyttaa seka kiinto-patja- etta myds leijupatjamenetelmåsså. Merihiekka ai-noana tåyteaineena on kuitenkin rajoitetusti tehokas te-hoon nåhden biologisessa jåtevedenpuhdistuksessa. Kuitenkin saadaan hyviå tuloksia, kun osa merihiekasta korvataan 20 hydrofiileillS tSyteaineilla, kuten ruskohiilelia (ks.

esimerkki 4).

Esimerkki 4

Kationinen polyuretaani(urea)kantaja-aine, joka sisaitaa merihiekkaa ja ruskohiilipOlyå, kumpaakin 33,3 25 paino-% (laskettuna kuiva-aineesta)

Meneteliaan, kuten esimerkissa 3, mutta korvaten kuitenkin puolet merihiekkamaarasta ruskohiilipOlylia (kuiva-aineena laskettuna = 10 osaa). Tata vårten kaytet-tiin 11,25 osaa ruskohiilipOlyå, jonka jaamakosteus oli 30 11 %). Alle 12 mm:n kappalekokoon pienennetyn rakeistetun tuotteen kuivaainepitoisuus TS-S oli 84,5 g/1 suspensiota. Tiheydet ovat: SI: 645 g/1; S2: 566 g/1; S3: 302 g/1; ve-denimevyys WHF * 91,7 % ja paisumistekija F3 on 5,6.

Esimerkin 3 ja 4 kantaja-aineiden keksinnOn mukai-35 nen kayttb biologisessa puhdistusmenetelmassa la (kiinto-patjamenetelma) 46

Tilavuus 100 1 siita 75 tilavuus-% tSytettyna edel-la mainituilla tayteaineksilla. Tulo- ja poistovirtaus 25 1/h.

Biologiset tulokset on koottu seuraavaan: 5 Esimerkki Vertailu ilman 3 4 kantaja-ainetta KHK5-hajotus 24 35 9

Nasia-myrkyllisyys laimennuksella 1:3 000 1:450 1:3 300 10 Hajukynnysarvo laimennuksella 1:900 1:290 1:950 varin vaalentuminen:

Transmissio 600 500 400 nm:ssa nm:ssa nm:sså 15 Esimerkki 3 4 3 4 3 4

Tulos 79 90 69 85 55 68

Vertailu ilman kantajaa 76 67 52 20 Esimerkki 5

Vertailukoe esimerkeille 1-4 - ei keksinnOn mukai- nen 5.1 Kantaja-aine:

Valmistetaan kationinen polyuretaani(urea) isosya-25 naatti-esipolymeerista KIPP-A, kuitenkin ilman tayteainet- ta (15 osaa NCO-esipolymeeria KIPP-A ja 85 osaa vetta). Saatua rakeista tuotetta kaytetaan alle 12 mm:n kokoon pienennettyna.

5.2 Biologinen jatevedenpuhdistusmenetelma 30 Esimerkin 5 (vertailu) mukaista ainetta taytyi kayttaa sekoituslaitteistossa (puhdistusmenetelma II/kuvio 2), koska tama kantaja-aine (ilman tayteainetta) kiinto-patjalaitteistossa kellui viela jopa viikkojen jaikeen. Menetelman Ib) leijupatjalaitteistossa tama aines on eh-35 dottomasti kayttOkelvoton.

47 91243

Kuiva-ainepitoisuus TS-S (g/1 suspensiota) esimer-kista 5 - rakeille oli 36 g/1, tlheydet: SI: 520 g/1 (ti-putettuna); S2: 490 g/1 (puristettuna) ja S3: 219 g/1 (kuivattuna).

5 Esimerkki 6 6.1 Kantaja-aine:

Kationinen polyuretaani(urea)massa, taytetty 50 paino-%:lla ruskohiilipOlya ja 25 paino-%:lla (laskettuna kuiva-aineesta) mustaturvetta.

10 Tavallisen menetelman mukalsestl (kuten valmistus- ohjeessa A kuvataan) saatetaan 22,47 paino-osaa ruskohiilta, jonka jaamakosteus on 11 % (vastaa 20 palno-osaa ruskohiili-kuiva-ainetta) pienennetyssa muodossa (alle 100 pm), 12,35 paino-osaa 15 mustaturvetta, jonka jaamakosteus on 19 % (vastaa 10 paino-osaa mustaturve-kuiva-ainetta), jonka kuituosuus on 8 paino-% ja joka on pienennetty alle 200 μπι:η kokoon, rea-goimaan 10 paino-osan kanssa seosta, jossa on kationista esipolymeeria KIPP-B ja ei-ionista NCO-esipolymeeria 20 OPP-H painosuhteessa 3:2, sisaitaen 4,5 paino-% NCO-esipo-lymeerissa ja 55,3 paino-osan kanssa vetta. Syntynyt run-saasti tayteaineita sisaitava polyuretaani(urea)kantaja pienennetaan raetuotteeksi, jonka kappalekoko on alle 200 mm. Veteen suspendoituna on kuiva-ainepitoisuus TS-S 108 25 g/1, tiheydet ovat: tiputettuna: 386 g/1 (SI) puristettuna: 412 g/1 (S2) kuivattuna: 158 g/1 (S3).

6.2 Ia):n ja Ib):n mukainen biologinen puhdistusme- 30 netelma

Tayteainepitoista polyuretaani(urea)kantaj aa kAy-tetaan ensimmaiset nelja viikkoa menetelman la) mukaises-ti kiintopatjassa, sen jaikeen nelja viikkoa lb):n mukai-sessa menetelmassa leijupatjassa. Tilavuus on 100 1, josta 35 75 tilavuus-% taytettiin edelia mainitulla kantaja-aineel- 48 la. Poisto/tulo-virtaus oli 25 1/h. Tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon:

Puhdistusmenetelmå KeksinnOn mukainen Vertailu ilia) lb) man kantaja- 5 Kiintopatja Leijupatja ainetta KHKj-hajotus 39% 36% 5% Nåsiå-myrkyllisyys 1:140 1:160 1:3 500

Hajukynnysarvo 1:180 1:200 1:1 000 Vår in vaalentuminen: 10 Transmissio 600 nm:sså 500 nm:sså 400 nm:sså la) lb) la) lb) la) lb)

Tulos (keksinnOn mukainen) 87,5% 93,5% 81,0% 88,0% 61,0% 68,0%

Tulos (vertailu 15 ilman kantaja-ainet- ta) 50,0% 64,5% 37,5% 53,0% 20,5% 31,5%

Jos 11 % jååmåkosteutta sisåltåvå kivihiilipOly korvataan vastaavalla måårållå tåysin kuivattua ruskohii-lipblyå (alle 1 paino-% vettå), saadaan edellå esitetysså 20 jåtevedenpuhdistusmenetelmåsså kåytånnbllisesti samanlai- set tulokset; sen tåhden kåytånnOsså ei ole tarpeen rusko-hiilipOlylle suorittaa tållaista edeltåvåå kuivausproses-sia. Lisåksi on tåydellisesti kuivatun ruskohiilipOlyn takaisinpaisuttaminen ja kostuttaminen sekå aikaaviepåå 25 ettå my5s teknologisesti vaikeaa.

Esimerkkl 7

Kationinen polyuretaani(urea)massa, jossa on tåyt-teenå 40 paino-% mustaturvetta ja 28 paino-% antrasiit-tipblyå 30 Kationinen polyuretaani(urea)massa valmistetaan valmistusmenetelmån A mukaisesti saattamalla 12,3 paino-osaa mustaturvetta, kuten esimerkisså 6 (10 paino-% vede-tdntå mustaturvetta), 7 paino-osaa antrasiittipdlyå, pie-nennetty alle 90 pm:n kokoon, 8 paino-osaa kationista NCO-35 esipolymeeriseosta esimerkistå 6.1 (4,5 % NCO) ja 73 pai no-osaa vettå reagoimaan tavalliseen tapaan ja pienenne- 49 91243 taån alle 12 mm:n rakeiksi. Veteen suspendoituna on kuiva-ainepitoisuus 87 g/1. Tiheydet ovat: tiputettuna: 538 g/1 (SI) puristettuna: 408 g/1 (S2) 5 kuivattuna: 172 g/1 (S3).

KHyttd biologisessa puhdistusmenetelmassa la): Menetelmålle esitetylia tavalla taytetaan 100 l:n kiintopatj atilavuus 70 tilavuus-%:iin edellåesitetylia kantaja-aineella, tulo- ja poistovirtaus on 25 1/h. Tu-10 lokset neljasså viikossa ovat:

Keksinndn Vertailu ilman mukainen kantaja-ainetta KHK5-hajotus 36 % 9 % Nåsiå-myrkyllisyys 1:300 1:2 500 - 15 laimennus

Hajukynnysarvo 1:450 1:960 - laimennus varin vaalentuminen:

Transmissio 600 500 400 20 nm:ssa nm:ssa nm:ssa

Tulos 96 % 90 % 74 % keksin- non mukaises-ti

Tulos 87 % 79 % 57 % (vertei- 25 luesimerkki)

Esimerkki 8 8.1 Kantaja-aine:

Kationinen polyuretaani(urea)massa, jossa on 50 paino-% mustaturvetta (kuivamassa)

30 Tavalliseen tapaan saatetaan valmistusmenetelman A

mukaisesti kationinen polyuretaanimassa, jossa on 24,7 paino-osaa mustaturvetta, kuten esimerkissa 6 (vastaten 20 paino-osaa vedetOnta mustaturvetta), 20 paino-osaa katio-nista NCO-esipolymeeria K0PP1-E (hydrofobinen NCO-esipoly-35 meeri, jossa on 5,9 paino-% NCO) ja 56,3 paino-osaa vetta reagoimaan runsaasti tayteainetta sisaitavaksi kantaja- 50 aineeksi ja tåmå rakeistetaan alle 12 mm:n kokoon. Veteen suspendoituna on kiintoainepitoisuus 69,3 g/1. Tiheydet ovat: tiputettuna: 379 g/1 (SI) 5 puristettuna: 377 g/1 (S2) kuivattuna: 140 g/1 (S3).

8.2 KayttO biologisessa puhdistusmenetelmåsså la) 100 l:n kiintopatjatilavuus taytetaan 75 tilavuus-%:iin edelia esitetylia kantaja-aineella, tulo/poistovir-10 taus on 25 1/h. Tulokset neljasså viikossa:

KeksinnOn Vertailu ilman mukainen kantaja-ainetta KHK5-hajotus 35 % 7 % Nåsia-myrkyllisyys 1:500 1:4 000 - 15 laimennus

Hajukynnysarvo 1:867 1:345 - laimennus VSrin vaalentuminen:

Transmissio 600 500 500

20 nm:ssa nmrsså nm:ssS

Tulos (keksinndn mukainen) 94 % 87 % 73 %

Tulos (vertailuesimerkki) 83 % 76 % 53 %

Esimerkit 9-21 25 Runsaasti téyteaineita sisåltSviå, hitaasti sedi- mentoituvia polyuretaani(urea)massoja, jotka koostuvat polyuretaani-pehmeS- ja kova-solumuovijåtteista, muista tSyteaineista ja NCO-yhdisteistå 1. Esimerkkiosassa tflyteaineina kaytettyjen solu-30 muovien tunnusarvoja a) Pehmeasolumuovit

Kolmena pehmeåsolumuovina WSB 14, 90 ja 61 kåytet-tiin eri tilavuuspainojen (vålilta n. 15-110 kg/m3) seoksia suurteollisesta polyeetteri-polyuretaani-lohko- ja muotti-35 solumuovituotannosta 51 91243 WSB-14:

Vallitsevasti lohkosolumuovijatteesta koostuvan pehmeSn solumuovin kuivatiheys on n. 14 g/1. Osaskoko 1-20 mm, satunnaisesti 25 mm:iin asti.

5 Tiheydet veteen suspendoimisen jaikeen SI: 263 g/1; S2: 101 g/1; S3: 14 g/1; TS-S (kuiva-ainepitoisuus vesi-suspensiossa): 12,5 g/1 suspensiota.

WSF-61:

Pehmeamuovijatetta muovauspuristeesta, joka sisal-10 tåa hyvin suuren osan kettoa (sitkea ulkoketto), tiheydet SI: 365 g/1; S2: 199 g/1; S3: 61 g/1; TS-S 51,7 g/1 suspensiota.

WSB-90:

Lohko-pehmeasolumuovijatteita; osaskoot 1-12 mm, 15 tiheydet SI: 365 g/1; S2: 199 g/1; S3: 40 g/1; kuiva-ainepitoisuus TS-S 35 g/1 suspensiota.

b) Lohko-kovasolumuovijatteet HSB-65:

Lohko-kovasolumuovijatteista koostuvan rakeisen 20 tuotteen, jonka osaskoot ovat alle 2 mm, tiheydet ovat: SI: 896 g/1; S2: 457 g/1; S3: 65 g/1.

2. Vertailukokeita modifioimattomilla solumuoveil- la:

Polyuretaani-esituotteilla ei-sidotut PU-solumuovit 25 ovat biologista jateveden puhdistusta vårten kaytanndssa taysin kayttOkelvottomia, koska solumuovit kelluvat pin-nalla (vrt. taulukko 2).

My6s eraassa jatkovertailukokeessa sekoituslait-teistossa alle 12 mm:n kokoon pienennetylla, yhtenaiselia 30 lohkopehmeasolumuovilla, jolla oli suhteellisen suuri ti-heys (tiheys 36 g/1; tilavuuspaino 90 g/1) jopa viela kol-men kuukauden vesivarastoinnin jaikeen keskeytettaesså sekoitus lyhyeksi aikaa nousi suurin osa aineksesta heti pinnalle. Leijupatjan kaytttt talla solumuovilla ei ollut 35 mahdollista. Samoin ovat PU-kovasolumuovirakeet sopimatto- 52 mia, koska ne kelluvat pinnalla ja lisaksi ovat liian hau-raita ja johtavat hienojakoisen kulumisjatteeseen.

Jos kohdissa la) ja lb) mainittujen solumuovien vesipitoiseen suspensioon viedaan eslmerklksi aktiivihii-5 lijauhetta, niin kokeet osoittavat, etta solumuovi ei sido tata. Aktiivihiili voidaan tietyissa olosuhteissa puris-taa kosteaan solumuoviin, veteen suspendoitaessa aktiivihiili kuitenkin huuhtoutuu pois runsaasti.

3. KeksinnOn mukaisen kantaja-aineen valmistus 10 (Ep3jatkuvalla menetelmaiia).

EsimerkeissS 9-21 kaytettyjen, runsaasti tayteai-neita sisåltavien polyuretaani(urea)massojen valmistus tapahtuu huoneen lampdtilassa joko tehosekoittimessa, joka kasittaa sylinterimaisen sailiOn, joka on kiinnitetty pyO-15 rivalle lautaselle vinosti ja joka on varustettu epakes-kisesti sisaSntuotavalla sekoitinlaitteella, joka pydrii vastakkaiseen suuntaan lautasen pydrimiseen nåhden tai kMytetaan vaakasuoraan asennettuja sekoittimia, jotka on varustettu auranvannasta muistuttavilla tydkaluilla.

20 Hienonnettu polyuretaanisolumuovijate ja tarvittava vesi- maara pannaan astiaan, sitten tayteaine, esim. ruskohii-li, sekoitetaan tasaisesti mukaan ja sen jaikeen annostel-laan hienona suihkuna NCO-esipolymeeri mukaan hammasratas-pumpun avulla. Mahdollisesti tapahtuu viimeisena katalyy-25 tin K lisååminen (20-kertaisesti laimennetun vesipitoisen emulsion muodossa). Sekoittaminen, sen jaikeen kun kaikki komponentit on sekoitettu mukaan, keskeytetaan muutamien minuuttien kuluttua ja kantaja-aine levitetaan n. 10 cm:n korkuiseksi kerrokseksi 10-90 minuutiksi, kunnes isosya-30 naattireaktiot ovat suurinpiirtein loppuneet.

Kantaja-aine pienennetaan mahdollisesti ja pestaan useaan kertaan paljolla vedel1a ja si ta voidaan sen jaikeen suoraan tai jonakin myOhempåna ajankohtana kayttaa keksinnOn mukaista biologista puhdistusta vårten.

35 Esimerkkien 9-23 mukaisten kantajien koostumus on 53 91243 annettu taulukossa 2.

4. Tuloksia esimerkkien 9-21 mukalsten kantajlen kSyttOkelpoisuuden testauksesta (tulokset, ks. taulukko 3).

5 Taulukossa 4 esitetaan koottuna joukko esimerkkien 9-23 mukaisten kantajlen mittausarvoja.

Kantaja-aine-esimerkki 22 ja 23 Ohje jatkuvaa valmistusta vårten (El keksinnOn mukalnen) 10 Koostumus ks. taulukko 2, s. 53

Lalttelstona toiraii kakslsllplnen kierukkakouru, jonka vetoisuus on n. 180 1 ja pltuus n. 300 cm ja jonka siipiakselit pyOrivat vastasuuntaan. Tuotekuljetus tapah-tuu pakottamalla sisååntuloaukosta ulosmenoaukon suuntaan, 15 jolloln sekoltlnaksellen valissa tapahtuu reaktloseoksen tietty vaivaaminen tal puristaminen. Alle 12 tal 25 mm:n kokoon pienennetty polyuretaanisolumuovi ja ruskohiilipOly kuljetetaan erikseen annostuskierukoiden kautta kierukka-kouruun. Samassa paikassa tuodaan mantapumppujen avulla 20 vesi ja hammasrataspumppujen avulla NCO-esipolymeeri. On tarkoituksenmukaista, mutta el vdlttamatta tarpeen, se-koittaa kationista NCO-esipolymeeria n. 10-kertaisen vesi-maarfin kanssa, jonka lMmpdtila on n. 10-25°C, lSpivirtaus-sekoittimessa tal staattisessa sekoittimessa voimakkaasti 25 muutaman sekunnin ajan, koska taman johdosta esikuivattu ruskohiilipOly erinomaisen nopeasti ja tasaisesti kostuu erikseen annostellulla jaam&ma&r&lia 50°C:seen kuumennettua vetta ja NCO-esipolymeerit hyvin hienojakoisessa muodossa peittavat kiintoaineet ja solumuovit.

30 2-3 minuutin viipymisajan jaikeen kierukkakourussa poistetaan kourun paassa alla olevan aukon ldpi puoleksi vedelia taytettyihin s&iliOihin ja pestaan n. kahden tun-nin kuluttua tal myOhemmin vedelia.

54 3 4-1- u re •η ^ ro 3 Λ £ 2 νο _1 —< —' ο o r- cd -c- oj ro eg ^ UJ ® o CO o to m ninco o to in ο o co I ___ ~-4 *—4 σ\ ,Η W 3- ιΗ T! ϋ C f-M S 22 2 -4 σ\ r CD Ο Ο -T 04 CD -4 04 •Η τ 2 2 2 7 CO- 04 04 04 ττ Γ-) Ο P- 04 Γ-| <u lSjj~C/5 ^ 0)04 n ojtt h o r rooio40ioioi ·* «--------- U -----—- .

S «4 I 3

jj — 3 4J

W ί 9· « 7 Ξ ® 2 rj0' "= -1 O —I 04 l£> O! C5 Ό I« Z* O I rsi Γ- O Γ-* — GO i—i re 514JLO tt uo tt uo ττ in in in vo \o «5 in in ni m to " . “ - ' ' ------- i , i

3 re Q. — S M

g C ^ n o g “ 0 3 --j O' 3 -4 Η O ΤΤΙΛ C in O O 04 CD ττ «3 r- ττ -4 e\

J2 * re ~ w to — t- -rco ^ se\o ττ -4 m o S Ϊ J S S

C " «ere tu ? - w « 5¾ α W ^ ! SS * ^ g-g re jj ig i * ^ I il m <-h i ™ cn se i i i c?

<U

C

CO I :/g 7 ·-* >i m 1 in «o - O· re tre 2 oc\ in —4 in τ o oi ocdvo^oo w >É η- o· o- io coco co in r- o- r~~ r- cd r~ o- S I -:-

^ -hQ. ’"I

C V4 2 jj in ττ t n m m π m ιηττ m rn m ττ in mm uoltT tn I I"’3, ? <<9<7<α<υ“<7“ S 15 ^ 1 g g| ξ έέέ ϋέέέέ&έϋΐ:

O a14 2hS§ 5 2h s § Eh 2 S S 2 S S

D- Φ -Π3

I U

c O m3 in ιλ in in m tn o t n un in

Q> U *3 **7 *> * * 1 „ O * H

ή 2Σ nrHmvo <-"> ^ in in γμ o cm w tn in ^5· r-ir^ co > — 1 —'1---------- — - — --

:cO

u I C I

rH OJ ϋ <T3 _

:co JJO--0S 2 SS S 2 O O OOOOOO

W 2 2 <3> 2 ^ O O OOOOOO

•H :3 Ή O \ <-4 -H <-| <H <-H <—i -HtH

05 ίτ (p CO -ag -—____

« 1 SC C£ iC

*4 tfl —4 SS ΰ ¥ ϊ 5ί Ϊ 5£ 5C ϋ ii iC SC U ^ •h 4JIJT-1 DQcaaca <i caca ea c α en α o

re 3 -re re H

•h xx J vo m o in in o o- in o o m o -4 m in re---—-—— __oj —< -4_-4 _i re 1 ————* 4J 4J o >4 O Ji SCO CJ O <—>» W -S ·> 3 3 2 72 7 77 CNOJOj IN 04 10 04 in 04

•Η U O «I O S ^ «Η04 f-i 1-4 1—i r4 »-1 «-t<H »-I 04 t-H

4J 04 3 M 5: - in aj ε______________

Stre^ 2 S Σ2 ’O· iΛ -e· N-tt^^ttt-

tn η o V 77 ^ VT

§ -ίϋ^οα S 22 ^ Cffl fflia aaåccé os S«>; 2 !£§: ^ §§ 2=^ ώ § 2 i > ^ :re -V >, -— HZ—II----Α **__ ™ G Σ ^ in mm _ r^in mm m .o o — v O - s s Γ~.04 Γ^Γ-ΓΟΟΡ-ΟΟττοΙγΊ i)· ·-< Ή ψ—t

3 "H

fH I OS-- - 3 Ή 14

CO 10 (U

^ we _ o «-i 04 0-1 tt in id i— cocoo^oim ~ *“4 ,—· 4—1 c—4 ·—( »H »—'<-404040404 55 91243

Jatkoa taulukkoon 2 MåarSluvut paino-osina, kulloinkin kiintoaineesta laskettuna K * 0,5 paino-% dibutyylitinadilauraattia, laskettuna 5 NCO-esipolymeerimaSråstå BK = ruskohiili - luonnollinen (paino-osissa kuiva-ainetta) BKK = ruskohiilikoksi AK = aktiivihiili 10 SK = kivihiilipiily (antrasiittibljy)

Kl = kationinen - hydrofiili NCO-esipolymeeri I = ei-ioninen hydrofiili NCO-esipolymeeri KO = kationinen hydrofobinen NCO-esipolymeeri (K)0 = kationeja muodostava hydrofobinen NCO-esipolymeeri 15 TDIR = veteen sekoittaen lisStty TDI-tislausjaannOs jauhettuna alle 200 pm:iin

Fe 1 = ferromagneettinen rautaoksidi (Fe304), osaskoko n.

1 pm

Fe 2 - rautaoksidipigmentti (Fe203), osaskoko η. 1 μη 20 SIG * piisooli, 30-%:inen vedesssS, ominaispinta-ala 200 m2/g, lisStty SIW = vesilasi, 10-%:inen liuos, jossa 5 paino-% fosforihappoa, lisStty hyytelOityneenS.

56 -J· _ ιηίΑιηΐΛίΑΐΛΐηιηιηίΓιΐηιη m Ο ONN.NsXxs.'sVNWn. s.

O rC\fflrO'\C4COvO-i lAlPv-cf CO »i vOP'-t'-vOvOininC'-vOvOvO^OO

c

<U

•5 νΟΛΝΝΝΝΝΝνΟνΟνΟνΰ Ό Ξ t*» C*- O vOvOvDvOvO P^C'-f^C''· C'- 30^ 'S'v'SS.’S's'sS.’SV'sS. s.

r. o a (^CDCT'iriSSrSSlA-J^J 00

φΐη c COCOCOCOflONNCOCOIDCOCO

^ V-* 03 r3 > CtJCMvOOvOVOvOvO(\J(\ICMCM<\l c ææsNNsssoooæ co Τ'o 'N'N'N^x's'SN.'vS^v^v^^ \ ,ϊο cO'3’voommc\jmir\C7\cor'-C''-vo >vo cri(^i^t?\cr\oæo\ocoæm cd tn £ ooooooooooooo

C ΟΟίΛιηΐΛίΑΐηιΛΟΦΟΟ CO

> COCOC'Q'ITtC'^^OQOCO CO

^ n \ = 2 oooooooooomoo nu iTirCONOiniON^JiACn 3« <MC\iCMC\/CMC0v0CMC\Jt\JC\|Ojm

4J

I u t Ϊ oooooooooooo o

j?i tn OOOOOOOOOOOOO

u X 3 DOlO|f\ionnir\®DOCO O

>- c vo tn ro

.§ ? £ c\jrgmmm*^»*^.mcNiCMCMC\jCM

£ >; e tn tn -η ΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟιηΟ

«o -i <a OOOOCnæ-TC^cvJcnj-criO

2^-1 VOCNJ-rmCMT-r-CMmCMmCVCM

W

3 ltv^ »H O (Λ CD COCDCDGDCOCT'O^^^ C\ t< °\ inN'S's'sN'S'sS.'sV'SS. \

K <? W) vor* Nin^rSiriOOm^ CO

&ti x: b m-jmmmcjcM-a’m-xrmmcM

•H dP

*0 tn ^ΐΑιηίΑΙΛίΛΐηΐΛίΛΟΟΟίηΐη •UG p*· t*» f·» f*· t** o m c*^ 4-1 3 >1 > τπ3 (0 E-t Ή tf 1 1-1 O 1 till- »OOOOOOOOOOOOO o <o „ ooooooooooooo c- tn w— — —— —_ ·— ·— (U <U 3 _ ' ' o tu 3 ~ « -M > +j tu c

(U

E

CM «JO (fl « .O Μ ,Ο .O P .O 0} J3 o ^173 MMMMMMMMMMWMm

m 0 JC

•h a o m a λ; ·

3 E

£ i r(7\0rNK>4lflU)Sffl(J\0 M rr^T-rrT-r-rT-r-OJcj 57 91243

Jatkoa taulukkoon 3

Sarakkeissa 9-10 esitetaan ennen vinoviivaa koetu-lokset keksinndn mukaisesti kåytetyillå polyuretaaniurea-kantajamassoilla, vinoviivan takana tulokset rinnakkaisko-5 keista ilman kantajaa.

Esimerkkien 9-18 tulokset saatiin neljån ensimm&i-sen viikon sisalla, esimerkin 14 tulokset 10 viikon kulut-tua. Keskimååråinen viipymisaika oli neljå tuntia.

Biologisen jatevedenpuhdistuksen esimerkkien 22 ja 10 23 aineiden tulokset 57 paivSn (d) kayttbajalta esitetaån kuvioissa 3a ja 3b. TailOin tarkoittavat kuviossa 3a:

Kayra A lahtdpaikkaa KHK5 (mg:oissa/l), ts. KHK-arvoa sisaantulossa puhdistusvaiheeseen (sisåantulovir-taukseksi otetaan suurlaitoksen 1. ilmastusvaiheen poisto-15 virtaus, joka sekoitettiin kemiallisten jatevesien kans- sa).

Kayra B esittaa keksinnOn mukaisten kantajien so-kean kokeen KHK5-arvoja.

Kayra C antaa KHK5-arvot kaytettaessa esimerkkia 22 20 vastaavia kantajamassoja.

Kayra D antaa esimerkkia 23 vastaavat KHK5-arvot.

Kayrisså B, C, D annetaan KHK5-arvot jateveden neljan tunnin viipymisajan jaikeen selkeytysvaiheessa. Kuviossa 3b) annetaan ruskeaksi varjaytymisen vaalentumiren 25 transmissiona (Tr) 600 nm:ssa (%:eissa) 47., 48. ja 49. paivaile (d).

58 w 3 - 3 C tf) <u -H _ •r> o 3

0 4-> -I

05 -H -H

m Οι 3 5 ω jj E c H — η ·Η 3 σ> '[? <3 > 3 η i ro « IQ 4-> >- c i“-c o) o n to m iruo o) vo ·<τ η σ\ <r c\ σι i-rua mo o i *—o ro tun --------------------- - σ> - * ^ η rot— (Noomocovor^TToofNvoLriror-inr^inTrtD oo - vo m 1 OP V »— T- i— i— »— r- II ro ^ XI — to <u tn w > — 1 o vo •H £ C Ή in

(Or- OO

3 S O I

.u SO i-oær'tfOtfi’Ti-'Tvor'T-iflr-i-cinr-rnr' o -r -— ai 3 o --------------------- - - - - μ :ffl ·> lfimr'*-(00'ff0(Nini-0ir0Tr(0(D’lN^Ttfl'J CN vo ro-r 3 4-1 OP OOOOCOOOCOCOCOOOOOOOOOCOCOCOCOCOCOCOOOCOCO OO CO croco ►.•Hl II ^ i—i :o o O t-l -r4 — Q- Ή tfl (O) ·* C ‘3 ^ «•u o. .‘C1 o tf) vo m cn σ\ o r-ootN -r r- r-~ ro r-~ cn cn n- co •HU) 'S* m □ Ni-N * * m - - - * * (N - - -o..... I - - >τ-ι ^ vfNieo - t- »t ro (N cn - m o m -1-~ ro co n* cn vo vo :c8 6 &4C04J r~OOCOo— (NOOo- 0- »“ (No— σοτ— T— (ΝΓ'τ— »— r— CNr- r— - »—»— 4J3 i* r-~

rH CO | X

:to ri m CO CO -H —* Ή CL B *<C ^ _ “ « S tt —æ ^ (0 -ro hj<; ro tt co id *ffiO(Ocruni-Lnco^fOt-(oroinT-r- m ^ ι rom C") <rt fli ^ w ^ ^ ΓΟ *_3 ** *· *h i fa fi n n^^int-^voninvom^^coconinvDoovo ιλ *5 *»’ΓΙ ^ pi o» i) ii 5c % C 3 I *· "5 u •H 4-1 tf) V4 0) ro w 3 αι ri ε 0) ·Η 4-) :1¾ ε ·Η o 2 VO -H CO « :ίβ ο. cn £ _2 vomor'-Trr~TroommT-r-cNT-TT-g<r~^T—τ- r- i ro ^οσο U . rOTrmvo»— Tr'rrmrOTTrororocDroror^Tr'TVom tt 3 * 'll roro _4 I M4 *- II *H ro Ή •Η i v; -H w 3

4J tn "* 3 4J

wro j-ι s-4 ro 3 i q Ϊ 5 Ϊ'Γ' TT o omr-r'Trr'>ro„voco ο 2 r- ™ ^ r^coooo-TrcNTrt—-mroror--vo-m--- - _ *- c -- 3 Ij -n m -»--TT----CN---*ro-0-'-OOr-H|3rTU-| ® s £ .2 rommcoT-mvommr-mmr-oo^ro»— π r r r- g vo -4T * 3 d - •*-i T—» o m

M M (13 (TJ

MU I ·η» ·γ-»

Dg ·Η π3 § ο^ΓΝΓΊττ^ην>θΓ^αοσΝθ<— r^m

2 [η r-fMrn^’Ln^r^CO^^T-T-r-t-T-r-i-T-T-fNJfN C0r> ·ίυ Π3 CM CVJ

03 wJ {U u ·—* t-4 H W rd 5h fl3

CO

>T

;.*3

CO

•H

59 91243

Jatkoa taulukkoon 4 % WAF-arvon (vedenimevyys) ero per 100 esittaa pro-sentuaalista pitoisuutta (% FKS) suspensiossa (ilman paai-ia olevaa vetta).

Claims (4)

60

1. Aktiivilieteprosesseissa kSytettavia, tSyteai-neita sisåltåviS polyuretaanikantajia, 5 joissa tSyteaineita sitovana matriisina kåytetaan polyuretaani(urea)massoja, jotka sisaitåvat kationisia ryhmia tai segmentteja, jotka muodostavat kationisia ryhmia, tunnettuj a siita, etta 10 a) tayteaineina kaytetaan hienojakoisia fossiili- sia lignoselluloosia sisaltavia luonnonaineita, kuten ruskohiilta tai turvetta, ja b) mahdollisesti lisåksi aktiivihiilta ja/tai korkkijauhoa ja/tai hienojakoisia, yli 100°C:ssa sulavia 15 orgaanisia tislausjatteita, erityisesti toluyleenidi-iso- syanaatin valmistuksessa muodostuvia tislausjatteita, ja/tai hienojakoisia epaorgaanisia tayteaineita ja/tai ho-mogeenisia tai solumaisia muovipartikkeleita, erityisesti polyuretaanivaahtopartikkeleita, jotka voivat olla kool-20 taan useisiin cm:eihin saakka, c) tayteaineiden kokonaispitoisuus on yli 15 pai-no-%, mutta alle 95 paino-%, laskettuna vedettomåsta po-lyuretaanikantaj asta, d) veden absorbointikyky on yli 33 paino-%, mutta 25 enintaan 97 paino-% vetta, laskettuna vedelia paisutetus- ta polyuretaanikantajasta suspensiossa, ja e) lignoselluloosien ja mahdollisten lisatayteai-neiden pitoisuudet saadetaan sellaisiksi, etta kantajat ovat kellumattomia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia polyuretaanikan tajia, tunnettuja siita, etta hienojakoisina lignoselluloosina kaytetaan hienojakoista mustaturvetta ja/tai ruskohiilipdlya.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukaisia polyuretaanikan-35 tajia, tunnettuj a siita, etta polyuretaani- 61 91243 (urea)matriisi sisaltSS 10 - 3000 milliekvivalenttia ka-tionisia ryhmia tai kationeja muodostavia ryhmia 1 kg:aa kohti polyuretaani(urea)massaa ja vahaisia måaria epåor-gaanisia kiintoaineita tåyteaineina.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisia poly- uretaanikantajia, tunnettuj a siita, etta poly-uretaanimatriisi perustuu polyeetteripolyoleihin, jotka sisaitavat alle 20 paino-% oksietyleeniryhmia. 62