NO323141B1

NO323141B1 - Fremgangsmate for flokkulering av suspensjoner

Info

Publication number: NO323141B1
Application number: NO20020241A
Authority: NO
Inventors: Mark John Stringer; Steven Weir
Original assignee: Ciba Spec Chem Water Treat Ltd
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-01-08
Also published as: DK1206415T3; AU765970B2; AU6561400A; EP1206415B1; PT1206415E; NO20020241L; KR20020014833A; NZ516631A; CA2378718C; HUP0201895A2; SK502002A3; CZ2002149A3; BR0012619B1; CN1361752A; PL353594A1; CN1268554C; CA2378718A1; WO2001005712A1; US6805803B1; ES2219375T3

Abstract

kjennetegnet ved at de konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger innføres hovedsakelig samtidig inn i substratet. Foretrukket innføres de konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger i suspensjonen som en vandig blanding omfattende en fortynnet vandig oppløsning av polymer og en konsentrert oppløsning av polymer. Prosessen medfører forbedringer i filtrering og i filterkakefaststoffene.

Description

Denne oppfinnelse vedrører fremgangsmåter for flokkulering av vandige suspensjoner for å bevirke separasjon av faststoffer fra suspensjonen.

Det er vel kjent å tilsette polymere flokkuleringsmidler til vandige suspensjoner for å

separere faststoffer fra suspensjonen. For eksempel er det vanlig praksis å flokkulere og deretter avvanne suspensjonene inneholdende enten oppslemmet fast organisk materiale eller mineralfaststoffer. For eksempel er det vanlig praksis å flokkulere slam som f.eks. kloakkslam, avløpsvann, tekstilindustrieffluenter, rødslam fra Bayers aluminiumoksyd-prosess og suspensjoner av kuUavgang, etc. Flokkuleringsmidler anvendes også vanlig i papirfremstillingsprosesser ved tilsetning av polymere flokkuleringsmidler til den celluloseholdige suspensjon. Flokkulasjon oppnås typisk ved å blande det polymere flokkuleringsmiddel inn i suspensjonen, la de oppslemmede partikler flokkulere og deretter avvanne den flokkulerte suspensjon. I papirindustrien refereres ofte denne fjernelse av vann fra den celluloseholdige suspensjon til, som "awanning".

Polymere flokkuleringsmidler med høy molekylvekt anvendes vanlig for dette formål. Flokkuleringsmidler med høy molekylvekt kan være kationiske, anioniske, ikke-ioniske eller amfotære av karakter. Valget av polymert flokkuleringsmiddel vil sterkt avhenge av substratet som behandles. For eksempel er det vanlig praksis å anvende kationiske flokkuleringsmidler med høy molekylvekt for å behandle vandige suspensjoner omfattende oppslemmet organisk materiale, f.eks. kloakkslam. Ved papirfremstilling er det kjent å anvende enten kationiske, ikke-ioniske, anioniske eller amfotære flokkuleringsmidler. Flokkulasjon av mineralsuspensjoner utføres ofte ved bruk:av anioniske flokkuleringsmidler.

Det er også kjent å anvende to forskjellige polymere flokkuleirngsmidler i den samme prosess. Flokkuleringsmidlene kan ha den samme ladning "ko-ioniske". I kommersiell praksis ved awanning av kloakkslam kan f.eks. disse være ko-ioniske. I andre prosesser er det kjent å anvende to polymerer med motsatt ladning (mot-ioniske). Hvor to polymere flokkuleringsmidler tilføres til en vandig suspensjon, kan de tilføres samtidig eller, mer vanlig, sekvensmessig.

Det er standard praksis å tilføre polymerer som vandige oppløsninger for å flokkulere suspensjoner inneholdende oppslemmet organisk materiale. Generelt er oppløsningene av polymerene forholdsvis fortynnet, f.eks. under 0,5 vekt-%, ofte under 0,3% og vanlig 0,1% til under 0,2 vekt-%.

Polymerer tilveiebringes vanlig som et fast partikkelformet produkt eller som en revers-fase dispersjon eller emulsjon. Det er standard praksis å oppløse polymeren i vann ved å dispergere polymerpartiklene i en flytende strøm av vann i tilfellet av fast partikkelformet produkt eller i tilfellet av emulsjon eller dispersjon, inversjon i vannet ved bruk av aktivatoroverflateaktive midler. Den således dannede polymeroppløsning er ofte ved en konsentrasjon over 0,3%, ofte i området 0,4 til 1% og vanlig omtrent 0,5%. Denne mer konsentrerte oppløsning av polymer kan i mange tilfeller være for konsentrert for å bli tilsatt direkte til suspensjonen, ettersom ervervet erfaring tilsier at det vil være util-strekkelig fordeling av flokkuleirngsmidlet i hele suspensjonen og som en konsekvens ville flokkulasjonsprosessen forringes.

Det er derfor vanlig praksis først å tilveiebringe en mer konsentrert oppløsning av polymer og deretter fortynne polymeroppløsningen før anvendelsen. Ofte vil den fortynnede oppløsning ha en konsentrasjon under 0,2 vekt-%, f.eks. i området 0,05 til 0,2 vekt-% og ofte mellom 0,1 og 0,2 vekt-%. Denne fortynnede oppløsningen av polymer blir vanlig dosert direkte inn i suspensjonen før awanningstrinnet.

Videre er det kjent fra WO 9533697 kjent en fremgangsmåte for flokkulering og awanning av vandige suspensjoner ved bruk av en koagulant og en flokkulant som innføres separat. Nevnte koagulant kan være en vandig oppløsning av en polymer (0,02-2 vekt vekt-%) og nevnte flokkulant kan være en kationisk polymer (0,03-0,5 vekt-%).

Det er et ønske om å forbedre effektiviteten av flokkulasjonsprosessene, for enten å medføre en økt awanningseffekt, som f.eks. høyere innhold av filterkakefaststoffer eller alternativt oppnå et konstant akseptabelt nivå av awanningseffektivitet, men ved bruk av en lavere dose av flokkuleringsmiddel. Dette er tilfellet innen en rekke forskjellige flokkulasjonsprosesser, inklusive awanning av kloakkslam, slurrier av kullavgang, rødslam og ved papirfremstilling.

Det ville derfor være ønskelig å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for flokkulering og awanning av vandige suspensjoner av faststoffer, spesielt å tilveiebringe økt tørrhet av de awannede faststoffer for en ekvivalent dose av flokkuleringsmiddel eller å tilveiebringe den samme grad av tørrhet av awannede faststoffer, men ved bruk av en redusert dose av flokkuleringsmiddel. Det ville også være ønskelig å tilveiebringe en fremgangsmåte som gir hurtigere awanning.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for flokkulering og awanning av en vandig suspensjon av oppslemmede faststoffer omfattende at det inn i suspensjonen innføres

(a) en konsentrert polymeroppløsning, og

(b) en fortynnet polymeroppløsning,

kjennetegnet ved at den konsentrerte og fortynnede polymeroppløsning innføres hovedsakelig samtidig inn i suspensjonen som en vandig blanding omfattende en fortynnet vandig oppløsning av polymer og en konsentrert oppløsning av polymer, hvor den fortynnede oppløsningen og den konsentrerte oppløsningen eksisterer som hovedsakelig separate komponenter.

Den vandige blanding omfatter foretrukket en fortynnet vandig oppløsning av polymer i en mengde på fra 20 til 99%, basert på vekten av polymer, og den konsentrerte polymer-oppløsning i en mengde på fra 1 til 80%, basert på vekten av polymer. For noen anvendelser, som f.eks. roterende vakuumfiltrerings-kullavgangslurrier, kan det være fordelaktig å anvende et forhold mellom konsentrert polymeroppløsning og fortynnet polymeroppløsning på omtrent 75:25. Ved de fleste andre anvendelser ville imidlertid forholdet mellom konsentrert polymeroppløsning og fortynnet polymeroppløsning generelt være i området 1:99 til 40:60.

Den vandige blanding omfattende konsentrerte og fortynnede oppløsninger kan ha hvilke som helst signifikant forskjellige konsentrasjoner forutsatt at .de respektive konsentrasjoner ikke er hovedsakelig de samme, slik at de to oppløsninger umiddelbart ville danne en homogen enkelt oppløsning. Foretrukket bør den konsentrerte oppløs-ning ha minst den dobbelte konsentrasjonen av den fortynnede oppløsningen. Mer foretrukket bør den konsentrerte oppløsningen være minst fire eller fem ganger konsentrasjonen av den fortynnede vandige oppløsning.

Den fortynnede vandige oppløsning av polymer har ønskelig en konsentrasjon av polymer på under 0,5 vekt-%, foretrukket under 0,3 vekt-%. Mer foretrukket er konsentrasjonen av den fortynnede oppløsning i området 0,05 til 0,2%, mest foretrukket omtrent 0,1 vekt-%.

Ifølge oppfinnelsen bør polymeren oppløst i den fortynnede vandige polymeroppløsning være eventuelt kanonisk, anionisk eller ikke-ionisk.

Den konsentrerte vandige oppløsningskomponent ifølge oppfinnelsen har ønskelig en konsentrasjon av polymer over 0,3 vekt-%, foretrukket mellom 0,4 og 1,0 vekt-%. Mer foretrukket er konsentrasjonen av den konsentrerte oppløsning i området 0,5 til 1,0 vekt-%. Ifølge oppfinnelsen kan polymeren oppløses i den konsentrerte vandige polymeroppløsning være enten kationisk, anionisk eller ikke-ionisk. Polymere oppløst i den konsentrerte polymeroppløsning er foretrukket enten ko-ionisk med polymeren oppløst i den fortynnede oppløsning eller ikke-ionisk. I en ytterligere foretrukket form er polymeren oppløst i den fortynnede oppløsning ikke-ionisk og polymeren oppløst i den konsentrerte polymeroppløsning kationisk, anionisk eller ikke-ionisk.

Når polymeren oppløses i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte opp-løsning er kationisk, kan den kationiske polymer være dannet ved polymerisasjon av minst en kationisk monomer alene eller med andre monomerer. Egnede kationiske monomerer inkluderer kvaternære ammonium- eller syresalter av monomerer som inneholder amingrupper. Foretrukket er den kationiske polymer dannet fra en monomer eller blanding av monomerer omfattende minst en kationisk monomer valgt fra gruppen bestående av kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)akrylat, kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)akrylamid og diallyldimetylammoniumklorid. De kationiske monomerer kan være homopolymerisert eller kopolymerisert med andre monomerer, f.eks. akrylamid. I tillegg til vinyladdisjons-polymerer, kan den kationiske polymer inkludere polymerer oppnådd ved kondensa-sjons- eller addisjonsreaksjoner. For eksempel inkluderer egnede kationiske polymerer adukter av aminer med epihalogenhydriner eller dihalogenalkaner, polyamider og poly-etyleniminer.

I det tilfellet hvor polymeren er oppløst i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte oppløsning er anionisk, kan den anioniske polymer være dannet ved polymerisasjon av minst en anionisk monomer alene eller med andre monomerer. Egnede anioniske monomerer inkluderer etylenumettede monomerer omfattende karboksylsyre- eller sulfonsyregrupper. Foretrukket er den anioniske polymer dannet fra en monomer eller blanding av monomerer omfattende minst en anionisk monomer valgt fra gruppen bestående av (met)akrylsyre, 2-akrylamido-2-metylpropansulfonsyre, alkalimetall- og ammoniumsalter derav.

Hvis polymeren oppløst i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte oppløsning er ikke-ionisk, kan den anioniske polymer være dannet ved polymerisasjon av egnede ikke-ioniske monomerer, f.eks. akrylamid eller metakrylarnid.

Polymerene egnet for både den konsentrerte og den vandige oppløsning og den fortynnede vandige oppløsning, kan fremstilles ved hjelp av en hvilken som helst passende polymerisasjonsprosess, f.eks. gelpolymeirsasjon, reversfasesuspensjonspolymerisasjon, reversfaseemulsjonspolymerisasjon, oppløsningspolymerisasjon og lignende. Egnede polymerer kan således tilveiebringes i form av granulerte pulvere, perler, reversfaseemulsjoner, reversfasedispersjoner eller vandige oppløsninger.

Den konsentrerte vandige oppløsning kan dannes ved å oppløse en hvilken som helst egnet vannoppløselig polymer i vannet. Den fortynnede vandige oppløsning av polymer kan også fremstilles ved å oppløse en hvilken som helst egnet vannoppløselig polymer i vann eller alternativt ved å fortynne en mer konsentrert oppløsning av polymeroppløsningen. De respektive konsentrerte og fortynnede vandige oppløsninger kan fremstilles derfra ved kjente oppløsnings-, inversjons- eller fortynningsmetoder som måtte passe. For eksempel kan fast partikkelformet kationisk polymer oppløses ved å dispergere polymerpartiklene i en flytende vannstrøm. Reversfaseemulsjoner eller reversfasedispersjoner av kationiske polymerer kan inverteres i vann ved anvendelse av aktivatoroverflateaktive midler for å danne de respektive vandige oppløsninger. Foretrukket er polymeren oppløst i både de fortynnede og konsentrerte oppløsninger hovedsakelig den samme polymer.

Polymerene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles som hovedsakelig lineære polymerer eller som forgrenede eller strukturerte polymerer. Stnikturerte eller forgrenede polymerer fremstilles vanlig ved inklusjon av polyetylenumettede monomerer, som metylen-bis-akrylamid inn i monomerblandingen, f.eks. som angitt i EP-B-202780. Foretrukket er imidlertid polymerene hovedsakelig lineære og fremstilles i form av et perleformet eller pulverformet produkt.

En særlig foretrukket gruppe av polymerer inkluderer kopolymerer av akrylamid med minst en kationisk monomer valgt fra gruppen bestående av kvaternære ammonium- og syresalter av mmetylaminoetyl(met)akrylat, kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)akrylamid og diallyldimetylarnmomumklorid, med en grenseviskositet på minst 4 dl/g. De kationiske akrylamidpolymerer kan omfatte 10 til 90 vekt-% akrylamid og 10 til 90 vekt-% kationisk monomer(er).

Den vandige blanding omfattende den fortynnede vandige oppløsning av kationisk polymer og den konsentrerte oppløsning av kationisk polymer kan dannes ved å innføre den konsentrerte oppløsningen av kationisk monomer i en flytende strøm av den fortynnede vandige oppløsning av kationisk monomer. I en metode for fremstilling av den vandige sammensetning blir f.eks. en konsentrert vandig oppløsning av kationisk polymer innført direkte i en ledning hvorigjennom den fortynnede vandige oppløsning av kationisk polymer føres mot doseringspunktet hvor den vandige blanding omfattende begge konsentrasjoner av polymer doseres inn i suspensjonen av faststoffer for å bevirke flokkulasjon.

Ifølge en foretrukket form av oppfinnelsen hvor en vandig suspensjon av oppslemmede faststoffer flokkuleres og avvannes, innføres en vandig blanding i suspensjonen. Den vandige blanding omfatter konsentrerte og fortynnede vandige oppløsninger av kationisk polymer hvor de to oppløsninger eksisterer som separate komponenter av blandingen. Det er ansett ønskelig at blandingen av konsentrerte og fortynnede oppløsninger eksisterer sammen som en ikke-homogen blanding. For derfor å hindre at den konsentrerte oppløsning fra å spre seg og bli fortynnet og således danne en homogen oppløs-ning av polymer ved en eneste konsentrasjon, er det ønskelig i vesentlig grad å redusere enhver blanding av den vandige blanding før den innføres i suspensjonen. En måte for å unngå uønsket sammenblanding av den vandige blanding kan unngås, er å sikre at det ikke er noen trinn med en blanding eller pumping etter at de konsentrerte og fortynnede oppløsninger er blitt kombinert. I tillegg kan det videre være ønskelig at ledningen har en forholdsvis glatt indre overflate og at rørbend med kort radius unngås, f.eks. som angitt i International Appliacation nr. PCT/GB99/00990. En ytterligere måte som uønsket sammenblanding kan unngås på, er å redusere den avstanden som den vandige blanding må bevege seg over ved å kombinere de konsentrerte og fortynnede oppløs-ninger forholdsvis nær doseringspunktet.

Det er ønskelig at den vandige blanding omfattende fortynnede og konsentrerte opp-løsninger ikke inneholder vesentlige mengder av uoppløst polymer, f.eks. er det ønskelig at mindre enn 5 vekt-%, foretrukket mindre enn 2 vekt-% av total polymer inneholdt i den vandige blanding ikke er i oppløsning. I mange awanningssituasjoner oppnås den mest effektive bruk av polymeren hvis mengden av uoppløst polymer er mindre enn 1%, spesielt mindre enn 0,5%.

Den fortynnede oppløsning av kationisk polymer kan passende fremstilles ved fortynning av en mer konsentrert oppløsning av polymeren. Dette kan oppnås ved å tilsette fortynningsvann til en flytende strøm av mer konsentrert oppløsning av polymer. For eksempel kan det være ønskelig å føre den mer konsentrerte oppløsning av kationisk polymer gjennom en ledning til et fortynningstrinn, hvor fortynningsvann innføres i den konsentrerte oppløsning. For å oppnå tilstrekkelig sammenblanding av den konsentrerte oppløsning med vannet slik at en homogen vedvarende fortynnet oppløsning oppnås, kan det være nødvendig å innføre et blandetrinn. Blanderrinnet kan f.eks. være et blandetrinn i produksjonslinjen, som f eks. en statisk mikser i produksjonslinjen, et pumpetrinn, et siltrinn eller en annen anordning som kan sikre tilstrekkelig sammenblanding. Foretrukket vil den fortynnede oppløsning være hovedsakelig homogen når den først er blitt grundig sammenblandet.

Et særlig foretrukket aspekt av oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for ilokkuler-ing og awanning av en vandig suspensjon av oppslemmede faststoffer ved at det i suspensjonen innføres en vandig blanding omfattende konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger hvor den vandige blanding dannes ved (a) å føre en konsentrert oppløsning av polymer til et fortynningstrinn hvor oppløsningen kombineres med fortynningsvann for å danne en fortynnet oppløsning, (b) den fortynnede oppløsningen føres gjennom et blandetrinn, valgt fra en mikser i

produksjonsledningen, et pumpetrinn og et silingstrinn,

(c) en konsentrert oppløsning av polymer innføres i den fortynnede vandige oppløsningen.

Den konsentrerte polymeroppløsning, som er fortynnet for å danne den fortynnede polymeroppløsning, kan trekkes fra det samme reservoar av konsentrert polymer-oppløsning som deretter kombineres med den fortynnede oppløsning for å danne den vandige blanding ifølge oppfinnelsen. Det kan være noen grad av blanding av de fortynnede og konsentrerte polymeroppløsninger forutsatt at dette ikke resulterer i at den vandige blanding blir hovedsakelig homogen.

I en særlig foretrukket fremgangsmåte for fremstilling av en vandig blanding blir således en konsentrert vandig oppløsning av kationisk polymer inneholdt i en forvaringsbeholder, ført gjennom en ledning til et fortynningstrinn og etterfølgende blandetrinn slik at den fortynnede vandige oppløsning tilveiebringes. Konsentrert vandig oppløsning av kationisk polymer inneholdt i forvaringsbeholderen fra ■■• forvaringsbeholderen føres ved hjelp av en andre ledning direkte inn i den fortynnede vandige oppløsning av kationisk polymer. En typisk anordning for å gjennomføre fremstillingen av den vandige blanding ifølge et aspekt av oppfinnelsen, er vist i figur 1.

I figur 1 vises følgende vesentlige anordninger

[I] Forvaringsbeholder inneholdende konsentrert kationisk polymeroppløsning

[2] Ledning som fører konsentrert kationisk polymeroppløsning til fortynningstrin

[3] Fortynningsvannledning

[4] Pumpe

[5] Ledning som fører fortynnet kationisk polymeroppløsning

[6] Ledning som fører konsentrert polymeroppløsning

[7] Vandig blanding omfattende konsentrerte og fortynnede vandige oppløsninger av kationisk polymer

[8] Kloakkslamledning

[9] Awanningstrinn

[10] Punkt for dosering av vandig blanding inn i slammet

[II] Fortynningstrinn

[12] Pumpe.

I skjemaet vist i figur 1 inneholdes vandig konsentrert kationisk polymeroppløsning i forvaringsbeholderen 1. Konsentrert polymeroppløsning føres gjennom ledning 2 mot et fortynningstrinn 11 hvoretter den vandige polymeroppløsning og fortynningsvann passerer gjennom en pumpe 4 hvor de blandes sammen for å sikre at en vedvarende fortynnet polymeroppløsning er dannet. Den fortynnede vandige polymeroppløsningen føres gjennom ledningen 5 mot det punkt hvor den konsentrerte polymeroppløsningen tilsettes. En andre ledning 6 fra forvaringsbeholderen 1 fører konsentrert kationisk polymeroppløsning inn i den fortynnede polymeroppløsning for å danne den vandige blanding 7 som føres til doseringspunktet 10 hvor blandingen av konsentrert og fortynnet kationisk polymeroppløsning doseres inn i kloakkslamledningen 8. Det behandlede kloakkslam føres så inn i awanningstrinnet 9.

Alternativt kan den konsentrerte polymeroppløsning som kombineres med den fortynnede vandige polymeroppløsning trekkes fra et separat reservoar av konsentrert polymeroppløsning hvorfra den fortynnes for å danne den fortynnede vandige polymer-oppløsning. I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen eksisterer således den mulighet at den konsentrerte polymeroppløsning er en polymer som er forskjellig fra polymeren i den fortynnede vandige oppløsning. For eksempel kan det være ønskelig å kombinere en konsentrert oppløsning av en kationisk polymer med lav molekylvekt, med en grenseviskositet på under 3 dl/g, med en fortynnet oppløsning av en kationisk polymer med høy molekylvekt, med en grenseviskositet på minst 4 dl/g. Polymeren med lav molekylvekt kan være et koaguleringsmiddel, f.eks. homopolymeren av diallyl-dimetylarnmoniumklorid. Polymeren med høy molekylvekt kan være et brodannende flokkuleringsmiddel, f.eks. en kopolymer av akrylamid med en egnet kationisk monomer, som f.eks. det kvaternære ammoniumsalt av dimetylaminoetyl(met)akrylat. En typisk anordning for å gjennomføre dette alternative aspekt av oppfinnelsen er vist i figur 2.

I figur 2 vises de følgende vesentlige anordninger

[ 1 ] Forvaringsbeholder inneholdende konsentrert kationisk polymeroppløsning

[2] Ledning som fører konsentrert kationisk polymeroppløsning til

fortynningstrinnet

[3] Fortynningsvannledning

[4] Pumpe

[S] Ledning som fører fortynnet kationisk polymeroppløsning

[6] Andre forvaringsbeholder for konsentrert kationisk polymeroppløsning

[7] Ledning som fører konsentrert polymeroppløsning

[8] Vandig blanding inneholdende konsentrerte og fortynnede vandige oppløsninger

av kationisk polymer

[9] Kloakkslamledning

[10] Awanningstrinn

[11] Punkt for dosering av vandig blanding inn i slammet

[12] Pumpe

[13] Fortynningstrinn

Skjemaet vist i figur 2 forvarer således en Vandig konsentrert kationisk polymeropp-løsning i forvaringsbeholderen 1. Konsentrert polymeroppløsning føres gjennom ledningen 2 mot et fortynningstrinn 13 hvoretter den vandige polymeroppløsningen og fortynningsvann føres gjennom en pumpe 4 hvor de blandes sammen for å sikre at en vedvarende fortynnet polymeroppløsning dannes. Den fortynnede vandige polymer-oppløsningen føres gjennom en ledning 5 mot det punkt hvor den konsentrerte polymer-oppløsning tilsettes. En andre ledning 7 fører konsentrert vandig kationisk polymer-oppløsning fra forvaringsbeholderen 6 inn i den fortynnede polymeroppløsning for å danne den vandige blanding 8 som så føres til doseringspunktet 11 hvor blandingen av konsentrerte og fortynnede kationiske polymeroppløsninger doseres inn i kloakkslamledningen 9. Det behandlede kloakkslam føres så inn i awanningstrinnet 10. Oppfinnelsen er egnet for en rekke forskjellige prosesser inklusive flokkulasjon og awanning. Prosesser med særlig relevans inkluderer awanning av kloakkslam, awanning av mineralsuspensjoner, awanning av papirfabirkkslam, awanning av celluloseholdige slam som har vært underkastet trykksvertefjerning, f.eks. fra anlegg for å fjerne trykksverte fra papir og også papirproduksjonsprosesser.

De følgende eksempler tjener til å illustrere oppfinnelsen.

Eksempel 1

Vandige oppløsninger av en kopolymer av akrylamid med dimetylaminoetylakrylat, metylklorid kvatemært ammonium (40/60 vekt/vekt), grenseviskositet minst 10 dl/g, fremstilles ved 0,1,0,125 og 0,5% konsentrasjon.

Blanding 1 fremstilles ved å innføre en 0,1% oppløsning inn i en 0,5% oppløsning på en 50/50 vekt/vekt basis. Blanding 2 fremstilles på en lignende måte som blanding 1 ved å kombinere 0,1% oppløsning med en 0,5% oppløsning på en 75/25 vekt/vekt basis.

200 ml delmengder av Rotherham (Yorkshire, England) kloakkslam behandles med fortynnet polymer (0,1%) og (0,125%), konsentrert polymer (0,5%) og ved å anvende blanding 1 og blanding 2 hver med forskjellige doseringer av kationisk polymer. Det behandlede slam blandes ved 2000 opm i 15 sekunder. Flokkulasjonseffektiviteten måles ved høy avrenning ved bruk av en 10 cm diameters sil.

Resultatene for fri avrenning er vist i Tabell 1.

Resultatene viser klart fordelen ved å anvende blandingene omfattende en blanding av konsentrerte og fortynnede oppløsninger av den kationiske polymer.

Eksempel 2

Eksempel 1 gjentas bortsett fra at det anvendes polymeroppløsninger med 0,1% og 0,167% og 0,5% og sammenblandet blanding av 0,1% og 0,5% (50/50) og bruk av 250 ml delmengder av Rotherham kloakkslam og underkaste det behandlede slam for blanding med 7000 opm i 15 sekunder. Flokkulasjonseffektiviteten måles ved fri avrenning ved bruk av en 8 cm diameter sil. For hver test måles volum av filtrat og reguleres for å ta hensyn til volumet av hver vandig polymerdose.

Resultatene viser klart at den optimale avrenning oppnås ved bruk av en lavere dose av blandingen av 0,1% og 0,5% polymeroppløsninger enn ved bruk av hvilke som helst av de andre behandlinger.

Eksempel 3

Eksempel 2 gjentas ved bruk av en kopolymer av akrylamid med dimetylaminoetylakrylat, metylklorid kvaternært ammonium (80/20 vekt/vekt), grenseviskositet minst 10 dl/g fremstilt som en reversfaseemulsjon, som var blitt dehydratisert for å danne et flytende dispersjonsprodukt og invertert i vann til å danne vandige oppløsninger av polymerene ved forskjellige konsentrasjoner. Disse polymeroppløsninger testes ved bruk av 500 ml delmengder av Rotherham kloakkslam som var blitt fortynnet med vann (2 deler slam til 3 deler vann) og underkaste det behandlede slam for blanding ved 1000 opm (lav skjærkraft) i 15 sekunder. Flokkulasjonseffektiviteten måles ved fri avrenning under anvendelse av en 8 cm diameters sil. Resultatene for regulert fri avrenning er vist i Tabell 3.

Resultatene viser klart at blandingen av polymeroppløsninger gir en økt optimal avrenning ved sammenligning med de andre behandlinger. Dette sees fra avsetningen av disse resultater vist i figur 3.

Eksempel 4

Eksempel 3 gjentas bortsett fra at polymeren ble fremstilt ifølge læren i EP-A-202780 ved inkludere omtrent 20 ppm metylenbisakrylamid med monomeren som resulterer i en tverrbundet polymer, som fremviser en ionisk gjenvinning på 40%. Behandlingen er som beskrevet i Eksempel 3 bortsett fra at det behandlede slam underkastes blanding ved 4000 opm. Flokkulasjonseffektiviteten måles ved fri avrenning ved bruk av en 8 cm sil.

Resultatene for fri avrenning regulert for dosevolumet er vist i Tabell 4.

Resultatene viser klart at blandingen av polymeroppløsninger og separat og sekvensmessig behandling av forskjellige konsentrasjoner samlet fremviser forbedret avrenning ved sammenligning med de andre behandlinger. En avsetning av disse resultater er vist i figur 4.

Eksempel 5

Eksempel 3 gjentas bortsett fra at behandlingen omfattende blandingen av 0,1% og 0,5% polymeroppløsninger erstattes med sekvensmessig dosering av 0,1% og 0,5% polymeroppløsninger, hvor 0,1% oppløsninger tilsettes først, etterfulgt av sammenblanding i 5 sekunder ved 4000 rpm og deretter tilsetning av 0,5% polymeroppløsning, etterfulgt av ytterligere sammenblanding i 15 sekunder ved 4000 rpm og deretter avrenning gjennom 8 cm sil.

Resultatene for fri avrenning regulert for dosevolum er vist i Tabell 5.

Resultatene viser klart at effektiv awanning av slammet kan oppnås ved bruk av en lavere total polymerdose ved å tilsette fortynnede og konsentrerte polymeroppløsninger i sammenligning med de andre behandlinger som anvender enkel konsentrasjons-polymeroppløsning. Den blandede konsentrasjonsdosering muliggjør således mer effektiv dosering av polymeren.

Eksempel 6

Vandige oppløsninger av en kopolymer av akrylamid med dimetylaminoetylakrylat, metylklorid kvaternært ammonium (75/25 vekt/vekt), grenseviskositet minst 10 dl/g, fremstilles ved 0,1,0,125 og 0,5% konsentrasjon. En blanding av 0,1% og 0,5% oppløsning i et vektforhold på 75:25 fremstilles også.

Awanning av et trykksverter] emet papirfabrikkslam (0,91% faststoffer) ble bedømt ved bruk av polymeroppløsningene ved forskjellige doser. For hver test ble polymeren dosert til 600 ml slam, etterfulgt av omrøring i 15 sekunder ved 2000 rpm ved bruk av et 4 bladers røreverk. Flokkulasjonseffektiviteten ble målt ved bruk av fri awanning gjennom en 8 cm sil og bestemmelse av filtratvolum etter 5 sekunder. Resultatene av fri avrenning, regulert for å ta hensyn til dosevolumene, er vist i Tabell 6.

Det kan ses av resultatene fra denne test at blandingen av fortynnede og konsentrerte polymeroppløsninger gir forbedret optimal fri avrenning.

Eksempel 7

Eksempel 6 ble gjentatt bortsett fra at i stedet for å måle fri avrenning, ble det behandlede slam overført til en stempelpresse. Trykk på 1,4,2,8,4,2 og 5,6 kg/cm<*> ble utøvet med 2 minutters avtrinnmger.

Den frembrakte filterkake ble så veid i våt og tørr tilstand for å beregne filterkake-faststofifnnholdet.

Resultatene er vist i Tabell 7.

Resultatene fra eksemplene 6 og 7 viser at de blandede fortynnede og konsentrerte polymeroppløsningene gir den beste totale kombinasjonen av fri avrenning og filterkakefaststoffinnhold.

Eksempel 8

En suspensjon av kaolin fremstilles og anvendes med 4% (vekt/volum) i 2 g/l natrium-kloridoppløsning. Testene gjennomføres med 500 ml delmengder av kaolinsuspen-sjonen og blandet med forskjellige doser av polymeroppløsninger med spesifikke konsentrasjoner ved 500 rpm røreverkhastighet. Varigheten av blandingsbehandlingen er 15 sekunder for enkeltdoser og samtidige doser.

Det flokkulerte kaolin overføres for hver test til en 500 ml målesylinder umiddelbart etter å ha fullført blandingstrinnet. Den tid som medgår for at grenseflaten for fast-stoff/væske (slamlinje) til passere mellom 3 cm og 8 cm nivået, måles. En sedimenta-sjonstakt i cm/minutt beregnes og vises for hver totale polymerdose i Tabell 8.

I hver test er polymeren en kopolymer av akrylamid med natriumakrylat, med et monomervektforhold 70:30.

Resultatene viser at de blandede konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger gir de beste sedimentasjonshastigheter. Dette er klart vist i figur S.

Eksempel 9

Eksempel 8 gjentas ved å sammenligne totrinns tilsetning av fortynnede og konsentrerte polymeroppløsninger med samtidig tilsetning, totrinnstilsetning av to fortynnede opp-løsninger og en enkelttrinns tilsetning av en fortynnet oppløsning.

Varigheten av blandingsbehandlingen er 15 sekunder for enkeltdoser og samtidige doser og for den totrinns dosering av konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger, tilsettes den første dose etterfulgt av blandinger 5 sekunder fulgt av den andre dose og deretter blanding i ytterligere 15 sekunder.

En sedimenteringstakt i cm/minutt beregnes og vises for hver totale polymerdose i Tabell 9.

Resultatene viser at de blandede konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger og den totrinns tilsetning av fortynnede og konsentrerte polymeroppløsninger utkon-kurrerer enkeltdoseringen av fortynnet polymeroppløsning eller den totrinns dosering av fortynnet polymeroppløsning. Dette ses klart fra den grafiske fremstillingen vist i figur 6.

Claims

Fremgangsmåte for flokkulering og awanning av en vandig suspensjon av oppslemmede faststoffer omfattende at det inn i suspensjonen innføres (a) en konsentrert polymerløsning, og (b) en fortynnet polymerløsning,karakterisert ved at de konsentrerte og fortynnede polymeroppløsninger innføres hovedsakelig samtidig inn i suspensjonen som en vandig blanding omfattende, (a) en fortynnet vandig oppløsning av polymer, og (b) en konsentrert oppløsning av polymer, hvor den fortynnede oppløsningen og den konsentrerte oppløsningen eksisterer som hovedsakelig separate komponenter.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige blanding omfatter (a) 25 til 99 vekt-% av den fortynnede vandige oppløsning av polymer, og (b) 1 til 75 vekt-% av den konsentrerte oppløsning av polymer.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige blanding omfatter (a) 40 til 99 vekt-% av den fortynnede vandige oppløsning av polymer, og (b) 1 til 60 vekt-% av den konsentrerte oppløsning av polymer.
4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den fortynnede vandige oppløsning har en konsentrasjon av polymer under 0,3 vekt-%.
5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at den fortynnede vandige polymeroppløsning omfatter en kationisk polymer, en anionisk polymer eller en ikke-ionisk polymer.
6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den konsentrerte vandige oppløsning har en konsentrasjon av polymer mellom 0,4 og 1,0 vekt-%.
7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den konsentrerte vandige oppløsning omfatter en kationisk polymer, en anionisk polymer eller en ikke-ionisk polymer.
8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at polymeren oppløst i den konsentrerte oppløsning er enten ko-ionisk med polymeren oppløst i den fortynnede oppløsning eller ikke-ionisk.
9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at polymeren oppløst i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte oppløsning er kationisk og er blitt dannet fra en monomer eller blanding av monomerer omfattende minst en kationisk monomer valgt fra gruppen bestående av kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylamino-etyl(met)akrylat, kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)-akrylamid og diallyldimetylammoniumklorid.
10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at polymeren eller polymerene oppløst i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte oppløsning er anioniske og er blittdannet fra en monomer eller blanding av monomerer omfattende minst en anionisk monomer valgt fra gruppen bestående av (met)akrylsyre og 2-akrylamido-2-metylpropansulfon-syre, alkalimetall- og ammoniumsalter derav.
11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 10, karakterisert ved at polymeren eller polymerene oppløst i enten den fortynnede oppløsning eller den konsentrerte oppløsning er ikke ioniske og er blitt dannet fra akrylamid eller metakrylamid.
12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 11, karakterisert ved at den kationiske polymer oppløst i hver av de fortynnede og konsentrerte vandige oppløsninger er en kopolymer av akrylamid og minst en kationisk monomer valgt fra gruppen bestående av kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)akrylat, kvaternære ammonium- og syresalter av dimetylaminoetyl(met)akrylamid og diallyldimetylammoniumklorid, med en grenseviskositet på minst 4 dl/g.
13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 12, karakterisert ved at den vandige blanding omfattende den fortynnede vandige oppløsning av polymer og den konsentrerte oppløsning av polymer dannes ved å innføre en konsentrert oppløsning av polymer inn i en flytende strøm av den fortynnede vandige oppløsning av polymer.
14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den fortynnede vandige oppløsning av polymer dannes ved å fortynne en flytende strøm av den konsentrerte vandige oppløsning av polymer med fortynningsvann.
15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 14, karakterisert ved at den vandige blanding dannes ved (a) føring av en konsentrert oppløsning av polymer til en fortynning hvor oppløsningen kombineres med foitynningsvann for å danne en fortynnet. oppløsning, (b) den fortynnede oppløsning føres gjennom et blandetrinn, valgt fra trinn med pumping og siling, og (c) en konsentrert oppløsning av polymer innføres i den fortynnede vandige oppløsning.
16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den konsentrerte polymeroppløsning, som er fortynnet for å danne den fortynnede polymeroppløsning i trinn (a) trekkes fra det samme reservoar av en konsentrert polymeroppløsning som innføres i den fortynnede oppløsning i trinn (c).
17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den konsentrerte oppløsning av polymer i trinn (a) trekkes fra et annet reservoar av konsentrert polymeroppløsning innført i den fortynnede oppløsning i trinn (c).
18. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 17, karakterisert ved at awanningsprosessen er valgt fra gruppen bestående av avvanriing av kloakkslam, awanning av en mineralsuspensjon, awanning av et papirfabrikkslam, awanning av et trykks vert efjemet celluloseholdig slam og en papir-fremstillingsprosess.