CN102356048A - 用于调节污泥的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含无机化合物和有机化合物的用于调节污泥的组合物，其中所述无机化合物是石灰并且所述有机化合物是阳离子有机凝结剂，所述阳离子有机凝结剂具有小于或等于5百万克/摩尔并且大于或等于20000克/摩尔的重均分子量，所述阳离子有机凝结剂选自基于二烯丙基二烷基铵盐的线性或支化聚合物。

Description

用于调节污泥的组合物
技术领域
本发明涉及用于处理污泥的组合物，其包含无机化合物和有机化合物。
背景技术
尤其从文献EP 0104904(US 4711727)知晓这类组合物，该文献公开了与各种有机聚合物组合的不同无机化合物的使用。不过，根据此文献的教导，该有机聚合物具有分散作用，使得能够产生富集无机化合物的悬浮液，其具有可接受的粘度以泵送上述组合物。
文献US 4,675,114还公开了通过在多个相继步骤中顺序添加无机化合物和有机化合物来处理污泥的方法。
城市(尤其是大都市)和工业产生或排出非常大量的废水。在它们被排放到自然环境中之前，这些水的处理的结果是形成非常大量的污泥。通常需要机械脱水步骤，以便最大限度地降低不论何种来源的污泥所占的体积，并且以便在它们的农业增值利用之前或者由于焚烧或者堆肥或者在它们被除去之前由于在垃圾场保存而提高它们的干燥度(siccité)。这种脱水(即固/液分离)在大多数情况下借助于带式过滤机、压滤机或离心沉降器(其往往组合了在机械作用上游应用的化学调节)来实现。除了降低体积之外，这种处理的目标是便于这些污泥的操作、运送和保存。
本发明尤其涉及借助于无机和有机化合物调节污泥。在本发明的含义中，术语“污泥(boues)”是指具有至少0.5％，通常大于或等于1％的干物质(matière sèche)比率的残余物。所述污泥可以是无机的或有机的或者油质的。
调节(conditionnement)的概念，尤其是化学调节，在本发明的含义中应当被理解为如Degrémont在以下文献中所定义：《MémentoTechnique de I’eau(水技术手册)，Edition du Cinquantenaire 1989，第9版》，第19章，尤其是第949至959页。
为了使污泥可过滤，应当预先破坏污泥的胶体内聚并且人为地提高构成其的颗粒的尺寸。这是该调节的目标。污泥的适当调节是脱水工场良好运行的基础。该调节因而应当被优化以便同时适合于要处理的污泥的性质，还适合于脱水工具的类型。
污泥的调节因而实际上是其中污泥的特性被改变以促进固相与液相分离的处理。
与原理在于通过添加絮凝剂和/或凝结剂引起胶体颗粒聚集和沉降的水处理方法(例如参见文献US 4,711,727)相反，该污泥调节旨在准备这些污泥以通过尤其消除蠕变(fluage)、滤布堵塞和滤饼粘结的问题而使得机械脱水装置良好运行。污泥的调节因而在于凝结-絮凝的特定应用。其目的在于通过加速固/液分离提高其干燥度(干物质含量)。
此外，文献US 4711727公开了联合应用载有大约300mg/l(0.03％)量的悬浮物质的可包含石灰以及无差别地包含絮凝剂和/或凝结剂以使废水絮凝的无机悬浮液，并且尤其教导了进行上述无机悬浮液的预先稀释。
作为污泥调节设备中的机械脱水系统，最常使用三种技术。加压带式过滤机
在这种类型的过滤机上，调节的污泥首先进行滴沥，然后在两个滤布之间进行压缩。滤布的压缩和进给系统由辊保证。这种类型的工具需要良好分离和恒定的絮凝物，从而有利于滴沥步骤过程中快速的水释放。
离心沉降器或离心机
这些系统使用离心力以引起加速的沉降。良好的分离必须以形成耐剪切的大体积的重絮凝物为前提。
压滤机(或者板式过滤机)
与前述系统相反，这种工具分批地以非连续的方式运行。压滤机是膜式和/或箱式的成套布置的滤布覆盖的板(plateaux)所构成的。在各板之间布置的箱借助于泵供应调节的污泥。这种污泥泵向所述箱供料(充填操作)，直到获得高压力，通常为10-15巴。在循环结束时，分开所述板以排除所形成的滤饼(“可卸除性
Figure BDA0000091665820000031
”)。非常希望的是，如此形成的滤饼保持坚固并且尤其良好地从板和滤布剥离；在相反的情况下，则需要洗涤和清洁和人工干预。在压滤机的情况下，则寻求对应力(尤其是压力)鲁棒(robuste)的调节。
在旨在准备污泥的不同化学调节当中，尤其区分为有机调节和无机调节。
所谓有机的调节：使用有机聚合物作为单独的絮凝剂(剂量类型：每吨干物质为2-20kg)。单独的长链合成聚电解质(高分子量，尤其是基于丙烯酰胺)是有效的；它们在澄清的层间水中形成良好分化且大体积的絮凝物。这种调节尤其在离心机和加压带式过滤机上脱水时被使用。它很少在通过加压过滤的机械脱水(机械化的压滤机)时被使用，因为它引起由于高电阻率导致的更长的加压时间，滤布的频繁洗涤以及滤饼剥离不佳。
所谓无机的调节：联合使用铝或铁的盐如氯化铁(剂量类型：相对于处理的干物质为3-10％重量)和石灰(剂量类型：相对于处理的干物质为10-40％重量)。这种调节方式产生细的但对应力非常鲁棒的絮凝物；其因而特别适合于在压滤机上过滤。不过，铁盐的使用不得不带来开发利用问题，如：钢制或铸铁制过滤机以及管道系统的腐蚀，存在大比例的氯化物，存在当焚烧污泥时作为熔渣产生根源的铁，存在烧伤人员的风险。
还有(无机和有机)混合调节以优化脱水的性能。
正如所看到的，上述的所有调节方法均有缺陷。有机调节不能最佳地适合于某些脱水系统如压滤机；所提及的其它调节尤其求助于铁盐，所述铁盐带来的上述的众多问题。
混合调节的另一种可能性在文献EP 1154958中被公开。所公开的方法教导了向工业污泥中添加石灰，进行选择以避免其中已添加了石灰的污泥的pH值不过快升高。该方法还考虑到添加具有长链的絮凝有机组分(阴离子、阳离子或非离子型，无差别地)，以便于如此处理的污泥的絮凝。因为污泥的pH值以受控的方式升高，该絮凝有机组分可发挥其絮凝活性而不会由于pH值的过快升高而降解。
在文献WO2008/058973中，描述了通过石灰的污泥处理方法，根据该方法，阴离子有机絮凝剂被添加到污泥中，因为阳离子聚合物从pH值等于9或10开始通常会快速降解。因为阴离子絮凝剂在超过10至12的pH具有活性的最佳状态，所以优选进行pH值的快速升高，这使得完全能够向污泥中添加石灰。
无论调节方式和所用试剂如何，污泥的良好调节必须以凝结/絮凝机制的控制为前提，其目标在于使得试剂能够在污泥中良好分散而不破坏絮凝的污泥。因而应当特别注意试剂的结合(intégration)(结合的顺序和模式)，熟化和接触的时间以及施加于絮凝的污泥的应力。
良好结果的获得常常尤其需要：
-试剂的制备(聚合物的溶解，石灰乳的生产)，以便于它们的分散和提高它们调节污泥的效率；
-相继的调节池；
-和/或在线(en ligne)混合机。
试剂的注入顺序(氯化铁应当在石灰之前添加并且聚合物常常在最后)和试剂之间的某些相互作用(存在聚合物使石灰絮凝的风险)也可是关键的。
因此，正如可以看到的，现有的污泥调节试剂具有所有费力的约束，如考虑试剂的添加顺序，如果整体添加的话各组分的不稳定性，需要添加的预防措施和/或分开(保存，分开供应)或者选择特定的石灰，例如用于赋予污泥最佳性能，以使得聚合物能够具有其絮凝作用。
发明内容
本发明旨在通过提供一种解决方案来克服在脱水之前的污泥调节时的现有技术的上述缺陷，所述方案对于以上所遇到的问题来说是简单、可靠和有效。简单意味着操作减少(化合物存放成本降低，使用成本降低)；可靠
Figure BDA0000091665820000051
意味着不存在对于铁盐的需求或者需求有限，并且有效尤其意味着获得与压滤机的使用相容的抗性的絮凝物，因而使得能够实现高过滤产率(所获得的滤饼的干燥度(干物质含量)提高，固/液机械分离步骤加速以及滤饼的粘结、滤布的堵塞以及蠕变的问题减少)。
根据本发明已经出人意料地发现一种组合物，其特征在于所述无机化合物是石灰并且所述有机化合物是阳离子有机凝结剂，所述阳离子有机凝结剂具有小于或等于5百万克/摩尔，有利地小于或等于3百万克/摩尔，并且大于或等于20000克/摩尔，有利地大于或等于50000克/摩尔，尤其是大于或等于200000克/摩尔，优选大于或等于500000克/摩尔的重均分子量，所述阳离子有机凝结剂选自基于二烯丙基二烷基铵盐的线性或支化聚合物，使得污泥在进行机械脱水操作之前能够进行优化的污泥调节。这种调节以实施简单化并且同时能够改变过滤性能为特征。
这是因为，根据本发明已经出人意料地发现，在组合物中特定的无机化合物与特定的有机聚合物的组合，使得能够用于污泥处理，并且更特别地用于调节污泥，尤其是城市和工业污泥，这是在污泥进行机械脱水操作之前进行的，也就是说一种组合物，其一方面是稳定和均匀的以便于其存放和其使用，并且其另一方面使得能够降低实施成本，同时获得高的过滤产率。根据本发明的组合物因而尤其使得能够提高在固/液机械分离步骤的过程中获得的滤饼的干燥度(干物质含量)。
在本发明的含义中，凝结剂(coagulant)是一种能够使得在所提供的污泥或水中存在的成分去稳定化并且因此形成微絮凝物(microflocs)的化合物，相反，絮凝剂(floculant)使得在去稳定化过程中形成的颗粒能够凝聚成聚集体(agrégats)。
在通过阳离子凝结剂(即带正电)的凝结作用时，将出现污泥中的颗粒(带负电)的电荷的平衡现象。这是因为，通常，带有负电荷的污泥中的颗粒，它们的电荷被阳离子凝结剂的正电荷抵消。阳离子凝结剂与污泥的多个颗粒相互作用并且因而形成微絮凝物。
本发明的目的因而在于用于在污泥脱水之前调节污泥的组合物，所述组合物同时包含石灰和至少一种基于二烯丙基二烷基铵盐的阳离子有机聚合物，也被称作凝结剂。
优选地，在被同时引入以用于调节污泥之前，根据本发明的组合物预先生产并且以所述至少一种凝结剂和石灰的稳定且均匀的混合物的形式提供。
根据本发明的组合物的这种预先工业生产由于在粉末或液体形式下的混合期间内的良好稳定性而变得可能；所述组合物因此可在它们应用之前保存数周，而没有使它们调节污泥的效率变差的风险，正如在下述的实施例3、4和6中所呈现的。
如上所指出的，石灰的添加导致高pH值，这在大多数情况下导致在混合使用时由有机聚合物的碱性水解引起的失活或破坏。此外，石灰和有机聚合物的共同存在可导致由于使石灰絮凝的有机聚合物的消耗，这是无益的并且使得该聚合物不可用(参见实施例1)。本领域技术人员因而不会受到启发与石灰共同地使用这种类型的聚合物，尤其是真正组合物(混合物)的形式，来克服污泥调节的现有技术的缺陷。
而且不认为用于调节污泥的同时包含石灰和至少一种有机凝结剂的简单联合在机械脱水步骤结束时可能是足够的，以用于获得抗性的絮凝物和大于使用传统方法获得的干燥度的干燥度，并且能够实现能量节约和/或调节剂(凝结剂，石灰)节约，如实施例5中所揭示的。
有利地，所述阳离子有机凝结剂具有大于或等于4，优选大于或等于4.5并且尤其大于或等于5meq/g的阳离子电荷，所述阳离子电荷有利地小于或等于10，优选小于或等于9meq/g，尤其是小于或等于7.5meq/g。
有利地，所述基于二烯丙基二烷基铵盐的聚合物是基于下述通式的化合物的聚合物：
(CH2＝CH-CH2)2N+R1R2，X-
其中
X-表示卤根或者其它带负电的抗衡离子，
R1和R2彼此独立地表示氢原子或者C1-C10烷基链。
在一种有利的实施形式中，所述聚合物是如下的聚合物：该聚合物基于二烯丙基二甲基氯化铵，也被称作DADMAC。
所述基于二烯丙基二烷基铵盐的线性或支化的聚合物可以是共聚物并且包含一种或多种其它单体，所述其它单体选自非离子单体如丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，醋酸乙烯酯，乙烯醇，丙烯酸酯，烯丙醇，N-乙烯基乙酰胺或者N-乙烯基甲酰胺，以及阳离子单体如(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯，二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺，它们的季铵盐或者它们的酸的盐如季碱化或盐化的甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(MADAME)、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(ADAME)，丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(APTAC)以及甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
在根据本发明的变化形式中，所述阳离子有机凝结剂包含与阳离子电荷结合的由阴离子单体携带的阴离子电荷，所述阴离子单体例如是(甲基)丙烯酸，丙烯酰氨基甲基丙磺酸，衣康酸，马来酸酐，马来酸，乙烯基磺酸，甲代烯丙基磺酸和它们的盐。因此，所述有机凝结剂可以具有非常轻微两性的性质。
这种聚合物不需要开发特殊的聚合方法。它可以通过本领域技术人员公知的任何聚合技术获得：凝胶聚合，沉淀聚合，其后有或者没有蒸馏步骤的(水性或反相)乳液聚合，悬浮聚合，溶液聚合，这些聚合之后有或没有能够通过本领域技术人员公知的任何类型的措施分离(共)聚合物的干形式的步骤。
有利地，在根据本发明的组合物中，所述阳离子有机凝结剂以3g-100g(以有效物质即聚合物表示)，优选5g-80g，更优选10-65g/1kg石灰(以熟石灰Ca(OH)2当量表示)的量存在。
在本发明的优选实施形式中，所述石灰是熟石灰和/或生石灰，这两种均为粉末状的形式，并且在其中所述阳离子有机凝结剂也是固体的形式。
在根据本发明的变化形式中，所述石灰是石灰乳形式的石灰并且与所述阳离子有机凝结剂形成稳定的悬浮液。石灰的颗粒的尺寸并不是关键因素。其通常占大数的尺寸(大于90％)为大于0.5μm并且大多数小于2mm甚至1mm，优选小于500μm。
术语“生石灰”是指其化学组成主要为氧化钙CaO的无机固体物质。该生石灰通常如下获得：焙烧石灰石，主要由CaCO3构成，其可在石灰中以百分之几存在。生石灰还可以包含杂质如氧化镁MgO，二氧化硅SiO2，硅酸盐或者氧化铝Al2O3，甚至水合延迟剂，含量为百分之几。应当理解，所述杂质以上述形式表示，但在实际中也可以以不同相的形式出现。
术语“熟石灰(chaux éteinte)”或“水合石灰(chaux hydratée)”是指主要为氢氧化钙Ca(OH)2形式的固体颗粒的总体，其通过利用水“消化(extinction)”，有时被称作“水合”生石灰而获得。这种熟石灰当然可包含来源于生石灰的上述杂质。
熟石灰可呈现为粉末状的形式或者悬浮液的形式。
术语“石灰乳”是指由生石灰或熟石灰生产的水性悬浮液。根据本发明的组合物的液体实施形式由石灰乳来实现。
正如上面所提及的，所使用的阳离子有机凝结剂还可进行支化甚至交联，优选在聚合期间(和/或任选地在聚合之后)，这在支化剂并且任选地在转移剂的存在下进行。
根据本发明的组合物的其它实施方式在所附的权利要求书中指出。
本发明还涉及所述组合物用于调节污泥的用途。
此外，本发明涉及所述组合物用于预加灰处理(préchaulage)污泥的用途。
术语“预加灰处理”是指在脱水之前向污泥中添加含钙(calcique)化合物。
根据本发明的用途的其它实施方式在所附的权利要求书中指出。
本发明还涉及污泥的脱水方法，包括：
-添加如上所述的组合物到污泥中，尤其是要处理的城市或工业污泥，这在这种污泥的脱水之前进行，
-调节已经向其中添加了所述组合物的所述污泥，
-固/液分离经调节的污泥，以及
-收集来自于所述分离操作的固体。
特别地，根据本发明，所述过滤借助于带式过滤机，压滤机或者离心沉降机来实现，优选压滤机。
通常，由该脱水获得的固体的干燥度的范围为10％-80％，尤其是10％-50％，特别是20％-50％重量。
通常，根据本发明的组合物以如下的剂量添加到污泥中，所述剂量对应于5％-100％，尤其是10％-80％，尤其是15％-60％的加灰(chaulage)(以Ca(OH)2表示)比率，相对于污泥的干物质计。
根据本发明的方法的其它实施方式在所附的权利要求书中指出。
本发明的其它特性、细节和优点通过以下的非限制性的描述并且通过参考实施例而显现。
所使用的根据本发明的阳离子有机凝结剂的重均分子量小于5百万克/摩尔且大于或等于20000克/摩尔，优选重均分子量小于3百万克/摩尔并且大于或等于50000克/摩尔。
优选地，在本发明含义中的有机凝结剂具有大于或等于4meq/g尤其4.5meq/g，有利地大于或等于5meq/g并且小于或等于10，优选小于或等于9meq/g，尤其是小于或等于7.5meq/g的阳离子电荷。
“凝结剂”的这些特性将其与通常被看作是“絮凝剂”的阳离子有机聚合物区分开，所述絮凝剂具有通常远大于5百万克/摩尔的重均分子量，并且其是所谓长链的。它们的所谓长的链使得它们桥接其它分子，这赋予了它们以絮凝特性。
同样，“凝结剂”的这些特性将其与分散性有机聚合物区分开，所述分散性有机聚合物通常具有阴离子电荷(在所有情况下在与石灰结合使用时)并且其目标在于能够实现颗粒或物质在其中不可溶的液体内的分散。分散性质主要归因于由分散剂所带电荷(负)和污泥的颗粒所带电荷(也为负)之间的排斥，其阻挡了任何聚集并且保持颗粒间的分散。
由于它们的性质，所述凝结剂使得能够通过中和它们的电荷(ζ电位的消除)而使悬浮的颗粒(胶体)去稳定化，相比较絮凝剂则是形成颗粒之间的真正桥接(ponts)以获得絮凝物，即去稳定化的颗粒的团块。
具体实施方式
实施例1
根据本发明的聚-DADMAC/石灰组合物-其它聚合物和石灰组合的配制剂
比较三类聚合物。在每一类中确定实施时表现最好的聚合物。如下制备配制剂：在搅拌下将所试验的聚合物合并到配制为300g/dm3的石灰的悬浮液中。对于每种配制剂来说实现5％的剂量，该剂量以相对于石灰悬浮液中所含氧化物CaO形式的当量的聚合物的有效物质的百分数表示。
表1
Figure BDA0000091665820000111
对于每个所实施的试验，记录配制剂的外观。结果在下表2中提供。
表2
  试验号   1   2   3
  有机聚合物   EM 840 MBL   EN 630   FL 4820
  类型   阳离子絮凝剂   阴离子絮凝剂   阳离子凝结剂
  悬浮液的外观   结块/不可用   结块/不可用   悬浮液的外观改变不大
正如可以看到的，根据本发明的聚-DADMAC/石灰乳类型的阳离子凝结剂组合物是使得能够获得悬浮液(没有结块)的唯一聚合物/石灰乳组合。
实施例2
包含石灰和聚-DADMAC/石灰的本发明组合物相对其它聚合物和石灰组合的益处
在试验性过滤设备中进行试验。该设备包括200dm3的搅拌的制备槽、输送和装料泵以及由11个板组成的Netzsch类型的压滤机，总过滤表面是1m2。
来自于生物处理的污泥在滴沥台上进行预先浓缩处理。污泥的干物质的浓度为50g/dm3。
比较三类聚合物。在每一类中预先确定性能最好的聚合物和优选实施的剂量；该剂量以相对于污泥的干物质(MS)重量的有效物质(MA)重量的百分数表示(参见表3)。
表3
Figure BDA0000091665820000121
对于所试验的三种聚合物，在搅拌槽中制备富集为10g/dm3的聚合物溶液20dm3。
在搅拌的200dm3的槽中，准备100dm3的污泥并且在其中在搅拌下添加获得34％的处理比率所必需的熟石灰的量。所表达的剂量相当于相对于污泥干物质浓度的干当量试剂(Ca(OH2))量的％。对于前2种聚合物(试验1和2)，该石灰以富集为160g/dm3的石灰乳的形式被添加到污泥中。在石灰在污泥中分散之后，通过参考由聚合物制备的每种溶液的在表3中所示的浓度来添加预定量的聚合物。对于最后的聚合物(试验3)，将10g/dm3的溶液引入到石灰乳(富集为160g/dm3，如对于试验1和2那样)中，以获得根据本发明的组合物(悬浮液)，其被加入到污泥中。
然后开始过滤循环。当比流量变为小于10dm3/h/m2过滤表面时，其被认为是结束。如果没有达到最小比流量，则在所有情况下在2小时的过滤之后停止过滤循环。对于每种试验的聚合物，记录所形成的滤饼的可卸除性。还对在105℃的烘箱中24小时之后提取的滤饼进行干燥度(％干物质)测量。
结果在下表4中给出。
表4
Figure BDA0000091665820000131
正如可以看到的，根据本发明的聚-DADMAC/石灰乳类型的阳离子凝结剂组合物(试验3)是使得能够获得优化的滤饼干燥度以及良好的可卸除性能的唯一聚合物/石灰乳组合。
实施例3
粉末状组合物的制备和短期稳定性
再现实施例2的操作条件，但只使用阳离子凝结剂(TS45SH，聚-DADMAC型)，在此实施例中的剂量为2％(而不是实施例2中的1.5％)。
对于这个实施例的2个试验，作为无机组分使用如在专利EP1154958中公开的部分熟石灰的细(＜90μm)生石灰，其以粉末状的形式添加并且剂量为26％(CaO p/r MS污泥，即与实施例2中相同的当量剂量Ca(OH)2)。
试验如下的注入和制备变量。
■试验1：混合干形式的凝结剂和粉末状形式的石灰然后将混合物注入到熟化(maturation)槽中
■试验2：混合干形式的凝结剂和粉末状形式的石灰，保存混合物48小时，然后将混合物注入到熟化槽中
这些试验的结果在下表5中呈现。
表5
  试验号   1   2
  滤饼干燥度(％MS)   35％   36％
  可卸除性   OK   OK
正如可以看到的，所述2个试验使得能够获得非常高的滤饼干燥度和容易的可卸除性。试验2还显示出该即用型
Figure BDA0000091665820000141
粉末状组合物在至少48小时内是稳定的并且保持其调节的效率。
实施例4
长期的组合物稳定性
在实验室中用根据本发明的粉末状组合物调节与实施例2的污泥类似的污泥，所述根据本发明的粉末状组合物包含有机阳离子凝结剂(聚-DADMAC)和石灰，所述组合物是新鲜配制的，或者是在其配制后保存2个月的周期之后使用的。
在模拟压滤机上的工业过滤的Faure过滤单元中处理污泥。该调节通过将2.5dm3的污泥引入到该过滤单元中来进行并且该过滤进行2小时，在30分钟内将压力逐渐升高直至15巴，然后在15巴下保持该压力1小时。然后针对在105℃的烘箱中在24小时后形成的滤饼测量干物质。
根据本发明的粉末状组合物以如下方式制备。在(Hobart型)异步搅拌机中，引入1kg的实施例3类型的粉末状石灰，然后是50g的粉末形式的凝结剂TS45SH。整体混合10分钟。处理结果在表6中给出。
表6
  试验号   1   2
  组合物的形式   粉末状   粉末状
  根据本发明的组合物的保存   无   2个月
  滤饼的干燥度(％MS)   33％   32％
  可卸除性   OK   OK
表6显示出，即使在2个月保存之后，配制的试剂也保持了非常良好的效率。
实施例5
根据本发明的组合物相对于FeCl3和石灰组合的性能比较。
三种类型的污泥
≈生物污泥
≈工业污泥以及
≈消化的(digérée)生物污泥
在实验室中如下调节：
-一方面，FeCl3和石灰的优化组合并且，
-另一方面，根据本发明的聚-DADMAC和石灰的组合物。
按照实施例4中描述的操作程序调节污泥然后在Faure过滤单元中进行过滤。
然后计算所产生的污泥的量。实际上，污泥的去除和开发成本的限制促使产生尽可能少的污泥并且找到最终干燥度和所涉及的调节试剂量之间的最好折衷。
在脱水的污泥中，再获知要处理的产品的干物质，残余水以及调节试剂。
为了比较不同调节的性能，除了干燥度之外，力图估计所产生的污泥的量。因而限定如下的比率：
Q＝脱水的污泥的量/在要处理的污泥中最初存在的干物质的量
结果在表7中示出。
表7
正如可以看到的，根据本发明的组合物在所有情况下均显示出更好的性能(参见试验2、4、6，相比于FeCl3与石灰的组合-对比试验1、3、5)。
滤饼的干燥度是系统性优良的并且使用的凝结剂的量大大限低，同样地，有时还可能降低石灰的剂量(无论是粉末状的形式或者石灰乳的形式)。
所产生的污泥的量被降低(试剂的剂量的降低+干燥度的增加)，这导致重要的开发优势并且降低了污泥去除成本。
实施例6
根据本发明的组合物相对于包含阳离子絮凝剂的组合物的性能比较。
使消化的污泥进行在下表8中所给出的三种类型的调节。
随后按照与在实施例4中给出的相同的操作程序，经Faure过滤单元过滤这种污泥。
按照与在实施例4中给出的相同的操作程序来制备根据本发明的聚-DADMAC和石灰的粉末状组合物。混合物在其使用之间保存一周。
以下述方式获得液体形式的聚-DADMAC和石灰的根据本发明的组合物。在搅拌的烧杯中，引入富集为40％干物质的石灰乳1kg，然后添加76.9g的液体形式并且富集为20％有效物质的聚-DADMAC凝结剂。整体混合10分钟，然后保存一周。所配制的悬浮液具有38.6％的石灰浓度。在1周之后，液体混合物很少沉降，并且保持其可泵送特性。
结果在表8中提供。
表8
Figure BDA0000091665820000171
正如可以看到的，利用本发明的组合物(聚-DADMAC和石灰)进行的试验能够大大地改善脱水性能以及滤饼的可卸除性。粉末状混合物和液体混合物均显示出在一周之后的配制剂的良好稳定性。没有观察到相比于新鲜获得的混合物的任何性能的改变。相比于有机调节，聚-DADMAC/石灰对使得能够降低所产生的污泥的量。在试验2和试验3中存在一样多的石灰和聚-DADMAC，因为该剂量在试验3中以Ca(OH)2表示。
实施例7
在离心机上的益处
使生物污泥在离心机上脱水之前进行两种类型的调节。第一调节包括添加阳离子絮凝剂和粉末状石灰，而第二调节包括添加阳离子絮凝剂和包含聚-DADMAC和石灰的根据本发明的粉末状组合物。
对于每种调节，絮凝剂的最佳剂量被优化并且所使用的粉末状石灰类似于实施例3的石灰。聚-DADMAC和石灰的粉末状组合物是如在实施例5中所示制备的粉末状混合物。
向污泥中添加石灰(试验1)或者包含聚-DADMAC和石灰的根据本发明的组合物(试验2)并且在添加阳离子絮凝剂之前进行混合。所絮凝的污泥按照模拟在离心机上的脱水的操作程序进行脱水。结果在表9中给出。
表9
  试验号   1   2
  絮凝剂的剂量(％重量)   0.55   0.08
  添加的试剂   石灰   (聚-DADMAC和石灰)
  试剂的形式   粉末状   粉末状
  试剂的量(％重量)   30   30
  所获得的干燥度   36   35
正如可以看到的，通过与絮凝剂结合，所配制的试剂使得能够获得与絮凝剂/石灰调节类似的过滤性能，但根据本发明的组合物能够减少85％的要使用的絮凝剂的剂量。根据本发明的组合物因而可以与其它的无机或有机调节剂组合使用。
当然，本发明并不受限于以上所描述的实施形式并且在不超出所附的权利要求书的范围的情况下可对其进行改变。
例如，根据本发明的组合物以在应当使用其的现场的即用型混合物的形式提供。它在单一的步骤中从唯一的储器添加到要调节的污泥中。该石灰和所述至少一种有机凝结剂还可以在两个注入点联合引入，尤其是在它们引入到污泥中之前进行预混合。在此采用的措辞“组合物”因而单纯地涵盖这种变化形式，而在任何情况下，根据本发明的调节因而并不必然要求多个步骤，因为如上所述，该组合物优选在单一步骤中添加。

Claims (14)

1.包含无机化合物和有机化合物的用于处理污泥的组合物，其特征在于所述组合物是用于调节污泥的组合物，其中所述无机化合物是石灰并且所述有机化合物是阳离子有机凝结剂，所述阳离子有机凝结剂具有小于或等于5百万克/摩尔并且大于或等于20000克/摩尔的重均分子量，所述阳离子有机凝结剂选自基于二烯丙基二烷基铵盐的线性或支化聚合物。
2.权利要求1的组合物，其中所述阳离子有机凝结剂具有大于或等于4meq/g并且小于或等于10meq/g，优选大于或等于4.5meq/g并且小于或等于9meq/g，更优选大于或等于5meq/g并且小于或等于7.5meq/g的阳离子电荷。
3.权利要求1或2的组合物，其中所述基于二烯丙基二烷基铵盐的聚合物是基于下述通式的化合物的聚合物：
(CH2＝CH-CH2)2N+R1R2，X-
其中
X-表示卤根或者其它带负电的抗衡离子，
R1和R2彼此独立地表示氢原子或者C1-C10烷基链。
4.权利要求3的组合物，其中所述聚合物是二烯丙基二甲基氯化铵的聚合物。
5.权利要求1-4中任一项的组合物，其中所述基于二烯丙基二烷基铵盐的线性或支化聚合物是共聚物并且包含一种或多种其它单体，所述其它单体选自非离子单体如丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，醋酸乙烯酯，乙烯醇，丙烯酸酯，烯丙醇，N-乙烯基乙酰胺或者N-乙烯基甲酰胺，阳离子单体如(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯，二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺，它们的季铵盐或者它们的酸的盐如季碱化或盐化的甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(MADAME)、丙烯酸二甲基氨基乙基酯(ADAME)，丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(APTAC)以及甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
6.上述权利要求任一项的组合物，其中所述阳离子有机凝结剂包含与阳离子电荷结合的由阴离子单体携带的阴离子电荷，所述阴离子单体例如是(甲基)丙烯酸，丙烯酰氨基甲基丙磺酸，衣康酸，马来酸酐，马来酸，乙烯基磺酸，甲代烯丙基磺酸和它们的盐。
7.上述权利要求任一项的组合物，其中所述阳离子有机凝结剂以3g-100g，优选5-80g，更优选10-65g/1kg石灰(以熟石灰Ca(OH)2当量表示)的量存在。
8.上述权利要求任一项的组合物，其中所述石灰是熟石灰和/或生石灰，这两种均为粉末状的形式，并且在其中所述阳离子有机凝结剂也是固体的形式。
9.权利要求1-8中任一项的组合物，其中所述石灰是石灰乳形式的熟石灰并且与所述阳离子有机凝结剂形成稳定的悬浮液。
10.权利要求1-9中任一项的组合物用于调节污泥的用途。
11.权利要求1-10中任一项的组合物用于污泥的预加灰处理的用途。
12.污泥的脱水方法，包括：
-添加权利要求1-9中任一项的组合物到要在污泥脱水之前进行处理的污泥中，尤其是城市或工业污泥中，
-调节已经向其中添加了所述组合物的所述污泥，
-过滤经如此调节的污泥，以及收集来自于所述分离操作的固体。
13.权利要求12的方法，其中所述过滤借助于带式过滤机，压滤机或者离心沉降机来实现，优选压滤机。
14.权利要求12或13的方法，其中由所述分离获得的固体的干燥度的范围为10％-80％，尤其是10％-50％，特别是20％-50％重量。
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