CN103717538B - 可饮用化方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种有待处理的水的可饮用化方法，该方法包括一个凝结-絮凝步骤，其特征在于所述步骤包括：a）将一种包括溶解性阳离子淀粉的液体组合物添加至有待处理的水溶液中的步骤；b）将一种或多种选自于铁盐和铝盐的金属盐添加至这种有待处理的水溶液中；步骤a）和b）是以任何顺序进行的，并且可分开地、同时地或使用一种包括该溶解性阳离子淀粉和该金属盐两者的液体组合物而进行，在所述步骤a）和b）之后，可进行：c）将这种经补充的水溶液进行搅拌的步骤；d）将凝结的固体通过倾析或浮选进行分离的步骤；e）将净化水进行回收的步骤；所述包含阳离子淀粉的液体组合物具有一个粘度，根据测试A的测量，该粘度是大于1000mPa.s。

Description

可饮用化方法

技术领域

本发明涉及一种水的可饮用化的方法，具体而言是一种包括凝结-絮凝步骤的方法，该凝结-絮凝步骤使用了一种与金属盐一起使用的专用溶解性阳离子淀粉的液体组合物。

背景技术

在水的领域中，处理方法很不相同：例如，废水或工业工艺用水在其排入环境之前进行的处理不是相同的，这取决于水的性质。

关于饮用水，在方法结束时，必须得到高纯度的水。因为配水对于人群来说是一个至关重要的问题，多年以来已经强制实行越来越严格的控制。饮用水的高纯度是使用很确切的方法实现的，与其他得到低纯度水的水处理方法非常不同。

为了得到饮用水，可以从地下水或有待处理的地表水（如来自湖或水源的水）中泵取水溶液。这种水溶液通常包含必须除去的可变量的悬浮颗粒。

例如，对于通常大于1mm的粗颗粒，可以在初始步骤期间通过将水溶液过筛而除去。这个步骤也称为“过筛步骤”。

还可以通过将较细的悬浮颗粒从有待处理的水溶液中分离，例如通过倾析或浮选，来除去这些较细的悬浮颗粒。

倾析包括将溶液在一个沉降池（也称作“沉淀池”）中静置，这样使得悬浮颗粒沉降到池底上。由此通过倾析来回收净化水。

浮选的原理是将水溶液与空气在浮选设备中进行混合，以便回收表面上的颗粒。在浮选设备的底部将经过这样处理的水进行回收。

然而，水溶液通常包括细颗粒，这些细颗粒特别难以分离，尤其是非常小的通常在1nm至1μm的范围内的胶粒。

为了更容易地并且更快地分离这些细颗粒，首先需要进行凝结-絮凝步骤。这个步骤包括悬浮颗粒的凝聚：随后可通过上述分离处理将这些较粗的凝聚的颗粒更容易地并且更快地进行分离。

为了进行凝结-絮凝，单独或混合地使用凝结剂和絮凝剂。这些试剂可以选自铁盐或铝盐、阴离子或阳离子聚丙烯酰胺以及非离子、阴离子或阳离子淀粉。

通常，在一个池（在本申请中称为凝结-絮凝池）中，将凝结剂和絮凝剂与有待处理的水溶液以两个分开的步骤进行混合。这个池通常由一个第一槽（称为“凝结槽”）以及一个第二槽（称为“絮凝槽”）组成，在这两个槽中分别加入凝结剂和絮凝剂。这些凝结现象通常可由颗粒（特别是胶体）的不稳定来解释，而絮凝现象通常可由这些由此而不稳定的颗粒的凝聚来解释。接下来，对包括颗粒或胶体的凝聚体（称为絮状物）的水溶液进行一个分离步骤：因此净化水以及由凝聚的絮状物组成的污泥被回收。

为了测量这个凝结-絮凝步骤的有效性，可以测量净化水的化学需氧量（COD），这是对溶解或悬浮在所述水中的有机物质或矿物质的浓度的间接量度：测量这些物质的全部化学氧化所需要的氧的量。还可对溶解在被处理的水中的有机碳的量进行测定。

可替代地，还可在凝结-絮凝步骤之前以及之后对水溶液的发混水平或浊度进行测量。

用比浊计（也称作浊度计）对浊度进行测量，并且以比浊法浊度单位（NTU）进行测量。

以此方式，确定浊度的下降，可用百分数来表示。

还可用另一种方法测量在给定波长下被处理的水溶液的吸光度。

此外，为了制作可饮用的水，被这样净化的水一般要经过”过滤步骤”，该过滤步骤包括将水通过一个或多个过滤器，从而除去某些残余污染物。还可进行一个消毒步骤，该消毒步骤包括添加一种试剂，或包括使用一种能够根除存在于该水中的细菌的处理。这些后面提到的处理在可饮用化的方法中是特别有用的。

水处理的方法通常是连续的工艺。

在为了制作可饮用水而进行过滤步骤时的情况下，通过将水溶液通过多个过滤器而将悬浮液中残余的最后的颗粒从水溶液中除去。在该过滤过程中，颗粒由此积聚在这些过滤器内，并且会堵塞过滤器。这导致了“水头损失”，即在施加到过滤器上的恒压下，被过滤的水流的损失。为了不使压力升高来保持流动恒定，并且不使工艺停止过于频繁来更换阻塞的过滤器，进行过滤步骤的水溶液必须具有低浊度，通常小于1.5NTU，优选小于1NTU。

相似地，对于进行消毒步骤而言，有利的是使得水尽可能清澈，以便协助该消毒步骤（减少所需要的试剂的量或降低消毒处理的强度）。

此外，国家规范通常规定了饮用水的配水的低浊度。例如，在法国，该浊度必须小于1NTU。

因此，在水的可饮用化的方法中在凝结-絮凝步骤过程中获得的浊度的下降是非常重要的。

使用基于阳离子淀粉的试剂的饮用水的处理方法已经得到描述。实际上，这些阳离子淀粉具有的优点包括可从可再生的植物资源中生产以及可大量得到。

作为一个可饮用化的方法的实例，我们可以提及美国专利5,543,056，该专利描述了一种其中将凝结剂（可以是阳离子淀粉）以及絮凝剂（是粘土）添加至水溶液中的方法。这项专利在对比测试中还描述了一种可饮用化的方法：在第一步中使用金属盐作为凝结剂，并且在第二步中使用选自壳聚糖或聚丙烯酰胺的絮凝剂。

还已知，在对排入环境或回收到工厂的废水进行处理的方法中，可同时联合使用酶法或化学法液化的阳离子淀粉与另外的凝结剂；为了对具有极低粘度的水溶液进行处理，已知可使用一种也具有低粘度的阳离子淀粉，从而使得它可以有效地与该另外的凝结剂起作用。

我们可提及文献WO200196403A1，是一个对使用此类淀粉的方法进行了描述的文献。这个文献描述了阳离子淀粉与阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的联合使用，用于工业工艺用水的处理。具体而言，在实例10中，对使用阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉的混合物的凝结-絮凝步骤的有效性进行了研究。那项实例中的测试显示，与阳离子聚丙烯酰胺组合后，已经液化并由此具有低粘度的阳离子淀粉显示了其效力要大于没有液化的阳离子淀粉。

目前对于水的可饮用化的新方法仍然存在需要。

特别是，如果这种方法的处理时间非常短、使用少量的化学品、并且不改变常规地用于这些处理的设施，这种方法是有利的。它必须能够使被处理的水的浊度大大降低。

发明内容

本申请人通过对水的可饮用化方法进行研究已经实现这一目的。

实际上，本申请人发现，与在本领域中传统使用的阳离子淀粉相比，具有特定特征的阳离子淀粉的液体组合物在凝结-絮凝步骤中与铁盐和/或铝盐联合使用时，使得有可能使有待处理的水溶液的浊度产生特别大的下降。在将其加入到有待处理的水中时，这种特殊淀粉在液体组合物中必须处于溶解形式。在任何类型的获得饮用水的包括凝结-絮凝步骤的方法中，这个组合物可与金属盐一起使用。

具体而言，本发明涉及一种具有悬浮固体的水溶液的可饮用化的方法，该方法包括一个凝结-絮凝步骤，其特征在于所述步骤包括：

a）将一种包括溶解性阳离子淀粉的液体组合物添加至有待处理的水溶液中的步骤；

b）将一种或多种选自于铁盐以及铝盐的金属盐添加至有待处理的水溶液中；

步骤a）和b）可以按任何顺序进行，并且它们可分开地、同时地或借助于一种包括溶解性阳离子淀粉和金属盐两者的液体组合物而进行，在所述步骤a）和b）之后，可进行：

c）将含有这些添加物的水溶液进行搅拌的步骤；

d）将凝结的固体通过倾析或浮选进行分离的步骤；

e）将净化水进行回收的步骤；

所述包含阳离子淀粉的液体组合物具有一个粘度，根据测试A的测量，该粘度是大于1000mPa.s，该测试A包括将液体组合物的干物质调节至10%，并且随后在25℃测量所得到的组合物的布氏粘度。

无论所述液体组合物以何种形式存在（液态的或糊状的），用于对其粘度进行测量的测试A都适用。

它包括：通过任何一种本领域的普通技术人员能力之内的常规方法对所述组合物的干物质进行定量，并且如果适当的话，将其用蒸馏水进行稀释或者通过任何不会显著改变其所含的阳离子淀粉性物质的合适手段进行浓缩，从而将所述组合物的干物质调节至10%的值。在这之后，在25℃以本身已知的方式对所得到的组合物的布氏粘度进行测量。为了对组合物进行浓缩而不改变包含它的淀粉性物质，例如有可能使用旋转蒸发器。

除了明确表述之外，应该注意在本申请的余下部分中，阳离子淀粉与金属盐的量是由干物质来表达的。

本申请人出人意料地发现，对于提到的占组合物总重的10%的浓度的阳离子淀粉，当其在凝结-絮凝步骤中与金属盐联合使用时，具有高黏度即大于1000mPa.s的液体组合物使得有可能在具有悬浮固体的溶液的浊度方面获得超常的降低。这与对用于处理废水的阳离子淀粉与另外的凝结剂的混合物所已知的是矛盾的，例如，如在文献WO200196403A1的实例10中所描述的，其中传授了将一种阳离子淀粉的液化组合物与一种阳离子聚丙烯酰胺联合使用，根照测试A，所述溶液的布氏粘度远远小于1000mPa.s。实际上，当其干物质被调节至20%时，这种液体阳离子淀粉性组合物的布氏粘度小于1600mPa.s。本申请人发现，根据测试A，此粘度1600mPa.s对应于小于200mPa.s的布氏粘度。

根据本发明的方法，步骤a）和b）的顺序是不重要的。

有利的是，步骤a）与b）之间的时间延迟小于120秒，例如小于90秒，有利的是小于60秒。优选地，步骤a）和b）是同时进行的。根据本发明的一个有利的实施例，这两个步骤是通过添加一种包括阳离子淀粉和金属盐的液体组合物来同时进行的，使得有可能简化这种方法。

阳离子淀粉可以从豌豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉或马铃薯淀粉中获得。

优选地，金属盐是硫酸盐、聚合硫酸盐、氯化物、聚合氯化物或聚合氯磺酸盐。优选地，金属盐选自于聚合氯化铝以及三氯化铁。

在步骤b）中，可以按液态溶液的形式添加，具有的浓度范围例如是从0.01至60g/l。

当在步骤b）中添加若干金属盐时，应该注意金属盐的量是这些不同金属盐的总量。

本发明的方法可以在以下情况下进行：在水溶液中的阳离子淀粉和金属盐的总量的范围是从4至500ppm。该量适配于水的初始浊度，并且从5至20ppm，优选从5至10ppm可以是有利的。

特别有利的是用这些少量的凝结剂进行该方法；这样一方面使得有可能限制工艺的成本，另一方面，限制由有待处置的凝结悬浮物组成的污泥的量。此外，通过对凝结剂的这些量进行选择，在步骤e）中回收的水中保持可溶的金属盐仍然很少。

根据本发明的方法的第一变体，阳离子淀粉/金属盐的重量比的范围可以是从15/85至70/30，例如从15/85至60/40，有利的是从15/85至55/45，优选从20/80至45/55。根据第二变体，阳离子淀粉/金属盐的重量比的范围可以是从30/70至60/40。本申请人已经发现，当以上述比例加入这些凝结剂时，凝结-絮凝步骤是特别有效的。

阳离子淀粉的阳离子取代度大于或等于0.03，有利的是在从0.035至0.2的范围。

在步骤a）中添加的阳离子淀粉的液体组合物，在其阳离子淀粉浓度范围是从0.01至50g/L时是有利的。该组合物的液体可以是阳离子淀粉的任何溶剂，并且优选是水。

可以在另外的处理剂的存在下进行搅拌步骤c），该另外的处理剂可以是选自藻类、活性碳以及高锰酸钾。处理剂优选是活性炭或高锰酸钾。

搅拌步骤c）的持续时间可以大于或等于1.5分钟或更长，优选是在从2至30分钟范围内，相当优选的是在从2.5至5分钟的范围内。

分离步骤d）可以是一个倾析步骤。这个倾析步骤优选具有的持续时间的范围是从0.25至1000分钟，优选从0.33至120分钟，相当优选的是从0.5至12分钟，例如从1至5分钟。为了进一步加速凝结-絮凝步骤，可以将絮状物进行压载，例如使用微砂。本发明的另一个优点是，由此该凝结-絮凝步骤可以在一个非常短的时间内进行。根据本发明，该方法可以是连续的或者是不连续的。在它是一个连续的方法时的情况下，由此步骤c）和d）的持续时间分别是有待处理的水溶液在凝结-絮凝池中和在沉淀池中的平均停留时间。

根据本发明的可饮用化的方法当其在凝结-絮凝步骤之后包括对净化水的过滤步骤时是特别适当的。

有待处理的包括悬浮固体的水溶液可以具有的浊度是小于或等于1000NTU，有利的是在从2至300NTU的范围内，优选是在从2.5至150NTU的范围内，例如在从3至100NTU的范围内。这种水溶液可以是地表水，如来自湖或水源，或是地下水。这种方法非常适用于除去水溶液中的粒度范围是从0.001至500μm的悬浮颗粒，特别是粒度范围是从0.001至1μm的悬浮颗粒。

由此在步骤e）结束时得到的净化的水溶液的浊度是低浊度，例如小于或等于1.5NTU，优选小于1NTU。根据本发明的方法，浊度的降低可以是大于98%，有利的是大于98.5%，相当优选的是大于99%。根据本发明的方法使得有可能极大地降低浊度，这在可饮用化方法中是非常有利的。应该注意，浊度的降低取决于初始浊度：当对低浊度水使用本方法时，其降低将不像具有更高浊度的水的那样大。

可使用由WTW公司出售的WTWTurb555IR设备来测量浊度。

根据以上所述的测试A，用于在本发明中使用的液体组合物具有大于1000mPa.s的粘度。如下面将要解释的，这种具体粘度与所用的阳离子淀粉是直接相关的，并与制备该组合物的方法是直接相关的。关于阳离子淀粉，将其包含在内的组合物在溶解之后的粘度取决于三种主要特征，按重要性降低的顺序为：其分子量、其支化度及其阳离子度。这些特征易于由本领域的普通技术人员通过选择天然淀粉的植物来源以及这种阳离子淀粉的制备条件而选定。

在本发明的文本中所用的阳离子淀粉可以从天然或杂交来源的任何一种天然淀粉中获得，包括从经历了突变或基因操作的植物有机体中获得的淀粉。所述淀粉尤其可以从下述项中获得：从马铃薯、从具有高支链淀粉含量的马铃薯（蜡质马铃薯）、从小麦、从具有高支链淀粉含量的小麦（蜡质小麦）、从玉米、从具有高支链淀粉含量的玉米（蜡质玉米）、从具有高直链淀粉含量的玉米、从水稻、从豌豆、从大麦或从木薯、可以由上述植物产生的切块或部分、以及上述产品的至少任意两种的任何混合物。这种天然淀粉的选择具有例如对最终分子量的影响以及对其支化度的影响，与直链淀粉与支链淀粉的含量是相关的。可以根据本领域的普通技术人员所熟知的方法中的一种使用阳离子试剂进行阳离子化反应，这些阳离子试剂例如像在“StarchChemistryandTechnology（淀粉化学与技术）”第二卷-第十六章-R.L.WHISTLER（R.L.惠斯勒）以及E.F.PASCHALL（E.F.帕斯卡尔）-学术出版社（AcademicPress）(1967)中所描述的。在这些试剂的存在下，将淀粉送入反应器。优选地，在阳离子化反应中使用的淀粉是处于一种颗粒形式。该反应可以在乳相中进行，悬浮在溶剂中的颗粒淀粉是使用本领域的普通技术人员所熟知的温度、时间以及催化的条件被阳离子化。在反应结束时，可通过过滤将这样被阳离子化的淀粉进行回收，并且随后可以将阳离子淀粉进行洗涤并进而进行干燥。

可替代地，该反应可以在干相中进行，即在添加至淀粉中的水的量被视为很小的情况下，例如水的量小于所加入的用于阳离子化反应的淀粉的质量的20%，优选小于10%。

优选地，阳离子化反应是使用基于叔胺或季铵盐的含氮试剂进行的。在这些试剂中，优选的是，使用2-二烷基氨基氯乙烷盐酸盐，如2-二乙基氨基氯乙烷盐酸盐，或缩水甘油基三甲基铵卤化物及其卤代醇，如N-(3-氯-2-羟丙基)-三甲基氯化铵，优选最后提到的这种试剂。这个反应是在碱性介质中进行的，pH大于8，或甚至是10，并且可以用例如苏打来对pH进行调节。所用的试剂水平的选择方式如下：得到的阳离子淀粉具有所希望的阳离子化取代度（DS），DS是淀粉的脱水葡萄糖上已经由阳离子基团取代的OH基团的平均数目。

本领域的普通技术人员已知如何调节反应条件来得到阳离子淀粉，从而可以获得在本发明中有用的液体组合物。实际上，在阳离子化的过程中，不必将淀粉降解任何很大的程度，即其分子量没有大幅减少，从而使得在本发明中有用的组合物具有适当的粘度。具体而言，为了得到在本发明中有用的阳离子淀粉的组合物，通常需要不使该淀粉经历过液化处理。

阳离子淀粉在室温下可以是水溶性的。根据本发明，在室温下是可溶的是指，当阳离子淀粉在20℃的加入量为水的10wt%并且搅拌1小时的时候，由此获得的淀粉溶液具有大于1000mPa.s的布氏粘度。

根据第一变体，这种在室温下是水溶性的淀粉是一种取代度（DS）大于或等于0.10的阳离子颗粒淀粉。根据第二变体，它是一种预胶化的阳离子淀粉。阳离子淀粉的这种预胶化处理可以在转鼓式干燥机中进行。

为了制备在本发明中有用的组合物，该阳离子淀粉必须是溶解在溶剂中。这种液体组合物通常是一种含水组合物，主要包括水，并且可任选地包括少量的与水混溶的有机溶剂，如醇类（如甲醇和乙醇），例如，有机溶剂的量小于溶剂总量的10wt%。

为了制造在本发明中有用的液体组合物，可以通过一个蒸煮步骤使得阳离子淀粉溶解在溶剂中。这种在水中的蒸煮通常可以通过悬浮阳离子淀粉并且由此形成一种淀粉乳状物来进行。为了避免阳离子淀粉在对这种乳状物进行蒸煮的过程中出现热降解，并且由此获得一种在本发明中有用的满足粘度条件的含水组合物，进行了对淀粉乳状物的“轻度”蒸煮。轻度蒸煮是指使用一种不是非常高的和/或短持续时间的温度来进行蒸煮，并且本领域的普通技术人员会调节温度和持续时间以获得对于制造该溶液有用的粘度。蒸煮温度的范围例如是从40℃至95℃，有利的是从60℃至90℃。蒸煮时间的范围可以是从5分钟至60分钟。在这种乳状物中的阳离子淀粉的按重量计的量可以是在10%与30%之间，例如，是在20%与30%之间。

根据一个变体，所述组合物是按下述方式制备的：使用一种在室温下可溶的阳离子淀粉，并且将其溶解在水中，优选伴随搅拌。这个变体是有利的，因为这样淀粉可易于溶解在该液体组合物中，而无需蒸煮。这种在本发明中有用的组合物因此可易于在进行该处理方法的地点使用。此外，因为阳离子淀粉在制备该组合物的过程中没有经过蒸煮，这种淀粉在溶解过程中不会出现热降解，从而使得有可能获得这样一种组合物：该组合物的粘度大于由经过在溶剂中的蒸煮步骤的同一种淀粉获得的组合物的粘度。

如上所述，一种液体组合物可以用于实施根据本发明的方法。这种组合物包括一种溶解性阳离子淀粉、以及一种或多种选自于铁盐和铝盐的金属盐，并且根据测试A的测量，它的粘度是大于1000mPa.s。

根据测试A的测量，这种包括阳离子淀粉的液体组合物的粘度优选是在10000mPa.s与100000mPa.s之间。

优选地，该金属盐是一种铝盐。

这种组合物有利的是其阳离子淀粉/金属盐重量比的范围是从15/85至70/30，优选从25/75至45/55。

优选地，根据本发明的这种组合物的pH是在3与7之间。

根据本发明的一个有利的变体，使用一种无防腐剂型阳离子淀粉的液体组合物。

当该阳离子淀粉是处于液体形式时，在其储存以及产品的运输过程中可能观察到降解。为了限制这一现象，通常需要添加一种杀生物剂，这种杀生物剂可以选自邻苯二甲酸盐，例如罗门哈斯公司（Rohm&Haas）销售的商品名为VINYZENE^TM的那些中的一种。现在，尽管对处于液体溶液形式的淀粉进行保存所需的杀生物剂的浓度较低，但是这些杀生物剂可以构成对于水处理而言并且相当特别是对于获得饮用水而言的不良成份。

将淀粉以固体形式进行储存和运输的做法限制了降解的问题。这使得不必要添加防腐剂，这在水处理的方法中是特别有利的。

因此，根据这种方法的一个变体，无防腐剂型阳离子淀粉的溶液是在添加步骤a）之前的少于二十四小时的时间之内从固体形式（例如粉末形式）的阳离子淀粉制备的。

在测试A的条件下，这种在本发明中有用的组合物具有的布氏粘度大于1000mPa.s。使用制造的粘度计对该粘度进行测量使本领域的普通技术人员熟知的。具体而言，有多种模块可用于测量这种粘度，并且每种模块都适用于给定范围的粘度。所需要的只是选择适用于有待测量的组合物的粘度的模块。作为一个实例，对于大于1000mPa.s以及小于或等于2000mPa.s的粘度，使用模块RV2以20转每分钟来进行测试A，对于大于2000mPa.s以及小于或等于20000mPa.s的粘度，使用模块RV5以20转每分钟来测量，对于大于20000mPa.s以及小于或等于200000mPa.s的粘度，使用模块RV7以20转每分钟来测量，并且对于大于200000mPa.s的粘度，则使用模块RV7以2转每分钟来测量。

这种包括阳离子淀粉的组合物可以进一步包括另外的成份，如金属盐或已经描述的杀生物剂。因此，在本发明中有用的组合物的干物质可以仅由或几乎仅由至少一种阳离子淀粉构成，但是还可以包含一种或多种其他组分，例如像杀生物剂或其他物质（如上述的一种金属盐）。

金属盐有利的是聚合氯化铝或三氯化铁，在三氯化铁的情况下，阳离子淀粉/金属盐的比率的范围优选是从25/75至50/50，或甚至是从30/70至40/60。在聚合氯化铝的情况下，阳离子淀粉/金属盐的比率的范围优选是从20/80至45/55，或甚至是从25/75至35/65。

尽管可以在本方法中使用其他凝结剂，但是这种方法可以在不用其他另外的凝结剂时进行，特别是不用聚丙烯酰胺和不用黏土的情况下。

可以常规地进行凝结-絮凝步骤。

在凝结-絮凝的最初步骤a）至c）过程中，颗粒是凝结的，并且进而在凝结-絮凝池中形成了絮状物。

这个池可包括一个第一池（称为“凝结池”）、以及一个第二池（称为“絮凝池”），其中第一池的搅拌速度大于第二池的搅拌速度。有利的是，将淀粉组合物以及金属盐放在凝结池中。

在连续过程的情况下，将有待处理的水溶液通过一个泵送入到所述池中，这样使得有可能控制进料速度。凝结-絮凝步骤的持续时间进而取决于此进料速度以及所用池的体积。在将有待处理的水溶液加入凝结-絮凝池之前亦或通过一个用于此目的的第二入口直接在池中，可以将在本发明中使用的盐以及淀粉与该溶液进行混合。这个凝结-絮凝步骤的持续时间直接取决于该池的体积，并且取决于所选择的进料速度。

有待处理的水可以可任选地经历预处理以调节其pH。优选地，包含悬浮固体的水溶液的pH的范围是从6至8.5。

为了除去絮状物以便能够回收净化水并且进行分离步骤d），可以选择倾析工艺或浮选工艺。这些工艺是本领域的普通技术人员所熟知的，可以在水处理的标准设施中进行。

优选地，在步骤d）中对形成的絮状物进行沉淀。

当通过倾析进行此分离步骤时，还可以将一种用于对形成的絮状物进行压载的试剂（如微砂）加入凝结-絮凝池中。将这些压载的絮状物与水溶液一起转移至沉淀池，从而使得有可能改进后续的倾析步骤的分离速率。

沉淀池可以是一个静态沉淀池或一个分层沉淀池。沉淀池可以配备一个底部刮铲，用于更好地捕获沉淀的污泥。

静态沉淀池是一个更为传统的沉淀池：它由一个简单的池组成，凝结的颗粒在池中沉降至池的底部而形成污泥，并且沉淀之后的净化水是通过倾析来回收。与静态沉淀池相比，分层沉淀池还允许加速凝结颗粒的沉降。

在凝结-絮凝步骤结束时，有利的是可以进行一个进一步的净化步骤。

例如这可以是一个过滤步骤。如已经解释的，由此根据本发明的方法中所用的凝结-絮凝步骤是特别有利的。

水过滤的这个步骤可以是一个微滤、超滤或纳滤的步骤。用于过滤的过滤器是包含沙子、无烟煤或甚至活性炭的过滤器。还可能使用有机聚合物膜，尤其是聚丙烯、聚丙烯酰胺或聚砜膜。为了从水中除去溶质，还可以使用半透膜通过反渗透进行水的过滤。

还可以进行水的消毒步骤。存在用于液体消毒的多种工艺。这可以使用臭氧、通过用紫外线照射的处理或者使用二氧化氯来进行。

在该过程结束时，获得饮用水，其浊度有利的是小于1NTU。

具体实施方式

现在将在下文给出的实例中对实施例进行详细呈现。应指出的是，这些说明性实例不以任何方式限制本发明的范围。

实例1：用于降低从利斯河（riverLys）中取得的河水的浊度的不同凝结剂的比较

所用产品：

APC：溶液状态的聚合氯化铝。

FeCl3：溶液状态的三氯化铁。

PAM：阳离子聚丙烯酰胺DW2160乳液。

“A”：阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是11000mPa.s。溶液“A”是从含氮1.2%（以干/干重表示）的阳离子淀粉（基于马铃薯）获得的。这种淀粉在20℃是水溶性的。该溶液是在室温下搅拌一小时而制成为1%的淀粉。

方案：

将多个系统通过瓶杯试验（jartest）针对从利斯河中取得的河水的可饮用化进行评估。向水中加入碳酸钙（Mickart5，平均直径5μm），直至达到浊度100NTU。

在搅拌下将5克微砂（直径<100μm）添加至1L水中，然后添加凝结剂（或同时添加凝结剂），伴随在200rpm下搅拌3分钟。随后停止搅拌，并且在沉淀3分钟之后测量上清液的浊度。所用的凝结剂的剂量记为每升有待处理的水中活性物质的毫克数（mg/L)。

获得的结果记录于表1中。

表1

阳离子淀粉溶液在剂量10mg/L时是最佳的凝结剂。与一种盐（如三氯化铁或备聚合氯化铝）联合使用时，浊度小于1NTU或超过99%的降低。

实例2：沉淀时间对浊度的影响

在瓶杯试验中对从利斯河得到的水（初始浊度：3NTU）进行测试，使用型号的聚硫酸氯化铝溶液，亦或使用盐和溶液A的溶液，其中金属盐:阳离子淀粉的重量比等于3:2。单独使用的盐的总剂量、或一起使用盐与淀粉的总剂量固定为每升利斯河的水中是10mg。凝结-絮凝步骤是以与实例1中相同的方式进行的，不同之处在于该试验是在沙的不存在下进行的。在不同的沉淀时间对浊度进行测量，并且获得的结果呈现于表2中。

表2

在沙的不存在下，用盐与淀粉联合处理的水在沉淀的少于3分钟之后达到了小于1NTU的浊度，相对地，单独用盐处理的水是在沉淀的20至30分钟之后达到此值。

实例3：阳离子化以及淀粉的粘性对于所处理的水的浊度的影响

所用的淀粉溶液

“B”：阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是22000mPa.s。溶液“B”是从含氮0.4%（以干/干重表示）的预胶化阳离子淀粉（基于马铃薯）获得的。这种淀粉在20℃是水溶性的。该溶液是在室温下搅拌一小时而制成为1%的淀粉。

“C”：阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是86000mPa.s。溶液“C”是从含氮0.3%（以干/干重表示）的阳离子淀粉（基于马铃薯）获得的。该溶液是通过将溶液在95℃下蒸煮15分钟而制得的。

“1”（对比）：阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是2mPa.s。溶液“1”是从含氮0.3%（以干/干重表示）的阳离子淀粉（基于马铃薯）获得的。该溶液是通过在室温下搅拌一小时而制得的。

“2”（对比）：阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是600mPa.s。溶液“2”是从含氮1.2%（以干/干重表示）的经过了液化处理的阳离子淀粉（基于马铃薯）获得的。这种溶液被制成为1%的淀粉。

“3”（对比）：非离子马铃薯淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是200000mPa.s。这种溶液是通过将淀粉在水中在95℃下蒸煮15分钟而制得的。

单独地，或在盐:淀粉的重量比等于3:2的情况下联合三氯化铁溶液，对不同的淀粉溶液进行测试。单独使用的淀粉的总剂量、或一起使用的盐与淀粉的总剂量固定为每升利斯河的水中是10mg。测试方案与实例1相同，并且获得的结果呈现于表3中。

表3

单独使用时，这些淀粉溶液都不可能使浊度降低超过90%。相比之下，与三氯化铁溶液混合时，根据本发明的这些溶液（A、B以及C）有可能使浊度实现超过99%的降低。

实例4：基于阳离子淀粉与金属盐的凝结剂的最佳剂量的确定

在根据实例1的测试方案的不同剂量下，在瓶杯试验中联合地对三氯化铁以及淀粉溶液A（盐:淀粉比率为3:2）进行测试。

获得的结果呈现于表4中。

表4

因此，对于这种水，该混合物从6mg/L开始是有效的，并且使浊度的下降超过99%。

实例5：最佳阳离子淀粉:金属盐比的确定

在瓶杯试验中，使用不同的阳离子淀粉/三氯化铁重量比（总剂量为10mg/L），对三氯化铁以及来自实例1的淀粉溶液A一起进行测试。测试方案与实例1相同。

在此，还对未过滤的上清液在254nm的吸光度进行了测量。

结果记录于表5中。图1还显示了浊度随着按重量计淀粉的量相对于淀粉与金属盐的总量的变化。

表5

APC1是一种溶液形式的聚硫酸氯化铝。将它与阳离子淀粉A混合。以不同的阳离子淀粉/铝盐比率（总剂量为10mg/L）进行瓶杯试验的测试。测试方案与实例1相同。结果记录于表6中。

表6

APC2是一种溶液形式的聚合氯化铝。将它与阳离子淀粉A混合。以不同的阳离子淀粉/铝盐比率（总剂量为10mg/L）进行瓶杯试验的测试。测试方案与实例1相同。结果记录于表7中。

表7

APC3是一种溶液形式的硫酸铝。将它与阳离子淀粉A混合。以不同的阳离子淀粉/铝盐比率（总剂量为10mg/L），进行瓶杯试验的测试。测试方案与实例1相同。结果记录于表8中。

表8

实例6：不同植物来源的溶液中的阳离子淀粉的比较

含氮1.2%（以干/干重表示）的阳离子淀粉溶液是从蜡质玉米、从富含直链淀粉的玉米、从蛋白质类豌豆以及从马铃薯中获得的。

所用的淀粉溶液

“4”：基于蜡质玉米的阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是1240mPa.s。

“5”：基于富含直链淀粉的玉米的阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是1520mPa.s。

“6”：基于蛋白质类豌豆的阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是1700mPa.s。

“7”：基于马铃薯的阳离子淀粉溶液，根据测试A，其布氏粘度是1260mPa.s。

将不同的淀粉溶液与一种三氯化铁溶液（根据盐:淀粉的重量比3:2）进行混合来测试。以10mg/L的剂量使用凝结剂的混合物。测试方案与实例1相同，并且获得的结果呈现于表9中。

表9

实例7：对澄清中试设备的测试

这项实例的目的是将本发明的组合物在一个中试连续系统中进行测试。设备说明：

有待处理的水是取自利斯河的河水。它是通过泵从一个500L的池中抽取，并导向一个流量控制器。将流量计从200L/h校准至600L/h，并且在其开口处有多个用于注入试剂的支管。通过将两个小泵与流量计连接，使得有可能单独地以不同流速注入两种试剂。随后水以及混合物进入凝结-絮凝池，并且一个锥形螺旋桨提供搅拌以便对这些试剂进行混合。随后，在水到达配备有倾斜45°层板的分层沉淀池之前，必须使水充溢。一旦完全充满沉淀池，澄清的水在堰上溢流，并且流向水槽，或可以将水回收以用于分析。

在对设备进行校准之后，将一个由聚合物A溶液以及三氯化铁组成的混合物注入到搅拌池中，剂量为20mg/L的淀粉及盐。三氯化铁与阳离子淀粉A的重量比根据所需流速而各变化。出口处的水的浊度的结果见表10。

这些测试显示了根据本发明的方法在类似于工业设备的设备中的有效性。

表10

Claims (19)

1.一种水溶液的可饮用化的方法，该水溶液具有悬浮状态的固形物，该方法包括一个凝结-絮凝步骤，其特征在于所述步骤包括：

a)将一种包括溶解性阳离子淀粉的液体组合物添加至这种有待处理的水溶液中的步骤；

b)将一种或多种选自于铁盐和铝盐的金属盐添加至这种有待处理的水溶液中；

步骤a)和b)可以按任何顺序进行，并且它们可以分开地、同时地或借助于一种包括该溶解性阳离子淀粉和该金属盐两者的液体组合物而进行，在所述步骤a)和b)之后，进行：

c)将含有这些添加物的该水溶液进行搅拌的步骤；

d)将凝结的固体通过倾析或浮选进行分离的步骤；

e)将净化水进行回收的步骤；

其特征在于根据测试A的测量，所述阳离子淀粉的粘度大于1000mPa.s，该测试A包括将所述阳离子淀粉和水的混合物的干物质调节至10％，然后在25℃对所得到的阳离子淀粉和水的混合物的布氏粘度进行测量。

2.如权利要求1所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于根据测试A的测量，所述阳离子淀粉的粘度是在1100mPa.s与500000mPa.s之间。

3.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于根据测试A的测量，所述阳离子淀粉的粘度是在10000mPa.s与100000mPa.s之间。

4.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于在步骤a)与b)之间的时间延迟小于120秒。

5.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于步骤a)和b)是同时进行的。

6.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于在该水溶液中的阳离子淀粉与金属盐的总量的范围是从4ppm至500ppm。

7.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于在该水溶液中的阳离子淀粉与金属盐的总量的范围是从5ppm至10ppm。

8.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于阳离子淀粉/金属盐重量比的范围是从15/85至70/30。

9.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于阳离子淀粉/金属盐重量比的范围是从25/75至45/55。

10.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于分离步骤d)是一个倾析步骤。

11.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于该方法在该凝结-絮凝步骤之后包括一个对净化水的过滤步骤。

12.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于在步骤e)结束时获得的净化水的浊度小于或等于1.5NTU。

13.如权利要求1或2所述的水溶液的可饮用化的方法，其特征在于在步骤e)结束时获得的净化水的浊度小于或等于1NTU。

14.一种适用于在如权利要求1至13中的一项所述的水溶液的可饮用化的方法中使用的液体组合物，包括一种溶解性阳离子淀粉、以及一种或多种选自于铁盐和铝盐的金属盐，其特征在于根据测试A的测量，所述阳离子淀粉的粘度大于1000mPa.s，该测试A包括将所述阳离子淀粉和水的混合物的干物质调节至10％，然后在25℃对所得到的阳离子淀粉和水的混合物的布氏粘度进行测量。

15.如权利要求14所述的液体组合物，其特征在于根据测试A的测量，所述阳离子淀粉的粘度是在10000mPa.s与100000mPa.s之间。

16.如权利要求14或15所述的液体组合物，其特征在于该金属盐是一种铝盐。

17.如权利要求14或15所述的液体组合物，其特征在于阳离子淀粉/金属盐重量比的范围是从15/85至70/30。

18.如权利要求14或15所述的液体组合物，其特征在于阳离子淀粉/金属盐重量比的范围是从25/75至45/55。

19.如权利要求14或15所述的液体组合物，其特征在于该组合物具有在3与7之间的pH。