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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, welche eine Mischung
von polymeren Materialien umfassen, die in der Entwässerung
von Schlämmen
verwendet werden können.
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Im
Laufe der Jahre wurden eine Vielzahl von Verfahren für die Behandlung
von Abwasser entwickelt, welche Mikroorganismen für die Zerstörung von
verschiedenen Verunreinigungen, insbesondere von organischen Verunreinigungen,
welche durch das Abwasser mitgeführt
werden, verwenden. Die Mikroorganismen, welche zugesetzt werden
und auf diese Weise die Verunreinigungen in dem Abwasser zerstören, bilden
eine Biomasse, und nach einiger Zeit bildet diese Biomasse einen Überschuss
in dem System, sodass ein Teil davon entfernt werden muss. Folglich
muss die Biomasse zusammen mit begleitenden Mengen an Schlamm regelmäßig aus
dem Verfahren entfernt werden. Diese Biomasse wird im Allgemeinen
als Schlamm bezeichnet und enthält
typischerweise eine breite Vielfalt an Mikroorganismen.
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Einige
dieser Mikroorganismen können
für den
Menschen schädlich
sein und enthalten pathogene Bakterien, Enteroviren und bestimmten
Protozoenorganismen. Unter die Definition von pathogenen Organismen
fallen Organismen, welche für
den Menschen schädlich
sein können,
und es ist daher wichtig, den endgültigen Verbleib dieses Materials
(Schlamm), welches die genannten Organismen enthält, zu kontrollieren bzw. zu
regulieren. Im Allgemeinen setzen staatliche Verordnungen zahlreiche
Beschränkungen
für die
Verbreitung von Schlamm mit pathogenen Organismen. Obwohl die Verordnungen
diesen Typs vielseitig variieren können, besteht im Allgemeinen
die Regel, dass der Schlamm nicht einfach durch Verteilen auf der
Oberfläche auf
dem Boden oder auf eine andere Art, welche möglicherweise den Menschen oder
Wasserquellen für
die Menschen den Pathogenen in dem Schlamm aussetzen könnte, verteilt
werden darf.
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Der
Schlamm enthält
ebenso andere Materialien, einschließlich Mikroorganismen, welche
ihrer Natur nach nicht pathogen sind. Typischerweise umfasst der
Schlamm eine Gruppe von Mikroorganismen, welche in dem allgemein
als thermophiler Temperaturbereich bezeichneten Bereich gedeihen.
Diese thermophilen Mikroorganismen sind normalerweise für den Menschen
nicht schädlich,
und es existieren sowohl aerobe als auch anaerobe Bakterien, welche
innerhalb des thermophilen Bereichs gedeihen.
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Obwohl
der Temperaturbereich für
eine hohe Aktivität
der Bakterien geringfügig
variiert, kommt es zu einer thermophilen Aktivität gewöhnlich innerhalb des Bereichs
von 50° bis
70°C. Die
pathogenen Bakterien leben gewöhnlich
innerhalb des sogenannten mesophilen Bereichs, welcher um 37°C oder der
normalen Körpertemperaturen
des Menschen liegt.
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Eine
wirksame Technologie zum Erreichen eines hohen Reduktionsgrads an
Pathogen ist der sogenannte autothermale thermophile aerobe Aufschluss
(autothermal thermophilic aerobic digestion) oder "ATAD". Das ATAD-Verfahren
ist ein aerobes Aufschlussverfahren, welches in dem thermophilen
Temperaturbereich (40 bis 80°C)
ohne zusätzliches
Erwärmen
arbeitet. Die thermophilen Bakterien gedeihen bei diesen erhöhten Temperaturen
und besitzen eine höhere
Metabolismusrate. Dieses resultiert in einer erhöhten Abbaurate löslicher
organischer Materialien im Vergleich zu einem konventionellen aeroben
Aufschluss. Da diese Bakterien flüchtige organische Materialien
zerstören,
setzen sie Energie in Form von Wärme
frei. Die löslichen organischen
Materialien werden zu ihren grundliegenden Komponenten abgebaut:
Kohlendioxid und Wasser. Dieses Verfahren weist ebenso den Vorteil
auf, dass das Volumen der Biomasse vermindert wird. Bis zu 45% der
Feststoffe werden nach einer Woche in einem ATAD-System zersetzt.
Dieser Grad an Feststoffreduktion ist möglich in einem konventionellen
anaeroben Aufschluss/Biokonverter nach drei Wochen oder in einem
konventionellen aeroben Aufschluss nach zwei Monaten.
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Jedes
Land besitzt seine eigenen Verhaltensregeln, und so lange der Schlamm
diese Auflagen hinsichtlich des Gehalts an Pathogenen etc. erfüllt, werden
der Verwendung zu landwirtschaftlichen Zwecken Restriktionen auferlegt.
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Ein
Hauptnachteil einiger Aufschlusssysteme/Biokonvertersysteme, wie
dem ATAD, besteht in deren Verwendungskosten. Aus thermophilen Aufschlussverfahren
resultierende Schlämme
sind schwierig zu entwässern
und besitzen einen äußerst hohen
Bedarf an polymerem Flockungsmittel im Vergleich zu konventionellem
mesophilem anaerob aufgeschlossenen Schlamm, wie es in Burnett et
al., "Dewaterability
of ATAD Sludges",
WEFTEC '97, Proceedings
from residual & biosolids
management, Vol. 2, Seiten 299–309
(1997) diskutiert wird.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf an Verfahren zur Entwässerung von schwierigen Schlämmen, wie
von thermophilen Aufschlussverfahren (beispielsweise ATAD) stammenden
Schlämmen,
obwohl solch ein Bedarf ebenso für
von anderen thermophilen Aufschlussverfahren stammende Schlämme existiert.
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Die
WO 01/12778 (Artikel 54(3) und (4) EPÜ gemäß Artikel 158 EPÜ) beschreibt
ein Verfahren zur Ausflockung von Zellmaterial aus einer Suspension,
umfassend die Zugabe zu einer Suspension eines kationischen Polymers
niedriger innerer Viskosität
und anschließende
oder gleichzeitige Zugabe zu der Suspension eines kationischen oder
im Wesentlichen nichtionischen Polymers hoher innerer Viskosität, wobei
das Zellmaterial ausflocken gelassen wird. Die Polymere werden als
Pulver oder als wässrige
Lösung
zugesetzt.
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Die
US 5,846,433 beschreibt
ein Verfahren zum kontrollierten Entwässern von Zuführsuspensionen, wie
Abwasserschlämmen.
Dieses Verfahren umfasst einen ersten Schritt der Zugabe eines ionischen
Koaggulierungsmittels niedriger in nerer Viskosität zu einer Zuführsuspension,
einen zweiten Schritt der Zugabe einer vorbestimmten Dosierung eines
polymeren Flockungsmittels hoher innerer Viskosität und einem
dritten Schritt der Herstellung eines verdickten Schlamms und einer
abgetrennten Lauge. Während
des Betriebs des Verfahrens wird ein Parameter des verdickten Schlamms
oder der abgetrennten Lauge verfolgt, und die Dosierung des ionischen
Koaggulierungsmittels wird eingestellt, um den Parameter im Wesentlichen
auf dem vorbestimmten Wert zu halten.
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Die
WO 98/31748 beschreibt eine fließfähige wässrige polymere Zusammensetzung,
welche für
die Behandlung einer Suspension, wie einem Schlamm, nützlich ist.
Diese Zusammensetzung umfasst ein wasserlösliches kationisches Polymer
hoher innerer Viskosität
und ein wasserlösliches
kationisches Koaggulierungs-Polymer niedriger innerer Viskosität. Die polymere
Zusammensetzung stellt eine Dispersion des Polymers hoher innerer
Viskosität
in einer wässrigen
Phase dar, welche eine wässrige
Lösung
des kationischen Koaggulierungs-Polymers niederer innerer Viskosität und eines
wasserlöslichen
anorganischen Salzes ist.
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Die
WO 98/31749 beschreibt eine fließfähige wässrige polymere Zusammensetzung,
welche für
die Behandlung einer Suspension nützlich ist. Diese Zusammensetzung
enthält
20 bis 60 Gew.-% einer Mischung eines wasserlöslichen nichtionischen oder
kationischen Polymers hoher innerer Viskosität und eines wasserlöslichen
kationischen Koaggulierungs-Polymers niederer innerer Viskosität. Die polymere
Zusammensetzung ist eine Dispersion des Polymers hoher innerer Viskosität in einer
wässrigen
Phase, welche eine wässrige
Lösung
des Koaggulierungs-Polymers niederer innerer Viskosität und einer
wasserlöslichen
Multihydroxy-Verbindung darstellt.
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Überraschend
wurde gefunden, dass die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten
Zusammensetzungen die für
das Entwässern
von Schlämmen,
insbesondere von thermophilen Schlämmen, erforderlichen Dosierungsanteile
an polymerem Flockungsmittel vermindern. Die Verwendung dieser Zusammensetzung
führte
ebenso zu überragenden
Feststoffkuchen, Flockungsstrukturen und einer zügigen Entwässerung im Vergleich zu bekannten
Behandlungen.
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Die
Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die eine Mischung aus polymeren
Materialien umfassen, welche in der Entwässerung von Schlämmen verwendet
werden können.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zusammensetzung
in einer nichtwässrigen Flüssigkeit,
umfassend
- a) ein kationisches Polymer mit einer
Grenzviskosität
von 0,01 bis 5 dl/g und einem kationischen Gehalt von 20 bis 100%,
- b) ein kationisches Polymer mit einer Grenzviskosität von 8
bis 17 dl/g und einem kationischen Gehalt von 20 bis 100%,
worin
die Komponenten a) und b) in der nichtwässrigen Flüssigkeit dispergiert sind,
das Verhältnis
der Komponente a) zur Komponente b) von 90:10 bis 10:90 reicht und
die Grenzviskosität
der kombinierten Polymerkomponenten von 4 bis 15 dl/g reicht.
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Die
Zusammensetzung kann in Form eines Feststoffs vorliegen. Eine oder
beide der Komponenten a) und b) können in fester Form vorliegen,
wie als Kügelchen/Perlen
oder als Pulver, und die Zusammensetzung wird durch Mischen der
Komponenten a) und b) hergestellt.
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Vorzugsweise
reicht das Verhältnis
von Komponente a) zu b) von 25:75 bis 75:25. Besonders bevorzugt
reicht das Verhältnis
von Komponente a) zu Komponente b) von 25:75 bis 50:50.
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Die
innere Viskosität/Grenzviskosität der Komponente
a) reicht vorzugsweise von 0,01 bis 4 dl/g, insbesondere von 0,5
bis 3,5 dl/g und ganz besonders bevorzugt von 1 bis 2 dl/g.
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Die
Komponente a) kann aus einem oder mehreren bekannten positiv geladenen
Monomeren hergestellt werden, wie jenen, die ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat, einschließlich der
Säureadditions-
und quaternären
Ammoniumsalze davon, (Meth)acrylamidoalkyltrialkylammoniumsalzen,
Diallyldialkylammoniumsalzen davon, 2-Vinylpyridin oder 4-Vinylpyridin.
Vorzugsweise ist die Komponente a) ein Homopolymer.
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Die
Komponente a) kann ein aus einem oder mehreren bekannten positiv
geladenen Monomeren, wie jenen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend
aus Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat, einschließlich der Säureadditions- und quaternären Ammoniumsalze
davon, (Meth)acrylamidoalkyltrialkylammoniumsalzen, Diallyldialkylammoniumsalzen
davon, 2-Vinylpyridin oder 4-Vinylpyridin, und ein oder mehreren
bekannten nichtionischen Monomeren hergestelltes Polymer sein. Solche
nichtionischen Monomere können
Acrylamid, Methacrylamid, N-Vinylmethylacetamid, Formamid, Vinylacetat,
Vinylpyrrolidon, Methylmethacrylat, Styrol oder Acrylnitril umfassen.
Ein nichtionisches Monomer von besonderem Interesse ist Acrylamid.
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Die
Komponente a) kann ein lineares, verzweigtes oder vernetztes Polymer
sein. Komponente a) kann einen kationischen Gehalt von 20 bis 100%
oder vorzugsweise von 70 bis 100% aufweisen.
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Die
Komponente b) wird durch Polymerisation unter Bedingungen gebildet,
sodass ihr Molekulargewicht ausreichend hoch ist, um zu nützlichen
verbrückenden
Flockungseigenschaften bei Verwendung zur Behandlung einer Suspension
beizutragen.
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Die
innere Viskosität/Grenzviskosität der Komponente
b) reicht vorzugsweise von 8 bis 17 dl/g, insbesondere von 10 bis
16 dl/g und besonders bevorzugt von 12 bis 15 dl/g.
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Die
Monomere, aus denen die Komponente b) gebildet wird, können ausschließlich aus
kationischen Monomeren bestehen, sodass das Polymer ein kationisches
Homopolymer oder ein aus zwei oder mehreren unterschiedlichen kationischen
Monomeren hergestelltes Copolymer darstellt. Oftmals sind die Monomere eine
Mischung aus ein oder mehreren kationischen ethylenisch ungesättigten
Monomeren mit ein oder mehreren anderen ethylenisch ungesättigten
Monomeren. Häufig
wird die Mischung mit Acrylamid oder einem anderen wasserlöslichen
ethylenisch ungesättigten
nichtionischen Monomer gebildet. Nichtionische Monomere können Acrylamid,
Methacrylamid, N-Vinylmethylacetamid, Formamid, Vinylacetat, Vinylpyrrolidon,
Methylmethacrylat, Styrol oder Acrylnitril umfassen.
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Die
Komponente b) kann ein kationisches amphoteres Polymer darstellen,
in welchem Fall ein ethylenisch ungesättigtes anionisches Monomer
in die Monomermischung in einer Menge eingefügt ist, welche nicht oberhalb
der Menge des kationischen Monomeren liegt, um auf diese Weise ein
kationisches amphoteres Polymer zu erhalten. Das anionische Monomer
kann ein Carboxyl-Monomer oder ein Sulfon-Monomer, z. B. Acrylsäure oder
AMPS, darstellen.
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Wenn
ein anionisches Monomer verwendet wird, liegt die Menge an anionischem
Monomer unterhalb von 50% und beträgt gewöhnlich 0,5 bis 25 Gew.-%, ist
allerdings oftmals auch 0.
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Das
kationische Monomer kann ein quaternäres Diallyl-Monomer, im Allgemeinen
Diallyldimethylammoniumchlorid DADMAC sein, ist allerdings vorzugsweise
ein Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat oder -acrylamid, worin die Alkylgruppen
im Allgemeinen 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele sind
Dimethyl- oder Diethylaminoethyl- oder -propyl(meth)acrylat oder
-acrylamid oder Dimethyl- oder Diethylaminomethyl(meth)acrylamid.
Das Monomer kann als ein Säureadditionssalz
oder quaternäres
Ammoniumsalz eingesetzt werden, oder das Polymer kann in solch ein
Salz nach der Polymerisation umgewandelt werden. Die quaternisierende Gruppe
ist gewöhnlich
Methylchlorid oder eine andere aliphatische quaternisierende Gruppe.
Vorzugsweise ist die Komponente b) im Wesentlichen frei an hydrophoben,
die Solubilität
vermindernden Gruppen, wie C4- oder höheres Alkyl (z. B. oberhalb
von C8), oder aromatischen (wie Benzyl-) Gruppen an dem quaternären Stickstoff oder
anderswo, da solche Materialien gemäß der Erfindung nicht notwendig
sind und den Kostenvorteil der Produkte vermindern.
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Die
Komponente b) kann ein lineares, verzweigtes oder vernetztes Polymer
darstellen. Die Komponente b) kann in Gegenwart einer geringen Menge
(typischerweise 5 bis 1.000 ppm, oftmals 5 bis 100 ppm) eines polyethylenisch
ungesättigten
Monomeren oder eines anderen Vernetzungsmittels hergestellt werden, sodass
Produkte erhalten werden, welche eine ionische Rückgewinnung (ionic regain)
von mindestens 20% aufweisen.
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Die
Komponente b) kann einen kationischen Gehalt von 20 bis 100% oder
vorzugsweise von 30 bis 70% und am meisten bevorzugt von 40 bis
60% aufweisen.
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Die
wirksamen Polymerkomponenten in der Zusammensetzung weisen vorzugsweise
eine kombinierte innere Viskosität
(Grenzviskosität/Staudinger
Index) von 5 bis 11 dl/g auf.
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Die
Komponenten a) und b) sind gemäß den Ansprüchen 2–3 definiert.
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Die
Zusammensetzung kann eine Dispersion oder eine Emulsion darstellen.
Die Zusammensetzung kann eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder ein flüssiges Dispersionspolymer,
wie eine Polymer-in-Öl-Emulsion, darstellen.
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Die
Komponente a) der Zusammensetzung kann durch irgendein bekanntes
Additionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, jedoch umfasst
ein bevorzugtes Verfahren die Herstellung einer wässrigen Phase,
die das Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat-Monomer umfasst, das anschließende Mischen
mit einer nichtwässrigen
Phase, die einen Emulgator enthält,
und das Homogenisieren. Nach dem Entgasen der resultierenden Emulsion
kann ein Kettenübertragungsmittel
zu der Emulsion zugesetzt werden. Das Polymerisationsverfahren umfasst
ein wässriges
Reaktionsmedium, vorzugsweise entionisiertes Wasser, welches ein
Komplexierungsmittel enthalten kann, sowie einen Puffer.
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Ein
geeigneter in Wasser gelöster
Polymerisationsinitiator wird zugesetzt. Ein Redox-Initiatorsystem kann
verwendet werden, wie tert.-Butylhydroperoxid, welches zusammen
mit Natriummetabisulfit verwendet wird. Die Reduktion von jeglichem
freien vorhandenen Monomer ist ebenso bevorzugt und kann durch Erwärmen mit
2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril)
durchgeführt
werden.
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Die
Komponente b) der Zusammensetzung kann durch ein jegliches bekanntes
Additionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, jedoch umfasst
ein bevorzugtes Verfahren die Herstellung einer wässrigen Phase,
die das Dialkylaminoalkyl(meth)acrylatmonomer umfasst, das anschließende Mischen
mit einer nichtwässrigen
Phase, die einen Emulgator enthält,
und das Homogenisieren. Das Polymerisationsverfahren umfasst ein
wässriges
Reaktionsmedium, vorzugsweise entionisiertes Wasser, welches ein
Komplexierungsmittel enthalten kann, sowie einen Puffer.
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Ein
geeigneter in Wasser gelöster
Polymerisationsinitiator wird zugesetzt. Ein Redox-Initiatorsystem kann
verwendet werden, wie tert.-Butylhydroperoxid, welches zusammen
mit Natriummetabisulfit verwendet wird. Die Reduktion von jeglichem
freien vorhandenen Monomer ist ebenso bevorzugt und kann durch Erwärmen mit
2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril)
durchgeführt
werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Herstellung der Komponenten a) und b) und
das anschließende
Mischen der Komponenten.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als Entwässerungshilfsmittel
verwendet werden. Die Abtrennung kann durch Sedimentation erfolgen,
allerdings verläuft
sie vorzugsweise über
die Zentrifugierung oder Filtration. Bevorzugte Verfahren der Fest-Flüssig-Trennung
sind das Zentrifugalverdicken oder -entwässern, Bandpressen, Bandverdicken
und Filterpressen. Ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung
umfasst die Verwendung der resultierenden Zusammensetzung zur (Aus-)
Flockung einer Suspension von suspendierten Feststoffen, insbesondere
von Abwasserschlamm.
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Die
Zusammensetzungen können
im Allgemeinen als Teil eines Verfahrens zur Entwässerung
der Suspension verwendet werden, und daher wird die ausgeflockte
Suspension normalerweise einem Entwässern unterzogen. Eine Druckfiltration
kann verwendet werden. Diese Druckfiltration kann eine Hochdruckfiltration
darstellen, beispielsweise mit einem Filterdruck von 5 bis 15 Bar
innerhalb typischerweise 1/2 bis 6 Stunden, oder eine Niederdruckfiltration,
beispielsweise in einer Bandpresse, im Allgemeinen bei einem Druck
von 0,5 bis 3 Bar, typischerweise innerhalb von 1 bis 15 Minuten.
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Die
Zusammensetzungen werden durch Eindosieren mit oder ohne angewendetes
Rühren
in die Suspension, gefolgt von einem Entwässern der Suspension verwendet.
Die optimalen Ergebnisse erfordern ein genaues Dosieren und den
richtigen Rührgrad
während
des Ausflockens. Wenn die Dosierung zu gering oder zu hoch ist,
ist das Ausflocken weniger gut. Die optimale Dosierung hängt von
dem Gehalt der Suspension ab, und folglich können Variationen darin, beispielsweise
Variationen in dem Metallgehalt des Industrieabwassers, die Leistung
stark beeinflussen. Die Flocken sind gegenüber Scherung und Bewegung äußerst empfindlich, insbesondere
wenn die Dosierung nicht beim Optimum liegt, ist es wahrscheinlich,
dass die Feststoffe als diskrete Feststoffe redispergieren. Dieses
stellt ein besonderes Problem dar, wenn die ausgeflockten Feststoffe unter
einer Scherspannung entwässert
werden müssen,
beispielsweise in einer Zentrifuge, weil das Konzentrat leicht einen
hohen feinen Feststoffgehalt aufweisen kann, wenn die Dosierung
und andere Bedingungen nicht optimal sind. Die Zusammensetzungen
können
Abwässer
ausflocken oder das Entwässern
von Abwässern
unterstützen,
um eine schnelle und effiziente Entfernung des Wassers aus den Abwasserfeststoffen
zu ermöglichen.
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Andere
Verfahren der Zugabe umfassen das Einströmen, die direkte Zugabe, die
absatzweise Zugabe und die Zugabe mit anderen klärenden und aufreinigenden Mitteln.
Diese Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
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Die
für die
Behandlung eines speziellen wässrigen
Systems erforderliche optimale Menge hängt von der Art der anwesenden
Abfallfeststoffe ab. Der Fachmann ist in der Lage, die für Tests
erforderliche optimale Menge zu bestimmen, welche mit einem Aliquot
des eigentlichen Abfalls durchgeführt werden. Bei spielsweise enthüllt das
Ausfallen der Abfallfeststoffe aus dem Aliquot unter Verwendung
unterschiedlicher Mengen der Zusammensetzung gewöhnlich, welche Konzentrationen
geklärtes
Wasser ergeben. Nach dem Einführen
der Zusammensetzung kann das behandelte teilchenförmige Material
und Wasser durch Absaugen mit einem Heber (Siphonieren), Filtrieren,
Zentrifugieren oder unter Verwendung anderer bekannter Techniken
getrennt werden.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind zum Entwässern oder
(Aus-)Flocken wässriger
Suspensionen oder Mischungen organischer und anorganischer Materialien
oder von Suspensionen, welche ausschließlich aus organischem Material
gebildet sind, nützlich.
Beispiele solcher wässriger
Suspensionen umfassen Industrieabwasser aus Molkereien, Konservenfabriken,
Chemieabwässer,
Distilierieabwässer, Fermentationsabwässer, Abwässer aus
papierherstellenden Anlagen, Abwasser aus Färbeanlagen, Abwassersuspensionen,
wie jegliche Arten von Schlamm, welcher aus Abwasserbehandlungsanlagen
stammt, einschließlich
von Faulschlamm, Aktivschlamm, Roh- oder Primärschlamm oder Mischungen davon.
Zusätzlich zu
dem vorliegenden organischen Material können die wässrigen Suspensionen ebenso
Detergentien und polymere Materialien enthalten, welche das Ausfällungsverfahren
behindern. Modifizierte Verfahren zur Behandlung in Anbetracht dieser
Faktoren sind dem Fachmann bekannt.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in dem Entwässern vieler
verschiedener Typen von Abwasserschlamm, einschließlich von
Roh-, Primär-
und Aktivschlämmen,
welche mit den vorliegenden Zusammensetzungen nach dem mesophilen
anaeroben Aufschluss behandelt werden können; verwendet werden. Jedoch
sind thermophil anaerob aufgeschlossene Schlämme oder thermophil aerob aufgeschlossene
Schlämme
bevorzugt, wie ATAD- und TAND- (thermophil anaerob aufgeschlossene)
Schlämme.
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Typische
Dosierungsanteile der flüssigen
Zusammensetzungen liegen in dem Bereich von 8 bis 20 kg/t Aktivpolymer
auf der Basis der trockenen Feststoffe, gewöhnlich von 10 bis 15 kg/t auf
der Basis des Gehalts an trockenen Feststoffen.
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Die
folgenden Beispiele verdeutlichen die vorliegende Erfindung weiter:
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Beispiel 1
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Herstellung der Komponente
a)
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Die
wässrige
Phase wird wie folgt hergestellt. 40%-iges EDTA-Natriumsalz (0,6
g), Adipinsäure
(3,7 g) und Dimethylaminoethylmethacrylat-quaternäres Ammoniumsalz
(217,8 g) werden in eine ausreichende Menge Wasser unter Erhalt
einer wässrigen
Phase von insgesamt 363 g eingerührt,
bis die Säure
sich aufgelöst hat.
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Die Ölphase wird
wie folgt hergestellt. Sorbitanmonooleat-Emulgator (8,7 g), ein
Stearylmethacrylat:Methacrylsäure-Stabilisator
im Molverhältnis
von 2:1 (2,9 g) und eine ausreichende Menge eines flüchtigen
Kohlenwasserstoffs werden unter Erhalt einer Ölphase von insgesamt 187 g
zusammen in einen Becher eingerührt.
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Die
wässrige
Phase und die Ölphase
werden in einen Behälter
geleitet und 2,5 Minuten pro Liter unter Verwendung eines Silverson-Homogenisators
bei maximaler Geschwindigkeit homogenisiert.
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Die
resultierende Monomeremulsion wird in einen geeigneten Kunststoffbehälter geleitet
und mindestens 30 Minuten lang unter Verwendung von Stickstoff entgast.
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Der
freie Beginn der Polymerisation wird durch Zugabe von tertiärem Butylhydroperoxid
in einem flüchtigen
Kohlenwasserstoff und Natriummetabisulfit-Emulsion zu der Polymerisationsmischung
in einer Zugaberate von 200 ppm pro Stunde unter Erhalt eines Temperaturanstiegs
von 2°C
pro Minute initiiert.
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Das
freie Monomer wird reduziert durch Erwärmen der Emulsion auf 85°C, 133 ppm
2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril),
auf der Basis des Gewichts der Emulsion, werden zugegeben, und die
Temperatur wird bei 85°C
45 Minuten lang gehalten. Weitere 67 ppm 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril) auf der
Basis des Gewichts der Emulsion wird anschließend zugesetzt, und danach
wird die Temperatur bei 85°C
weitere 30 Minuten lang gehalten.
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Die
Emulsion wird anschließend
auf unterhalb 40°C
gekühlt,
und ein Trägeröl (156 g)
wird zugesetzt. Anschließend
wird eine azeotrope Destillation unter Verwendung eines Rotationsverdampfers
durchgeführt.
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Das
resultierende Polymer, dispergiert in Mineralöl, wird anschließend mit
6% eines Aktivators vom Fettalkoholethoxylat-Typ, auf der Basis
des Gewichts des Polymerprodukts, aktiviert.
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Beispiel 2
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Herstellung der Komponente
b)
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Die
wässrige
Phase wird wie folgt hergestellt. 40%-iges EDTA-Natriumsalz (0,7
g), Adipinsäure
(4,6 g), Acrylamid (70,7 g) und Methylenbisacrylamid (3,9 g) werden
in einer ausreichenden Menge Wasser unter Erhalt einer wässrigen
Phase von insgesamt 400 g eingerührt,
bis die Säure
aufgelöst
ist. Dimethylaminoethylacrylat-quaternäres Ammoniumsalz (106 g) wird
anschließend
zugesetzt.
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Die Ölphase wird
wie folgt hergestellt. Sorbitanmonooleat-Emulgator (9,6 g), ein
Stearylmethacrylat:Methacrylsäure-Stabilisator
im Molverhältnis
von 2:1 (5,0 g), ein Trägeröl (125,7
g) und eine ausreichende Menge eines flüchtigen Kohlenwasserstoffs
werden unter Erhalt einer Ölphase
von insgesamt 273,5 g zusammen in einen Becher eingerührt.
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Die
wässrige
Phase und die Ölphase
werden in einen Behälter
geleitet und 2,5 Minuten pro Liter unter Verwendung eines Silverson-Homogenisators
bei maximaler Geschwindigkeit homogenisiert.
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Die
resultierende Monomeremulsion wird in einen geeigneten Kunststoffbehälter geleitet
und mindestens 30 Minuten lang entgast.
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Der
freie Beginn der Polymerisation wird durch Zugabe von tertiärem Butylhydroperoxid
in einem flüchtigen
Kohlenwasserstoff und Natriummetabisulfit-Emulsion in einer anfänglichen
Zugaberate von 10 ppm pro Stunde zu der Polymerisationsmischung
initiiert und derartig eingestellt, dass eine kontrollierte Polymerisationsrate
von 1 bis 1,5°C
pro Minute erhalten wird.
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Freies
Monomer wird durch Erwärmen
der Emulsion auf 85°C
reduziert, 133 ppm 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril),
auf der Basis des Gewichts der Emulsion, werden zugesetzt, und die
Temperatur wird 45 Minuten lang bei 85°C gehalten. Weitere 67 ppm 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril),
auf der Basis des Gewichts der Emulsion, werden zugesetzt, und die
Temperatur wird weitere 30 Minuten lang bei 85°C gehalten.
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Die
Emulsion wird anschließend
auf unterhalb 40°C
abgekühlt,
und ein Trägeröl (156 g)
wird zugesetzt. Die Destillation wird danach unter Verwendung eines
Rotationsverdampfers durchgeführt.
Das resultierende Polymer, dispergiert in Mineralöl, wird
anschließend
mit 6% eines Aktivators vom Fettalkoholethoxylat-Typ, auf der Basis
des Gewichts des Polymerprodukts, aktiviert.
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Beispiel 3
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Evaluierung der Proben
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Standardkolbendrucktests
werden unter Verwendung von 200 ml Aliquots von thermophil aufgeschlossenem
Schlamm, welcher unter Verwendung eines Citenco-Mischers, der bei
einer Geschwindigkeit von 300 U/Min. läuft, ausgeflockt ist. Eine
Mischungszeit von 10 Sekunden wird eingesetzt. Man lässt die
ausgeflockten Proben eine Minute lang frei entwässern, bevor sie in die Pressen überführt werden.
Es wird ein Pressdurchgang von 10 Minuten unter Verwendung eines
Maximaldrucks von 100 psi verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 angegeben:
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- Probe 1: Komponente (b), wie in Beispiel 2 hergestellt.
- Probe 2: Komponente (a), wie in Beispiel 1 hergestellt, und
Komponente (b), wie in Beispiel 2 hergestellt (in einem Verhältnis von
25:75).
- Probe 3: Komponente (a), wie in Beispiel 1 hergestellt, und
Komponente (b), wie in Beispiel 2 hergestellt (in einem Verhältnis von
50:50).
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Die
Ergebnisse zeigen, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
verbesserte Filtratqualität
und verbesserte Dosierungseffizienz im Vergleich zur Verwendung
einer einzigen polymeren Komponente, wie Beispiel 1, aufweisen.