JPH03501460A - 水性懸濁液を脱水する際の高分子電解質の利用を改善する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水性懸濁液を脱水する際の９高分子電解質の利用を改善する方法 １、発明の分野 この発明は水性懸濁液の脱水における高分子量高分子電解質の利用を改善する方 法に関し；この方法は水性懸濁液を効果的に脱水するのに必要とされる高分子電 解質の量を低減し、そしてそれにより水性懸濁液を効果的に脱水するのに必要な 高分子電解質のコストの著しい削減を与える。さらに詳しくは、水性懸濁液を効 果的に脱水するのに必要とされる高分子電解質は、従来技法を用いて必要とされ たものの半分程の少なさまで減少され５る。

一般慣習として、高分子量高分子電解質は混合され、そしてその後すぐに、また はわずか３０〜４５分間程度の中度の混合、保持または熟成期間の後に使用され る。

計量された量の高分子電解質は、次いで脱水過程において水性懸濁液の流れに連 続的に供給される。例えばフィルター当りの高分子電解質溶液必要量が、−操業 当り７”イルター一台当り０．００１重量％の高分子電解質溶液５００〜６００ ガロンのオーダーでありうる小規模都市下水処理プラントでは、高分子電解質は 単一のタンク中で使用直前に混合されろ。より大きな必要量の大規模装置は、連 続ミキサニを使用することができ、この中での混合高分子電解質のための「熟成 」（保持）時間は数分から約１時間の範囲となりうる。典型的には、高分子電解 質投与量は、プラント中で混合された溶液も用いて得られた経験に基いている。

先行慣習と対照的に、私はここに、高分子量、有機高分子電解質と水との混合物 を形成しそしてその混合物を少なくとも６時間にわたつ°〔熟成して溶液を形成 することにより、高分子電解質の必要量は、従来慣習に従うときに必要とされる 高分子電解質の量の２分の１程に小さく削減されうろことを発見した。水性懸濁 液の脱水における高分子量、有機高分子電解質の使用を最小化するための私の方 法は、水溶性高分子量、有機高分子電解質と水との混合物を形成し；その後に該 混合物を少なくとも６時間の期間にわたって熟成して核高分子電解質の熟成溶液 を調製し；水性懸濁液を効果的に脱水するのに必要とされる該溶液の最適量を決 定し：そしてしかる後に、前記の混合及び熟成の工程で調製された溶液を、水性 懸濁液を効果的に脱水するのに必要とされる溶液の予め定められた量にほぼ等し い量で使用することからなる。私の発明は、高分子量、有機高分子電解質と水と の混合物を形成し、該混合物を少なくとも６時間の期間にわたって熟成して該電 解質の熟成溶液を調製し、そして該熟成溶液を水性懸濁液を効果的に脱水するの に必要な最小量に等しい童で使用することからなる、水性懸濁液を脱水する方法 であると述べることもできる。

好ましい具体化 この発明の実施において、熟成高分子電解質溶液は水性懸濁液の流れないし流動 物に添加される。さらに特定的には、私の発明は、水性懸濁流の流れを効果的に 脱水するのに必要とされる高分子量、有機、水溶性高分子電解質の量を最小化す る方法であり、この方法は、高分子量、水溶性高分子電解質と水との混合物を形 成し、しかる後に該混合物を少なくとも６時間の期間にわたり熟成して溶液を作 ９；該水性懸濁液を効果的に脱水するのに必要とされる該溶液の量を決定し；し かる後に、前記の混合及び熟成工程によって調製された溶液を、水性懸濁液の該 流れを効果的に脱水するのに必要とされる溶液の予め定められた量にほぼ等しい 量で連続的に添加することからなる。私の発明は、高分子量、水溶性高分子電解 質と水との混合物を形成し、該混合物を少なくとも６時間の期間にわたり熟成し て該高分子電解質の熟成溶液を調製し、そして該溶液を、水性懸濁流の流れを効 果的に脱水するのに必要とされる最小量にほぼ等しい量で使用して水性懸濁液の 流れを脱水することからなる、水性懸濁液の流れを脱水する方法であるといわれ うる。この発明は、高分子量、水溶性高分子電解質の溶液の使用により水性懸濁 液を脱水する方法における改善としても記載されることができ、すなわち、高分 子量、水溶性高分子電解質の使用による水性懸濁液の流れを脱水するための方法 において、私の発明は、該高分子電解質を水と混合し、そしてしかる後に該混合 物を少なくとも６時間にわたり熟成して、水性懸濁液の該流れを脱水するのに使 用される溶液を形成することからなる改善である。

一般的に、この発明の方法は、高分子量（約１，０００゜０００を越える分子量 ）、水溶性高分子電解質に応用し５る。ここに開示された経済的利点を達成する ためには、高分子電解質が水と混合されそして少なくとも６時間、そして好まし くは少なくとも８時間にわたり熟成されることが必要である。混合は、すべての 「フィッシュ・アイ」が消えるまで継続されるべきであり、好ましくは混合ない し緩かなかきまぜが、熟成期間中ずつと継続されるべきである。混合、及び混合 物の熟成のより長い期間は、この発明から除外されないが、約２０時間よりも長 い混合または熟成（保持）時間によっては、高分子電解質使用における著しい追 加の改善は達成されないことが留意されるべきである。良く知られているように 、混合は高分子電解質に剪断力を加えあるいはその他の理由でその減成を引き起 こすほど激しくてはならない。

私の発明の方法は、高分子が顆粒のような乾燥形態であろうと、高分子が鉱油の よ５な非水性媒体中に懸濁されていよ５と、あるいは高分子がエマルシヨンの形 態であろうと、高分子量、水溶性高分子電解質に一般的に応用できる。この方法 は高分子電解質が高分子量（約１．００αＯＯＯを越える分子量）高分子である 限り、カチオン性、アニオン性及びノニオン性高分子電解質に同等に応用できる 。私の発明の方法は、アクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸エステル及びジ メチルアミノエチルメタクリレートのような１種またはそれ以上のアクリル第七 ツマ−から誘導された高分子、ならびに加水分解により、または塩化メチル、ジ メチルサルフェートあるいはその他の周知の第四級化用化合物での第四級化によ り得られるそのような高分子の誘導体に４９に良く適合される。

以下の例はこの発明を説明する。

例　Ｉ この発明の方法は、イースタン・ニュウ・ジャーシイに所在の小型都市廃水処理 プラントで試験された。このプラントは、典型的に薄汚泥（１％以下の固形分） を生じる。このプラントにおける標準的操作は、３ボンドの「パーフル（ＰＥＲ ＣＯＬ　）　７５７　Ｊ　−２３４３４バージニア州サツフオーク、ウィルロイ ・ロード２３０１のアライド・コロイヅ社によって夷造のカチオン性高分子凝と である。「バアコル　７５７」は４０／６０の比のアクリルアミド／ジメチルア ミノエチルメタクリレートメチルクロリド単位から作られ、１Ｍの、！￥ａ　Ｃ ｌ中３０℃で８、　ＯＯｄｉ／ｆの極限粒度を有する共１合体として米国特許第 ４，１９６，５１３号に記載されている。溶液は、約２１ガロン／分の速度で供 給されている汚泥に約１．３０ガロン／分の速度で０．１％溶液を添加すること により１時間ないし２時間の混合時間で使用された。

処理された汚泥は、重力脱水部と３０−ルプレスへ向けて供給しているくさび部 とを有する１メートルベルトプレスで脱水された。歴史的には、最終脱水汚泥は １４％よりもわずかに良い乾燥固形分含量を有する。この試験の、直前の幾日か は、汚泥供給物は０．６％の固形分含量を有し、そして乾燥ケーキ固形分は１２ ．１％であった。

この試験の期間中、汚泥供給物固形分は０．５５％の平均であった。

比較試験において、４．１７ポンドの「パーコル　７５７」をほぼ午後４：００ に０．２５％（重／重）に混合した。

攪拌を一晩甲継現した。翌朝に、計画投与速度が、汚泥流に計量ポンプが分配し ５る速度の能力よりも低いことが発見されたときに、溶液は４００ガロンに稀釈 され、０．１２５％（重／重）の高分子電解質濃度を与えた。この発明に教示に 従ってｔ＋ｉｉａされた溶液の性能を、標準的操作と比較する六つの試験を行な った。

ベルトプレス上のすべてのセツティングは、高分子電解質供給を除きこのプラン ト中の標準操作のためのものと同じであった。試験は高分子電解質供給ポンプの 六つのセツティングで、各々半時間実施され、０．２２ガロン／分のポンプセツ ティングで不完全な凝集がもたらされた試験、４６３を除き、各試験の終了近（ で試料採取がなされた。この失敗が実際の少な過ぎる高分子電解質の分配からも たらされたのか、あるいはポンプにおけるセツティングがポンプ精度に要求され るものよりも低かったのかは、知られていない。六つの試験の結果は下に弐示さ れている。

１　０．５３　０．３３　２１．２　１４．２　３５％２　０．３７　０．２３ 　２１．２　１５．６　５１％３　０．２２　０．１４　２１．２−−４　０． ６８　０．４３　２１．２　１４．９　６６％５　０．８３　０．５２　２１． ２　１４．４　８０％６　０．９８”　０．６１　２１．２　１４．４　９４％ 標準　１．２９　０．６５　２１．２　１４．＋　１００５畳　過剰の高分子電 解質の明かな指示 これらの試験は、本発明の方法を使用すると、高分子電解質の使用量が５０％程 も削減され、しかも最終ケーキにおける比較しうる固形分を達成することを示す 。

例　■ 本発明の方法をミズリーリイ州インデベンデンス付近の下水処理プラントにおい て、そのプラントで生成する汚泥の脱水のために使用した。そのプラントの運転 前の夕方に、５．２ポンドの「パーフＡ／　７６３Ｊ（製造者によって高分子量 を有する四級アクリル数基カチオン共重合体であるといわれている製品）を２５ ０ガロンの水と混合した。この混合物を一晩攪拌し、そｌ−て攪拌を朝に中止し た。「バーコル　７６３」はそのプラントにおいて下水汚泥を脱水するのに日常 的に用いる高分子電解質である。次の夕方、同じ高分子電解質の第２のバッチは 、４ポンドの高分子電解質を２５０ガロンの水に添加しそして「フッシュ・アイ 」が消失するまで約半時間混合する通常の操作に従って、運転者によって混合さ れた。このプラントにおいて、汚泥は、二つのローラー部によって後続された重 力脱水部からなる回合の同一のフィルタープレスのうちの一つまたはそれ以上で 脱水される。この比較実験では二台の別個のフィルタープレスが用いられた。試 験溶液は、一つのプレスへ供給され、そして標準溶液は他方へ供給された。汚泥 流は、両方のフィルタープレスへ送り込まれるために分割された。フィルタープ レスの各々に対する重合体の流入は汚泥流の最適脱水を与えるように独立的に論 節された。試験は午後約６二〇〇時から午後約８二〇〇時まで実施され、その時 に通常方法で作られた２５０ガロンの溶液が用い尽された。

試験の期間中、両方の溶液で得られた脱水はほぼ同等であったが、おそらく前夜 混合された溶液よりも着干のわずかな利点があった。

試験中の溶液使用量を計算したときに、高分子電解質がそのプラントで通常用い られる方法によって混合された場合に必要とされる高分子電解質の約半分のみの 量を用いることにより、試験溶液で比較しうる脱水が得られたことが見出された 。

例　■ 濾過速度及び比較しうる濾過速度を与えるのに必要とされる高分子の量を比較す るために、一連の実験が実施された。この発明の方法で混合された高分子が、従 来方法によって混合された同じ高分子に対して比較された。

下記の高分子電屏質がこれらの試験において使用された： １、バージニア州すツフォーク、ウィルロイ−ロード２３０１のアライド・コロ イヅ（Ａｌｌｉｅｄ　Ｃｏ１１ｏｉｄｓ）によって供給され、そして軽質鉱油中 の５０％活性液体分散液として供給される褪めて高い充填密度の、高分子量カチ オン系重合体と述べられている「パーコル（ＰＥＲＣＯＬ：登録商標）　７７８ Ａ’Ｊ２、ニュウ・ジャーシイ州モリスタウン、ケミカル・セクターのアライド ・コーポレーションによって供給されるＥ−１５４、式（Ｃ，Ｅ、Ｎｏ　、　Ｃ ，Ｂ４Ｈａ　）　、及び数百万の分子量を有する加水分解ポリアクリルアミドと 述べられている乾燥アニオン系重合体。

３、ニュウ・ジャージ　州モリスタウン、ケミカル・セクター、アライド・コー ポレーションによって供給されるＥ−１４７、パラフィン油中のアクリルアミド −アクリル改共重合体エマルジョンとして、そして数百万の重合体分子量を有す ると述べられているア二号ン系高分子電解質。

重合体１は約０．５６％の固形分を含む下水汚泥と共に使用された。重合体２及 び３は、粘土及び水の高速混合により作られた１％粘土懸濁液で試験された。各 場合に、重合体は０．１８溶液の形で準備された。以下の表のデータに示された 溶液の量は２００ｍ１の水性分散液に添加され、そしてその分散液と混合された 。混合物は、湿潤された１１工のホワットマン定量用、％２Ｆ紙を備え、８工の 粒子保留としたブフナー漏斗へ、２６インチの水銀の真空下に、直ちに注がれた 。１５０１１のＰ液がフィルターを流通するための時間が測定され、同様にフィ ルターケーキを形成するのに必要な時間が測定され、後者の時間は良好に規定さ れた素面をもつケーキ及び実質的に澄んだ炉液を形成するのに必要な時間であっ た。得られた重合体１−汚泥　０．１％溶液のミリリットル数１５（ｌｊのろ液 のための時間、秒 試験溶液　７９　６２　５６　５５　７７標準溶液　８０　７９　７４　８１　 ８３フイルターケーキ形成のための時間、秒０．０６　０．０８　０．１　０． １２試験溶液　１１８　５８　５２　８７ 標準溶液　１２６　１３２　１５７ フイルターケーキ形成のための時間、秒試験溶液　２０４　１０９　９８　１５ ６標準溶液　２１１　２３６　２４９ ０．０２５　０．０５　０．０７５　０．１　０２試験溶液　１３４　５０　７ ９　６２　６７標準溶液　１４６　１３２　１１７　８９試験溶液　２２７　９ ７　１４８　１０５　１４７標準溶液　２２４　２２８　２１０　１５８デアタ から判るように、いずれの場合にも標準溶液は試験溶液の性能に近付かず、明か に本発明の方法の優秀性を示している。

国際調査報告 ＩＡＩＩ”ｌｌｌ電１＾＠”！＝−＝　ＰＣＴ／ＩＪＳ８７１０１９８７

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．約１，０００，０００以上の分子量をもつ水溶性高分子電解質と水との混合 物を形成し； 該混合物を少なくとも６時間の期間にわたり熟成して該高分子電解質の熟成溶液 を調製し； 水性懸濁液を凝集させ脱水するのに必要な最小有効量にほぼ等しい量の該熟成溶 液を水性懸濁液に添加し；そして 該水性懸濁液を脱水する； ことからなる、水性懸濁法の流れを脱水する方法。
2. ２．水性懸濁液の流れを効果的に凝集及び脱水するのに必要とされる水溶性高分 子電解液の量を最小化する方法であつて、その高分子電解質が、１種またはそれ 以上のアクリル系モノマーから誘導された約１，０００，０００以上の分子量を もつ高分子であり、そのような高分子を第四級化することにより得られたその誘 導体及びそのような高分子を加水分解することにより得られたその誘導体を包含 するものであり、 該水溶性高分子電解質及び水の混合物を形成し；該混合物を少なくとも６時間の 期間にわたり熟成して熟成溶液を作り、該水性懸濁液を凝集及び脱水するのに必 要とされる該熟成溶液の最小有効量を決定し；しかる後に、前記の混合及び熟成 の工程によつて作られた溶液を、該水性懸濁液の流れに対して、該水性懸濁液の 流れを凝集及び脱水するのに必要とされる溶液の最小有効量であると決定された 量にほぼ等しい量で連続的に添加し；そして しかる後に該水性懸濁液を脱水する、 ことからなる上記方法。
3. ３．高分子電解質がカチオン性高分子である請求項１または請求項２の方法。
4. ４．高分子電解質がアニオン性高分子である請求項１または２の方法。
5. ５．高分子電解質が乾燥、カチオン性高分子である請求項１または２の方法。
6. ６．高分子電解質がカチオン性高分子の非水性媒質中の分散物の形である請求項 １または２の方法。
7. ７．高分子電解質がカチオン性高分子のエマルジョンの形である請求項１または ２の方法。
8. ８．高分子電解質がノニオン系高分子である請求項１または２の方法。
9. ９．水性懸濁液が下水汚泥であり、高分子がカチオン性高分子であり、そして凝 集された懸濁物がフィルタープレスで脱水され請求項１または２の方法。
10. １０．水性懸濁液が下水汚泥であり、高分子が４０／６０の比のアクリルアミド ／ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロリド単位り共重合体でありそ して凝集された懸濁物をフィルタープレスで脱水する請求項１または２の方法。