NO158134B - Blanding for behandling av et vandig system og fremgangsmaate for behandling av vandige systemer dermed. - Google Patents

Abstract

En vandig slurry av mineralpartikler, f.eks. kalsiumkarbonat og/eller kalsiumhydroksyd, har en mineral-fast-stoffkonsentrasjon på minst 40% m/m og inneholder et middel som opprettholder slurryen med en pumpbar viskositet men som virker som et flokkuleringsmiddel ved fortynning av slurryen. Passende midler inkluderer kationiske og amfotære polyelektrolytter med nitrogenholdige grupper, f.eks. polyaminer og dimetyl-diallylammoniumklorid-poly-merer. Slurryene kan inneholde andre komponenter, f.eks. et syntetisk hektoritt eller et dispergeringsmiddel som f.eks. et polyakrylat, polymetakrylat eller polyfosfat. Slurryene er nyttige ved papirfremstilling og ved behandling av kloakk.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en blanding for behandling av et vandig system, omfattende (a) en vandig oppslemming av mineralpartikler med minst 40 % vekt/vekt mineralfaststoffkonsentrasjon, og det særegne ved blandingen er at den også omfatter (b) et middel eller blanding av midler som i det minste i vesentlig grad opprettholder mobiliteten av oppslemmingen (a) slik at den tilsynelatende viskositet av oppslemmingen ikke overstiger 0,5 Pa.s (som målt ved en skjærkraft på 600 s-"*") og som utøver en flokkulerende virkning ved fortynning med eller i vann ved et fortynningsforhold på minst 20:1 (vekt/vekt), idet middelet eller midlene er valgt fra kationiske polyelektrolytter som har nitrogenholdige grupper, amfotære polyelektrolytter som har nitrogenholdige grupper,

og, når mineralpartiklene inkluderer kalsiumhydroksydpartikler, også anioniske polyakrylamider, eventuelt også et strukturmodifiserende middel (c) i en mengde av 0,005 - 0,5 % på basis av tørr vekt, og et dispergeringsmiddel (d) i en mengde av 0,005 - 2 % på basis av tørr vekt.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for behandling av et vandig system, spesielt kloakkvann og vandige oppslemminger av papirmasse, og det særegne ved fremgangsmåten er at systemet tilføres en blanding som angitt i det foregående, idet blandingen tilføres som sådan eller etter at den er blitt fortynnet.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Oppfinnelsen kan således finne anvendelse for flokkulering/ koagulering av kloakkvann eller annet avfallsvann eller for innlemmelse av flokkulert fyllstoff i en papirfremstillingsblanding.

Partikkelformede mineraler er nyttige ved behandling av kloakk da de fremmer klaring av avfallsvann i f.eks. konvensjonelle sedimenteringsprosesser, spesielt i det primære sedimenter-ingstrinn. Kalk er således vel kjent som et koaguleringsmid-del ved kloakksedimentering og ved slamkondisjonering før filtrering. Kalk anvendes ofte sammen med den separate tilsetning av andre flokkuleringsmidler/koaguleringsmidler, f.eks. kationiske polyakrylamider med høy molekylvekt, ferri-klorid, ferrosulfat eller alun.

Denne kalk anvendes normalt som et pulver eller som en fortynnet (f.eks. 10% faststoff) dispersjon fremstilt f.eks. ved slemming på stedet. Dette krever imidlertid et anlegg for håndtering av pulverisert kalk eller for slemming av ulesket kalk. Pulverisert kalk er videre et ubehagelig material å arbeide med. Den separate tilsetning til det vandige system av kalk og andre tilsetningsmidler skaper videre problemer på stedet med håndtering, proporsjonering og utmåling.

Andre partikkelformede materialer, som f.eks. kalsiumkarbonat er nyttige ved kloakkbehandling, f.eks. som vektmidler. En blanding av hydratisert kalk og kalisumkarbonat kan være spesielt nyttig, som beskrevet i UK patent 2.095.226.

Ved papirfremstilling anvendes mineralpartikler som f.eks. kalsiumkarbonat som fyllstoffer og pigmenter. Bruken av flokkulerte mineraler er fordelaktig ved at den tillater oppnåelse av fyllstoffinnholdsnivåer som er høyere enn vanlig uten tap av papirstyrke (se f.eks. drøftelsen i UK patentskrift 2.016.498). Flokkuleringsmiddelet kan tilsettes separat til papirfremstillingsblandingen før eller etter at fyllstoffet er tilsatt som en oppslemming.

Som et alternativ til separat tilsetning, både ved behandling av kloakk eller annet avfallsvann eller ved papirfremstillling kan flokkuleringsmiddelet tilsettes til en oppslemming av mineralpartiklene umiddelbart før bruken. Dette krever spesielle anlegg for å sikre god blanding av komponentene og å sikre at den resulterende oppslemming umiddelbart føres til bruksstedet. Der er imidlertid alvorlige vanskelig-heter med innlemmelse av konvensjonelle flokkuleringsmidler i oppslemminger med høyt faststoffinnhold da de bevirker ut-strakt flokkulering og fortykning slik at den resulterende oppslemming ikke flyter lett og ikke er lett pumpbar uten med spesielt utstyr.

Det ville klart være ønskelig å tilveiebringe oppslemminger av mineralpartikler med et høyt faststoffinnhold som er lett og økonomisk transporterbare, spesielt slike oppslemminger som inneholder de andre komponenter som kreves for å gjennomføre den ønskede koagulerings-/flokkuleringsprosess. Slike oppslemminger kan fremstilles med stabil kvalitet og de ville ved bruken forenkle dosering og anvendelse idet de ville være et "en-pakke"-produkt. De kunne således unngå eller redusere behovet for dyre anlegg på stedet for behandling av pulveret, væsker eller oppslemminger, for proporsjonering og utmåling av komponenter som tilsettes separat eller å blande partikkelopp-slemminger og et flokkuleringsmiddel med høy hastighet. Videre, jo høyere faststoffinnholdet er, desto større er reduksjonen i de omkostninger som følger med transporten av vann.

For å kunne være praktisk anvendelige må imidlertid slike oppslemminger med høyt faststoffinnhold være enkle å håndtere og tilføre og lett kunne pumpes/utmåles i styrt takt. To problemer må her overvinnes. For det første reduseres viskosi-tetsegenskapene av oppslemminger med høyt faststoffinnhold hurtig når deres faststoffinnhold økes. F.eks. er det for en kalkoppslemming uten noen tilsetningsmidler og med et faststoffinnhold på 50 % gjort følgende målinger: et flytepunkt ved 1335 dyn/cm 2 og en tilsynelatende viskositet ved 600 s<->^ skjærkraft på 264 cP (målinger foretatt på et Haake Rotovisco RV2 viskometer under anvendelse av kopp MV St og pendelvekten MVI).

Noen reduksjon i viskositet kan oppnås ved innlemmelse av en liten mengde av et dispergeringsmiddel eller overflateaktivt middel som f.eks. et polyfosfat, et salt av en polyakrylsyre eller et salt av polymetakrylsyre. De siste to foretrekkes ved vann/kloakkbehandling. Bruken av disse materialer alene fører imidlertid generelt til dannelse av et hardt sediment ved avsetning.

For det annet bevirker tilsetning av et flokkuleringsmiddel

til en mineraloppslemming normalt en kraftig flokkulering av partiklene og resulterer i en tykk pasta som er vanskelig å håndtere i behandlingsanlegg, oppslemmingstanker o.l.

Ved den foreliggende oppfinnelse avhjelpes disse ulemper, og ved anvendelsen av blandingen i henhold til oppfinnelsen vil den utøve en flokkulerende virkning ved tilsetning av blandingen til et vandig system med et fortynningsforhold på minst 20:1 (vekt/vekt).

Oppfinnelsen muliggjør dannelse av selvflokkulerende, ikke-avsettende, pumpbare og transporterbare "totale" oppslemminger, d.v.s. oppslemminger som inneholder alle komponenter nødvendig for å bevirke den nødvendige koagulerings-/flokkuleringsprosess. Komponenten (b) i oppslemmingen kan aktiveres ved enkel fortynning av oppslemmingen på bruksstedet med eller i enten vann eller den vandige væske i det system som skal behandles, hvoretter den vil øke enhver flokkulerende virkning som utøves av det partikkelformede mineralstoff. Sett på en annen måte vil komponenten (b) bevirke en økning i flokkuleringen av mineralpartiklene etter fortynning til et lavt faststoffinnhold.

Mobiliteten av oppslemmingen anses å være opprettholdt hvis den tilsynelatende viskositet av oppslemmingen (som målt på et Haake Rotovisco RV2 viskometer ved en skjærkraft på 600 s~^~) ikke er over 0,5 Pa.s (500 cP). I tilfellet av kalkholdige oppslemminger er det ønskelig at den tilsynelatende viskositet ikke bør overstige 0,3 Pa.s (300 cP). For alle blandinger i samsvar med oppfinnelsen er den tilsynelatende viskositet foretrukket under 0,2 Pa.s (200 cP). For å oppnå aksepterbar pumpbarhet fremviser oppslemmingen foretrukket en plastisk viskositet på ikke mer enn 0,15 Pa.s (150 cP), spesielt ikke mer enn 0,1 Pa.s (100 cP) og et flytepunkt på ikke mer enn 60 N/m<2> (600 dyn/cm2 ). Normalt vil flytepunktet ikke være under 5 N/m<2> (50 dyn/cm2 ) og er foretrukket 5-30 N/m<2> (50 til 300 dyn/cm2 ).

Med "selv-flokkulerende" menes at blandingen danner flok-

ker av partikkelformet stoff ved fortynning med eller i vann (minst en 20:1 vekt/vekt fortynning). Sagt med andre ord, ved fortynning av blandingen til et lavt faststoffinnhold, blir komponent (b) aktivert og bevirker en økning av flokkuleringen av mineralpartiklene og øker den flokkulerende virkning som utøves av disse. Vannet kan være bløtt vann, hardt vann eller vann som er blitt herdet ved tilsetning av et eller flere salter av flerverdige kationer (f.eks. Ca , Mg eller Al"^+) selv om virkningene er bedre i hardt eller herdet

vann. Generelt vil vannet inneholde oppløste salter ekviva-lent med minst 50 ppm kalsiumhardhet og typisk opp til 500 ppm. Vannet kan også være den vandige komponent i et system som skal behandles, som kloakk eller en papirfremstillingsblanding, idet disse to systemer vanligvis inneholder suspendert partikkelformet stoff av en anionisk karakter. I slike tilfeller kan det dannes koflokker av mineralpartikler fra oppslemmingen og partikkelformet stoff fra det vandige system som behandles.

En "ikke-avsettende" oppslemming er en oppslemming som fremviser aksepterbar stabilitet og derfor en rimelig lagringslevetid. For å være av praktisk nytte må en oppslemming ha en aksepterbar lagringslevetid som i forbindelse med slike oppslemminger betyr en motstand mot dannelse av et hardt sediment ved henstand. En aksepterbar oppslemming kan avsettes sakte til å danne en supernatant og et sediment, men sedimentet må lett kunne gjendispergeres ved omrøring (f.eks. sakte sveip-ende omrøring etter minst tre og foretrukket etter minst tre og fortrinnsvis minst syv døgns avsetning).

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer.

Mineralpartiklene kan være av et enkelt material eller en blanding av materialer. Foretrukne materialer er oksydene, hydroksydene, sulfatene, karbonatene og bikarbonatene av jord-alkalimetallene. Spesielt foretrukket er kalsiumkarbonat (i en hvilken som helst form, f.eks. kalksten, kritt eller felt CaCO^) , kalsiumhydroksyd og blandinger av disse to (foretrukket blandinger med et vektforhold på fra 19:1 til 1:19 og spesielt fra 5:2 til 2:5). Andre mineralfyllstoffer er også mulig, f.eks. kalsiumsulfat (f.eks. gips), talkum, leire, titandioksyd, sinkoksyd, litofon, bariumsulfat, kaolin eller sinksulfid. Brukbare kilder for kalkholdige partikkelformede materialer inkluderer avfallsmaterialer fra sementfabrikker, f.eks. røkgasstøv og avfallsmaterialer fra kalkverk, kalk-leskeprosesser eller avsvovlingsprosesser.

Selv om foretrukne blandinger inneholder kalsiumkarbonat er det mulig å anvende bariumforbindelser som en delvis erstat-ning for karbonatet. Bariumforbindelsene kan på grunn av sin vekt forbedre avsetningen av kloakken eller annet partikkelformet avfall som skal behandles.

Noen kalsiumkarbonater kan forekomme naturlig med et alumino-silikatoverflatelag eller kalsiumkarbonater modifisert på denne måte kan være av spesiell fordel ved denne oppfinnelse.

Komponenten (b) som i det minste opprettholder mobiliteten av oppslemmingen vil bidra til den nødvendige koagulerings-/ flokkuleringsprosess når blandingen tilføres det vandige system som skal behandles. En klasse av foretrukne midler er kationiske polyelektrolytter med nitrogenholdige grupper (f.eks. kvaternære nitrogenholdige grupper), f.eks. polyaminer (inklusive de kvaternære polyaminer), polyiminer og dimetyl-diallylammoniumkloridpolymerer.

En gruppe av slike polyelektrolytter, som er spesielt egnet for behandling av kloakk, er dem som har en lav molekylvekt (spesielt IO<6> eller mindre) og høy ladningsdensitet. Ved papirfremstilling kan slike polyelektrolytter med høyere molekylvekt også være egnet.

Amfotære polyelektrolytter, d.v.s. dem med nitrogenholdige grupper (kvaternære nitrogenholdige grupper) kan også anvendes heri.

Spesielt foretrukket for kloakkbehandling er kvaternære polyaminer, f.eks. dem som kan fås under handelsbetegnelsene "Magnafloc 1597" (fra Allied Colloids) og "Accurac 41", "Superfloc C573" og "Accostrength 711" (fra American Cyanamid); dimetyl-diallyl-ammoniumklorid (DMDAAC) homopoly-merer-, f.eks. dem med molekylvekter på fra 30,00 til IO<6>,

som f.eks. dem som kan fås under handelsbetegnelsen "Catfloc", "Catfloc T" og "Catfloc T-l" (fra Chemviron); og spesielt foretrukket for papirfremstillling er DMDAAC/akrylamid-ko-polymerer, f.eks. dem som kan fås i form av oppløsning eller emulsjon under handelsbetegnelsene "WT 2860", "WT 2640",

"WT 2575", "WT 2635" og "WT 5504" (fra Chemviron).

Polyetyleniminer, som f.eks. dem som kan fås under handelsbetegnelsen "Polymin" (fra BASF) kan også anvendes.

Generelt er det funnet at de kationiske og amfotære midler som er beskrevet i det foregående for komponent (b) ikke bare opprettholder mobiliteten av oppslemmingen men faktum øker den ved enhver gitt konsentrasjon av mineralpartikler.

Når blandingen inneholder kalsiumhydroksyd kan komponenten (b) også velges fra anioniske polyakrylamider, og spesielt slike polyakrylamider med høy molekylvekt, f.eks. dem som kan fås under handelsbetegnelsene "Magnafloc 155" og "Magnafloc 156".

Komponent (b) kan være tilstede i blandingen i en mengde på generelt fra 0,0075 til 2 %, foretrukket fra 0,01 til 1,0 % på

en tørr vektbasis.

Substansene nevnt i det foregående som egnet som komponent (b) betraktes generelt som flokkuleringsmidler og det er derfor overraskende at de kan anvendes i samsvar med den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av mobile oppslemminger eller suspensjoner med høyt faststoffinnhold.

Blandingen i henhold til oppfinnelsen kan selvfølgelig inneholde andre komponenter. F.eks. (c) et strukturmodifiserende middel (strukturhjelpemiddel) kan inkluderes om det passer. Syntetisk hektoritt har vist seg egnet for dette formål.

Det strukturmodifiserende middel (c) anvendes i blandingene i en mengde på generelt fra 0,005 til 0,5 %, foretrukket fra 0,01 til 0,1 % på en tørr vektbasis.

Blandingen i samsvar med oppfinnelsen kan fremstilles ved initialt å tildanne en vandig oppslemming av mineralpartikler i nærvær av (d) et dispergeringsmiddel og deretter tilsettes komponenten (b). Andre fremstillingsmetoder kan selvfølgelig anvendes, f.eks. kan dispergeringsmidlet inkluderes i det partikkelformede mineralutgangsmaterial og komponenten (b) tilsettes trinnvis under dannelse av oppslemmingen.

Egnede dispergeringsmidler er polyfosforsyre, polyakryl-

syre, polymetakrylsyre og deres salter, såvel som lignosulfonater og lignende. Dispergeringsmidlet (d) anvendes i blandingen i samsvar med oppfinnelsen i en mengde på generelt fra 0,005 til 2 %, foretrukket fra 0,01 til 0,5 % på en tørr vektbasis.

Selvfølgelig kan hver komponent (b), (c) og (d) være en blanding av egnede materialer.

For å forbedre effektiviteten ved behandling av kloakk med en blanding i samsvar med oppfinnelsen, spesielt med en foretrukket blanding som inneholder en blanding av kalk og kalsiumkarbonat som mineralkomponent, er det mulig å anvende ett eller flere hjelpemidler valgt fra kjente flokkuleringsmidler, som natriumaluminat, ferrisulfat, ferrosulfat, alumin--iumhydrogenklorid, polyelektrolytter eller foretrukket alumin-: iumsulfat (papirindustriens alun). Selv om det er mulig å inkludere hjelpemiddel-flokkuleringsmiddelet fullstendig i den foreliggende blanding foretrekkes det å tilsette noe eller foretrukket alt hjelpe-flokkuleringsmiddelet til kloakken i et separat tilsetningstrinn etter tilsetningen av den foreliggende blanding. En slik separat tilsetning kan avsette de lette, løse flokker som leilighetsvis brytes av fra hoved-flokkene eller den kan forbedre egenskapene, av de opprinnelige dannede flokker for å forbedre avsetningen. Det er imidlertid også mulig å tilsette den foreliggende blanding (eller "totale oppslemming") i flere trinn.

Blandebetingelsene, spesielt skjærkraftnivået og den tids-periode hvor tilsetningsmidlene etterlates i kontakt med systemet som behandles, kan påvirke effektiviteten av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen men passende betingelser kan bestemmes i enhver gitt situasjon.

Som nevnt i GB-A-2095266 (side.1, linje 49 til side 2, linje 9) anvendes forskjellige typer av apparatur for prosessene med avsetning og klaring ved behandling av kloakk, inklusive statiske avsetningstanker (som kan være koblet til en flokku-leringsenhet), slamteppeklaringsapparater og det anlegg for "engangspassasje" som er utviklet av P. Stead og B. Winfield for hurtig sedimentering av primær kloakk. De foreliggende blandinger kan anvendes sammen med disse og andre apparaturer, såvel som med en hydraulisk separeringsinnretning (se f.eks. GB-A-2,082,941).

Blandingene i samsvar med oppfinnelsen finner spesiell anvendelse ved behandling av kloakk og ved papirfremstil-

ling (selv om kalkholdige blandinger vanligvis ikke passer for

den sistnevnte). Ytterligere anvendelser for disse oppslemminger inkluderer anvendelser ved vannbehandling (f.eks. bløtgjøring av vann) ved behandling av kloakkutstrømninger, f.eks. fra grisehus, slaktehus og tungmetallindustrien, og for avsvovling av gasser, f.eks. i våtvasketårn og lignende.

Den optimale mengde av "total oppslemming" som skal anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil avhenge av naturen av det vandige system som skal behandles og de betingelser hvorunder tilsetningen foretas. Vanligvis vil det være passende å anvende en doseringsmengde på 100 til 1000 ppm, typisk fra 200 til 500 ppm, på en tørr mineralbasis i forhold til det totale vandige system som skal behandles.

Spesifikke eksempler

I de etterfølgende eksempler ble komponentene valgt fra følgende materialer.

Alle viskositetsmålinger ble foretatt under anvendelse av et Haake Rotovisco RV2 viskometer med en skjærkraft på 600 s-1. Med mindre annet er angitt var oppslemmingene i henhold til oppfinnelsen beskrevet i eksemplene ikke-avsettende, som definert i det foregående.

Eksemplene 1 til 4 beskriver blandinger egnet for bruk ved fremstilling av papirfyllstoffer. Bemerk at det i dette eksempelmaterial delvis er anvendt uttrykket "oppsi." som er en forkortelse for det ellers anvendte uttrykk "oppslemming".

Eksempel 1

Følgende blanding ble fremstilt:

52.6 kg vann

256.8 kg 73.6% m/m Southern kritt (pigmentfilterkake)

519.7 g "Tetron"

75.6 g "Laponite RD"

945 ml natriumhypokloridoppløsning

4.7 kg "WT 2575"

Dispergeringsmiddelet og strukturmodifiseringsmiddelet ble tilsatt samtidig under høy skjærpåvirkning til en oppslemming av det hvite pigment i vannet. Natriumhypoklorittoppløs-ning ble tilsatt under høy skjærpåvirkning, etterfulgt av flokkuleringsmidlet under akkurat tilstrekkelig skjærpåvirkning til å frembringe en homogen "total" oppslemming med 60 % vekt/vekt faststoffinnhold. Tilsynelatende viskositet 259 cP, flytepunkt 557 dyn/cm2 .

Denne "totale" oppslemming ble anvendt ved fremstilling av laboratoriepapirhåndklær hvorved den ufortynnede totale oppslemming ble pumpet inn i papirfremstillingstynnmasse slik at oppslemmingen ble fortynnet med en faktor på fra 120:1 til 270:1 avhengig av innhold av fyllstoff, hvoretter oppslem-mingsfaststoffene flokkulerte. En krittpigmentoppslemming med høyt faststoffinnhold ble anvendt ved fremstilling av labora-toriehåndklær under identiske betingelser til å gi en sammen-ligning for yteevnen til den totale oppslemming. Fordeler ved bruk av total oppslemming med hensyn til fyllstoffretensjon og papirstyrke var klar fra resultatene:

Eksempel 2

Blanding:

1042.5 g 70 % vekt/vekt faststoffer, fargeforbedret kritt-oppslemming

1.569 g "Tetron"

157.8 g vann

18.25 g "WT 2575"

Dispergeringsmidlet ble tilsatt krittoppslemmingen (som inne-holdt en liten mengde "Laponite RD") under utøvelse av høy skjærpåvirkning, etterfulgt av vannet og flokkuleringsmiddelet under lav skjærpåvirkning til å gi en 60 % vekt/vekt total oppslemming. Denne tilsetningsrekkefølge sikret mak-simal effektivitet ved bruken av dispergeringsmiddelet i krittoppslemmingen med det maksimale faststoffinnhold. Tilsynelatende viskositet 350 cP. Flytepunkt 440 dyn/cm<2>.

Den pumpbare totale oppslemming kunne anvendes for fremstilling av flokkulert fyllstoff ved fortynning inn i en papirfremstillingstynnmasse som beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 3

Blanding:

500 g 73.6 % krittfilterkake

64.2 ml vann

0.29 g "Tetron"

0.15 g "Laponite RD"

1.84 ml natriumhypoklorittoppløsning

0.92 g "WT 5504"

En fremstillingsmetode i likhet med eksempel 1 ble anvendt til å gi en 65 % total oppslemming som var stabil mot hardsedi-mentdannelse i 11 døgn og mer. Tilsynelatende viskositet 129.6 cP; flytepunkt 176 dyn/cm2 .

Den pumpbare totale oppslemming kunne anvendes for fremstilling av flokkulert fyllstoff ved fortynning inn i en papirfremstillingstynnmasse som beskrevet i eksempel 1. Krittpigmentet ble tilsatt i porsjoner til vannet under omrøring med en laboratoriepropellerrører. Blandingen var tykk, "kort" og ble ikke sirkulert ved hjelp av røreren, og dannet ved fortynning med avionisert vann skjærreversible flokker. Det ble så tilsatt

Blandingen ble med en gang tynnere og ble sirkulert med røreren og indikerte minst delvis deflokkulering av partiklene. Det var nå mulig å tilsette: Det foregikk noe fortykning og det ble ytterligere tilsatt

Den resulterende suspensjon hadde et innhold av krittpigment på 69.8 % vekt/vekt. Den hadde en pumpbar viskositet. Flokkulering ville skje ved tilsetning til anionisk papirmasse. Suspensjonen viste ikke noen hard sedimentering etter en måneds lagring. Under denne tid var det en svak fortykning og en økning i den initialt tilstedeværende gelstruktur. Denne struktur var sannsynligvis grunnen til motstanden mot hard sedimentering.

Det kan herved nevnes at graden av flokkulering av fortynnede partikkelsuspensjoner halvkvantitativt kan bedømmes ved å iaktta sedimenteringstakten i et beger og klarheten av super-natantvæsken. Det er også mulig å iaktta en dam av en suspensjon av hvite partikler som holdes i forsiktig bevegelse på en sort overflate. Flokkedannelse kan på denne måte iakttas visuelt. Flokkene kan brytes ned i en viss grad ved gnidning med en finger og mulig reflokkulering iakttas.

De følgende eksempler 5-12 beskriver blandinger som vil være egnet som koaguleringsmiddel-/flokkuleringsmiddeltilsetnings-midler ved kloakkbehandling.

Eksempel 5

(a) En kalk/karbonat oppslemming ble fremstilt på følgende måte under anvendelse av kalsiumkarbonat i oppslemmingsform: 42.5% m/m krittpigmentfaststoffoppslemming ("Snowcal 20SW",

Denne oppslemming hadde følgende viskositetstall: flytepunkt 484 dyn/cm2 , tilsynelatende viskositet 120 cP. (b) "Magnafloc 1597" (0.05 % på tørr vektbasis) ble så tilsatt til den ovennevnte oppslemming og blandet i en høyhastig-hetdispergeringsinnretning. Den resulterende oppslemming hadde følgende viskositetstall: flytepunkt 161 dyn/cm<2>, tilsynelatende viskositet 54 cP.

Klaring av kloakken ved avsetning kunne forbedres ved flokkulering av både "stort" og kolloidalt suspendert stoff under anvendelse av oppslemmingen. Effektiviteten av denne oppslemming for behandling av kloakk ble først vist i labora-toriet under anvendelse av en konvensjonell "krukketest" (se J. Bratby, "Coagulation and Flocculation", 1980, Uplands Press Limited, kapittel 8, sidene 265-266 og 271-272) med følgende røreforhold: 30 sekunder hurtig omrøring, 30 minutter sakte omrøring og 15 minutters avsetningstid før tilbaketrekking av en prøve for tester på uklarhet, pH og suspendert faststoffinnhold. Følgende resultater ble oppnådd:

Virkningen av forhåndsfortynning ble også undersøkt. F.eks. ved kloakkbehandling under anvendelse av 437 mg/l dose av den totale oppslemming i eksempel 5(b) ble følgende resultater oppnådd:

En forhåndsfortynning med vann på 20:1 eller mer er fordelaktig. Vannet i den vannholdige kloakk, eller ved papirfrem-stillingssystemer eller andre systemer som doseres kan imidlertid tilveiebringe et passende fortynningsnivå for å bevirke flokkulering.

Effekten av forskjellige skjaerkraftforhold ble også undersøkt ved forhåndsfortynning av den totale oppslemming i eksempel 5(b) og deretter tilsetning av den fortynnede blanding til kloakk i en konvensjonell krukketest under en periode med hurtig blanding. Den behandlende kloakk ble så underkastet en periode med sakte blanding hvoretter uklarheten ble målt. Resultatene er oppsummert i den følgende tabell.

Bemerk:

TS = total oppslemming

NTU = uklarhet = nefelometriske uklarhetsenheter.

Ved et konvensjonelt kloakkbehandlingsverk ble de følgende resultater oppnådd i det primære trinn. En 50 % vekt/vekt total oppslemming fremstilt i henhold til eksempel 5(b) ble forhåndsfortynnet til minst 20:1 med vann (trykksatt tilbake-ført utstrømningsvann kunne ha vært anvendt) umiddelbart før tilsetning til en halvdel av den innkommende siktede kloakk. God blanding ble oppnådd når kloakken passerte over en terskel inn i det første fordelingskammer med passering til en av to primære sedimenteringstanker. Den resterende halvdel av den innkommende siktede kloakk passerte ubehandlet til den annen primære sedimenteringstank som en kontroll.

Eksempel 6

(a)En 50%vekt/vekt kalk/karbonatoppslemming ble fremstilt som i eksempel 5(a). Flytepunkt 425 dyn/cm<2> og tilsynelatende viskositet 104 cP. (b) Etter tilsetning av 0.05% "Catfloc T-l" i en høyhas-tighet-dispergeringsinnretning ble det oppnådd en oppslemming med følgende egenskaper: flytepunkt 161 dyn/cm<2> og tilsynelatende viskositet 59 cP. Denne prøve fremviste passende

flokkuleringsegenskaper. Denne oppslemming ble tilsatt til kloakk fra Longreach, Dartford, England ved en konvensjonell "krukketest". Følgende resultater ble opp-

nådd :

Eksempel 7

(a) Et antall krukketester ble gjennomført hvor kloakk ble behandlet ved tilsetning av en total oppslemming i .samsvar med oppfinnelsen og fremstilt som beskrevet i eksempel 5(b). Den behandlende kloakk ble så ytterligere behandlet ved tilsetning av enten ferrisulfat eller aluminiumsulfat (alun) idet disse er representative for de konvensjonelle flokkuleringsmidler som anvendes ved behandling av kloakk. Uklarheten av kloakken behandlet på den ovennevnte måte ble sammenlignet med uklarheten av kloakk behandlet med den totale oppslemming alene. Resultatene er gitt i den følgende tabell:

Bemerk:

TS = total oppslemming

NTU = uklarhet målt i nefelometriske uklarhetsenheter.

Forbedringen ble beregnet under anvendelse av formelen

A = NTU oppnådd med total oppslemming alene

B = NTU oppnådd med total oppslemming og etterfølgende

tilsetning av det konvensjonelle flokkuleringsmiddel.

(b) To ytterligere serier av krukketester ble gjennom-

ført hvor kloakk ble behandlet med en total oppslemming fremstilt som beskrevet i eksempel 5(b) og med alun. I en serie ble hele dosen av alun tilsatt etter tilsetningen av den totale oppslemming. I den annen serie ble en mengdeandel av alunet inkludert i selve den totale oppslemming idet resten av alunet ble tilsatt til kloakken etter at den alunholdige totale oppslemming var blitt tilsatt.

Kontrolltester ble gjennomført hvori bare en alunfri total oppslemming ble tilsatt til kloakken. Uklarheten (i NTU) og pH i den behandlende kloakk ble målt ved hver test og resultatene er gitt i det følgende:

Disse og andre tester har indikert at forbedring i klaringseffektiviteten ved kalk/karbonat total oppslemmingsbe-handlingsprosessen kan oppnås ved den separate tilsetning av et konvensjonelt flokkuleringsmiddel til kloakken etter at den totale oppslemming er blitt tilsatt. Alun har gitt den største

økning i effektiviteten.

Det optimale nivå for tilsetning av det ekstra tilsatte flokkuleringsmiddel vil selvfølgelig avhenge av arten av kloakk og vil måtte bestemmes for et hvert gitt sted. Omkostningene med den separate tilsetning av alun kan imidlertid oppveies av muligheten for å redusere doseringsnivået for total oppslemming. F.eks. som indikert i tabell 8, ga et tilsetningsnivå på 500 ppm total oppslemming alene en uklarhet på 28 NTU, mens den samme uklarhet kunne oppnås ved tilsetning av bare 200 ppm total oppslemming i forbindelse med etterfølgende tilsetning av 40 ppm alun.

Selv om det som indikert i det foregående ville være gjørlig å innlemme det ekstra flokkuleringsmiddel, helt eller delvis i den totale oppslemming, er det funnet at eventuelle forbed-ringer i klaringseffektiviteten ved dette ikke er regnings-svarende .

Eksempel 8

Oppslemmingen i eksempel 5(b) ble anvendt for flokkulering i en oppoverstrømmende slam-masse-enhet som behandlet hushold-ningskloakk. Den flokkulerende oppslemming ble tilmålt fra leveringstanken med 400 ppm (tørr basis) i forhold til kloakk-strømmen og ble kontinuerlig fortynnet med ledningsvann i forholdet 40:1. Den forhåndsflokkulerte oppslemming ble så tilsatt til den innstrømmende rå kloakk. God flokkulering av suspendert substans ble oppnådd og et slam eller en flokke-masse dannet seg lett i enheten. Kvaliteten av utstrømningen når denne ble tømt ut fra toppen av enheten ble sammenlignet med den innstrømmende kloakk og god klaring var tydelig når kloakkstrømmen gjennom den oppoverstrømmende slammasse var i et nivå på 1 l/s/m 2 overflate.

Resultater:

Det ble oppnådd en blanding med brukbare egenskaper for strømning og stabilitet.

Sammenligningseksempel A

Når høymolekylvekt-kationiske polyakrylamider som typisk anvendes ved kloakkbehandling (f.eks. "Zetag 92", "Zetag 51" fra Allied Colloids) tilsettes til en kalk/karbonatoppslem-ming foregår sterk flokkulering slik at de blir for tykke til å kunne pumpes. Den følqende blandinq ble fremstilt:

Den resulterende oppslemming hadde følgende viskositetsegen-skaper: inget flytepunkt som sådant (pseudoplastisk) med tilsynelatende viskositet 386 cP (ved 600 sek- ).

Denne prøve ble fremstilt ved manuell omrøring og viste frihet fra sedimentering og en tendens til å bli tynnere ved henstand. Flokkulering i hardt vann var ytterst god.

Blandingen var akkurat brukbar ved 50% faststoffinnhold men

ble vesentlig tynnere ved henstand. Tilsynelatende viskositet var 95 cP og flytepunkt 88 dyn/cm2 . Flokkulering i ledningsvann var ekstrem.

Som det kan ses fra de to foregående eksempler er det mulig å innlemme en kationisk, høymolekylvekt-polyelektrolytt som f.eks. et polyakrylamid (normalt et brodannende flokkuleringsmiddel for mineralpartikler) i blandingene i samsvar med oppfinnelsen, spesielt dem som inneholder en kationisk lav-molekylvekt-polyelektrolytt som komponent (b).

Claims (11)

1. Blanding for behandling av et vandig system, omfattende

(a) en vandig oppslemming av mineralpartikler med minst 40 % vekt/vekt mineralfaststoffkonsentrasjon, karakterisert ved at den også omfatter (b) et middel eller blanding av midler som i det minste i vesentlig grad opprettholder mobiliteten av oppslemmingen (a) slik at den tilsynelatende viskositet av oppslemmingen ikke overstiger 0,5 Pa.s (som målt ved en skjærkraft på 600 s<_1>) og som utøver en flokkulerende virkning ved fortynning med eller i vann ved et fortynningsforhold på minst 20:1 (vekt/vekt), idet midlet eller midlene er valgt fra kationiske polyelektrolytter som har nitrogenholdige grupper, amfotære polyelektrolytter som har nitrogenholdige grupper, og, når mineralpartiklene inkluderer kalsiumhydroksydpartikler, også anioniske polyakrylamider, eventuelt også et strukturmodifiserende middel (c) i en mengde av 0,005 - 0,5 % på basis av tørr vekt, og et dispergeringsmiddel (d) i en mengde av 0,005 - 2 % på basis av tørr vekt.

2. Blandig som angitt i krav 1, karakterisert ved at mineralpartiklene er valgt fra jordalkalimetalloksyder, jordalkalimetallhydroksyd-er, jordalkalimetallkarbonater, jordalkalimetallbikarbonater, leire, talkum, titandioksyd, sinkoksyd, litofon, jordalkali-metallsulfater og blandinger av hvilke som helst av disse.

3. Blanding som angitt i krav 2, karakterisert ved at mineralpartiklene er valgt fra kalsiumkarbonat, kalsiumhydroksyd og blandinger derav.

4. Blanding som angitt i krav 3, karakterisert ved at mineralpartiklene omfatter en blanding av kalsiumkarbonat og kalsiumhydroksyd i et vektforhold fra 19:1 til 1:19.

5. Blanding som angitt i hvilke som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at komponent (b) er valgt fra polyaminer, polyiminer og dimetyldiallylammonium-kloridpolymerer.

6. Blanding som angitt i krav 5, karakterisert ved at komponent (b) er valgt fra kvaternære polyaminer, dimetyldiallylammoniumklorid-homopolymerer, dimetyldiallylammoniumklorid/akrylamidkopoly-merer og blandinger av hvilke som helst av disse.

7. Blanding som angitt i hvilke som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at komponent (b) er tilstede i en mengde på fra 0,0075% til 2% på en tørr vektbasis.

8. Blanding som angitt i hvilke som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at det strukturmodifiserende middel (c) er hektoritt, og dispergeringsmiddelet (d) er valgt fra gruppen av polyfosforsyrer og deres salter, polyakrylsyre og dens salter, polymetakrylsyre og dens salter, og lignosulfonater.

9. Fremgangsmåte for behandling av et vandig system, spesielt kloakkvann og vandige oppslemminger av papirmasse, karakterisert ved at systemet tilføres en blanding som angitt i hvilke som helst av kravene 1-8, idet blandingen tilføres som sådan eller etter at den er blitt fortynnet.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at blandingen tilsettes i en mengde fra 100 til 1000 ppm på en tørr mineralbasis i forhold til det totale vandige system som behandles.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, hvor det vandige system er kloakkvann, karakterisert ved at alun tilsettes til systemet etter tilføring av blandingen som angitt i hvilke som helst av kravene 1-8.