PL197139B1 - Sposób kondycjonowania szlamu - Google Patents

Abstract

1. Sposób kondycjonowania szlamu obejmuj acy - dodawanie do niego wapna wywo luj acego zwi ekszenie pH szlamu; - dodawanie do szlamu co najmniej jednego organicznego flokulanta; oraz - flokulacj e szlamu; znamienny tym, ze obejmuje dodawanie wapna powoduj acego ze pH szlamu poddawanego kondycjonowaniu wynosi poni zej 8, przy czym dodawane wapno jest wybrane z grupy obejmuj acej wapno palone, wapno gaszone w postaci sproszkowanej, lub gaszone w zawiesinie w fazie wodnej, o cz astkach o warto sci d 50 nie mniej ni z 50 µm, wapno przepalone, wapno palone zawieraj ace dodatek p lynny wykazuj acy zdolno sc aglomerowania najdrobniejszych cz astek kompozycji, wapno palo- ne zawieraj ace srodek opó zniaj acy uwodnienie, wapno gaszone wykazuj ace zaglomerowane cz astki podstawowe, wapno gaszone z dodanym srodkiem hamuj acym aktywno sc, wapno gaszone wykazuj ace zawarto sc suchej substancji wy zsz a ni z 20% wagowych, wapno niezawieraj ace materia lu drobno zmielo- nego, przy czym wapno to wykazuje reaktywno sc podczas flokulacji, powoduj ac a pierwsze zwi ekszenie pH szlamu do warto sci ni zszej ni z pH wywo luj ace degradacj e stosowanego flokulanta organicznego, oraz po zako nczeniu flokulacji kontynuowanie wzrostu pH poza zakres warto sci pH, przy którym nast epuje wymieniona degradacja stosowanego flokulanta organicznego. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197139 (21) Numer zgłoszenia: 350025 (113) B1 (22) Data zgłoszenia: 03.02.2000 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

03.02.2000, PCT/BE00/00014 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

17.08.2000, WO00/47527 PCT Gazette nr 33/00 (51) Int.CI.

C02F 11/14 (2006.01) C02F 1/54 (2006.01)

Sposóbkondycjonowania szlamu (30) Pierwszeństwo:

08.02.1999,BE,9900084 (43) Zgłoszenie ogłoszono:

21.10.2002 BUP 22/02 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.03.2008 WUP 03/08 (73) Uprawniony z patentu:

S.A. LHOIST RECHERCHE ET

DEVELOPPEMENT,

Ottignies-Louvain-la-Neuve,BE (72) Twórca(y) wynalazku:

Marc Joseph Henri Remy, Mont-Saint-Guibert,BE Regis Poisson,Neuilly-sur-Seine,FR Henri Rene Langelin,Caffiers,FR Eric Judenne,Paris,FR (74) Pełnomocnik:

Ewa Gromek, POLSERVICE,

Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1. Sposób kondycjonowania szlamu obejmujący

- dodawanie do niego wapna wywołującego zwiększenie pH szlamu;

- dodawanie do szlamu co najmniej jednego organicznego flokulanta; oraz

- flokulację szlamu; znamienny tym, że obejmuje dodawanie wapna powodującego że pH szlamu poddawanego kondycjonowaniu wynosi poniżej 8, przy czym dodawane wapno jest wybrane z grupy obejmującej wapno palone, wapno gaszone w postaci sproszkowanej, lub gaszone w zawiesinie w fazie wodnej, o cząstkach o wartości d₅₀ nie mniej niż 50 um, wapno przepalone, wapno palone zawierające dodatek płynny wykazujący zdolność aglomerowania najdrobniejszych cząstek kompozycji, wapno palone zawierające środek opóźniający uwodnienie, wapno gaszone wykazujące zaglomerowane cząstki podstawowe, wapno gaszone z dodanym środkiem hamującym aktywność, wapno gaszone wykazujące zawartość suchej substancji wyższą niż 20% wagowych, wapno niezawierające materiału drobno zmielonego, przy czym wapno to wykazuje reaktywność podczas flokulacji, powodującą pierwsze zwiększenie pH szlamu do wartości niższej niż pH wywołujące degradację stosowanego flokulanta organicznego, oraz po zakończeniu flokulacji kontynuowanie wzrostu pH poza zakres wartości pH, przy którym następuje wymieniona degradacja stosowanego flokulanta organicznego.

PL 197 139 B1

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu kondycjonowania szlamu obejmującego dodawanie do niego wapna i co najmniej jednego składnika organicznego - flokulanta oraz flokulację szlamu.

Przez szlam, należy - w znaczeniu niniejszego wynalazku - rozumieć wszelkie szlamy, których pH jest słabo zasadowe, obojętne lub nawet kwaśne, a korzystnie w zakresie zawartym między 6 i 8. Można wymienić np. szlam z miejskich i rolno-spożywczych stacji oczyszczania, niezależnie od ich klasyfikacji. Można także rozpatrywać szlamy z pogłębiania, jak i inne szlamy ewentualnie bardziej kwaśne. W trakcie obróbki wód resztkowych, szlamy w większości przypadków najpierw się dekantuje, a potem zagęszcza. Na koniec poddaje się je flokulacji, a potem odwodnieniu, aby otrzymać szlam odwodniony znacznie łatwiejszy do transportowania i manipulowania.

Znanych jest szereg sposobów flokulacji szlamów, korzystnie zagęszczonych. Wszystkie one wiążą się z użyciem flokulanta. Spośród nich, można zacytować w szczególności cztery mogące służyć jako flokulant, odpowiednio mieszaninę soli żelaza i wapna, mieszaninę soli Al i wapna, polielektrolitu organicznego, i polielektrolitu organicznego zasocjowanego z solami Fe lub Al. Niedogodności stosowania soli Fe lub Al zasocjowanych z wapnem polegają na istotnym zwiększeniu ilości suchej substancji (+50-60%) szlamu poddawanego flokulacji, w odniesieniu do bardzo małego zwiększenia w przypadku stosowania flokulanta organicznego (<1%). Ponadto, z jednej strony sole żelaza i glinu atakują stal nierdzewną i prawie wszystkie metale, z drugiej strony, gdy te sole są w postaci stałej wydzielają pyły drażniące, a nawet toksyczne, zatem ich stosowanie wymaga szczególnych środków ostrożności odnośnie wykorzystywanych materiałów i stwarza niebezpieczeństwo dla zdrowia operatorów.

W przeciwieństwie do tego co otrzymuje się w przypadku FeCh + wapno, użycie flokulanta organicznego nie zwiększa wartości agronomicznej szlamu poddawanego obróbce i jego własności użytkowe (zawartość w masie, granulowalność, rozpościeralność,...) nie są korzystne, prawdopodobnie wskutek zbyt małej zawartości suchej substancji flokulowanego szlamu odwodnionego. Szlamy, niepoddawane obróbce za pomocą wapna, zawierają zasadniczo zarodki chorobotwórcze i wykazują złą stabilność biologiczną. Poszukiwano wyeliminowania niedogodności związanych z tymi sposobami. Rozważano np. by poddawać obróbce szlam dezynfekowany za pomocą wapna przy użyciu kopolimeru określonego jako zdolny do utrzymywania jego efektu flokulującego przy pH 12 (US-A4.160.731). Sposób opisany w tym dokumencie ma jednak niedogodność polegającą na dodawaniu całkiem szczególnego kopolimeru, i z tego powodu jest kosztowny. Z drugiej strony rozważa się oddzielne dodawanie najpierw wapna, a następnie, gdy pH osiągnie wartość maksymalną około 12, polimeru, co narzuca dwie kolejne operacje obróbki. Z drugiej strony, rozpatruje się od pewnego czasu, stosowanie do flokulacji szlamu łącznie polimeru, jako flokulanta, i mleka wapiennego (zob. Wolf P. i in., Optimierung der Klarschlammentwasserung mit Kammerfilterpressen durch Polimer - Kalk Konditionierung, AWT Abwassertechnik Abfalltechnik + Recycling, tom 2, kwiecień 1993, s. 46-48). Celem takiego zastosowania jest zachowanie wszystkich korzyści wniesionych przez wapno, tzn. zwiększenie wartości agronomicznej szlamu, zwiększonej zawartości suchej substancji po odwodnieniu, dobrych własności użytkowych, higienizację szlamu i jej stabilizację biologiczną. Gdy filtrację wykonuje się za pomocą prasy filtracyjnej, dodanie wapna ułatwia rozpad szlamu i skraca czas prasowania.

Wydaje się, że ta propozycja do tej pory nie była wykorzystana. W istocie jeśli flokulanty organiczne zwykle stosowane działają poprawnie przy pH obojętnym, lub jedynie słabo zasadowym, nie jest tak przy podwyższonym pH, takim jak otrzymane w przypadku dodawania mleka wapiennego do szlamu poddawanego obróbce. Przy pH zasadowym, bardzo szybko ulegają degradacji, i wskutek tego są nieskuteczne. Degradacja ta jest zjawiskiem niekontrolowalnym, która tworzy, co można zaobserwować w wynikach otrzymanych przez Wolfa P. i in., następujące niedogodności:

i. zawartości suchej substancji otrzymane w danych warunkach nie są powtarzalne, ii. zawartości suchej substancji są w większości przypadków niższe od tych, które otrzymano by, jeśli wapno byłoby dodane po odwodnieniu, iii. zawartości suchej substancji nie mogą być kontrolowane przez dopasowywanie ilości wapna użytego do szlamu.

W sposób podobny do sposobu Wolfa i in., w JP-A-04-040286 dostarczono zastosowanie do szlamów z produkcji rybnej związku wapnia rozpuszczalnego w wodzie i, przed lub po tym zastosowaniu, dodawanie flokulanta polimerowego. Jedynie pH fazy wodnej jest brane pod uwagę, zalecając zobojętnianie kwasem po dodawaniu zasadowego związku wapnia. We wszystkich danych przykładach, szlamy poddawane obróbce są na początku silnie zasadowe i zobojętnianie następuje wciąż

PL 197 139 B1 między stosowaniem związku wapnia i dodawaniem flokulanta polimerowego. Otrzymane zwiększenie suchości i wartości agronomicznej szlamu nie jest badane, nawet gdy te szlamy są doprowadzane do pH obojętnego i stają się zatem silnie podatne na ponowne zanieczyszczenie przez bakterie i wydzielają przykre zapachy.

Celem niniejszego wynalazku jest pokonanie tych niedogodności i dopracowanie sposobu kondycjonowania szlamów umożliwiając otrzymanie odwodnionych szlamów, nieniosących niebezpieczeństw, o jakości użytkowej szczególnie korzystnej, jednolitej i o zwiększonej zawartości suchej substancji, stosując flokulanty organiczne zwykle stosowane dla flokulacji szlamów.

Aby rozwiązać ten problem, dostarczono według wynalazku sposób, taki jak opisany na początku, w którym dodane wapno nie wywołuje zwiększenia pH szlamu do wartości wyższej od pH wywołującego degradację użytego flokulanta organicznego po zakończonej flokulacji.

Zatem nieoczekiwanie okazało się, że było możliwe, przez prostą rozsądną kontrolę zmiany pH podczas flokulacji, by otrzymać szlam kondycjonowany wykazujący wszelkie cechy jakościowe szlamu wapnowanego, przy zachowaniu stosowania typowych flokulantów organicznych z doskonale powtarzalnymi wynikami.

Przedmiotem wynalazku jest zatem sposób kondycjonowania szlamu obejmujący

- dodawanie do niego wapna wywołującego zwiększenie pH szlamu;

- dodawanie do szlamu co najmniej jednego organicznego flokulanta; oraz

- flokulację szlamu, polegający na tym, że obejmuje dodawanie wapna powodującego, że pH szlamu poddawanego kondycjonowaniu wynosi poniżej 8, przy czym dodawane wapno jest wybrane z grupy obejmującej wapno palone, wapno gaszone w postaci sproszkowanej, lub gaszone w zawiesinie w fazie wodnej, o cząstkach o wartości d5₀ nie mniej niż 50 um, wapno przepalone, wapno palone zawierające dodatek płynny wykazujący zdolność aglomerowania najdrobniejszych cząstek kompozycji, wapno palone zawierające środek opóźniający uwodnienie, wapno gaszone wykazujące zaglomerowane cząstki podstawowe, wapno gaszone z dodanym środkiem hamującym aktywność, wapno gaszone wykazujące zawartość suchej substancji wyższą niż 20% wagowych, wapno niezawierające materiału drobno zmielonego, przy czym wapno to wykazuje reaktywność podczas flokulacji, powodującą pierwsze zwiększenie pH szlamu do wartości niższej niż pH wywołujące degradację stosowanego flokulanta organicznego, oraz po zakończeniu flokulacji kontynuowanie wzrostu pH poza zakres wartości pH, przy którym następuje wymieniona degradacja stosowanego flokulanta organicznego.

Według kilku postaci wykonania wynalazku, sposób obejmuje dodawanie wapna uprzednio, równocześnie lub po dodaniu flokulanta organicznego i dodane wapno wykazuje reaktywność powodując, podczas flokulacji zwiększenie pH szlamu do wartości niższej od pH wywołującego wspomnianą degradację i, po flokulacji, do kontynuacji zwiększenia pH do wspomnianej wyższej wartości. Korzystnie, dodane wapno wykazuje reaktywność powodującą, podczas flokulacji, zwiększenie pH do wartości niższej od 9.

Zaskakująco, okazało się, że im mniej wapno było reaktywne, tym bardziej wyniki flokulacji były powtarzalne; tym bardziej były podwyższone zawartości suchej substancji, a zwłaszcza były również całkiem powtarzalne.

Nieoczekiwanie okazało się, że w przeciwieństwie do tego czego można by oczekiwać, korzystne jest gdy wapno jest mało reaktywne, ponieważ w ten sposób zwiększenie pH szlamu poddawanego obróbce jest silnie hamowane i flokulacja wywołana przez typowy flokulant organiczny będzie mogła się właściwie dokonywać pomimo obecności wapna.

Przez wapno w znaczeniu wynalazku rozumie się związek odpowiadający wzorowi [xCaO-(1-x)MgO]_yH₂O gdzie x oznacza wartość od 0,5 do 1, a y wartość od 0 do 1, ewentualnie z dodanym co najmniej jednym adiuwantem. Wapno to może występować w postaci palonej lub w postaci gaszonej sproszkowanej lub jeszcze w postaci gaszonej w zawiesinie w fazie wodnej. Wapno palone jest produktem otrzymanym przez kalcynację materiałów wapiennych i/lub dolomitowych w około 1000°C i zawiera tlenek wapnia (CaO) i/lub dolomit (CaO'MgO). Wapno gaszone zawiera głównie wo^dorohene^k wa^pma (Ca(°^H)²) tfblD wo^dorohene^k mtaszan^y Ca(^OH)²'^Mg (^OH)^{2 i p}oc^ho^dzⁱ z uwodnienia (gaszenia) wapna i/lub dolomitu palonego. Mleka wapienne i/lub dolomit są zwykle otrzymywane bądź przez uwodnienie wapna palonego i/lub dolomitu w obecności nadmiaru wody, bądź przez przeprowadzenie w stan zawiesiny wapna gaszonego w wodzie.

Reaktywność wapna ocenia się w różny sposób zależnie od tego czy wapno jest palone czy gaszone. Reaktywność wapna palonego ocenia się zwykle za pomocą T60, parametru, który odpo4

PL 197 139 B1 wiada czasowi potrzebnemu do podniesienia temperatury układu gaszenia wapno/woda do 60°C, przy czym gaszenie wapna przeprowadza się według protokołu opisanego w normie Din 1060 cz. 3. τ63 to parametr stosowany do oceny reaktywności wapna gaszonego. Przez τ63, należy rozumieć czas potrzebny do przejścia do roztworu 63% wapna zmieszanego z objętością wody w warunkach następujących. Objętość wapna odpowiadającą ciężarowi 0,1 g wapna gaszonego wprowadza się do 700 ml wody. Mieszaninę następnie miesza się i utrzymuje w temperaturze 25°C, a przewodnictwo rejestruje do pełnego rozpuszczenia wapna. Należy wiedzieć, że rozpuszczanie wapna zwiększa stopniowo przewodnictwo roztworu i że istnieje zależność liniowa między ilością wapna rozpuszczonego i zaobserwowanym zwiększeniem przewodnictwa. τ63 jest następnie oznaczony w oparciu o zmianę otrzymanego przewodnictwa w czasie potrzebnym do uzyskania 63% końcowego przewodnictwa mieszaniny. Ważne jest zaznaczenie, że im szybciej wapno przejdzie do roztworu, szybciej jego τ63 stanie się małe. Zatem w przypadku mlek wapiennych: im będą one bardziej reaktywne, tym bardziej się zmniejszy ⁱc^h τ^.

Korzystnie, niezbędny czas potrzebny do uzyskania wartości pH 9, po dodaniu tlenku wapnia, wynosi co najmniej 20 sek.

Co się tyczy wapna wykazującego hamowaną reaktywność, można wyobrazić sobie zastosowanie różnych produktów.

Można np. rozpatrywać zastosowanie wapna, sproszkowanego lub w zawiesinie, którego cząstki mają d50 co najmniej około 100 um, korzystnie co najmniej około 200 um, zwłaszcza co najmniej 400 um. Przez określenie d50, według wynalazku należy rozumieć wymiar cząstki, powyżej której połowa w % (obj.) rozkładu wielkości cząstek jest utworzona przez cząstki większe. Np. można zastosować, jako wapno dodane, wapno defileryzowane. Przez wapno defileryzowane, należy rozumieć wapno sproszkowane lub w zawiesinie, z którego wyeliminowano cząstki drobne, korzystnie o wielkości niższej niż 200 um, korzystnie poniżej 250 um. Takie wapno defileryzowane otrzymuje się np. przez przesiewanie, przez cyklonowanie lub przez dowolny sposób odpowiedni dla eliminowania cząstek drobnych.

Nieoczekiwanie okazało się, że im bardziej cząstki użytego wapna były grubsze, tym bardziej sposób flokulacji odtwarzał się w korzystny sposób.

Według innej postaci wykonania wynalazku, dodane wapno jest wapnem przepalonym, np. wapnem wykazującym T60 10 minut, które można otrzymać od firmy Rheinkalk GmbH, Wulfrath, Niemcy.

Według jeszcze innej postaci wykonania wynalazku, dodane wapno jest to wapno palone obejmujące płynny dodatek wykazujący cechę aglomeracji najdrobniejszych cząstek związku. Taki produkt opisano np. w W098/23705. Jako płynny dodatek tego rodzaju można wymienić, nieograniczająco, składnik wybrany z grupy obejmującej oleje mineralne, poliolefiny i ich mieszaniny.

Według jednej korzystnej postaci wykonania wynalazku, dodane wapno to wapno palone zawierające środek opóźniający uwodnienie. Można wytworzyć takie wapno według informacji np. z WO98/02391. Jako środki opóźniające uwodnienie, można wymienić, nieograniczająco, składnik wybrany z grupy obejmującej glicerynę, glikole, lignosulfoniany, aminy, poliakrylany, siarczany metali alkalicznych i ziem alkalicznych, gips, kwas siarkowy, kwas fosforowy, karboksylany, sacharozę i ich mieszaniny. Można także rozpatrywać, jak opisano w WO-98/02391, dodawanie do wapna palonego bardzo małej ilości wody, samej lub w uzupełnieniu poprzednich dodatków, w sposób kontrolowany, tak by wytworzyć reakcję powierzchniową, która będzie hamować późniejszą reakcję gaszenia.

Według jednej postaci wykonania wynalazku, wapno może występować w postaci wapna gaszonego wykazującego korzystnie zawartość suchej substancji wyższą niż 20%, a zwłaszcza wyższą niż 40%. Można np. wykorzystać zawiesinę Ca(OH)2, taką jak opisana np. w BE-A-1006655.

Według innej postaci wykonania wynalazku, wapno może występować korzystnie w postaci wapna gaszonego wykazując cząstki zaglomerowane. Taki produkt tworzy zatem sproszkowany materiał ziarnisty, łatwo transportowalny i bardzo łatwy do manipulowania. Można wytworzyć produkt tego rodzaju np. według sposobu opisanego w BE-A-1006655 lub też w przykładzie 1 podanym poniżej. Ten produkt aglomeracji może występować w postaci agregatów mikropłytek wodorotlenku wapnia.

Według jeszcze innej postaci wykonania wynalazku, dodane wapno to wapno gaszone z dodanym środkiem spowalniającym aktywność. Jako środki spowalniające aktywność można podać, nieograniczająco, składnik wybrany z grupy obejmującej: glicerynę, glikole, lignosulfoniany, aminy, poliakrylany, siarczany metali alkalicznych i ziem alkalicznych, gips, kwas siarkowy, kwas fosforowy, karboksylany, sacharozę i ich mieszaniny.

PL 197 139 B1

Korzystnie, wapno gaszone jest dodane w ilości dostarczającej ilość wapna co najmniej około

10% wagowo w odniesieniu do substancji suchej szlamu, korzystnie co najmniej około 20% wagowo, przy czym te granice nie powinny być uważane za krytyczne.

W sposób niebędący krytycznym, dodawanie wapna do szlamu ma miejsce przed, podczas i/lub po dodawaniu flokulanta organicznego. Sposób według wynalazku umożliwia zatem stosującym wybór momentu wprowadzenia wapna.

Korzystnie, to dodawanie miałoby miejsce równocześnie z dodawaniem flokulanta organicznego, czego z trudnością można by oczekiwać, biorąc pod uwagę zakładane własności antagonistyczne między wapnem i flokulantem. Nie można zatem rozpatrywać żadnej modyfikacji w istniejącej aparaturze do obróbki szlamu. Można nawet rozpatrywać dodawanie wapna przed wprowadzeniem całkiem typowego flokulanta organicznego, o ile dodawanie tego ostatniego miało miejsce zanim w szlamie nie nastąpił zbyt duży wzrost pH. Można rozpatrywać korzystnie dodawanie flokulanta organicznego w czasie nieprzekraczającym 5 minut od dodania całości wapna.

Korzystnie, szlamy poddawane obróbce były uprzednio dekantowane. Po flokulacji według wynalazku można rozpatrywać rozdzielenie fazy stałej i fazy ciekłej szlamu, wszelkimi obecnie odpowiednimi środkami, np. przez ciśnieniowe taśmy filtrujące, prasę filtracyjną, urządzenia do odwirowywania, jak i ewentualnie późniejsze odwodnienie. W sposób szczególnie korzystny, to rozdzielenie ma miejsce w chwili, gdy flokulacja jest zakończona, a zatem w przybliżeniu zanim pH osiągnie wartość wywołującą degradację flokulanta organicznego. Faza ciekła jest oddzielona zatem przy pH obojętnym lub lekko zasadowym i może być usunięta bez dodatkowej obróbki, lub ewentualnie po słabym zobojętnianiu. Natomiast faza stała kontynuuje swój wzrost pH, korzystnie aż do wartości silnie zasadowej umożliwiającej stabilizację szlamu poddawanego obróbce.

Jak wspomniano, flokulanty organiczne do stosowania według wynalazku dla flokulacji nie są krytyczne, i mogą składać się z tych obecnie stosowanych w tym celu.

Stosownie do cech charakterystycznych szlamu, stosuje się flokulanty organiczne niejonowe, anionowe lub kationowe, same lub w mieszaninie. Można rozpatrywać w szczególności homopolimery akryloamidu, lub kopolimery akryloamidu, np. z solą kwasu karboksylowego lub sulfonowego, lub z akrylanem lub dimetakrylanem dimetyloaminoetylu, chlorku diallilodimetyloamoniowego lub chlorku akryloamidopropylotrimetyloamoniowego.

Inne szczegóły i detale sposobu według wynalazku wskazano w załączonych zastrzeżeniach.

Należy zaznaczyć, że szlam flokulowany, odwodniony, otrzymany według sposobu według wynalazku wykazuje podwyższoną zawartość wapna i jest dobrze dezynfekowany. Może być zatem korzystnie stosowany do waloryzacji gruntów rolnych.

Wynalazek dotyczy również szlamu kondycjonowanego przez zastosowanie sposobu według wynalazku, który wykazuje po rozdzieleniu fazy ciekłej, dodatni przyrost suchości w odniesieniu do zawartości suchej substancji wprowadzonej do szlamu podczas kondycjonowania.

Wynalazek zostanie obecnie wyjaśniony bardziej szczegółowo za pomocą przykładów podanych jako jego ilustracja, a nie jako ograniczenie.

P r z y k ł a d 1- Wytwarzanie wapna gaszonego o słabej reaktywności z wapna palonego g siarczanu wapnia (dihydrat)(CaSO₄2H2O) wprowadzono do roztworu w 5 litrach wody. Następnie 1 kg wapna palonego wykazującego T60, oznaczone według metody wskazanej powyżej, zawarte między 1 i 5 minut przeprowadzono w stan zawiesiny mieszając ten roztwór. Podczas tej operacji, potocznie zwanej gaszeniem, temperatura zawiesiny była utrzymywana poniżej 30°C. Po zakończeniu gaszenia wapna, zawiesinę wodorotlenku wapnia odsączono, i otrzymano zatem wapno gaszone o słabej reaktywności. Wartość τ63 tego wapna gaszonego oznaczono jak wskazano powyżej, i jego zawartość suchej substancji obliczono zgodnie z: Degremont, Memento Technique de l'eau, ed. 15 du Cinquantenaire, 9e ed., tom I, s. 370, 1989. Rozkład wielkości cząstek ustalono za pomocą granulometru Laser Couiter LS 230, a d 50 oznaczono na podstawie tego rozkładu.

T63 tego wapna gaszonego wynosi 1010 sek, jego zawartość substancji suchej - 80,5%, a d50 - 748 ąm. Rozkład wielkości cząstek przedstawiono przez czarne kwadraty na załączonej figurze.

P r z y k ł a d 2 - Wytwarzanie wapna gaszonego o wysokiej reaktywności z wapna gaszonego

200 g mikronizowanego Ca(OH)2, o d50 około 3 ąm, umieszczono w objętości jednego litra wody przy utrzymywanym mieszaniu. Tak otrzymana zawiesina była następnie pozostawiona przy utrzymywanym mieszaniu przez 5 minut. Zastosowano te same metody pomiaru jak w przykładzie 1. τ 63 tej próbki wyniosło 15 sekund, jej zawartość suchej substancji 25%, natomiast d50 - 3,3 ąm. Rozkład wielkości cząstek przedstawiono przez białe kwadraty na załączonej figurze.

PL 197 139 B1

P r z y k ł a d 3 - Filtracja kondycjonowanego szlamu za pomocą typowego kationowego flokulanta organicznego i wapna gaszonego o słabej reaktywności, przy czym wapno dodano po flokulancie

Wprowadzono do jednolitrowego naczynia ilość zagęszczonego szlamu z oczyszczania, odpowiadającą 20 g suchej substancji. Tę próbkę szlamu następnie poddano obróbce według następującej procedury:

Wytwarzanie wodnego roztworu flokulanta:

Wodny roztwór kationowego flokulanta organicznego (kopolimer akryloamidu) o stężeniu wagowym 0,3% wykonano wrzucając powoli 0,6 g flokulanta w postaci proszku do 200 ml wody zawartej w szklanym naczyniu (400 ml). Podczas dodawania i aż do otrzymania jednorodnej mieszaniny roztwór mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego.

Flokulacja:

Około 20 ml tego roztworu wodnego flokulanta dodano za pomocą strzykawki do szlamu. Mieszaninę szlam/flokulant następnie mieszano przez około 6 sek z prędkością 300 obrotów/min za pomocą flokulatora laboratoryjnego.

Wapnowanie:

do 20 sek po dodaniu flokulanta, dodano do szlamu ilość wapna wytworzoną według przykładu 1 w trakcie flokulacji. Użytą ilość wapna dobrano tak by dodać do szlamu masę wapna gaszonego odpowiadającą około 40% początkowej masy substancji suchej szlamu. Tak otrzymaną mieszaninę mieszano przez około 10 sek z prędkością około 200 obrotów/min za pomocą flokulatora laboratoryjnego.

W każdym etapie operacji wapnowania naczynie ważono, aby oznaczyć dokładnie ilość użytego wapna.

Sączenie:

Tak otrzymaną próbkę wprowadzono do komory filtracyjnej lub pozostawiono szlam do odcieknięcia podczas około 4 minut. Następnie za pomocą tłoka przyłożono ciśnienie (zawarte między 0,2 Mpa i 0,4 MPa) na szlam po odcieknięciu przez czas potrzebny do otrzymania wysokości placka zawartej między 3 i 5 mm. Z końcowego placka pobrano próbkę, aby oznaczyć zawartość suchej substancji.

Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość suchej substancji placka filtracyjnego, w drugiej próbie ten sam zagęszczony szlam flokulowano, a następnie przefiltrowano według protokołu opisanego powyżej, lecz tym razem nie wykonano etapu wapnowania. W przypadku placka ze szlamu niewapnowanego uzyskano zawartość suchej substancji 16,5%, podczas gdy placek szlamu wapnowanego wykazał zawartość suchej substancji 25,4%, co stanowi względny przyrost suchości około 17,2%. Ten przyrost oznaczono względem suchości, którą otrzymano by, jeśli tę samą ilość wapna dodano by po dehydratacji do szlamu niewapnowanego (S2*). Tę ostatnią oblicza się za pomocą poniższego wzoru:

S2* = S1x(100 + t)

100 + (S1^x (t/100)) gdzie S1 oznacza zawartość suchej substancji placka szlamu niewapnowanego, a t oznacza ilość dodanego wapna gaszonego wyrażoną w % wagowych w odniesieniu do substancji suchej zawartej w zagęszczonym szlamie.

Ułamek wody po odcieku (X egout), gdy szlam był wapnowany, wynosi 0,51, a w przypadku szlamu niewapnowanego ten ułamek wynosi 0,41. Ułamek ten jest otrzymany przez podzielenie objętości wody po odcieku przez całkowitą objętość wody zawartej w szlamie użytym podczas próby odwodnienia. Przez objętość wody po odcieku należy rozumieć objętość przesączu zebraną po około 240 s odciekania.

P r z y k ł a d 4 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą typowego kationowego flokulanta organicznego i serii wapna gaszonego o zmiennej reaktywności, przy czym wapno dodano po flokulancie

Zestaw prób filtracji szlamu z oczyszczania flokulowanego i wapnowanego za pomocą serii wapna gaszonego o zmiennej reaktywności wykonano według procedury opisanej w przykładzie 3. Serię wapna gaszonego otrzymano oddzielając przez przesiewanie w różnych frakcjach wielkości cząstek wapno gaszone otrzymane według przykładu 1. Wartości d50, tpH=9 i τ63 różnych użytych wapien gaszonych podano w tabeli 1 poniżej. Przez tpH=9 należy rozumieć czas potrzebny, by dane wapPL 197 139 B1 no zwiększyło wartość pH szlamu poddawanego obróbce do wartości 9. W tej tabeli, zawartości suchej substancji otrzymane po filtracji szlamu niewapnowanego oznaczono przez S1, a szlamu wapnowanego - przez S2. Przyrosty suchości (MS = substancja sucha) wywołane przez wapnowanie oznaczono za pomocą metody opisanej powyżej. Na koniec, frakcje poddane odciekowi oznaczono przez Xegout. Należy zaznaczyć, że frakcję poddaną odciekowi 0,6 otrzymano w przypadku szlamu flokulowanego, nie wapnowanego.

T a b e l a 1

Próbka	1	2	3	4	5	6
Granice wielkości cząstek (ą m)	20-45	45-80	80-200	200-400	400-1000	>400
d50 (ą m)	4	59	119	235	550	748
tpH=9 (s)	<5	20	36	53	80	551
T63 (s)	12	80	180	350	800	1010
S1 (%)	15,5	15,5	14,9	14,9	14, 9	14,9
S2 (%)	17,5	20,8	21,4	22	22	22,4
Przyrost MS (względny %)	-17,3	2	8,9	12	12	14
Xegout	0,50	0,49	0,63	0,63	0,61	0,63

Jak wyraźnie wynika z tej tabeli, zwiększoną i jakby stałą zawartość suchej substancji otrzymano wychodząc z próbek 4 do 6, a bardzo zadowalające przyrosty suchości oraz wartości odcieku osiągnięto już w przypadku próbki 3.

P r z y k ł a d 5 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą typowego flokulanta organicznego kationowego i mleka wapiennego o drobnych cząstkach, przy czym mleko wapienne dodano po flokulancie

Zagęszczony szlam z oczyszczania flokulowano, wapnowano i następnie przefiltrowano według protokołu opisanego w przykładzie 3, przy czym tym razem wapnowanie wykonano wykorzystując mleko wapienne wykonane według przykładu 2. Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość suchej substancji placka filtracyjnego, w drugiej próbie ten sam szlam flokulowano, a następnie przefiltrowano według protokółu opisanego w przykładzie 3, lecz tym razem etapu wapnowania nie wykonano. Przyrost suchości i Xegout oznaczono jak opisano w tym przykładzie. Dla placka ze szlamu niewapnowanego otrzymano zawartość suchej substancji 16,4%, a następnie dla placka ze szlamu wapnowanego zawartość suchej substancji - 19,1%. Stanowi to względną stratę suchości około - 11°%. Ułamek wody, która odciekła, gdy szlam został wapnowany wyniósł 0,47, a w przypadku szlamu niewapnowanego, ułamek ten wyniósł 0,61. Można zatem zaobserwować w przypadku stosowania bardzo reaktywnego wapna, złe własności odciekania, a więc prawdopodobnie deflokulację i z pewnością straty suchości, co jest przeciwne celowi, do którego się dąży.

P r z y k ł a d 6 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą typowego kationowego flokulanta organicznego i wapna gaszonego o słabej reaktywności, przy czym wapno dodano przed flokulantem

Do jednolitrowego naczynia wprowadzono ilość zagęszczanego szlamu z oczyszczania odpowiadającą 20 g suchej substancji. Tę próbkę szlamu następnie poddano obróbce według następującej procedury:

Wytwarzanie wodnego roztworu flokulanta:

Wodny roztwór flokulanta wytworzono jak w przykładzie 3.

PL 197 139 B1

Wapnowanie:

Do zagęszczonego szlamu dodano pewną ilość wapna gaszonego, wytworzonego według przykładu 1. Ilość stosowanego wapna gaszonego dobrano tak, by dodać do szlamu masę wapna gaszonego odpowiadającą około 40% jego początkowej substancji suchej. Tak otrzymaną mieszaninę mieszano przez około 10 sek z prędkością około 200 obrotów/min za pomocą flokulatora laboratoryjnego. W każdym etapie operacji wapnowania naczynie ważono, aby dokładnie oznaczyć ilość użytego wapna.

Flokulacja:

Około 20 ml wodnego roztworu flokulanta dodano za pomocą strzykawki do szlamu wapnowanego 25 sek po dodaniu wapna. Następnie mieszaninę szlam/flokulant mieszano podczas około 6 sek za pomocą flokulatora laboratoryjnego z prędkością 300 obrotów/min.

Filtracja:

Filtrację wykonano jak opisano w przykładzie 3. Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość substancji suchej w placku filtracyjnym, w drugiej próbie ten sam zagęszczony szlam flokulowano, a następnie przefiltrowano według protokółu opisanego powyżej, lecz tym razem nie wykonano etapu wapnowania. Dla placka ze szlamu niewapnowanego zawartość suchej substancji wyniosła 16,5%, a dla placka ze szlamu wapnowanego - 25,8%, co stanowi względny przyrost suchości około 19,3%. Ułamek wody, która odciekła, gdy szlam wapnowano wyniósł 0,663, a w przypadku szlamu niewapnowanego - 0,648.

P r z y k ł a d 7 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą flokulanta organicznego i wapna przepalonego, przy czym wapno dodano równocześnie z flokulantem

Do jednolitrowego naczynia wprowadzono ilość zagęszczonego szlamu z oczyszczania odpowiadającą 20 g suchej substancji. Tę próbkę szlamu następnie flokulowano według następującej procedury:

Wytwarzanie wodnego roztworu flokulanta:

Wodny roztwór flokulanta wytworzono jak w przykładzie 3.

Flokulacja i wapnowanie:

Około 20 ml wodnego roztworu flokulanta dodano do szlamu za pomocą strzykawki. Równocześnie dodano masę wapna przepalonego (T60 = 28,8 minut) odpowiadającą około 30% początkowej suchej substancji szlamu. Następnie mieszaninę zagęszczony szlam/flokulant/wapno mieszano przez około 6 sek za pomocą flokulatora laboratoryjnego poruszanego z prędkością 300 obr/min.

Filtrację wykonano jak w przykładzie 3. Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość suchej substancji placka filtracyjnego, w drugiej próbie ten sam zagęszczony szlam flokulowano, a następnie przefiltrowano według protokółu opisanego powyżej, lecz tym razem nie wykonano etapu wapnowania. Przyrost suchości oznaczono jak opisano powyżej, a ilość użytego wapna gaszonego wyniosła 38,9%.

Dla placka ze szlamu niewapnowanego otrzymano zawartość suchej substancji 15,3%, a dla placka ze szlamu wapnowanego - 20,9%. Stanowi to względny przyrost suchości około 4,2%.

P r z y k ł a d 8 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą flokulanta organicznego i wapna palonego poddawanego obrobce z dodaniem wapna po flokulancie

Do jednolitrowego naczynia wprowadzono ilość zagęszczonego szlamu z oczyszczania odpowiadającą 20 g substancji. Tę próbkę szlamu następnie flokulowano i przefiltrowano według procedury opisanej w przykładzie 3. Podczas wapnowania dodano jednak do zagęszczonego szlamu, nie wapno gaszone, lecz ilość wapna palonego otrzymaną według sposobu wytwarzania opisanego w WO98/23705. T60 tak otrzymanego wapna wynosi 7,3 minut. Ilość użytego wapna dobrano tak, by dodać do szlamu masę wapna palonego odpowiadającą około 30% początkowej substancji suchej szlamu. Tak otrzymaną mieszaninę mieszano przez około 10 sek z prędkością około 200 obr/min za pomocą flokulatora laboratoryjnego.

Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość substancji suchej placka filtracyjnego, w drugiej próbie flokulowano ten sam zagęszczony szlam, a następnie przefiltrowano według opisanego powyżej protokółu, lecz tym razem etapu wapnowania nie wykonano. Przyrost suchości oznaczono jak opisano powyżej, a zawartość użytego wapna gaszonego wyniosła 38,9%.

Dla placka ze szlamu niewapnowanego otrzymano zawartość suchej substancji 15,3%, a dla placka szlamu wapnowanego - 20,4%. Stanowi to względny przyrost suchości około 1,7%.

P r z y k ł a d 9 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą roztworu kationowego flokulanta organicznego i defileryzowanego wapna palonego, przy czym wapno dodano równocześnie z flokulantem

PL 197 139 B1

Według procedury opisanej w przykładzie 7 wykonano filtrację szlamu z oczyszczania, flokulowanego i wapnowanego za pomocą wapna palonego, którego wielkość cząstek była mniejsza niż 250 um. Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość suchej substancji placka filtracyjnego, w drugiej próbie flokulowano ten sam zagęszczony szlam, a następnie przefiltrowano według protokółu opisany powyżej, lecz tym razem nie wykonano etapu wapnowania. Przyrost suchości oznaczono tak jak opisano powyżej, a zawartość użytego wapna gaszonego wyniosła 38,7%.

W przypadku placka ze szlamu niewapnowanego uzyskano zawartość suchej substancji 18,1%, natomiast w przypadku szlamu wapnowanego - 25,7%. Stanowi to względny przyrost suchości około 8,3%. W trakcie doświadczenia, w którym szlam był wapnowany, szlam wykazywał pH 6,96 przed dodaniem wapna. pH szlamu wapnowanego bezpośrednio przed filtracją wynosiło 8,8, pH otrzymanego przesączu - 9,7, a odwodnionego szlamu wapnowanego - 12,5 (w około kwadrans po odwodnieniu).

P r z y k ł a d 10 - Filtracja szlamu kondycjonowanego za pomocą roztworu kationowego flokulanta organicznego i wapna gaszonego o słabej reaktywności, przy czym wapno dodano równocześnie z flokulantem

Filtrację szlamu z oczyszczania, flokulowanego i wapnowanego, za pomocą wapna gaszonego o słabej reaktwności, wykonano według procedury opisanej w przykładzie 7. Aby móc ocenić wpływ wapnowania na zawartość substancji suchej placka filtracyjnego, w drugiej próbie ten sam zagęszczony szlam flokulowano, a następnie przefiltrowano według protokółu opisanego powyżej, lecz tym razem nie wykonano etapu wapnowania. Przyrost suchości oznaczono tak jak opisano powyżej, a zawartość użytego wapna gaszonego wyniosła 37,5%. W przypadku placka ze szlamu niewapnowanego uzyskano zawartość suchej substancji 18,1%, a w przypadku placka ze szlamu wapnowanego - 24,9%. Stanowi to względny przyrost suchości około 5,8%. W trakcie doświadczenia, w którym szlam był wapnowany, szlam wykazywał przed dodaniem wapna pH 7,01. pH szlamu wapnowanego bezpośrednio przed filtracją wynosiło 9,2, pH otrzymanego przesączu - 9,5, a odwodnionego szlamu wapnowanego - 12,6 (w około kwadrans po odwodnieniu).

Należy rozumieć, że niniejszy wynalazek nie jest w żadnej mierze ograniczony do postaci wykonania opisanych powyżej i że można wprowadzić wiele modyfikacji w ramach zakresu załączonych zastrzeżeń.

Można rozpatrywać np. inne wapno niż opisane, którego reaktywność może być hamowana w inny sposób niż to wskazano nieograniczająco w powyższym opisie.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kondycjonowania szlamu obejmujący

   - dodawanie do niego wapna wywołującego zwiększenie pH szlamu;

   - dodawanie do szlamu co najmniej jednego organicznego flokulanta; oraz

   - flokulację szlamu; znamienny tym, że obejmuje dodawanie wapna powodującego, że pH szlamu poddawanego kondycjonowaniu wynosi poniżej 8, przy czym dodawane wapno jest wybrane z grupy obejmującej wapno palone, wapno gaszone w postaci sproszkowanej, lub gaszone w zawiesinie w fazie wodnej, o cząstkach o wartości d₅₀ nie mniej niż 50 ąm, wapno przepalone, wapno palone zawierające dodatek płynny wykazujący zdolność aglomerowania najdrobniejszych cząstek kompozycji, wapno palone zawierające środek opóźniający uwodnienie, wapno gaszone wykazujące zaglomerowane cząstki podstawowe, wapno gaszone z dodanym środkiem hamującym aktywność, wapno gaszone wykazujące zawartość suchej substancji wyższą niż 20% wagowych, wapno niezawierające materiału drobno zmielonego, przy czym wapno to wykazuje reaktywność podczas flokulacji, powodującą pierwsze zwiększenie pH szlamu do wartości niższej niż pH wywołujące degradację stosowanego flokulanta organicznego, oraz po zakończeniu flokulacji kontynuowanie wzrostu pH poza zakres wartości pH, przy którym następuje wymieniona degradacja stosowanego flokulanta organicznego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje dodawanie wapna przed dodaniem co najmniej jednego flokulatora organicznego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje dodawanie wapna równocześnie z co najmniej jednym flokulantem organicznym.

   PL 197 139 B1
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje dodawanie wapna po dodaniu co najmniej jeOnens flsaglanta drgsaioaadgd.
5. 5. Sposóbwadługzaatrz.1, znamiennytym. że dodana waanawakaaajereentyweaSćpowas Ogjąoą, osOoaaó flsaglaoji, zwiększenie pH Os wartsćoi niższej nie 9.
6. 6. Sposób waeługzaatrz. 1, znamienaytymi. że coaa potrzaeea,be osiąąnąą pH 9 po dodoa wanig waona wwndói os najmniej 20 set.
7. 7. Sposób waeług zaattz. 1, znamienny tym, że dodona waana 1o zwiąąae odoowiaaojeąo wadrdwi [xCaO'(1-x)MnO)yH2O, gOaie x sanaoaa wartdćć 0,5 Os 1, a y sanaoaa wartdćć sO 0 Os 1, ewentgalnie a OsOataiem os najmniej jeOnens aOigwanta.
8. 8. Sossbe weOłgn aastra. 1, znamienny tym, ee OsOane waond ma oaąstti s wartdćoi O₅o os najmniej 100 um, asraystnie os najmniej 200 ąm.
9. 9. Sossbe weOłgn aastra. 1, naaminaam tym, ee salamy Os adnOwojdndwania są wyerane a gruow seejmgjąoej salam a soawszoaania wsOw. salam a osnłęeiania i salam awaćnw.
10. 10. Sossbe weOłgn aastra. 1. naaminaam tym. ee seejmgje rdaOaielenie faay stałej i faay oietłej fldagldwanend salamg traatdwanend waonem.
11. 11. Sossbe weOłgn aastra. 10. naaminaam tym. ee rdaOaielenie wwadngje się aa osmsoą filtraoji lue sOwirswwwania.
12. 12. Sossbe weOłgn aastra. 10. naaminaam tym. ee rsaOaielenie ma miejsoe w orayelieenig aanim oH ssiągnie wartsćoi wwwsłgjąoe OenraOaoję geytens flsaglanta srnanioanens. i os tym rsaOaielenig faaa oietła wyaaagje ts oH. a w faaie stałej nastęogje asntyngswanie warsstg oH Os wartsćoi wyesaej.