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CN1930092A - 脱水方法 - Google Patents

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Abstract

一种水性悬浮液的脱水方法，包含对该悬浮液投药某一絮凝量的第一絮凝剂以形成一种增稠的悬浮液，和向该增稠的悬浮液中混入某一脱水量的第二絮凝剂，对该增稠的悬浮液进行机械脱水，形成一种滤饼，其特征在于第二絮凝剂包含一种以如下形式混入该悬浮液中的水可溶或水可溶胀的聚合物：(i)实质上干燥的聚合物，或(ii)一种包含溶解或水合的聚合物的水性组合物，其聚合物浓度为至少2wt％且其特性粘度为至少3dl/g。

Description

脱水方法
本发明涉及水性悬浮液的絮凝和脱水，形成一种脱水滤饼。
众所周知，为了分离该悬浮液中的固体，将絮凝剂施用到水性悬浮液中。例如，惯例是使含有要么悬浮固体、要么有机材料要么矿物质固体的悬浮液絮凝、然后脱水。例如，惯例是使下水污泥、废水、纺织工业排水、拜耳矾土精炼法的红泥和煤炭尾矿悬浮液等的污泥絮凝。絮凝作用通常是这样达到的：向该悬浮液中混入该絮凝剂，使悬浮微粒絮凝，然后使絮凝的悬浮液脱水，形成一种脱水滤饼。
在悬浮液的脱水中，已知的是将一种作为絮凝剂的高分子量水溶性聚合物添加到该悬浮液中，以期脱除该悬浮液中的液体和大大增加该悬浮液的干固体。高分子量絮凝剂在性质上可以是阳离子的、阴离子的、非离子的或两性的。聚合物絮凝剂的选择将在很大程度上取决于所处理的基质。例如，惯例是使用高分子量阳离子型絮凝剂处理包含悬浮有机材料的水性悬浮液例如下水污泥。在造纸中，已知的是使用要么阳离子型的、非离子型的、阴离子型的或两性型的絮凝剂。矿物质悬浮液的絮凝作用往往是使用阴离子型絮凝剂进行的。
标准的做法是施用作为水性组合物的聚合物来使含有悬浮有机材料的悬浮液絮凝。一般来说，该聚合物的组合物是相对稀的、例如不大于1wt％、通常不大于0.5wt％、而且可以低达0.2wt％或更低。
已经有人提出了将絮凝剂导入悬浮液中的各种替代方法。WO-A-02/079099描述了一种方法，其中将至少一种絮凝剂乳状液直接添加到一个固-液分离过程中，并原位转化，使絮凝剂直接释放到该应用中。该乳状液是专门在该固-液分离过程添加的，并遭遇到足够时间和压力的有效量高剪切力以确保该乳状液的迅速转化和在任何初步分离之前絮凝剂完全释放到整体悬浮液中。
WO-A-98/31749和WO-A-98/31748都涉及制备高特性粘度阳离子型聚合物在一种含有溶解的低特性粘度阳离子型聚合物的水性介质中的分散液。这样形成的产物是一种未溶解高特性粘度阳离子型聚合物的水性分散液，这是提供高分子量絮凝剂的一种方便途径。该分散聚合物可以在水中溶解到惯常的浓度，也可以直接添加到悬浮液中。
也已知的是将两种不同的聚合物絮凝剂用于同一方法中。在商业实践上，下水污泥的脱水可能涉及添加两种有相同电荷的聚合物絮凝剂(共同离子型)。在其它方法中，已知的是施用两种相反电荷的聚合物(抗衡离子型)。在两种聚合物絮凝剂施用于一种水性悬浮液的情况下，它们可以同时添加，或者更通常地是顺序添加。
US 4861492描述了通过一种聚合物溶液处理、随后用该聚合物溶液进一步处理、然后加压脱水来使一种污泥增稠。该聚合物溶液据说处于0.2～1.5％之间的惯常浓度，而且在两次处理中会处于相同浓度。
WO-A-01/05712揭示一种通过实质上同时向该悬浮液中添加一种浓的和一种稀的聚合物絮凝剂溶液的悬浮液脱水方法。该浓的和稀的聚合物溶液都是以不大于1％且通常比此值低得多的惯常浓度添加的。
WO-A-02/72482描述了一种悬浮固体的水性悬浮液的絮凝和脱水方法，其中同时导入一种包含40wt％～60wt％聚合物的聚合物组合物和一种包含0.05～0.2wt％聚合物的聚合物组合物。尽管该方法带来过滤和自由排水方面的一些改进，但改进悬浮液脱水得到的滤饼固体会是理想的，对下水污泥来说尤其如此。
在本专利申请的优先日期尚未公布的国际专利申请PCT/EP03/09381描述了一种悬浮液脱水方法，所采用的组合物包含一种阳离子型聚合物絮凝剂和一种混凝剂，其中该混凝剂是用胶囊包起来的。在该悬浮液自由排水之后，该混凝剂就诸如通过使封装该混凝剂的胶囊破裂或通过从夹持该混凝剂的基体渗移出来而释放到该悬浮液中。尽管可以得到滤饼固体的显著改进，但使用可以更容易地制造和/或施用的絮凝剂产品来提供等效或改进的滤饼固体会是所希望的。
然而，达到高滤饼固体有时可能是困难的，下水污泥脱水尤其如此。也已知的是添加一种絮凝剂或混凝剂来帮助悬浮液的初步脱水、随后进一步添加絮凝剂或混凝剂、然后进一步脱水，来达到高滤饼固体。这样的方法描述于JP-A-10-249398，JP-A-61-257300，JP-A-06-343999，JP-A-06-344000和EP-A-1035077。
JP 10249398描述了一种两阶段脱水方法，其中一种聚脒系高分子絮凝剂用来作为该两阶段脱水方法中的要么第一要么第二高分子絮凝剂。该聚脒系高分子絮凝剂是通过使(甲基)丙烯腈或N-乙烯基羧酰胺、N-异丙烯基羧酰胺、N-乙烯基羧酰亚胺或N-异丙烯基羧酰亚胺共聚和使该共聚物水解成脒得到的。
JP 61257300涉及降低脱水污泥滤饼中的水含量。下水污泥是在向该污泥中添加一种有机高分子絮凝剂之后用一台脱水机脱水、然后添加一种无机处理剂例如氯化铁而在该脱水机中进一步脱水、然后使液体与该污泥分离而形成滤饼。据说一种固体或半固体滤饼是通过向该污泥中添加该有机高分子絮凝剂得到的，而残留水是通过添加该无机处理剂脱除的。
JP 06343999描述一种向一台带压型脱水机供给污泥的预处理方法。将一种高分子量阳离子型聚合物混凝剂添加到该污泥中而引起絮凝作用，从而提供一种膨松的凝絮结构。此结构用一台重力脱水机浓缩。然后，将一种高阳离子性聚合物混凝剂添加到这种浓缩的污泥中，然后用带压机使之脱水。
JP 06344000描述了一种污泥机械脱水方法。将一种高分子量阳离子型聚合物混凝剂添加到该污泥中而引起絮凝作用，从而提供一种膨松的凝絮结构。然后用重力脱水机使此结构浓缩。然后，将一种高阳离子性聚合物混凝剂添加到这种浓缩的污泥中，然后用一台机械脱水机使之脱水。
EP-A-1035077描述了一种污泥脱水方法和装置。将该污泥喂进一个混合区域中、用一种絮凝剂处理。将絮凝的污泥从该混合区域中取出，进行初步脱水，然后在第二混合区域中进行第二絮凝过程。所得到的增稠污泥在一台加压装置内脱水以提供脱水的污泥，并在进入加压区域之前从第二混合区域中排放清水。
提供一种能导致悬浮液脱水而提供增大的滤饼固体的改进方法，会是所希望的。具体地说，提供这样一种涉及能容易地和方便地制造和施用的处理剂的方法会是所希望的。
按照本发明，我们提供一种水性悬浮液脱水方法，包含对该悬浮液投药某一絮凝量的第一絮凝剂以形成一种增稠的悬浮液，和向该增稠的悬浮液中混进某一脱水量的第二絮凝剂，并对该增稠的悬浮液进行机械脱水而形成一种滤饼，其特征在于第二絮凝剂包含一种水可溶的或水可溶胀的聚合物，该聚合物以如下形式添加到该悬浮液中：(i)实质上干的聚合物微粒，或(ii)一种包含溶解或水合的聚合物的水性组合物，其聚合物浓度为至少2wt％且其IV为至少3dl/g。
本发明可应用于任何一种希望使悬浮固体浓缩的适用悬浮液。这包括废水、纺织工业排水、矿物质悬浮液例如拜耳矾土精炼法产生的红泥或煤炭尾矿、纸厂废物例如纤维性污泥。本方法尤其可应用于下水污泥脱水。
在这种脱水方法中，该悬浮液首先在添加第一絮凝剂之后增稠。这个阶段涉及初步絮凝和释放游离水而产生增稠的悬浮液。一般地说，游离水的释放可通过自由穿流或过滤来实现，而常见的是采用机械手段例如皮带式增稠机或转鼓式增稠机。典型地说，第一絮凝剂的添加会进入初始的整体悬浮液中。该絮凝剂的添加量应当足以引起该悬浮液的初步絮凝和部分脱水。较好使该悬浮液增稠而产生一种半固体污泥糊。一般地说，这第一絮凝剂将是一种以惯常方式和惯常浓度例如0.1wt％～1wt％、尤其0.2wt％～0.5wt％添加的聚合物。
这种脱水方法要求让第二絮凝剂混入这种增稠的悬浮液中，其中第二絮凝剂要么呈干聚合物微粒要么呈一种聚合物浓度为至少2wt％的溶解或水合的聚合物的水性组合物的形式。这种干颗粒状或高浓度含水第二絮凝剂可以容易地使用惯常混合设备混入该增稠的悬浮液中和充分分布。适用的混合设备包括，例如，螺条型混合机或捏合型混合机。螺条型混合机由能在该混合容器的整个表面附近扫过的螺旋式混合叶片组成。捏合型混合机由两个互相啮合并与该混合机壁形成紧密间隙的捏合臂组成。
然后，对增稠的污泥进行机械脱水，这将释放出更多的水而产生一种脱水滤饼。典型地说，这种机械脱水通常涉及压缩，而且可以例如是压带机、压滤机、螺杆压榨机或离心机中任何一种。当对这种处理的增稠悬浮液进行机械脱水时，可以达到意外地高的滤饼固体。
在本发明的一种形式中，第二絮凝剂是以干聚合物微粒形式导入增稠的悬浮液中的。该聚合物微粒的微粒直径可高达2000或3000μm或更高、也可以低达10或20μm或更低，虽然通常不会低于50μm。一般来说，该微粒直径将在50μm～2000μm范围内。较好，该微粒的直径将在100以上～800μm、例如120或150～800μm之间。更好，该微粒将在250～750μm范围内。该微粒也可以用重均微粒直径来定义，一般来说，这将在50～1000μm、较好100～800μm、更好300～700μm之间。
在一种进一步的实施方案中，第二絮凝剂可以以第二絮凝剂聚合物微粒在一种液体中的浆状物的形式导入该悬浮液中。该液体可以是一种适用液体，而且既不会与第二絮凝剂的微粒也不会与该悬浮液发生有害相互作用。适用地，该液体可以是一种聚乙二醇。
第二絮凝剂也可以作为一种包含溶解的和/或水合的聚合物的水性组合物导入增稠的悬浮液中。该水性组合物将包含至少2wt％聚合物。该水性聚合物可以包含多达10％或更多聚合物，但一般来说，当该聚合物浓度在2wt％～5wt％之间时得到有用的结果。
第一和第二絮凝剂可以是任何适用的天然或合成聚合物絮凝剂，而且典型地将是高分子量的。天然聚合物包括，例如，阳离子型淀粉、阴离子型淀粉和脱乙酰壳多糖等。合成聚合物包括烯键不饱和单体的线型、支化和交联聚合物。第一絮凝剂可以与第二絮凝剂相同，或替而代之，这两种絮凝剂可以是不同的。通常，第一絮凝剂和第二絮凝剂的聚合物会有超过50万、往往至少100万、通常500万～3000万的分子量。
本发明的第一和第二絮凝剂在性质上可以是阳离子型的、阴离子型的、非离子型的或两性型的。聚合物絮凝剂的选择将在很大程度上取决于基质。例如，惯例是使用高分子量阳离子型絮凝剂来处理包含悬浮有机材料的水性悬浮液例如下水污泥。在处理纸厂废物方面，已知的是使用阳离子型、非离子型、阴离子型或两性型絮凝剂中任何一种。矿物质悬浮液的絮凝往往是使用阴离子型絮凝剂进行的。
该聚合物可以通过水溶性单体或水溶性单体掺合物的聚合来制备。所谓水溶性(水可溶)，我们指的是，该水溶性单体或水溶性单体掺合物在水中的溶解度为在100mL水中至少5g。该聚合物可以方便地用任何适用聚合方法制备。
当该水溶性聚合物是非离子型的时，该聚合物可以从一种或多种水溶性烯键不饱和非离子型单体例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮生成。较好，该聚合物是从丙烯酰胺生成的。
当该水溶性聚合物是阴离子型的时，该聚合物是从一种或多种烯键不饱和阴离子型单体或者一种或多种阴离子型单体与以上提到的非离子型单体中一种或多种的掺合物生成的。该阴离子型单体是，例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯磺酸、烯丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其盐。较好的聚合物是丙烯酸钠与丙烯酰胺的共聚物。
较好，该水溶性聚合物是阳离子型的，而且是从一种或多种烯键不饱和阳离子型单体任选地与本文中提到的非离子型单体中一种或多种生成的。该阳离子型聚合物也可以是两性型的，先决条件是有比阴离子型基团多得多的阳离子型基团。阳离子型单体包括(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯、二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺、包括其酸加成盐和季铵盐、氯化二烯丙基二甲基铵。较好的阳离子型单体包括丙烯酸二甲胺基乙酯和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐。特别好的聚合物包括丙烯酰胺与丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐的共聚物。
该聚合物可以是线型的，就在于它们是在支化剂或交联剂实质上不存在下制备的。替而代之，该聚合物可以是支化的或交联的，例如，像EP-A-202780中那样。
理想地，该聚合物可以通过逆相乳液聚合、任选地随后在减压和降温下脱水、往往简称为共沸脱水而形成一种聚合物微粒在油中的分散液来制备。替而代之，该聚合物可以通过逆相悬浮液聚合而以珠状物形式提供，或通过水溶液聚合、随后粉碎、干燥、然后研磨而作为粉末提供。该聚合物可以通过悬浮液聚合而作为珠状物生产的，或通过油包水型乳液聚合而作为油包水型乳状液或分散液生产的，例如，按照EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所定义的方法生产的。
特别好的是，第二絮凝剂是从至少30wt％一种或多种阳离子型单体生成的。甚至更好的是包含至少40或50wt％阳离子型单体单元的聚合物。可能理想的是采用有非常高阳离子性、例如可高达80％或甚至100％阳离子型单体单元的阳离子型聚合物。当阳离子型第二絮凝剂聚合物选自阳离子型聚丙烯酰胺、氯化二烷基二烯丙基铵、(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯(或其盐)和二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺(或其盐)的聚合物组成的一组时，是特别好的。
如以上所述，第二絮凝剂理想地具有相对高分子量。通常，第二絮凝剂是颗粒状的，而且是一种显示出至少0.5dl/g的特性粘度的聚合物。典型地说，该特性粘度将是至少3dl/g、往往可以高达20或30dl/g、但较好在4～10dl/g之间。当作为一种水性组合物导入时，第二絮凝剂将是至少3dl/g、也可以高达20或30dl/g、而且较好也在4～10dl/g之间。
聚合物的特性粘度可以测定如下：以聚合物的有效含量为基准，制备一种(0.5～1％w/w)聚合物水溶液。2g这种0.5～1％聚合物溶液在一个容量瓶中以(使用1.56g磷酸二氢钠和32.26g磷酸氢二钠/升去离子水)缓冲到pH 7.0的50mL 2M氯化钠溶液稀释到100mL，而且整个以去离子水稀释到100mL刻度。该聚合物的特性粘度是使用1号悬浮水平粘度计在25℃在1M缓冲盐溶液中测定的。
用来作为第二絮凝剂的一种特别有用的阳离子型聚合物类型包括50～100wt％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐和0～50wt％丙烯酰胺，其特性粘度在4～10dl/g之间。较好，该阳离子型聚合物包含至少80％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐。
其它适用的聚合物第二絮凝剂包括聚乙烯基脒和聚乙烯基胺，其特性粘度大于1dl/g、较好大于2dl/g。
另一类特别适用的第二絮凝剂是曼尼希加成聚丙烯酰胺。理想地，这样的聚合物将显示出特性粘度大于1dl/g、且往往可以是至少4dl/g、例如至少7或8dl/g。这样的聚合物可以通过使甲醛/胺加合物与聚丙烯酰胺反应来制造。该胺可以，例如，二甲胺或其它仲胺。较好，该曼尼希加成聚丙烯酰胺是季铵化的盐而且可以通过使游离曼尼希碱与一种适用季铵化剂例如甲基氯或硫酸二甲酯反应来制备。
作为第二絮凝剂的一种进一步适用聚合物包括特性粘度大于0.5dl/g、较好至少1dl/g的氯化聚二甲基二烯基铵。
当这些聚合物作为一种第二絮凝剂添加到该增稠的悬浮液中时可以得到有效的脱水。
水性组合物的投药剂量取决于基质，且往往这将是一个惯常数量。典型地，对于下水污泥处理来说，实测为有效脱水量的水性组合物(第二絮凝剂)剂量往往是至少50mg有效聚合物/升悬浮液。通常，这个数量会更高、例如可高达400mg/升。优选的剂量为60～300mg/升。第一絮凝剂的使用量通常将是至少50mg有效聚合物/升悬浮液而且可以高达500或600mg/升。较好的剂量会在100～400mg/升之间。
为了得到适合于用第二絮凝剂处理的增稠悬浮液，可以使用各种聚合物作为第一絮凝剂。较好，该第一絮凝剂是一种阳离子型有机聚合物。当该悬浮液是一种下水污泥时，这是特别真实的。较好的阳离子型聚合物包括选自下列组成的一组的聚合物：丙烯酰胺聚合物、聚乙烯基脒、聚乙烯基胺、氯化聚二甲基二烯丙基铵、聚胺、聚乙烯亚胺、曼尼希聚丙烯酰胺和季铵化曼尼希聚丙烯酰胺。
以下实施例说明本发明。
实施例1
使用有机聚合物絮凝剂的两阶段添加的水性悬浮液脱水
聚合物
聚合物A是一种线型、高分子量、阳离子型丙烯酰胺系聚合物，特性粘度为12dl/g，呈脱水乳状液(液体分散体产品)形式。聚合物B是一种线型、阳离子型季铵化甲基丙烯酸二甲胺基乙酯系均聚物，呈珠状物形式，特性粘度为5dl/g。
除非另有说明，否则特性粘度是使用1号悬浮水平粘度计、在按照本说明书中给出的信息缓冲到pH 7的1M氯化钠中测定的。
试验基质
脱水试验是对一种消化、混合的一级/活性污泥的样品进行的。该样品的干固体含量为3.28％。
实验程序
(A)聚合物的两阶段添加
i)聚合物A先溶解于去离子水中，给出一种均匀的1％w/v溶液，并进一步稀释到0.25％w/v待用。将聚合物B溶解于去离子水中，给出1％w/v、5％w/v和20％w/v三种均匀溶液。1％w/v溶液用去离子水进一步稀释到0.25％w/v待用。
ii)将250mL消化、混合的一级/活性污泥置于一个1升塑料烧杯(120cm直径×120cm高)中。在该烧杯上安装一个标准实验室搅拌器，使该搅拌器的轴穿过该烧杯盖的中心孔。该搅拌器是一种4叶片、扁平、十字头型(每个叶片是25cm宽×1.1cm)的。
iii)使用注射器和固定到烧杯上的盖，将适当体积的0.25％聚合物A溶液添加到该污泥中。该污泥以1500rpm搅拌10s进行絮凝。将絮凝的污泥倾入一个滤池中，该滤池的滤膜包含一种8cm直径压带机滤布，滤液收集于一个量筒中。
iv)在30s排水之后，滤布上截留的增稠污泥遭遇到一种“沟槽”技术，即用一把刮铲在若干个方向上慢慢地交叉划该污泥，以促进释放更多的水。划沟槽进行30s。记录滤液体积。
v)将增稠的污泥转移到一个250mL烧杯中。然后，将聚合物B添加到该增稠的污泥中。聚合物B溶液，即0.25％w/v、5％w/v和20％w/v，是用注射器施用的，而干聚合物B是简单地撒到该增稠的污泥顶上的。为了使该聚合物混进去，该处理的增稠污泥以刮铲手动搅拌45s，采用的是缓慢的反复划圆动作。
vi)然后，将聚合物处理的增稠污泥转移到一台活塞加压装置中，进行压缩脱水阶段。脱水开始如下：使用20psi的压力2分钟，随后在进一步3分钟内以1分钟间隔增加10psi而达到最大60psi。使压力在60psi维持进一步5分钟，给出10分钟的总压缩脱水时间。滤饼固体含量是通过在110℃加热过夜测定的。
(B)对照——稀聚合物的惯常第一阶段添加，包括增稠污泥的混合
程序与(A)节中所述的完全相同，所不同的是：
在iii)小节中，适当体积的0.25％w/v聚合物B溶液是与0.25％w/v聚合物A溶液同时添加的。
在v)小节中，省略了聚合物B的添加；不过，该增稠污泥仍以刮铲手动搅拌45s，采用的是缓慢的反复划圆动作。
(C)对照——稀聚合物的惯常第一阶段添加，不包括增稠污泥的混合
程序与(A)节中所述的完全相同，所不同的是：
在iii)小节中，适当体积的0.25％w/v聚合物B溶液是与0.25％w/v聚合物A溶液同时添加的。
省略了v)小节。
结果
试验(A)的结果列于表1中。
试验(B)和(C)的结果列于表2中。
表1-聚合物两阶段添加的结果
  聚合物A剂量(mg/l)   滤液体积(ml)   聚合物B   滤饼固体(％)
  剂量(mg/l)   溶液浓度(w/v)
  200200200   -168-   75100150   0.25％0.25％0.25％   20.4020.8621.88
  200200200   164--   75100150   5.0％5.0％5.0％   19.6220.7222.27
  200200200   170--   75100150   20％20％20％   18.5219.7221.77
  200200200   168--   75100150   干产品＜500μ干产品＜500μ干产品＜500μ   18.6520.3022.21
表2-惯常溶液第一阶段添加的结果
  聚合物A剂量(mg/l)   滤液体积(ml)   聚合物B   滤饼固体(％)
  剂量(mg/l)   溶液浓度(w/v)
  200200200   170174180   75100150   0.25％0.25％0.25％   14.6015.1515.81
  200200200   -176178   75100150   0.25％0.25％0.25％   15.78*16.39*17.27*
*省略增稠污泥的第二阶段混合
表1和2中的结果证实，使用聚合物的两阶段添加，产生了更干的滤饼固体。
表1中的结果显示，高浓度聚合物溶液(5％和20％)和实质上干聚合物，就给出更干的滤饼固体而言，同惯常的聚合物溶液浓度(0.25％)一样有效。
表2中的结果显示，以惯常的处理，与无额外混合(集2)相比，增稠污泥的额外混合(集1)对滤饼固体产生有害影响。
实施例2
证实当第二絮凝剂以高浓度或作为固体与第一絮凝剂同时添加时滤饼固体没有改善
聚合物
聚合物A是一种线型、高分子量、阳离子型丙烯酰胺系聚合物，特性粘度为12dl/g，呈脱水乳状液(液体分散体产品)形式。聚合物B是一种线型、阳离子型季铵化甲基丙烯酸二甲胺基乙酯系均聚物，呈珠状物形式，特性粘度为5dl/g。
除非另有说明，否则特性粘度是使用1号悬浮水平粘度计、在按照本说明书中给出的信息缓冲到pH 7的1M氯化钠中测定的。
试验基质
脱水试验对一种消化、混合的一级/活性污泥的样品进行的。该样品的干固体含量为2.16％。
实验程序
(A)聚合物的两阶段添加
i)聚合物A先溶解于去离子水中，给出一种均匀的1％w/v溶液，并进一步稀释到0.25％w/v待用。将聚合物B溶解于去离子水中，给出1％w/v、5％w/v和20％w/v三种均匀溶液。1％w/v溶液用去离子水进一步稀释到0.25％w/v待用。
ii)将250mL消化、混合的一级/活性污泥(来自Rotherham STW)置于一个1升塑料烧杯(120cm直径×120cm高)中。在该烧杯上安装一个标准实验室搅拌器，使该搅拌器的轴穿过该烧杯盖的中心孔。该搅拌器是一种4叶片、扁平、十字头型(每个叶片是25cm宽×1.1cm)的。
iii)使用注射器和固定到烧杯上的盖，将适当体积的0.25％聚合物A溶液添加到该污泥中。该污泥以1500rpm搅拌10s进行絮凝。将絮凝的污泥倾入一个滤池中，该滤池包含一种8cm直径压带机滤布，滤液收集于一个量筒中。
iv)在30s排水之后，滤布上截留的增稠污泥遭遇到一种“沟槽”技术，即用一把刮铲在若干个方向上慢慢地交叉划该污泥，以促进释放更多的水。划沟槽进行30s。记录滤液体积。
v)将增稠的污泥转移到一个250mL烧杯中。然后，将聚合物B添加到该增稠的污泥中。聚合物B溶液，即0.25％w/v、5％w/v和20％w/v，是用注射器施用的，而干聚合物B是简单地撒到该增稠的污泥顶上的。为了使该聚合物混进去，该处理的增稠污泥以刮铲手动搅拌45s，采用的是缓慢的反复划圆动作。
vi)然后，将聚合物处理的增稠污泥转移到一台活塞加压装置中，进行压缩脱水阶段。脱水开始如下：使用20psi的压力2分钟，随后在进一步3分钟内以10psi/min增加到最大60psi。使压力在60psi维持进一步5分钟，给出10分钟的总压缩脱水时间。滤饼固体含量是通过在110℃加热过夜测定的。
(B)对照——稀聚合物的惯常第一阶段添加，不包括增稠污泥的混合
程序与(A)节中所述的完全相同，所不同的是：
在iii)小节中，适当体积的聚合物B溶液或干聚合物B是与0.25％聚合物A溶液同时添加的。
省略v)小节。
结果
试验(A)的结果列于表1中。
试验(B)的结果列于表2中。
表1-聚合物两阶段添加的结果
  聚合物A剂量(mg/l)   滤液体积(ml)   聚合物B   滤饼固体(％)
  剂量(mg/l)   溶液浓度(w/v)
  150150150   190--   75100150   5.0％5.0％5.0％   25.7226.5525.55
表2-聚合物A与聚合物B同时添加的结果
  聚合物A剂量(mg/l)   滤液体积(ml)   聚合物B   滤饼固体(％)
  剂量(mg/l)   溶液浓度(w/v)
  150150150   196194196   75100150   0.25％0.25％0.25％   19.4920.2920.40
  150150150   190190190   75100150   5.0％5.0％5.0％   19.5019.8020.85
  150150150   192190190   75100150   20％20％20％   18.7518.9319.88
  150150150   194190190   75100150   干产品＜500□干产品＜500□干产品＜500□   19.1719.0419.94
表1和2中的结果证实，与同时添加相反，使用聚合物的两阶段添加产生更干的滤饼固体。
表2中的结果也显示，使用要么高浓度溶液(5％或20％)要么干聚合物的聚合物B的同时添加，与使用惯常浓度(0.25％)的同时添加相比，并没有给出改善的结果。

Claims (13)

1.一种水性悬浮液脱水方法，包含对该悬浮液投药某一絮凝量的第一絮凝剂以形成一种增稠的悬浮液，和向该增稠的悬浮液中混进某一脱水量的第二絮凝剂，并对该增稠的悬浮液进行机械脱水而形成一种滤饼，其特征在于第二絮凝剂包含一种水可溶的或水可溶胀的聚合物，该聚合物以如下形式混合到该悬浮液中：(i)实质上干的聚合物微粒，或(ii)一种包含溶解或水合的聚合物的水性组合物，其聚合物浓度为至少2wt％且其特性粘度为至少3dl/g。
2.按照权利要求1的方法，其中该水性悬浮液是下水污泥。
3.按照权利要求1或权利要求2的方法，其中该机械脱水采用一种选自下列组成的一组的装置：压带机、压滤机、螺杆压榨机和离心机。
4.按照权利要求1～3中任何一项的方法，其中第二絮凝剂呈一种包含溶解或水合的聚合物的水性组合物的形式，其聚合物浓度在2～5wt％之间。
5.按照权利要求1～4中任何一项的方法，其中第二絮凝剂是一种阳离子型聚合物。
6.按照权利要求1～5中任何一项的方法，其中第二絮凝剂是从至少30wt％一种或多种阳离子型单体生成的。
7.按照权利要求1～6中任何一项的方法，其中第二絮凝剂选自下列组成的一组：阳离子型聚酰胺、氯化二烷基二烯丙基铵、(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯(或其盐)和二烷胺基烷基(甲基)丙烯酰胺(或其盐)的聚合物。
8.按照权利要求1～7中任何一项的方法，其中第二絮凝剂的特性粘度为至少0.5dl/g、较好4～10dl/g。
9.按照权利要求1～8中任何一项的方法，其中第二絮凝剂选自下列组成的一组：
i)从50～100wt％(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐和0～50wt％丙烯酰胺生成的、特性粘度4～10dl/g的聚合物，
ii)特性粘度大于1dl/g的聚乙烯基脒和聚乙烯基胺，
iii)特性粘度大于1dl/g的曼尼希加成聚丙烯酰胺的季铵盐，和
iv)特性粘度大于0.5dl/g的氯化聚二甲基二烯丙基铵。
10.按照权利要求1～9中任何一项的方法，其中第一絮凝剂是一种阳离子型有机聚合物。
11.按照权利要求10的方法，其中该聚合物选自下列组成的一组：丙烯酰胺聚合物，聚乙烯基脒，聚乙烯基胺，氯化聚二甲基二烯丙基铵，聚胺，聚乙烯亚胺，曼尼希聚丙烯酰胺，和季铵化曼尼希聚丙烯酰胺。
12.按照权利要求1～11中任何一项的方法，其中第二絮凝剂是以一种在液体中的浆状物的形式导入该悬浮液中的。
13.按照权利要求12的方法，其中该液体是聚乙二醇。
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