通过实施天然絮凝剂的压载絮凝来处理水的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过加重的絮凝来处理水的方法，其包括注入至少一种絮凝试剂到所述水中的步骤、注入至少一种密度大于水的颗粒材料到所述水中的步骤，以及回收净化水的步骤，其特征在于所述加重的絮凝是在采用平均速度梯度在100到1400s-1之间的搅拌下使用的，并且特征在于所述絮凝剂包括阴离子电荷密度在-900与-4000μeq/g之间的至少一种源自天然的碳水化合物聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域涉及对各种类型的水进行处理，从而清洁水并使其能够饮用。具体而言，本专利技术涉及水处理的技术，所述技术包括压载絮凝的步骤。
技术介绍
此类型的方法除了包括待处理的水之外，还包括一种或多种试剂，这些试剂至少能使水中存在的大部分污染物质絮凝，即以絮状物形式结合，并且随后能使这些污染物质的絮状物从净化水中分离出来。在絮凝之前通常先进行凝结。凝结包括将至少一种凝结试剂注入到待处理的水中，从而减少或移除水中以悬浮胶体颗粒形式存在的污染物质所携带的电荷，从而促进其随后的以絮状物形式的凝聚。絮凝包括将至少一种絮凝试剂注入到优选为预凝结的水中从而通过悬浮在水中的胶体颗粒的凝聚而形成较大的、容易分离的颗粒或絮状物。絮凝由凝结的预备实施来协助。随后通过沉淀来分离出悬浮在水中的絮状物以获得净化水。在一项变体中，密度大于水的粒状材料，例如沙，优选地具有60到300微米的粒度，在絮凝的上游或在絮凝过程中将其注入到待处理水中，以向絮状物提供压载，并且因此促进并加速絮状物的倾析。在FR2627704下公开的法国专利文件中特别描述了此类技术。在絮凝步骤中或絮凝步骤的`上游，将密度大于水的粒状材料或压载物注入到水中，通常称作压载絮凝。为了使待处理的水中的压载物保持悬浮从而促进絮状物围绕压载物的颗粒而形成，可在搅动状态下实施压载絮凝。因此，絮凝步骤发生在絮凝罐中，所述絮凝罐中通常有桨式搅拌器类型的机械搅拌器。因此，为了使压载絮凝更为有效，理想的是在罐内实施压载絮凝的特定速度应大于 0.lm.s、所述特定速度等于在絮凝罐中搅动净化水的泵流速Qp与所述罐的占地面积的比。此外，已知的是可根据以下公式计算出搅拌器的功率P(NP表示在流体中搅拌器的阻力系数):P= P NpN3D5并且罐中的混合的强度可通过平均速度梯度G来评估； Γρ~G=—— VV//因此可根据以下公式计算出平均速度梯度G:G'\PN斯 VV/"其中:Qp是泵流速(ml s—1)Np是功率数N是搅拌器的旋转速度(rpnT1)D是搅拌器的直径(m)P是流体的密度(kg.m_3)μ是流体的运动粘度(kg.s' πΓ1)V是罐的体积(m3)P是搅拌器的功率(kg.m2.s_3)G是平均速度梯度(s—1)因此，实施此类搅拌器能够在絮凝罐中引起通常为100到1400s—1的平均速度梯度G0在絮凝罐中存在的平均速度梯度可对悬浮在罐内的絮状物产生剪力。因此，絮状物必须具有大的机械阻力，才不会在这些剪力的作用下分离。为此，所实施的絮凝试剂，也称作絮凝添加剂，必须向絮状物提供足够的机械阻力。目前所实施的满足这些约束的絮凝试剂是有机的。它们通常是从石油衍生物中合成出来的。实施此类絮凝剂的优势在于这样有利于生成能够抵抗压载絮凝中固有的水力条件的絮状物，并且因此能够有效地生产由压载絮凝所处理的水。然而此项实施也存在一些缺点。现有技术的缺点具体而言，一些有机絮凝试剂，例如聚丙烯酰胺，目前被怀疑是致癌产品。因此，考虑到处理这些试剂的操作人员的健康以及使用由实施此类有机絮凝剂的方法所生产的净化水的消费者的健康，人们对此类试剂的实施并非完全中立。此外，在对絮状物进行分离之后，获得的存在于沉淀污泥中的这些有机絮凝剂不能生物降解。通常会收集这些污泥以对其进行焚烧或将其用作肥料。然后，这些污泥中所包含的有机絮凝剂会成为大气的或土壤的污染源。因此，在法律上限制此类有机絮凝剂的使用，最终会导致它们被禁止用于水处理。此外，在对压载絮凝所生产的净化水进行过滤的水处理方法中，有机絮凝剂是用于过滤而实施的过滤膜的堵塞原因所在。此外，由于现有的有机絮凝剂是石油的副产品，所以其成本的开发与石油价格密切相关，而考虑到石油比较罕见这个事实，石油价格整体上正在不断攀升并且还将持续上升。因此，这些絮凝剂的实施对水处理的总成本具有巨大影响
技术实现思路
专利技术目标本专利技术的目标尤其在于克服现有技术的这些缺点。确切地说，本专利技术的目标在于提供一种通过压载絮凝来处理水的技术，所述技术的实施对生态的影响较小，甚至为零。具体而言，本专利技术的目标在于提供此类技术，其不影响实施此类技术的操作人员的健康以及使用由此类技术所生产的净化水的消费者的健康。本专利技术的另一目的在于实施此类技术，其具有的效率水平即使不接近，也等效于通过压载絮凝来处理水的当前技术。本专利技术的另一目标在于提供此类技术，其实施成本至少恰好不超过通过压载絮凝来处理水的当前技术成本。具体而言，本专利技术的目标在于提供此类技术，其可防止膜的堵塞，所述膜可能是为了对由压载絮凝所生产的净化水进行过滤而实施的。
技术实现思路
这些目标，以及将在下文中呈现的其他目标是通过采用压载絮凝来处理水的方法来实现的，所述方法包括:向所述水中注入至少一种絮凝剂的步骤；向所述水中注入至少一种密度大于水的颗粒材料的步骤；以及对净化水进行回收的步骤，所述压载絮凝是在搅动状态下以100到1400s—1之间的平均速度梯度执行的，并且所述絮凝剂包括阴离子电荷密度在-900与-4000 μ eq/g之间的至少一种天然碳水化合物聚合物。在本说明书中，术语“具有阴离子电荷密度的天然碳水化合物聚合物”应理解为:-从植物材料特别是淀粉中提取的任何碳水化合物聚合物，其根据所属领域的专业化学家已知的传统技术来迁移阴离子活性基以实现其功能，以及:-从植物材料以及天然就是阴离子或可被制成阴离子的天然存在的基团中提取的任何天然碳水化合物聚合物。因此，本专利技术的一般原理取决于实施源自天然碳水化合物聚合物，所述聚合物在采用压载絮凝的水处理中作为絮凝剂，所述压载絮凝是在高平均速度梯度的条件下进行的，所述聚合物具有选自特定范围内的电荷。此类实施方案在现有技术中并不明显，这是因为絮状物中的大剪应力引起了高平均速度梯度。事实上，在现有技术中已经提出了在非压载絮凝的方法中使用天然碳水化合物聚合物，即，淀粉，但是由于所形成的絮状物的凝聚性不佳、在实际操作中非常容易分解并且无法适当发挥其作用，所以这些技术已经被抛弃。现在，非压载絮凝的技术使用的平均速度梯度远远小于在压载絮凝技术中所实施的平均速度梯度。因此，考虑到现有技术的这种状况，并不鼓励水处理领域的专业人员在这些压载絮凝技术中试图使用此类聚合物。此外，申请人在进行了许多研究之后，证实了只有某些天然碳水化合物聚合物才能有效地应对能够进行压载絮凝的高平均速度梯度的这些约束，并且为了实现此目的，这些聚合物需要具有从上文所指出的范围内选择的阴离子电荷密度。本专利技术使得所生产的净化水的质量等同于实施传统合成有机絮凝剂聚合物的压载絮凝来处理的水的质量，而同时更加有利于环境保护并且对个人健康的影响较小:这是因为根据本专利技术的基于起作用的天然碳水化合物聚合物的阴离子絮凝剂可生物降解。所述絮凝剂优选地基于取代淀粉。取代淀粉是优选的，这是因为它们成本较低并且容易在市场上购得。取代淀粉的阴离子电荷密度范围从-900 μ eq/g到_4000 μ eq/g，这对应于范围从大约0.1到0.5的取代率。另外还有利的是，所述取代淀粉的取代基或多个取代基是从包括羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯、膦酸酯的取代基的组中选择的。根据第一项优选实施例，根据本专利技术的方法包括所述压载絮凝步骤上游的凝结步骤。同样优选地，所述压载絮凝步骤之后是沉淀步骤。根据第二项优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过压载絮凝来处理水的方法，其包括注入至少一种絮凝剂到所述水中的步骤、注入至少一种密度大于水的颗粒材料到所述水中的步骤，以及回收净化水的步骤，其特征在于所述压载絮凝是在平均速度梯度为100到1400s‑1之间的搅动下执行，并且特征在于所述絮凝剂包括阴离子电荷密度在‑900到‑4000μeq/g之间的至少一种天然碳水化合物聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟琳·勒维克，菲利普·索伟妮，
申请(专利权)人：威立雅水务技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR