Поверхностно-обработанный карбонат кальция и филлосиликат и их применение в очистке воды

Поверхностно-обработанный карбонат кальция и филлосиликат и их применение в очистке воды

Реферат

Данное изобретение касается способа очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, применения комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, а также применения комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или илах и/или осадках, и композитного материала, содержащего, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция, по меньшей мере, один филлосиликат и примеси, происходящие из разных источников, получаемый с помощью упомянутого способа.

Загрязнение воды вызвало серьезную проблему во всем мире. В этой связи, загрязнение воды считается основной причиной смерти и заболеваний в развивающихся странах, но промышленные страны также продолжают бороться с такими проблемами загрязнения. Обычно вода, илы и осадки считаются загрязненными, когда они ухудшены посредством антропогенных примесей, и либо не соответствуют использованию людьми, например служить в качестве питьевой воды, и/или оказывают отрицательное воздействие на водную и/или земную флору и фауну.

Конкретные загрязнители или примеси, приводящие к загрязнению воды, илов и осадков, включают в себя широкое множество химических веществ, патогенов и физических или сенсорных изменений, таких как повышенная температура и изменение цвета. В этой связи, химические примеси могут включать органические вещества, а также неорганические вещества. В частности, многие неорганические компоненты могут также встречаться в природе (соли кальция, соли натрия, соли марганца и т.д.), так что их концентрация часто является ключом в определении, что является естественным компонентом воды, ила или осадка, а что является примесью. Источники такого загрязнения воды, ила или осадка обычно происходят из городских сточных вод, т.е. бытовых сточных вод или смеси бытовых сточных вод с промышленными сточными водами и/или речными водами, а также промышленных сточных вод, т.е. любых сточных вод, которые выпускают из помещений, используемых для осуществления какой-либо работы или промышленности.

В данной области техники было предложено несколько подходов для очистки загрязненной воды, илов или осадков. Например, один подход включает в себя добавление флокулянтов, чтобы удалять или, по меньшей мере, снижать количество примесей, таких как тонкие твердые вещества, микроорганизмы и растворенные неорганические и органические материалы. Флокуляцией называется способ, в котором растворенные соединения и/или коллоидные частицы удаляются из раствора в форме хлопьевидных частиц или "хлопьев". Данный термин также используют, чтобы обозначать способ, с помощью которого тонкие частицы заставляют скапливаться в хлопья. Хлопья могут затем всплывать вверх в жидкости, оседать на дно жидкости или могут легко отфильтровываться от жидкости.

Флокулянты или агенты флокуляции представляют собой химические вещества, которые используют, чтобы вызывать флокуляцию. Флокулянты используют в способах водоочистки, чтобы улучшать оседание или фильтруемость мелких частиц. Многие флокулянты представляют собой многовалентные катионы, такие как алюминий, железо, кальций или магний. Эти положительно заряженные ионы взаимодействуют с отрицательно заряженными частицами и молекулами, снижая барьеры для агрегации. Кроме того, многие из этих химических веществ при соответствующем рН и других условиях реагируют с водой, образуя нерастворимые гидроксиды, которые при осаждении соединяются вместе, образуя длинные цепи или сетки, физически захватывая мелкие частицы в большие хлопья.

Обычно применяемыми флокулянтами или коагулянтами являются сульфат алюминия или хлорид полиалюминия (ПАХ). Сульфат алюминия реагирует с водой с образованием хлопьев гидроксида алюминия. Коагуляция соединениями алюминия может оставлять остаток алюминия в конечной воде, который может быть токсичен для людей при высоких концентрациях. В растворах хлорида полиалюминия (ПАХ) ионы алюминия сформированы в полимеры, состоящие из кластеров ионов, связанных атомами кислорода. ПАХ применяют, например, для очистки коричневой питьевой воды, содержащей органические материалы, такие как листья, и/или неорганические материалы, такие как соединения железа или марганца, которые вызывают коричневое окрашивание. Однако ПАХ обычно недостаточен для удаления всего коричневого окрашивания из воды.

Хлорид железа (III) является другим обычным коагулянтом. Коагулянты с железом (III) работают в большем интервале рН, чем сульфат алюминия, но они не эффективны со многими источниками воды. Коагуляция соединениями железа обычно оставляет остаток железа в конечной воде. Это может придавать легкий вкус воде и может вызывать коричневатые пятна на фарфоровых принадлежностях. Кроме того, хлорид железа (III) вызывает опасность коррозии в системах водоочистки.

Другие хорошо известные флокулянты для очистки воды, основанные на высокой удельной площади поверхности, такие как активированный уголь или бентонит, имеют общим недостатком то, что их очень трудно отделять после адсорбции удаляемого вещества из среды из-за их мелкозернистого состояния.

Специалист также знает US 2006/0273039 А1, который касается продукта и устройства для очистки воды или промышленных и сточных вод, который включает в себя смесь диатомита, которую нагревают и перемешивают, чтобы придать увеличенный отрицательный электрический заряд диатомиту. ЕР 2 0111 766 А1 касается способа снижения количества органических компонентов в воде, в котором поверхностно-обработанный природный карбонат кальция и гидрофильный адсорбент, выбранный из группы, состоящей из талька, гидрофобизованного карбоната кальция, гидрофобизованного бентонита, гидрофобизованного каолинита, гидрофобизованного стекла или любой их смеси, приводят в контакт с очищаемой водой, причем поверхностно-обработанный карбонат кальция является продуктом реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который образуется in situ путем кислотной обработки и/или подается извне, и поверхностно-обработанный природный карбонат кальция готовят в виде водной суспензии, имеющей рН больше чем 6,0, измеренный при 20 °С. ЕР 1 982 759 А1 касается способа очистки воды, в котором поверхностно-обработанный природный карбонат кальция приводят в контакт с очищаемой водой, причем поверхностно-обработанный природный карбонат кальция является продуктом реакции природного карбоната кальция с кислотой и диоксидом углерода, который образуется in situ путем кислотной обработки и/или подается извне. ЕР 1 974 807 А1 касается удаления эндокринных разрушающих соединений из водной среды путем добавления поверхностно-обработанного природного карбоната кальция или водной суспензии, содержащей поверхностно-обработанный карбонат кальция и имеющей рН больше чем 6,0, измеренный при 20 °С, к среде, где поверхностно-обработанный карбонат кальция является продуктом реакции природного карбоната кальция с диоксидом углерода и одной или несколькими кислотами. ЕР 1 974 806 А1 касается способа очистки воды путем добавления поверхностно-обработанного природного карбоната кальция или водной суспензии, содержащей поверхностно-обработанный карбонат кальция и имеющей рН больше чем 6,0, измеренный при 20 °С, к среде, где поверхностно-обработанный карбонат кальция является продуктом реакции природного карбоната кальция с диоксидом углерода и одной или несколькими кислотами. ЕР 1 493 716 А1 касается способа очистки сточной воды, в котором в сточную воду, содержащую фторид ион и/или фосфат ион, добавляют кальцийсодержащее соединение, и затем добавляют пленкообразующий агент и комплексующий агент.

Одна проблема с добавлением таких флокулянтов, однако, заключается в том, что они склонны связывать и агломерировать только органические примеси, тогда как неорганические примеси остаются тонко диспергированными в образце воды. Кроме того, флокулированный материал необходимо удалять из водной фазы посредством процесса обезвоживания, такого как фильтрация или центифугирование, чтобы полученный осадок на фильтре можно было устранять путем, например, сжигания. Однако из-за общей неполноты способа флокуляции содержание воды в таком полученном осадке на фильтре является относительно высоким, приводя к сильному увеличению расхода энергии на сжигание.

Другая стратегия включает в себя использование полимерных помощников флокуляции в соединении с другими неорганическими флокулянтами. Однако, когда используется в комбинации с одним из вышеуказанных неорганических флокулянтов, таким как хлорид железа (III), полимерный помощник флокуляции должен быть катионным, т.е. должен иметь положительный суммарный заряд, чтобы эффективно выступать в качестве помощника флокуляции. Длинные цепочки положительно заряженных полимеров могут помогать укреплению хлопьев, делая их большими, быстрее оседающими и легче отфильтровывающимися. Из-за ограничения катионными полимерами гибкость данного способа снижается.

Известным полимерным помощником флокуляции является полиакриламид. Путем использования особых сомономеров может быть обеспечен анионный, а также катионный полиакриламид. Однако, как уже указано выше, когда используют в комбинации с неорганическими флокулянтами, такими как хлорид железа (III), эффективным является только катионный полиакриламид.

Одна при таком подходе одной проблемой является то, что эти полимерные помощники флокуляции обычно передозируют в большой степени, чтобы гарантировать агломерацию всех тонких твердых частиц в обрабатываемой воде. Таким образом, после отделения флокулированного материала от водной фазы содержание полиакриламида в фильтрате обычно увеличено из-за больших количеств использованных полимерных помощников флокуляции. Однако, так как есть строгие экологические правила в отношении воды, содержащей полимерные помощники флокуляции и особенно полиакриламид, данный фильтрат нельзя легко выбрасывать в окружающую среду, и, таким образом, требуются дополнительное время и расходы на этапы очистки, чтобы удалять полимерный помощник флокуляции из фильтрата.

Следовательно, существует постоянная потребность в альтернативных способах очистки воды, которые обеспечивают лучшее исполнение, чем существующие способы, и эффективно снижают концентрацию примесей, и особенно неорганических примесей, и концентрацию полимерных помощников флокуляции в обрабатываемой сточной воде, но позволяют легкость выполнения при низких затратах.

Эта и другие цели решаются посредством объекта настоящего изобретения. Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, содержащий следующие этапы:

а) обеспечение очищаемой воды и/или обезвоживаемого ила и/или осадка, содержащего примеси;

b) обеспечение, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер,

с) обеспечение, по меньшей мере, одного филлосиликата и

d) обеспечение контакта воды и/или ила и/или осадка с этапа а) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция с этапа b) и, по меньшей мере, одним филлосиликатом с этапа с) для получения композитного материала, содержащего, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция, по меньшей мере, один филлосиликат и примеси.

Изобретатели неожиданно обнаружили, что вышеуказанный способ согласно настоящему изобретению дает лучшее качество очищенной воды при меньшем количестве полимерных помощников флокуляции, чем у воды, илов и/или осадков, обработанных таким же образом, но без контакта с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция и, по меньшей мере, одним филлосиликатом (этап (с)). Более точно, изобретатели обнаружили, что качество воды, получаемой с помощью способа очистки, может быть улучшено путем определенного добавления, по меньшей мере, одного карбоната кальция, который является поверхностно-обработанным катионными полимерами, в комбинации с, по меньшей мере, одним филлосиликатом. Кроме того, изобретатели обнаружили, что обезвоживание илов и/или осадков может быть улучшено или облегчено путем определенного добавления, по меньшей мере, одного карбоната кальция, который является поверхностно-обработанным катионными полимерами, в комбинации с, по меньшей мере, одним филлосиликатом.

Следует понимать, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

Термин "очистка" в понимании настоящего изобретения относится к удалению вредных соединений и/или других соединений, недопустимых в воде. Кроме того, данный термин относится к снижению концентрации естественно присутствующих соединений в воде.

Термин "обезвоживание" в понимании настоящего изобретения относится к удалению остаточной жидкости из илов и/или осадков.

Термин "примеси" в понимании настоящего изобретения относится к естественно присутствующим соединениям, когда их концентрация в воде и/или иле и/или осадке находится выше естественной концентрации, и/или соединениям, которые не присутствуют естественным образом.

Термин "карбонат кальция" в понимании настоящего изобретения относится к земному или природному карбонату кальция (ПКК), и/или синтетическому или осажденному карбонату кальция (ОКК), и/или поверхностно-модифицированному карбонату кальция (МКК). "Природный карбонат кальция" (ПКК) в понимании настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор или мел, или доломит, и подвергнутый такой обработке, как измельчение, отсеивание и/или фракционирование мокрым и/или сухим способом, например, с помощью циклона или сортировочной машины. "Осажденный карбонат кальция" (ОКК) в понимании настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, обычно получаемый осаждением после реакции диоксида углерода и извести в водной среде или осаждением источника ионов кальция и карбоната в воде. "Поверхностно-модифицированный карбонат кальция" в понимании настоящего изобретения относится к природному карбонату кальция и/или осажденному карбонату кальция, полученному путем его реакции с кислотой или ионами и с диоксидом углерода до приготовления поверхностно-обработанного карбоната кальция, где диоксид углерода образуется in situ путем кислотной обработки и/или подается из внешнего источника.

Термин "поверхностно-обработанный" карбонат кальция в понимании настоящего изобретения относится к природному карбонату кальция и/или осажденному карбонату кальция, и/или поверхностно-модифицированному карбонату кальция, который был обработан катионными полимерами посредством дополнительного этапа обработки, чтобы сделать поверхность частиц карбоната кальция более катионной.

Термин "катионный полимер" в понимании настоящего изобретения относится к любому полимеру, обеспечивающему суммарный положительный заряд, когда он присоединяется к частицам карбоната кальция. Таким образом, присутствие анионных мономерных звеньев не исключается, пока есть достаточно катионных мономерных звеньев, обеспечивающих суммарный положительный заряд. То же относится к амфотерным полимерам, которые обеспечивают суммарный положительный заряд, когда они присоединяются к частицам карбоната кальция.

Термин "доступная площадь поверхности" в понимании настоящего изобретения относится к поверхности частиц карбоната кальция, которая доступна или открыта для катионного полимера, наносимого путем технологий смешения и/или нанесения, известных специалисту, и, тем самым, образует монослой катионного полимера на поверхности частиц карбоната кальция. В этой связи следует отметить, что количество катионного полимера, требуемое для полного насыщения доступной площади поверхности, определяется как монослойная концентрация. Таким образом, большие концентрации могут быть выбраны для формирования двухслойных или многослойных структур на поверхности частиц карбоната кальция. Такие монослойные концентрации легко могут быть вычислены специалистом на основании публикации Papirer, Schutz and Turchi (Eur. Polym. J., Vol. 20, No. 12, pp. 1155-1158, 1984).

Термин "филлосиликат" в понимании настоящего изобретения относится к любому листовому силикатному материалу.

Другой аспект настоящего изобретения касается применения комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, где, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер. Другой аспект настоящего изобретения касается применения комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или илах и/или осадках, где, по меньшей мере, 1% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыт покрытием, содержащим, по меньшей мере, один катионный полимер.

Предпочтительно, когда поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция, и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предпочтительно поверхностно-модифицированный карбонат кальция. Еще более предпочтительно, когда поверхностно-обработанный карбонат кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер а) имеющий плотность положительного заряда в интервале от 1 мЭкв/г до 15 мЭкв/г, более предпочтительно в интервале от 2,5 мЭкв/г до 12,5 мЭкв/г и наиболее предпочтительно в интервале от 5 мЭкв/г до 10 мЭкв/г, и/или b) в котором, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно 100%, и/или с) имеющий средневзвешенную молекулярную массу М_W ниже 1000000 г/моль, более предпочтительно от 50000 до 750000 г/моль, еще более предпочтительно от 50000 до 650000 г/моль и наиболее предпочтительно от 100000 до 300000 г/моль, и/или d) представляющий собой гомополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из солей диаллилдиалкиламмония; третичных и четвертичных аминов; четвертичных иминов; акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты и наиболее предпочтительно хлорида диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты, е) представляющий собой сополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, и их смесей, предпочтительно мономерные звенья выбирают из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, а сомономерные звенья выбирают из акриламида и акриловой кислоты. Также предпочтительно, когда, по меньшей мере, 10% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим катионный полимер, предпочтительно, по меньшей мере, 20% доступной площади поверхности, более предпочтительно, по меньшей мере, 30%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50% доступной площади поверхности. Также предпочтительно, когда филлосиликат представляет собой бентонит, предпочтительно бентонит, содержащий глинистые минералы, выбранные из монтмориллонитов и сопутствующих минералов, выбранных из группы, содержащей кварц, слюду, каолинит, полевой шпат, пирит, кальцит, кристобалит и их смеси. Также предпочтительно, когда массовое отношение поверхностно-обработанный карбонат кальция : филлосиликат составляет от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5 и еще более предпочтительно от 2:1 до 1:2.

Еще один аспект настоящего изобретения касается композитного материала, содержащего, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция, по меньшей мере, один филлосиликат и примеси, получаемый с помощью данного способа.

Когда впоследствии делается ссылка на предпочтительные варианты осуществления или технические детали предлагаемого способа очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, следует понимать, что эти предпочтительные варианты осуществления или технические детали также относятся к предлагаемому применению комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков, к предлагаемому применению комбинации филлосиликата и поверхностно-обработанного карбоната кальция для снижения количества полимерных помощников флокуляции в воде и/или илах и/или осадках, а также композитному материалу, содержащему, меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция, по меньшей мере, один филлосиликат и примеси, заданному здесь, и наоборот (поскольку применимо). Если, например, указано, что поверхностно-обработанный карбонат кальция, обеспеченный в предлагаемом способе, предпочтительно содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предлагаемые применения и предлагаемый композитный материал также содержат природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция.

Согласно одному варианту осуществления предлагаемого способа воду и/или ил и/или осадок на этапе а) выбирают из промышленной сточной воды, питьевой воды, городской сточной воды, ила, такого как портовый ил, речной ил, прибрежный ил или созревший ил, сточной воды или технологической воды из пивоваренных заводов или других заводов по производству напитков, сточной воды или технологической воды от бумажной промышленности, промышленности для получения красителей, пигментов или покрытий, сельскохозяйственной сточной воды, сточной воды скотобойни, сточной воды кожевенной промышленности и промышленности по дублению кожи.

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция из этапа b) содержит природный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или поверхностно-модифицированный карбонат кальция, предпочтительно поверхностно-модифицированный карбонат кальция или природный карбонат кальция.

Согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого способа источник природного карбоната кальция (ПКК) выбирают из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка и их смесей, и/или осажденный карбонат кальция (ОКК) выбирают из одной или нескольких арагонитовых, фатеритовых и кальцитовых минералогических кристаллических форм.

Согласно одному варианту осуществления предлагаемого способа покрытие, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один катионный полимер а) имеющий плотность положительного заряда в интервале от 1 мЭкв/г до 15 мЭкв/г, более предпочтительно в интервале от 2,5 мЭкв/г до 12,5 мЭкв/г и наиболее предпочтительно в интервале от 5 мЭкв/г до 10 мЭкв/г, и/или b) в котором, по меньшей мере, 60% мономерных звеньев имеют катионный заряд, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 90% и наиболее предпочтительно 100%, и/или с) имеющий средневзвешенную молекулярную массу М_W ниже 1000000 г/моль, более предпочтительно от 50000 до 750000 г/моль, еще более предпочтительно от 50000 до 650000 г/моль и наиболее предпочтительно от 100000 до 300000 г/моль, и/или d) представляющий собой гомополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из солей диаллилдиалкиламмония; третичных и четвертичных аминов; четвертичных иминов; акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата и винилацетата, предпочтительно солей диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты и наиболее предпочтительно хлорида диаллилдиалкиламмония и акриловой кислоты, или е) представляющий собой сополимер, основанный на мономерных звеньях, выбранных солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, и сомономерных звеньях, выбранных из группы, состоящей из акриламида; метакриламида; N,N-диметилакриламида; акриловой кислоты; метакриловой кислоты; винилсульфоновой кислоты; винилпирролидона; гидроксилэтилакрилата; стирола; метилметакрилата; винилацетата и их смесей, предпочтительно мономерные звенья выбирают из солей диаллилдиалкиламмония и метакриловой кислоты, а сомономерные звенья выбирают из акриламида и акриловой кислоты.

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, 10% доступной площади поверхности карбоната кальция покрыто покрытием, содержащим катионный полимер, предпочтительно, по меньшей мере, 20% доступной площади поверхности, более предпочтительно, по меньшей мере, 30%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50% доступной площади поверхности.

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа, по меньшей мере, один филлосиликат представляет собой бентонит, предпочтительно бентонит, содержащий глинистые минералы, выбранные из монтмориллонитов и сопутствующих минералов, выбранных из группы, содержащей кварц, слюду, каолинит, полевой шпат, пирит, кальцит, кристобалит и их смеси.

Согласно одному варианту осуществления предлагаемого способа этап контактирования d) осуществляют путем добавления, по меньшей мере, одного филлосиликата из этапа с) к воде и/или илу и/или осадку из этапа а) до и/или во время и/или после добавления, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция из этапа b) к воде и/или илу и/или осадку из этапа а).

Согласно другому варианту осуществления предлагаемого способа этап контактирования d) осуществляют путем добавления смеси, содержащей, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция из этапа b) и, по меньшей мере, один филлосиликат из этапа с), к воде и/или илу и/или осадку из этапа а).

Согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого способа этап контактирования d) осуществляют путем добавления, по меньшей мере, одного поверхностно-обработанного карбоната кальция из этапа b) и, по меньшей мере, одного филлосиликата из этапа с) к воде и/или илу и/или осадку из этапа а) с массовым отношением, по меньшей мере, один поверхностно-обработанный карбонат кальция : по меньшей мере, один филлосиликат от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 5:1 до 1:5 и еще более предпочтительно от 2:1 до 1:2.

Согласно одному варианту осуществления предлагаемого способа этап контактирования d) осуществляют путем, по меньшей мере, частичного покрытия поверхности обрабатываемой воды и/или ила и/или осадка из этапа а), по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция из этапа b) и, по меньшей мере, одним филлосиликатом из этапа с), и/или путем смешения обрабатываемой воды и/или ила и/или осадка из этапа а) с, по меньшей мере, одним поверхностно-обработанным карбонатом кальция из этапа b) и, по меньшей мере, одним филлосиликатом из этапа с).

Как указано выше, предлагаемый способ очистки воды и/или обезвоживания илов и/или осадков содержит этапы а), b), с) и d). В дальнейшем к дополнительным подробностям настоящего изобретения и, особенно, вышеупомянутым этапам предлагаемого способа очистки воды относится обеспечение улучшенного осадка на фильтре и качества воды в том отношении, что снижается количество полимерных помощников флокуляции.

Этап а): обеспечение очищаемой воды и/или ила и/или осадка

Согласно этапу а) способа настоящего изобретения обеспечивается очищаемая вода и/или обезвоживаемый ил и/или осадок, где данная вода и/или ил и/или осадок содержит примеси.

Воду и/или ил и/или осадок, очищаемые с помощью способа настоящего изобретения, предпочтительно выбирают из промышленной сточной воды, питьевой воды, городской сточной воды, ила, такого как портовый ил, речной ил или созревший ил, сточной воды или технологической воды из пивоваренных заводов или других заводов по производству напитков, сточной воды или технологической воды от бумажной промышленности, промышленности для получения красителей, пигментов или покрытий, сельскохозяйственной сточной воды, сточной воды скотобойни, сточной воды кожевенной промышленности и промышленности по дублению кожи.

В контексте настоящего изобретения термин "технологическая вода" относится к любой воде, которая необходима для выполнения или поддержания промышленного способа. Термин "сточная вода" относится к любой воде, вытекающей из места ее применения, например, промышленного завода.

Термин "ил" в понимании настоящего изобретения относится к любому типу ила, например, первичному илу, биологическому илу, смешанному илу, созревшему илу, физико-химическому илу и минеральному илу. В этой связи, первичный ил поступает из процесса осаждения и обычно содержит большие и/или плотные частицы. Биологический ил поступает из биологической обработки сточных вод и обычно образован из смеси микроорганизмов. Эти микроорганизмы, главным образом бактерии, объединяются в бактериальные хлопья путем синтеза экзополимеров. Смешанный ил представляет собой смесь первичного и биологического ила и обычно содержит от 35 %масс до 45 %масс первичного ила и от 65 %масс до 55 %масс биологического ила. Созревший ил поступает из этапа биологической стабилизации в способе, называемом сбраживанием, и обычно выполняемом на биологическом или смешанном иле. Он может быть получен при разных температурах (мезофильный или термофильный) и в присутствии или в отсутствие кислорода (аэробный или анаэробный). Физико-химический ил является результатом физико-химической обработки сточной воды и образован из хлопьев, полученных при химической обработке. Минеральный ил представляет собой ил, полученный во время минеральных способов, таких как способы обогащения при добыче камня или руды и, по существу, содержит минеральные частицы разных размеров.

В контексте настоящего изобретения термин "осадок" относится к любым водосодержащим частицам встречающегося в природе материала.

Предпочтительно, обрабатываемая вода и/или ил и/или осадок содержит органические примеси и/или неорганические примеси.

Согласно способу настоящего изобретения обрабатываемая вода и/или ил и/или осадок содержит неорганические примеси. Термин "неорганические примеси" в понимании настоящего изобретения относится к встречающимся в природе соединениям, когда их концентрация в воде и/или иле и/или осадке превышает естественную концентрацию, обычно наблюдаемую в воде, и/или к соединениям, которые не встречаются в природе.

В частности, многие неорганические примеси обычно присутствуют в виде растворенных неорганических веществ, т.е. неорганических веществ в растворе, таких как бикарбонаты кальция и/или магния, которые увеличивают временную жесткость, тогда как сульфаты и хлориды вызывают постоянную жесткость. Другие неорганические примеси, присутствующие в воде и/или иле и/или осадке, включают диоксид углерода, который растворяется в воде, давая слабокислую карбоновую кислоту, соли натрия, силикаты, выщелачиваемые из слоев речного песка, хлориды из солевых интрузий, алюминий от добавления химических веществ и минералов, фосфаты из удобрений, фтористые соединения, происходящие из добавок, способствующих прочности зубов, и в виде выбросов от заводов удобрений и алюминиевых заводов, нитратные и нитритные соединения, происходящие в виде слива от применения удобрений, а также как утечки из септиктенков, сточные воды или хлор, происходящие от хлорирования городских систем для борьбы с заболеваниями, передающимися через воду, и цианидные соединения, происходящие из выбросов сталепроизводящих и металлопроизводящих заводов, а также заводов по производству пластиков и удобрений.

Если обрабатываемая вода и/или ил и/или осадки содержат примеси тяжелых металлов, они обычно представляют собой соединения двухвалентного и трехвалентного железа, происходящие из минералов и ржавых железных труб; соединения сурьмы, происходящие из выбросов нефтеперерабатывающих заводов, огнезащитных веществ или электроники; соединения мышьяка, происходящие от эрозии природных отложений, стоков из фруктовых садов, стоков из отходов производства стекла и электроники; соединения бария в виде выбросов буровых отходов и от металлообрабатывающих заводов; соединения бериллия, происходящие из выбросов металлообрабатывающих заводов и сжигающих уголь заводов, а также электронной, аэрокосмической и оборонной промышленности; соединения кадмия, происходящие от процессов коррозии гальванизированных труб, выбросов из металлообрабатывающих заводов и стоков из отходов аккумуляторов и красок; соединения хрома, происходящие из выбросов от сталелитейных и целлюлозных заводов; соединения кобальта и никеля, происходящие от металлообрабатывающих заводов и стоков из отходов аккумуляторов; соединения меди и свинца, происходящие от процессов коррозии бытовых водопроводных систем; соединения селена, происходящие из выбросов нефтеперерабатывающих заводов и шахт, таких как шахты для добычи металлов или металлических руд или любые другие шахты, производящие загрязненный ил; соединения таллия, происходящие как продукты выщелачивания из мест переработки руд, а также от выбросов из заводов по производству электроники, стекла и лекарств, или соединения цинка или ртути, происходящие от горной промышленности, плавления металлов (таких как цинк, свинец и кадмий) и производства стали, а также сгорание угля и определенные отходы могут выделять цинк в окружающую среду.

Кроме того, обрабатываемая вода и/или ил и/или осадок могут также содержать органические примеси. В контексте настоящего изобретения термин "органические примеси" следует понимать в широком смысле, и он охватывает особые органические соединения, такие как поверхностно-активные вещества, полициклические соединения, холестерин или эндокринные разрушающие соединения, а также более сложные органические материалы (например, органический материал из микроорганизмов).

Примеси в понимании настоящего изобретения охватывают органические, неорганические, биологические, минеральные примеси или их комбинации, где упомянутые примеси могут присутствовать в растворенной, диспергированной или эмульгированной форме, а также в коллоидной форме или адсорбированными на твердых веществах, а также в их комбинации или в других формах.

Предпочтительно, очищаемая вода и/или ил и/или осадок включает в себя, по меньшей мере, одну из следующих органических примесей, которые выбраны из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ; холестерина; эндокринных разрушающих соединений; аминокислот; белков; углеводов; пеногасителей; проклеивающих веществ, выбранных из группы, состоящей из димера алкилкетена (АКD), ангидрида алкенилянтарной кислоты (АSА) или их смесей; поливинилацетатов; полиакрилатов, в частности полиакрилатного латекса; стирол-бутадиеновых сополимеров, в частности стирол-бутадиенового латекса; микроорганизмов; минеральных масел; растительных масел и жиров; или любой их смеси.

В другом варианте осуществления способа настоящего изобретения органические примеси также содержат смолу. Термин "деготь", используемый в настоящем изобретении, относится к особому типу органического материала, образующегося в способе изготовления бумаги или целлюлозы. Основным источником волокна в изготовлен