水凈化的方法
【專利說明】水凈化的方法
[0001] 本發明涉及一種用于使水可飲用化的工藝，特別是一種包括凝聚-絮凝步驟的工 藝，其中組合使用至少一種單寧、一種特別溶解的陽離子淀粉的液體淀粉組合物。本發明還 涉及一種包括該特別溶解的陽離子淀粉和至少一種單寧兩者的液體組合物。
[0002] 在水務部口中，處理工藝非常多樣化；例如，廢水或來自工業電路的水在其被排入 環境之前并非進行同樣的處理，該取決于水的性質。
[0003] 關于飲用水，在該工藝之后，必須獲得高純度的水。由于其分配是人群主要關注的 話題，已經強加嚴厲監管多年。該種水的高純度是通過使用非常特殊的工藝來實現的，該些 工藝與其他的其中所獲得的水的純度可能是次劣的水處理工藝相當不同。
[0004] 為了獲得飲用水，可能的是粟送待處理的地下水或地表水的水性溶液，例如湖泊 水或水道水。該種水性溶液通常包括必須去除的或多或少地大量的息浮顆粒。
[0005] 例如，對于通常大于1mm的粗顆粒，可W在初步階段通過將水性溶液通過格柵而 除去。該個步驟也被稱為"篩選步驟"。
[0006] 還可W通過將較細的息浮顆粒從待處理的水性溶液中分離出來，例如通過傾析或 浮選，來除去較細的息浮顆粒。
[0007] 傾析在于將該溶液在一個傾析池（也稱作"傾析器"）中靜置，該樣使得息浮顆粒 沉淀到該個池底上。該樣可通過溢出來回收凈化水。
[0008] 對于浮選，該個技術的原理是將水性溶液與空氣在浮選器中進行混合，W便回收 表面上的顆粒。在該浮選器的底部將該樣處理的水進行回收。
[0009] 然而，該水性溶液通常包括細顆粒，該些細顆粒非常難W分離，尤其是非常小的膠 體微粒，通常在Inm至1 y m的范圍內。
[0010] 為了更容易和更快分離出該些細顆粒，首先進行凝聚-絮凝步驟。該個步驟包括 團聚息浮顆粒：隨后可通過前述分離處理將該些較粗的團聚的顆粒更容易地和更快地進行 分離。
[0011] 為了進行凝聚-絮凝，單獨使用或作為混合物使用凝聚劑和絮凝劑。該些試劑可 W選自鐵或鉛鹽、陰離子或陽離子聚丙帰醜胺W及非離子、陰離子或陽離子淀粉。
[0012] 通常，將凝聚劑和絮凝劑與待在池中處理的水性溶液在兩個分開的步驟中進行混 合，該池在本申請中稱為凝聚-絮凝池。該個池通常由一個第一盆（稱為"凝聚盆"）W及 一個第二盆（稱為"絮凝盆"）組成，在該兩個盆中分別引入凝聚劑和絮凝劑。該些凝聚現 象通常可由顆粒（尤其是膠質）的不穩定來解釋，而該些顆粒的團聚造成的絮凝由此穩定。 接下來，使包括顆粒或膠體的團聚體的水性溶液（稱為絮體）經受一個分離步驟；由團聚的 絮體和凈化水組成的污泥由此被回收。
[0013] 為了測定該個凝聚-絮凝步驟的有效性，可測定凈化水的化學需氧量（COD)，該是 對溶解或息浮在該種水中的有機或無機物質的濃度的一種間接測定：測定化學氧化該種物 質所需要的總氧量。還可對溶解在被處理的水中的有機碳的量進行測定。
[0014] 可替代地，還可在凝聚-絮凝步驟之前W及之后對水性溶液的混濁水平（還稱為 濁度）進行測定。
[0015] 用比濁計（也稱作濁度計）對該種濁度進行測定，并且W比濁法濁度單位（NTU) 進行測定。
[0016] 因此確定濁度的降低，可用百分比來表示。
[0017] 還可用另一種方式來測定在給定波長下進行處理的水性溶液的吸光度。
[0018] 此外，為了使得水可飲用，被由此凈化的水一般要經過"過濾步驟"，該過濾步驟包 括將水通過一個或多個過濾器，用來除去某些殘余污染物。還可進行一個消毒步驟，該消毒 步驟包括加入一種試劑，或使用能夠消除存在于該水中的細菌的處理。后者處理尤其用于 使水可飲用化的工藝中。
[0019] 水處理工藝通常是連續的工藝。
[0020] 在為了使得水可飲用化而進行過濾步驟的情況下，可通過將水性溶液通過過濾器 而將息浮液中剩下的最后的顆粒從水性溶液中除去。在該個過濾過程中，顆粒由此積聚在 過濾器內，并且會堵塞該些過濾器。然后發生"壓力損失"，即在施加到該過濾器上的恒壓 下，被過濾的水的流速損失。為了不增加壓力W保持流速恒定，并且不讓工藝因更換或清潔 阻塞的過濾器而過于頻繁地停止，實施該一過濾步驟的水性溶液必須具有低濁度，通常小 于1. 5NTU，并且優先小于1NTU。
[0021] 相似地，為了執行消毒步驟，使水盡可能地清澈是有利的，W協助該消毒步驟（使 該消毒處理所需的試劑量降低或強度減小）。
[0022] 此外，對于飲用水的分配，國家規范通常強制規定低濁度。例如，在法國，該濁度必 須小于1NTU。
[0023] 因此，在水的可飲用化的工藝中在凝聚-絮凝步驟過程中獲得濁度的降低非常重 要。
[0024] 已描述了用于使用基于改性的天然聚合物（例如基于陽離子淀粉）的試劑處理飲 用水的工藝。
[00巧]作為用于使水可飲用化的工藝的一個實例，可提及專利US 5543056,它描述了其 中該水性溶液補充有凝聚劑（其可W是陽離子淀粉）和絮凝劑（其是粘±)的工藝。所述 專利還在對比測試中描述了一種使水可飲用化的工藝，其中在第一步中使用金屬鹽作為凝 聚劑，并且在第二步中使用選自殼聚糖或聚丙帰醜胺的絮凝劑。
[0026] 也可W提及文件W0 2011/123970 A1，其描述了一種用于處理被藻類污染的水的 工藝，該工藝包括添加一種處理組合物的步驟，該組合物包括一種金屬無機凝聚劑和一種 陽離子聚合物，它可W是一種水溶性陽離子淀粉、淀粉和陽離子膠的水溶性混合物或一種 水溶性的改性的單寧。
[0027] 該種工藝的一個問題是，使用金屬無機絮凝劑產生大量需要被再處理的污泥，導 致額外的操作者的成本。此外，按照涉及某些凝聚劑的健康風險的幾項研究的出版物，在政 府部口和消費者中鉛鹽形象糟糕。
[002引還可知，在對被排入環境或被回收到工廠的廢水進行處理的工藝中，與另外的凝 聚劑組合同時使用酶法或化學法液化的陽離子淀粉：為了對具有極低粘度的水性溶液進行 處理，已知的實踐是使用一種也具有低粘度的陽離子淀粉，W便它可W有效地W另外的凝 聚劑發揮作用。
[0029] 可提及文獻W0 2001/96403 A1，作為對使用該類淀粉的工藝進行描述的文獻。所 述文獻描述了，使用一種陽離子淀粉與一種陽離子聚丙帰醜胺型絮凝劑的組合，w對來自 工業工藝的水進行處理。具體地，在實例10中，對使用陽離子聚丙帰醜胺W及陽離子淀粉 的混合物的凝聚-絮凝步驟的有效性進行了研究。其中呈現的測試顯示，與陽離子聚丙帰 醜胺組合后，液化的并由此具有低粘度的陽離子淀粉具有比未液化的陽離子淀粉更大的效 力。
[0030] 目前仍然需要用于使水可飲用化的新工藝。
[0031] 具體地，使該種工藝能夠使用快速的處理時間、使用少量的化學品而不改變常規 用于該些處理的設備來執行是有利的。應使被處理的水的濁度能夠被大大降低。也應產生 小量的污泥。
[0032] 該是本申請人通過對涉及使水可飲用化的工藝進行研究已經實現的。
[0033] 確切地，本申請人已發現，當與在本領域中常規使用的陽離子淀粉相比，具有特定 特征的陽離子淀粉的液體組合物，當在凝聚-絮凝步驟中與未改性的單寧和/或改性的單 寧一起使用時，可能特別有利地降低待處理的水性溶液的濁度。在將其引入到待處理的水 中的時候，該種特別的淀粉必須處于溶解形式。在任何類型的用于生產飲用水的包括凝 聚-絮凝步驟的工藝中，可使用該種組合物，任選地與另一種凝聚劑或絮凝劑化合物一起。
[0034] 具體地，本發明的一個主題是一種用于使水性溶液可飲用化的工藝，該水性溶液 具有息浮固體，該方法包括一個凝聚-絮凝步驟，該步驟包括：
[0035] a)將凝聚劑添加到待處理的水性溶液中的步驟；隨后
[0036] b)將如此補充的水性溶液進行攬拌的步驟；
[0037] C)將凝聚的固體通過傾析或浮選進行分離的步驟；
[0038] d)將凈化水進行回收的步驟；
[0039] 其特征在于；在步驟a)中添加的凝聚劑包括至少一種改性的或未改性的單寧W 及一種包含溶解的陽離子淀粉的液體淀粉組合物，所述液體淀粉組合物具有根據測試A測 定的大于lOOOmPa. S的粘度，該測試A在于；將該液體淀粉組合物的陽離子淀粉固體含量調 節至10%，并且然后在25C對得到的組合物的布氏粘度進行測定。
[0040] 文獻CN 101602533A還公開了一種用于處理包括藍細菌的水的工藝，所述工藝包 括使該些藍細菌絮凝化的步驟。該絮凝步驟是W兩個子步驟進行，第一個子步驟在于在濃 縮的水性溶液中將該藍細菌與單寧混合，隨后為第二個子步驟在于向該混合物中添加改性 的淀粉和聚丙帰醜胺W使其絮凝化。盡管該改性的淀粉確實可W是一種陽離子淀粉，但未 給出關于待使用的陽離子淀粉的信息。具體地，文獻仍完全未記載待使用的淀粉的粘度或 分子量。此外，所述文獻未描述使用陽離子淀粉的任何實例，但描述了使用接枝淀粉的情 況。此外，所述文獻未描述用于使水可飲用化的工藝。
[0041] 現在，如下文在"實例"部分中表明的，本申請人已經發現，當與一種單寧組合使用 時，選擇具有特定粘度的陽離子淀粉使得能夠改進濁度的減少。該對執行用于使水可飲用 化的工藝特別重要。
[0042] 無論該組合物是液體還是糊狀呈現形式，用于對所述液體淀粉組合物的粘度進行 測定的測試A都是適用的。
[0043] 它包括通過本領域的普通技術人員能力范圍內的任何一種標準方法量化所述組 合物的陽離子淀粉固體含量，并且合適時將其用蒸觸水進行稀釋或通過不會顯著改性其所 含的陽離子淀粉材料的任何合適的手段進行濃縮，從而將所述組合物的陽離子淀粉固體含 量調整到10%的值。在該之后，在25CW自身已知的方式對得到的組合物的布氏粘度進行 測定。為了對該組合物進行濃縮而不對包括它的淀粉材料進行改性，例如可使用旋轉蒸發 器。
[0044] 用Brookfield液粘度計執行的對該粘度的測定對本領域的普通技術人員來說是 熟知的。具體地，存在用于測定該粘度的各類轉子，并且每