(57)【要約】  本発明は、溶解ガス浮上分離によって、特に溶解空気浮上分離（ＤＡＦ）によって水性フィードを処理するための方法に関し、前記水性フィードは、パルプ、紙、ボード、再生繊維パルプなどの製造などの、セルロース系由来の繊維性材料の工業的加工から発生するものであり、前記水性フィードは、水相、及び前記水相中に懸濁した固体粒子状物質を含む。前記方法は、凝集剤を前記水性フィードと接触させ、凝集剤と懸濁固体粒子状物質との相互作用を通して懸濁固体粒子状物質を凝集させてフロックとすること、及び形成されたフロックをガス気泡と接触させて、浮上槽中でのそれらの浮上を誘導すること、を含む。懸濁固体粒子状物質を凝集させるために用いられる前記凝集剤は、１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは１．１ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下の電荷密度を有するポリマー組成物を含み、前記ポリマー組成物は、ｐＨ２．８で１．０ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以上の電荷密度を有するカチオン性合成第一ポリマー、及び（メタ）アクリルアミドの重合によって得られ、前記カチオン性第一ポリマーの存在下で重合されるポリマーである少なくとも１種の第二ポリマーを含み、前記第一ポリマーは、前記第二ポリマーよりも高い電荷密度を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解ガス浮上分離によって、特に溶解空気浮上分離（ＤＡＦ）によって、水性フィードを処理するための方法であって、
前記水性フィードは、パルプ、紙、ボード、再生繊維パルプなどの製造などの、セルロース系由来の繊維性材料の工業的加工から発生するものであり、
前記水性フィードは、水相、及び前記水相中に懸濁した固体粒子状物質を含み、
前記方法は、
凝集剤を前記水性フィードと接触させ、凝集剤と懸濁固体粒子状物質との相互作用を通して懸濁固体粒子状物質を凝集させてフロックとすることと、
形成されたフロックをガス気泡と接触させて、浮上槽中でのそれらの浮上を誘導することと、
を含み、
懸濁固体粒子状物質を凝集させるために用いられる前記凝集剤は、１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは１．１ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下の電荷密度を有するポリマー組成物を含み、
前記ポリマー組成物は、
ｐＨ２．８で１．０ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以上の電荷密度を有するカチオン性合成第一ポリマーと、
（メタ）アクリルアミドの重合によって得られ、前記カチオン性第一ポリマーの存在下で重合されるポリマーである少なくとも１種の第二ポリマーと、
を含み、
前記第一ポリマーは、前記第二ポリマーよりも高い電荷密度を有すること、
を特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第二ポリマーが、（メタ）アクリルアミドと少なくとも１種の第二モノマーとの重合によって得られ、第二モノマーの量は、前記ポリマー組成物の全乾燥ポリマー物質重量から算出して、０．２〜１９重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カチオン性合成第一ポリマーが、ｐＨ２．８において、１〜１２ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、好ましくは１〜８ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、より好ましくは１．３〜８ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、さらにより好ましくは５〜７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙの範囲内の電荷密度を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記カチオン性合成第一ポリマーが、ポリアミン；ラジカル重合によって得られるカチオン性第一モノマーのホモポリマー；ラジカル重合によって得られるアクリルアミドとカチオン性第一モノマーとのコポリマー；又はこれらのいずれかの組み合わせ、から選択されることを特徴とする、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記カチオン性合成第一ポリマーが、エピクロロヒドリンとジメチルアミンとのコポリマー、エピクロロヒドリン、ジメチルアミン、及びエチレンジアミンのコポリマー、並びに直鎖状又は架橋されたポリアミドアミンから選択されるポリアミンであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記カチオン性合成第一ポリマーが、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＡＤＡＭ）、［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートベンジルクロリド、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートジメチルサルフェート、２−ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭ）、［２−（メタクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−ジメチルアミノエチルメタクリレートジメチルサルフェート、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、及びジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）から成る群より選択されるカチオン性第一モノマーのホモポリマーであることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー組成物が、前記ポリマー組成物の乾燥ポリマー物質重量から算出して、０．５〜３５重量％、好ましくは１〜１５重量％、より好ましくは２〜９重量％の量でカチオン性合成第一ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記カチオン性第一ポリマーが、５０００００ｇ／モル未満、好ましくは１０００００ｇ／モル未満、より好ましくは５００００ｇ／モル未満、さらにより好ましくは２００００ｇ／モル未満の重量平均分子量ＭＷを有することを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第二ポリマーが、カチオン性であり、前記第二モノマーが、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＡＤＡＭ）、［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートベンジルクロリド、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートジメチルサルフェート、２−ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭ）、［２−（メタクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−ジメチルアミノエチルメタクリレートジメチルサルフェート、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、及びジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）から成る群より選択されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二ポリマーが、好ましくは６未満の酸性ｐＨで、断熱ゲル重合を用いることによって得られることを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー組成物が、３〜６ｍＰａｓ、好ましくは３．６〜５．０ｍＰａｓの範囲内の標準粘度を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー組成物が、４〜２０ｄｌ／ｇ、好ましくは７〜１５ｄｌ／ｇの範囲内の固有粘度を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記水性フィードが、６０００ｍｇ／ｌ未満、５０〜５０００ｍｇ／ｌ、好ましくは１５０〜４０００ｍｇ／ｌの合計量の懸濁固体粒子状物質を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記水性フィードが、０．２〜１０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍ、より好ましくは１．０〜４．０ｍＳ／ｃｍの範囲内の導電率を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記水性フィードが、２０〜３０００μｅｑ／ｌ、好ましくは２００〜３０００μｅｑ／ｌ、より好ましくは１００〜２０００μｅｑ／ｌ、さらにより好ましくは４００〜１５００μｅｑ／ｌ、例えば５００〜１５００μｅｑ／ｌ、の範囲内のカチオン要求量値を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記水性フィードのｐＨが、４〜９．５、好ましくは４〜８の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記懸濁固体粒子状物質が、無機鉱物粒子、並びにセルロース系繊維及び／又はフィブリルを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリマー組成物を含む前記凝集剤が、単位水性フィード体積あたりの乾燥ポリマー組成物として、０．１〜１０ｍｇ／ｌ、好ましくは０．２〜３ｍｇ／ｌ、より好ましくは０．２〜１．０ｍｇ／ｌの量で用いられることを特徴とする、請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記水性フィードを前記凝集剤と接触させる前に、前記水性フィードに凝結剤が導入されることを特徴とする、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、添付の独立請求項のプレアンブルに従って、パルプ、紙、ボード、再生繊維パルプなどの製造からの水性フィードを、溶解ガス浮上分離、特に溶解空気浮上分離（ＤＡＦ）によって処理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶解ガス浮上分離は、パルプ、紙、及びボードの生産プロセスからの様々な水性フィードを浄化するために用いられる。前記フィードが浮上槽に導入される前に、前記フィード中に存在している懸濁固体粒子状物質を凝集させるために、処理されるべき前記水性フィードに凝集剤が添加される場合がある。典型的な溶解ガス浮上分離プロセスでは、溶解ガスを含有する分散水が、水性フィードと共に前記浮上槽に導入される。前記分散水が前記浮上槽に入ると、前記溶解ガスは、小気泡の形態で解放される。フロックは前記小空気気泡と接触し、それによって、前記空気気泡が形成された前記フロックに付着する。前記気泡は、前記フロックを水面上に浮上させ、そこで水面スラッジの浮上層又は浮上島が形成され、それらは、例えばスクレーパーを用いて、又はオーバーフロー出口部を通して、水面から除去することができる。浄化水は、通常、前記槽の下部から取り出される。典型的には、前記浄化水の一部は、分離され、ガスがその中に溶解された後に、分散水として用いられる。
【０００３】
従来から、高分子量ポリアクリルアミド凝集剤が、前記浮上槽に入る前の前記フィード中の前記懸濁固体粒子状物質を凝集させるために用いられてきた。環境に関する意識及び法令の増加に起因して、パルプ及び製紙プロセスなどの工業プロセスは、ますます循環式となってきており、このことは、用いられる新しい水の量が減っていることを意味する。この結果、前記プロセス水中の導電性又は全イオン強度が、すなわち、塩濃度が増加する。同時に、再生繊維の使用が、製紙における繊維源として増加してきており、これは、前記プロセス水へ、溶解物質及びコロイド状物質、いわゆるアニオントラッシュの著しい負荷を加える。導電性の上昇と溶解物質及びコロイド状物質の負荷の上昇とはいずれも、従来の凝集剤ポリマーの性能を妨害する傾向にある。したがって、溶解ガス浮上分離（ＤＡＦ）プロセスにおいて懸濁固体物質を除去するために用いることができる新規で効果的な方法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、先行技術に存在する欠点を最小化すること、又はさらには取り除くことである。
【０００５】
目的はさらに、パルプ、紙、ボード、再生繊維パルプなどの製造などの、セルロース系由来の繊維性材料の工業的加工からの水性フィードの処理にも有効である方法を提供することであり、前記水性フィードは、前記水性フィード中の溶解物質及びコロイド状物質の量を反映する高められた導電性及び／又は高められたカチオン要求量を有する。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、安定で長く持続するフロックをもたらす方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、懸濁固体粒子状物質の濃度が低く、濁度が低い浄化水をもたらす方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、独立請求項の特徴部分において以下で提示される特徴を有する本発明によって達成される。いくつかの好ましい実施形態は、従属請求項に開示される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本文中で言及される実施形態は、該当する場合、これが常に個々に言及されない場合であっても、本発明のすべての態様に関する。
【００１０】
溶解ガス浮上分離によって、特に溶解空気浮上分離（ＤＡＦ）によって水性フィードを処理するための本発明に従う典型的な方法では、前記水性フィードは、パルプ、紙、ボード、再生繊維パルプなどの製造などの、セルロース系由来の繊維性材料の工業的加工から発生するものであり、前記水性フィードは、水相、及び前記水相中に懸濁した固体粒子状物質を含み、前記方法は、
−  凝集剤を前記水性フィードと接触させ、凝集剤と懸濁固体粒子状物質との相互作用を通して懸濁固体粒子状物質を凝集させてフロックとすること、
−  形成されたフロックをガス気泡と接触させて、浮上槽中でのそれらの浮上を誘導すること、
を含み、懸濁固体粒子状物質を凝集させるために用いられる前記凝集剤は、１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、より好ましくは１．１ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下の電荷密度を有するポリマー組成物を含み、前記ポリマー組成物は、
−  ｐＨ２．８で１．０ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以上の電荷密度を有するカチオン性合成第一ポリマー、
−  （メタ）アクリルアミドの重合によって得られ、前記カチオン性第一ポリマーの存在下で重合されるポリマーである少なくとも１種の第二ポリマー、
を含み、前記第一ポリマーは、前記第二ポリマーよりも高い電荷密度を有する。
【００１１】
ここで、驚くべきことに、溶解ガス浮上分離において、特定のポリマー組成物を含む凝集剤が懸濁固体粒子状物質を凝集させるために用いられる場合に、水性フィードの処理において予想外の改善を得ることができることが見出された。前記特定のポリマー組成物を含む前記凝集剤は、アニオン性コロイド状粒子の少なくとも一部を含む場合もある前記懸濁固体粒子状物質と良好に相互作用し、前記懸濁固体粒子状物質を凝集させ、構造的に安定であり、長寿命であるフロックを生成する。理論に束縛されるものではないが、前記第二ポリマーよりも高い電荷密度を有する前記ポリマー組成物の前記第一ポリマーは、前記アニオン性コロイド状粒子及び／又はアニオン性溶解物質と相互作用し、それによって、前記第一及び第二ポリマーの物理的に絡み合ったポリマー鎖を含む前記ポリマー組成物を、これらの物質に固定するものと想定される。前記水性フィードの高められた導電性及び／又は高められたカチオン要求量は、通常、カチオン荷電ポリマー鎖に対して圧縮力を及ぼすが、前記ポリマー組成物の、特にその第二ポリマーのカチオン電荷が、少しでしかないことから、前記物理的に絡み合ったポリマー鎖は、より弱く圧縮され、より伸びた状態で維持される。このことによって、前記ポリマー組成物の前記第二ポリマーによる前記懸濁固体粒子状物質の効率的な凝集が可能となり得る。このように、前記絡み合ったポリマー鎖の伸長及びイオン結合を形成し静電相互作用に関与する個々のポリマーの能力を含む前記ポリマー組成物の凝集能力は、高められたカチオン要求量及び／又は導電性によって枯渇せず、前記懸濁固体粒子状物質のために保存され、強いフロックを形成することができる。
【００１２】
本発明によると、前記特定のポリマー組成物を含む前記凝集剤の使用は、フロックサイズ、フロック安定性、及び／又はスラッジケーキ密度を高め得る。特に、改善されたフロック安定性は、前記形成されたフロックを前記浮上槽を通して水面まで運ぶのに数分間掛かる場合のある溶解ガス浮上分離において有利な特徴である。前記フロックは、前記水面に到達すると、溶解又は崩壊によって前記浮上槽の水相に戻ることはないであろう水面スラッジを形成する。水面スラッジ密度が高くなると、すなわち、前記水面スラッジ中の水含有量が少なくなると、前記水面スラッジを掻き出す結果が向上され得る。
【００１３】
本発明の状況において、用語「固体粒子状物質」は、前記水性フィード中に存在する異なる有機及び無機固体粒子を含む。前記水性フィードは、例えば、長繊維材料及び／若しくは短繊維材料などの繊維材料、並びに／又は無機鉱物粒子を含有し得る。前記繊維材料は、木材又は非木材源、好ましくは木材源に由来するセルロース系繊維材料である。長繊維材料は、１００メッシュの金属ワイヤスクリーン上に残った繊維画分を意味し、短繊維材料又は繊維断片は、１００メッシュの金属ワイヤスクリーンを通り抜けた繊維画分を意味する。長繊維材料の方が凝集し易いが、高い割合の長繊維材料は必要とされない。前記水性フィードが、前記水性フィードの懸濁固形分から算出して２０重量％未満、さらには１０重量％未満の長繊維材料を含む場合であっても、効率的な凝集を、前記特定のポリマー組成物によって得ることができる。さらに、前記水性フィードは、無機鉱物粒子を含んでよく、それは、固形分から算出して２０〜９０％、好ましくは２０〜８５％の範囲内の灰分含有量値を有してよい。灰分含有量値は、規格ＩＳＯ１７６２を用い、５２５℃の温度で特定される。前記水性フィード中、さらには前記水面スラッジ中の前記無機鉱物粒子は、典型的には、紙及びボードの生産に用いられる充填材及びコーティング材料に由来する。前記固体粒子状物質は、さらに、溶解物質と凝結剤との間の相互作用によって得られる、少なくとも１つの寸法が１ｎｍ〜１μｍであるコロイド状粒子、さらにはマイクロフロック、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記水性フィードの固形分は、５０〜５０００ｍｇ／ｌ、好ましくは１５０〜４０００ｍｇ／ｌの範囲内であってよい。
【００１４】
本発明の状況において、用語「フロック安定性」は、フロックサイズが維持されること、及び／又は時間の関数としてのフロックサイズの減少が阻害されること、を意味する。例えば、前記凝集剤の添加後１分間〜５分間でのフロックサイズの変化が、２０％未満であり得る。前記フロックサイズは、例えば、ＤＤＪタイプのミキサーを５００ｒｐｍで用い、集束ビーム反射測定法（ＦＢＲＭ）によって測定することができる。記載したように、フロック安定性は、前記フロックの通過／滞留時間が数分間、場合によっては最大で６分間以上であり得る場合の溶解ガス浮上分離で特に有益である。前記形成されたフロックは、好ましくは、前記浮上槽を通ってその水面へ進む際に、そのサイズを維持する。前記浮上プロセス全体を通して適切なフロックサイズを維持することは、前記浮上を促進し、それによって、フィード容量の増加及び通過時間の短縮が容易となる。前記形成されたフロックは、好ましくは、例えばフロックの前記浮上層又は浮上島の除去の過程で、機械的な力にも耐える。記載したポリマー組成物の使用によって、予想外な改善、特にフロック安定性における予想外な改善が得られる。
【００１５】
フロックが前記水面まで上昇した後の前記水面スラッジの厚さによって測定することができるフロック密度の上昇は、高い水面スラッジ濃度を提供し得る。
【００１６】
本発明の状況において、用語「アニオントラッシュ」は、前記水性フィードの前記水相に存在するアニオン性の溶解物質又はコロイド状物質として理解される。アニオントラッシュは、様々な脂肪酸塩及び樹脂酸塩、ヘミセルロース及びそれらの酸化副生物、リグニン誘導体、並びに／又は分散剤及び／若しくはアニオン性ラテックス粒子などの紙破片若しくは再生紙からのアニオン性添加剤、を含み得る。前記水性フィード中におけるアニオン性の溶解物質及びコロイド状物質、すなわちアニオントラッシュの量は、Ｍｕｅｔｅｋ滴定によって測定される前記水性フィードのカチオン要求量に反映される。本発明は、高められたカチオン要求量を有する水性フィードに特に適している。前記水性フィードは、Ｍｕｅｔｅｋ滴定によって測定される、２０〜３０００μｅｑ／ｌ、好ましくは２００〜３０００μｅｑ／ｌ、より好ましくは１００〜２０００μｅｑ／ｌ、さらにより好ましくは４００〜１５００μｅｑ／ｌ、場合によってはさらにより好ましくは５００〜１５００μｅｑ／ｌの範囲内のカチオン要求量値を有し得る。
【００１７】
前記水性フィードは、セルロース系由来の繊維などの繊維性材料が処理又は加工されるいかなる工業的プロセスから得られてもよい。そのようなプロセスの典型的な例は、パルプ、紙、ボード、若しくはティッシュペーパーの製造、又は再パルプ化若しくは脱インキなどの再生繊維材料が加工される様々なプロセスである。本発明の方法によって処理されるべき前記水性フィードは、そのような工業的プロセスからの循環プロセス水、又はそのような工業的プロセスからの廃液、すなわち、廃水を含んでよい。セルロース系由来の繊維材料の工業的加工からの前記水性フィードは、無機鉱物粒子、セルロース系繊維及び／又はフィブリル、並びに場合によってはアニオントラッシュも含むことが好ましい、水相中に懸濁した懸濁固体粒子状物質を含み得る。前記浮上槽に入る前記水性フィードは、６０００ｍｇ／ｌ未満、好ましくは５０〜５０００ｍｇ／ｌ、より好ましくは１５０〜４０００ｍｇ／ｌの合計量の懸濁固体粒子状物質を含み得る。
【００１８】
１つの実施形態によると、前記溶解ガス浮上分離は、少なくとも以下の工程を含む：
（ａ）圧縮ガスを分散水に溶解することによって分散水を得ること、
（ｂ）セルロース系由来の繊維材料の工業的加工から、水相と、前記水相中に懸濁した繊維及び／又は繊維断片などの固体粒子状物質とを含む水性フィードを得ること、
（ｃ）前記水性フィード及び／又は分散水に凝集剤を導入すること、
（ｄ）凝集剤と懸濁固体粒子状物質との相互作用を通して懸濁固体粒子状物質を凝集させてフロックとすること、
（ｅ）前記水性フィード及び分散水を浮上槽に導入し、前記分散水中の前記溶解ガスに対する圧力を低下させ、それによってガスをガス気泡の形態で解放させること、
（ｆ）前記ガス気泡を前記フロックと相互作用させて、それらの浮上を誘導し、それによって、浄化水の水面又は上部に水面スラッジを形成すること、
（ｇ）前記形成された水面スラッジの少なくとも一部を、前記槽からの前記水面スラッジの少なくとも部分的な除去によって、浄化水から分離すること、並びに
（ｈ）前記槽から浄化水を取り出すこと、及び好ましくは、工程（ａ）の分散水を得るために前記浄化水の一部を用いること。
【００１９】
溶解ガス浮上分離において、分散水は、圧縮ガス、好ましくは空気を水に溶解することによって得ることができる。分散水が浮上槽に導入されると、前記分散水中の前記溶解ガスに対する圧力が急激に低下し、それによって、前記溶解ガスがガス気泡の形態で分散水から解放される。分散水は、例えば、圧力低下ノズルなどの圧力低下デバイスを通して前記浮上槽に供給されてよい。１つの実施形態によると、分散水の体積流量は、前記溶解ガス浮上分離の前記浮上槽に入る全フィード体積の約５〜１０体積％である。
【００２０】
前記水性フィードは、同時にかつ別々に、又は１つのフィードとして同時に、前記分散水と同時に前記浮上槽に導入されてよい。前者の場合、前記浮上槽は、水性フィード及び分散水のための別々のフィード接続部を有し、後者の場合は、前記浮上槽の前で、好ましくは直前で、水性フィードと分散水とが合わせられ、単一のフィード接続部を通して１つのフィードとして前記浮上槽に導入される。
【００２１】
本発明の１つの実施形態によると、ガスは、前記水性フィードに溶解され、したがって、それは分散水としても機能する。この実施形態では、前記凝集剤は、好ましくは、ガスを溶解する前に前記水性フィードに導入される。
【００２２】
上記及び本文中の他所で定める通りの前記ポリマー組成物を含む前記凝集剤は、前記水性フィードに、前記フィード接続部を通して前記浮上槽に前記フィードが入る前に、導入されてよい。別の選択肢として、前記凝集剤は、前記分散水に、又は前記水性フィードと分散水との両方に、それらが前記浮上槽に入る前に導入される。前記凝集剤が前記水性フィードに導入される場合、それは、前記水性フィードが前記浮上槽に入る０秒〜１０分前、好ましくは１秒〜１０分前、より好ましくは１〜６０秒前に、前記水性フィードに導入又は添加されてよく、それによって、前記フロックが前記水性フィード中に形成される。別の選択肢として、前記凝集剤が前記分散水に添加される場合、前記フロックは、前記分散水と前記水性フィードとが互いに接触した時点で主として形成され、例えば、それらが前記浮上槽に入る直前又は直後である。
【００２３】
凝集剤は、連続的に又は周期的に前記水性フィード及び／又は分散水に添加されてよい。凝集剤が前記水性フィードと前記分散水との両方に添加される場合、凝集剤を、一方の流れには連続的に、他方の流れには周期的に添加することが可能である。
【００２４】
一般的に、前記ポリマー組成物を含む前記凝集剤は、繊維、フィブリル、無機粒子、及び／又はアニオントラッシュなどの前記水性フィード中に存在する前記懸濁固体物質を凝集し、浮上のために最適なフロックのサイズ及び安定性を提供する。したがって、前記フロックは、前記浮上槽中で良好な浮上速度を示し、激しい混合などのせん断力又は機械的応力の下であっても、又は前記水面スラッジの除去の過程でも、容易には破壊されない。
【００２５】
凝集剤として用いられる前記ポリマー組成物は、通常、前記水性フィード及び／又は分散水に導入される前に、水で希釈される、又は水に溶解される。
【００２６】
前記浮上槽では、前記ガス気泡を前記形成されたフロックと相互作用させて、それらの浮上を誘導し、それによって、浄化水の水面又は上部に水面スラッジが作られる。前記ガス気泡は、前記形成されたフロックに付着し、それらの浮上を、すなわち、前記浮上槽に存在する前記水相の前記水面への上昇を引き起こす。前記水相は、同時に浄化される。前記浮上フロックは、水面スラッジを形成し、それは、スラッジの浮上連続層又は非連続層の形態であってよく、又はスラッジの分離した浮上島の形態であってもよい。水面スラッジは、前記浮上槽の上部から、すなわち、前記槽中の前記浄化水性液相の前記水面から、排出又は除去することができる。浄化水の流れ、すなわち、浄化ろ液は、前記浮上槽の下部から取り出されてよい。好ましくは、前記浄化水の一部は、分散水を得るために用いられる。これは、前記浄化水の一部が、前記浮上槽から取り出された前記浄化水流から分離され、前記浄化水の前記分離された部分に圧縮ガスが溶解され、分散水として前記浮上槽に再循環されることを意味する。
【００２７】
前記ポリマー組成物を含む前記凝集剤は、良好な安定性及び浮上能力を有するフロックを提供し、このことは、前記浄化水の品質を向上させる。１つの好ましい実施形態によると、前記浄化水は、前記浮上槽に入る未処理水性フィードと比較して、＞７０％低い、好ましくは＞８０％低い、より好ましくは＞９０％低い固体粒子状物質の濃度を有する。加えて、又は別の選択肢として、前記浄化水は、２０００ＮＴＵ以下、好ましくは＜２００ＮＴＵ、より好ましくは＜５０ＮＴＵ、例えば１〜３０ＮＴＵの濁度値を有してよく、これらの濁度値は、コロイド状物質含有量も低減する前記ポリマー組成物の有効性を反映している。
【００２８】
前記浮上槽に入る前記水性フィードの導電率は、０．２〜１０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍ、より好ましくは１．０〜４．０ｍＳ／ｃｍの範囲内であってよい。前記水性フィードのｐＨは、４〜９．５、好ましくは４〜８の範囲内であってよい。前記浮上槽中の前記水相のｐＨは、４〜９．５、好ましくは６．０〜８．５、より好ましくは７〜８．５、さらにより好ましくは７〜８の範囲内であってよい。前記溶解ガス浮上分離プロセスは、酸性から中性ｐＨで促進され得るが、前記水性フィードのｐＨが８を超えると、前記凝集剤の消費量も典型的には増加し、前記ｐＨが９を超えて上昇すると、なおさらなる増加が通常は見られる。しかし、本発明において凝集剤として用いられる前記ポリマー組成物は、高められたｐＨ値及び／又は高められた導電率に対する脆弱性が低減されている。従来の凝集剤と比較して、高められたｐＨ及び／又は導電率レベルにおいて、その消費量の増加は少しであることが観察された。特定のポリマー組成物を有する本発明の凝集剤の使用は、したがって、前記水性フィードが高められたレベルのカチオン要求量及び／又は導電率を示す場合であっても、安定なフロックの形成を可能とする。
【００２９】
本発明の方法における凝集剤として、又は前記凝集剤の一部として用いるのに適するポリマー組成物は、カチオン性合成第一ポリマー、及び（メタ）アクリルアミドのコポリマーである第二ポリマーを含み、前記第二ポリマーは、前記カチオン性合成第一ポリマーの存在下で重合される。好ましくは、前記第一ポリマーの存在下での前記第二ポリマーの重合は、前記第一及び第二ポリマーのポリマー鎖の物理的な三次元の絡み合いをもたらす結果となる。前記第一及び第二ポリマーは、前記ポリマー鎖を破壊することなく互いから分離することができなくなる。この種類のポリマー組成物を用いることによって、フロックの形成及び安定性が向上することが観察された。前記ポリマー組成物はまた、最適サイズを有するフロックも提供し、このことは、前記フロックが、水面スラッジとして容易に除去されるのに充分に大きく、付着した空気気泡の補助で前記浮上槽を通って水面へ効果的に上昇されるのに充分に小さいことを意味する。理論に束縛されるものではないが、前記第一及び第二ポリマーの前記ポリマー鎖の絡み合いが、高い導電率の環境中で特に、前記ポリマーの構造を改善するものと想定される。前記第二ポリマーは、大きく広がった状態を維持して、所望されるサイズのフロックを形成することができる。
【００３０】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、ラジカル重合又は縮重合によって得ることができる。それは、直鎖状ポリマーであっても、又は分岐鎖状ポリマーであってもよい。
【００３１】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、適切なモノマーを重合することによって、重合反応器中で製造することができる。前記重合反応が完了した後、前記第一カチオン性合成第一ポリマーは、好ましくは、その構造中に、炭素−炭素二重結合などの反応性重合性基を含まない。好ましい実施形態では、前記第二ポリマーのモノマーは、前記第一ポリマーの存在下で重合される場合、互いと反応し、重合マトリックスとして存在する前記第一ポリマーとは共有結合を形成しない。前記第一ポリマーと第二ポリマーとの間の共有結合は、前記ポリマー組成物に三次元構造を提供するための必須条件ではなく、なぜなら、前記第一及び第二ポリマーは、物理的に絡み合い、それらのポリマー鎖は、互いと分離できないようにもつれ合っている又は交錯しているからである。
【００３２】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、水溶性であり、好ましくは、その構造は、疎水性基を含まない。
【００３３】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、１０００〜５０００００ｇ／モルの範囲内の重量平均分子量を有し得る。好ましくは、前記カチオン性合成第一ポリマーは、＜５０００００ｇ／モル、好ましくは＜１０００００ｇ／モル、より好ましくは＜５００００ｇ／モル、さらにより好ましくは＜２００００ｇ／モルの重量平均分子量ＭＷを有し得る。本発明の１つの実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、１０００〜２５００００ｇ／モル、好ましくは１５００〜１０００００ｇ／モル、より好ましくは１５００〜５００００ｇ／モル、さらにより好ましくは２０００〜２００００ｇ／モルの範囲内の重量平均分子量ＭＷを有し得る。前記カチオン性合成第一ポリマーは、前記第一ポリマーの重量平均分子量が低い場合、例えばアニオントラッシュとの相互作用に対してより有効であることが観察された。前記第一ポリマーは、低い分子量である場合、それが高いカチオン電荷を有する場合であっても、高められた導電率及び／又はカチオン要求量によって引き起こされる圧縮力による影響が少なくなるものと考えられる。重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィなどのサイズ排除クロマトグラフィ（ＳＥＣ）を用いることにより、当業者に公知の手順を用い、ポリエチレンオキシド標準での校正に基づいて特定される。
【００３４】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、典型的には、ｐＨ２．８で測定される１．０ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以上の電荷密度を有してよい。１つの好ましい実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ｐＨ２．８で測定される１〜１２ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、好ましくは１〜８ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、より好ましくは１．３〜８ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、さらにより好ましくは５〜７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、場合によってはさらに７〜８ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙの範囲内の電荷密度を有してよい。いくつかの実施形態では、前記電荷密度は、１．５〜６．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙであってよい。前記カチオン性合成第一ポリマーの前記電荷密度は、重合におけるカチオン電荷を持つ構造単位の量が既知である場合、理論的に算出することができる。
【００３５】
予想外なことに、前記カチオン性合成第一ポリマーの低い重量平均分子量及び好ましい中程度から高い電荷密度が、前記浮上槽への前記水性フィード中に存在している妨害となっているアニオン性物質との前記ポリマーの相互作用を促進することが観察された。理論に束縛されるものではないが、前記カチオン性合成第一ポリマーが、アニオントラッシュなどの小さいアニオン性の特定の物質と相互作用し、一方前記第二ポリマーは、フロック形成においてより活性であるものと想定される。
【００３６】
本発明の１つの実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ポリアミン；ラジカル重合によって得られるカチオン性第一モノマーのホモポリマー；ラジカル重合によって得られるアクリルアミドとカチオン性第一モノマーとのコポリマー；又はこれらのいずれかの組み合わせ、から選択される。
【００３７】
１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物は、前記ポリマー組成物の全乾燥ポリマー物質重量から算出して、０．５〜３５重量％、好ましくは１〜１５重量％、より好ましくは２〜９重量％、さらにより好ましくは３〜８重量％の量で、カチオン性合成第一ポリマーを含んでよい。
【００３８】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、ポリアミンであってよく、それは、エピクロロヒドリンとジメチルアミンとのコポリマー、エピクロロヒドリン、ジメチルアミン、及びエチレンジアミンのコポリマー、並びに直鎖状又は架橋されたポリアミドアミン、から選択される。そのようなポリマーは、縮重合によって得られ得る。ポリアミンの重量平均分子量は、１０００〜３０００００ｇ／モル、好ましくは１０００〜１２００００ｇ／モル、好ましくは２０００〜２００００ｇ／モルであってよい。前記ポリアミンは、高いカチオン電荷を有していてもよい。
【００３９】
１つの実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ラジカル重合によって得られてもよく、カチオン性第一モノマーのホモポリマーであってよい。前記カチオン性第一モノマーは、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＡＤＡＭ）、［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートベンジルクロリド、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートジメチルサルフェート、２−ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭ）、［２−（メタクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−ジメチルアミノエチルメタクリレートジメチルサルフェート、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、及びジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）から成る群より選択され得る。列挙したモノマーのうちの第四級窒素を構造中に含有するモノマーの場合、カチオン度はｐＨに依存せず、これは好ましい特徴である。より好ましくは、前記ホモポリマーのための前記カチオン性合成第一モノマーは、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、又はジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）であり、なぜなら、これらのモノマーは、ｐＨに依存しないカチオン電荷を提供するからである。それらはまた、加水分解安定性でもあり、それによって、加水分解に起因する経時での電荷の喪失が最小限に抑えられ得る。さらにより好ましくは、前記カチオン性合成第一モノマーは、加水分解安定性が高いことから、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）である。好ましくは、前記ポリマー組成物は、上記で開示される量のうちの１つでホモポリマーを含んでよい。
【００４０】
別の実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ラジカル重合によって得られてよく、アクリルアミドと上記のリストに従うカチオン性第一モノマーとのコポリマーであってよく、又はそれは、少なくとも部分的に加水分解されたポリ（Ｎ−ビニルホルムアミド）であってもよい。好ましくは、前記カチオン性合成第一ポリマーは、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）であるカチオン性第一モノマーとのコポリマーであってよい。好ましくは、前記ポリマー組成物は、上記で開示される量のうちの１つで前記コポリマーを含んでよい。
【００４１】
本発明の１つの好ましい実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ポリアミンから、好ましくは、エピクロロヒドリンとジメチルアミンとのコポリマー、並びにエピクロロヒドリン、ジメチルアミン、及びエチレンジアミンのコポリマー；ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）であることが好ましいカチオン性第一モノマーのラジカル重合によって得られるホモポリマー；並びにアクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）であることが好ましいカチオン性第一モノマーとのラジカル重合によって得られるコポリマーから選択される。
【００４２】
本発明の１つの好ましい実施形態によると、前記カチオン性合成第一ポリマーは、直鎖状ポリマーである。前記カチオン性合成ポリマーが直鎖状ポリマーである場合、前記ポリマー組成物の溶解性が改善され得る。
【００４３】
本発明の１つの実施形態によると、前記第二ポリマーは、（メタ）アクリルアミドと少なくとも１種の第二モノマーとの重合によって得られ、第二モノマーの量は、前記ポリマー組成物の全乾燥ポリマー物質重量から算出して、０．２〜１９重量％、好ましくは０．５〜１２重量％、より好ましくは１〜６重量％である。別の実施形態によると、前記第二ポリマーは、（メタ）アクリルアミドと少なくとも１種の第二モノマーとのコポリマーであり、第二モノマーの量は、前記ポリマー組成物のモノマーの全量から算出して、０．１〜１０モル％、好ましくは０．３〜６モル％、より好ましくは０．５〜３モル％である。
【００４４】
好ましくは、前記第二ポリマーは、カチオン性ポリマーであり、このことは、前記第二モノマーがカチオン性であることを意味する。
【００４５】
前記第二ポリマーがカチオン性である場合、前記カチオン性第二モノマーは、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート（ＡＤＡＭ）、［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートベンジルクロリド、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレートジメチルサルフェート、２−ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭ）、［２−（メタクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＤＡＭ−Ｃｌ）、２−ジメチルアミノエチルメタクリレートジメチルサルフェート、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、及びジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）を含む群より選択され得る。前記列挙したモノマーの一部では、カチオン度が、ｐＨの関数として変化し、例えば、それらは、酸性ｐＨではよりカチオン性となるが、中性ｐＨではカチオン性は低下する。第四級窒素を構造中に含有するモノマーは、ｐＨ依存性ではないカチオン電荷を提供し、したがって、それらが好ましい。
【００４６】
本発明の１つの好ましい実施形態によると、前記第二ポリマーは、アクリルアミドと、［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）、［３−（アクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）、又はこれらの組み合わせとのコポリマーである。これらのモノマーは、高分子量ポリマーに重合することができ、このことは、前記ポリマー組成物のフロック形成効率のために有益である。加えて、それらは、ｐＨ依存性ではないカチオン電荷を提供する。ＡＤＡＭ−Ｃｌ、ＡＰＴＡＣ、及び／又はＭＡＰＴＡＣの量は、前記ポリマー組成物の前記モノマーの全量から算出して、０．１〜１０モル％、好ましくは０．３〜６モル％、より好ましくは０．５〜３モル％であってよい。
【００４７】
本発明の１つの好ましい実施形態によると、前記第二ポリマーは、メチレン−ビス−アクリルアミドなどの多官能性架橋剤を前記モノマー混合物に添加することなく重合される。これにより、前記第二ポリマーの前記ポリマー鎖の伸長及び／又は届く範囲を改善することが可能である。
【００４８】
前記第二ポリマーは、好ましくは、ポリアミンである第一ポリマーの存在下で重合される。
【００４９】
前記カチオン性合成第一ポリマーは、前記第二ポリマーよりも高い電荷密度を有する。前記カチオン性合成第一ポリマーと前記第二ポリマーとのカチオン度の差は、少なくとも１ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、好ましくは少なくとも２ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、より好ましくは少なくとも３ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、さらにより好ましくは少なくとも４ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、場合によってはさらに少なくとも５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙである。高められたカチオン要求量及び／又は導電率であっても、カチオン度の差が大きいほど、前記第一ポリマーとアニオン性物質との間の相互作用、及び前記第二ポリマーの前記ポリマー鎖の届く範囲の伸長がより顕著となるものと考えられる。カチオン度の最大の差は、ポリアミン及び／又はカチオン性ホモポリマーを前記第一ポリマーとして選択し、並びに第二ポリマーがアクリルアミドのみを含む、又はカチオン性モノマーの量が少ない場合に得ることができる。
【００５０】
本発明の１つの実施形態では、前記カチオン性合成第一ポリマーは、ホモポリマーであり、前記カチオン性合成第一ポリマーと前記第二ポリマーとのカチオン度の差は、少なくとも３０モル％、好ましくは少なくとも９０モル％、より好ましくは少なくとも９４モル％である。これは、同時に、少なくとも８００μｅｑ／ｌのカチオン要求量を有するスラッジの場合特に、凝集さらには固定の促進を提供し得る。
【００５１】
好ましくは、前記カチオン性合成第一ポリマー及び前記第二ポリマーの重合に用いられるモノマーは、互いに異なる。
【００５２】
前記ポリマー組成物は、１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ以下の全電荷密度を有し得る。本発明の１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物の前記全電荷密度は、０．１〜１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、好ましくは０．１〜１．５ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙ、より好ましくは０．７〜２．０ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙの範囲内であってよい。前記全電荷密度値は、Ｍｕｅｔｅｋを用いて、ｐＨ７．０で測定されてよい。全電荷密度は、含む。前記ポリマー組成物が＜１．７ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙの全電荷密度を有する場合、それは、フロック形成において非常に優れた性能をもたらし、良好な品質の浄化ろ液が得られることが観察された。一般的に、前記ポリマー組成物の比較的低い全電荷密度は、フロックのサイズ及び安定性に対して有益な効果を有することが観察された。
【００５３】
本発明の１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物は、０．５〜２５重量％、好ましくは２〜１０重量％、より好ましくは３〜８重量％の前記第一ポリマー、及び７５〜９９．５重量％、好ましくは９０〜９８重量％、より好ましくは９２〜９７重量％の前記第二ポリマーを含む。前記重量パーセントは、前記ポリマー組成物のポリマー含有量から算出される（乾燥／乾燥）。
【００５４】
前記ポリマー組成物は、好ましくは、乾燥粉末又は粒子状物質又は粒子状製品の形態であってよく、それは、使用前に、水に溶解され、所望される適切なフィード濃度に希釈される。前記得られたポリマー組成物は、乾燥されてよく、所望に応じて適切な粒子サイズに粉砕されてもよい。１つの実施形態によると、粒子状製品又は粒子状物質又は粉末の形態である前記乾燥ポリマー組成物は、少なくとも８０重量％、好ましくは少なくとも８５重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％の固形分を有し得る。乾燥粒子状ポリマー組成物は、輸送及び保存が容易かつ経済的であり、長期間にわたって安定な状態を維持し、微生物分解に対する耐性を有する。
【００５５】
１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物のポリマー含有量は、少なくとも２５重量％、好ましくは少なくとも６０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％である。分散重合又は乳化重合によって得られた場合を例とするポリマー含有量がより低いポリマー組成物は、溶解がより容易であるという利点を有する。ゲル重合によって得られた場合を例とするポリマー含有量がより高いポリマー製品は、前記製品の総合物流の観点から、より経済的である。高いポリマー含有量は、微生物安定性が向上されるという追加の有益性を有する。
【００５６】
１つの好ましい実施形態によると、前記第一ポリマーは、非ラジカル溶液重合を例とする溶液重合によって得られ得る。前記第二ポリマーは、ゲル重合によって、例えば断熱ゲル重合によって、好ましくは酸性ｐＨ＜６で、好ましくは２．５〜５．５、より好ましくは３〜４の範囲内のｐＨで得られ得る。前記酸性ｐＨは、特に加水分解不安定性であるカチオン性モノマーを前記第一及び／又は第二ポリマーに用いる場合に有益であり、それによって、カチオン基の加水分解が低減される。
【００５７】
本発明の１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＤＶＩＩ  Ｔ粘度計をＵＬアダプターと共に用いて、ＮａＣｌ水溶液（１Ｍ）中の固形分０．１重量％、２５℃で測定される、３〜６ｍＰａｓ、好ましくは３．６〜５．０ｍＰａｓの範囲内の標準粘度を有し得る。
【００５８】
本発明の１つの実施形態によると、前記ポリマー組成物は、４〜２０ｄｌ／ｇ、好ましくは７〜１５ｄｌ／ｇの範囲内の固有粘度を有し得る。前記固有粘度値は、公知の方法で得ることができ、ウベローデ細管粘度計（０Ｃ）を用い、ＮａＮＯ３水溶液（０．１Ｍ）中の異なるポリマー含有量の段階希釈物に対して２５℃で平均流動時間を測定し、補正平均流動時間から比粘度を算出し、前記比粘度を濃度で除して、各希釈物に対する還元粘度が得られ、還元粘度を濃度の関数としてプロットし、Ｙ軸切片を読み取って前記固有粘度を得ることによる。前記特定の固有粘度範囲が、前記ポリマー組成物の最適な性能を提供することが観察された。前記固有粘度がそれより低い場合、凝集性能が低下する場合があり、それより高い固有粘度値は、溶解時間における不良、及び／又は乾燥ポリマー組成物における不溶性粒子の量の増加を引き起こす場合がある。
【００５９】
本発明の１つの好ましい実施形態によると、前記ポリマー組成物を含む前記凝集剤は、単位水性フィード体積あたりの乾燥ポリマー組成物として、０．１〜１０ｍｇ／ｌ、好ましくは０．２〜３ｍｇ／ｌ、より好ましくは０．２〜１．０ｍｇ／ｌの量で前記水性フィードに用いられる又は添加される。別の実施形態では、前記ポリマー組成物は、単位水性フィード体積あたりの乾燥ポリマー組成物として、１〜５ｍｇ／ｌの量で前記水性フィードに添加されてもよい。ポリマー組成物を含む凝集剤の必要量は、従来のポリマー凝集剤の場合の投入量と同等、又は好ましくはそれよりも少ない。
【００６０】
本発明の１つの実施形態によると、凝結剤が、前記水性フィード及び／又は前記分散水に導入されてもよい。前記凝結剤は、好ましくは、前記水性フィードを前記凝集剤と接触させる前、すなわち、前記凝集剤の導入前に導入される。適切な凝結剤は、ベントナイト、シリカゾル、ポリ塩化アルミニウム、ミョウバン、硫酸鉄（ＩＩＩ）、亜塩素酸鉄（ＩＩＩ）から選択され得る。１つの好ましい実施形態によると、前記凝集剤は、前記凝結剤の添加の直後に、例えば、前記凝結剤の添加の約１分間以内に添加される。凝結剤は、溶解された物質と、所望に応じてさらにはコロイド状粒子などの他の物質とも相互作用し、マイクロフロックを形成する。これらのマイクロフロックは、続いて、凝集剤によって凝集され得る。
【実施例】
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を、以下の限定されない実施例で記載する。
【００６２】
実施例で用いたポリマー組成物の調製
カチオン性第一ポリマーは、エピクロロヒドリンとジメチルアミンとの縮合コポリマーであった。カチオン性第一ポリマーの量は、すべての最終ポリマー組成物中において、前記ポリマー組成物の乾燥ポリマー物質重量に基づいて６重量％であった。
【００６３】
第二ポリマーは、アクリルアミドと［２−（アクリロイロキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド（ＡＤＡＭ−Ｃｌ）とのコポリマーであった。前記第二ポリマーの重合の前に、用いたモノマー、前記第一ポリマー、ｐＨ調節剤（例：アジピン酸、クエン酸）、連鎖移動剤、キレート剤、酸化還元開始剤、及び熱開始剤を、水溶液中、窒素で脱気した。アクリルアミドとＡＤＡＭ−Ｃｌモノマーを、前記第一ポリマー、すなわちホストポリマーの溶液に添加した。用いたモノマーのモル％は、表１に示す。
【００６４】
得られた反応溶液を、−３℃まで冷却し、酸化還元開始剤を添加し、フリーラジカル重合反応を開始した。前記重合は、バッチ反応器で行い、それは断熱的であった。前記重合反応の終了後、得られたポリマーゲルを、ミンスミートプロセッサーで処理し、オーブン中で一晩乾燥した。乾燥後、前記ポリマーを粉砕して、約９０〜９３重量％の乾燥含有量を有する粉末を得た。
【００６５】
第二ポリマーの量は、すべての最終ポリマー組成物中において、前記ポリマー組成物の乾燥ポリマー物質重量に基づいて９４重量％であった。
【００６６】
参考ポリマー組成物ＲＥＦ−５は、標準粘度４．８ｍＰａｓ、電荷密度約０．６ｍｅｑ／ｇ−ｄｒｙのアクリルアミド（９５モル％）とＡＤＡＭ−Ｃｌ（５モル％）とのコポリマーであった。
【００６７】
前記用いたポリマー組成物の標準粘度及び電荷密度は、表１に示す。
【００６８】
【表１】
2021506585.tif 000002
【００６９】
ポリマーはすべて、０．４重量％の濃度で２５℃の脱イオン水に溶解し、使用前にさらに０．０２重量％の濃度に希釈した。
【００７０】
溶解空気浮上分離試験
試験装置は、０．４ｄｍ３の容量を有する高圧曝気槽から、及び１０００ｍｌのガラスビーカーに取り付けたＫｅｍｉｒａフロキュレーター混合ユニット（Ｋｅｍｉｒａ  Ｏｙｊ、Ｆｉｎｌａｎｄ）から構築した。曝気槽は、水を充填するためのバルブ、圧縮空気を添加するためのバルブ、及び分散水を排出するためのバルブを有していた。曝気槽の底部を、分散水を添加する目的で、内径３ｍｍのパイプでフロキュレーターユニットの底部と接続した。圧縮空気は、４バールの圧力に調節した。６０ｍｌの透明ろ液を２５℃で曝気槽に添加した。圧縮空気を、前記バルブの開閉によって添加し、曝気槽を混合して空気を溶解した。空気の添加及び混合を３回繰り返して、溶解空気量の平衡を達成した。６００ｍｌの濁ったろ液を５０℃で前記ビーカーに添加した。
【００７１】
フロキュレーターを用いた前記溶解空気浮上分離試験の手順を表２に示す。
【００７２】
【表２】
2021506585.tif 000003
【００７３】
前記ろ液に対する懸濁固体測定を、風袋測定したホワイトリボンＭｕｎｋｔｅｌｌろ紙をブフナー吸引ロートで用いて行った。２００ｍｌのろ液をろ過した。ろ紙をろ過パッドと共に１１０℃で４時間乾燥し、エキシケータ（exicator）中で冷却し、秤量した。
【００７４】
他の装置及び方法
以下の実施例で用いた他の装置及び方法を、表３に示す。
【００７５】
【表３】
2021506585.tif 000004
【００７６】
実施例１
処理した水サンプルは、古新聞脱インキプロセスの第二ループから得た。
【００７７】
フィードとして用いた前記脱インキプラント第二ループディスクフィルターの濁ったろ液は、以下の特性を有していた：
懸濁固体５００ｍｇ／ｌ、ｐＨ７．５、灰分含有量５５％、導電率２ｍＳ／ｃｍ、カチオン要求量３００μｅｑ／ｌ。
【００７８】
用いた分散水は、以下の特性を有していた：
懸濁固体１５０ｍｇ／ｌ、ｐＨ７．５、灰分含有量５５％、導電率２ｍＳ／ｃｍ、カチオン要求量３００μｅｑ／ｌ。
【００７９】
表４の結果は、ポリマー組成物を含む前記凝集剤の使用により、ｐｐｍ（フィード流量に対する固体ポリマー）として与えられる対応する投入量において、前記参考組成物と比較して、フロックの上昇時間の短縮、ろ液濁度の低下、及び前記透明ろ液中の懸濁固体の減少が可能となることを示している。別の選択肢として、ポリマー組成物のより低い投入量を用いることによって、良好な性能を実現することも可能である。さらなる有益性は、上昇時間の短縮の結果として、溶解ガス浮上分離ユニットのフィード容量が増加し得ることである。
【００８０】
【表４】
2021506585.tif 000005
【００８１】
実施例２
処理した水サンプルは、混合オフィス廃棄物のためのティッシュペーパー洗浄脱インキプロセスの第一ループから得た。
【００８２】
フィードとして用いた前記洗浄機ろ液は、以下の特性を有していた：
懸濁固体１９５０ｍｇ／ｌ、ｐＨ７．７、灰分含有量３４％、導電率０．６４ｍＳ／ｃｍ、カチオン要求量２５０μｅｑ／ｌ。
【００８３】
用いた分散水は、以下の特性を有していた：
懸濁固体５０ｍｇ／ｌ、ｐＨ７．５、灰分含有量１５％、導電率０．６２ｍＳ／ｃｍ、カチオン要求量２５０μｅｑ／ｌ。
【００８４】
表５の結果は、本発明に従うポリマー組成物を含む前記凝集剤の使用により、ｐｐｍ（フィード流量に対する固体ポリマー）として与えられる対応する投入量において、前記参考組成物と比較して、フロックの上昇時間の短縮、ろ液濁度の低下、及び前記透明ろ液中の懸濁固体の減少が可能となることを示している。別の選択肢として、ポリマー組成物のより低い投入量を用いることによって、良好な性能を実現することも可能である。さらなる有益性は、上昇時間の短縮の結果として、溶解ガス浮上分離ユニットのフィード容量が増加し得ることである。さらに、水面スラッジの厚さの減少は、前記水面スラッジをより高い濃度で分離可能であることを示しており、このことは、連続スラッジ処理工程において有益である。
【００８５】
【表５】
2021506585.tif 000006
【００８６】
本発明が、現時点で最も実用的で好ましい実施形態であると考えられる事項を参照して記載された場合であっても、本発明は、上記で記載した実施形態に限定されてはならず、本発明は、同封される請求項の範囲内での異なる改変及び均等な技術的ソリューションも包含することを意図していることは理解される。
【国際調査報告】
2021506585.tif 000007
2021506585.tif 000008
2021506585.tif 000009
2021506585.tif 000010