NO832745L - Fremgangsmaate ved rensing av vann. - Google Patents

Description

Denne o<p>pfinnelse angår behandling av, og forhindring

av tilgroing av, vannbehandlings-faststoffer.

Vann-bløtgjøringsinnretninger og -avmineraliseringsinnrétninger filtrerer partikkelformige stoffer fra fødevann. Disse partikler og harpiksene selv absorberer-, også naturlig fore-kommende og syntetiske organiske substanser såsom ligniner, tanniner, humussure salter, oljer, fett, vannløselige eller

-dispergerbare polymerer etc, som kan være utmerkede næringsstoffer for bakterier eller som selv kan være direkte forurensninger. Ettersom bakteriene formerer seg kan det opphopes bakterielle slam-mikroorganismer og avfallsproduk-

ter derav. Disse faktorer kan drastisk påvirke en ionebytter-enhets ytelse ved kortere driftsperioder før regenerering, reduserte harpiks-kapasiteter og dårligere utløpsvann-kvaliteter. Dessuten kan behandlet vann inneholdende mikroorganismer og deres avfallsprodukter representere helseproblemer, avhengig av anvendelsen av vannet.

Det er blitt funnet at den kombinerte anvendelse av

et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel kan fjerne mikroorganismer og avfallsprodukter derav, såvel som organiske forurensninger og olje- og fett-forurensninger, fra ionebytterharpikser og andre vannbehandlings-f aststof fer . Forsøk angir at det oppnås en vesentlig forbedring i vannkvaliteter og i ionebytterharpiks-kapasiteter både for vann-bløtgjørings- og -avmineraliserings-harpikser ved at harpiksene renses med en effektiv mengde av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel som beskrevet nedenfor. En kombinasjon av disse ikke-ioniske overflateaktive midler og et bio-dispergeringsmiddel kan også anvendes for å holde vannbehandlings-harpikser i maksimal driftstilstand ved behandling av harpikser på kontinuerlig og syklisk basis under den tilbakevasknings-syklus som anvendes i regenereringsprosessen. Det kombinerte behandlingsmiddel tilveiebringer også stabil fjerning av organiske anioner som kraftig forurenser sterk^base-anionebytterharpikser.

Det er også blitt funnet at disse kombinasjonsprodukter

av overflateaktive stoffer og bio-dispergeringsmidler også kan forbedres ved tilsetning av bestemte mikrobiocider.

Vann-bløtgjøringsinnretninger og avmineraliserings-ionebytter-harpikser kan fjerne forskjellige uløselige substanser som finnes i det fødevann som fordrer behandling med disse harpikser. Disse uløselige substanser kan innbefatte uløselige jernsalter, uorganiske utfellinger, slam, semikolloidale ligninér, tanniner, humussure salter, naturlige og syntetiske polymerer etc. pluss oljer eller fett. Disse ionebytter-harpikser og opphopede partikler kan også adsorbere løselige organiske substanser. De fleste av de organiske substanser som adsorberes på harpikser, vil i siste instans påvirke harpiks-kapasiteten og en ionebytter-enhets lekkasjehastig-het på grunn av reduserte diffusjonshastigheter for ioner inn i og ut av forurensede harpikskorn.

Dessuten kan de organiske substanser som enten er adsor-bert av harpiksen eller filtrert fra vannet, være utmerkede næringsstoffer for mikroorganismer. Ettersom disse mikroorganismer formerer seg, oppstår det mikrobiologisk tilgroing i ionebytter-enhetene. Harpikskorn som allerede er belagt med organiske substanser, blir belagt med bakterieslam og andre avfallsprodukter fra mikroorganismer, hvilket vil ytterligere redusere ionebytterenheters yteevne. Kortere kjøringer før regenerering og dårlige utløpsvann-kvaliteter er vanlige observasjoner. Fjerning av disse forurensnings-blandinger med uorganiske regenereringsmidler alene eller med salt- eller kaustiske oppløsninger er ikke vellykket.

Ettersom de organiske forurensninger, bakterier, bakterieslam og avfallsprodukter fortsetter å opphopes, vil det i ionebytter-enhetene bli funnet dannelse av store klumper som omslutter store deler av harpiksen. Disse klumper vil enda ytterligere redusere ionebytter-enhetenes effektivitet på grunn av sjikt-sammenpakning og kanaldannelse som kan forårsake tidlig lekkasje av ioner, d.v.s. kan føre til tidlig tap av kapasitet for disse harpiksenheter. Felt-rapporter om reduserte driftskapasiteter som

er nede :på 25-50% av de opprinnelige kapasiteter, er ikke

uvanlig.

Mikroorganismer finnes i nesten en hver vannbehandlings-harpiks, og deres tilstedeværelse er ikke begrenset til noen spesiell harpikstype. Det innbefatter vannbløt-gjørings-har<p>ikser såvel som kation- og anionbytter-harpikser anvendt til avmineralisering av vann. Bakterier finnes også i hjemme-vannbløtgjøringsinnretninger.som anvendes for klorert vann og for industrielle og kommersielle vann-bløtgjørings- og avmineraliserings-harpikser som ble anvendt til behandling av enten overflatevann eller brønn-vann. Til og med harpiks-prøver fra feltprøver som ser forholdsvis rene ut, viser varierende bakterie-mengder. Videre er ønsket om å unngå en utstrakt vekst av bakterier klarthvis man tar i betraktning at feber-forårsa-kende toksiner, d.v.s. bakterie-avfallsprodukter (pyroge-ner) kanskje kan komme ut av disse enhetene og i den behandlede vanntilførsel.

Det er to typer forurensningsproblemer. Det første

er overflate-tilgroing av kornene eller partiklene, hvor forurensningen absorberes på overflaten av ionebytter-mate-rialet og det oppstår kontinuerlig lagdannelse av forurensning. Det annet er ionepartikkel-tilgroing, hvor forurensningene diffunderer inn i partiklene og bindes til internt bytter-sted inne i harpiksen. I betraktning av de angitte problemer er det ønskelig for ionebytterenhet-operatøren å fjerne forurensningene fra harpiksen. En ytterligere spore til å gjøre dette er selvfølgelig den ekstra utgift det medfører å drive forurensede ionebytterenheter. For eksempel fordrer en enhet som er nede på 25% av sin opprinnelige driftskapasitet, fire ganger så mange kjemiske regenereringer, hvorved kjemikalie- og bruks-omkostningene økes. De totale omkostninger ved behov for ekstra arbeids-kraft, regenereringskjemikalie-omkostninger, avfallsfjernings-omkostninger etc. kan være overmåte høye, avhengig av omfanget av organisk forurensning.

Hvis ionebytterenheter kunne opprettholdes i ren til-stand slik at man var sikret en kontinuerlig, optimal yteevne hos enhetene, ville det ha vært oppnådd en betydningsfull

fremgang innenfor teknikken.

Som ytterligere bakgrunn og videre som en informasjons-fremstilling som gir et overblikk over tidligere forsøk på å løse de problemer som er skissert ovenfor, anføres og inkorporeres de følgende US-patenter i<*>"det foreliggende som referanse: US-patent nr. 3 442 798, utstedt 6. mai 1969 beskriver konsentrering av organiske brennbare stoffer i avfallsvann på et karbonholdig overflate-adsorberingsmiddel såsom lignin-kull, benkull, pulver-koks, pulver-kull, aktivert kull, aktivert karbon' og lignende, og deretter oksydering av en vandig dispersjon av adsorberingsmidlet inneholdende de adsorberte brennbare stoffer.

US-patent nr. 3 444 078, utstedt 13. mai 1969 — beskriver anvendelse av granulært aktivert karbon i et vannrensnings-filter, en grussjikt-drenerings-grøft, og gjenvinning av aktivert karbon fra vann som er behandlet for menneskers forbruk.

US-patent nr. 3 373 085, utstedt 12. mars 1968 — beskriver utvinning av fenol fra koksverk-avfallsvann ved adsorpsjon på forkokset kull av fenolet i avfallsvannet.

US-patent nr. 3 578 589, utstedt 11. mai 1971 — fjerning fra kjølevanns-systemer av opphopede avsetninger av slagg, mudder, slam, dynn og andre forurensninger ved inkorporering i vannstrømning, via kjøle-vannsanlegget, av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og en akryl- eller metakryl-syrepolymer eller et vannløselig salt derav.

US-patent nr. 3 748 285, Wiltsey et al., utstedt-

24. juli 197 3 — behandlede ionebytterharpikser

med sulfonerte vaskemidler for tilveiebringelse av rene harpikskorn.

US-patent nr. 4 102 707, utstedt 25. juli 1978, og US-patent nr. 4 045 244, utstedt 30. august 1977 —

løsgjøring og dispergering av mikrobiologiske produkter på bærermaterialer i kontakt med vandige systemer ved tilsetning til den vandige fase av et kjemikalie med hydrogenbindings-egenskaper og innbefattende vann-løselige akrylamidpolymerer og eppksy-forbindelser.

US-patent nr. 3 996 131, ustedt 7. desember 1976 — forhindring av tilgroing av membraner for omvendt osmose og ultrafiltrering ved at membranene belegges med et adsorberingsmiddel, med eller uten aktivt karbon.

US-patent nr. 4 260 504, utstedt 7. april 1981 — forhindring av dannelse av avsetninger på vegger av varmevekslere hvor det sirkulerer etylenglykol/vann ved at det med etylenglykol/vann-blandingen blandes ca. 0,3-5 vekt% av et overflateaktivt middel som er produktet av tilsetning av etylenoksyd og 1,2-propylenoksyd eller en enverdig alkohol, vann, en diol eller en triol, idet 60-90% av de bundne oksyder er oksy-etylengrupper.

Oppfinnelsen er en ny fremgangsmåte til forbedring, gjenoppretting og opprettholdelse av yteevnen hos vannbehandlings-faststoffer som er, eller har en tendens til å bli, tilgrodd av organiske substanser, mikroorganismer og avfallsprodukter derav. Denne nye fremgangsmåte omfatter syklisk behandling av disse 'vannbehandlings-faststoffer med en effektiv mengde av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse kan forbedres ved anvendelse av et biocid sammen med det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet. Det biocid som skal anvendes sammen med det overflateaktive middel/bio-dispergeringsmidlet, kan velges fra gruppen bestående av kvaternære fett-ammoniumsalt-biocider, bromnitril-substituerte biocider, isotiazolin og oksydative biocider. Det beste eksempel på kvaternære fett-ammoniumsalt-biocider er alkyldimetylbenzylammoniumklorid-biocidforbindelser. Det beste eksempel på de bromnitril-substituerte biocider er dibromnitrilpropionamid. Isotiazolin-biocidene er kommersielle biocider fremstilt av Rohm & Haas Co. og gjort tilgjengelige som KATHON 886, beskrevet i Rohm&Haas<1>pro-duktbulletin, DIC-76-3, mai 1977, som er medtatt i det foreliggende som referanse. De beste eksempler på oksydative biocider er slike materialer som klor, brom, hypokloritt-salter eller syrer derav, og hypobrom-salter eller syrer derav. Anvendelsen av disse oksydative biocider har også den potensielle fordel med anvendelse av den oksyderende kraft hos kjemikalier såsom klor eller natriumhypokloritt under reduksjon ved oksydative mekanismer av molekylvekten av hydrofobe forbindelser såsom biologiske nedbrytnings-produkter og biologiske avfallsprodukter, på en slik måte at disse produkter gjøres mer hydrofile eller dispergerbare i vann.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse kan anvendes

for slike vannbehandlings-faststoffer som ionebytter-harpikser, karbon-adsorpsjonsinnpakning, grus- og sandsjikts-filtere, ionebyttermembraner, membraner for omvendt osmose og lignende. Alle de ovennevnte klassifiseringer av vannbehandlings-f aststof f er er utsatt for å bli tilgrodd av organiske substanser, løselig eller uløselig jern, mikroorganismer og deres avfallsprodukter og naturlige organiske substanser som kommer fra det vann som anvendes som tilfør-selsvann til vannbehandlings-faststoffene ifølge denne oppfinnelse. De foretrukne vannbehandlings-faststoffer som mest er gjenstand for forbedring, gjenoppretting og opprettholdelse av yteevnen, er ionebytterharpikser som anvendes til fjerning av ione-typer fra forurensede fødevann før disse vann anvendes for damp-dannelse og andre nytte-anvendelser. Disse ionebytter-harpikser kan velges av kation-harpikser

av geltypen, anion-harpikser av geltypen, makroporøse kation-harpikser og makroporøse anion-harpikser. Disse fremgangsmåter kan anvendes for forbedring, gjenoppretting og opprettholdelse av disse ionebytter-harpiksers yteevne ved én av to fremgangsmåter eller kombinasjon av disse fremgangsmåter.

Videre tilveiebringer denne oppfinnelse en forbedret fremgangsmåte for tilbakevaskning av ionebytterharpikser, som omfatter utføring av nevnte tilbakevasknings-operasjoner i nærvær av et revitaliserings -middel som er tilstede i tilbakevasknings-syklusen i de første 50% av tilbakevasknings-operas jonen. Oppfinnelsen innbefatter tilbakevasknings-behandling innenfor harpiksoperasjons-området og hvis ønskelig atskilt derfra, det vil si at tilbake-vaskningsbehandlingen kan fullføres under alminnelige harpiks-operasjoner eller kan fullføres i atskilte operasjoner når harpiksene ikke straks skal settes tilbake i driftsmessig stand.

Den prosess som forbedrer, gjenoppretter og opprett-holder ionebytterharpiksers og andre vannbehandlings-fast-stof f ers yteevne, kan i begynnelsen være en prosess ved hvilken en effektiv mengde av en kombinasjon av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel tilsettes den harpiks som er blitt tilgrodd av organiske substanser, mikroorganismer og deres avfallsprodukter, i en charge-Utrensnings -• prosesstype. Denne charge-prosess medfører tilsetning av fra ca. 50 til ca. 2500 ppm (basert på to sjiktvolumer) av det aktive preparat til dette tilgrodde harpikssjikt, fortrinnsvis ved forhøyede temperaturer og i tidsrom på minst 24 timer. Disse konsentrasjoner er basert på et.dobbelt volum av det harpikssjikt eller ionebytter-harpikssjikt som behandles. Et foretrukket område er fra 200 til ca. 1000 ppm av de aktive bestanddeler, og den foretrukne behandling skjer ved temperaturer på mellom 37,8 og 82,2°C i tidsrom på ca. 20-24 timer med luftgjennombobling (med spreder) eller hurtig vannsirkulasjon anvendt for blandings- og kontaktformål.

Når dette charge-system anvendes for behandling av vannbehandlings-faststoffer for fjerning av tilgroings-forurensninger, kan det anvendes sammen med og samtidig med ett kvaternært fettamin-biocid såsom et alkyldimetylbenzyl-ammoniumsalt. Dette kvaternær -amin-biocid anvendes sammen med det overflateaktive middel og dispergeringsmidlet og kan være tilstede i en mengde på fra 1 til 50 vekt% av det kombinerte preparat av overflateaktivt middel og dispergeringsmiddel. Biocidet anvendes fortrinnsvis i en mengde på fra

10 til 30 vekt% basert på vekten av den totale blanding av de tre bestanddeler: biocid, overflateaktivt middel, bio-dispergeringsmiddel. Biocidet, KATHON 886, som er beskre-

vet ovenfor, kan også anvendes som et effektivt biocid sam-

men med preparatet av overflateaktivt middel og dispergeringsmiddel .

Som tidligere forklart er tilsetningen av et oksyderende biocid til behandlingsblandingen ofte nyttig til reduksjon av molekylvekten av hydrofobe forurensninger og mikroorganisme-avfallsprodukter. Den oksyderende virkning av disse biocider kan ha tendens til å gjøre hydrofobe forurensninger hydrofile og hjelpe på deres oppløsning eller suspensjon. Denne virkning har tendens til å gjøre disse materialer lettere fjern-bare under en vaske- og skylle-syklus.

Før harpiksene settes tilbake i drift vaskes harpikssjiktet grundig med vann for fjerning av de siste rester av det revitaliseringsmiddel som er dannet ved kombinasjon av overflateaktivt middel, bio-dispergeringsmiddel og eventuelt biocid. Dette fullføres vanligvis under resten av tilbakevasknings-syklusen og under regenererings-forløpet.

Den annen prosess, som er den foretrukne prosess,

er en kontinuerlig syklisk behandling hvor det anvendes de kjemikalier som er beskrevet ovenfor og nedenfor på føl-gende måte. Hver ionebytterharpiks går gjennom en typisk syklus. I begynnelsen fylles den nye, friske harpiks i harpiks-beholderen, fuktes og regenereres med regenererings-kjemikalier. Disse kjemikalier skylles fra beholderen med vaskevann, og ionebytter-enheten settes så i drift for det formål å fjerne uønskede ionetyper fra fødevann som fordrer behandling før anvendelse av dette behandlede vann til damp-dannelse eller andre nytteformål. Etter et fastsatt tids-

rom mister disse ionebytterharpikser sin kapasitet for fjerning av fordrede mengder av forurensende ionetyper. Ved dette tidspunkt tilbakevaskes harpiksene med oppstrømmende vann gjennom harpikssjiktet slik at sjiktvolumet utvides med ca. 50 volum% for det formål å fjerne fra sjiktet et hvert dispergert forurensende og uløselig stoff som har en lettere densi-tet enn selve harpikskornene. Denne tilbakevaskningssyklus

oppnås vanligvis med en hastighet for oppstrømmende vann på ca. 0,13 til 0,67 liter pr. kubikkdesimeter harpiks i harpikssj iktet.

Etter denne tilbakevaskningssyklus får harpikssjiktene bunnfelles, og regenéreringskjemikalier'tilsettes, får strømme gjennom harpikssjiktet, og skylles deretter bort fra sjiktet før sjiktet settes tilbake i drift.

Den foretrukne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er tilsetning av de rensekjemikalier som er beskrevet ovenfor og som skal beskrives mer fullstendig nedenfor, til tilbakevaskningssyklusen før tilsetning av regenéreringskjemikalier. Den foretrukne fremgangsmåte er tilsetning av disse behandlingskjemikalier til i hvert fall de første 10%,. men ikke mer enn de første 50%, av de volumer som anvendes for tilbakevaskning av harpiksene. Vi har kalt dette den forebyggende vedlikeholds-metode ifølge denne fremgangsmåte.

Disse behandlingskjemikalier og vaskeoppløsninger tilsettes fortrinnsvis i løpet av de første 25-40% av denne tilbake-vaskings-skyllesyklus. I praksis betyr dette innføring av en forholdsvis konstant målt strøm av de behandlingskjemikalier som består av det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet, og eventuelt biocidene,

i tilbakevaskningsvannet i løpet av de første 10-50% av den tid som er avsatt til tilbakevaskning av harpiksen ved en forholdsvis konstant tilbakevasknings-strømningshastighet. Under de siste 50-90% av tilbakevaskningen tilsettes ikke lenger kjemikaliene, og resten av tilbakevasknings-vannet anvendes til å skylle behandlingskjemikaliene og de forurensende residuer fra systemet.

Etterat behandlings-kjemikaliene er tilsatt og skyllet bort fra harpikssjiktet, regenereres de harpikser som er blitt behandlet på denne måte, under anvendelse av standard-regenereringskjemikalier og -teknikker.

Ved behandling av harpiksene ifølge denne forebyggende vedlikeholdsmetode kan anvendelsen av kjemikalier reduseres med hensyn til de charge-konsentrasjoner som er nevnt ovenfor. Kombinasjonsproduktene som innbefatter ikke-ioniske overflateaktive midler og bio-dispergeringsmidler, valgfritt med eller uten tilsetning av de biocider som er nevnt tidligere, kan tilsettes i tilbakevaskningssyklusen i en konsentrasjon i området fra ca. 10 ppm opp til ca. 200 ppm av aktiv bestanddel basert på volumet av tilbakevasknings-vann. Hvis dette konsentrasjonsområde opprettholdes ved hver eneste påfølgende tilbakevaskningssyklus, oppnås fordelene ifølge denne oppfinnelse. Ytterligere tilsetning av fra ca. 5 til ca. 200 ppm av de biocider som er nevnt ovenfor, fortrinnsvis fra ca. 10 til ca. 100 ppm av ett eller flere av disse biocide materialer, kan i mange til-feller forbedre effektiviteten av behandlingsmidlet bestående av overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel.

De ikke-ioniske overflateaktive midler ifølge denne oppfinnelse har fortrinnsvis en HLB på mellom 6 og 14.

HLB står for hydrofil/lipofil-balansen og anvendes som beskrevet i publikasjonen av McCutcheon<*>s Publications om Detergents and Emulsifiers, nordamerikansk utgave og internasjonal utgave, fra 1974, publisert av McCutcheon's Division, Allured Publishing Corporation, 45 N. Broad St., Ridgewood, New Jersey, USA. Disse ikke-ioniske overflateaktive midler velges fortrinnsvis fra gruppen bestående av de ikke-ioniske etylenoksyd-addisjonsprodukter av alkylerte fenoler, de ikke-ioniske etylenoksyd-addis jonsprodukter av fettalkylalkoholer, de ikke-ioniske sorbitanestere og de ikke-ioniske alkylarylpolyetylenglykol-estere. Det foretrukne ikke-ioniske overflateaktive middel er etylenoksyd-addisjonsprodukter av alkylerte fenoler som har en HLB på mellom 6 og 14. Det mest foretrukne ikke-ioniske overflateaktive middel er et etoksylert nonylfenol inneholdende ca. 9 mol etylenoksyd.

Bio-dispergeringsmidlene ifølge denne oppfinnelse velges fortrinnsvis fra gruppen bestående av etylenoksyd-kondensater med propylenoksyd-addisjonsprodukter på propylenglykol med en HLB på mellom 4 og 10 og en molekylvekt på mellom 1000 og 5000, ikke-ioniske polyetoksylerte rettkjedede alkoholer, tris-cyanoetylerte kokodiaminer, polyoksyetylen-sorbitanester/syrer, ikke-ioniske N,N-dimetylstearamider, ikke-ioniske aminpolyglykol-kondensater og ikke-ioniske

etoksylerte alkoholer.

Tabell I viser de typer kjemikalier som er blitt vist å ha bio-dispergerings-egenskaper.

Den prosentvise biomasse-forandring i Tabell I ble

målt ved eksponering av en slammasse som tidligere hadde vokset på og vært festet til en overflate, for klart, resirkulerende vann ved ca. 38°C. Vannet inneholdt 10 ppm av hver av de angitte bio-dispergeringsmidler, og det fikk resirkulere ved denne temperatur i én time. Ved slutten avdette tidsrom ble det utført en biomasse-utprøv-ning av vann oppsamlet i et vanlig vaskevannsfat ved anvendelse av et duPont 760 Luminescense Biometer som er beskrevet i publikasjonen duPont 760 Luminescence Biometer, publisert i desenber 1970 og beskrevet i US-patent 3 359 973,

som er inkorporert i det foreliggende som referanse.

Denne Tabell viser prosentandelen av sammenklumpet biomasse dispergert ved behandling med 10 ppm av det angitte dispergeringsmiddel. Skjønt andre dispergeringsmidler ble utprøvet som hadde lavere effektivitet enn 20%, er disse data ikke vist, siden et hvilket som helst dispergeringsmiddel som har mindre enn 20% effektivitet i disse tester ikke ville finnes å fungere på en tilfredsstillende måte i denne oppfinnelse .

Vekten av overflateaktivt middel i forhold til dispergeringsmiddel i behandlingsblandingen kan variere fra ca. 0,1:10 til ca. 10:1, og er fortrinnsvis fra ca. 1:2 til 2:1. Et vektforhold på 1:1 er blitt funnet være spesielt effektivt.

Når det anvendes et biocid av kvaternært amin sammen

med det overflateaktive middel og dispergeringsmidlet, kan det være tilstede i en mengde på fra 1 til 50 vekt% og fortrinnsvis fra 10 til 30 vekt% basert på vekten av den totale blanding. Disse kationiske biocider anvendes fortrinnsvis ikke ved rensning av kationiske bytterharpikser.

Biocidene ifølge denne oppfinnelse velges fra gruppen

av fettalkyl-kvaternærsalt-biocider, ikke-ioniske brom-, nitril-substituerte propionamider, isotiazolinene og de oksydative biocider. Fettalkyl-kvaternærsalt-biocidene eksempli-fiseres ved og er fortrinnsvis et alkyldimetylbenzyl-ammoniuraklorid-kvaternærv ammoniumsalt-biocid. Det ikke-ioniske biocid kan være fortrinnsvis dibrom-, nitril-propion-amid, skjønt dette materiale er ikke stabilt under basiske

pH-betingelser, slik at dets effektive anvendelse er begrenset til nøytrale eller mildt sure betingelser. Isotiazolinene beskrives best som KATHON 886 og fremstilles hovedsakelig av Rohm & Haas Co. Disse biocider er beskrevet i en produkt-bulletin som det tidligere er referert til, idet de er en del av denne.

De oksydative biocider er materialer såsom klor, brom, underklorsyrling,. underbromsyrling og alkalimetallsalter av hypoklor- og hypobrom-syrling. I det foreliggende betyr alkalimetallsalter de salter som inneholder natrium-, kalium-, ammonium- og rubidium-kationer.

Chargeprosessen og den kontinuerlige sykliske forebyggende vedlikeholdsprosess er nå blitt beskrevet; og de ikke-ioniske overflateaktive midler og bio-dispergeringsmidlene ifølge denne oppfinnelse er blitt beskrevet; og de foretrukne biocider som kan anvendes i kombinasjon med de ikke-ioniske overflateaktive midler og bio-dispergeringsmidlene ifølge denne oppfinnelse er blitt beskrevet; derfor kan anvendelsen av disse kjemikalier i prosessene for forbedrings-, gjenopprettings- og vedlikeholdsutførelsen av vannbehandlings-faststoffer som er tilgrodd med organiske substanser, mikroorganismer, og avfallsprodukter derav nå best beskrives ved eksempel.

EKSPERIMENTELLE STUDIER

1. Virkning av oppfinnelsen på yteevnen„hos forurensede kationebytter- harpikser

Virkningen av den foreliggende oppfinnelse på drifts-kapasitetene og lekkasjene hos kationebytter-harpikser forurenset med blandede organiske substanser, bakterier og bakterielle avfallsprodukter ble observert i disse tester. To harpikser hadde meget store mengder av en klebrig, gelati-nøs masse som dekket partiklene og i form av grønn-gråe dotter, og én harpiks inneholdt en mindre mengde forurensning. De første to harpikser hadde en dårlig lukt, mens den tredje bare hadde en svak, men likevel uheldig lukt.

De materialer som ble anvendt til rensningen av disse harpikser, var et overflateaktivt middel, nemlig etoksylert nonylfenol (9 mol) og et bio-dispergeringsmiddel, nemlig polyoksypropylen-polyoksyetylen-kondensat (tåkepunkt 32°C), og et kvaternært amin, nemlig alkyldimetylbenzylammoniumklorid. Det kvaternære amin kan til dels opptre som et oppløseliggjørende middel for overflateaktive stoffer.

For bestemmelse av effektiviteten av fjerning av organiske stoffer, bakterier og bakterielle avfallsprodukter fra harpikser ved den foreliggende fremgangsmåte,

var de valgte kjemikaliemengder og reaksjonstider høyere enn det som trengtes i virkeligheten.

Test nr. 1, sterksyre- kationharpiks

Denne harpiks inneholdt vesentlige mengder av store

og mellomstore grønngråe dotter, og kornene var ganske jevnt belagt med en gelatinøs masse som føltes slimet ved berø-ring .

Testbetingelser:

En mengde på 300 ml av harpiksen ble tilsatt langsomt til et Lucitt-rør på 2,5 cm, med et minimum av vann meilom tilsetningene av hver prøveporsjon. Dette sikret at de slam-lignende dotter ble jevnt blandet i hele harpiks-kolonnen. Den totale sjikthøyde var 57,2 cm. Harpiksen fikk så stå uten tilsyn i fire dager. Etter denne tid ble harpiksen løftet opp ved tilbakevaskning. En fast, sylinder-formet masse beveget seg oppover som et stempel, og bare ca. 30-40% av de totale harpikskorn ble utskilt fra denne faste masse. Etter 15 minutter ble forsøket på å tilbakevaske harpiksen avbrutt. Det vann som ble uttatt ved tilbakevaskning, var 800 ml. Dette vann viste et totaltbakterie-antall på mellom 10 og 10 pr. ml, bestemt ved Orion Easicult Dip Sticks.

Testvann:

Et testvann med total hardhet 513,6 mg pr. liter ble tillaget ved tilsetning av 62,6 g vannfritt CaC^, 70,2 g MgS04*7H20 og 28,35 g NaHC03til 189 liter D.I.-vann. Det ferdige vann inneholdt da 526 ppm total hardhet, med et forhold på to tredjedeler kalsium og en tredjedel magnesium, pluss 150 ppm NaHCO^.

Dette testvann ble ledet gjennom enheten med en strøm-ningshastighet på 80 ml pr. minutt, eller det ekvivalente til 2 gpm pr. cu.ft. harpiks, inntil det ble oppnådd en hardhets-lekkasje på 17,1 mg pr. liter.

Test 1- A, Harpiks bare tilbakevasket;

Harpiksen ble så regenerert med det ekvivalente til

96 g NaCl pr. dm 3, eller 270 ml av en 10% saltoppløsning pr. 300 ml harpiks. Harpiksen ble så gjennomskyllet med ett sjiktvolum av D.I.-vann med en strømningshastighet som var lik regenererings-strømningshastigheten. Ved dette punkt ble det harde vann ført gjennom ved en hastighet på 80 ml. pr. minutt.

Hardhetslekkasje-og trykkfalls-data er vist på fig. 1. Det gjennomsnittlige trykkfall gjennom harpiksenheten var 0,315 kg/cm 2.

Test 1- B, Harpiks luft- gjennomboblet og tilbakevasket:

Vannet over harpiksen som ble anvendt i Test 1-A ble tappet ned til sjikt-nivå og luftgjennomboblet i ca. tre minutter med trykkluft ved en strømningshastighet som så vidt holdt tilbake de 57,2 cm av harpiksen inne i det 140

cm lange rør. Harpiksen ble så tilbakevasket med D.I.-vann ved en strømningshastighet hvorved man oppnådde en "normal" ekspansjon av harpiksen på 50 prosent, inntil utløpsvannet var fritt for en hver avfallsrest. Dette fordret ca. 35 minutters tilbakevaskning. I løpet av denne tid ble en betraktelig mengde av et fnuggaktig, brun- og grønn-farget materiale skyllet ut. Partiklene hadde en størrelse i området fra ca. 0,5 til 2 mm. Den tilbakevaskede mengde var ca. 50 ml. Partiklene føltes ganske klebrige. Mikro-skop-undersøkelse viste hovedsakelig gjennomskinnelige partikler.

Testvannet ble så ledet gjennom enheten som i Test 1-A.

Resultatene er vist på fig. 1. Det gjennomsnittlige trykkfall gjennom enheten var 0,105 kg/cm 2.

Test 1-C, Harpiks behandlet med et overflateaktivt middel, bio- dispergeringsmiddel og biocid.

Harpiksen som ble anvendt i Testene 1-A og 1-B, ble tilbakevasket i 10 minutter, og deretter ble én liter av en blanding av 1000 mg etoksylert nonylfenol (9 mol), 1000 mg polyoksypropylen-polyoksyetylenkondensat (tåkepunkt 32°C)

og 500 mg alkyldimetylbenzylammoniumklorid (som 50% oppløs-ning av det kvaternære amin) ledet sakte gjennom harpiksen ved en temperatur på 43,3-54,4°C i én time. Oppløsningen ble gjenoppvarmet og ledet gjennom igjen i én time. Den siste del av oppløsningen ble latt tilbake i harpiksenheten over en 48 timers periode. Etterpå ble harpiksen tilbakevasket med D.I.-vann i 45 minutter, d.v.s. inntil tilbakevasknings-utløpsvannet var klart. De avfallsrester som ble fjernet i løpet av denne tid, hadde en meget liten partikkel-størrelse, lett nok til å trenge ca. to timer for å bunnfelles i oppsamlingsbeholderen. Mikroskopisk undersøkelse av disse partikler, som hadde en lys gulbrun farge, viste gjennomskinnelige, gelatinøse partikler med forskjellig form og tykkelse. Harpiksen ble så regenerert og gjennomskyllet som beskrevet i Testene 1-A og 1-B. Kapasiteten og lekkasje-egenskapene hos den behandlede harpiks ble bestemt under identiske betingelser anvendt for tilbakevasknings- eller luftgjennomboblings- og tilbakevasknings-forsøket. Trykkfall kunne ikke påvises ved den trykkmåler som ble anvendt.

Resultatene for lekkasjene og kapasiteten er vist på

fig. 1.

Som det vil kunne sees av kurvene på fig. 1, ble det oppnådd en betydelig forbedring i kapasiteten og hardhets-lekkasjen ved behandlingen med det overflateaktive middel, bio-dispergeringsmidlet og biocidet. Ved tilbakevaskning av harpiksen ble den funnet å være løs og uten noen klumper. Kornene ble pent atskilt. Tilbakevasknings-utløpsvannet

viste en moderat mengde (ca. 3 ml) små, gulbrun-fargede fnugg som løsnet meget lett. Noen fnugg (1 ml) forble på toppen av harpiksen, sammen med en del fiber som opprinnelig kom med denne kxmdeprøve...

Supernatanten fra denne prøve viste null for bakterier

ved testing med Orion Easicult Dip Sticks.

Test nr. 2, Vannbløtgjøringsharpiks

Denne harpiks var forurenset med uvanlig store mengder av løse fnugg med stor størrelse, og harpikskornene var belagt med et belegg med gelatinøst utseende, som føltes slimaktig ved berøring. Belegget hadde en grønngrå farge.

Testbetingelser:

En mengde av denne harpiks på 300 ml pluss løse forurensninger ble anbrakt i et 2,5 cm rør med et minimum av vann mellom tilsetningen av hver harpiksporsjon. Dette sikret at de slamlignende fnugg ble jevnt blandet med harpiksen. Harpiksen sto i enheten i fire dager. Etter denne tid ble det gjort forsøk på å tilbakevaske harpiksen. Den beveget seg oppover i røret i ett enkelt stykke og ville ikke løsne ved vekslende på- og avslåing av vannstrømmen.

Test 2- A, Luftgjennomboblet og tilbakevasket:

Vannet ble uttømt til sjiktnivå og sjiktet ble luftgjennomboblet i ca. fem minutter mens det tynne plastrør som ble anvendt for innføring av luften, ble beveget opp og ned gjentagne ganger. Harpiksen ble så tilbakevasket i ca. 45 minutter inntil avløpsvannet var klart. De første 500 ml tilbakevaskningsvann viste et totalt bakterieantall på 10 7, målt med testmetoden Orion Easicult Dip Stick. Den totale mengde tilbakevaskede faststoffer var ca. 35 ml. Dette materiale bunnfeltes til ca. 25 ml på to uker. Harpiksvolumet ble redusert med ca. 5 ml til totalt 325 ml. Mikroskop-undersøkelse av de grønngråe fnokker som ble fjernet ved tilbakevaskning, viste gjennomskinnelige, gelatinøse partikler med ujevn form og størrelse. Harpiksen ble regenerert

3

med 298 ml 10% NaCl, eller 96 g NaCl pr. dm harpiks. Harpiksen ble så skyllet, og testvannet ble ledet gjennom som beskrevet i forsøket ifølge Test 1.

Kapasiteten og lekkasjene er vist på fig. 2.

Det gjennomsnittlige trykkfall i enheten var 0,035 kg

2

pr. cm .

Test 2-B, Harpiks behandlet med et overflateaktivt middel, biodispergeringsmiddel og biocid

Harpiksen som var anvendt i Test 2-A, ble behandlet med 500 ml av en oppløsning inneholdende 500 mg etoksylert nonylfenol (9 mol EO), 500 mg polyoksypropylen-polyoksyetylen-kondensat (tåkepunkt 32°C) og 250 mg alkyldimetylbenzylammoniumklorid (som 50% oppløsning av det kvaternære amin), ved 4 3,3-54,4°C i tre timer ved gjentatt gjenoppvarmning av oppløsningen og leding av oppløsningen nedstrøms gjennom harpiksen. Ett sjiktvolum av denne oppløsning fikk stå i enheten over natten. Harpiksen ble så tilbakevasket til en 50% ekspansjon i 45 minutter inntil utløpsvannet var klart. Ca. 20-25 ml av en lysebrun substans i form av fine fnugg

ble fjernet. Fnuggene hadde en diameter på mindre enn 1 mm.

Harpiksens supernatant viste null bakterier ved testing med Orion Easicult Dip Stick.

Harpiksen ble så regenerert som i Test 2-A. Det brukte regenereringsmiddel ble oppsamlet og viste en lysgul-gulbrun farge. Skumdannelse i regenererings-utløpsvannene ble også notert. Harpiksen ble deretter skyllet med 330 ml D.I.-

vann ved regenererings-strømningshastigheten og så hurtig-skyllet med testvann. Testvannet ble så ledet gjennom harpiksen under identiske betingelser som anvendt i Test 2-A

(ved 2 gpm/ft<3>).

Kapasitets- og lekkasje-dataene er vist på fig. 2.

Dét kunne ikke måles noe trykkfall med den trykkmåler som ble anvendt.

Skumdannelse i utløpsvannet ble notert inntil 10-1/2 sjiktvolumer, d.v.s. 3,5 liter testvann, var ledet gjennom harpiksen. Ved dette punkt ble det heller ikke konstatert noen lukt av noe slag. Ved slutten av testene ble harpiksen tilbakevasket ved vekslende løfting og bunnfelling av harpiksen. Harpiksen viste ennå en del sammenklumping, skjønt mye mindre enn opprinnelig. Men denne test anga at ikke alle forurensningene var fjernet, skjønt det var oppnådd en betydelig rensning. Denne harpiks var tydeligvis så kraftig forurenset at det er nødvendig med en mer drastisk rensning eller gjentatt rensning. Mikroskop-undersøkelse viste dramatiske forskjeller i harpiksens utseende, d.v.s. at rensningen hadde fjernet en stor del av de opprinnelige forurensninger. Dette er også angitt ved forbedringen i kapasiteten og hardhets-lekkasjen hos harpiksen, som vist på fig. 2.

Test nr. 3, Vannbløtgjørings- harpiks

Denne harpiks var bare lett forurenset med løse, lyse-brune fnugg og litt belegg på kornene.

Test- betingelser:

250 ml harpiks pluss de små mengder fnuggaktig forurensning ble anbrakt i et 2,5 cm rør, hvilket resulterte i en sjikthøyde på 52,1 cm. Denne harpiks fikk stå i enheten i fire dager. Harpiksen ble så løftet ved en kort tilbakevaskning. Flere små klumper ble observert, som ikke ble oppløst idet harpiksen langsomt sank gjennom vannet til bunnen av røret.

Test nr. 3- A, Luftgjennomboblet og tilbakevasket:

Vannet ble uttappet til sjiktnivå, og harpiksen ble luftgjennomboblet i fem minutter ved samtidig beveging av det tynne luftrør opp og ned i harpikssjiktet. Harpiksen ble så tilbakevasket i 35 minutter, d.v.s. inntil utløpsvannet var klart. Mengden av et fnuggaktig materiale med meget liten størrelse var ca. 7 ml nå:r det nylig var oppsamlet. Denne mengde ble bunnfelt til 4-5 ml etter en uke. De første 500 ml tilbakevasknings-vann viste et totalt bakterieantall på 10^-10^, målt ved testen Orion Easicult Dip Stick.

Harpiksen ble regenerert med 225 ml av en 10% NaCl-oppløsning, eller 96 g NaCl pr. dm 3 harpiks. Harpiksen ble så skyllet og gjennomblåst med testvann under tilsvarende betingelser som anvendt i alle de tidligere forsøk.

Den oppnådde kapasitet og lekkasjer er vist på fig. 3.

Det var ikke nok trykkfall til at det kunne måles med den trykkmåler som ble anvendt.

Test 3-B, Harpikser behandlet med et overflateaktivt middel, bio- dispergeringsmiddel og kvaternært amin: Harpiksen som var blitt anvendt i Test 3-A, ble behandlet med 500 ml av en oppløsning som inneholdt 500 mg etoksylert nonylfenol (9 mol), 500 mg polyoksypropylen-polyoksyetylen-kondensat (tåkepunkt 32°C) og 250 mg alkyldimetylbenzylammoniumklorid (som 50% oppløsning av det kvaternære amin), ved 4 3,3-54,4°C i tre timer ved at oppløsningen ble gjenoppvarmet gjentagne ganger og ført nedstrøms gjennom harpiksen. Som i Test 2-C fikk ett sjiktvolum av oppløsningen stå i enheten over natten. Harpiksen ble så tilbakevasket inntil tilbakevasknings-vannet var klart, hvilket fordret ca. 45 minutter. Den totale mengde av et gulbrun-farget, fnuggaktig, dunaktig materiale som ble fjernet, var ca. 3 ml. Mikroskopisk undersøkelse viste gjennomskinnelige, gelatinøse partikler med liten partikkelstørrelse og av forskjellige former og tykkelser. Harpiksens supernatant var fri for bakterier, målt ved testen Orion Easicult Dip Stick. Harpiksen ble så regenerert, skyllet og gjennomblåst med testvann under betingelser identiske med alle tidligere tester. Det brukte regenereringsmiddel hadde en lysegul farge.

Den oppnådde kapasitet og lekkasje er vist på fig. 3.

Skumdannelse i utløpsvannet stoppet ved ca. 2,5 liter gjennomstrømmet testvann, eller tilsvarende 11 sjiktvolumer.

Kapasiteten hos den harpiks som bare var luftgjennomboblet og tilbakevasket, var nær den tilgjengelige kapasitet hos denne bestemte harpiksprøve, d.v.s. at ca. 23,0 liter av testvannet ble bløtgjort av 225 ml harpiks. Den kjemiske behandling med det overflateaktive middel, bio-dispergeringsmidlet og det kvaternære amin hadde derfor lite å forbedre når det gjaldt kapasitet ("1 liter testvann ble behandlet i tillegg). Forbedringen i vannkvalitet var imidlertid betydelig. Gjennomsnittlig ble det oppnådd en reduksjon på fra 6 ppm total hardhetslekkasje med den mottatte harpiks til 4 ppm med den kjemisk behandlede harpiks, hvilket vil.-kunne sees på fig. 3. De resultater som ble oppnådd med denne harpiks, er spesielt interessante når man tar i betraktning at denne harpiks var ganske ny (10 måneder gammel) og hadde bare en forholdsvis liten mengde bakterier og blandede organiske rester som belegg på harpiksen og i form av løse substanser i supernatanten.

Test nr. 4

I denne test ble et kommersielt avmineraliseringssystem med en historie av hurtige tap i driftskapasitet, behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Reduk-sjonen i kapasitet hadde fordret hyppig harpiks-utskiftning, som representerte en betydelig driftsomkostning. Katione-harpiksen måtte byttes ut hvert tredje år; svakbase-har-pikseh hver ellevte måned; og sterkbase-harpiksen hver attende måned. Den reduserte harpiks-levetid skyldtes hurtig tilgroing med naturlige organiske stoffer, bakterier, alger og syntetiske polymerer. Den skadelige virkning av overflate-forurensningene på katione- og svakbase-harpiks-enhetene var spesielt tydelig.

Testens formål var å bestemme om en kombinasjon av et bio-dispergeringsmiddel og et ikke-ionisk overflateaktivt middel kunne fjerne tilstrekkelig av forurensningene til å bringe systemet tilbake til en brukbar kapasitet. I denne test ble NaOCl tilsatt som oksyderingsmiddel, løseliggjø-rende middel og uorganisk oksydativt biocid.

I testen ble vann fra en lagune som oppsamler naturlig overflate-avløpsvann, pumpet til et vannbehandlings-anlegg hvor det ble tilsatt fra 1 til 5 ppm av et syntetisk poly-mert koaguleringsmiddel. Vannet ble ledet til en filtrerings-enhet for fjerning av partikkelformig materiale og ble så ført gjennom avmineraliseringssystemet bestående av fire avmineraliserings-rekker, idet hver rekke inneholdt 11,33 m<3>3 3 kation-harpiks, 6,37 m svakbase-harpiks og 4,25 m sterk-baseharpiks. Harpiks-utbytting i to av fire rekker var blitt planlagt på grunn av reduserte kapasiteter. Disse to rekker ble behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse på den følgende måte:

Rensning av avmineraliserings- rekker 1 og 2

Hver enhet i de to avmineraliserings-rekker ble renset separat.

1. Kationeenhet i rekke nr. 1: ( 11, 33 m 3)

Dosering: 1) 2500 ppm av en blanding av et overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel. Det over-

flateaktive middel var en ikke-ionisk, væskeformig nonylfenoksy-polyetoksy-etanol med en HLB på 13,3. Bio-dispergeringsmidlet var en væskeformig ikke-ionisk blokk-kopolymer av propylenoksyd og etylenoksyd med en HLB på 7,0. 2) 250 ppm Cl2tilsatt som blekemiddel, eller 9,46 liter 18% NaOCl pr. enhet.

Enheten ble luftgjennomblåst gjennon tilbakevaskningsled-ningen hver time i fire timer, og fikk så stå over natten. Det oppsto ikke skumdannelse, muligens på grunn av den uvanlig store mengde partikkelformig stoff som løsnet under rensningen. Den neste morgen ble enheten tilbakevasket med 1136 liter pr. minutt i to timer. Ved dette punkt var utløps-vannet klart. Skumdannelse ble ikke lenger observert etter 30 minutter. Småpartiklet stoff løsnet fortsatt i store mengder. Overflatebelegget på harpikspartiklene opptok Alcian Blue-fargestoff i et slikt omfang at ca. 1/4 av de fleste partikler ble belagt med fargede substanser. Dette anga nærvær av polysakkarider, d.v.s. biologiske avfallsprodukter.

2. Svakbase- enhet i rekke nr. 1: ( 6, 37 m 3 )

Dosering: 1) 2500 ppm av den blanding som er beskrevet ovenfor, 2 sjiktvolumer, eller 15 liter pr. enhet.

2) 250 ppm Cl2tilsatt som blekemiddel, eller

5,3 liter 18% NaOCl pr. enhet.

Igjen ble enheten luft-gjennomblåst hver time i fire timer. Det oppsto moderat skumdannelse, og luftgjennomblåsningen ble stoppet når skummet nådde toppen av enheten. Enheten fikk stå over natten, og ble så tilbakevasket i 1-3/4 time inntil det ikke ble observert flere partikler eller skumdannelse i utløpsvannet. Tilbakevasknings-vannet klarnet mye hurtigere, enn;i katione-enheten, d.v.s. at færre partikler var fjernet.

3. Sterkbase- enhet i rekke nr. 1: ( 4, 25 m 3)

Dosering: Samme oppløsningsstyrke. Den totale tilsatte mengde var 9,46 liter av den beskrevne blanding og 3,60 liter 18% NaOCl.

Denne enhet inneholdt nesten ingen løsnede partikler

og skummet under luftgjennomblåsningen og under tilbakevaskningen. Tilsetning av et kjemisk avskumningsmiddel til avfallsvannet var meget effektiv med hensyn til forhindring av skumdannelse i kloakkledningene.

4. Alle harpikenheter i rekke nr. 2:

De betingelser som er beskrevet for rekke nr. 1, ble anvendt ved behandling av rekke nr. 2, og den samme mengde kjemikalier ble anvendt.

Reaksjonstiden for rensemidlet ble imidlertid opprettholdt i fire timer. Kation-enheten var kraftigere tilgrodd enn kation-enheten i rekke nr. 1. En tilbakevasknings-skylling på 2-1/2 timer trengtes således, i forhold til 2 timer for kation-enheten i rekke nr. 1.

EKSEMPEL 1

Forebyggende vedlikeholds- behandling for avmineraliserings- rekke nr. 1

En forebyggende vedlikeholds-dosering på 20 ppm av blandingen av overflateaktivt middel og dispergeringsmiddel anvendt i de ovennevnte tester ble ledet inn i tilbakevaskningsvannet under de første ca. 10 minutter av hver tilbakevaskning av kation-, svakbase- og sterkbase-enhetene. Produktet viser seg å være skyllet ut av enhetene under den resterende tilbakevaskning, d.v.s. 20 minutters tilleggsskylling pluss den vanlige regenerering og regenererings-skylling. "Slutt"-skyllevannet som ble uttatt i løpet av de siste to minutter av skyllingen, viste en overflatespenning tilsvarende det innstrømmende ubearbeidede vann.

Etter atskillige tilbakevasknings-sykluser hvor dette forebyggende vedlikeholds-program ble anvendt, brakte rense-behandlingen rekkene tilbake til deres maksimalt tilgjengelige driftstilstand. Lengden av kjøringen av rekke nr. 1 ble øket fra 1 835 700 liter til 4 050 000 liter, og for rekke nr. 2 ble det oppnådd en økning på fra 3 293 000

til 3 974 300 liter. En harpiksanalyse viste at bare 81%

av den opprinnelige kapasitet var tilbake, d.v.s. at all den tilgjengelige kapasitet hos denne brukte harpiks var gj enopprettet.

Oppsamlede data etter fem måneders drift godtgjorde at den forebyggende vedlikeholdsbehandling ved rekke nr. 1 reduserte minskningen i lengden av kjøringene til bare ca. 12-15%, mens rekke nr. 2 viste en hurtig minskning på

45% i kjøringenes lengder, d.v.s. de forholdsvise mengder av behandlet vann.

Denne prøve illustrerer at det forebyggende vedlikeholdsprogram er særdeles effektivt. Avmineraliserings-rekke . nr. 1 ble i begynnelsen renset og behandlet med en blanding med et vektforhold på 1:1 av overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel pluss klor. Den ble så kontinuerlig og syklisk behandlet med den samme blanding av ikke-ionisk overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel for tilveiebringelse av optimale driftskapasiteter og utmerkede lave lekkasje-egenskaper, typisk for rene avmineraliseringsharpikser. I motsetning til dette viste avmineraliserings-rekke nr. 2, som var effektivt charge-renset men ikke ytterligere behandlet med et syklisk forebyggende og vedlikeholds-program, en reduksjon i sine drifts-egenskaper.

Det gunstige resultat ved fjerning av overflate-forurensningene skyldtes trolig delvis kombinasjonen av overflateaktivt middel, dispergeringsmiddel og klor som oksydativt biocid. Det antas også at klor kan påvirke en hver forurensende polymerkjede der hvor grenene sitter og forårsake brudd i kjeden, hvilket resulterer i lavere molekylvekt og dannelse av mer vannløselig polymer-residuum. Den alkalitet som tilveiebringes ved anvendelse av blekemidlet, kan også være fordelaktig ved omdannelse av polymeren til dens mer vannløselige natriumsalt-form.

EKSEMPEL 2

2. Forbedring av yteevnen hos en forurenset sterkbase- anionebytterharpiks

De følgende tester ble gjort for å undersøke om det er mulig å forbedre yteevne-egenskapene hos tilgrodde anion-harpikser ved anvendelse av et overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel som tilsatsstoff til den vanlig anvendte renseoppløsning, d.v.s. en blanding av salt og kaustisk soda. Endelig håper man å tilveiebringe tilstrekkelig bevis for anvendbarheten av slike bestanddeler for å hjelpe på opprettholdelse av anion-harpikser i topp-driftstilstander, d.v.s. for å hindre opphopning av organiske stoffer istedet for at harpiksen får bli tilgrodd og vente inntil omkostningene ved å drive en enhet er så høy og den frembrakte vannkvalitet er så dårlig at anleggs-lede-ren blir stilt overfor et alvorlig driftsmessig problem.

Den valgte harpiks var en innkjøpt prøve som nylig var mottatt. Kunden hadde erfart'både dårlig vannkvalitet og

høyt pH med denne harpiks. Denne prøve inneholdt en moderat mengde gulbrun-fargede, fnuggaktige partikler med varierende form og størrelse, og selve harpiksen var belagt med moderate mengder av en slimaktig substans. Prøven hadde en dårlig

lukt som ikke er karakteristisk for nye anionebytter-harpikser. Vannet som.omga harpikspartiklene, hadde et totalt bak-terieinnhold på ca. 10 7, målt ved Orion Easicult-testen, hvilket anga at harpiksmiljøet var mikrobiologisk tilgrodd og forurenset.

Prøven viste bare 79% av sin opprinnelige totale kapasitet og 67% av sin opprinnelige saltspaltende kapasitet. Den inneholdt 10% ødelagte korn, var forurenset med 0,42 g Fe og 0,92 g Si pr. dm harpiks og var også tilgrodd med store mengder mørk-fargede organiske substanser.

A. Kapasitets- og lekkasjetester før kjemisk behandling To 40 ml prøver av denne harpiks ble anbrakt i en 50

ml byrette og gjennompumpet med vann inneholdende 585 ppm saltsyre beregnet som CaCO-,, til en 50 mmho (mikromho) le3k-kasje. Harpiksen ble så regenerert med 80 .'g NaOH pr. dm harpiks, skyllet og gjennompumpet med testvannet med 585 ppm total-saltsyre som CaCO^.

En prøve (kolonne A) viste et utløpsvann med en ledningsevne på 10-21 mikromho. Den annen prøve (kolonne B) resul terte i vann med en ledningsevne på ca. 25-30 mmho, men ved slutten av syklusen ble det bemerket at denne prøve inneholdt litt mer rester enn den første prøve.

B. Kapasitet- og lekkasjetester etter kjemisk behandling Kolonne A ble behandlet med den vanlig anbefalte behandling med 160 g NaCl og .16 g NaOH pr. dm3 harpiks, anvendt som en 10% oppløsning ved 60°C i tre timer. Den virkelige mengde som ble anvendt, var 60 ml oppløsning pr. 40 ml harpiks.

Kolonne B ble behandlet med en blanding av 60 ml av den ovenstående oppløsning, fortynnet til 110 ml totalt med en vandig oppløsning av 50 mg etoksylert nonylfenol (9 mol),

50 mg polyoksypropylen-polyoksyetylen-kondensat, tåkepunkt

32°C, og 25 mg alkyldimetylbenzylammoniumklorid, et kvaternær-amin-biocid. Behandlingstiden var tre timer ved 60°C.

Begge kolonnene fikk stå uten varme over natten, idet tilstrekkelig av hver behandlingsoppløsning omga harpikskornene. Harpiksprøvene ble så skyllet med 0,2 N HC1, fulgt av vann, regenerert, skyllet og gjennomblåst, som under A.

De opphopede behandlings-utløpsvann hadde begge en meget

mørk rødbrun farge. Den oppnådde vannkvalitet var imidlertid helt forskjellig. Den harpiks som var behandlet med det overflateaktive middel, bio-dispergeringsmiddel og biocid blandet med salt og etsalkali, fremskaffet et vann med en ledningsevne på ca. 5-10 mmho mindre enn den kolonne som var behandlet med det overflateaktive middel etc, og tilveie-brakte en vannkvalitet på ca. 6 mmho i ca. to tredjedeler av testen, mens den harpiks som var behandlet uten disse til-satsstoffer, resulterte i en vannkvalitet på ca. 15-20 mmho gjennom størstedelen av testen, idet ca. 5% av kjøringen ga vannkvaliteten på 8 mmho.

Den første tredjedel av det vann som var behandlet med begge harpikser, viste en lys gulbrun farge, og det ble bemerket mer farge hos den harpiks som var behandlet med overflateaktive stoffer etc. Dette synes å underbygge den vurdering at en sterkbase-harpiks hvori det har fått opphopes organiske stoffer, meget sannsynlig aldri kan bli fullstendig renset, på grunn av lav bevegelighet hos organiske stoffer med høy molekylvekt. Med andre ord kan man ikke vente at en harpiks hvori disse substanser er blitt opphopet over et langt tidsrom, blir fullstendig renset på det forholdsvis korte tidsrom som er avsatt til rensning. Den positive forbedring som er bemerket her, tilveiebringer imidlertid bevis for verdien av anvendelse av overflateaktive midler og bio-dispergeringsmidler for å hjelpe på fjerning av organiske stoffer fra anion-harpikser som ellers er vanskelig å

få vekk fra harpiksene. Dessuten angir disse resultater videre at de bestanddeler som anvendes, er utmerkede kandi-dater ved forhindring av opphopning av organiske stoffer på anionebytter-harpikser.

EKSEMPEL 3

3. Produkt- fremstilling

Totalt fire produkter ble fremstilt. Produktene innbefattet et biodispergeringsmiddel (polyoksypropylen-polyoksyetylen-kondensat fremstilt som beskrevet i US-

patent 2 674 619, som er inntatt som referanse) og et overflateaktivt middel (etoksylert nonylfenol [9 mol EO]), med eller uten et biocid av kvaternært amin (alkyldimetylbenzylammoniumklorid).

Alle produktene ble utformet i 50% oppløsninger i

vann. De individuelle bestanddeler ble blandet ved 60-65°C uten noen vanskelighet. Ved lavere temperaturer er blandingen noe vanskeligere, idet viskositeten av oppløsningene under blandingen er slik at det trengtes atskillig tid for å oppnå en uniformt blandet oppløsning. Den foretrukne iblan-dingsrekkefølge var: vann, overflateaktivt middel fulgt av dispergeringsmiddel, og til slutt kvaternæramin-biocidet.

Produktbestanddeler og iblandings- rekkefølge

del A, bortsett fra at det har et tåkepunkt (32°C) som er 8° høyere enn tåkepunktet for Dispergeringsmiddel A.

Alle de fremstilte produkter er fargeløse, klare og

noe viskøse oppløsninger. De oppløses lett i vann ved en hvilken som helst konsentrasjon og ved en hvilken som helst temperatur.

Disse CX-produkter ble underkastet stabilitetstester

ved 49°C, 24°C, -0°C og -17,8°C. Etter to uker ble det ikke observert noen forandring, bortsett fra at produktene frøs ved -17,8°C. Ved tining ble det observert et fullstendig fryse-tine - utbytte.

De følgende overflateaktive midler er blitt anvendt

med heldig utfall i prosessen:

Makon 10 — en ikke-ionisk, væskeformig alkylfenoksy- polyoksyetylen-etanol.

Surfonic N-85 — en ikke-ionisk, væskeformig nonylfenoksy-polyetoksy-etanol.

EKSEMPEL 4

Effektiviteten av vårt program kombinert av ikke-ionisk overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel for opprettholdelse av kapasitetene av ionebytter-harpikser, ble testet ved et anlegg i sydlige deler av U.S.A. En kation-

og to anion-avmineraliserings-enheter var tilgrodd av vann-inneholdende organiske substanser fra naturlige kilder og også eventuelt fra et kloakkbehandlingsanlegg oppstrøms. Kationebytter-harpiksene viste et overflatebelegg med udefi-nerte organiske stoffer, bakterieslam og med påvisning av mikroorganismer. Anionebytter-harpiksene var kraftig tilgrodd av mørkebrune substanser som ble antatt å være ligniner og tanniner. Det ble dessuten påvist substanser med en olje-aktig eller fettaktig beskaffenhet på anionebytter-harpiksene, hvilket forårsaket sammenklumping av harpikspartiklene. Alle de tre enhetene ble behandlet med en kombinasjon av det foretrukne ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmiddel i kombinasjon med natriumhypoklorid anvendt både som oksyderende middel såvel som biocid.

Vann som strømmet gjennom avmineraliseringsenhetene, hadde temperaturer i området fra 29,4°C til ca. 35°C under testen. Vannet inneholdt vesentlige mengder av naturlige organiske stoffer pluss uttømningen fra et kloakkbehandlingsanlegg oppstrøms. Skjønt det ikke ble gjort noe omfattende analytisk forsøk på å identifisere hver av de organiske forurensninger, kunne et rimelig overslag over disse forurensninger innbefatte tilstedeværelse av tanniner, ligniner, fettsyrer, mikrobiologiske organismer og avfallsproduktene derav.

Kationebytter-enheten var blitt ifylt Permutit QB og ble testet til å ha en total bytterkapasitet lik 1,55 milliekvivalenter pr. milliliter, som var ca. 77% av den opprinnelige ionebytterharpiks-kapasitet. Anionebytterenhet nr. 1 ble fylt med Dowex 11, som hadde en saltspaltende kapasitet lik 0,44 milliekvivalenter pr. milliliter eller ca. 34% av den opprinnelig kapasitet, ble testet til å ha 0,45 milliekvivalenter pr. milliliter av svakbase-grupper sammenlignet med ingen svakbase-grupper påvisbare på ny, frisk harpiks,

og hadde en total bytterkapasitet på 0,89 milliekvivalenter pr. milliliter, som tilsvarte ca. 68% av den opprinnelige kapasitet.

Anionebytterharpiks-enhet nr. 2 ble fylt med IRA-402 fra Rohm&Haas, som ble testet til å ha 0,38 milliekvivalenter pr. milliliter salt-spaltende kapasitet, det samme som ca. 29% av den opprinnelige kapasitet. Svakbase-kapasiteten hos denne harpiks ble testet til å ha 0,71 milliekvivalenter pr. milliliter, skjønt ingen svakbase-kapasitet er påvisbar hos frisk, ny harpiks. Den totale bytterkapasitet hos denne anioneenhet-harpiks var 1,09 milliekvivalenter pr. milliter, som ble testet til å være 84%

av den opprinnelige friske nye harpikskapasitet.

Behandling av de kationiske bytterharpikser med Alcian Blue Dye anga tilstedeværelse av polysakkarider såsom bakterieslam, tresukkerarter og slamdannende bakterier.

Som angitt ovenfor var anion-harpiksene mørke av farge, dannet små klumper og hadde hvitt belegg som bare ble opp-løst ved forlenget kontakt med varm etsalkali. Skjønt det ikke ble kjørt noen analyse, vil igjen denne varme kaustiske oppløsning være typisk for silikat-avsetninger som vil ha tendens til å dannes når løselige silikater føres over en sur harpiks, for eksempel en harpiks med høye prosentandeler av svakbase-grupper.

Hver av de tre enhetene ble i betynnelsen behandlet med en charge-behandling inneholdende 2500 ppm av et kom-binasjonsprodukt som i sin tur inneholdt det foretrukne ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet ifølge denne oppfinnelse. Dessuten ble det tilsatt 250 ppm klor (som natriumhypoklorid) basert på 2 sjiktvolumer vann.Behandlingen av anioneharpiks-enhetene innbefattet også tilsetning av 100 ppm av et kvaternæramin-biocid.

Enhetene ble åpnet, vannet fikk renne ned til ca. 15

cm over harpiksen, og de kjemikalier som er oppregnet ovenfor, ble tilsatt. Vanntemperaturene var mellom ca. 29°C

og 32°C under tilsetningen av disse kjemikalier. Enhetene ble straks luftgjennomboblet og så hver time i fire timer. Det var en stor mengde skumdannelse inne i enheten, og luft-gjennomboblingen ble stanset når skummet syntes på toppen av hver av harpikssjikt-enhetene.

Hver av enhetene ble så tilbakevasket til det flommet over inntil utløpsvannet var fritt for partikkelformig stoff og lite eller ingen skumdannelse ble observert. Dette tok ca. 45 minutter for kationeharpikssjikt-enhetene og ca. 75 minutter for hver av anion-enhetene. Alle de tre enhetene ble så regenerert på hver sine vanlige måter.

Den forebyggende vedlikeholdsbehandling ble straks startet, fulgt av charge-rensning av kation-enhet nr. 1

og dessuten av anion-enhet nr. 1. Anion-enhet nr. 2 ble ikke behandlet ytterligere foråt man skulle ha den fordel å kunne sammenligne yteevnen hos denne enhet med anion-enhet nr. 1, hvorved man sammenlignet to identiske enheter slik at man kunne observere virkningen av periodisk vedlikeholdsbehandling i forhold til yteevnen hos den enhet som bare var underkastet charge-rensebehandling.

Det forebyggende vedlikeholdsprogram besto av tilfø-ring av 80 ppm av en 25% vandig oppløsning av det kombinerte

produkt av et ikke-ionisk overflateaktivt middel med et

'bio-dispergeringsmiddel i de første 10 minutter av hver tilbakevaskning fulgt av en 20 minutters fortsettelse av tilbakevaskning med standard-rensevann og deretter fulgt av vanlig regenerering. Tabell II representerer data som sammenligner de oppnådde resultater med disse tilkoplede ("on-line") felt-tester.

Omhyggelige observasjoner av tabelldataene angir virkningene av rensning og virkningene av det forebyggende vedlikeholdsprogram. Anleggsdrift-personalet ble bedt om å overvåke disse enheter til deres virkelige endepunkt, det vil si silisiumdioksyd-lekkasjer for anion-enhetene og en reduksjon i frittmineral-surheten for kation-enheten. Vanligvis ble avmineraliseringsenhetene i dette anlegg drevet ved automatiske vannmålings-stengeinnretninger.

Når et forbestemt antall liter vann hadde passert gjennom enhetene ble enhetene automatisk tilbakevasket, regenerert og skyllet før de ble brakt i kontakt med vann som trengte denne behandling. Når det gjaldt anion-enhetene gikk nor-male kjøringer bra utover lekkasje av silisiumdioksyd.

Våre tester anga at anion-enhetene ikke mistet mer kapasitet, men rensning med vår chargesystems-metode øket ikke driftskapasiteten. Dette er ikke altfor overraskende siden dataene for de opprinnelige harpikser anga at disse harpikser var blitt forringet dramatisk til en slik yttergrense at en fortsettelse av denne prøve var tvilsom.

Det forebyggende vedlikeholdsprogram anga imidlertid

at utstrekningen av tilgroing var redusert utover de reduk-sjoner som ble oppnådd ved anvendelse av charge-rense-prosessen.

Resultatene av denne vurdering angå også at det overflatebelegg som forurenset kation-harpiksen, var fjernet og at den mengde som passerte denne harpiks, var øket fra 908.400 liter pr. kjøring til 1.022.000 liter pr. kjø-ring. En etterfølgende anvendelse av den forebyggende vedlikeholds-dosering ifølge vår oppfinnelse hjalp på opprettholdelse av denne utvidede gjennompasseringsøkning.

De ionisk forurensede anion-harpikser viste ingen forandring i gjennompassering i begynnelsen. Imidlertid viste ikke disse ionisk forurensede anion-harpikser noen ytterligere økning i driftskapasiteter og -egenskaper endog med disse forholdsvis korttidige tester.

Det forebyggende vedlikeholdsprogram fortsatte over

et tidsrom på ca. 14 måneder. Over dette tidsrom ble kjø-ringslengdene for de kraftig tilgrodde sterkbase-anionharpik-

ser dramatisk forbedret fra ca. 643.000 til 859.000 liter og er blitt opprettholdt på dette nivå i de siste 4 måneder av dette 14 måneders tidsrom. Vannkvaliteten i den totale avmineraliserings-rekke ble også dramatisk forbedret.

Den observasjon at den kjemiske kapasitet, d.v.s.

den salt-spaltende kapasitet, ikke minket noe ytterligere, men heller øket i en liten grad, er også betydningsfull. Egentlig anga de tester som er vist på fig. 4, at anvendelsen av det forebyggende vedlikeholdsprogram øket harpiks-levetiden med minst 19 måneder og hadde med hell renset det som var påstått å være et irreversibelt tilgrodd anion-harpikssjikt. Interessant nok forble de totale bytterkapasiteter hos de harpikser som var behandlet med oppfinnelsen etter et forebyggende vedlikeholdsprogram, uforandret i hele denne prøves utstrekning. Dette angir at oppfinnelsen totalt hemmer og forhindrer ytterligere nedbrytning av harpiksene og hemmer og forhindrer ytterligere tap av bytterkapasiteter for disse harpikstyper.

Oppsummert anga denne feltprøve-sammenligning, spesielt for de to anionenhet-rekker, at avmineraliserings-rekkene gradvis hadde minket i kapasitet over et tids-

rom på ca. 2 eller 3 år. Denne gradvise reduksjon i effektivitet skyldtes harpiks-forringelse pluss utstrakt opphopning av naturlige organiske forurensninger og mikroorganismer og deres avfallsprodukter som stammet fra naturlig vann såvel som et kloakkbehandlingsanleggs-utslipp oppstrøms, i det vann som ble tilført til disse avmineraliserings-rekker. Denne felt-prøve sammenlignet både chargeutvask-ning under anvendelse av kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse, såvel som det forebyggende vedlikeholdsprogram hvor disse samme kjemikalier ble anvendt, når det ble anvendt på de anioniske og kationiske enheter som utgjorde avmineraliserings-rekkene ved denne foredlingsinnretning. Charge-utskyllingen eller renseprosedyren viste hovedsakelig ingen målbar virkning, skjønt de totale kjøringslengder viste en gradvis økning.

Etter chargebehandling ble en tilførselspumpe forbundet med tilbakevaskningsvann-ledningen i anion-enheten, og kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse ble ført til tilbakevaskningsvannet under den første tredjedel av den totalt 30 minutters tilbakevaskningssyklus som finner sted før hver regenerering. Kjemisk tilførsel var på 80 ppm basert på totalt volum av behandlet tilbakevaskningsvann. Ingen annen kjemisk behandling eller betjening av disse enheter ble tilveiebrakt.

Ved den tid da det forebyggende vedlikeholdsprogram

ble startet ble den totale kapasitet hos den enhet med hvilken dette tilbakevaskningssystem var forbundet, 568.000 liter. Denne kjøringslengde ble sakte og gradvis forbedret til en total kjøringslengde på 859.000 li-ter.

Det er også ytterst betydningsfullt at harpiksen i

denne anion-rekke bare hadde 29% av sin opprinnelige salt-spaltende kapasitet og 84% av sin opprinnelige totale kapasitet når denne prøve ble startet. En fornyet undersøkelse av kapasitetene hos denne harpiks ca. 13 måneder senere anga at harpiksen hadde 32% av den opprinnelige saltspaltende kapasitet, hvilket anga en økning på ca. 10% i den kjemisk tilgjengelige totale bytterkapasitet. Dette angir at anven-delsene av kjemikaliene ved det vedvarende forebyggende ved-likehold ifølge denne oppfinnelse reduserer ytterligere kjemisk nedbrytning av disse anion-harpikser. De kjemikalier som ble anvendt i hele denne testen, var en blanding på 1:1

av en etoksylert nonylfenol inneholdende 9 mol etylenoksyd og et bio-dispergeringsmiddel som var blitt syntetisert ved kondensasjon av etylenoksyd med et propylenoksyd-addisjons-produkt på propylenglykol, som ga et produkt med en molekylvekt på ca. 1500-5000 og en HLB på mellom 4 og 10.

EKSEMPEL 5

Et oljeraffineri på Gulf-kysten har 7 avmineraliserings-rekke med en historie med tap av ionebyttérkapasitet og fordring av lange vannskyllinger og regenereringer. Harpiks-tilgroing på grunn av forskjellige typer naturlige og syntetiske organiske materialer såvel som mikroorganisme- og mikro organisme-avfallsprodukt-opphopning var antatt å være hoved-årsaker til denne dårlige driftshistorie. De kationiske og svakbase-anioniske harpikser i to rekker inne i dette avmineraliseringssystem ble charge-renset med kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse, fulgt av en forebyggende vedlikeholdsbehandling bare på én rekke. Chargerensnings-behandlingen forbedret disse rekkers yteevne i en liten utstrekning. Den avmineraliserings-rekke som ikke fikk noen ytterligere forebyggende vedlikeholdsbehandling, forble på et nivå med dårlig yteevne. Den avmineraliserings-rekke som fikk den forebyggende vedlikeholdsbehand-

ling under anvendelse av kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse, har vist en merkbar og stabil forbedring.

Feltprøvene ved dette Gulfkyst-raffineri ble oppsatt for sammenligning av resultater oppnådd for en avmineraliserings-rekke nr. li forhold til avmineraliserings-

rekke nr. 2. Rekke nr. 1 ble vedlikeholdt ved standard-praksisen for dette raffineri under de utstrakte tidsperio-der for denne test.

Avmineraliserings-rekke nr. 2 ble satt på det forebyggende vedlikeholdsprogram som fordret tilsetning av kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse til de første 10%, men ikke mer enn de første 50%, av tilbakevaskningssyklusen, fulgt av standard-regenererings- og -skylleteknikker. Kjemikaliene ble tilsatt ved hver tilbakevaskning over et tidsrom på ca. 9 måneder. Begge avmineraliserings-rekker ble tilbakevasket i begynnelsen og renset under anvendelse av de chargebehandlinger som er beskrevet ovenfor og under anvendelse av kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse. Før denne utrensning hadde anleggspersonalet tidligere renset harpiksene i hele avmineraliserings-systemet med etsalkali og regenererings-kjemikalier ca. to til tre måneder før denne felt-prøve ble startet.

Resultatene fra chargerensningen som fulgte tett etter den totale rensning av harpiksene på stedet av anleggs-personale, anga at bare ubetydelige forbedringer i harpikskapasitet, regenéreringskjemikalie-anvendelse og vann-anvendelse, i tillegg til vannkvaliteten, ble observert.

Den ubetydelige forbedring ble imidlertid observert i den rekke som fikk behandlingen ifølge denne oppfinnelse.

I den rekke som fikk den forebyggende vedlikeholdsbehandling, gjenvinningsbehandlingen og gjenopprettings-behandlingen ifølge denne oppfinnelse, ble imidlertid yteevnen hos harpiksen, både kation-harpiksen og anion-harpiksen i denne avmineraliserings-rekke, langsomt og konse-

kvent forbedret inntil harpiksen hadde gjenvunnet nesten all sin begynnelses-kapasitet for behandling av vann inneholdende anion-typer.

Dette anlegg har fortsatt med det forebyggende vedlikeholds-gjenopprettingsprogram inntil denne dato. Resultatene fortsatte å angi at de harpikser, både kationiske og anioniske, som finnes i denne avmineraliserings-rekke, har beholdt den maksimale harpikskapasitet og saltspaltende kapasitet,

og de viser at det ikke har oppstått noen ytterligere har-piksnedbrytning i løpet av de siste 7 måneder av denne bestemte felt-prøve. En kontinuerlig forbedring i kjøringslengden for denne avmineraliserings-rekke er blitt notert av personalet på dette Gulfkyst-raffineri. Tabeller III, IV, V, VI og fig. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 og 12 angir de resultater som er oppnådd ved overvåkning av harpikssystemet under det forebyggende vedlikeholdsprogram som er anvendt for gjenvinning, forbedring og opprettholdelse av yteevnen hos disse vannbehandlings-bytterharpikser.

EKSEMPEL 6

Endelig ble det gjort en prøve på et kjemisk anlegg i en midtvest-stat i U.S.A. Dette anlegg opererte to vann-bløtgjøringsinnretninger for sitt lavtrykks-varmekjel-system under anvendelse av standard-ionebytterteknologi. Kjøringslengder i dette anlegg var bare ca. 193.000 liter selv om harpikskapasiteten var større enn 80% av begynnel-seskapasiteten men mindre enn 90% av begynnelseskapasite-ten.

Denne feltprøve hadde som mål å påvise at det forebyggende vedlikeholdsprogram i seg selv kunne gjenopprette, forbedre og opprettholde yteevnen hos disse vannbehandlings-faststoffer og ionebytterharpikser som var tilgrodd av jern, organiske substanser, mikroorganismer og mikroorganisme-avfallsprodukter.

Driftsmetodene ble ikke forandret på noen måte under denne anleggsprøve. Det ble ikke fullført noen charge-rensning av denne harpiks, men det ble ganske enkelt startet et forebyggende vedlikeholdsprogram som omfattet syklisk behandling av ionebytterharpiksene inne i vannbløt-gjøringsenhetene i dette anlegg med en effektiv mengde av det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet ifølge denne oppfinnelse. Denne behandling ble supplert ved tilsetning av et kvaternær-ammonium-biocid sammen med det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet beskrevet ovenfor.

Det ikke-ioniske overflateaktive middel som ble valgt, var igjen etylenoksyd-addisjonsproduktet av en alkylert fenol som hadde en HLB på ca. 13-14. Det bio-dispergeringsmiddel som ble valgt for fullføring av disse tester, besto av et etylenoksydkondensat med propylenoksyd-addisjonsprodukter på propylenglykol. Dette bio-dispergeringsmiddel hadde en molekylvekt på mellom 1500 og 3000 og hadde en HLB på mellom 7 og 8.

Harpikssjiktene ble behandlet ved tilsetning av ca.

20 ppm av produktet inneholdende et vektforhold mellom ikke-ionisk overflateaktivt middel og bio-dispergeringsmiddel på 1:1 til de anioniske harpikser som fantes inne i denne vannbløtgjøringsenhet. Tilsetningen ble gjort under den første tredjedel av tilbakevaskningssyklusen og ble fulgt av skylling av sjiktet under de neste to tredjedeler av tilbakevaskningssyklusen og deretter fulgt av standard-regenereringsteknikker. De kationiske harpikssjikt ble tilbakevasket under anvendelse av 20 ppm av ovennevnte preparat og i tillegg en effektiv mengde av en biocid-forbindelse av kvaternært ammoniumsalt. Igjen ble rense-oppløsningen inneholdende det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmiddel sammen med biocidet, til-

satt under den første tredjedel av tilbakevaskningssyklu-

sen, fulgt av en utskylling av rensekjemikalier under de siste to tredjedeler av tilbakevaskningssyklusen og deretter fulgt av standard-regenereringskjemikalier og skylleteknikker.

Resultatene anga at de totale kjøringslengder øket

fra 193.000 liter i begynnelsen til ca. 261.000 liter innen et tidsrom på to uker. Etter den første måned hadde kjø-ringslengdene stabilisert seg på ca. 261.000 liter og ble satt tilbake til en kjøringslengde på 238.500 liter for å sette dette system under automatisk regulering for å

gjøre det enklere for operatørene av denne kjemiske anleggs-innretning. Dette anlegg har hatt en vellykket og kontinuerlig drift ved denne 238.500 liters kjøringslengde uten noe angitt tap av harpikskapasitet eller ionespaltnings-kapasitet i et tidsrom på ca. 6 måneder.

Denne siste feltprøve angir den vellykkede anvendelse

av det forebyggende vedlikeholdsprogram alene uten behov av noen forutgående chargerensnings-operasjon. Et slikt program forhindrer stansning av avmineraliserings-rek-

ken, hvorved dødtid i dampdannelse og dødtid i driften av kjemiske bearbeidningsanlegg forhindres.

EKSEMPEL 7

Det ville være ventelig for denne oppfinner at hvis et system var i gang med nylig ifylt frisk ionebytterharpiks

og dette system ble behandlet på den måte som er beskrevet ovenfor med det forebyggende vedlikeholdsprogram under anvendelse av kjemikaliene ifølge denne oppfinnelse, kunne

dette system vedlikeholdes ved optimal harpikskapasitet, optimal saltspaltende kapasitet og kjøringslengder med op-timalt antall liter i et sterkt forbedret tidsrom. Et slikt system som drives med fortrinnene ifølge denne oppfinnelse , ville spare operatøren for betraktelige pengeutgifter og omkostninger som vanligvis ville skyldes vann-anvendelse, anvendelse av regenéreringskjemikalier, drifts-dødtid, harpiksutskiftnings-omkostninger og arbeidsomkost-ninger.

EKSEMPEL 8

En hjemme-vannbløtgjøringsenhet var stygt tilgrodd

av opphopede rester, organiske forurensninger, mikrobiologisk vekst og avfallsproduktene derav. Hjemme-vannbløt-gjøringsenheten hadde ikke noen tilbakevaskningssyklus før regenerering men gikk i stedet direkte fra drift til regenerering, så til en skyllesyklus og så tilbake igjen i drift.

Preparatet ifølge Eksempel 1 ble tilsatt direkte til det konsentrerte NaCl-saltvann som ble anvendt til regenerering av denne vannbløtgjøringsenhet. Konsentrasjonene var ca. 2000 ppm, og vanlig regenerering med saltvann innbefattende det kjemiske preparat ifølge Eksempel 1 ble fulgt av den vanlige skyllesyklus som fjernet overskudd av saltvann og et hvert rest-kjemikalie. Rikelige mengder av opphopede organiske, uorganiske og biologiske rester ble fjernet fra harpiksen som var anvendt i denne hjemme-vannbløtgjøringsinnretning. Fortsatt behandling under hver regenererings- og skyllesyklus, under anvendelse av fra 10 til 200 ppm av preparater innbefattende et ikke-ionisk overflateaktivt middel, et ikke-ionisk bio-dispergeringsmiddel og et fett-kvat.ammoniumsalt-biocid. opprettholdt harpiksen i denne enhet med bortimot opprinnelig effektivitet.

EKSEMPEL 9

Preparatene ifølge Eksempel 8 ble funnet å være bare svakt oppløselige i det konsentrerte saltvann som ble anvendt til regenerering av hjemme-vannbløtgjøringsenhetene. For forbedring av harpikssjikt-kontakt med preparatene ifølge denne oppfinnelse ble det anvendt forskjellige koplingsmidler. Disse midler innbefattet høy-HLB-materialer med en HLB på mellom ca. 12 og ca. 30. Spesielt så tilsetning av opptil like mengder av de følgende forbindelser ut til å forbedre løseligheten av stoffet ifølge Eksempel 1:

Koplingsmidler

1. Rohm&Haas Triton DF-20, en modifisert etoksylert alkohol; 2. Rohm&Haas Triton X-114, en oktyl-fenoksypolyetoksyetanol; 3. Westvaco Diacid 1550, en dimer-syre.

Tilsetning av preparatene ifølge denne oppfinnelse, sammenkoplet med koplingsmidler lignende eller lik de som er oppregnet ovenfor ville ventes å fungere i en prosess for forbedring og opprettholdelse av yteevnen hos vannbehandlings-faststoffer som er, eller har tendens til å bli, tilgrodd av organiske substanser, mikrobiologisk vekst og avfallsprodukter derav. Prosessen bør innbefatte syklisk tilsetning av disse preparater, med eller uten et koplingsmiddel som beskrevet ovenfor, til hver regenererings-syklus eller tilbakevaskningssyklus, hvis disse er separat, fulgt av en skyllesyklus som ville fjerne r,egenererings-kjemikalier såvel som preparatene ifølge denne oppfinnelse, innbefattende koplingsmidlene hvis deres anvendelse er funnet nødvendig for opprettholdelse av fullstendig løselighet eller dispergerbarhet i regenererings-saltoppløsningene.

OPPSUMMERING

Behandlingen av forurensede harpikser med overflateaktive midler og bio-dispergeringsmidler vil vesentlig forbedre prestasjonsegenskapene hos harpikser. Ved sammenligning med behandlinger som er alminnelig tilgjengelige for industrien er forskjellene ved gjenoppretting av yteevnen hos ionebytterharpiks helt vesentlig. Dessuten reduserer den nye behandling sterkt bakterieveksten på harpiksen og redu serer sannsynligheten for tømming av store mengder bakterier ut i den behandlede vanntilførsel. Fysisk nedbrytning av harpikser reduseres når partikler og bakterie-avfallsprodukter ikke lenger opphopes og forårsaker utstrakt trykkfall over enheten.

Den alminnelige driftsmåten for en ionebytterenhet

er å la enheten operere inntil den er forurenset og drifts-vanskelighetene er for store til å fortsette anvendelsen av enheten. Hvis harpiksrensningen ikke viser de ønskede resultater, byttes harpiksen ut. Dette er alminnelig og godkjent praksis fordi brukeren av ionebytterenheter ikke har noe annet valg.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer:

(1) et middel til forhindring av opphopning av organiske og mikrobiologiske forurensninger ved at nylig ifylte harpikser behandles før eller under hver tilbakevasknings- og regenererings-syklus med det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet ifølge denne oppfinnelse; (2) et middel til forbedring og opprettholdelse av yteevnen hos disse harpikser under anvendelse av de sykliske behandlinger som er beskrevet ovenfor;

og

(3) gjenvinning av tapt harpikskapasitet forårsaket av tilgroing av disse harpikser med organiske stoffer, mikroorganismer, og avfallsprodukter derav.

Fordelene ved slike behandlingsprogrammer innbefatter: (1) harpiksene kan vedlikeholdes i god driftstilstand og kan drives med rimelig lave regenererings- og driftsomkostninger, og (2) opphopning av forurensninger inne i en harpiksenhet vil holdes på et minimum, hvilket reduserer omfanget av harpikssjikt-beskadigelse. Av disse grunner kan de omkostningsbesparelser som er oppnåelige med den foreliggende oppfinnelse, være vesentlige. Videre vil harpikssjiktet ikke lenger tilveiebringe store mengder av næringsstoffer for bakterier,

og det behandlede vann vil bli mindre forurenset med bakterier, hvilket er en viktig faktor i til-feller hvor det behandlede vann anvendes i matvare-eller drikkevare-industrien, til drikkevann eller til farmasøytiske anvendelser.

Anvendelsen av aktivert karbon og andre adsorberingsmidler til forbehandling av ionebytterenheter er en godkjent praksis. Disse anvendes for fjerning av klor, organiske stoffer, jern og forskjelligartede partikler fra vannet før ione-bytterbehandling. Anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse er blitt funnet å forøke effektiviteten av disse adsorberingsmidler over et lengre tidsrom og å begrense veksten av bakterier.

Anvendbarheten av midlene og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til ionebytter-harpikser eller adsorberingsmidler. Andre produkter som opphoper organiske stoffer, bakterier og bakterielle avfallsprodukter såsom f.eks. membraner for omvendt osmose, ultrafiltrerings-eller dialysemenbraner kan renses og vedlikeholdes ved de foreliggende teknikker.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til forbedring og opprettholdelse av yteevnen hos vannbehandlings-faststoffer som er, eller har tendens til å bli, tilgrodd av organiske substanser, mikroorganismer og avfallsprodukter derav, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter syklisk behandling av nevnte vannbehandlings-faststoffer med en effektiv mengde av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et biocid anvendes sammen med det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at biocidet velges fra gruppen bestående av fett-kvat.ammoniumsalt-biocid, bromnitril-substituerte biocider, isotiazolinene og uorganiske oksydative biocider.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at vannbehandlings-faststoffet er en ionebytterharpiks.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at ionebytterharpiksen velges fra gruppen bestående av kation-harpikser av geltypen, anion-harpikser av geltypen, makroporøse kation-harpikser og makroporøse anion-harpikser.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det ikke-ioniske overflateaktive middel har en HLB på mellom 6 og 14.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at bio-dispergeringsmidlet velges fra gruppen bestående av etylenoksyd-kondensater med propylenoksyd-addisjonsprodukter på propylenglykol med en HLB på mellom 4 og 10 og med en molekylvekt på mellom 1500 og 5000, ikke-ioniske polyetoksylerte rettkjedede alkoholer, tris-cyanetylerte kokusolje-diaminer, polyoksyetylen-sorbitan-estersyrer, ikke-ionisk N,N-dimetyl-stearamid og ikke-ioniske amin-polyglykolkondensater.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at vannbehandlings-faststoffene velges fra gruppen bestående av karbon-adsorpsjonspakning, grus- og sandsjiktfiltere, membraner for omvendt osmose og ionebyttermembraner.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor vannbehandlings-faststoffene omfatter ionebytter-harpikser anvendt til fjerning av ionearter fra vandige systemer og hvor nevnte ionebytterharpikser underkastes en tilbakevasknings- og regenererings-syklus, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter behandling av opptil de første 50% av tilbakevasknings-vann anvendt under hver tilbakevaskningssyklus med en effektiv mengde av det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet .

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter behandling av nevnte vannbehandlings-faststoffer eller ionebytterharpikser med en effektiv mengde av det ikke-ioniske overflateaktive middel og bio-dispergeringsmidlet i minst 24 timer ved en temperatur på mellom 37,8 og 82,2°C.

11. Fremgangsmåte til tilbakevaskning av ionebytterharpikser, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter utførelse av nevnte tilbakevasknings-operasjoner i nærvær av et revitaliseringsmiddel som er tilstede i tilbakevaskningssyklusen for de første 50% av tilbakevask-ningsoperasjonen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at nevnte revitaliseringsmiddel omfatter et ikke-ionisk overflateaktivt middel kombinert med et bio-dispergeringsmiddel.

13. Fremgangsmåte til forhindring av tilgroing av nylig ifylte ionebytter-harpikssjikt med organiske substanser, mikroorganismer, og avfallsprodukter derav, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter syklisk behandling av nevnte ionebytterharpikser under hver tilbakevasknings- og regenereringssyklus med en effektiv mengde av et ikke-ionisk overflateaktivt middel og et bio-dispergeringsmiddel.