JP2006247630A - 汚濁水処理用疎水化固液分離剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 地球規模で、人口の集中的増加や、産業活動の高度化に伴って使用水量が急増して河川、湖沼、港湾、海底の汚染が進行し、大きな社会問題としてクローズアップされている。地球環境への負荷を低減し、環境循環型社会実現のために、廃材を利用した珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材の粉粒体、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物の粉粒体とイオン性脱水剤との組み合わせにより汚泥と水分とを分離させる汚濁水の疎水化固液分離剤を提供する。
【解決手段】 汚濁水処理用疎水化分離剤が、珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物１００重量部とイオン性脱水剤０．０１〜５重量部を均一に混合し、配合された粉粒体状であり、容易に疎水化、凝集、脱水し固液分離ができる事を特徴とする疎水化固液分離剤である。

Description

本発明は、ダム工事などの現場で発生する建設泥土、湖沼、河川、港湾、ダム、海底などの浚渫汚泥、うどん店、ラーメン店などで発生する有機汚泥、屠殺場・食肉加工発生汚泥などに代表される産業排水・生活排水中に含まれる有機汚泥、さらには海で発生するプランクトンなどと水分とを分離させる疎水化固液分離剤に関するものである。

従来、下水などの排水処理、浚渫汚泥処理には、例えばＳＳ、ＣＯＤ、ＢＯＤなどの汚濁物質除去のために、一般的に凝集沈殿処理法が利用されている。凝集沈殿処理に使用される凝集剤は、水などに溶解して使用する高分子凝集剤、硫酸アルミニウムまたは塩化アルミニウムまたは塩化第２鉄などで構成される溶液系凝集剤と無機凝集剤や有機凝集剤を併用して粉体のまま利用する固体系凝集剤とに分けられてある。

これら凝集剤を水処理に利用しようとする場合、
（イ）得られた脱水ケーキの含水率は、８０〜９０％程度と高い数値であり、脱水ケーキの流動性も高く、性状が不安定で経時的に含水率が増加し、再汚泥化しやすく、埋立、投棄等の最終処分が極めて困難であり、汚泥の処理費用が高騰する。
（ロ）汚泥を採取した浚渫現場などにおいて脱水処理をする場合、汚泥の沈降速度が遅いため、処理日数がかかり、腐敗・悪臭により生活環境を保全できない。
（ハ）得られた汚泥の沈降速度が遅いため、高精度の清浄化水処理に使用する逆浸透膜保護を目的とする前水処理には適さない。
（ニ）凝集剤は、荷電性を持った無機金属塩であり、イオン価の異なる物質を、複数配合するため、高価になる。
などの問題点があった。
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものである。

本発明者らは、上記課題を解決するため各種水処理凝集剤について研究を重ね、石こうに少量のイオン性脱水剤のみを均一に混合分散し、配合された固液分離剤が他の水処理凝集剤と同等あるいはそれ以上の凝集沈殿効果を示すこと、脱水性能に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。すなはち、本発明は、

珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物１００重量部とイオン性脱水剤０．０１〜５重量部を均一に混合し、配合された汚濁水処理用疎水化固液分離剤、

珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材が住宅建材に代表される廃材ボードを主原料として粉砕した粉粒体であることを特徴とする

記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤、

石こうが廃材を主原料としたものであり、粉粒体であることを特徴とする

記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤、

石灰が廃材を主原料としたものであり、粉粒体であることを特徴とする請求項

記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤、

イオン性脱水剤がカチオン性脱水剤、アニオン性脱水剤、ノニオン性脱水剤あるいは両性脱水剤より選択した一種類以上を含むものであることを特徴とする

記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤である。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明では、上記

で示される珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物にイオン性脱水剤を配合する。本発明においてはこのイオン性脱水剤を含有することが、水中での凝集フロックの大きさ、沈降速度を速めるために必須である。

次に、本発明の固液分離剤に用いる珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材について説明する。該無機質材は、建材用ボードなどの商品として市販されている。また、該商品製造工程で生じる残材、端材の事をもさす。該商品は、一般的に珪石、セメント、生石灰を主原料にして、高温高圧蒸気釜で養生して生産されているが、生産方法に関しては多岐に渡るため、特に限定されるものではない。該無機質材の形態は水との接触面積を高め、汚泥中への分散効率を高めるために粉粒体状であることが好ましい。

次に、本発明の固液分離剤に用いる石灰、ドロマイドについて説明する。石灰は、石灰石、生石灰、消石灰およびこれらの混合物などが挙げられる。また、ドロマイドは、苦灰石、苦土生石灰、苦土消石灰およびこれらの混合物などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。石灰・ドロマイドの形態は水との接触面積を高め、汚泥中への分散効率を高めるために粉粒体状であることが好ましい。

次に、本発明の固液分離剤に用いる石こうについて説明する。石こうは、半水石こう、天然石こう、排煙脱硫石こう、りん酸石こう、廃棄石こう型材、石こうボード、あるいは、これらを加熱処理して得られる焼石こう、水硬性せっこう、およびこれらの混合物などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。特に建材廃材あるいは発電所で副生成物などとして得られる廃石こうは、環境負荷を軽減し、廃棄物を有効利用という観点から、その利用が好まれる。石こうの形態は水との接触面積を高め、汚泥中への分散効率を高めるために粉粒体状であることが好ましい。

本発明の汚濁水処理用疎水化固液分離剤中の

で示される珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物は、対象試料水中に含まれる水あるいは各種汚泥中に含まれるイオン種、イオン成分量などが異なるため、その配合量が異なり、組成は一概に限定されない。

イオン性脱水剤は、市販のカチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性脱水剤が挙げられる。アニオン性とノニオン性脱水剤では、主成分系がアクリル酸系、ポリアクリルアミド系、アクリル酸・ポリアクリルアミド系やポリアクリル酸ソーダ系が、カチオン性では、ポリアクリル酸エステル系、アクリル酸ジメチルアミノ系、メタクリル酸ジメチルアミノエチル系、アクリル酸ジメチルアミノエチル系、ポリアミジン系やエポキシアミン系が、両性では、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸、アクリルアミド、メタクリル酸の少なくとも１種類以上の混合系が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、環境負荷を軽減し、かつ、少ない投入量で各種汚泥の凝集効果を高めるために、強カチオン性、強アニオン性脱水剤の使用が好ましい。イオン性脱水剤の形態は、石こうの形態と同様、水との接触面積を高め、汚泥中への分散効率を高めるために粉粒体状であることが好ましい。

本発明の汚濁水処理用疎水化固液分離剤中の

で示されるイオン性脱水剤の含有量は水あるいは各種汚泥中に含まれるイオン種、イオン成分量などが異なるため、その配合量が異なり、一概に限定されないが、珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物１００重量部に対して、０．５重量部を基準とする。各種汚泥の凝集沈殿に効果が見られるためには、該混合物１００重量部に対するイオン性脱水剤の配合量が０．０１〜５重量部であり、好ましくは０．０１〜２重量部、さらに好ましくは０．０１〜１重量部である。疎水化固液分離剤中のイオン性脱水剤の含有量が５重量部以上であると、処理水の透明度を阻害することになり、好ましくない。また、０．０１重量部未満であると、固液分離性能や汚濁物質の除去性が低下し、好ましくない。

次に、本発明の汚泥水処理方法について説明する。ビーカー内に例えば、含水率４００重量％の汚泥濁水を投入し、攪拌する。攪拌が維持された汚泥濁水中へ粉粒体状の疎水化固液分離剤 配合成分：珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物、カチオン性高分子凝集剤を一気に添加する。添加終了後から約３０〜４０秒で粒状汚泥形成、固液分離過程は終了し、液体である水の清浄化が始まり、経時的に水は清浄化され、透明度が高くなる。疎水化固液分離剤添加時の汚泥濁水攪拌速度を上げると、フロックがより大きくなり、より高い凝集効果が得られる。疎水化固液分離剤は均一混合分散されたものを使用した時のみ、絶大な汚泥除去効果が見られ、各成分を単独で使用あるいは適当な間隔で順次添加しても汚泥除去効果・水の清浄化に大きな効果は見られない。汚泥濁水と疎水化固液分離剤の混合に際しては、予め汚泥濁水を加温するか、あるいは沸騰水のような高温水を使用するなど処理水の温度を上げると、固液分離は促進される。

本発明の疎水化固液分離剤は、これのみで疎水性、凝集性、脱水性があり、自重による水中脱水性を持つ。このため、脱水ケーキの流動性が低く、性状安定で経時的に含水率が下がり、再度水と混じることはないため、汚泥の処理費用の高騰を解消することができる。また、この点に加え、汚泥凝集除去速度が速く、かつ、汚泥凝集除去のために必要な攪拌駆動力が水流が利用できる点などから、汚泥濁水の処理規模が大きい河川、湖沼、港湾、海底などの現場における浚渫汚泥処理用途で特に利用価値が高い。汚泥濁水処理量に対する疎水化固液分離剤の添加量は汚泥の濃度により異なるが、含水率４００％で重量比は疎水化固液分離剤／汚泥濁水＝１／５０００を基準とする。

汚泥濁水より得られたケーキは、流水による濁水の発生が抑えられるため、水の清浄化が効率的に行われる。また、疎水化作用が極めて高いため、他の凝集剤使用後ケーキと比較し、ケーキの含水率が低く、脱水速度も速い。堤防、土地造成などの埋め立て用素材、植生土壌やコンクリート用骨材として使用することが可能であり、再利用することが出来る。また、汚泥ケーキが除かれた水の性状は水質汚濁防止法の排水基準に適合する。

本発明の疎水化固液分離剤は、その高い固液分離性能を生かし、ダム工事などの現場で発生する建設泥土、湖沼、河川、港湾、ダム、海底などの浚渫汚泥、うどん店、ラーメン店などで発生する有機汚泥、屠殺場・食肉加工発生汚泥に代表される産業排水・生活排水中に含まれる有機汚泥、高精度の水処理に使用する逆浸透膜の保護のための前処理剤、さらには海で発生するプランクトンなどと水分との分離などに使用することができる。

本発明により、環境負荷を軽減するために廃材を有効利用することと同時に少量使用で効力を発揮する浚渫汚泥、産業排水・生活排水、さらには海で発生するプランクトンなどに適用できるクリーンな環境保全に貢献する汚泥沈降性能・脱水性能に優れた汚濁水処理用疎水化固液分離剤を提供する。

以下、本発明について、実施例を用いて発明の効果をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

住宅建材廃材である旭化成（株）製オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート（以下ＡＬＣと称す、商品名ヘーベル）を卓上強力粉砕機ＦＤＳで５分間粉砕し、平均粒子径５０μｍのＡＬＣ粉粒体を得た。この粉粒体ＡＬＣ３００ｇと市販の石こう粉粒体を３００ｇをワーリングブレンダーＭＭＢ１４２のカップ内に入れた後、市販品である粉粒体イオン性脱水剤 ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級塩高分子凝集剤を０．５ｇを添加し、６０秒間の均一分散操作を行い、粉粒体汚濁水処理用疎水性固液分離剤を作製した。

次に香川県さぬき市の沼より採取した汚泥水を１０００ｇ計量し、ビーカ内へ投入した。ビーカー内の沼水の攪拌を開始し、攪拌羽の回転数が安定した後、ビーカ内へ粉粒体汚濁水処理用疎水性固液分離剤０．４ｇを一気に投入後、３０秒間攪拌を継続した後、攪拌を停止した。停止から１２０秒後に上澄水を所定量採取し、濁度を目視にて観察した。その結果、上澄水中には汚泥浮遊物は全く見られず、極めて透明性に優れていた。

Claims (5)

1. 珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材、石こう、石灰あるいはドロマイトより選択した少なくとも一種類以上を含む混合物１００重量部とイオン性脱水剤０．０１〜５重量部を均一に混合し、配合された汚濁水処理用疎水化固液分離剤。
2. 珪酸カルシウム化合物を主成分とする無機質材が住宅建材に代表される廃材ボードを主原料として粉砕した粉粒体であることを特徴とする請求項１記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤。
3. 石こうが廃材を主原料としたものであり、粉粒体であることを特徴とする請求項１、２記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤。
4. 石灰が廃材を主原料としたものであり、粉粒体であることを特徴とする請求項１、２、３記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤。
5. イオン性脱水剤がカチオン性脱水剤、アニオン性脱水剤、ノニオン性脱水剤あるいは両性脱水剤より選択した一種類以上を含むものであることを特徴とする請求項１、２、３、４記載の汚濁水処理用疎水化固液分離剤。