JP6131465B2 - 汚泥脱水処理方法 - Google Patents
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Description
下記一般式(1)及び/又は下記一般式(2)で表されるアミジン構成単位を含有するアミジン系カチオン性ポリマー。
下記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位と、アニオン性構成単位と非イオン性構成単位を含有する少なくとも一種の両性ポリマーで、且つ、当該両性ポリマーを0.1g/dl含む1規定塩化ナトリウム水溶液の25℃における還元粘度が0.1〜10.0dl/gである両性ポリマー。
前記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位と、非イオン性構成単位を含有する少なくとも一種の非アミジン系カチオン性ポリマー。
先ず、本発明で用いる汚泥脱水剤について説明する。本発明では、特定のアミジン系カチオン性ポリマー(A)と特定の両性ポリマー(B)と非アミジン系カチオン性ポリマー(C)を組み合わせて用いる。
次に、本発明の対象汚泥について説明する。本発明の対象汚泥は、電気伝導度が0.5〜50mS/cmであり、繊維分が0.5〜10%/TSで且つVTSが5〜65%の範囲の汚泥である。具体的に化学(染色、樹脂、繊維、化成品)、医薬品、食品産業や産業廃棄物処理場、埋立処分場等の廃水処理施設やから発生する余剰汚泥、凝集沈殿汚泥、加圧浮上スカム汚泥等が挙げられる。
(i)汚泥100mlを200メッシュの篩いで濾過し、濾物を充分に洗浄する。
(ii)105℃で12時間乾燥し秤量する。
(iii)その後600℃で2時間加熱し、灰化後、秤量する。
(iv)105℃乾燥後の値から灰化後の値を引いた値(汚泥中繊維量)(g)を計算する。
(v)元の汚泥100mlをそのまま105℃で6時間乾燥し残量(総固形分量)(g)を秤量する。
(vi)下記式で繊維分(%/TS)を計算する。
(i)汚泥100mlをそのまま105℃で6時間乾燥し残量(総固形分量)(g)を秤量する。
(ii)その後600℃で2時間加熱し、灰化後の残量(焼却重量)(g)を秤量する。
(iii)下記式で強熱減量物(VTS)(%/TS)を計算する。
次に、本発明の汚泥脱水処理方法について説明する。本発明において、汚泥脱水剤の汚泥への添加方法及び凝集フロックの形成方法としては、公知の方法が適用できる。
1規定塩化ナトリウム水溶液中、0.1g/dlの溶液として25℃でオストワルドの粘度計により測定した。
[モノマー]
(i)カチオン性モノマー:
(a)N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級塩(以下、「DME」という。)、大阪有機化学工業社製、80%水溶液
(b)N,N−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(以下、「DMC」という。)、大阪有機化学工業社製、80%水溶液
(ii)アニオン性モノマー:
アクリル酸(以下、「AA」という。)、三菱化学社製、50%水溶液
(iii)非イオン性モノマー:
(a)アクリルアミド(以下、「AAM」という。)、ダイヤニトリックス社製、50%水溶液
(b)アクリロニトリル(以下、「AN」という。)、ダイヤニトリックス社製、純度99%
(c)N−ビニルホルムアミド(以下、「NVF」という。)、ダイヤニトリックス社製、純度91%水溶液
[開始剤]
(i)2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(DAROCUR1173)、(以下、「D−1173」という。)、Ciba社製
(ii)2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩(V−50)(以下、「V−50」という。)、和光純薬社製
[連鎖移動剤]
次亜リン酸ナトリウム(以下、「HPA」という。)、和光純薬社製
[製造例1]
攪拌機、窒素導入管、冷却管を備えた内容積50mlの四つ口フラスコにANとNVFの混合物(モル比55:45)6gと蒸留水34gとの混合物を入れた。窒素ガス中攪拌しつつ60℃に昇温し、V−50の0.12gを添加し、更に、3時間保持し、水中にポリマーが析出した懸濁物を得た。懸濁物に蒸留水20g添加し、更に、濃塩酸をポリマーのホルミル基に対し当量添加し100℃で4時間保持し、黄色の高粘度液を得た。これを多量のアセトンに添加し、ポリマーを析出させ、細断し、60℃で1昼夜乾燥後粉砕してアミジン系カチオン性ポリマー(A)(ポリマーA)を得た。
[製造例2]
DMEの822.8g、AAの600.0g、AAMの100.0gを、内容積2000ml褐色耐熱瓶に投入し、HPAの3.0gと蒸留水を加え、総質量が2000gのモノマー水溶液(DME:AA:AAM=27.0:36.2:36.8(モル%)、モノマー濃度50%)を調製した。更に、D−1173を、モノマー水溶液の総質量に対して、150ppmとなるように投入し、これに窒素ガスを30分間吹き込みながらモノマー水溶液の温度を20℃に調節した。
製造例2において、各モノマーおよびHPAの量を調節し、表2に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、両性ポリマー(B)(ポリマーB−2〜11、b−1、2)を得た。
[製造例15〜17]
製造例2において、各モノマーおよびHPAの量を調節し、表2に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)(ポリマーC−1〜3)を得た。
汚泥の電気伝導度は、上述の電気伝導度の測定方法によって測定した。
汚泥の繊維分は、上述の繊維分の測定方法によって測定した。
汚泥のVTSは、上述のVTSの測定方法によって測定した。
汚泥濃度(以下、TSという。)は、具体的に以下の測定方法によって測定した。
(i)汚泥100mlを採取し重量(汚泥総重量)(g)を秤量する。
(ii)汚泥100mlをそのまま105℃で6時間乾燥し残量(総固形分量)(g)を秤量する。
(iii)下記式で汚泥濃度(TS)(%)を計算する。
(使用汚泥)
化学産業の廃水処理施設から発生する余剰汚泥として、T株式会社の樹脂・繊維工場の廃水処理施設で採取した余剰汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが30.2%、TSが1.14%、電気伝導度が25.7mS/cm、繊維分が0.5%/TSである汚泥。
先ず、500mlビーカーに前記汚泥の300mlを採取した。次いで、表1に記載のポリマーを表4に記載の各混合比率で0.3%に溶解して汚泥脱水剤水溶液を調製し、これを表4に記載の濃度になるよう添加した後、スパチュラにより、攪拌速度:180回転/分、攪拌時間:60秒間の条件下に撹拌混合して凝集フロックを形成させ、汚泥の脱水処理を行った。後述の評価結果を表3に示す。
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして凝集フロックを形成させ、汚泥の脱水処理を行った。後述の評価結果を表3に示す。
(凝集フロック粒径、濾過性能、濾過水のSS量)
各例において凝集フロックを形成させた後に攪拌を止め、凝集フロック粒径を目視により測定した。その後、予め濾布を敷いたヌッチェに凝集した汚泥を移し、濾過性能(10秒間の濾過水量)を測定した。このとき、60秒間濾過した後の濾過水のSS量を目視により以下の基準で評価した。
− :濾過水がほとんど透き通っており、浮遊物はほぼ見られない(SS量目安:50ppm未満)。
+ :濾過水に一部濁りが見られ、浮遊物がわずかに存在する(SS量目安:50ppm以上100ppm未満)。
++ :濾過水に部分的に濁りが見られ、浮遊物がところどころ存在する(SS量目安:100ppm以上200ppm未満)。
+++ :濾過水に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在する(SS量目安:200ppm以上500ppm未満)。
++++:濾過水に全体的に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在し、一部粗大な大きさで存在する(SS量目安:500ppm以上1000ppm未満)。
× :濾過水が完全に濁り、粗大な浮遊物が多数存在する(SS量目安:1000ppm以上)。
濾過濃縮した汚泥(凝集フロック)を濾布上で50回転がし、凝集フロックの強度(団粒性)を以下の基準で評価した。
A :濾布上で転がすことにより水が切れ、凝集フロックが一塊状になる。
B :濾布上で転がすことにより水が切れるが、凝集フロックが崩れ塊状にならない。
C :濾布上で転がすことにより、凝集汚泥が崩れて流れ、ドロドロになる。
凝集フロック強度の測定後、凝集フロックを0.1MPaの圧力で60秒間プレス脱水して脱水ケーキを得て、その含水率を測定した。含水率の測定は、(財)日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p296−297に準拠して行った。
(使用汚泥)
食品産業の廃水処理施設から発生する余剰汚泥として、H株式会社の製糖工場の廃水処理施設で採取した余剰汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが41.3%、TSが1.36%、電気伝導度が6.7mS/cm、繊維分が1.4%/TSである汚泥。
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表4に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の脱水試験を実施した。実施例12〜16及び比較例8〜14における評価結果を表4に示す。
(使用汚泥)
埋立処分場の廃水処理施設から発生する凝集沈殿汚泥として、O株式会社の廃水処理施設で採取した凝集沈殿汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが18.4%、TSが2.77%、電気伝導度が16.8mS/cm、繊維分が0.4%/TSである汚泥。
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表5に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の脱水試験を実施した。実施例17〜20及び比較例15、16における評価結果を表5に示す。
(使用汚泥)
化学産業の廃水処理施設から発生する余剰汚泥として、Y株式会社の樹脂・繊維工場の廃水処理施設で採取した余剰汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが58.0%、TSが0.83%、電気伝導度が0.3mS/cm、繊維分が8.5%/TSである汚泥。
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表6に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の脱水試験を実施した。比較例17〜19における評価結果を表6に示す。
(使用汚泥)
化学工場の廃水処理施設から余剰発生するとして、N株式会社の繊維工場の廃水処理施設で採取した余剰汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが60.5%、TSが1.63%、電気伝導度が6.7mS/cm、繊維分が11.5/TSである汚泥。
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表7に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の脱水試験を実施した。比較例20、21における評価結果を表7に示す。
(使用汚泥)
化学工場の廃水処理施設から発生する余剰汚泥として、S株式会社の染色工場の廃水処理施設で採取した余剰汚泥で次の特性を有する汚泥を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された汚泥のVTSが70.5%、TSが1.23%、電気伝導度が0.9mS/cm、繊維分が3.4%/TSである汚泥
汚泥脱水剤に用いたポリマーを表8に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の脱水試験を実施した。比較例22、23における評価結果を表8に示す。
Claims (2)
- 電気伝導度が0.5〜50mS/cmであり、繊維分が0.5〜10%/TSで且つ強熱減量物(VTS)が5〜65%/TSの範囲である汚泥に汚泥脱水剤を添加した後に脱水処理する汚泥脱水処理方法において、汚泥脱水剤として、以下に記載のアミジン系カチオン性ポリマー(A)と両性ポリマー(B)と非アミジン系カチオン性ポリマー(C)の混合物から成り、各ポリマーの合計質量に対するアミジン系カチオン性ポリマー(A)の割合が10〜50質量%、両性ポリマー(B)の割合が10〜40質量%、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)の割合が10〜80質量%である汚泥脱水剤を用いることを特徴とする汚泥脱水処理方法。
[アミジン系カチオン性ポリマー(A)]
下記一般式(1)及び/又は下記一般式(2)で表されるアミジン構成単位を含有するアミジン系カチオン性ポリマー。
[両性ポリマー(B)]
下記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位と、アニオン性構成単位と、非イオン性構成単位を含有する両性ポリマーで、かつ、当該両性ポリマーを0.1g/dlの1規定塩化ナトリウム水溶液の25℃における還元粘度が0.1〜10.0dl/gである両性ポリマー。
[非アミジン系カチオン性ポリマー(C)]
前記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位と、非イオン性構成単位を含有する非アミジン系カチオン性ポリマー。 - 前記両性ポリマー(B)の含有するアニオン性構成単位の含有率をMaモル%、カチオン性構成単位の含有率をMcモル%としたとき、比Ma/Mcが0.35〜1.65である請求項1に記載の汚泥脱水処理方法。
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