JPS6043800B2 - 汚泥脱水剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、汚泥脱水剤に関するものである。

下水、し尿または各種産業廃水の処理において余剰汚泥
や凝集汚泥などの汚泥が発生する。このような汚泥の脱
水剤として、従来の無機凝集剤に代わり、近年、有機高
分子凝集剤が使用されるようになつた。汚泥中の懸濁固
形物（以下、５５という）を凝集する方法としては、カ
チオン性有機高分子凝集剤を単独添加する方法、アニオ
ン性有機高分子凝集剤を添加して攪拌混合したのちカチ
オン性有機高分子凝集剤を添加する方法、カチオン性有
機高分子凝集剤を添加して攪拌混合したのちアニオン性
有機高分子凝集剤を添加する方法、カチオン性有機高分
子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤とを同時に添加
する方法が知られている。カチオン性有機高分子凝集剤
の単独添加の場合は、脱水後のケーキ含水率が高く、５
５回収率が低くまた濾布を使用する脱水機におい濾布と
ケ’−キとの剥離性が不充分なことが多かつた。またカ
チオン性有機高分子凝集剤およびアニオン性有機高分子
凝集剤を併用（順次添加、または同時添加）する場合に
は、ケーキ含水率、５５回収率、剥離性などが多少改善
する場合があるものの、凝・集剤の溶解槽および貯槽、
凝集反応槽などを複数個必要とし、さらに両凝集剤の添
加割合を制御しなければならない煩雑さがあつた。また
、カチオン、およびアニオン性有機高分子凝集剤を同時
添加する際、同一の溶解槽に両者を投入し薬液を調整す
る方法をとると不溶化してしまうこともあつた。本発明
は、このような状況下に、取扱いが容易で、凝集脱水効
果の優れた汚泥脱水剤を提供することを目的とする。

本発明は、ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニツヒ
変性物と、アニオン性有機高分子凝集剤とを有効成分と
して含有することを特徴とする汚泥脱水剤である。

本発明において処理対象となる汚泥は、し尿の嫌気性消
化汚泥、し尿の好気性消化汚泥、し尿浄化槽汚泥、し尿
消化脱離後、下水、各種産業廃水の活性汚泥処理におけ
る余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、し尿、下水等の三
次処理で発生する凝集汚泥、各種産業廃水の凝集汚泥な
どがあるが、これに限定されるものではない。

これらの汚泥は単独または混合されて処理される。本発
明におけるポリアクリルアミド系ポリマーのマンニツヒ
変性物は、ポリアクリルアミド系ポリマーにアミンとア
ルデヒドとを作用させて製造されるが、ポリアクリルア
ミド系ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリメ
タクリルアミド、アクリルアミドとメタクリルアミドと
の共重合体、またはアクリルアミドおよび／あるいはメ
タクリルアミドと、これと共重合し得る他の単量体との
共重合体がある。

アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチ
ルアミン、ジエチ；ルアミン、エチルメチルアミンなど
が挙げられるが、ジメチルアミンなどの第二級アミンが
好ましい。アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、バ
ラホルムアルデヒドが挙げられる。ポリアクリルアミド
系ポリマーを高ＰＨ下（ＰＨｌＯ５〜帛程度）に、上記
したアミンとアルデヒドを作用させてマンニツヒ変性す
ると、ポリマーは官能基としてアミノメチルアミド基、
アミド基、カルボキシル基、およびメチロール基などを
有する。

これらの官能基のうち、アミノメチルアミド基４は、カ
チオン性であり、またカルボキシル基はアニオン性であ
る。カチオン性およびアニオン性の程度は通常コロイド
当量値で示され、本発明におけるポリアクリルアミド系
ポリマーのマンニツヒ変性物は、カチオン性の度合とし
てＰＨ３におけるコロイド当量値が１．５ｍｅｑ１ｙ以
上であり、またアニオン性の度合としてＰＨｌＯにおけ
るコロイド当量値が−２〜０ｍｅｑ１ｙであることが好
ましい。また、このマンニツヒ変性物は、固有粘度〔η
〕昂゜９ＮａＮ０３が４．０（Ｄｅｌｙ）以上であるこ
とが好ましい。コロイド当量値および固有粘度が上記の
範囲からはずれると、凝集脱水効果が低下する。アニオ
ン性有機高分子凝集剤は、特に限定されず、例えばポリ
アクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリルアミド
とアクリル酸ナトリウムとの共重合物、アクリルアミド
とビニルスルホン酸ナトリウムとの共重合物、およびア
クリルアミドとアクリル酸ナトリウムと２−アクリルア
ミドー２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとの三
元共重合物などが挙げられ、これらの混合物も使用でき
る。アニオン性有機高分子凝集剤は、ＰＨｌＯにおける
マイナスのコロイド当量値の絶対値が０．７ｍｅｑＩダ
以上であり、固有粘度〔η〕？針ＮａＮＯ３が１０（ｄ
′Ｉｙ）以上であるものが好ましい。なお、本発明にお
いて、コロイド当量及び固有粘度は下記測定法に従つて
測定、決定される値を言う。（ａ）コロイド当量値 ポリアクリルアミドのマンニツヒ変性物を５０ｍ９１ｆ
含む試料を作り、１００ｍＬビーカーに検水１００ｍ１
を採取する。

この被滴定液を２ケ準備する。

ＮａＯＨやＨＣｌを用いて１ケの試料のＰＨを３、他方
を１０に調整した後、１０に調整したものはさらに１／
４００Ｎメチルグリコールキトサン（和光純薬（株）製
ＭＧＣｈを１．５ｙ秤量し蒸留水１′に溶解）を１０ｍ
１滴下し、次に各試料にトルイジンブルー指示薬を２〜
３滴加え、攪拌下１／４００Ｎのポリビニル硫酸カリウ
ム溶液（和光純薬（株）製ＰＶＳＫＯ．４Ｏ５Ｏｆを１
ｅメスフラスコに溶解）て滴定する。

終点はトルイジンブルー指示薬の青色が赤紫色に変色し
た時点とする。

脱イオン水のみで空試験を行なう。

計算式 ＰＨｌＯにおけるコロイド当量値（ＭｅｑハＯ（ｂ）固
有粘度ポリアクリルアミドのマンニツヒ変性物が０．２
Ｗ／■％となるように水に溶解し、ＰＨ３に濃塩酸を用
いて調整する。

この水溶液５０ｍ１をホールピペットで２００ｍ１共栓
付三角フラスコにとる。これにヘーＮａＮＯ３溶液５０
ｍ１をホールピペットで加え攪拌する。その後この溶液
から、０．０２％，０．０４％，０．０５％，０．０６
％，０．０８％の溶液を調製する。（希釈には１Ｎ−Ｎ
ａＮＯ３（ＰＨ３）を用いる）予め３０′Ｃに調製した
恒温槽中にキヤノンフエンスケ型粘度計ＮＯ．７５（乾
燥したもの）をセットし、試料を１０ｍＬ粘度計に入れ
、自然流下させて測定球の上下標線間を通過するに要す
る時間を測定する。

この操作を３回くり返し、平均値を出す。また、１Ｎ−
ＮａＮＯ３溶液のみの場合の落下速度も求め、ブランク
とする。この操作を０．０２〜０．０８％溶液について
行なう。

還元粘度 ηＳｐ／Ｃを求め、ηＳｐ／ｃｍＣ，ｌｎＴ
ｉｒｅｌ／Ｃ−Ｃをプロットし、１ｉｍ（ηＳｐ／Ｃ）
，１１ｍ（１ｎηＲｅｌ／Ｃ）より〔η〕採゜′Ｓ．Ｎ
．ＮＯ３（ＰＨ３）を算出する。

ここで η：試料液の粘度 ηｏ ；ブランクの粘度 ｔ；試料液の落下秒数 ち；ブランクの落下秒数 Ｃ；試料溶液の濃度（％（ＷＩＶ）＝ダ１ｄｅ
）本発明は、前述のポリアクリルアミド系ポリマーのマ
ンニツヒ変性物とアニオン性有機高分子凝集剤とを有効
成分として含有する汚泥脱水剤であるが、両者の比率は
汚泥の種類によつて異なるが通常、重量基準で９０：１
０〜１０：９０が好ましく、さらに好ましくは８０：２
０〜２０：８０である。

この範囲からはずれると凝集脱水効果が低下する。本発
明の汚泥脱水剤の添加量は、汚泥の性状（ＰＨ，ＳＳ，
■ＳＳｌ電気伝導度など）によつて異なるが、一般的に
は、０．５〜β就％（対ＳＳ）程度とする。

本発明の汚泥脱水剤の添加方法としては１ポリアクリル
アミド系ポリマーのマンニツヒ変性物とアニオン性有機
高分子凝集剤とを別々に同一の溶解槽の水中に投入し５
、０．１〜２％程度の水溶液とし、これを汚泥に添加す
る方法と、２両者の混合物を水中に投入して水溶液とし
、これを添加する方法と、３それぞれを別々に水溶液と
し、これを混合して添加する方法があるが、特に２の方
法は、汚泥の性状に合せて予め配合割合の定められたマ
ンニツヒ変性物とアニオン性有機高分子凝集剤との混合
物を選択することにより、取扱が容易で、しかも汚泥と
汚泥脱水剤との凝集反応が均一に行われるので好ましい
方法である。

このように本発明はカチオン性有機高分子凝集剤とアニ
オン性有機高分子凝集剤とを汚泥に添加・する前に混合
するものであり、予め混合しても両凝集剤が反応して不
溶性物を生成することはなく、また汚泥に両凝集剤を別
々に添加する場合に比べ凝集効果も優れている。

ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニツヒ変ノ性物は
０．１〜２％程度の水溶液とするとＰＨが１０程度と高
く、このＰＨ値ではカチオン性を示さないので、、アニ
オン性有１機高分子凝集剤と共に同じ水中に溶解しても
不溶化して凝固物を形成することはない。

ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニ７ツヒ変性物を
酸塩どしたものなどその水溶液のＰＨが高くない場合は
、水溶液ＰＨがｍ程度となるように炭酸塩や重炭酸塩を
予め配合しておくとよい。また溶媒となる水のＰＨを高
めておいてもよい。しかし、マンニツヒ変性物をさらに
四級化したものは高ＰＨでも力チオ〉・性を示し、本発
明には使えない。本発明の汚泥脱水剤を汚泥に添加して
攪拌すると、ＰＨは汚泥のＰＨどなつて低くなつている
のでポリアクリルアミド系ポリマーのマンニツヒ変性物
は、カチオン性を帯び、これが汚泥中のＳＳの負荷を中
和するとともに、この中和により生成した微細フロック
はアニオン性有機高分子凝集剤により粗大で強固なフロ
ックとなる。

このフロックはろ過性、脱水性に優れる。凝集時の攪拌
は、攪拌槽における攪拌羽根による攪拌に限らず、配管
中の流れによるものでもよい。

攪拌機を備えた攪拌槽の場合、目安として攪拌羽根の周
速を０．５〜５ｍ１ｓｅｃとする。以上の凝集により生
成したフロックをそのまま、または分離水を除去したの
ち、脱水機に供給し、従来法と同様にして脱水を行う。
脱水機としては遠心脱水機、真空脱水機、ベルトブレス
型脱水機、スクリューブレスまたはフィルタブレス等の
従来より使用されている脱水機が使用可能である。なお
、本発明の汚泥脱水剤は、硫酸バンド、ポリ塩化アルミ
ニウム塩化第二鉄などの無機凝集剤またはジメチルアミ
ノメタクリレートの単独重合体や、これとポリアクリル
アミドの共重合体などのカチオン性有機高分子凝集剤と
併用することもできる。

。本発明の汚泥脱水剤は、カチオン性成分とアニオン性
成分の両方を含むけれども、不溶化することなく同一の
溶解槽で溶解できるなど取扱が容易で、しかも凝集脱水
効果が優れている。

次に本発明の実施例について説明する。

各実施例において使用した、ポリアクリルアミドをジメ
チルアミンとホルムアルデヒドとでマンニツヒ変性した
ものおよびアニオン性有機高分子凝集剤はそれぞれ表−
１および表−２の通りである。実施例１し尿の生物処理
水を硫酸アルミニウムにより凝集浮上処理した際発生す
る三次処理汚泥（ＰＨ６．６，ＳＳ：２．３％，ＶＳＳ
：６０％対ＳＳｌ電気伝導度ラ００ｐＳ／Ｃｍ）に表−
１のマンニツヒ変性物Ｍ２と表−２のアニオン性有機高
分子凝集剤Ａ５とを１：１（重量比）で混合した粉末の
汚泥脱水剤を水溶液の形で給泥配管中に添加したのち、
遠心脱水機ＨＳ４Ｏ５［−（石川島播磨重工業株式会社
製）により遠心力３５００Ｇで脱水処理した。

結果を表−３に示す。また、比較のため、Ｍ２およびＭ
５をそれぞれ単独添加した場合、Ｍ２，Ｍ５の順に添加
した場合、Ａ５，Ｍ２の順に添加した場合、およびＣ（
従来、これを単独添加して処理していた）を添加した場
合も併せて表−３に示す。本発明は、ＳＳ回収率、脱水
ケーキ含水率においてともに優れていることがわかる。

実施例２ 実施例１と同じ汚泥を２００ｍ１とり、これに表一４に
示したマンニツヒ変性物と、アニオン性有機高分子凝集
剤Ａ４とを１：１（重量比）で混合してなる粉末の汚泥
脱水剤を水溶液の形で対ＳＳ２．２％添加してヌツチエ
テストを行つた。

攪拌は、攪拌機（二枚平羽根）により５００ｒｐｍ（周
速２ｍ１ｓｅ・ｃ）で３＠間行い、フロックを生成させ
たのち、１００メッシュナイロン濾布を敷いたブフナー
ロート上に注ぎ、２［相］後の濾液量を測定した。結果
を表−４に示す。フロック径も併せて表−４に示す。

試験ＮＯ．ｌ〜４の結果から、汚泥脱水剤のマンニツヒ
変性物成分は、カチオン性の度合が高い程、すなわち、
ＰＨ３におけるコロイド当量値が＋１．５ｍｅｑ１ｙ以
上の方が濾過脱水性に優れることがわかり、また試験Ｎ
Ｏ．５〜７の結果からアニオン性の度合は低い程、すな
わち、ＰＨｌＯにおけるコロイド当量値が−２〜０ｍｅ
ｑ１ｙものが好ましいことがわかる。

また、試験ＮＯ．８およびその他からマンニツヒ変性物
成分は固有粘度（〔η〕採゜９Ｎ０Ｎ０３）が４（Ｄｅ
′ｙ）以上のものが好ましいことがわかる。実施例３ 食品製造工場廃水の活性汚泥処理に伴ない発生した余剰
汚泥（ＰＨ６．９，ＳＳ：１．９％，■ＳＳ：８８％対
ＳＳｌ電気伝導度２５００ｐＳ／Ｃ７ｘ）の２００ｍ１
に、マンニツヒ変性物Ｍ２と、表−５のアニオン性有機
高分子凝集剤とを１：１（重量比）で混合してなる粉末
の汚泥脱水剤を水溶液の形で対ＳＳｌ．５％添加し、実
施例２と同様にヌツチエテストを行つた。

結果を表−５に示す。試験ＮＯ．ｌ〜６の結果から汚泥
脱水剤中のアニオン性有機高分子凝集剤成分は、ＰＨｌ
Ｏにおけるマイナスのコロイド当量値の絶対値が０．７
ｍｅｑ１ｙより大きいものが好ましく、また試験ＮＯ．
７，８から、固有粘度（〔η〕Ｐ■９ＮａＮ０３）が１
０程度と低いものも濾過脱水性が優れていることがわか
る。

実施例４厨房廃水のポリ塩化アルミニウムによる凝集処
理で発生した汚泥（ＰＨ６．７，ＳＳ：０．９％，ＶＳ
Ｓ：８３％対ＳＳｌ電気伝導度３２００ｐＳ／Ｃｍ）の
２００ｍ１に、マンニツヒ変性物Ｍ２とアニオン性有機
高分子凝集剤Ａ５とを表−６の配合比（重量）で混合し
た粉末汚泥脱水剤を水溶液の形で１．５％対ＳＳ添加し
、実施例２と同様にヌツチエテストを行つた。

結果を表−６に示す。また、比較のため、Ｍ２およびＡ
５をそれぞれ単独添加の場合（試験ＮＯ．４，５）、そ
れぞれを別々に溶解して別々に同時に添加した場合（試
験ＮＯ．６）、順次添加した場合（試験ＮＯ．７，８）
の結果も表−６に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ｐＨ３におけるコロイド当量値が１．５ｍｅｑ／ｇ
   以上で、ｐＨ１０におけるコロイド当量値が−２〜０ｍ
   ｅｑ／ｇであり、固有粘度〔η〕▲数式、化学式、表等
   があります▼が４．０（ｄｌ／ｇ）以上であるポリアク
   リルアミド系ポリマーのマンニツヒ変性物と、アニオン
   性有機高分子凝集剤とを有効成分として含有することを
   特徴とする汚泥脱水剤。 ２ アニオン性有機高分子凝集剤は、ｐＨ１０における
   マイナスのコロイド当量値の絶対値が０．７ｍｅｑ／ｇ
   以上であり、固有粘度〔η〕▲数式、化学式、表等があ
   ります▼が１０（ｄｌ／ｇ）以上である特許請求の範囲
   第１項記載の汚泥脱水剤。 ３ マンニツヒ変性物とアニオン性有機高分子凝集剤と
   の重量比率が９０：１０〜１０：９０である特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の汚泥脱水剤。 ４ アニオン性有機高分子凝集剤は、ポリアクリルアミ
   ドの部分加水分解物、アクリルアミドとアクリル酸ナト
   リウムとの共重合物、アクリルアミドとビニルスルホン
   酸ナトリウムとの共重合物、およびアクリルアミドとア
   クリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチル
   プロパンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物からな
   る群から選ばれる１種以上のものである特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれかに記載の汚泥脱水剤。