JPS6087813A - 凝集沈降固化処理材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浚渫ヘト［Ｉ、都市土木泥水、下水し尿処理施
設における有機汚泥等の凝集沈降固化処理材に関するも
のである。

従来浚渫ヘトｔコ、都市土木泥水、下水し尿処理施設に
於ける有機汚泥等の汚泥の凝集沈降固化処理方法として
は、上記汚泥に対してアニオン系、ノニオン系又はカチ
オン系高分子凝集剤を添加して凝集又は脱水処理を行な
い、凝集汚泥にセメン［系の固化材を加えて固化処理す
る方法、また簡便には上記汚泥に対して直接上メン１−
系の固化材を添加して固化処理する方法等が行なわれて
いる。

しかしながら、これらの方法は処理工程が煩雑であった
り、沈降固化速度が遅かったり、沈降固化体の強度が小
さい等の欠点をＨしている。

本発明者等は、従来のこれらの欠点に鑑み検問を加えた
結果本発明を完成した。

即ち、本発明はエトリンガイ［・前駆物質組成物を含有
するセメント系の固化材に微粉末の高分子凝集剤を配合
してなる凝集沈降固化処理材である。

本発明におけるセメント系固化材は工１−リンガーイト
前駆物質組成物を含有するセメンＩ−系の固化材であっ
て、対象汚泥を固化することが可能であればいかなるタ
イプの固化材でもよいが、固形分を凝集沈降し、しかる
後汚泥を効果的に固化するためには、水和反応によって
エトリンガイトを多量に生成する組成物からなる固（ヒ
（７１が好ましい。

この理由は先ず第１に工１リンガイｌ［３ｃａＯ・Ａｌ
１０３　・　３ＣａＳＯ４・３２１１２　ｏｌは、その
化学式が示すように自重の４５８６が水であり汚泥の含
水率を低減するすＪ果が著しいからである。また工１リ
ンガ・イ１は針状の結晶であるため含水率が高いヘドロ
でも土粒子間に工Ｉ−リンガイ１の針状の結晶による架
橋を形成し土粒子を結びつけ強度を発現することが可能
である。また一般のセメン１では１機酸が共存すると固
化がさまたげられるが、工１−リンガ・イトを形成ｊる
水和反応は有機酸の存在下でも影響が少なく、有機系高
分子凝集剤との併用がｉｊＪ能である。

さらに工ｌ・リンガーイ１−を生成するためには水和の
進行の過程で液相中にＣａ　２４．Δ１３＋のような陽
イオンやＯＩド、ＳＯ七イオン等の陰イオンが存在する
ごとになり、後に示す凝集沈降効果に大きく関係してお
り、無機系の凝集剤を添加したのと同様な効果をもたら
している。

配合する有機系高分子凝集剤としては、粉末ならば通常
に使用されているものが１吏用出来るが、対象物により
選択する必要がある。浚渫−川口、都市土木泥水等には
アニオン系又はノニオン系凝集剤が好ましく、例えばポ
リアクリルアミド、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す［・リウム共重合体
等が挙げられる。

一方下水、し尿処理施設の余剰汚泥、消化汚泥等の有機
汚泥の脱水固化処理を考える場合には、カチオン系のも
のが好ましく例えばジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリレ−１〜の３級塩もしくは４級アンモニウム塩の
単独重合体もしくは他のビニル系Ｒ量体との共重合体、
ポリアクリルアミドのカチオン変成物等が挙げられる。

また配合する高分子凝集剤は微粉末であることが必要で
ありその粒径は０．３　＋ｕ以下であることが好ましく
、０．０５〜０．３鰭であることがさらに好ましい。粉
末の粒径が０．３鰭を超えると高分子凝集剤の水に対す
る溶解速度が遅くなり、凝集効果が添加後すぐに発現し
ないという問題がある。又高分子凝集剤を０．０５　＋
ｎ未満に微粉砕した場合、微わ）砕時にポリマー鎖のり
ｊ断が起こり、分子量が下って凝集性能が低下するので
、むやみに微粉砕することは好ましくないが、品分を凝
集剤の添加量を増加さ−Ｖるごとにより性能を維持する
ことも可能である。

高分子凝集剤の微粉砕方法としては、乾式粉砕法であれ
ば例えばスクリ　ンミル、ボ　ルミル等の通常の微粉砕
方法がとれるが、長時間８０℃を超える高温にポリマ　
がさらされると、ポリマの架橋が進行し、劣化が起こる
ので、好ましくは８０℃以下さらに好ましくは６０°Ｃ
以下に冷却しながら微粉砕する方法をとることが好まし
い。また冷凍粉砕を行うことも可能である。

高分子凝集剤は比較的吸湿性の物質であり、方セメント
系の固化月は水分を嫌うので、なるべ（吸湿しない状態
で粉砕を行なう必要がある。

高分子凝集剤の配合量は対象′、ｒ！、濁物もしくは汚
泥の質、濃度、ｐ　Ｈによっても異なるが、一般にはセ
メント系固化月に対し０．　（１００１重量％〜１゜（
〕重量％の範囲で配合するのが好ましい。凝集剤の添加
量が過少であると当然のことながらフロックは生成しな
いが、あまりにも過多であるとポリマー同志の反発によ
り凝集性能は低下する。

汚泥の濃度が高くなったり、ｐＨが最適範囲を外れたり
、有機質汚泥量が多くなると配合量を増加することによ
り性能を維持することも可能である。

高分子凝集剤とセメント系の固化材の混合方法について
は通常の混合方法即ぢ水平円筒型混合機、Ｖ型混合機、
二重円錐型混合機、リボン型混合機、円錐スクリュー型
混合機等を使用した混合方法が採用されるが、高分子凝
集剤の配合量が微量であるので、極力均一に混合する必
要がある。

高分子凝集剤とセメン１系固化利のカサ比重が異なるの
で、混合装置内で分級が起こるような混合方法は避ける
必要がある。

本発明の凝集沈降固化処理材は、対象とする懸濁物もし
くは汚泥に直接添加され凝集と固化が行なわれるが、添
加方法、添加量等は従来のセメン１−系固化月の添加方
法、添加（１と同様に行われる。

本発明の凝集沈降固化処理Ｈには、セノン１の固化を促
進する促進剤を配合することができる。促進剤は水和液
相中のカルシウム−イオン濃度をコン１〜１；１−ルす
る作用、七メン１粒子のまわりに生成した水和物を除去
する作用及びエトリンガイトどを速やかに形成する作用
を有している。

促進剤としては、例えは塩化カルシウム、炭酸す１リウ
ム、アルミン酸カルシウム等があげられるまた本発明の
凝集沈降固化処理材には、凝集沈降固化処理後の固化物
中に生成する水酸化カルシウムを中和する中性化利料を
配合することもできる。中性化材料を配合することによ
り土壌のアルカリ度を緩和することができ、１１６物の
生育等に好適である。

中性化材料としては、例えば硫酸アルミニウム、スラグ
粉末、活性シリカ等があげられる。　本発明の凝集沈降
固化処理材は次のような作用効果を奏するのである。

（１）凝集沈降と同化を同時に行うので、凝集剤を熔吊
：搬送する装置を必要としない。氷中固化処理も可能と
なる。

（２１　ＦＡ末高分子凝集剤を使用する場合の欠点とし
てママコの生成がある。粉末高分子凝集剤を溶解させる
際に、少しづつ水中に分散させてやれは比較的／８解が
可能である。しかし一時に水中へ投入した場合には、粉
末の表面が濡れた状態で非常に粘着性が大となり、粉末
が凝集して糊状の塊となりいわゆるママコを発生する。

この塊は攪拌等によっても壊すことが出来ず数時間ある
いは数日間攪拌しても塊を完全に熔解することは不可能
であり、非常に不経済であるとともに熔解槽の内部に付
着しやすく、はがれにくい等いろいろな問題を発生ずる
。

ママコの発生を防止するには熔解初期に於いて粒子を極
力均一に分散させ、粒子同士を接着させないことが−・
番であるが、本発明の凝集固化処理料の場合は、多量の
セメントが分散媒となり、高分子凝集剤の粒子同士が接
着することが少ないのでママコの発生が防止可能である
。

また、セメント中の塩基性成分により分散性が向上し、
溶解が促進されるためママコの発生が防止可能である。

（３）高分子凝集剤の水溶液は非常に粘度が高いので凝
集剤熔解液と対象）１２！濁物もしくは汚泥との均一な
る混合がなかなかむづかしいが、本発明でばｌη泥と混
合後に、凝集性能が発現し、かつセメン１中の多量の無
機塩が粘度低減効果を示すので凝集剤と汚泥の混合がき
わめて容易である。

又脱水機による脱水を行なった場合、凝集沈降固化処理
材が脱水助剤となっていわゆるみずのちを形成し、汚泥
層内部の水分移動速度が速くなり含水率の低減がはから
れる。

（４）セメン１系の固化祠がフ１．Ｊツクの核となり有
機物含有量の多い難処理排水でもフしドックの沈降速度
が大となり、上澄の清澄性も向上する。

（５）水中の′．Ｙ！．濁物は一般的に負の電（！！Ｊ
をもつので、浚渫ヘドロ、都市土木泥水等は硫酸バンド
、ポリ塩化アルミ等の無機塩により表面電荷の中和を行
ったのち、アニオン系又はノニオン系の高分子凝集剤を
添加するのが普通であるが、本発明ではセメント系の固
化処理材中の多量の無機塩が表面電荷の中和を行うので
、無機塩のｆｊｆ用を必要としない。

（６）カチオン系凝集剤とアニオン系凝集剤を併用する
と（５）に述べたと同様な理由で凝集性能、脱水性能が
向上する事はよく知られた事実である。カチオン系凝集
剤とアニオン系凝集剤を同時に一つの溶解槽で熔解する
とポリイオンコンプレックスが生成し、水不溶性となる
ので、溶解槽が２基ａ・要であるが、本発明の場合は溶
解と凝集がほぼ同時に起こると考えられるので併用が容
易に可能である。

（７）高分子凝集剤の溶解液は、光、温度、溶存酸素等
により経時劣化を起ごずが、本発明は熔解と使用が同時
であるので劣化を起こさない。

次に参考例、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに
具体的に説明する。

なお、各側におりる％は重量％を意味する。

また使用した高分子凝集剤及びセメンｌ系固ｊヒ材は次
のものである。

高分子＆２築剤 アニオン系高分子凝集剤（以下凝集剤Ａという）組成 アクリルアミド／アクリル酸すｌ−リウム共重合体から
なる高分子凝集剤 カチオン系高分子凝柴７１′ｌＪ（以下凝集剤Ｂという
）組成 Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレ−Ｉの塩化メ
チルによる四級塩／アクリルアミ１′共重合体からなる
高分子凝集剤 セメンｊ・系固化材の（以下固化材■という）化学組成 セメン１系固化伺■（以下同化材■という）化学組成 参考例１ 凝集剤Ａの粉末粒度にる溶解速度の比較を熔解濃度０．
１％で行なった。

その結果を第１図及び第２図に示す。

参考例２ 凝集剤Ａの微粉砕品を固化材■に混合した凝集沈降固化
処理材を下記の条件でビーカーに溶解した場合と凝集剤
Ａ微粉砕品と固化材■を別々に添加して熔解した場合の
ママコの発生の有無及びブルックフィールド粘度を測定
した。

その結果を表１に示す。

熔解濃度；凝集剤　０．１％ 溶解時間；３時間 ＊セメントのフロックが生成するため、フロック沈降後
の上澄み液の粘度を測定した。″実施例１ 凝集剤Ａ微粉末品と固化材■又は■を混合した凝集沈降
固化処理材を、５００ｍ１シリンダー中の５％カオリン
懸濁液に添加し５回の混合の後静置し、沈降速度の測定
を行なった。

凝集剤とセメント系固化材の配合量、凝集沈降固化処理
材の添加量、固化材の種類等を変え実験を行なった。そ
の結果を表２に示す。

この結果から凝集沈降固化処理材は、添加後効果がすぐ
発現し、凝集剤無添加品に比較して著しい６ｉ年効果を
もつことが明らかである。

比較例工 凝集剤Ａの０．１％水溶液を別途調製しこれと固化材■
又は■とを５％カオリン懸濁液に別々に添加した場合の
沈降速度を実施例Ｉと同様の方法で測定した。その結果
を表３に示す。

表２ 表３ 実施例２及び比較例２ アライン（３Ｃａ　０　・３Ａ　１２０ｉ　・Ｃａ　５
Ｏ４）、無水せつこう（ＣａＳＯ４）などよりなり水和
反応によってエトリンガイトを多量に生成する固化材■
に凝集剤Ａを配合し固化処理材を調製した。

この固化処理材を含水率９０％のカオリン汚水に１０％
添加し、攪拌後内径５ＬＪｎφのポリ袋に高さ１３０印
までに充填し、３時間後の沈降面の高さ及び材令７０の
一軸圧縮強さを測定した。その結果を表４に示ず。なお
　Φ１１１圧縮強さは固１ヒ体の−に部及び下部より供
試体を成形し、試験に供した。

表４ ＊１：普通ポルトランＩ゛セメン［− 以上の結果からセメント系固化拐と有機高分子凝集剤を
組合せ使用すると凝集剤により泥分をすみやかに沈降さ
せ固化することが可能である。

また固化体は沈降により含水率が低減するので固（ＩＺ
強度も大きく有利である。一方円１ヒ材を単味で添加し
たものは沈降性が悪く固化体の含水率が高く強度も低い
。また普通セメントと凝集剤を組合せ使用した場合には
、沈降性は本発明品と同等であるものの凝集剤がセメン
トの水和反応を妨害するためほとんど強度を発現しない
。

実施例３及び比較例３ 固化月■に凝集剤Ｂを０．６％添加し、凝集沈降固化処
理材を調製した。Ｐ　ＩＩ　５．６、Ｓ　Ｓ　２７９０
０　ｐｐｍの下水消化汚泥に該固化処理材を１．２．３
．４％添加後５００ｒｐｍで３０秒攪拌し０．８４　ｋ
ｇ／　ｃＪの圧力で圧搾脱水を行ない、含水率を測定し
た。また脱水後の汚泥を５ｃｍφ×］Ｏｃｍの円柱型枠
にて成形し材令３０の−・軸圧縮強ざをめた（実施例３
）。

また、上記汚泥に凝集剤Ｂのみを３００ｐｐｍ添加し、
同様にして一軸圧縮強さをめた（比較例３）。

その結果を表５に示す。

表５ 以上のように下水汚泥の処理に本発明の凝集沈降固化処
理材と脱水操作を併用すれば脱水汚泥の含水率を大中に
低減することができるとともに固化強度も充分発揮され
るので汚泥の処理が容易となる。また本発明の凝集沈降
固化処理材の使用に対しては処理材の供給装置以外に特
別な設備を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は参考例１における凝集剤への粉末粒
度による熔解速度を表わすグラフである１・・・・・・
粒径０．８３３　ａｍ以上の凝集剤Ａ２・・・・・・粒
径０．４９５〜０．８３３　ｍ＋＋の凝集剤Ａ３・・・
・・・粒径０．３５１〜０．４９５１Ｍの凝集剤Ａ４・
・・・・・粒径０．２４６〜０．３５１　ｍｍの凝集剤
Ａ５・・・・・・粒径０．１７５〜０．２４６　＋ｕの
凝集剤Ａ特許出願人 東亜合成化学工業株式会社 秩父セメンＩ・株式会社 本岡通商株式会社 茗／ＪＪ 翠琳４−壓（−＋ｎ） ヌ２凰 募群椅刈　（馴）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　工１リンガイ１−前駆物質組成物を含有するセメ
   ン１系の固化材に微わ）末のｎ機系高分子凝集剤を配合
   してなる凝集沈降固化処理材。 ２、有；幾系高分子凝集剤の粒径が０．３鴎以下である
   特許請求の範囲第１項記載の凝集沈降固化処理材。 ３、セメント系の固化材に対する有機系高分子凝集剤の
   配合計が０．０００　Ｊ〜１．０重■％である特許請求
   の範囲第１項記載の凝集沈降固化処理材。