JPS62289300A - 汚泥脱水剤 - 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】 五　発明の詳細な説明 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿および各種産業排水の処理によっ
て生じる汚泥の脱水剤に関するものである。

〔従来の技術〕

下水、し尿および各種産業排水の処理によって生じる汚
泥は、脱水剤の添加、混合によってみｔ集させた後、遠
心脱水機、圧搾型脱水機等の脱水機によって脱水処理さ
れている。従来、上記汚泥の脱水方法として　■カチオ
ン性有機高分子凝集剤を単独で使用する方法、■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を
順次添加または同時に添加する方法が知られている。し
かしながら、近年、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等を有効成分とする脱水剤を使
用する方法が注目を浴びている。

一般に、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機
高分子凝集剤を同−溶解槽中に投入するとポリイオンコ
ンプレックスを生成し不溶化するが、カチオン性有機高
分子凝集剤ＫＭを配合したり（例えば特開昭５８−２１
６７０６号公報）、もしくはアルカリ剤を配合（例すば
特開昭５８−２１６７０７号公報）すること罠より不溶
化を回避した脱水性の良好な汚泥脱水剤が提案されてい
る１、 〔発明が解決しようとする問題〕 前記特開昭５８−２１６７０６号公報にみられるような
、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子
凝集剤に酸を配合する方法は、強酸性の溶解液となるた
めに鉄製の溶解槽や配管の腐食が起こったり、アニオン
性有機高分子凝集剤の溶解性が悪（なるといった悪影響
があり、必ずしも好ましい方法ではない。また、特開昭
５８−２１６７０７号公報にみられるようなアルカリ剤
を配合する方法は、第４級アンモニウム塩を含まないカ
チオン性有機高分子凝集剤に限定される。さらには、水
溶液のｐ　ｔｔが強アルカリ性となるためにジメチルア
ミノエチル（メタ）アクリレート（以下アクリルとメタ
クリルを総称して（メタ）アクリルという）系等のエス
テル系カチオン性有機高分子凝集剤は、カチオン性基の
加水分解が生じ安定性に欠ける。

（口１　発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、前記した問題点について検討を行なった
結果、本発明を完成した。

νｐち本発明は、カチオン性有機高分子凝集剤、アニオ
ン性有機高分子凝集剤、ノニオン性有機高分子凝集剤及
び５Ｎｍ％水溶液のｐＨが４．５〜８．０である水浴性
塩からなる汚泥脱水剤である。

〔カチオン性有機高分子凝集剤〕

本発明におけるカチオン性有機高分子凝集剤は、既知の
方法で製造されろもので、例えば、ジメチルアミンエチ
ル（メタ）アクリレート、ジメチルアミンプロピルメタ
クリレート、ジメチルアミノプロビル（メタ）アクリル
アミド、またはそれらの４級化物もしくは６級化物の単
独重合体、ジメチルアミンエチル（メタ）アクリレート
、ジメチルアミンプロピルメタクリレート、ジメチルア
ミンプロピル（メタ）アクリルアミドｇ、またはそれら
の４級化物もしくは３級化物と（メタ）アクリルアミド
との共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドのマンニッ
ヒ変性物またはその４級化物、ポリ（メタ）アクリルア
ミドのホフマン分解物、ジアリルジメチルアンモニウム
塩の単独重合体およびキトサンの酢酸塩などが挙げられ
る。

これらのうちジメチルアミノエチルメタクリレート４級
化物又は３級化物の単独重合体又は該４級化物又は６級
化物を４０モルチ以上含む共重合体、いわゆる中〜高カ
チオンが好適である。

また、コロイド当量値としては３．０〜５．２ｍｅｑ／
ｇの範囲が好ましい。

〔アニオン性有機高分子凝集剤〕

本発明におけるアニオン性有機高分子凝集剤は既知の方
法で製造されるもので、例えば（メ、シ タ）アクリルアクト（メタ）アクリル酸ナトリウムとの
共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドの部’ｔｒ加水
分解物にアクリルアミドと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（以下ＡＭＰＳとい
う）の共重合１′アクリルアミドとアクリル酸ナトリウ
ム及びメタクリル酸ナトリウムの三元共１合体、（メタ
）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸ナトリウム及び
Ａ〜ＩＰＳの三元共重合体およびアルギン酸ナトリウム
、ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられろ。

これらのうち、いわゆる弱アニオン〜強アニオンのもの
が好適であり、コロイド当量値として（ｔｉ　−０，７
〜−５，５ｍｅｑ／７の範囲が好ましく、コロイド当量
値がこの範囲にある、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（メタ）アクリル酸ナトリウム
の共重合体、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと
メタクリル酸ナトリウムの三元共重合体、アクリルアミ
ドとアクリル酸ナトリウムとＡＭＰＳの三元共重合体及
びアクリルアミドとＡＭＰＳＯ共重合体が凝集脱水性に
優れる点でさらに好ましい。

〔ノニオン性有機高分子凝集剤〕

本発明におけるノニオン性有機高分子凝集剤は、既知の
方法で製造されるもので、例えばポリアクリルアミド、
（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸ナトリウ
ムとの共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドの部分加
水分解物、これらのうち、カチオン性有機高分子凝集剤
と混合した際に水不溶性のコンプレックスを生成するも
のが好ましい。またコロイド当量値はＯ〜−０，６ｍｅ
　ｑ　／　ｉ　のものが好適であり、コロイド当量値が
その範囲にある、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（メタ）アク
リル酸ナトリウムの共重合体、アクリルアミドとアクリ
ル酸ナトリウム及びＡＭＰＳの三元共重合体、アクリル
アミドとアクリル酸ナトリウム及びメタクリル酸す）　
ＩＪウムの三元共重合体及びアクリルアミドとＡＭＰＳ
の共重合体が凝集脱水性に優れる点でさらに好ましい。

〔水溶性塩〕

本発明で使用される水溶性塩は、５重量係水溶液のｐＨ
が４．５〜８．０となる塩より選ばれ、これらの塩のう
ち少な（とも１種が配合される。

これらの塩は、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモ
ニウム、硝酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、塩化マ
グネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウ
ム、硫酸カリウム、などが挙げられる。これらのうち塩
化カルシウム及び塩化アンモニウムが好適である。

水浴性塩／／）量はカチオン性有機高分子凝集剤及びア
ニオン性有機高分子凝集剤の種類及び重量比によって異
なるがカチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高
分子凝集剤の合計量又はカチオン性有機高分子凝集剤と
ノニオン性有機高分子凝集剤の合計量に対して１倍以上
の添加が必要である。好ましくは、５〜１０倍以上であ
る。１倍未満では不溶性凝固物質の析出あるいは白濁が
観察されることがあるので好ましくない。またあまり多
いと凝集剤の性能が低下しやすい。

〔カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分子凝集剤及びノニオン性有機高分子凝集剤の比率〕

本発明において使用されるカチオン性有機高分子凝集剤
、アニオン性有機高分子凝集剤及びノニオン性有機高分
子凝集剤の比率は重量比でカチオン性有機高分子凝集剤
５０〜９ｇｗｔ％アニオン性有機高分子凝集剤２〜３５
ｗｔ％、ノニオン性有機高分子凝集剤２〜２５ｗｔ％が
好ましい。さらに好ましくはカチオン性有機高分子凝集
剤６０〜９０〜ｔメア＝オ・性有機高分子凝集剤５〜３
０・ｔ　％Ｖ／　−オン性有機高分子凝集剤５〜２０Ｗ
１％の範囲が良い。これらの範囲を外れるといずれも汚
泥の脱水性能が低下しやすい。

〔酸の添加〕

ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート系等のエス
テル系カチオン性有機高分子凝集剤は、アルカリ性水溶
液中ではカチオン性基の加水分解が生じるので、溶解液
のｐＨが３．５以上好ましくは４〜７となるような量で
汚泥脱水剤に酸を添加し、水溶液の安定化を図ることが
できる。特に、水溶液のｐＨがアルカリ性となる水浴性
塩を用いる場合においては、酸を添加することが好まし
い。

〔作　用〕

（溶解のメカニズム） 本発明の汚泥脱水剤は、その溶解液のｐＨが３．５を超
え、９５未満という範囲においても適当な量、種類の水
溶性塩の存在下であれば水不溶性の凝固物質は生成しな
い。従って本発明σノ汚泥脱水剤は、！！！ｆ開昭５８
−２１６７０６号あるいは特開昭５８−２１６７０７号
公報に記載された発明とは異なるメカニズムにより構成
されているものである。前者においては、ｐＨ値を著し
く下げろことによりアニオン性ｆｉ機高分子凝集剤のア
ニオン性を消失させ、カチオン性有機高分子凝集剤との
相互作用を解消させるものである。また、後者において
は逆に、ｐＨを著しく上げることによりカチオン性有機
高分子凝集剤のカチオン性を消失させて、アニオン性有
機高分子凝集剤との相互作用を解消させたものである。

本発明の汚泥脱水剤のｆｔｆ解メカニズムは必ずしも明
らかではな（・が、恐ら（太借ｇ）　”ｉＪ’：解質の
共存のためカチオン性基ある（・はまたアニオン性基の
解離が抑制されるためか、あるいはまたポリマー鎖の広
がｔ）が著しく抑制されるとともに、ポリマー鎖間シこ
介在するイオンによりカチオン性基とアニオン性基の接
触がな（なって（・るためであると思われる。

（凝集・脱水メカニズム） 本発明の汚泥脱水剤を添加、攪拌すると、例えば下水、
し尿等の余剰汚泥のＳＳは負の電荷を帯びているので、
まずカチオン性有機高分子凝集剤が作用して電荷を中和
するとともに、微細なフロックを生成する。フロックを
生成［−だ後、第１に作用したカチオン性有機高分子凝
集剤とは反対の電荷を有する、もう一方のアニオン性及
びノニオン性有機高分子凝集剤が次いで作用し、粗大で
強固な２１″Ｊ過性、脱水性に漬れたフロックを生成す
るものと考えられる。

〔汚泥脱水剤の溶解〕

本発明の汚泥脱水剤は、カチオン性有機高分子凝集剤、
アニオン性有機高分子凝集剤、ノニオン性有機、１１分
子凝集剤及び水溶性塩を同−溶解槽中に溶解し、これを
汚泥に添加するものであるが、溶解方法としては次のよ
うな方法をはじめとして種々の方法が採用可能であろっ
■　カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分
子凝集剤及びノニオン性有機高分子凝集剤並びに水溶性
塩を同時に混合添加する方法 ■　水溶性塩を溶解した後、カチオン性有機高分子凝集
剤、アニオン性有機高分子凝集剤及びノニオン性有機高
分子凝集剤を混合添加する方法 ■　アニオン性およびノニオン性又はカチオン性有機高
分子凝集剤を溶解した後、水溶性塩を溶解し、最後にカ
チオン性又はアニオン性及びノニオン性有機高分子凝集
剤を添加する方法 溶解液の安定化を目的として添加する酸は、あらかじめ
カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分子凝
集剤、ノニオン性有機高分子凝集剤および水浴性塩に配
合しておくことも可能であり、また上記組成物の溶解後
に添加してもよい。

本発明の汚泥脱水剤の溶解における特長として次のよう
な点が挙げられる。

（１１水溶解性が良い （２）　　ポリマーの水分散性が良い（但し上記■の溶
解方法） （水溶解性） 本発明の汚泥脱水剤は、酸を配合する特開昭５８−２１
６７０６号よりも水溶解性に優れている。特開昭５８−
２１６７０６号においては、強酸性の水溶液となるため
アニオン性有機高分子凝集剤粒子表面の−ＣＯＯＮａ基
がまず−ＣＯＯＨ基に変換され、徐々に粒子中心部まで
−ＣＯＯＨ基への変換が進むその結果として、解離が抑
えられてアニオン性有機高分子凝集剤粒子の、溶解性お
よび溶解速度が著しく損われてしまう。甚しい場合、ア
ニオン性有機高分子凝集剤粒子は、わずかに膨潤しただ
けの透明なゲルとしてその形をとどめる。

本発明の汚泥脱水剤は、アニオン性基のこのような変換
が起こらないため、アニオン性有機高分子凝集剤の水溶
解性が損われることもなく、溶解速度も遅延することが
ない。

（水分散性） 本発明の汚泥脱水剤は、多量の水溶性の塩を使用するた
め、非常に微細な高分子凝集剤粉末を使用しても、まま
こになることがなく、水分散性に優れている。また、微
粉末を使用することにより溶解速度が著しく向上する。

（溶解濃度） 本発明の汚泥脱水剤の水中における溶解濃度は、凝集、
脱水ｆおける有効取分である有機高分子凝集剤が水中で
０１〜２重ｆ％の範囲で使用される。

（添加＋ｉ） 本発明の汚泥脱水剤の添加量は、汚泥の性状によって異
なるが凝集脱水の有効成分であるポリマーとして通常、
汚泥固型分（ＳＳ）に対して０５〜６重′ｊｉ％程度で
ある。

〔凝集方法〕

凝集方法としては、凝集槽を用いても配管の流れを利用
してもよい。

凝集槽の攪拌羽根の周速は、通常０．５〜５ｍ／ｓｅｅ
である。

〔脱水方法〕

本発明の汚泥脱水剤により生成したフロックは、そのま
まあるいはｆ過分離した後、従来と同様に遠心脱水機、
真空脱水機、ベルトプレス型脱水機、スクリュープレス
またはフィルタープレス等の脱水機で脱水される。

〔無機凝集剤との併用〕 本発明の汚泥脱水剤は、従来と同様に硫酸バンド、ポリ
塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などの無機
凝集剤と併用することも可能である。併用するに際して
は、無機凝集剤は本発明の汚泥脱水剤の添加前または後
で添加される。

〔実施例および比較例〕

以下に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的
に説Ｊする。

なお、６例における有機高分子凝集剤を表わす記号は表
−１のとおりである。

実施例１ カチオン性有機高分子凝集剤Ｃ，０，８，９アニオン性
有機高分子凝集剤Ａ、０．１．Ｆノニオン注性機高分子
凝集剤Ｎ、０．１．９をとり、２００耐の蒸留水に溶解
する際に同時に添加した塩化ナトリウムの量と得られる
溶液の溶解状態およびｐＨ値の関係について調べた結果
は表−２のとおりである。

表−２ （５］完全醇解　５．３１ 実施例２ 実施例１と同様な方法で、カチオン性有機高分子凝集剤
、アニオン性有機高分子凝集剤及びノニオン性有機高分
子凝集剤の種類と割合を変えて２００ｍの蒸留水に溶解
する際に、得られろ溶液中に不溶性凝固物質を生成させ
ないために併用すべき各種水溶性塩の最少量およびそれ
を添加した溶液のｐＨ値について調べた。その結果を表
−５に示した。

実施例３及び比較例１ 下水処理における余剰汚泥（性状：ｐＨ７，３、Ｓ　　
Ｓ　１　１７００　　冨９／１　、　　ＶＳ　　Ｓ　　
７　９　０　０ｘ９／ｌ）を用いて脱水テストを行なっ
た。その結果を表＝４に示した。テスト法は次に示すと
おりである。即ち、余剰汚泥１００１Ｍ１７Ｃ０，５％
ポリマー儂度に密解した汚泥脱水剤を対ＳＳ１．７％添
加し１０００　ｒｐｍで６０秒攪拌、混合した。その後
、ヌノテエテストで重力脱水を行ない、１過液量を測定
した。得られたケーキを遠心脱水機（２００Ｏｒｐｍ１
０分間）で脱水し脱水ケーキの含水率を測定した。

表−４より本発明の汚泥脱水剤は、凝集・脱水剤として
優れていることがわかる。

実施例４及び比較例２ 水溶性塩としてＮａＣ１に代えてＣａＣ，ｇ□・２Ｈ２
０を用い、他は実施例３と同様な方法により同一の汚泥
に対して脱水性能テストを行な実施例５及び比較例６ し尿処理場における余剰汚泥（性状：ｐＨ６，２，５Ｓ
９８５０翼ｇ／Ａ、ＶＳＳ８３２０ｍｇ／ｌを用いて脱
水テストを行なった。その結果を表＝６に示した。

テストは、０．５％ポリマー濃度に溶解した汚泥脱水剤
を対Ｓ　Ｓ　２．０％添加したこと及び水溶性塩として
ＣａＣｌ２・２Ｈ２０を用いたことの他は実施例３と同
様の方法で実施した。

（ハ）発明の効果 本発明の汚泥脱水剤は、水溶解性・水分散性が良く、カ
チオン性基の加水分解が生じないために得られる溶解液
の安定性も良く、従来からあるカチオン性有機高分子凝
集剤のみよりなる汚泥脱水剤、或いはカチオン性有機高
分子凝集剤と水溶性塩及び／又はアニオン性有機高分子
凝集剤とよりなる汚泥脱水剤と比較して、汚泥の凝集性
及び生成したフロ、りの脱水性が優れ、さらに機器に対
する腐食性もなく、工業的に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、カチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分
   子凝集剤、ノニオン性有機高分子凝集剤及び５重量％水
   溶液のｐＨが４．５〜８．０である水溶性塩からなる汚
   泥脱水剤。