JP3222247B2 - 汚泥脱水方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機性汚泥の脱水方法に
関するものであり、さらに詳しくはアルカリ土類金属塩
および特定構造の有機高分子凝集剤を組み合わせて使用
することにより経済的有利に汚泥脱水を行う方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場、屎尿処理場、各種工場にお
ける活性汚泥法などの生物処理施設から発生する有機性
汚泥は適当な脱水剤を混和した後、濾過または遠心分離
により機械脱水される。この様な有機性汚泥用の脱水剤
としてはアクリル系有機高分子凝集剤により汚泥を凝集
させた後にベルトプレスやデカンターにより脱水する方
法、あるいは塩化第２鉄および水酸化カルシウムを汚泥
に添加し真空濾過する方法が一般的である。また、ポリ
塩化アルミニウム、硫酸バンド、ポリ硫酸鉄等のアルミ
ニウム塩や鉄塩を加えた金属水酸化物含有汚泥に有機高
分子凝集剤を加える方法も公知である。

【０００３】この様な金属水酸化物含有汚泥に有効な有
機高分子凝集剤としてはアニオン性基とカチオン性基を
併せ持つ凝集剤が有効とされ、アクリル酸・アクリルア
ミド共重合物の如きアクリル系アニオン性高分子凝集剤
とポリアクリルアミドのマンニツヒ変性物あるいはジア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートまたはジア
ルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩また
は４級化物等のアクリル系カチオン性モノマー（共）重
合体から成るアクリル系カチオン性高分子凝集剤との混
合物が知られている。

【０００４】またポリアクリル酸のヒドラジン変性物あ
るいは前述のアクリル系カチオン性モノマーおよびアク
リル酸等のアニオン性モノマーを含有するモノマーの重
合体から成るアクリル系両性高分子凝集剤も各種提案さ
れ、これら両性高分子凝集剤を他のアクリル系高分子凝
集剤と混合することも公知である。

【０００５】これら従来多用されたアクリル系有機高分
子凝集剤に対し、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド（共）重
合体の加水分解物、ポリアクリルアミドのホフマン分解
物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾリン等の
１級または２級アミンを含有する高分子が有機性汚泥の
脱水剤として公知である。

【０００６】なかでもＮ−ビニルカルボン酸アミド
（共）重合体の加水分解物は近年注目され、特開昭５８
−２３８０９号公報、特開昭５９−３９４００号公報に
はポリＮ−ビニルカルボン酸アミドの部分加水分解物、
また特開昭５９−３９３９９号公報、特開昭６２−７４
９０２号公報、特開昭６３−２１８７１８号公報にはＮ
−ビニルカルボン酸アミドと他のモノマーの共重合体の
加水分解物が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】１級および／または２
級アミンを含有する高分子凝集剤は汚泥に対する吸着性
が良く、脱水ケーキの含水率を低下させる効果が強い。
しかしながら、上記凝集剤は多価アニオン塩やアルカリ
の影響を受け易く、消化汚泥の如く重炭酸イオンを多量
に含む有機性汚泥に対しては凝集力が弱く、酸添加によ
りｐＨを低下させる汚泥の調質法は酸の取り扱いが危険
であり、発泡によるスカム発生の恐れがある。これを改
善するため、汚泥調質のために従来公知の鉄塩やアルミ
ニウム塩を有機性汚泥に添加しても汚泥の脱水性は改善
されず、１級および／または２級アミンを有する高分子
凝集剤の効果を広範囲の汚泥に対し発揮させる方法が望
まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を行った結果、水溶性のアルカ
リ土類金属塩とビニルアミン構造単位および／またはア
ミジン構造単位が全繰り返し単位の３５モル％以上であ
るカチオン性有機高分子凝集剤を組み合わせて汚泥に添
加することにより極めて優れた汚泥の脱水効果が発現す
ることを見い出し本発明に到達した。

【０００９】本発明の請求項１の発明は、有機性汚泥に
水溶性のアルカリ土類金属塩とビニルアミン構造単位お
よび／またはアミジン構造単位が全繰り返し単位の３５
モル％以上であるカチオン性有機高分子凝集剤を添加す
ることを特徴とする汚泥の脱水方法である。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、アルカリ土類
金属塩を添加した後、ビニルアミン構造単位および／ま
たはアミジン構造単位が全繰り返し単位の３５モル％以
上であるカチオン性有機高分子凝集剤を添加することを
特徴とする請求項１に記載の汚泥の脱水方法である。

【００１１】本発明で使用する水溶性のアルカリ土類金
属塩はカルシウムまたはマグネシウムの塩であり、特に
限定されるものではないが、経済的見地からは塩化カル
シウムあるいは塩化マグネシウムを選ぶことができ、中
でも塩化カルシウムは特に好ましく用いられる。これら
アルカリ土類金属塩は、有機性汚泥１リットルあたり１
００〜５０００ｍｇ添加混合して調質した後にカチオン
性有機高分子凝集剤を添加する方法が望ましい。

【００１２】アルカリ土類金属塩とカチオン性有機高分
子凝集剤を同時にあるいは混合して汚泥に添加しても有
効ではあるが、アルカリ土類金属塩を先に添加した方が
濾水性が良くなり含水率も低下する。アルカリ土類金属
塩を添加した後に攪拌を行うが、その目的は添加した金
属塩と有機性汚泥を十分に接触させて反応を行うことで
あり、攪拌の方法は攪拌羽根を用いてもよく、配管中の
流れによるものでもよい。

【００１３】本発明において還元粘度とは被験高分子化
合物を１規定の食塩水に０．１ｇ／ｄｌとなるように溶
解し、２５℃で測定した還元粘度を意味する。

【００１４】Ｎ−ビニルホルムアミドはアクリロニトリ
ルとの交互共重合性比が良く、Ｎ−ビニルホルムアミド
構造単位とアクリロニトリル構造単位が隣接し易い。こ
の結果、Ｎ−ビニルホルムアミド構造単位の加水分解に
より生成したビニルアミン構造単位と隣接するアクリロ
ニトリル構造単位が分子内化学変性により、環状のアミ
ジン構造単位を生成する。該アミジン化反応は、酸性条
件下８０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃の加熱
条件で行われる。

【００１５】本発明においては、ビニルアミン構造単位
とアミジン構造単位を合わせたカチオン性構造単位の比
率が全繰り返し単位中の３５モル％以上を有する水溶性
高分子を用いる。アミジン構造単位の比率が大きいほど
汚泥脱水剤としての性能は向上する傾向にあるが、全官
能基が環化反応によりアミジン化することは非現実的で
あり、未反応の官能基や副反応により生成した官能基で
あるＮ−ビニルホルムアミド、ビニルアミン、アクリロ
ニトリル、アクリルアミド、アクリル酸等の構造単位も
分子内に有する。本発明において上記カチオン性高分子
凝集剤は汚泥中の懸濁固体に対し０．２〜２重量％添加
混合される。上記アミン・アミジン構造を有する高分子
凝集剤と前述の各種アクリル系高分子凝集剤を併用添加
することもできる。

【００１６】本発明においては、消臭の目的等で過酸化
水素等の酸化剤や防腐剤、香料等を併用することもでき
る。またアルカリ土類金属塩の効果に悪影響を及ぼさな
い範囲で鉄塩・アルミニウム塩・亜鉛塩等を併用するこ
ともできる。汚泥ｐＨがアルカリ性となることは好まし
くないが、調質後の汚泥ｐＨが６以下に留まる場合には
アルカリ性物質の添加も許される。

【００１７】

【作用】本発明におけるアルカリ土類金属塩の作用は、
重炭酸イオン等の凝集阻害物質を不活性化し汚泥の凝集
性を高める効果が主たるものと推測されるが、定かでは
ない。

【００１８】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によって、なんら制限され
るものではない。なお、実施例、比較例で用いたポリマ
ーを表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例１〜８、比較例１〜６） Ａ市下水処理場から発生した消化洗浄汚泥（ｐＨ：７．
０、固形物濃度：１７８００ｍｇ／ｌ）２００ｍｌを３
００ｍｌのビーカーに入れ、これに１０％水溶液に溶解
した塩化カルシウム及び塩化マグネシウムを所定量添加
混合し、次に表１に示す汚泥脱水剤を０．２重量％の水
溶液状で所定量添加した後、ＴＲＩＴＯＮ社製のＣＳＴ
測定装置の攪拌機で１０００ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で
１０秒間攪拌した。攪拌により生じた凝集フロックの大
きさを測定した後、６０メッシュのナイロン濾布を付し
た円筒に移し、重力濾過により凝集汚泥を濾過し、１０
秒後の濾水量を測定した。重力濾過後の汚泥を３０ｃｍ
角のポリエチレン製モノフィラメント濾布（日本フィル
コン社製）２枚に挟み、更にこれを水抜け溝を有するホ
リ塩化ビニル製の板に挟み、２ｋｇ／ｃｍ² の圧力で６
０秒間圧搾脱水した後、常法により脱水汚泥ケーキの含
水率を測定した。以上の結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】（実施例９〜１６、比較例７〜８） Ｔ市下水処理場の消化汚泥（ｐＨ：７．７、固形物濃
度：２３６００ｍｇ／ｌ）を用いて実施例１〜８と同様
の方法で試験を実施した。結果を表３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】（実施例１７〜１９、比較例９〜１３） Ｆ市下水処理場の混合生汚泥（ｐＨ：６．０、固形物濃
度：１６５００ｍｇ／ｌ）を用い実施例１〜８と同様の
方法で試験を実施した。結果を表４に示す。

【００２５】

【表４】

【００２６】

【発明の効果】本発明は有機性汚泥の脱水方法に関する
ものであり、アルカリ土類金属塩および特定構造の有機
高分子凝集剤を組み合わせて汚泥に添加することによ
り、極めて優れた汚泥の脱水効果を得ることができる。
本発明の有機性汚泥の脱水方法は、例えば、消化汚泥の
如く重炭酸イオンを多量に含む有機性汚泥に対しても極
めて効果的に汚泥の脱水を行うことができるので産業上
の利用価値が高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−230700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−15277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−30777（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−39400（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性汚泥に水溶性のアルカリ土類金属
   塩とビニルアミン構造単位および／またはアミジン構造
   単位が全繰り返し単位の３５モル％以上であるカチオン
   性有機高分子凝集剤を添加することを特徴とする汚泥の
   脱水方法。
2. 【請求項２】 アルカリ土類金属塩を添加した後、ビニ
   ルアミン構造単位および／またはアミジン構造単位が全
   繰り返し単位の３５モル％以上であるカチオン性有機高
   分子凝集剤を添加することを特徴とする請求項１に記載
   の汚泥の脱水方法。