JPH0640926B2

JPH0640926B2 - 焼却用汚泥の製造方法

Info

Publication number: JPH0640926B2
Application number: JP59106553A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　博; 敦彦新田; 富夫田中
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1984-05-28
Filing date: 1984-05-28
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS60251907A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は高分子凝集剤を用いた焼却用汚泥の製造方法で
ある。更に詳しくは、ある特定のアクリルアミド誘導体
と水溶性単量体との共重合体よりなる高分子凝集剤によ
る凝集方法に関する。

〔背景技術〕

従来、高分子凝集剤としては、アクリルアミドの重合体
またはそれを部分的に加水分解したもの、アクリルアミ
ドとアクリル酸ナトリウムの共重合体、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアミノエチルメタクリレートの３級塩若しくは４級塩
の重合体あるいはそれらとアクリルアミドとの共重合体
等が知られており、抄紙排水、鉱山排水、生活排水等の
凝集剤として、あるいはこれらの排水の凝集沈澱物、活
性汚泥等生物的処理から排出される汚泥の脱水剤として
広く使用されているが、これらの凝集剤を用いて得られ
る凝集沈澱物、脱水汚泥は膨大な量にのぼり、これらは
埋立て、焼却、農地への還元等の処理が行なわれてい
る。その際に、これら凝集沈澱物等に含まれている水の
量が大きな問題となつている。即ち、焼却処理する場合
を例にとれば含水率が多くなれば必要な燃料も多くな
り、１％の含水率の差が大きな処理費用の差となる。こ
の問題に関して従来の高分子凝集剤は十分に満足のでき
るものとはなつていない。即ち、これらの高分子凝集剤
は本質的に水溶性の重合体であり、該凝集剤を用いて得
られる沈澱物、汚泥等の中でもこの性質は変化せずにか
なりの量の水を保水しており、該沈澱物、汚泥等の脱水
性が十分でない原因の一つとなつている。これを解決す
る為に、スクリユープレス機を用いて脱水する際に加温
することも試みられているが、得られる脱水ケーキのベ
トツキがひどくなつたり、水に汚泥等がリークしたり
する問題が生じ、十分に満足のいくものとはなつていな
い。

〔発明の開示〕

本発明者らは、脱水ケーキの含水率が向上しないのは、
従来の高分子凝集剤が本質的に水溶性である為であると
いう点に着目し、鋭意検討したところ、ある特定のＮ−
置換アクリルアミドと水溶性単量体との共重合体が、室
温では水溶液を形成するに十分な程度親水性であるが、
温度をあげると疎水性になるという特性を有することを
見い出し、本発明に到つた。

すなわち本発明は、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルア
クリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジンおよびＮ−
アクリロイルモホリンからなる群から選ばれたＮ−アル
キルまたはＮ−アルキレン置換アクリルアミドと水溶性
単量体との共重合体を高分子凝集剤として使用し、得ら
れる凝集体を加温することにより共重合体を疎水化せし
めて凝集体の含水率を低下せしめることを特徴とする焼
却用汚泥の製造方法を提供するものである。

〔発明を実施するための最良の形態〕

本発明において採用される上記したＮ−アルキルまたは
Ｎ−アルキレン置換アクリルアミド重合体は曇点を有す
るものであり、例えばＮ−ｎ−プロピルアクリルアミド
は３２℃、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドは２９℃、
Ｎ−アクリロイルピロリジンは５１℃の曇点を有し、常
温ないしはそれ以下の温度で水を多く吸収し曇点付近の
温度で疎水化して水を放出する性質を有する。

また、上記した本発明で採用されるＮ−アルキルまたは
Ｎ−アルキレン置換アクリルアミドと共重合体しうる水
溶性単量体としては、中性単量体、イオン性単量体等が
あげられ、それらの一種以上の単量体が適用できる。具
体的には、中性単量体として、アクリルアミド、メタク
リルアミド等をあげることができ、イオン性単量体とし
ては、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、ビニルスル
ホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチ
レンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−フエニルプ
ロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸等の酸及びそれらの塩、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルア
ミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチ
ルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタ
クリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリ
ルアミド等のアミン及びそれらの塩等をあげることがで
きる。また各種アクリレート、メタクリレート、アクリ
ルアミド、メタクリルアミギ、アクリロニトリル等を共
重合体により導入して、それを加水分解してイオン性を
賦与することもできる。

次に、上記した単量体を重合して、高分子凝集剤を製造
する具体的方法としては、(1)水溶液中で重合して、そ
の重合体水溶液のまま、もしくは乾燥して水を留去した
後、または、重合体水溶液を重合体を溶解しない貧溶媒
中に添加して重合体を析出させた後粉砕して重合体粉末
として得る方法、(2)乳化重合により、重合体エマルジ
ヨンとして得る方法、(3)懸濁重合により、重合体粒子
として得る方法等がある。また、これらの方法において
重合を開始する方法としては、加熱のみによつても行い
うるが、通常重合開始剤を使用したほうが良好な結果が
得られる。重合開始剤としてはラジカル重合を開始する
能力を有するものであれば制限はなく、たとえば無機過
酸化物、有機過酸化物、それらの過酸化物と還元剤との
組合せおよびアゾ化合物などがある。具体的には過硫酸
アンモニウム、過硫酸カリ、過酸化水素、tert−ブチル
パーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、クメンヒドロ
キシパーオキシド、tert−ブチルパーオキシ−２−エチ
ルヘキサノエート、過安息香酸ブチル等があり、それら
と組合せる還元剤としては亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、
鉄、銅、コバルトなどの低次のイオン価の塩、アニリン
等の有機アミン更にはアルドース、ケトース等の還元糖
等を挙ることができる。アゾ化合物としては、アゾビス
イソブチロニトリル、2,2′−アゾビス−２−アミジノ
プロパン塩酸塩、2,2′−アゾビス−2,4−ジメチルバレ
ロニトリル、4,4′−アゾビス−４−シアノバレイン酸
などを使用することができる。また、上記した重合開始
剤の２種以上を併用することも可能である。この場合の
重合開始剤の添加量は通常採用される量的範囲で充分で
あり、たとえば単量体当り0.01〜５重量％、好ましくは
0.05−２重量％の範囲である。

上記した方法により、種々の形態の高分子凝集剤を製造
できるが、一般的にはこれらの高分子凝集剤は水溶液と
して使用されるが、輸送等の問題から粉末状もしくは粒
状、エマルジヨンとして供給され使用の際に水溶液とす
る場合が多く、水溶液のまま供給されるものは限られて
いる。

粉末状品は前記したように、水溶液中でゲル重合を行
い、その後乾燥粉砕して得る等の種々の方法をとりう
る。一方、粒状品は一般的には懸濁重合法により容易に
製造されるが、本発明で使用されるＮ−アルキルまたは
Ｎ−アルキレン置換アクリルアミドは一般に水溶性が高
いので、懸濁重合法としては、単量体またはその水溶液
等を油中に分散した逆相懸濁重合、水溶液中に多量の電
解質等を溶解して単量体の溶解度を抑制して行う塩析懸
濁重合、更には重合体の曇点以上の高温で重合を行い、
重合体を析出させる析出懸濁重合等の方法が採用され
る。

本発明の高分子凝集剤の使用方法としては、通常の高分
子凝集剤と同様、水に対して0.05〜５重量％好ましくは
0.1〜0.5重量％の濃度に溶解して使用する。添加量は、
焼却用汚泥の製造の前段階として排水等の凝集用に使用
する場合には、排水に対し固形分で0.01〜1,000ppm、好
ましくは0.1〜100ppmであり、凝集沈降方法または加圧
浮上方法のいずれにも適用できる。また本発明の目的で
ある焼却用汚泥の製造のための凝集沈澱物、汚泥等の脱
水剤として使用する場合の添加量は汚泥等の乾燥固形分
に対して固形分で0.01〜50重量％好ましくは0.2〜10重
量％であり、添加方法は通常凝集槽中の沈澱物、汚泥等
に高分子凝集剤水溶液を添加攪拌し、又は配管中で両者
を直接混合し、凝集フロツクを形成させ、過脱水を行
なう。脱水方法としては真空脱水、デカンター等を用い
る遠心脱水、毛細管脱水、およびスクリユープレス脱水
機、フイルタープレス脱水機、ベルトプレス脱水機等を
用いる加圧脱水等が適用できる。この場合に、これらの
方法を用いた脱水操作を、加温した状態、より好ましく
は前記した重合体の曇点以上の温度に加温した状態、更
に好ましくは後述する実施例に示す如く６０℃以上の温
度に加温した状態で行うと、本発明の高分子凝集剤を使
用し、得られる凝集体を加温することにより共重合体を
疎水化せしめて凝集体の含水率を低下せしめる効果がよ
り一層発揮される。

以下に本発明を実施例により更に説明する。

実施例１Ｎ−アクリロイルピロリジン36ｇと80％のＮ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド４
級塩水溶液174ｇを蒸留水520ｇに溶解した液を10℃に冷
却した後１のステンレス製のステンレスジユワー瓶に
移液し、0.5/minの流量でボールフイルターを用いて
窒素ガスを45分間バブリングした。ついで該水溶液に過
硫酸アンモニウム1.3ｇを水10ｇに溶解した液と亜硫酸
水素ナトリウム0.6ｇを水10ｇに溶解した液とを同時に
添加し、該水溶液を断熱的に重合した。得られたゲルを
細断して乾燥した後、更に粉砕して20〜100メツシユ留
分を採取し、カチオン化度70mol％のサンプル粉末を得
た。し尿混合汚泥（消化汚泥／余剰汚泥＝1/3，固形分
1.45％）150ｍを300ｍのビーカーにとり、該サンプ
ル粉末の0.2％水溶液11ｍを添加し１分間攪拌して凝
集フロツクを作つた。この凝集フロツクをブフナーロー
トで自然過（過面積100cm²、布60メツシユテトロ
ン）し、重力脱水液量を測定したところ、10秒後で10
6ｍ、20秒後で108ｍ、30秒後で110ｍ、60秒後で1
12ｍであつた。

更にこの重力脱水後の凝集フロツクを回転数3000rpmで
５分間遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水率を測定
したところ88％であつた。また上記と同様にして得た重
力脱水後の凝集フロツクを60℃に加温し、実施例１と同
様の方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水
率を測定したところ85％であつた。

すなわち、脱水ケーキの固型分濃度を２５％も向上する
ことができた。

比較例１アクリルアミド22.2ｇと80％のＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
エチルメタクリレートのメチルクロライド塩水溶液191
ｇを蒸留水516.8ｇに溶解した液を用いて、実施例１と
同様の方法により、重合、乾燥、粉砕し、カチオン化度
70mol％のサンプル粉末を得た。該サンプル粉末の0.2％
水溶液11ｍを用いて、実施例１と同様の方法により凝
集フロツクを得た。この凝集フロツクの重力脱水液量
を測定したところ、10秒後で76ｍ、20秒後で89ｍ、
30秒後で94ｍ、60秒後で100ｍであつた。更にこの
重力脱水後の凝集フロツクを実施例１と同様の方法によ
り遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水率を測定した
ところ90.5％であつた。また上記と同様にして得られた
重力脱水後の凝集フロツクを60℃に加温し、実施例１と
同様の方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含
水率は89％であつたが、脱水された水の中に凝集フロツ
クがかなり入り込んできていた。

実施例２抄紙排水を凝集沈澱させた沈澱物を含む混合汚泥（固形
分3.6％）150ｍと実施例１で得たサンプル粉末の0.2
％水溶液40ｍを用いて実施例１と同様の方法により凝
集フロツクを得た。実施例１と同様の方法により、該凝
集フロツクの重力脱水液量を測定したところ、10秒後
で112ｍ、20秒後で115ｍ、30秒後で118ｍ、60秒
後で120ｍであつた。更にこの重力脱水後の凝集フロ
ツクをベルトプレス脱水テスト機にかけ、得られた脱水
ケーキの含水率を測定したところ76％であつた。また上
記と同様にして得た重力脱水後の凝集フロツクを60℃に
加温し、ベルトプレス脱水テスト機にかけて得られた脱
水ケーキの含水率は69％であつた。

比較例２比較例１で得られたサンプル粉末の0.2％水溶液40ｍ
を用いて実施例２と同様の方法により重力脱水液量を
測定したところ、10秒後で95ｍ、20秒後で99ｍ、30
秒後で102ｍ、60秒後で104ｍであつた。得られた凝
集フロツクをベルトプレス脱水テスト機にかけた後の脱
水ケーキの含水率は80％であつた。また上記と同様にし
て得られた凝集フロツクを60℃に加温しベルトプレス脱
水テスト機にかけた後の脱水ケーキの含水率は75％であ
つたが、脱水された水の中に凝集フロツクがかなり入り
込んでおり、また脱水ケーキのベルトからの剥離性も悪
かつた。

実施例３Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド33.1ｇと８０％のＮ，
Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロ
ライド塩水溶液177.4ｇを蒸留水519.5ｇに溶解した液を
用いて、実施例１と同様の方法により、カチオン化度７
０mol％のサンプル粉末を得た。該サンプル粉末の0.2％
水溶液11ｍを用いて、実施例１と同様の方法により凝
集フロツクを得た。この凝集フロツクの重力脱水液量
を測定したところ、１０秒後で103ｍ、２０秒後で105
ｍ、３０秒後で109ｍ、６０秒後で110ｍであつ
た。更にこの重力脱水後の凝集フロツクを実施例１と同
様の方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水
率を測定したところ88.5％であつた。また上記と同様に
して得られた重力脱水後の凝集フロツクを６０℃に加温
し、実施例１と同様の方法により遠心脱水して得られた
脱水ケーキの含水率は８６％であつた。

実施例４Ｎ−イソプロピルアクリルアミド33.1ｇと８０％のＮ，
Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロ
ライド塩水溶液177.4ｇを蒸留水519.5ｇに溶解した液を
用いて、実施例１と同様の方法により、カチオン化度７
０mol％のサンプル粉末を得た。該サンプル粉末の0.2％
水溶液11ｍを用いて、実施例１と同様の方法により凝
集フロツクを得た。この凝集フロツクの重力脱水液量
を測定したところ、１０秒後で105ｍ、２０秒後で108
ｍ、３０秒後で109ｍ、６０秒後で111ｍであつ
た。更にこの重力脱水後の凝集フロツクを実施例１と同
様の方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水
率を測定したところ８８％であつた。また上記と同様に
して得られた重力脱水後の凝集フロツクを６０℃に加温
し、実施例１と同様の方法により遠心脱水して得られた
脱水ケーキの含水率は８５．５％であつた。

実施例５Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド36.4ｇと８０％のＮ，
Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロ
ライド塩水溶液173.3ｇを蒸留水520.3ｇに溶解した液を
用いて、実施例１と同様の方法により、カチオン化度７
０mol％のサンプル粉末を得た。該サンプル粉末の0.2％
水溶液11ｍを用いて、実施例１と同様の方法により凝
集フロツクを得た。この凝集フロツクの重力脱水液量
を測定したところ、１０秒後で105ｍ、２０秒後で107
ｍ、３０秒後で108ｍ、６０秒後で110ｍであつ
た。更にこの重力脱水後の凝集フロツクを実施例１と同
様の方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水
率を測定したところ８９％であつた。また上記と同様に
して得られた重力脱水後の凝集フロツクを６０℃に加温
し、実施例１と同様の方法により遠心脱水して得られた
脱水ケーキの含水率は８６％であつた。

実施例６Ｎ−アクリロイルモルホリン39.5ｇと８０％のＮ，Ｎ−
ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライ
ド塩水溶液169.4ｇを蒸留水521.1ｇに溶解した液を用い
て、実施例１と同様の方法により、カチオン化度７０mo
l％のサンプル粉末を得た。該サンプル粉末の0.2％水溶
液11ｍを用いて、実施例１と同様の方法により凝集フ
ロツクを得た。この凝集フロツクの重力脱水液量を測
定したところ、１０秒後で104ｍ、２０秒後で107ｍ
、３０秒後で110ｍ、６０秒後で111ｍであつた。
更にこの重力脱水後の凝集フロツクを実施例１と同様の
方法により遠心脱水して得られた脱水ケーキの含水率を
測定したところ８８．５％であつた。また上記と同様に
して得られた重力脱水後の凝集フロツクを６０℃に加温
し、実施例１と同様の方法により遠心脱水して得られた
脱水ケーキの含水率は８５％であつた。

〔発明の効果〕

上記した如く本発明において用いる高分子凝集剤は、特
定のＮ−アルキルまたはＮ−アルキレン置換アクリルア
ミドを共重合したものであるのでアクリルアミドの共重
合体に比べて疎水的であり、常温においても、凝集フロ
ツクの含水率は低いが、その凝集フロツクを加温するこ
とにより共重合体が疎水化して更に脱水され、２段脱水
が可能になる等の効果を有する。

本発明の高分子凝集剤はいかなる種類の懸濁液にも、ま
たどのような種類の脱水機にも適用でき、すぐれた性能
を示すが、その中でも特に含水率がエネルギー消費に敏
感に反映する各種の活性汚泥等の微生物の凝集・脱水
に、また脱水機では脱水工程で機械の作動により温度の
上昇が起こるデカンター及び容易に加熱操作の行いやす
いベルトプレスまたはスクリユープレスに特に有用であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−イ
ソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリル
アミド、Ｎ−アクリロイルピロリジンおよびＮ−アクリ
ロイルモルホリンからなる群から選ばれたＮ−アルキル
またはＮ−アルキレン置換アクリルアミドと水溶性単量
体との共重合体を高分子凝集剤として使用し、得られる
凝集体を加温することにより共重合体を疎水化せしめて
凝集体の含水率を低下せしめることを特徴とする焼却用
汚泥の製造方法。