JP2001300599A - 汚泥脱水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下水、し尿、産業排水などより生ずる生物処理
汚泥が含まれる有機性汚泥を、安定して効率的に脱水す
ることができる汚泥脱水方法を提供する。 【解決手段】有機性汚泥に対して、一般式［１］、一般
式［２］及び一般式［３］で示される構造単位を有し、
一般式［１］で示される構造単位の数が一般式［３］で
示される構造単位の数未満であり、０.１モル／Ｌの塩
酸水溶液を用いてpH３に調整した１モル／Ｌの硝酸ナト
リウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が
５dL／ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃにおけ
る勾配ｋ'の値が３０〜５０dL²／ｇ²であり、３０℃に
おける０.４重量％水溶液の曳糸長が５５〜７５mmであ
り、３０℃における０.２重量％水溶液の１rpm外挿粘度
が１,５００〜３,５００mPa・ｓである両性ポリマーを添
加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥脱水方法に関
する。さらに詳しくは、本発明は、下水、し尿、産業排
水などより生ずる生物処理汚泥が含まれる有機性汚泥
を、安定して効率的に脱水することができる汚泥脱水方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市下水やし尿処理などから発生
する生物処理汚泥を含む有機性汚泥は、有機物含有量の
増加や腐敗などにより、汚泥脱水に必要な脱水剤の添加
率が増加し、脱水ケーキの含水率が高く、汚泥処理量も
低く抑えざるを得ないなど、難脱水化の傾向にある。こ
れらの難脱水性汚泥に対しては、従来より、種々の脱水
方法が試みられている。例えば、特開昭６３−１５８２
００号公報には、脱水ケーキの含水率が低く、ろ布剥離
性が良好な汚泥の脱水方法として、無機凝集剤添加後の
pH値が５〜８である有機質汚泥に対して両性有機高分子
凝集剤を添加し、次いで脱水する汚泥の脱水方法が提案
されている。また、特公平３−４７１６０号公報には、
生成するフロックの強度が大きく、脱水が容易で、ケー
キの含水率が低く、懸濁物質の分離水への流出が少ない
有機性汚泥の脱水法として、余剰汚泥に硫酸バンドなど
の金属塩を使用して凝集処理し、さらに第４級アンモニ
ウム基を有するカチオン性高分子凝集剤を添加して脱水
する方法が提案されている。さらに、特公平６−２３９
号公報には、汚泥の処理能力が大きく、懸濁物質の回収
率が高く、ろ布からの脱水ケーキの剥離性が良好であ
り、脱水ケーキの含水量を低減することができる有機性
汚泥の脱水方法として、有機性汚泥に無機凝集剤を添加
し、さらに特定のコロイド当量値とアニオン量／カチオ
ン量の比を有する両性有機高分子凝集剤を添加したの
ち、脱水する方法が提案されている。このような２種以
上の薬剤を併用して脱水する方法は、難脱水性汚泥の脱
水性改善に効果があり、広く用いられるようになってい
る。しかし、これらの従来の技術には、薬品コストが高
い、効果に汎用性が乏しい、設備や作業が煩雑になるな
どの問題点がある。このために、下水、し尿、産業排水
などから生ずる生物処理汚泥を含む有機性汚泥に広く適
用することができ、少量の薬剤の添加により効果的に脱
水して、フロックの強度が大きく、ろ布からの剥離性が
良好で、含水率の低いケーキを得ることができる汚泥脱
水方法が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下水、し
尿、産業排水などより生ずる生物処理汚泥が含まれる有
機性汚泥を、安定して効率的に脱水することができる汚
泥脱水方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機性汚泥に対
して、第四級アンモニウム基を有するモノマー単位、
(メタ)アクリルアミド単位及び第四級アンモニウム基を
有するモノマー単位の数以上の(メタ)アクリル酸単位を
有し、固有粘度が５dL／ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝
［η］＋ｋ'ｃにおけるｋ'の値が３０〜５０dL²／ｇ²で
あり、水溶液が特定の曳糸長と１rpm外挿粘度を有する
両性ポリマーを添加して脱水することにより、極めて良
好で安定した脱水を行い得ることを見いだし、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は、（１）有機性汚泥に対して、一般式［１］、一般
式［２］及び一般式［３］で表される構造単位を有し、
一般式［１］で表される構造単位の数が一般式［３］で
表される構造単位の数未満であり、０.１モル／Ｌの塩
酸水溶液を用いてpH３に調整した１モル／Ｌの硝酸ナト
リウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が
５dL／ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃにおけ
る勾配ｋ'の値が３０〜５０dL²／ｇ²であり、３０℃に
おける０.４重量％水溶液の曳糸長が５５〜７５mmであ
り、３０℃における０.２重量％水溶液の１rpm外挿粘度
が１,５００〜３,５００mPa・ｓである両性ポリマーを添
加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法、

【化２】 （ただし、式中、Ｒ¹は水素又はメチル基であり、Ｒ²は
水素、メチル基、エチル基又はベンジル基であり、３個
のＲ²はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、Ｘは酸
素又はイミノ基であり、Ｙはエチレン基、プロピレン
基、トリメチレン基又は２−ヒドロキシトリメチレン基
であり、Ｚは塩素、臭素、ヨウ素、１／２ＳＯ₄又はＣ
Ｈ₃ＳＯ₄であり、Ｒ³は水素又はメチル基であり、Ｒ⁴は
水素又はメチル基であり、Ｍは水素、アルカリ金属又は
アルカリ土類金属である。また、η_spは比粘度であり、
ｃはｇ／dL単位で表された濃度である。）、を提供する
ものである。さらに、本発明の好ましい態様として、
（２）無機凝集剤を併せて添加する第１項記載の汚泥脱
水方法、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の汚泥脱水方法において
は、有機性汚泥に対して、一般式［１］、一般式［２］
及び一般式［３］で表される構造単位を有し、一般式
［１］で表される構造単位の数が一般式［３］で表され
る構造単位の数未満であり、０.１モル／Ｌの塩酸水溶
液を用いてpH３に調整した１モル／Ｌの硝酸ナトリウム
水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が５dL／
ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃにおける勾配
ｋ'の値が３０〜５０dL²／ｇ²であり、３０℃における
０.４重量％水溶液の曳糸長が５５〜７５mmであり、３
０℃における０.２重量％水溶液の１rpm外挿粘度が１,
５００〜３,５００mPa・ｓである両性ポリマーを添加し
て脱水する。

【化３】 一般式［１］において、Ｒ¹は水素又はメチル基であ
り、Ｒ²は水素、メチル基、エチル基又はベンジル基で
あり、３個のＲ²はそれぞれ同一でも異なっていてもよ
く、Ｘは酸素又はイミノ基であり、Ｙはエチレン基、プ
ロピレン基、トリメチレン基又は２−ヒドロキシトリメ
チレン基であり、Ｚは塩素、臭素、ヨウ素、１／２ＳＯ
₄又はＣＨ₃ＳＯ₄である。

【０００６】一般式［１］で表される構造単位を与える
モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アク
リロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムク
ロライド、(メタ)アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ
プロピルトリメチルアンモニウムクロライドなどの(メ
タ)アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム
塩、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルアミン硫
酸塩又は塩酸塩、(メタ)アクリロイルオキシプロピルジ
メチルアミン塩酸塩などの(メタ)アクリロイルオキシア
ルキル第三級アミン塩、(メタ)アクリロイルアミノプロ
ピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリ
ロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサ
ルフェートなどの(メタ)アクリロイルアミノアルキル第
四級アンモニウム塩などを挙げることができる。これら
のモノマーは、１種を単独で用いることができ、あるい
は、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これ
らの中で、(メタ)アクリロイルオキシアルキル第四級ア
ンモニウム塩は脱水効果に優れるので好適に用いること
ができ、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライド及びメタクリロイルオキシエチルトリメ
チルアンモニウムクロライドを特に好適に用いることが
できる。一般式［２］において、Ｒ³は水素又はメチル
基である。一般式［２］で表される構造単位を与えるモ
ノマーは、(メタ)アクリルアミドである。アクリルアミ
ド及びメタクリルアミドは、それぞれ１種を単独で用い
ることができ、あるいは、両者を組み合わせて用いるこ
ともできる。

【０００７】一般式［３］において、Ｒ⁴は水素又はメ
チル基であり、Ｍは水素、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属である。一般式［３］で表される構造単位を与え
るモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メ
タ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウ
ム、(メタ)アクリル酸アンモニウム、(メタ)アクリル酸
カルシウムなどを挙げることができる。これらの中で、
アクリル酸及びアクリル酸ナトリウムを好適に用いるこ
とができる。本発明方法において用いる両性ポリマー
は、一般式［１］で表される構造単位の数が、一般式
［３］で表される構造単位の数未満である。一般式
［１］で表される構造単位の数が一般式［３］で表され
る構造単位の数以上であると、凝集が不十分となった
り、含水率が低下しないなど、十分な脱水効果が得られ
ないおそれがある。本発明方法に用いる一般式［１］、
一般式［２］及び一般式［３］で表される構造単位を有
する両性ポリマーは、これらの構造単位以外の構造単位
を有することができる。一般式［１］、一般式［２］及
び一般式［３］以外の構造単位を与えるモノマーとして
は、例えば、ビニルピロリドン、マレイン酸、アクリル
酸メチルなどを挙げることができる。一般式［１］、一
般式［２］及び一般式［３］で表される構造単位以外の
構造単位は、２０モル％以下であることが好ましく、１
０モル％以下であることがより好ましい。

【０００８】本発明方法に用いる両性ポリマーは、０.
１モル／Ｌの塩酸水溶液を用いてpH３に調整した１モル
／Ｌの硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定
した固有粘度［η］が５dL／ｇ以上、より好ましくは７
dL／ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃにおける
勾配ｋ'が３０〜５０dl²／ｇ²、より好ましくは３０〜
４０dl²／ｇ²である。両性ポリマーの濃度の異なる溶液
を数種調製し、あるいは、両性ポリマーの溶液を逐次希
釈しつつ、オストワルド粘度計、ウベローデ型粘度計、
キャノン−フェンスケ粘度計などの毛管粘度計を用い
て、溶媒の粘度及び濃度の異なる溶液の粘度を測定す
る。溶媒の粘度がη₀、濃度ｃ（ｇ／dL）の溶液の粘度
がηであるとき、比粘度η_sp＝（η−η₀）／η₀を濃度
ｃで除した商である粘度数η_sp／ｃを濃度ｃに対してプ
ロットすると、近似的にη_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃで表
される直線が得られる。得られた直線をｃ→０に外挿し
た切片［η］（dL／ｇ）が固有粘度であり、直線の勾配
がｋ'（dL²／ｇ²）である。固有粘度［η］が５dL／ｇ
以上、勾配ｋ'が３０〜５０dL²／ｇ²の両性ポリマーを
添加することにより、汚泥が効果的に凝集して良好な脱
水性が得られる。両性ポリマーの固有粘度［η］が５dL
／ｇ未満であっても、勾配ｋ'が３０〜５０dL²／ｇ²を
外れても、脱水性が不良となるおそれがある。勾配ｋ'
が脱水性に影響する理由は明らかではないが、勾配ｋ'
が小さいことは粘度の濃度依存性が小さいことを意味す
る。すなわち、濃度が高くなってもポリマー分子同士の
相互作用が小さいと考えられる。したがって、勾配ｋ'
の小さいポリマーは、汚泥粒子とより反応しやすいポリ
マーであると考えることができる。

【０００９】本発明方法に用いる両性ポリマーの製造方
法に特に制限はなく、例えば、水溶液重合法、乳化重合
法、懸濁重合法などを挙げることができる。水溶液重合
法の場合、モノマー濃度が１０〜８０重量％であるよう
なモノマー水溶液を調製し、系内を不活性ガスで置換し
たのち、重合開始剤を加えて２０〜６０℃程度で数時間
重合を行うことが好ましい。使用する重合開始剤として
は、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二
硫酸アンモニウムなどのペルオキソ二硫酸塩、過酸化ベ
ンゾイルなどの有機過酸化物、アゾビスシアノバレリン
酸、２,２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)二塩酸塩
などのアゾ系化合物などを挙げることができる。さら
に、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキ
ソ二硫酸アンモニウムなどの過酸化物と、亜硫酸水素ナ
トリウム、二亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄などの還元
剤を組み合わせたレドックス開始剤を使用することもで
きる。レドックス開始剤を用いることにより、あるい
は、連鎖移動剤を添加することにより、容易に勾配ｋ'
が３０〜５０dL²／ｇ²である両性ポリマーを得ることが
できる。本発明方法に用いる両性ポリマーは、モノマー
に光重合増感剤を加えたのち、紫外線などを照射する光
重合法によって製造することもできる。光重合増感剤と
しては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどを挙げること
ができる。これらの光重合増感剤は、１種を単独で用い
ることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用い
ることもできる。光重合増感剤を使用した光重合法によ
れば、容易に勾配ｋ'が３０〜５０dL²／ｇ ²である両性
ポリマーを得ることができる。

【００１０】本発明に用いる両性ポリマーの３０℃にお
ける０.４重量％水溶液の曳糸長は５５〜７５mmであ
り、より好ましくは６０〜７０mmである。曳糸長は、例
えば、協和界面科学(株)製の曳糸長測定器などを用いて
測定することができる。ポリマーの０.４重量％水溶液
約１００mLをビーカーに採り、曳糸長測定器のガラス製
回転楕円体をその長径に相当する液面下１１mmまで浸漬
し、１０〜１５秒間浸漬を続けたのち、上昇速度１５.
２mm／ｓで引き上げ、糸が切れるまでの液面からの上昇
距離を曳糸長とする。曳糸長は、ポリマーの分子量と分
子量分布の影響を受け、一般に、分子量が高くなるほ
ど、また、分子量分布が広くなるほど、曳糸長は長くな
る。有機性汚泥を脱水する場合、分子量が高く、分子量
分布が狭いポリマーが有効とされている。したがって、
脱水に供するポリマーの曳糸長には適正範囲があり、し
かもその範囲はポリマー組成によって異なる。ポリマー
中にアニオンモノマー単位をカチオンモノマー単位と同
数以上有する両性ポリマーは、３０℃における０.４重
量％水溶液の曳糸長が５５〜７５mmであるとき、優れた
脱水効果を発揮する。

【００１１】本発明に用いる両性ポリマーの３０℃にお
ける０.２重量％水溶液の１rpm外挿粘度は、１,５００
〜３,５００mPa・ｓであり、より好ましくは２,０００〜
３,０００である。１rpm外挿粘度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１
７に準じて測定することができる。ポリマーの０.２重
量％水溶液約５００mLをビーカーに採り、Ｂ型粘度計を
用い、スピンドル回転数を変えて粘度を数点測定し、回
転数１rpmに外挿して１rpm外挿粘度を求める。スピンド
ルは、通常２号を用いるが、粘度によっては３号を用い
る場合もある。スピンドル回転数は、６、１２、３０及
び６０rpmとし、スピンドル作動後、各々５分、３分、
２分、１分後の粘度を読み取る。１rpm外挿粘度は、ポ
リマー分子同士の相互作用の強弱を示す指標である。１
rpm外挿粘度が低いポリマーは、分子同士の相互作用が
弱く、凝集フロックが粗大化しない。１rpm外挿粘度の
高いポリマーは、分子同士の相互作用が強く、強撹拌し
ないと汚泥粒子と反応しない。したがって、脱水性能に
優れるポリマーは、ポリマー分子同士の相互作用とポリ
マー分子と汚泥粒子の反応性のバランスがよいポリマー
である。３０℃における０.２重量％水溶液の１rpm外挿
粘度が１,５００〜３,５００mPa・ｓのポリマーは、ポリ
マー分子同士の相互作用とポリマー分子と汚泥粒子の反
応性のバランスがよく、優れた脱水効果を発揮する。本
発明方法において、両性ポリマーの添加方法に特に制限
はないが、下水、し尿、産業排水の処理で生じる有機性
汚泥、すなわち、いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚
泥、消化汚泥、凝集沈殿・浮上汚泥及びこれらの混合物
を処理する場合には、０.１〜０.４重量％水溶液として
添加することが好ましい。両性ポリマーの添加量にも特
に制限はないが、汚泥固形分１００重量部に対して両性
ポリマー１〜２重量部を添加することが好ましい。

【００１２】本発明方法においては、両性ポリマーを単
独で汚泥脱水に使用することもできるが、鉄塩、アルミ
ニウム塩などの無機多価金属塩を含む無機凝集剤を併用
することが好ましい。無機凝集剤を併用することによ
り、脱水効果を高めることができる。併用する無機凝集
剤に特に制限はなく、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸
鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどを挙
げることができる。併用する無機凝集剤の添加量に特に
制限はないが、汚泥固形分１００重量部に対して無機凝
集剤１０〜５０重量部を添加することが好ましい。本発
明方法に用いる脱水機に特に制限はなく、例えば、遠心
力を利用する遠心脱水機、多数のロールの間に２枚のろ
布を連続的に移動させ、１台の機械で重力によるろ過と
圧搾及び圧縮による脱水を行うベルトプレス脱水機、ろ
布に付着させた汚泥中の水分を真空により吸引し脱水す
る真空脱水機、圧力をかけて圧搾することにより脱水す
る加圧脱水機などを挙げることができる。これらの中
で、ベルトプレス脱水機を特に好適に用いることができ
る。本発明の汚泥脱水方法によれば、従来の高分子凝集
剤を用いる脱水方法に比べて、脱水ケーキの含水率を低
減することができるとともに、汚泥性状の変動に対して
安定した処理が可能である。このような効果を奏するこ
とから、本発明の汚泥脱水方法は、下水、し尿、産業排
水の処理で生じる広範囲の有機性汚泥の処理に極めて有
用であり、特に従来脱水が困難であった有機分含有量
（ＶＳＳ／ＳＳ）の高い汚泥、腐敗度の高い汚泥に対し
て、際だった効果を発揮する。

【００１３】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、製造例において、得られ
たポリマーの曳糸長と１rpm外挿粘度は、下記の方法に
より測定した。 （１）曳糸長 曳糸長測定器［協和界面科学(株)］を用いて、３０℃に
おいて測定する。ポリマーの０.４重量％水溶液１００m
Lをビーカーに採り、曳糸長測定器のガラス製回転楕円
体をその長径に相当する液面下１１mmまで浸漬し、１０
〜１５秒間浸漬を続けたのち、上昇速度１５.２mm／ｓ
で引き上げ、糸が切れるまでの液面からの上昇距離を測
定する。 （２）１rpm外挿粘度 ＪＩＳ Ｋ ７１１７に準じ、Ｂ型粘度計と２号又は３号
スピンドルを用い、ポリマーの０.２重量％水溶液につ
いて、３０℃で測定する。スピンドル回転数６０rpm、
３０rpm、１２rpm及び６rpmで粘度を測定し、回転数１r
pmに外挿して、１rpm外挿粘度を求める。また、実施例
及び比較例において、脱水ケーキの剥離性と造粒性は、
下記の基準により判定した。 （１）脱水ケーキの剥離性 良好：脱水ケーキの９０重量％以上が剥離される。 やや劣る：脱水ケーキの６０重量％以上９０重量％未満
が剥離される。 不良：脱水ケーキの６０重量％未満が剥離される。 （２）造粒性 良好：ポリマー添加量を増すとフロック径が大きくなっ
ていき、３０秒撹拌後もフロック径を保っている。 やや劣る：ポリマー添加量を増すとフロック径は大きく
なるが、すぐにばらばらになってしまう。 不良：ポリマー添加量を増してもフロック径が大きくな
らない。 製造例１ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド４６.４８ｇ（０.２４モル）、アクリルアミド１
９.９０ｇ（０.２８モル）、アクリル酸２０.１８ｇ
（０.２８モル）及び脱イオン水１０８.４４ｇを３００
mLビーカーに採り、氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／
分で３０分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガス
を除去した。次いで、あらかじめ窒素ガスで置換した２
０cm角×１０cm深さのガラス製フタ付きステンレス鋼製
容器にモノマー混合液を移し、ベンゾインイソプロピル
エーテル６９.２mg（対モノマー８００ppm）をメタノー
ル５mLに溶解した溶液を添加し、中心波長３６５ｎｍの
紫外線を照射して光重合を行った。重合中、ステンレス
鋼製容器は１５℃に保った。１時間後、ゲル状になった
ポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を
行って粉末ポリマーを得た。このポリマーは、固有粘度
８.３dL／ｇ、ｋ'３２.３dL²／ｇ²、曳糸長６１mm、１r
pm外挿粘度２,２８０mPa・ｓであった。このポリマー
を、ポリマーＡ−１とする。 製造例２ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド３４.８６ｇ（０.１８モル）、アクリルアミド１
４.９３ｇ（０.２１モル）、アクリル酸１５.１３ｇ
（０.２１モル）及び脱イオン水１３０.０８ｇを３００
mLビーカーに採り、氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／
分で３０分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガス
を除去した。次いで、あらかじめ窒素ガスで置換した２
０cm角×１０cm深さのガラス製フタ付きステンレス鋼製
容器にモノマー混合液を移し、ベンゾインイソプロピル
エーテル３９.０mg（対モノマー６００ppm）をメタノー
ル５mLに溶解した溶液を添加し、中心波長３６５ｎｍの
紫外線を照射して光重合を行った。重合中、ステンレス
鋼製容器は１５℃に保った。１時間後、ゲル状になった
ポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を
行って粉末ポリマーを得た。このポリマーは、固有粘度
７.８dL／ｇ、ｋ'３９.３dL²／ｇ²、曳糸長６０mm、１r
pm外挿粘度２,９８０mPa・ｓであった。このポリマー
を、ポリマーＡ−２とする。 製造例３ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド４４.９３ｇ（０.２３２モル）、メタクリロイル
オキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド１.６
６ｇ（０.００８モル）、アクリルアミド１９.９０ｇ
（０.２８モル）、アクリル酸２０.１８ｇ（０.２８モ
ル）及び脱イオン水１０３.３３ｇを３００mLセパラブ
ルフラスコに採り、氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／
分で３０分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガス
を除去した。重合開始剤として、ペルオキソ二硫酸アン
モニウム４.７７mg（対モノマー５５ppm）と二亜硫酸ナ
トリウム３.０３mg（対モノマー３５ppm）を、それぞれ
脱イオン水５mLに溶解した溶液を添加し、２０℃に加温
して熱重合を行った。重合中の最高温度は、６０℃であ
った。１５時間後にゲル状になったポリマーを取り出
し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマ
ーを得た。このポリマーは、固有粘度７.５dL／ｇ、ｋ'
３７.４dL²／ｇ²、曳糸長６２mm、１rpm外挿粘度２,７
４０mPa・ｓであった。このポリマーを、ポリマーＡ−３
とする。 製造例４ ベンゾインイソプロピルエーテルの添加量を、２５９.
７mg（対モノマー３,０００ppm）とした以外は、製造例
１と全く同じ条件でポリマーを製造した。得られたポリ
マーは、固有粘度４.９dL／ｇ、ｋ'２０.２dL²／ｇ²、
曳糸長４５mm、１rpm外挿粘度１,６６０mPa・ｓであっ
た。このポリマーを、ポリマーＢ−１とする。 製造例５ 製造例１と同量のアクリロイルオキシエチルトリメチル
アンモニウムクロライド、アクリルアミド、アクリル酸
及び脱イオン水を３００mLセパラブルフラスコに採り、
氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／分で３０分間通気
し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。重合
開始剤として、２,２'−アゾビス(２−アミジノプロパ
ン)二塩酸塩［和光純薬工業(株)、Ｖ−５０］８６.６mg
（対モノマー１,０００ppm）を添加し、４０℃に加温し
て熱重合を行った。１５時間後、ゲル状になったポリマ
ーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って
粉末ポリマーを得た。このポリマーは、固有粘度８.５d
L／ｇ、ｋ'４５.２dL²／ｇ²、曳糸長７６mm、１rpm外挿
粘度６,９５０mPa・ｓであった。このポリマーを、ポリ
マーＢ−２とする。 製造例６ 製造例３と同量のアクリロイルオキシエチルトリメチル
アンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチル
トリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド、
アクリル酸及び脱イオン水を３００mLセパラブルフラス
コに採り、氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／分で３０
分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去し
た。重合開始剤として、２,２'−アゾビス(２−アミジ
ノプロパン)二塩酸塩［和光純薬工業(株)、Ｖ−５０］
８６.７mg（対モノマー１,０００ppm）を添加し、４０
℃に加温して熱重合を行った。１５時間後、ゲル状にな
ったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破
砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーは、固有
粘度７.０dL／ｇ、ｋ'５２.８dL²／ｇ²、曳糸長７８m
m、１rpm外挿粘度２,４２０mPa・ｓであった。このポリ
マーを、ポリマーＢ−３とする。 製造例７ 製造例３と同量のアクリロイルオキシエチルトリメチル
アンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチル
トリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド、
アクリル酸及び脱イオン水を３００mLセパラブルフラス
コに採り、氷浴中で窒素ガスを流量５００mL／分で３０
分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去し
た。次いで、あらかじめ窒素ガスで置換した２０cm角×
１０cm深さのガラス製フタ付きステンレス鋼製容器にモ
ノマー混合液を移し、ベンゾインイソプロピルエーテル
８６.７mg（対モノマー１,０００ppm）をメタノール５m
Lに溶解した溶液を添加し、中心波長３６５ｎｍの紫外
線を照射して光重合を行った。重合中、ステンレス鋼製
容器は１５℃に保った。１時間後、ゲル状になったポリ
マーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行っ
て粉末ポリマーを得た。このポリマーは、固有粘度８.
１dL／ｇ、ｋ'３２.３dL²／ｇ²、曳糸長８２mm、１rpm
外挿粘度２,７２０mPa・ｓであった。このポリマーを、
ポリマーＢ−４とする。 製造例８ 重合中の最高温度が４０℃を超えないように、重合中、
重合容器気相に冷却した窒素ガスを通気した以外は、製
造例３と全く同じ条件でポリマーを製造した。得られた
ポリマーは、固有粘度７.８dL／ｇ、ｋ'４４.９dL²／ｇ
²、曳糸長５４mm、１rpm外挿粘度１,４００mPa・ｓであ
った。このポリマーを、ポリマーＢ−５とする。製造例
１〜８で得られた両性ポリマーＡ−１〜Ａ−３及びＢ−
１〜Ｂ−５のモノマー仕込み組成と、ポリマーの物性を
第１表にまとめて示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】製造例１〜３で得られたポリマーＡ−１〜
Ａ−３は、固有粘度５dL／ｇ以上、ｋ'３０〜５０dL²／
ｇ²、曳糸長５５〜７５mm、１rpm外挿粘度１,５００〜
３,５００mPa・ｓという条件を満たすポリマーである。
製造例４で得られたポリマーＢ−１は、固有粘度５dL／
ｇ未満、ｋ'３０dL²／ｇ²未満、曳糸長５５mm未満であ
る。製造例５で得られたポリマーＢ−２は、曳糸長が７
５mmを超え、１rpm外挿粘度が３,５００mPa・ｓを超え
る。製造例６で得られたポリマーＢ−３は、ｋ'が５０d
L²／ｇ²を超え、曳糸長が７５mmを超える。製造例７で
得られたポリマーＢ−４は、曳糸長が７５mmを超える。
製造例８で得られたポリマーＢ−５は、曳糸長５５mm未
満、１rpm外挿粘度１,５００mPa・ｓ未満である。 実施例１ 下水処理場の余剰汚泥を用いて、ベルトプレス脱水機適
用机上試験を行った。用いた汚泥の性状は、pH８.４、
電気伝導率９２ｍＳ／ｍ、ＳＳ０.７４重量％、ＶＳＳ
／ＳＳ８６.７重量％、繊維分／ＳＳ６.４重量％であっ
た。汚泥２００mLを３００mLビーカーに採り、ハンドミ
キサーを用いて３５０rpmで撹拌しながら、塩化第二鉄
を濃度１,５００mg／Ｌになるように添加し、さらに２
０秒間撹拌した。次いで、ポリマーＡ−１の０.２重量
％水溶液５mLを添加し、スパーテルを用いて１８０rpm
の回転数で３０秒間撹拌した。ナイロンろ布を敷いたブ
フナーロートに内径５cmの塩ビ製円筒を置き、その中へ
凝集した汚泥を一気に注ぎ込んだ。２０秒後の重力ろ液
量は、１２６mLであった。さらに、ナイロンろ布上に堆
積した汚泥をベルトプレス用ろ布に採り、９８kPaの圧
力で１分間圧搾を行った。ナイロンろ布からの脱水ケー
キの剥離性は、良好であった。脱水ケーキの含水率は、
８２.０重量％であった。圧搾後のケーキ径と乾燥後の
ケーキ重量から、ケーキ１cm²あたりの重量を求め、ベ
ルトプレス型脱水機への換算係数３を掛けて処理量を算
出すると、汚泥の予測処理量は７８kg／ｍ・ｈとなっ
た。 実施例２ ポリマーＡ−１の代わりに、ポリマーＡ−２を用いた以
外は、実施例１と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、１２２mLであった。脱水ケーキの剥離性
は良好であり、含水率は８１.９重量％であった。汚泥
の予測処理量は、７２kg／ｍ・ｈとなった。 比較例１ ポリマーＡ−１の代わりに、ポリマーＢ−１を用いた以
外は、実施例１と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、４２mLであった。脱水ケーキの剥離性は
良好であり、含水率は８２.７重量％であった。汚泥の
予測処理量は、４６kg／ｍ・ｈとなった。 比較例２ ポリマーＡ−１の代わりに、ポリマーＢ−２を用いた以
外は、実施例１と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、７４mLであった。脱水ケーキの剥離性は
良好であり、含水率は８１.９重量％であった。汚泥の
予測処理量は、５８kg／ｍ・ｈとなった。実施例１〜２
及び比較例１〜２の結果を、第２表に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】第２表に見られるように、実施例１〜２で
用いたポリマーＡ−１とポリマーＡ−２は、２０秒後の
重力ろ液量が多く、優れた脱水性能を有し、実機におい
ても処理量が多いことが予測される。特に、ポリマーＡ
−１は脱水性能に優れている。これに対して、比較例１
〜２で用いたポリマーＢ−１とポリマーＢ−２は、脱水
性能が不十分である。 実施例３ 浄水管理センターの余剰汚泥を用いて、ベルトプレス脱
水機適用机上試験を行った。用いた汚泥の性状は、pH
６.４３、電気伝導率７３８ｍＳ／ｍ、ＳＳ０.７３重量
％、ＶＳＳ／ＳＳ８６.２重量％、繊維分／ＳＳ１８.５
重量％であった。汚泥２００mLを３００mLビーカーに採
り、ハンドミキサーを用いて３５０rpmで撹拌しなが
ら、塩化第二鉄を濃度１,５００mg／Ｌになるように添
加し、さらに２０秒間撹拌した。次いで、ポリマーＡ−
３の０.２重量％水溶液３mLを添加し、スパーテルを用
いて１８０rpmの回転数で３０秒間撹拌した。ナイロン
ろ布を敷いたブフナーロートに内径５cmの塩ビ製円筒を
置き、その中へ凝集した汚泥を一気に注ぎ込んだ。２０
秒後の重力ろ液量は、１６０mLであった。さらに、ナイ
ロンろ布上に堆積した汚泥をベルトプレス用ろ布に採
り、９８kPaの圧力で１分間圧搾を行った。ナイロンろ
布からの脱水ケーキの剥離性は、良好であった。脱水ケ
ーキの含水率は、８５.５重量％であった。汚泥の予測
処理量は、６６kg／ｍ・ｈとなった。 比較例３ ポリマーＡ−３の代わりに、ポリマーＢ−３を用いた以
外は、実施例３と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、１４０mLであった。脱水ケーキの剥離性
はやや劣り、含水率は８６.２重量％であった。汚泥の
予測処理量は、５５kg／ｍ・ｈとなった。 比較例４ ポリマーＡ−３の代わりに、ポリマーＢ−４を用いた以
外は、実施例３と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、１３８mLであった。脱水ケーキの剥離性
は不良であり、含水率は８６.３重量％であった。汚泥
の予測処理量は、５１kg／ｍ・ｈとなった。 比較例５ ポリマーＡ−３の代わりに、ポリマーＢ−５を用いた以
外は、実施例３と同様にして試験を行った。２０秒後の
重力ろ液量は、１２６mLであった。脱水ケーキの剥離性
は不良であり、含水率は８６.３重量％であった。汚泥
の予測処理量は、５８kg／ｍ・ｈとなった。実施例３及
び比較例３〜５の結果を、第３表に示す。

【００１８】

【表３】

【００１９】第３表に見られるように、実施例３で用い
たポリマーＡ−３は、２０秒後の重力ろ液量が多く、優
れた脱水性能を有し、実機においても処理量が多いこと
が予測される。これに対して、比較例３〜５で用いたポ
リマーＢ−３、ポリマーＢ−４及びポリマーＢ−５は、
２０秒後の重力ろ液量がやや少なく、脱水ケーキの剥離
性が劣り、脱水ケーキの含水率もやや高く、実機におけ
る処理量も少ないことが予測される。 実施例４ 浄水センターの余剰汚泥を用いて、造粒濃縮／ベルトプ
レス脱水機机上試験を行った。用いた汚泥の性状は、pH
６.１、電気伝導率３４４ｍＳ／ｍ、ＳＳ１.１０重量
％、ＶＳＳ／ＳＳ８４.２重量％、繊維分／ＳＳ４.３重
量％であった。汚泥２００mLを３００mLビーカーに採
り、ハンドミキサーを用いて７５０rpmで撹拌しなが
ら、塩化第二鉄を濃度１,５００mg／Ｌになるように添
加し、さらに２０秒間撹拌した。次いで、ポリマーＡ−
１の０.２重量％水溶液８mLを添加し、スパーテルを用
いて１８０rpmの回転数で３０秒間撹拌した。フロック
上面が液面に出る程度まで、ナイロンろ布を用いて上澄
液をデカンテーションし、スパーテルで凝集フロックを
破壊したのち、さらにポリマーＡ−１の０.２重量％水
溶液４mLを添加し、汚泥をビーカー壁面に押しつけるよ
うに撹拌して造粒を行った。造粒性は、良好であった。
次に、ナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径５cm
の塩ビ製円筒を置き、その中へ凝集した汚泥を一気に注
ぎ込んでろ過した。ナイロンろ布上に堆積した汚泥をベ
ルトプレス用ろ布に採り、９８kPaの圧力で１分間圧搾
を行った。ナイロンろ布からの脱水ケーキの剥離性は、
良好であった。脱水ケーキの含水率は、８３.５重量％
であった。汚泥の予測処理量は、１２０kg／ｍ・ｈとな
った。 実施例５ ポリマーＡ−１の水溶液の代わりに、ポリマーＡ−２の
０.２重量％水溶液６mLを添加し、スパーテルで凝集フ
ロックを破壊したのち、さらにポリマーＡ−２の０.２
重量％水溶液４mLを添加した以外は、実施例４と同様に
して試験を行った。造粒性は、良好であった。脱水ケー
キの剥離性は良好であり、含水率は８３.７重量％であ
った。汚泥の予測処理量は、１１０kg／ｍ・ｈとなっ
た。 比較例６ ポリマーＡ−１の水溶液の代わりに、ポリマーＢ−１の
０.２重量％水溶液１０mLを添加し、スパーテルで凝集
フロックを破壊したのち、さらにポリマーＢ−１の０.
２重量％水溶液４mLを添加した以外は、実施例４と同様
にして試験を行った。しかし、造粒しなかったので、重
力ろ過以降の試験には進まなかった。 比較例７ ポリマーＡ−１の水溶液の代わりに、ポリマーＢ−２の
０.２重量％水溶液８mLを添加し、スパーテルで凝集フ
ロックを破壊したのち、さらにポリマーＢ−２の０.２
重量％水溶液４mLを添加した以外は、実施例４と同様に
して試験を行った。しかし、造粒しなかったので、重力
ろ過以降の試験には進まなかった。実施例４〜５及び比
較例６〜７の結果を、第４表に示す。ただし、ポリマー
の添加量は、汚泥２００mLに対する１回目と２回目との
添加量の合計で示した。

【００２０】

【表４】

【００２１】第４表に見られるように、実施例４〜５で
用いたポリマーＡ−１とＡ−２は、造粒性が良好であ
り、優れた脱水性能を有し、実機においても処理量が多
いことが予測される。これに対して、比較例３〜５で用
いたポリマーＢ−１とＢ−２では、造粒しない。 実施例６ 化学工場の余剰汚泥と凝沈汚泥の混合汚泥を用いて、造
粒濃縮／ベルトプレス脱水機机上試験を行った。用いた
汚泥の性状は、pH６.６、電気伝導率３０７ｍＳ／ｍ、
ＳＳ１.５３重量％、ＶＳＳ／ＳＳ４５.４重量％、繊維
分／ＳＳ０.７重量％であった。汚泥２００mLを３００m
Lビーカーに採り、ハンドミキサーを用いて７５０rpmで
撹拌しながら、ポリ硫酸鉄を濃度３,０００mg／Ｌにな
るように添加し、さらに２０秒間撹拌した。次いで、ポ
リマーＡ−３の０.２重量％水溶液１２mLを添加し、ス
パーテルを用いて１８０rpmの回転数で３０秒間撹拌し
た。フロック上面が液面に出る程度まで、ナイロンろ布
を用いて上澄液をデカンテーションし、スパーテルで凝
集フロックを破壊したのち、さらにポリマーＡ−３の
０.２重量％水溶液６mLを添加し、汚泥をビーカー壁面
に押しつけるように撹拌して造粒を行った。造粒性は、
良好であった。次に、ナイロンろ布を敷いたブフナーロ
ートに内径５cmの塩ビ製円筒を置き、その中へ凝集した
汚泥を一気に注ぎ込んでろ過した。ナイロンろ布上に堆
積した汚泥をベルトプレス用ろ布に採り、９８kPaの圧
力で１分間圧搾を行った。ナイロンろ布からの脱水ケー
キの剥離性は、良好であった。脱水ケーキの含水率は、
８１.３重量％であった。汚泥の予測処理量は、１２８k
g／ｍ・ｈとなった。 比較例８ ポリマーＡ−３の水溶液の代わりに、ポリマーＢ−３の
０.２重量％水溶液１４mLを添加し、スパーテルで凝集
フロックを破壊したのち、さらにポリマーＢ−３の０.
２重量％水溶液７mLを添加した以外は、実施例６と同様
にして試験を行った。造粒性は、やや劣っていた。脱水
ケーキの剥離性は良好であり、含水率は８１.４重量％
であった。汚泥の予測処理量は、１１５kg／ｍ・ｈとな
った。 比較例９ ポリマーＡ−３の水溶液の代わりに、ポリマーＢ−４の
０.２重量％水溶液１６mLを添加し、スパーテルで凝集
フロックを破壊したのち、さらにポリマーＢ−４の０.
２重量％水溶液８mLを添加した以外は、実施例６と同様
にして試験を行った。造粒性は、不良であった。脱水ケ
ーキの剥離性は良好であり、含水率は８１.７重量％で
あった。汚泥の予測処理量は、１１０kg／ｍ・ｈとなっ
た。 比較例１０ ポリマーＡ−３の水溶液の代わりに、ポリマーＢ−５の
０.２重量％水溶液１２mLを添加し、スパーテルで凝集
フロックを破壊したのち、さらにポリマーＢ−５の０.
２重量％水溶液６mLを添加した以外は、実施例６と同様
にして試験を行った。造粒性は、やや劣っていた。脱水
ケーキの剥離性は良好であり、含水率は８２.３重量％
であった。汚泥の予測処理量は、１１０kg／ｍ・ｈとな
った。実施例６及び比較例８〜１０の結果を、第５表に
示す。ただし、ポリマーの添加量は、汚泥２００mLに対
する１回目と２回目との添加量の合計で示した。

【００２２】

【表５】

【００２３】第５表に見られるように、実施例６で用い
たポリマーＡ−３は、造粒性が良好であり、優れた脱水
性能を有し、実機においても処理量が多いことが予測さ
れる。これに対して、比較例８〜１０で用いたポリマー
Ｂ−３、Ｂ−４及びＢ−５は、造粒性が劣り、実機にお
ける処理量も少ないことが予測される。

【００２４】

【発明の効果】本発明の汚泥脱水方法によれば、従来の
高分子凝集剤を用いる脱水方法に比べて、脱水ケーキの
含水率を低減することができるとともに、汚泥性状の変
動に対して安定した処理が可能である。このような効果
を奏することから、本発明の汚泥脱水方法は、下水、し
尿、産業排水の処理で生じる広範囲の有機性汚泥（いわ
ゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝集沈
殿、浮上汚泥及びこれらの混合物）処理に極めて有用で
あり、特に従来脱水が困難であった有機分含有量（ＶＳ
Ｓ／ＳＳ）の高い汚泥、腐敗度の高い汚泥に対して、際
だった効果を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA06 BA09 BA11 BA12 BA19 BB09 BB12 CA12 DA04 DA05 DA13 DA16 DB07 DB08 DB09 DB19 DB23 DC02 DC06 EA39 4D059 AA04 AA05 AA06 AA23 BE10 BE14 BE15 BE38 BE55 BE56 BE60 DA16 DA17 DA23 DA24 DB24 DB26 DB28 EB04 4J100 AJ02P AK03P AK08P AK13P AL08R AM15Q AM21R BA31R BA32R CA05 DA09 FA03 FA19 JA18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機性汚泥に対して、一般式［１］、一般
   式［２］及び一般式［３］で表される構造単位を有し、
   一般式［１］で表される構造単位の数が一般式［３］で
   表される構造単位の数未満であり、０.１モル／Ｌの塩
   酸水溶液を用いてpH３に調整した１モル／Ｌの硝酸ナト
   リウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が
   ５dL／ｇ以上であり、η_sp／ｃ＝［η］＋ｋ'ｃにおけ
   る勾配ｋ'の値が３０〜５０dL²／ｇ²であり、３０℃に
   おける０.４重量％水溶液の曳糸長が５５〜７５mmであ
   り、３０℃における０.２重量％水溶液の１rpm外挿粘度
   が１,５００〜３,５００mPa・ｓである両性ポリマーを添
   加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。 【化１】 （ただし、式中、Ｒ¹は水素又はメチル基であり、Ｒ²は
   水素、メチル基、エチル基又はベンジル基であり、３個
   のＲ²はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、Ｘは酸
   素又はイミノ基であり、Ｙはエチレン基、プロピレン
   基、トリメチレン基又は２−ヒドロキシトリメチレン基
   であり、Ｚは塩素、臭素、ヨウ素、１／２ＳＯ₄又はＣ
   Ｈ₃ＳＯ₄であり、Ｒ³は水素又はメチル基であり、Ｒ⁴は
   水素又はメチル基であり、Ｍは水素、アルカリ金属又は
   アルカリ土類金属である。また、η_spは比粘度であり、
   ｃはｇ／dL単位で表された濃度である。）