JP2003033604A - 廃水処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機系、無機系の廃水にかかわらず、処理を
効率的に行うことが可能な廃水処理剤を提供すること。 【解決手段】 （ａ）粉末状硫酸アルミニウムを１００
重量部、（ｂ）水酸化カルシウムを１０から３５０重量
部、（ｃ）ベントナイトを１００から５００重量部、お
よび（ｄ）高分子凝集剤を含有し、該（ｄ）高分子凝集
剤は、（ｄ−１）陽イオン性高分子凝集剤と、（ｄ−
２）非イオン性高分子凝集剤、陰イオン性高分子凝集
剤、および両性高分子凝集剤からなる群より選択される
少なくとも一種とからなり、（ｄ）／（（ａ）＋（ｂ）
＋（ｃ））の重量比が１／１００〜１／１０である、廃
水処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃水処理剤に関す
る。さらに詳しくは、土木、建築、窯業、金属などの分
野の無機廃水、食品工場、製紙工場、養豚場、養鶏場な
どから排出される廃水や生活廃水などの有機質を含む廃
水など、種々の廃水を短時間で処理することが可能な廃
水処理剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題から、特に廃水処理が重
要視されている。しかし、現在のところ、トンネル工事
や基礎工事におけるボーリングにより出る汚泥、セメン
ト廃水、池、沼、川底、海底などにたまった汚泥、養豚
場から排出されるし尿汚泥などについては、水と汚泥と
を簡便な方法で短時間に分離することが困難である。

【０００３】廃水処理剤は、廃水中の汚濁物質を凝集し
てフロック状にして分離することにより処理をするもの
である。しかし、現状では無機系汚濁物質にのみ効果が
あるものおよび有機系の汚濁物質にのみ効果があるもの
だけであり、有機系および無機系の両方の汚濁物質を含
む廃水に有効な廃水処理剤はない。

【０００４】例えば、硫酸アルミニウムは凝集剤として
かなり長い歴史があり、無機系の汚泥に対して効果があ
る。一方、アクリルアミドを中心とする高分子凝集剤、
特に陽イオン性高分子凝集剤は、有機物を含む廃水に対
する効果が大きい。このような高分子凝集剤は、下水処
理場などで大量に使用されているが、無機物を大量に含
む廃水に対してはフロック形成が不十分である。さら
に、特開平７−１３６４０９号公報、特開平９−１０５
０８号公報、特開平９−２３９２０７号公報、特開平９
−３１４１５１号公報、特開平９−１６４３８９号公報
などには、無機系の凝集剤と高分子凝集剤との組合せに
よる廃水処理剤の開示がある。これらの公報に記載の廃
水処理剤は、有機物と無機物との両方を多く含む汚泥に
対して使用する場合、フロック形成力が不充分であり、
処理に多大の時間を要する。そのため、これらの廃水処
理剤は、大量の汚泥を連続運転により処理するには適し
ていない。なお、連続的処理するためには、汚水・汚泥
に対して廃水処理剤を添加攪拌後２０秒程度で大きなフ
ロックができることが好ましい。

【０００５】有機物と無機物との両方を含む実際の廃水
を処理する場合、有機物と無機物とを選別して処理する
ことは実質的には不可能である。このような状況下で、
有機物と無機物との両方に適用できる廃水処理剤が望ま
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するためになされ、その目的は、有機系、無
機系の廃水にかかわらず、処理を効率的に行うことが可
能な廃水処理剤を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ね、無機系凝集剤として硫
酸アルミニウム、水酸化カルシウム、およびべントナイ
トを組み合わせ、さらに有機系凝集剤を加えることによ
って、有機系、無機系のいずれの廃水にも有効な廃水処
理剤を得、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明は、（ａ）粉末状硫酸ア
ルミニウムを１００重量部、（ｂ）水酸化カルシウムを
１０から３５０重量部、（ｃ）ベントナイトを１００か
ら５００重量部、および（ｄ）高分子凝集剤を含有し、
該（ｄ）高分子凝集剤は、（ｄ−１）陽イオン性高分子
凝集剤と、（ｄ−２）非イオン性高分子凝集剤、陰イオ
ン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤からなる群
より選択される少なくとも一種とからなり、（ｄ）／
（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ））の重量比が１／１００〜１
／１０である、廃水処理剤を提供する。

【０００９】好適な実施態様では、上記（ｄ−１）／
（ｄ−２）の重量比は１／２〜２／１である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の廃水処理剤の（ａ）成分
である粉末状硫酸アルミニウムは、粉末状であれば、水
和水の量にかかわりなく使用できる。一般的には、アル
ミナ分を１４％以上含むものが使用される。アルミニウ
ムイオンは、表面に陰イオンを有し安定を保っている有
機系汚泥に対して、この汚泥粒子の陰イオンを中和し、
粒子間の吸着を生じさせる。この時、硫化物イオン、リ
ン酸イオンなどは、金属イオンと反応して固定化され
る。硫酸アルミニウムの代わりに硫酸鉄も使用可能であ
るが、硫酸鉄を含む配合物の発熱、排水に鉄イオンが混
じると褐色になることなどの問題があるため、硫酸アル
ミニウムのほうが好ましい。さらに、アルミニウムイオ
ンは、水酸化カルシウムなどの塩基性成分の存在下で水
酸化アルミニウムとしてゲル状沈殿物を生じるため、凝
集効果が高い。

【００１１】本発明の廃水処理剤の（ｂ）成分である水
酸化カルシウムは特に限定されない。形状としては、上
記硫酸アルミニウムと混合するため、粉末状が好まし
い。水酸化カルシウムは、水中の重金属イオンを水酸化
物として沈降させる効果があり、そして硫酸アルミニウ
ムによる排水のｐＨ低下を中和する作用がある。さら
に、硫酸アルミニウムと反応して硫酸カルシウムを生成
することにより、微粒子の浮遊が少なくなり、排水の清
澄度がよくなる。水酸化カルシウムの代わりに酸化カル
シウムも使用可能であるが、酸化カルシウムは水分を吸
収して固化する恐れがあり、製品の経時的な安定性を考
慮すると、水酸化カルシウムのほうが好ましい。

【００１２】本発明の廃水処理剤の（ｃ）成分であるベ
ントナイトは、種々の廃水に使用され、好ましくは微粒
子を含む廃水に使用される。ベントナイトは、特に、ベ
ントナイト系廃水や有機系汚水・汚泥に吸着して粒子形
成し、微粒子を取り除く作用がある。ベントナイトの形
状は特に限定されないが、硫酸アルミニウムおよび水酸
化カルシウムとの混合をよくするために、５０〜１００
μｍ程度の粉末が好ましい。

【００１３】（ａ）硫酸アルミニウム１００重量部に対
して（ｂ）水酸化カルシウムの量が１０重量部より少な
いと、水酸化アルミニウムの生成量が少なくなり、凝集
効果が不十分である。（ａ）硫酸アルミニウム１００重
量部に対して（ｂ）水酸化カルシウムの量が３５０重量
部より多くなると、硫酸アルミニウムの相対的濃度が低
下し、凝集が遅くなるので好ましくない。処理後の排水
のｐＨには、環境に対する影響から基準があり、下水道
法では５.８から８.６であることが求められている。水
酸化カルシウムの配合量により、排水のｐＨが変化し、
少ない場合はｐＨが５.８より低くなる場合があり、一
方、多い場合はｐＨが８.６より高くなることがある。
そのため、処理後の排水のｐＨを５.８から８.６になる
ように調整する必要がある場合もある。水酸化カルシウ
ムの配合量について、好ましくは硫酸アルミニウム１０
０重量部に対して３０重量部から２００重量部である。

【００１４】（ｃ）ベントナイトの量が（ａ）硫酸アル
ミニウム１００重量部に対して５０重量部より少ない
と、微粒子を取り除く効果が小さくなる。５００重量部
より多い場合は、相対的に硫酸アルミニウム・水酸化カ
ルシウムの量が少なくなるため凝集効果が小さくなる。

【００１５】ベントナイトの代わりに、ゼオライトや活
性白土を用いると排水に濁りが認められるため好ましく
ない。

【００１６】本発明の廃水処理剤の（ｄ）成分である高
分子凝集剤としては、陽イオン性高分子凝集剤、非イオ
ン性高分子凝集剤、陰イオン性高分子凝集剤、および両
性高分子凝集剤が挙げられる。

【００１７】上記高分子凝集剤のうち、陽イオン性高分
子凝集剤を構成するモノマーとして、以下の化合物が挙
げられるが、これらに限定されない：ジメチルアミノエ
チルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト、ジ−ｎ−プロピルアミノエチルアクリレート、ジ−
イソプロピルアミノエチルアクリレート、ジ−ｎ−ブチ
ルアミノエチルアクリレート、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミ
ノエチルアクリレート、ジ−イソブチルアミノエチルア
クリレート、メチルエチルアミノエチルアクリレート、
メチルプロピルアミノエチルアクリレート、メチルブチ
ルアミノエチルアクリレート、エチルプロピルアミノエ
チルアクリレート、エチルブチルアミノエチルアクリレ
ート、エチルブチルアミノエチルアクリレート、プロピ
ルブチルアミノエチルアクリレートなどと、ハロゲン化
水素、硫酸、硝酸などとの中和塩；ハロゲン化アルキ
ル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などとの四級化物など
が挙げられる。上記ハロゲン化アルキルとしては、例え
ば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチ
ル、臭化エチル、ヨウ化エチル、ベンジルクロライドな
どが挙げられる。これらのモノマーは１種のみを用いて
もよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。さらに、
以下に示すイオン性を示さないモノマーを構成成分とし
て含んでいてもよい。

【００１８】上記高分子凝集剤のうち、非イオン性高分
子凝集剤は、通常ポリアクリルアミドである。他のイオ
ン性を示さないモノマーを構成成分として含んでいても
よい。イオン性を示さないモノマーとしては、以下の化
合物が挙げられるが、これらに限定されない：メタクリ
ルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−
ジメチルメタクリルアミドなどのビニル基含有アミド
類；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシア
ン化ビニル系化合物；アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの
（メタ）アクリル酸のアルキルエステル類；酢酸ビニル
などのカルボン酸のビニルエステル類；スチレン、ｏ−
メチルスチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳香族ビニ
ル化合物など。これらのイオン性を示さないモノマーは
１種のみで用いてもよく、２種以上組み合わせて用いて
もよい。

【００１９】上記高分子凝集剤のうち、陰イオン性高分
子凝集剤を構成するモノマーとしては、例えば、アクリ
ル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのビニル基を含有
するカルボン酸およびその塩などが挙げられるが、これ
らに限定されない。これらの陰イオン性モノマーは１種
のみで用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよ
い。さらに、上記イオン性を示さないモノマーを構成成
分として含んでいてもよい。

【００２０】上記高分子凝集剤のうち、両性高分子凝集
剤は、先に挙げた陽イオン性高分子凝集剤を構成するモ
ノマーと陰イオン性高分子凝集剤を構成するモノマーと
の両方を構成成分とするものである。

【００２１】上記の高分子凝集剤の重量平均分子量（Ｍ
Ｗ）は１００万以上が好ましい。これらの高分子凝集剤
はそのイオン性により特性が異なり、有機系、無機系の
汚水・汚泥に対して、凝集形態、沈降時間、およびフロ
ック塊の大きさが異なる。例えば、土木工事、窯業、鉱
業などの無機系の汚水・汚泥には非イオン・陰イオン系
の高分子凝集剤が適し、そして下水、し尿などの有機系
の汚水／汚泥には陽イオン系高分子凝集剤が適してい
る。しかし、無機系、有機系を問わない広範囲な用途に
は、単一種の高分子凝集剤では十分に対応することは困
難である。

【００２２】そこで、（ｄ）高分子凝集剤として、（ｄ
−１）陽イオン性高分子凝集剤と（ｄ−２）非イオン性
高分子凝集剤、陰イオン性高分子凝集剤、および両性高
分子凝集剤からなる群より選択される少なくとも一種の
高分子凝集剤とを、（ｄ−１）／（ｄ−２）の重量比が
１／２から２／１となるよう組み合わせたものを用い、
さらに、（ａ）硫酸アルミニウム、（ｂ）水酸化カルシ
ウム、および（ｃ）ベントナイトと、（ｄ）／（（ａ）
＋（ｂ）＋（ｃ））の重量比が１／１００から１／１０
となるように併用すると、無機系および有機系の成分を
問わず広範囲の汚水・汚泥に対して、短時間で処理する
ことが可能である。

【００２３】（ｄ）／（（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ））の重
量比が１／１００より少ない場合、高分子凝集剤の効果
が期待できず、１／１０より多くなると、生じたフロッ
クに強い粘性が認められ取り扱いが困難である。なお、
高分子凝集剤の形状は、硫酸アルミニウム、水酸化カル
シウム、およびベントナイトとの混合をよくし、すばや
く水に溶解するという点で、粉末状が好ましい。

【００２４】（ｄ−１）／（ｄ−２）の重量比を１／２
〜２／１とすることにより、フロック形成力が向上し、
そしてフロックの脱水性も向上する。

【００２５】本発明の凝集剤は、汚水・汚泥１００重量
部に対して０．０１から０.１重量部程度添加すればよ
い。攪拌条件が弱いとフロックの形成に時間がかかり、
強すぎるとフロックが切断されて逆効果である。通常用
いられる攪拌羽根で１００〜３００ｒｐｍ程度で攪拌す
ることが好ましい。

【００２６】以下の実施例および比較例により、本発明
の効果を説明する。

【００２７】

【実施例】以下の実施例および比較例で調製した廃水処
理剤は、以下の評価方法に従って、凝集効果を評価し
た。

【００２８】まず、３Ｌのビーカーに、汚水・汚泥１Ｌ
を入れ、攪拌羽根で１００〜３００ｒｐｍにて攪拌し
た。そこに、実施例または比較例で調製した廃水処理剤
を１ｇ添加した。２０秒間または１分間攪拌を継続した
後、２分間静置し、その外観を観測した。観測結果は、
次の５段階で評価した。 ５：フロック塊と水相とが完全に分離、上澄みは透明 ４：フロック塊は少し柔らかいが、完全に分離。上澄み
は透明 ３：分離するが、フロック塊は弱い ２：分離するが、フロック塊が弱く、上澄みに濁りが認
められる １：一部分離するが、全体に濁りが認められる。 すべての評価が３以上であり、かつ以下に示す６種類の
汚水・汚泥に対する評価合計が、２０秒間攪拌で２５以
上および１分間攪拌で２７以上であるものを合格とし
た。

【００２９】評価に使用した６種類の汚水・汚泥は以下
のとおりである。 （１）セメント廃水：セメント濃度約５％ （２）ベントナイト廃水：ベントナイト濃度約５％ （３）養豚場し尿：固形分約２０％ （４）山土分散液：山土３００ｇを水道水１Ｌに分散さ
せたもの （５）山土海水分散液：山土３００ｇを海水１Ｌに分散
させたもの （６）河川沈殿物：大分川の沈殿物、固形分約３０％。

【００３０】（実施例１）硫酸アルミニウム（商品名：
無鉄硫酸バンド固形特号；住友化学工業(株)製）１７０
重量部（アルミナ分１７．４％、硫酸アルミニウムとし
て約１００重量部）、水酸化カルシウム（商品名：ＮＴ
６；井上石灰工業(株)製）７０重量部、ベントナイト
（商品名：九州ベントナイト筑前１号；品川窯材(株)
製）４５５重量部、高分子凝集剤としてＫＰ１２０５Ｅ
（商品名）（アクリル酸ジメチルアミノエチルのホモポ
リマー（ＭＷ２５０万）、陽イオン性高分子凝集剤：ダ
イヤフロック(株)製）１７重量部、およびＡＰ８２５Ｂ
（商品名）（アクリルアミドとアクリル酸とのコポリマ
ー（ＭＷ１６００万）、陰イオン性高分子凝集剤：ダイ
ヤフロック(株)製）１７重量部を混合して、廃水処理剤
を調製した。得られた廃水処理剤の各１ｇを、上記の汚
水・汚泥各１Ｌに対して添加し、それぞれ２０秒間また
は１分間攪拌後の凝集効果を観測した。結果を表１に示
す。

【００３１】（実施例２〜６）それぞれ以下の表１に示
す組成で廃水処理剤を調製し、上記実施例１と同様に評
価した。結果を表１にまとめて示す。表の凝集剤の数値
の単位は重量部である。なお、ＫＡ４０５Ｄ（商品名）
は、両性高分子凝集剤（アクリル酸ジメチルアミノエチ
ル、アクリルアミド、およびアクリル酸の３元コポリマ
ー（ＭＷ４００万）：ダイヤフロック(株)製）であり、
ＮＰ８００（商品名）は、非イオン性高分子凝集剤（ア
クリルアミドのホモポリマー（ＭＷ１６００万）：ダイ
ヤフロック(株)製）である。

【００３２】（比較例１〜５）それぞれ以下の表１に示
す組成で廃水処理剤を調製し、上記実施例１と同様に評
価した。結果を表１にまとめて示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表の結果から明らかなように、実施例１〜
６のいずれの廃水処理剤も評価は合格であり、無機系、
有機系、および無機と有機との混合系のいずれの廃水に
対しても、非常に良好なフロック塊形成が観察され、透
明な上澄みが得られた。比較例１は、ベントナイトを含
まない例であり、２０秒程度の短時間では、良好なフロ
ック塊形成は見られなかった。比較例２は、ベントナイ
トを（ａ）硫酸アルミニウム１００重量部に対して５０
０重量部より多く用いた場合であり、この場合も良好な
フロック塊形成は見られなかった。比較例３は、高分子
凝集剤として陽イオン性高分子凝集剤のみを用いた場合
であり、特に海水および河川沈殿物に対して、凝集効果
が悪かった。比較例４は、ベントナイトの代わりに、ゼ
オライトを用いた場合であり、フロック塊は形成されて
いるが、上澄みは、薄く濁っていた。比較例５は、水酸
化カルシウムおよびベントナイトの代わりに、従来技術
で使用される各種無機系凝集剤を使用した場合であり、
特に海水および河川沈殿物に対して、凝集効果が悪かっ
た。このように、特定の凝集剤の組み合わせによる本発
明の廃水処理剤は、種々の廃水に対して、優れた凝集効
果を有することが明らかとなった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の廃水処理剤を用いることによ
り、無機系、有機系にかかわらず、広範囲の廃水を処理
することができる。さらに、短時間で処理が行えるた
め、連続処理が可能である。そのため、本発明の廃水処
理剤は、大量の廃水を処理することに適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA11 BB06 BB12 CA01 CA03 CA10 DA05 DA24 DA32 DB03 DB07 DB13 DB15 DC04 DC06 DC07 DC08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）粉末状硫酸アルミニウムを１００
   重量部、（ｂ）水酸化カルシウムを１０から３５０重量
   部、（ｃ）ベントナイトを１００から５００重量部、お
   よび（ｄ）高分子凝集剤を含有し、該（ｄ）高分子凝集
   剤は、（ｄ−１）陽イオン性高分子凝集剤と、（ｄ−
   ２）非イオン性高分子凝集剤、陰イオン性高分子凝集
   剤、および両性高分子凝集剤からなる群より選択される
   少なくとも一種とからなり、（ｄ）／（（ａ）＋（ｂ）
   ＋（ｃ））の重量比が１／１００〜１／１０である、廃
   水処理剤。
2. 【請求項２】 前記（ｄ−１）／（ｄ−２）の重量比が
   １／２〜２／１である、請求項１に記載の廃水処理剤。