JP2003275503A - 高分子凝集剤組成物 - Google Patents

高分子凝集剤組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 し尿等の微生物処理で生じる有機性汚泥に対
する脱水効果が優れた高分子凝集剤を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で示されるモノマーを
必須単位とするビニル系水溶性重合体(A)及び下記一
般式(2)で示されるモノマーを必須単位とするビニル
系水溶性重合体(B)からなる高分子凝集剤組成物であ
る。 一般式 CH2=CR1−CO−X1−Q1−NH2・HCl (1) [式中、R1はH又はCH3、X1はO又はNH;Q1はC
2CH2、CH2CH2CH2等である。] 一般式 【化1】 [式中、R2はH又はCH3、X2はO又はNH;Q2はC
2CH2、CH2CH2CH2等;ZはCl等。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は下水、し尿等の微生
物処理で生じる有機性汚泥の脱水に用いる新規な高分子
凝集剤組成物に関する。さらに詳しくは、遠心脱水、ベ
ルトプレス脱水において優れた脱水率を与える高分子凝
集剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、下水、し尿等の微生物処理で生じ
る有機性汚泥の脱水に対しては、ポリメタクリロイルオ
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
ニウムクロライドコポリマー等のカチオン性高分子凝集
剤、アクリルアミド−アクリル酸−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コポリマー等
の両性高分子凝集剤(特開昭63−260928など)
が広く使用されてきた。また、最近ではポリビニルアミ
ジン、ポリアミノエチルメタクリレート塩酸塩(特開平
11−347600等)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリビニルア
ミジン、ポリアミノエチルメタクリレート塩酸塩等では
遠心脱水において充分な脱水率が得られなかった。特に
最近は、汚泥中の有機物含量の増加、腐敗の進行が顕著
に見られ、これと伴って脱水率が悪化傾向にある。脱水
率の低下は得られるケーキの含水率を上げ、従ってケー
キ焼却時の燃料費を増加させる問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこうした下
水、し尿等の微生物処理で生じる有機性汚泥の遠心脱水
において優れた脱水率を発揮する高分子凝集剤組成物を
見い出すべく鋭意検討した結果、本発明に到った。すな
わち本発明は、下記一般式(1)で示される1級アミン
塩基を有するラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマ
ー(m)を必須構成単位とするビニル系水溶性重合体
(A)及び下記一般式(2)で示される3級アミン塩基
を有するラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー
(n)を必須構成単位とするビニル系水溶性重合体
(B)からなる高分子凝集剤組成物である。 一般式 CH2=CR1−CO−X1−Q1−NH2・HCl (1) [式中、R1はH又はCH3、X1はO又はNH;Q1はC
2CH2、CH2CH2CH2又はCH2CH(OH)CH
2である。] 一般式
【0005】
【化2】
【0006】[式中、R2はH又はCH3、X2はO又は
NH;Q2はCH2CH2、CH2CH2CH2又はCH2
H(OH)CH2;R3はCH3、CH2CH3、又はCH2
65でそれぞれ同じでも異なっていてもよい;ZはC
l、Br、I、NO3 、1/2SO4、CH3SO4、H2
4又はCH3COOである。]
【0007】
【発明の実施の形態】本発明における上記一般式(1)
で示されるラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー
(m)の中で、工業的に製造しやすい点で、好ましくは
1はCH3であり、X1がOであり、Q1がCH2CH2
ある。具体的には、アミノエチル(メタ)アクリレート
塩酸塩、アミノプロピル(メタ)アクリレート塩酸塩等
の(メタ)アクリレート類;アミノエチル(メタ)アク
リルアミド塩酸塩、アミノプロピル(メタ)アクリルア
ミド塩酸塩等の(メタ)アクリルアミド類があげられ、
これらの1種以上が使用できる。これらの中で工業的製
造の容易さから、(メタ)アクリレート類が好ましく、
アミノエチル(メタ)アクリレート塩酸塩がさらに好ま
しく、アミノエチルメタアクリレート塩酸塩が特に好ま
しい。
【0008】本発明における上記一般式(2)で示され
るラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー(n)の
中で、工業的に製造しやすい点で、好ましくはR2はC
3であり、X2がOであり、Q2がCH2CH2である。
具体的には、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト塩酸塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート
硫酸塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの
メチル硫酸塩、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリ
レート塩酸塩等の(メタ)アクリレート類;ジメチルア
ミノエチル(メタ)アクリルアミド塩酸塩、ジメチルア
ミノエチル(メタ)アクリルアミド硫酸塩、ジメチルア
ミノプロピル(メタ)アクリルアミド塩酸塩等の(メ
タ)アクリルアミド類があげられ、これらの1種以上が
使用できる。
【0009】これらの中で好ましくは(メタ)アクリレ
ート類であり、さらに好ましくはジメチルアミノエチル
(メタ)アクリレート塩酸塩、ジメチルアミノエチル
(メタ)アクリレート硫酸塩であり、特に好ましくはジ
メチルアミノエチル(メタ)アクリレート塩酸塩であ
り、最も好ましくはジメチルアミノエチルメタアクリレ
ート塩酸塩である。
【0010】本発明において、ラジカル重合性モノマー
(m)及び/又は(n)を必須構成単位とするビニル系
水溶性重合体(A)及び/又は(B)は、必要に応じて
他の公知のビニルモノマーと共重合できるが、その場合
に使用される他のビニルモノマーの例としてはアクリル
アミド、アクリロニトリル、ビニルピロリドン等の非イ
オン性ビニルモノマー、アクリル酸(塩)、アクリルア
ミドメチルプロパンスルホン酸(塩)、イタコン酸
(塩)等のアニオン性ビニルモノマー、(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)アクリロイルアミ
ノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチル
ジアリルアンモニウムメチルサルフェート、ビニルピリ
ジン等のカチオン性ビニルモノマー等があげられ、これ
らの1種以上が使用できる。
【0011】これらの中で工業的観点から、アクリルア
ミド、アクリロニトリル、アクリル酸、(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
が好ましく、より好ましくは、アクリルアミド、(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
クロライドである。
【0012】ラジカル重合性モノマー(m)及び/又は
(n)に他のビニルモノマーを共重合する場合、共重合
する割合は目的に応じて自由に選びうるが、ポリマーの
性能とくに脱水率の観点から、ラジカル重合性モノマー
(m)及び/又は(n)の量はどちらもビニルモノマー
の合計モル数に対し少なくとも50モル%以上、より好
ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%
以上である。
【0013】本発明のビニル系水溶性重合体(A)及び
(B)は、公知の方法、例えば水溶液重合、水と有機溶
剤を用いた乳化重合、懸濁重合等により製造できる。水
溶液重合の場合、モノマー濃度が通常10〜80質量%
となるようにモノマー水溶液として系内を不活性ガスで
置換した後、公知の重合触媒(過硫酸塩例えば過硫酸ア
ンモニウム及び過硫酸カリウム;有機過酸化物例えばベ
ンゾイルパーオキシド;アゾ系化合物例えば2,2′−
アゾビス−(アミジノプロパン)ハイドロクロライド及
びアゾビスシアノバレリン酸;レドックス触媒(過酸化
物(H22、過硫酸カリウム等)と還元剤(重亜硫酸ソ
ーダ、硫酸第一鉄等)との組合せ)を加えて20〜10
0℃程度で数時間重合を行うのが好ましい。また、光増
感剤を加えた後、紫外線等を照射してもよい。粉末化を
行うには、このようにして得られた重合物を適宜細断し
て熱風乾燥、溶剤沈澱・乾燥し、粉砕すればよい。この
様にして得られたビニル系水溶性重合体(A)及び/又
は(B)の分子量は、固有粘度(1NーNaNO3 中、
30℃で測定、単位:dl/g、以下同様)で通常2以
上のものである。2未満では分子量が小さすぎて一般に
はポリマーとして特性が出にくい。一般に凝集性能は分
子量が高いものほど良好であるので、固有粘度は好まし
くは4以上であり、より好ましくは5以上であり、特に
好ましくは8以上である。
【0014】本発明において、該ビニル系水溶性重合体
(A)及び/又は(B)のpH4におけるコロイド等量
値の好ましい範囲は3.0以上でありより好ましくは
4.0以上以上、さらに好ましくは5.0以上である。
本発明の高分子凝集剤は上記ビニル系水溶性重合体
(A)及び(B)の配合物である。該(A)の量は
(A)と(B)との合計量に対して好ましくは20〜8
0重量%であり、さらに好ましくは40〜60重量%で
ある。(A)の量が20重量%以上であると有機性汚泥
に対し優れた脱水効果を有し、80重量%以下である本
発明の高分子凝集剤を使用した汚泥の強度が良好であ
る。配合する時期はビニル系水溶性重合体(A)及び
(B)が製造された後は任意であり、例えば乾燥前、乾
燥後粉砕前、粉砕後、使用直前、水溶解時等であり、い
つ使用してもよい。
【0015】本発明の高分子凝集剤製品又はビニル系水
溶性重合体(A)及び(B)の形状は、粉末状、フィル
ム状、水溶液状、w/oエマルション状、懸濁液状等公
知の任意形状でよい。
【0016】本発明の高分子凝集剤組成物は、水中の懸
濁粒子に高い吸着性を示して効果的な凝集性(フロック
形成性)を示すので、公知の水系懸濁液の固液分離促進
に特に限定なく使用できるが、実用的価値の面から、下
水、し尿等の微生物処理で生じる有機性汚泥(いわゆる
生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝沈・浮上
汚泥及びこれらの混合物)の脱水により有用である。こ
れらの中でも、同じ理由で、固形分当りの有機物含有量
(VSS/SS)が好ましくは60%以上、さらに好ま
しくは70%以上の汚泥により有用である。
【0017】本発明の高分子凝集剤は、単独でも使用で
きるが、目的に応じて、他のカチオン性ラジカル重合性
モノマーを必須構成単位とするビニル系水溶性重合体
(C)と併用してもよい。(C)の具体例としては、ポ
リ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コポリマー、ポリ
ビニルアミジン等のカチオン性高分子凝集剤、アクリル
アミド−アクリル酸−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コポリマー等の両性高分子
凝集剤があげられるが、中でも、両性高分子凝集剤及
び、pH4におけるコロイド等量値が4.0以上である
カチオン性高分子凝集剤が好ましく、ポリメタクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドが特
に好ましい。該(C)の配合量は(A)と(B)の合計
量に対して50重量%以下で配合するのが好ましい。ま
た、本発明の高分子凝集剤を添加され形成されたフロッ
ク状の汚泥の脱水方法としては、公知の遠心脱水、ベル
トプレス脱水、フィルタープレス脱水、キャピラリー脱
水等がとれるが、効果の点から遠心脱水、ベルトプレス
脱水がより好ましい。
【0018】本発明の高分子凝集剤は、通常0.1%程
度の濃度の水溶液にして使用されるが、その際、使用目
的に応じて、増粘剤、加重剤、分散剤、防腐剤、無機塩
等を併用できる。
【0019】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【0020】実施例1〜3、比較例1〜3 表1に示す組成の高分子凝集剤をそれぞれイオン交換水
にとかして0.1%水溶液とし、K市下水処理場余剰汚
泥(pH6.9、TS2.3%、有機分81%)にポリ
マーとして0.85%/TSずつ添加して小型遠心脱水
機を用いて脱水試験を行い、得られた脱水ケーキの含水
率を測定した。試験結果を表1示すが、本発明の高分子
凝集剤(実施例1〜3)は比較例1〜3に比べて、高い
脱水性(低いケーキ含水率)を示した。
【0021】
【表1】
【0022】AEMH :ポリアミノエチルメタクリレート
塩酸塩 METAH:ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸
塩 METAS:ポリジメチルアミノエチルメタクリレート硫酸
塩 METAC:ポリ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
【0023】
【発明の効果】本発明の高分子凝集剤は下水、し尿など
の微生物処理で生じる有機性汚泥に対し優れた脱水効果
を有する。とくに従来脱水が困難であった有機分含有量
(VSS/SS)の高い汚泥に対し際だった効果を発揮
することから、本発明の高分子凝集剤は極めて有用であ
る。
フロントページの続き Fターム(参考) 4D015 BA06 BA08 BA09 BA11 BB06 BB08 BB14 CA12 DB04 DB15 DB44 DC02 DC03 DC04 DC06 DC07 EA37 EA39 4D059 AA03 AA06 BE10 BE15 BE37 BE56 BE57 BE60 BE62 DB21 DB24

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される1級アミン
    塩基を有するラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマ
    ー(m)を必須構成単位とするビニル系水溶性重合体
    (A)及び下記一般式(2)で示される3級アミン塩基
    を有するラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー
    (n)を必須構成単位とするビニル系水溶性重合体
    (B)からなる高分子凝集剤組成物。 一般式 CH2=CR1−CO−X1−Q1−NH2・HCl (1) [式中、R1はH又はCH3、X1はO又はNH;Q1はC
    2CH2、CH2CH2CH2又はCH2CH(OH)CH
    2である。] 一般式 【化1】 [式中、R2はH又はCH3、X2はO又はNH;Q2はC
    2CH2、CH2CH2CH2又はCH2CH(OH)CH
    2;R3はCH3、CH2CH3、又はCH265でそれぞ
    れ同じでも異なっていてもよい;ZはCl、Br、I、
    NO3 、1/2SO4、CH3SO4、H2PO4又はCH3
    OOである。]
  2. 【請求項2】 前記ビニル系水溶性重合体(A)及び/
    又は(B)の、1N−NaNO3中30℃で測定した固
    有粘度(dl/g)が4以上である請求項1記載の高分
    子凝集剤組成物。
  3. 【請求項3】 前記ビニル系水溶性重合体(A)の含量
    が(A)と(B)の合計重量に対して20〜80%であ
    る請求項1〜2記載の高分子凝集剤組成物。
  4. 【請求項4】 前記ビニル系水溶性重合体(A)及び/
    又は(B)のpH4におけるコロイド当量値(meq/
    g)が3以上である請求項1〜3いずれか記載の高分子
    凝集剤組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の高分子凝集剤組成物
    を、固形分あたりの有機物含量が60重量%以上である
    汚泥に対して添加してフロックを形成して固液分離を行
    うことを特徴とする汚泥の脱水方法。
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