JP2015006636A - 水溶性カチオン高分子溶液の製造方法及び有機性汚泥の濃縮・脱水方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いても、濃縮・脱水性能が低下しない水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、粉末状水溶性カチオン高分子及びアンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位と（メタ）アクリルアミド単位とを必須構成単量体してなるＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を同時又は別々に添加して、溶解させる溶解工程を含むことを特徴とする水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を用いる。【選択図】なし
Description
本発明は水溶性カチオン高分子溶液の製造方法及び有機性汚泥の濃縮・脱水方法に関する。
従来、有機性汚泥の濃縮・脱水に用いられる水溶性カチオン高分子は、溶解用水で希釈して０．２〜０．３質量％程度の濃度に調整してから使用されている。そして、この溶解用水として、排水処理場で処理された処理水を用いられることが多い（特許文献１等）。
しかし、処理水には多くの無機イオンが溶解していることが多く、無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いて、水溶性カチオン高分子溶液を調製すると、濃縮・脱水性能が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いても、濃縮・脱水性能が低下しない水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いても、濃縮・脱水性能が低下しない水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の水溶性カチオン高分子溶液の製造方法の特徴は、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、粉末状水溶性カチオン高分子及びアンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位と（メタ）アクリルアミド単位とを必須構成単量体してなるＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を同時又は別々に添加して、溶解させる溶解工程を含む点を要旨とする。
本発明の有機性汚泥の濃縮・脱水方法の特徴は、上記の製造方法で得られた水溶性カチオン高分子溶液と有機性汚泥とを混合してから濃縮及び／又は脱水する濃縮・脱水処理工程を含む点を要旨とする。
本発明の水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を適用すると、無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いても、濃縮・脱水性能が低下しない水溶性カチオン高分子溶液を容易に得ることができる。
本発明の有機性汚泥の濃縮・脱水方法を適用すると、上記の製造方法で得られた水溶性カチオン高分子溶液をもちいるので、優れた濃縮・脱水性能を発揮する。
「（メタ）アクリ・・・」は、「アクリ・・・」又は「メタクリル・・・」を意味する。
ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水は、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する水であれば制限なく、排水処理された処理水｛微生物処理された処理水（二次処理水）、二次処理水を濾過や活性炭処理した処理水（三次処理水）等、凝集沈殿処理水等｝、海水を含む河川水、海水を含む貯留水及び海水を含む地下水が含まれる。これらのうち、排水処理された処理水が好ましく、さらに好ましくは微生物処理された処理水（二次処理水）、二次処理水を濾過や活性炭処理した処理水（三次処理水）、特に好ましくは三次処理水である。
ナトリウムイオンの濃度は、１００ｐｐｍ以上であり、好ましくは１００〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１１０〜３００ｐｐｍである。
ナトリウムイオンの濃度は、ＪＩＳ Ｋ０４００−４８−２０：１９９８「原子吸光法によるナトリウムの定量」に準拠して測定される。
ナトリウムイオンの濃度は、ＪＩＳ Ｋ０４００−４８−２０：１９９８「原子吸光法によるナトリウムの定量」に準拠して測定される。
溶解用水には、ナトリウムイオン以外に他の金属イオン（たとえば、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等）を含有してもよい。これらの他の金属イオンの濃度は、５０ｐｐｍ以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｐｐｍ以下である。他の金属イオンも、ナトリウムイオンと同様にして、原子吸光法により定量される。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子としては、アンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位と、（メタ）アクリルアミド単位とを必須構成単量体してなるＷ／Ｏ型エマルション状の高分子であればよく、カチオン性基を含む水溶性高分子｛水溶性カチオン高分子又は水溶性の両性高分子｝をＷ／Ｏ型（油中水型）に乳化したものが含まれ、公知の方法によって得られるもの｛特開２０１２−２２８６６４号公報、特開２０１１−１９４３４８号公報等｝等が使用できる。
アンモニオアルキル（メタ）アクリレートとしては、塩化トリメチルアンモニオエチル（メタ）アクリレート、塩化ジメチルエチルアンモニオエチル（メタ）アクリレート、臭化ジメチルベンジルアンモニオエチル（メタ）アクリレート、塩化トリメチルアンモニオプロピル（メタ）アクリレート、塩化ジメチルエチルアンモニオプロピル（メタ）アクリレート、臭化ジメチルベンジルアンモニオプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子には、さらに、メチル（メタ）アクリレート単位、（メタ）アクリロニトリル単位、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート単位、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート単位及び（メタ）アクリル酸単位からなる群より選ばれる少なくとも１種を他の構成単量体として含んでもよい。
アンモニオアルキルアクリレート単位の含有量（モル％）は、アンモニオアルキルアクリレート単位及びアクリルアミド単位のモル数に基づいて、８５〜９５が好ましく、さらに好ましくは８６〜９４、特に好ましくは８７〜９３である。
アクリルアミド単位の含有量（モル％）は、アンモニオアルキルアクリレート単位の含有量（モル％）は、アンモニオアルキルアクリレート単位及びアクリルアミド単位のモル数に基づいて、５〜１５が好ましく、さらに好ましくは６〜１４、特に好ましくは７〜１３である。
他の構成単量体を含む場合、他の構成単量体の含有量（モル％）は、アンモニオアルキルアクリレート単位及びアクリルアミド単位のモル数に基づいて、０．５〜１５が好ましく、さらに好ましくは１〜１２、特に好ましくは１．５〜１０である。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子としては、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの第四級アンモニウム塩｛メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩及びベンジルクロライド塩等｝と（メタ）アクリルアミドとの共重合体や、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの第四級アンモニウム塩と（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸との共重合体等が挙げられる。
粉末状水溶性カチオン高分子としては、カチオン性基を含む水溶性高分子｛水溶性カチオン高分子又は水溶性の両性高分子｝が含まれ、公知のもの｛特開２０１２−０８６１１７号公報等｝等が使用できる。
粉末状水溶性カチオン高分子としては、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの第四級アンモニウム塩｛メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩及びベンジルクロライド塩等｝と（メタ）アクリルアミドとの共重合体や、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの第四級アンモニウム塩と（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸との共重合体等が挙げられる。
粉末状水溶性カチオン高分子としては、カチオンコロイド当量値が２．５ｍｅｑ．／ｇ以上であることが好ましく、さらに好ましくは２．５〜４．８ｍｅｑ．／ｇ、特に好ましくは３〜４．７ｍｅｑ／ｇである。
溶解工程は、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子及び粉末状水溶性カチオン高分子を同時又は別々に添加して、溶解できれば、公知の溶解方法（撹拌方法等）が適用できる。溶解温度も公知の範囲であり、通常、５〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃、さらに好ましくは１５〜２５℃である。
（１）Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の一部又は全部は、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子を添加し溶解する前に、この溶解用水に溶解させておいてもよく｛Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の一部を溶解用水に溶解させておいた場合、残りを粉末状水溶性カチオン高分子と共に添加し、溶解させるか、粉末状水溶性カチオン高分子を溶解させた後に添加し溶解させる。｝、（２）Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子及び粉末状水溶性カチオン高分子を同時にこの溶解用水に添加し溶解させてもよいし、（３）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子の全部を添加し、この全部を溶解させる前に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させてもよく、（４）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子の一部又は全部を添加し溶解させた後に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させてもよい。
すなわち、溶解工程は、（１）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（一部又は全部）を溶解してから、粉末状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させる工程であってもよく、（２）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子及び粉末状水溶性カチオン高分子を同時に添加し溶解する工程であってもよく、（３）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子の全部を添加し、この全部を溶解させる前に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させる工程であってもよく、（４）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させた後に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させてもよい。これらのうち、濃縮・脱水性の観点から、（２）の工程、（３）の工程及び（４）の工程が好ましく、さらに好ましくは（４）ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に粉末状水溶性カチオン高分子を添加し溶解させた後に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を添加し溶解する工程である。
水溶性カチオン高分子溶液中の粉末状水溶性カチオン高分子の濃度は、適用する濃縮・脱水工程によって適宜決定できるが、０．１〜０．４質量％程度が好ましく、さらに好ましくは０．１５〜０．３５質量％、特に好ましくは０．２〜０．３質量％である。
水溶性カチオン高分子溶液中のＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の濃度は、適用する濃縮・脱水工程によって適宜決定できるが、水溶性カチオン高分子の濃度として、０．０２〜０．１２質量％程度が好ましく、さらに好ましくは０．０３〜０．１１質量％、特に好ましくは０．０４〜０．１質量％である。この範囲であると、濃縮・脱水性がさらに良好となる。
本発明の製造方法で得られた水溶性カチオン高分子溶液は、有機性汚泥と混合して、この有機性汚泥の濃縮及び脱水に優れた効果を発揮する。すなわち、上記の製造方法で得られた水溶性カチオン高分子溶液と有機性汚泥とを混合してから濃縮・脱水する濃縮・脱水処理工程を含む有機性汚泥の濃縮・脱水方法は、優れた濃縮・脱水性を奏する。
有機性汚泥は、下水・し尿汚泥や工場排水汚泥が含まれ、余剰汚泥、消化汚泥、生汚泥又は凝沈汚泥等制限がない。
水溶性カチオン高分子溶液の添加量は、有機性汚泥の種類や設備等により適宜決定できる。
脱水には、ベルトプレス、フィルタープレス、遠心脱水機、スクリュープレス及び毛細管脱水機等を適用できる。
濃縮には、重力濃縮機、造粒濃縮機、加圧浮上濃縮機、ベルト濃縮機、遠心濃縮機及びスクリーン濃縮機等を適用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は質量部を、％は質量％を意味する。
＜実施例１＞
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）｛活性汚泥処理後の砂ろ過水；ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度１０８ｐｐｍ、カリウムイオン濃度１０．５ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度２２ｐｐｍ｝５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛水溶性カチオン高分子溶液中の粉末状水溶性カチオン高分子の濃度（以下、濃度と略記する。）：０．２％｝を添加し、均一溶解した後、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛水溶性カチオン高分子溶液中のＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の濃度（以下、濃度と略記する。）：０．０８％｝を添加し、溶解して、水溶性カチオン高分子溶液（１）を得た。この溶液の粘度をＪＩＳ Ｚ８８０３：２０１１「８ 共軸二重円筒型回転粘度計による粘度測定方法」に準拠して、ＢＬ型粘度計（２５℃）を用いて測定し、結果を表１に示した。
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）｛活性汚泥処理後の砂ろ過水；ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度１０８ｐｐｍ、カリウムイオン濃度１０．５ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度２２ｐｐｍ｝５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛水溶性カチオン高分子溶液中の粉末状水溶性カチオン高分子の濃度（以下、濃度と略記する。）：０．２％｝を添加し、均一溶解した後、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛水溶性カチオン高分子溶液中のＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の濃度（以下、濃度と略記する。）：０．０８％｝を添加し、溶解して、水溶性カチオン高分子溶液（１）を得た。この溶液の粘度をＪＩＳ Ｚ８８０３：２０１１「８ 共軸二重円筒型回転粘度計による粘度測定方法」に準拠して、ＢＬ型粘度計（２５℃）を用いて測定し、結果を表１に示した。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（９０モル）とアクリルアミド（１０モル）とからなる共重合体｛共重合体濃度：４０％、油相：イソパラフィン、ハイモロックＭＸ−９１３４Ａ、ハイモ株式会社製、「ハイモロック」は同社の登録商標である。｝。
粉末状水溶性カチオン高分子（１）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（８０モル）とアクリルアミド（２０モル）とからなる共重合体（カチオンコロイド当量値４．７ｍｅｑ．／ｇ、塩濃度５５ｍＰａ・ｓ）。
塩粘度（ｍＰａ・ｓ）は、以下のようにして測定される値である。
回転計付き攪拌モーター、攪拌軸及びプロペラ型３枚羽根（直径５ｃｍ）からなる攪拌機で、５００部のガラスビーカーに入れたイオン交換水２８６．５ｇを攪拌しながら（回転数４５０ｒｐｍ）、これに精秤した測定試料１．５００ｇをママコにならないように少量づつ添加し、その後２０℃で２時間攪拌して溶解させた後、食塩１２．００ｇを加えて、さらに２０℃で３０分間撹拌してから、得られた溶解液を２００ｍｌトールビーカーに移し、恒温水槽中で２５℃±０．５℃に調節し、ＪＩＳ Ｋ５１０１−６−２：２００４に準拠して、回転粘度を測定する。
回転計付き攪拌モーター、攪拌軸及びプロペラ型３枚羽根（直径５ｃｍ）からなる攪拌機で、５００部のガラスビーカーに入れたイオン交換水２８６．５ｇを攪拌しながら（回転数４５０ｒｐｍ）、これに精秤した測定試料１．５００ｇをママコにならないように少量づつ添加し、その後２０℃で２時間攪拌して溶解させた後、食塩１２．００ｇを加えて、さらに２０℃で３０分間撹拌してから、得られた溶解液を２００ｍｌトールビーカーに移し、恒温水槽中で２５℃±０．５℃に調節し、ＪＩＳ Ｋ５１０１−６−２：２００４に準拠して、回転粘度を測定する。
＜実施例２＞
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液０．７５部｛濃度：０．０６％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液０．７５部｛濃度：０．０６％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例３＞
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（３）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（３）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
粉末状水溶性カチオン高分子（２）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（６５モル）とアクリルアミド（２０モル）とアクリル酸（１５モル）からなる共重合体（カチオンコロイド当量値４．６ｍｅｑ．／ｇ、アニオンコロイド当量値１．１ｍｅｑ／ｇ、塩濃度５０ｍＰａ・ｓ）。
＜実施例４＞
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）｛活性汚泥処理後の砂ろ過水；ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度１０８ｐｐｍ、カリウムイオン濃度１０．５ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度２２ｐｐｍ｝に塩化ナトリウム（試薬１級）を添加・溶解させて、溶解用水（２）｛ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度３００ｐｐｍ｝を調製した。
「Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部」を「溶解用水（２）｛ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度３００ｐｐｍ｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（４）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）｛活性汚泥処理後の砂ろ過水；ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度１０８ｐｐｍ、カリウムイオン濃度１０．５ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度２２ｐｐｍ｝に塩化ナトリウム（試薬１級）を添加・溶解させて、溶解用水（２）｛ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度３００ｐｐｍ｝を調製した。
「Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部」を「溶解用水（２）｛ｐＨ７．２、ナトリウムイオン濃度３００ｐｐｍ｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（４）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例５＞
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝を添加し、均一溶解した後、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を添加し、溶解して、水溶性カチオン高分子溶液（５）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝を添加し、均一溶解した後、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を添加し、溶解して、水溶性カチオン高分子溶液（５）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例６＞
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（２）乳濁液」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（６）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（２）乳濁液」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（６）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（２）乳濁液：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（８５モル）とアクリルアミド（１５モル）とからなる共重合体｛共重合体濃度：４０％、特開２０１２−２２８６６４号公報に記載された実施例１において、「アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物８０％水溶液」を、「ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（８５モル）とアクリルアミド（１５モル）とからなる８０％水溶液」に変更したこと以外、同様にして得た。｝。
＜実施例７＞
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（３）乳濁液」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（７）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（３）乳濁液」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（７）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（３）乳濁液：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（９５モル）とアクリルアミド（５モル）とからなる共重合体｛共重合体濃度：４０％、特開２０１２−２２８６６４号公報に記載された実施例１において、「アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物８０％水溶液」を、「ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（９５モル）とアクリルアミド（５モル）とからなる８０％水溶液」に変更したこと以外、同様にして得た。｝。
＜実施例８＞
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（３）」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（８）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（３）」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（８）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
粉末状水溶性カチオン高分子（３）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級塩（６０モル）とアクリルアミド（４０モル）からなる共重合体（カチオンコロイド当量値３．９ｍｅｑ．／ｇ、塩濃度３０ｍＰａ・ｓ）。
＜実施例９＞
粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）０．５部｛濃度：０．１％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（９）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）０．５部｛濃度：０．１％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（９）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例１０＞
粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）２部｛濃度：０．４％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１０）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度：０．２％｝を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）２部｛濃度：０．４％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１０）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例１１＞
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液０．２５部｛濃度：０．０２％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１１）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液０．２５部｛濃度：０．０２％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１１）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜実施例１２＞
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１．５部｛濃度：０．１２％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１部｛濃度：０．０８％｝」を、「Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液１．５部｛濃度：０．１２％｝」に変更したこと以外、実施例１と同様にして、水溶性カチオン高分子溶液（１２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例１＞
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度：０．２８％｝を添加し、溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ１）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度：０．２８％｝を添加し、溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ１）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例２＞
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度:０．２８％｝」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度:０．２％｝」に変更したこと以外、比較例１と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度:０．２８％｝」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（１）１部｛濃度:０．２％｝」に変更したこと以外、比較例１と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ２）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例３＞
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、比較例１と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ３）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、比較例１と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ３）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例４＞
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液３．５部｛濃度：０．２８％｝を添加し、均一溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ４）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
Ｋ下水処理場から採取した場内処理水（１）５００部に、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子（１）乳濁液３．５部｛濃度：０．２８％｝を添加し、均一溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ４）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例５＞
水道水｛ｐＨ６．９、ナトリウムイオン濃度９ｐｐｍ、カリウムイオン濃度８ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度４ｐｐｍ｝５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度:０．２８％｝を添加し、溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ５）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
水道水｛ｐＨ６．９、ナトリウムイオン濃度９ｐｐｍ、カリウムイオン濃度８ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度４．５ｐｐｍ、カルシウムイオン濃度４ｐｐｍ｝５００部に、粉末状水溶性カチオン高分子（１）１．４部｛濃度:０．２８％｝を添加し、溶解して、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ５）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
＜比較例６＞
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、比較例５と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ６）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
「粉末状水溶性カチオン高分子（１）」を、「粉末状水溶性カチオン高分子（２）」に変更したこと以外、比較例５と同様にして、比較用の水溶性カチオン高分子溶液（Ｈ６）を得た。また、実施例１と同様に、この溶液の粘度を測定し、結果を表１に示した。
表中、「水溶性カチオン高分子の濃度」は、水溶性カチオン高分子溶液中における粉末状水溶性カチオン高分子及びＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の濃度（％）を表す。
実施例１、２又は比較例１、５で得た水溶性カチオン高分子溶液を用いて、以下の様にして脱水性の評価を行った。
Ｋ下水処理場から採取した余剰汚泥（ｐＨ６．７、ＴＳ０．８％）２００ｍｌを３００ｍｌビーカーにとり、評価試料を表２の添加量となるように添加した後、塩化ビニル製の撹拌板（長さ５ｃｍ、幅２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を撹拌軸方向から見たとき、それぞれ直交するように上下に接触させて撹拌軸に装着した撹拌羽根を用いて３００ｒｐｍで２０秒間撹拌し、撹拌停止直後のフロック径を計測した。さらに、汚泥をナイロン製ろ布を用いて自然ろ過し、ろ布上に残った汚泥にプレス圧２ｋｇ／ｍ２で１分間脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（１０５℃、８時間）を測定した。これらの結果を表２に示した。
Ｋ下水処理場から採取した余剰汚泥（ｐＨ６．７、ＴＳ０．８％）２００ｍｌを３００ｍｌビーカーにとり、評価試料を表２の添加量となるように添加した後、塩化ビニル製の撹拌板（長さ５ｃｍ、幅２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を撹拌軸方向から見たとき、それぞれ直交するように上下に接触させて撹拌軸に装着した撹拌羽根を用いて３００ｒｐｍで２０秒間撹拌し、撹拌停止直後のフロック径を計測した。さらに、汚泥をナイロン製ろ布を用いて自然ろ過し、ろ布上に残った汚泥にプレス圧２ｋｇ／ｍ２で１分間脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（１０５℃、８時間）を測定した。これらの結果を表２に示した。
水溶性カチオン高分子の濃度が０．２８％の水溶性カチオン高分子溶液について、実施例１、３〜８において処理水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液は、比較例５、６において水道水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液の粘度と同程度の粘度を有していた。また、水溶性カチオン高分子の濃度が低い（０．２６％）である水溶性カチオン高分子溶液（実施例２）も比較例５、６で得た水溶性カチオン高分子の粘度と同程度であった。一方、比較例１、３〜４において、処理水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液は、水溶性カチオン高分子の濃度が０．２８％であるにもかかわらず著しく低い粘度であった。すなわち、本発明の製造方法で得た水溶性カチオン高分子は、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水を用いても、水道水を用いた場合（比較例５、６）と同程度の粘度を持つのに対して、同様の溶解用水を用いて従来の方法で得たもの（比較例１、３〜４）は粘度が著しく低かったことを示している。
脱水性の評価において、実施例１、２で処理水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液は、比較例５で水道水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液と同程度のフロック径及び脱水ケーキの含水率であった。一方、比較例１で処理水を用いて得た水溶性カチオン高分子溶液では、フロック径が小さく、脱水ケーキの含水率が高く、脱水性が著しく劣っていた。また、比較例１で得た水溶性カチオン高分子溶液について、水溶性カチオン高分子の添加量を約１．５倍にすることにより、実施例１、２で得た水溶性カチオン高分子溶液の脱水性に近づくことが分かった。
また、一般的にも知られている事項であるが、溶液粘度と脱水性との間に上記の通り相関関係が存在した。
また、一般的にも知られている事項であるが、溶液粘度と脱水性との間に上記の通り相関関係が存在した。
本発明の水溶性カチオン高分子溶液の製造方法を適用すると、無機イオンが多量に溶解している処理水（たとえば、ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水）を用いても、濃縮・脱水性能が低下しない水溶性カチオン高分子溶液を容易に得ることができる。したがって、有機性汚泥の濃縮、脱水に非常に有用であり、高い実用的価値を有する。
Claims (5)
- ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水に、粉末状水溶性カチオン高分子及びアンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位と（メタ）アクリルアミド単位とを必須構成単量体してなるＷ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子を同時又は別々に添加して、溶解させる溶解工程を含むことを特徴とする水溶性カチオン高分子溶液の製造方法。
- ナトリウムイオンを１００ｐｐｍ以上の濃度で含有する溶解用水が、排水処理された処理水である請求項１に記載の製造方法。
- Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子が、アンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位及び（メタ）アクリルアミド単位のモル数に基づいて、アンモニオアルキル（メタ）アクリレート単位の含有量が８５〜９５モル％、（メタ）アクリルアミド単位の含有量が５〜１５モル％のポリマーである請求項１又は２に記載の製造方法。
- 水溶性カチオン高分子溶液の質量に基づいて、粉末状水溶性カチオン高分子の濃度が０．１〜０．４質量％であり、Ｗ／Ｏ型エマルション状水溶性カチオン高分子の濃度が０．０２〜０．１２質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載された製造方法で得られた水溶性カチオン高分子溶液と有機性汚泥とを混合してから、濃縮及び／又は脱水する濃縮・脱水処理工程を含むことを特徴とする有機性汚泥の濃縮・脱水方法。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0762254A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-07 | Showa Denko Kk | 高分子エマルジョン組成物および高分子凝集剤 |
| JP2008018344A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Hymo Corp | 凝集処理剤および凝集処理剤水溶液の安定化方法 |
| JP2011194348A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Hymo Corp | 汚泥の脱水方法 |
| JP2012170943A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Hymo Corp | 汚泥脱水剤および汚泥脱水処理方法 |
-
2013
- 2013-06-24 JP JP2013131919A patent/JP2015006636A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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