JP2015217343A - Coagulation treatment agent, and dewatering method of sludge using the same - Google Patents

Coagulation treatment agent, and dewatering method of sludge using the same Download PDF

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温 米倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a coagulation treatment agent enabling a highly-efficient dewatering treatment to organic sludge generated by treatment of sewage, excrement and industrial waste water; and to provide a dewatering method using the same.SOLUTION: There is provided a coagulation treatment agent comprising water-in-oil type emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer obtained by performing emulsion polymerization so as to acquire a dispersion phase from specific monomer mixture aqueous solution and a continuous phase from organic liquid by a surfactant concerning the organic liquid non-miscible with water. A highly-efficient dewatering treatment can be attained by adding the coagulation treatment agent into organic sludge.

Description

本発明は、凝集処理剤あるいは凝集処理剤を用いた汚泥の脱水方法に関するものであり、詳しくは、特定の構造単位を有する単量体混合物を乳化重合し製造したカチオン性あるいは両性水性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、及びその凝集処理剤を有機汚泥に添加する汚泥の脱水方法に関する。 The present invention relates to an aggregating agent or a method for dewatering sludge using an aggregating agent, and more specifically, a cationic or amphoteric aqueous polymer produced by emulsion polymerization of a monomer mixture having a specific structural unit. The present invention relates to a coagulation treatment agent comprising a water-in-oil emulsion, and a sludge dewatering method in which the coagulation treatment agent is added to organic sludge.

都市下水などの処理場において、下水から沈降させた初沈生汚泥、活性汚泥槽からの流出水から沈降させた余剰汚泥あるいは混合生汚泥といった有機性の汚泥に対してポリアクリルアミド(PAM)系高分子凝集剤を添加、脱水処理する汚泥の脱水方法が汎用されており、特定の構造や組成を有する種々の凝集剤が提案されている。中でもカチオン化度の高いPAM系高分子凝集剤の使用により汚泥中の懸濁粒子との中和作用により脱水効果の改善を図る手法が採られることがある。例えば、特許文献1では、特定の構造単位を有する高カチオン性であり、高架橋性水性高分子からなる油中水型高分子エマルジョンを汚泥に添加する方法が開示されている。特許文献2では、ジアルキルアミノエチルメタクリレートのベンジルクロライド四級塩をカチオン性構成単位として50モル%以上有するカチオン性ポリマーと、カチオン性構成単位20〜30モル%、アニオン性構成単位30〜45モル%及びノニオン性構成単位25〜50モル%を有し、かつ、カチオン性構成単位をアニオン性構成単位の0.5〜1モル倍有する両性ポリマーとを含有する汚泥脱水剤の技術が開示されている。しかし、近年の難脱水汚泥に対して、これらカチオン化度の高い高分子凝集剤で対応する場合、分子量を上げる必要があり、高分子量にすると凝集フロックが大きくなりフロック中に水分を取り込んだ結果、脱水効果が低下する現象が生じており、更なる脱水効果の改善が要望されている。 Polyacrylamide (PAM) system high for organic sludge such as primary sludge settled from sewage, surplus sludge settled from effluent from activated sludge tank or mixed raw sludge in municipal wastewater treatment plants A sludge dewatering method in which a molecular flocculant is added and dewatered is widely used, and various flocculants having a specific structure and composition have been proposed. Among them, there is a case in which a dehydration effect is improved by neutralizing with suspended particles in sludge by using a PAM polymer flocculant having a high degree of cationization. For example, Patent Document 1 discloses a method of adding a water-in-oil type polymer emulsion comprising a highly cationic and highly crosslinkable aqueous polymer having a specific structural unit to sludge. In Patent Document 2, a cationic polymer having a benzyl chloride quaternary salt of dialkylaminoethyl methacrylate as a cationic constituent unit of 50 mol% or more, a cationic constituent unit of 20 to 30 mol%, and an anionic constituent unit of 30 to 45 mol%. And an amphoteric polymer having 25 to 50 mol% of nonionic structural units and 0.5 to 1 mol times of cationic structural units of anionic structural units is disclosed. . However, when dealing with recent dewatered sludge with these high cationized polymer flocculants, it is necessary to increase the molecular weight. If the molecular weight is increased, the aggregate flocs become larger and moisture is incorporated into the flocs. The phenomenon that the dehydration effect is reduced has occurred, and further improvement of the dehydration effect is desired.

特開2012−170943号公報JP 2012-170943 A 特開2004−121997号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-121997

本発明の課題は、下水、し尿、産業排水の処理で生じる有機汚泥に対して、効率が良い脱水処理を可能とする凝集処理剤、及びその凝集処理剤を添加する汚泥の脱水方法を開発することである。 An object of the present invention is to develop a coagulation treatment agent that enables efficient dewatering treatment to organic sludge generated in the treatment of sewage, human waste, and industrial wastewater, and a sludge dewatering method that adds the coagulation treatment agent. That is.

上記課題を解決するため本発明者は、鋭意検討した結果、以下に述べる発明に達した。即ち、特定の構造単位を有する単量体混合物を乳化重合し製造したカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、及びその凝集処理剤を有機汚泥に添加する汚泥の脱水方法である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied and as a result, have reached the invention described below. Namely, a flocculating agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer produced by emulsion polymerization of a monomer mixture having a specific structural unit, and sludge in which the flocculating agent is added to organic sludge This is a dehydration method.

本発明における凝集処理剤は有機汚泥に対して、従来の凝集処理剤を添加するよりも優れた脱水処理効果が達成できる。 The coagulation treatment agent in the present invention can achieve a dehydration effect superior to the addition of a conventional coagulation treatment agent to organic sludge.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、特定のカチオン性基とモル組成を導入したものであり、特定のカチオン性基とモル組成あるいは物性を有することにより優れた脱水性能を有するものである。 The aggregating agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention has a specific cationic group and a molar composition introduced therein, and has a specific cationic group and a molar composition or physical properties. By having it, it has excellent dehydration performance.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、下記一般式(1)及び/又は(2)で表されるカチオン性単量体70〜90モル%、下記一般式(3)で表されるカチオン性単量体10〜20モル%、下記一般式(4)で表されるアニオン性単量体0〜20モル%、非イオン性単量体0〜20モル%、及び該単量体混合物に対して質量で0〜50ppmの架橋性単量体を含有させた単量体混合物水溶液を分散相、水に非混和性の有機液体を界面活性剤によって有機液体を連続相となるよう乳化重合して得たものである。
一般式(1)
は水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基であり、同種でも異種でも良い、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(2)
は水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(3)
は水素又はメチル基、R、R10は炭素数1〜3のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、R11は炭素数7〜20のアルキル基あるいはアリール基であり、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(4)
12は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO、CSO、CONHC(CHCHSO、CCOOあるいはCOO、R13は水素またはCOOY、YあるいはYは水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
The aggregating treatment agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention is a cationic monomer represented by the following general formula (1) and / or (2): 70 to 90 mol% 10 to 20 mol% of a cationic monomer represented by the following general formula (3), 0 to 20 mol% of an anionic monomer represented by the following general formula (4), 0 nonionic monomer ~ 20 mol%, and a monomer mixture aqueous solution containing 0-50 ppm by mass of the crosslinkable monomer with respect to the monomer mixture as a dispersed phase, and a water-immiscible organic liquid as a surfactant Is obtained by emulsion polymerization of an organic liquid into a continuous phase.
General formula (1)
R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are alkyl or hydroxyalkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is hydrogen and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different, and A is oxygen or NH, B represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, X 1 - represents respectively an anion.

General formula (2)
R 5 represents hydrogen or a methyl group, R 6 and R 7 represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydroxyalkyl group, and X 2 represents an anion.

General formula (3)
R 8 is hydrogen or a methyl group, R 9 and R 10 are alkyl or hydroxyalkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, R 11 is an alkyl group or aryl group having 7 to 20 carbon atoms, A is oxygen or NH, B Represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X 3 represents an anion.

General formula (4)
R 12 is hydrogen, methyl group or carboxymethyl group, Q is SO 3 , C 6 H 4 SO 3 , CONHC (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 , C 6 H 4 COO or COO, R 13 is hydrogen or COOY 2 , Y 1 or Y 2 represents hydrogen or a cation, respectively.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤の製造時、一般式(1)及び/又は一般式(2)で表されるカチオン性単量体として、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等、ジアリルアルキルアミン等の3級塩、塩化メチル等のハロゲン化アルキル等が挙げられ、これらのカチオン性ビニル系単量体は1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。具体的な例としては一般式(1)で表されるカチオン性単量体として、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートあるいはジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩化メチルや塩化エチルなど低級アルキル基のハロゲン化物による四級化物である。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塩化物、(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塩化物、(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塩化物等である。一般式(2)で表されるカチオン性単量体としては、ジアリルメチルアンモニウム塩化物、ジアリルジメチルアンモニウム塩化物等がある。 As the cationic monomer represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) during the production of the aggregation treatment agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention, Examples include dimethylaminoethyl (meth) acrylate and the like, tertiary salts such as diallylalkylamine, and alkyl halides such as methyl chloride. These cationic vinyl monomers can be used alone, Two or more kinds may be used in combination. As a specific example, the cationic monomer represented by the general formula (1) is quaternary by dimethylaminoethyl (meth) acrylate or dimethylaminopropylacrylamide, such as methyl chloride or ethyl chloride, which is a lower alkyl group halide. It is a monster. For example, (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, and the like. Examples of the cationic monomer represented by the general formula (2) include diallylmethylammonium chloride and diallyldimethylammonium chloride.

一般式(3)で表されるカチオン性単量体は、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートあるいはジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩化ベンジル等のハロゲン化アリール化合物や炭素数が7〜20のハロゲン化アルキルによる4級化物等が挙げられ、これらのカチオン性ビニル系単量体は1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。具体的な例としては、(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塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルベンジルジメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物等である。 The cationic monomer represented by the general formula (3) is a halogenated aryl compound such as benzyl chloride of dimethylaminoethyl (meth) acrylate or dimethylaminopropyl acrylamide, or an alkyl halide having 7 to 20 carbon atoms. These cationic vinyl monomers can be used alone or in combination of two or more. Specific examples include (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropylbenzyldimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyldimethylbenzylammonium chloride, and the like.

本発明においては両性水溶性高分子を使用しても良好な脱水効果を達成できる場合があり、一般式(4)で表されるアニオン性単量体を使用して製造したものである。一般式(4)で表されるアニオン性単量体としては、(メタ)アクリル酸あるいはそのナトリウム塩等のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、マレイン酸あるいはそのアルカリ金属塩、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のアクリルアミドアルカンスルホン酸あるいはそのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩等が挙げられる。アニオン性単量体のモル数としては、0〜20モル%の範囲である。 In the present invention, a good dehydration effect may be achieved even when an amphoteric water-soluble polymer is used, and the amphoteric water-soluble polymer is produced using an anionic monomer represented by the general formula (4). Examples of the anionic monomer represented by the general formula (4) include alkali metal salts or ammonium salts such as (meth) acrylic acid or a sodium salt thereof, maleic acid or an alkali metal salt thereof, and acrylamido-2-methylpropanesulfone. Examples thereof include acrylamide alkanesulfonic acids such as acids, alkali metal salts or ammonium salts thereof. As a mole number of an anionic monomer, it is the range of 0-20 mol%.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、一般式(3)で表されるカチオン性単量体を使用して製造される、一般式(3)で表される単量体はベンジル基など疎水的な側鎖を有する(メタ)アクリル系水溶性高分子である。このカチオン性単量体は10〜20モル%の範囲を有し、且つ一般式(1)及び/又は一般式(2)で表されるカチオン性単量体を70〜90モル%を有するアクリル系水溶性高分子の脱水性能が優れることを見出し本発明に至った。一般式(1)及び/又は一般式(2)で表されるカチオン性単量体70〜90モル%のカチオン性基による汚泥懸濁粒子の中和作用と、一般式(3)で表されるカチオン性単量体10〜20モル%のカチオン性基の疎水性作用との相乗効果で脱水性が従来のアクリル系高分子凝集剤に比べて各段に向上すると考えられる。 The aggregating treatment agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention is produced using a cationic monomer represented by the general formula (3). ) Is a (meth) acrylic water-soluble polymer having a hydrophobic side chain such as a benzyl group. This cationic monomer has a range of 10 to 20 mol%, and an acrylic monomer having a cationic monomer represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) of 70 to 90 mol%. The present inventors have found that the dewatering performance of the water-soluble polymer is excellent. The neutralization action of sludge suspended particles by the cationic group of 70 to 90 mol% of the cationic monomer represented by the general formula (1) and / or the general formula (2), and the general formula (3) It is considered that the dehydrating property is improved in each stage as compared with the conventional acrylic polymer flocculant by a synergistic effect with the hydrophobic action of 10 to 20 mol% of the cationic monomer.

又、必要に応じて共重合される非イオン性単量体としては、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン等が挙げられる。 Nonionic monomers copolymerized as necessary include (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, acrylonitrile, (meth) acrylic acid-2-hydroxyethyl, diacetone acrylamide, N- Vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, acryloylmorpholine and the like can be mentioned.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤を製造するために、重合時に構造改質剤、即ち、高分子を構造変性する架橋性単量体を使用しても良い。繊維分が少ない、いわゆる難脱水性汚泥の場合には非常に有効な方法である。本発明における架橋性単量体を含有させて重合した油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、即ち架橋型水溶性高分子は、直鎖性高分子に比べて水中における分子の広がりが抑制される。そのためにより「密度の詰まった」分子形態として存在する。架橋型高分子が汚泥中に添加されると懸濁粒子に吸着し、粒子同士の接着剤として作用し結果として粒子の凝集が起こる。この時「密度の詰まった」分子形態であるため懸濁粒子表面と多点で結合し巨大フロック化せず、より締った強度の高いフロックを形成すると推定される。しかも強度の高いフロックが形成され汚泥脱水性の改善が発現する。架橋性単量体を使用する場合は、本発明における油中水型エマルジョンを製造する際に使用する前記一般式(1)及び/又は(2)で表されるカチオン性単量体、前記一般式(3)で表されるカチオン性単量体、前記一般式(4)で表されるアニオン性単量体、非イオン性単量体の単量体総量に対し質量で1〜50ppm、また好ましくは3〜50ppm、更に好ましくは5〜50ppm存在させる。50ppmを超えると架橋の進行度が大きく凝集剤として使用する際に添加量が増加し好ましくはない。架橋性単量体の例としては、N,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリアリルアミン、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸−1,3−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、N−ビニル(メタ)アクリルアミド、N−メチルアリルアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アクロレイン、グリオキザール、ビニルトリメトキシシラン等があるが、この場合の架橋剤としては、水溶性ポリビニル化合物がより好ましく、最も好ましいのはN,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミドである。又、重合度を調節するため連鎖移動剤として、イソプロピルアルコール等を対単量体0.1〜5質量%併用すると効果的な場合がある。 In order to produce an aggregating agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention, a structural modifier, that is, a crosslinkable monomer that structurally modifies the polymer is used during polymerization. You may do it. This is a very effective method in the case of so-called hardly dewatering sludge having a low fiber content. In the present invention, the aggregation treatment agent comprising a water-in-oil emulsion polymerized by containing a crosslinkable monomer, that is, a crosslinkable water-soluble polymer, suppresses the spread of molecules in water compared to a linear polymer. The Therefore, it exists as a more “dense” molecular form. When the cross-linked polymer is added to the sludge, it adsorbs to the suspended particles and acts as an adhesive between the particles, resulting in aggregation of the particles. At this time, it is presumed that since the molecular form is “packed with density”, it is combined with the suspended particle surface at multiple points and does not form a huge floc, but forms a floc with higher tightness and strength. Moreover, flocs with high strength are formed, and an improvement in sludge dewaterability is exhibited. When a crosslinkable monomer is used, the cationic monomer represented by the general formula (1) and / or (2) used when producing the water-in-oil emulsion in the present invention, the general 1 to 50 ppm by mass based on the total amount of the cationic monomer represented by the formula (3), the anionic monomer represented by the general formula (4), and the nonionic monomer. Preferably it is 3 to 50 ppm, more preferably 5 to 50 ppm. If it exceeds 50 ppm, the degree of progress of crosslinking is large, and the amount added is not preferred when used as a flocculant. Examples of the crosslinkable monomer include N, N-methylenebis (meth) acrylamide, triallylamine, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and dimethacrylic acid. Acid-1,3-butylene glycol, polyethylene glycol di (meth) acrylate, N-vinyl (meth) acrylamide, N-methylallylacrylamide, glycidyl acrylate, polyethylene glycol diglycidyl ether, acrolein, glyoxal, vinyltrimethoxysilane In this case, the crosslinking agent is more preferably a water-soluble polyvinyl compound, and most preferably N, N-methylenebis (meth) acrylamide. Further, it may be effective to use 0.1 to 5% by mass of isopropyl alcohol as a chain transfer agent in order to adjust the degree of polymerization.

架橋型水溶性高分子の架橋度合いについては、製造時の架橋性単量体の添加率だけによるのではなく重合条件や組成によっても変化するため、一概には言えないが、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、高分子濃度0.2質量%水溶液粘度と、高分子濃度0.5質量%の4質量%食塩水溶液中粘度の比(0.2質量%水溶液粘度/0.5質量%の4質量%食塩水溶液中粘度)を架橋度合いの指標として使用することができる。例えば、0.2質量%水溶液粘度260mPa・s、0.5質量%の4質量%食塩水溶液中粘度17mPa・sの時、この値は15.2となる。架橋型のイオン性水溶性高分子は、分子内で架橋しているために、水中においても分子が広がり難い性質を有し、直鎖状高分子に較べれば水中での広がりは小さいはずであるが、架橋度が増加するに従い、B型粘度計(回転粘度計の一種)に測定した場合の粘度は大きくなる。この原因はB型粘度計のローター(測定時の回転子)と溶液との摩擦かあるいは絡み合いによるものと推定されるが正確には不明である。一方、架橋型のイオン性水溶性高分子の塩水中の粘度は、架橋度が増加するに従い低下していく。架橋によって分子が収縮しているので、塩水の多量のイオンによってその影響をより大きく受けるものと考えられる。従ってこれらの理由によって二つの粘度測定値の比は、架橋度が高くなるに従い大きくなる。架橋が更に進み水不溶性になった場合は、この関係は成り立たない。本発明における油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤を構成するカチオン性あるいは両性水溶性高分子を架橋型水溶性高分子として使用する場合、難脱水汚泥に対しては、前記粘度測定値の比が、12以上が好ましく、15以上が更に好ましい場合がある。 The degree of cross-linking of the cross-linkable water-soluble polymer varies depending not only on the addition rate of the cross-linkable monomer at the time of production but also on the polymerization conditions and composition. Alternatively, the amphoteric water-soluble polymer is a ratio of the viscosity of the aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by weight to the viscosity in a 4% by weight saline solution having a polymer concentration of 0.5% by weight (0.2% by weight aqueous solution viscosity / 0.5 (Mass% viscosity in 4% by weight saline solution) can be used as an indicator of the degree of crosslinking. For example, when the viscosity of a 0.2 mass% aqueous solution is 260 mPa · s and the viscosity of a 0.5 mass% 4 mass% saline solution is 17 mPa · s, this value is 15.2. Cross-linked ionic water-soluble polymers are cross-linked in the molecule, so the molecules do not easily spread in water, and should be less spread in water than linear polymers. However, as the degree of crosslinking increases, the viscosity when measured with a B-type viscometer (a type of rotational viscometer) increases. The cause is presumed to be due to friction or entanglement between the rotor of the B-type viscometer (rotor at the time of measurement) and the solution, but it is not exactly known. On the other hand, the viscosity of the crosslinked ionic water-soluble polymer in salt water decreases as the degree of crosslinking increases. Since the molecules are contracted by the cross-linking, it is considered that the influence is greatly influenced by a large amount of ions of the salt water. Therefore, for these reasons, the ratio of the two viscosity measurements increases as the degree of crosslinking increases. This relationship does not hold when cross-linking further progresses and becomes water-insoluble. When the cationic or amphoteric water-soluble polymer constituting the flocculation treatment agent comprising the water-in-oil emulsion in the present invention is used as the cross-linked water-soluble polymer, the ratio of the viscosity measurement value to the hardly dehydrated sludge However, 12 or more are preferable, and 15 or more may be more preferable.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤の製造方法としては、イオン性単量体、あるいはイオン性単量体と共重合可能な非イオン性単量体、あるいは架橋性単量体を含有する単量体混合物を水、少なくとも水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とHLBを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型エマルジョンを形成させ重合することにより合成する。 In the present invention, as a method for producing an aggregating agent comprising a water-in-oil emulsion of a cationic or amphoteric water-soluble polymer, an ionic monomer or a nonionic monomer capable of copolymerization with an ionic monomer is used. Or a monomer mixture containing a crosslinkable monomer, water, an oily substance comprising at least water-immiscible hydrocarbon, an amount effective to form a water-in-oil emulsion and at least one HLB. It is synthesized by mixing various types of surfactants, stirring vigorously to form a water-in-oil emulsion and polymerizing.

又、分散媒として使用する炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物が挙げられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して20質量%〜50質量%の範囲であり、好ましくは20質量%〜35質量%の範囲である。   Examples of oily substances made of hydrocarbons used as dispersion media include paraffins, mineral oils such as kerosene, light oil, and middle oil, or hydrocarbons having characteristics such as boiling point and viscosity in substantially the same range as these. Synthetic oils or mixtures thereof may be mentioned. As content, it is the range of 20 mass%-50 mass% with respect to the water-in-oil type emulsion whole quantity, Preferably it is the range of 20 mass%-35 mass%.

単量体の重合濃度は20〜50質量%の範囲であり、単量体の組成、重合法、開始剤の選択によって適宜重合の濃度と温度を設定する。 The polymerization concentration of the monomer is in the range of 20 to 50% by mass, and the concentration and temperature of the polymerization are appropriately set depending on the monomer composition, the polymerization method, and the selection of the initiator.

油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とHLBを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、HLB1〜8のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノパルミテートなどが挙げられる。これら低HLBの界面活性剤により乳化、重合した場合は重合後に転相剤と呼ばれる親水性界面活性剤を添加して油の膜で被われたエマルジョン粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。親水性界面活性剤の例としては、カチオン性界面活性剤やHLB9〜15のノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系、ポリオキシエチレンアルコールエーテル系等である。
高HLB界面活性剤を使用すると乳化させ油中水型エマルジョンを形成させ重合したエマルジョンは、このままで水となじむので転相剤を添加する必要がない場合もある。高HLB界面活性剤としては、HLB9〜20の界面活性剤があり、その具体例としては、カチオン性界面活性剤やノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、ポリオキシエチレンアルコールエーテル系、ポリオキシエチレンアルキルエステル系などである。具体的には、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレン(6)ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(6)ソルビタンモノオレエート等である。高HLB界面活性剤を使用することによって重合後、希釈時、特に転相剤を添加しなくても水に溶解可能な油中水型エマルジョンを形成させることが可能である。これら界面活性剤の添加率としては、油中水型エマルジョン全量に対して0.5〜10質量%であり、好ましくは1〜5質量%の範囲である。
Examples of at least one surfactant having an amount effective to form a water-in-oil emulsion and HLB are HLB 1-8 nonionic surfactants, specific examples of which include sorbitan monooleate Sorbitan monostearate, sorbitan monopalmitate and the like. When emulsified and polymerized with these low HLB surfactants, a hydrophilic surfactant called a phase inversion agent is added after the polymerization to make the emulsion particles covered with the oil film easy to become familiar with water, and the water-soluble The polymer is easily dissolved, diluted with water and used for each application. Examples of hydrophilic surfactants are cationic surfactants and HLB 9-15 nonionic surfactants, such as polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers and polyoxyethylene alcohol ethers.
When a high HLB surfactant is used, the emulsion emulsified to form a water-in-oil emulsion and polymerized may be compatible with water as it is, so that it may not be necessary to add a phase inversion agent. As high HLB surfactants, there are surfactants of HLB 9-20, and specific examples thereof are cationic surfactants and nonionic surfactants, such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alcohol ethers. And polyoxyethylene alkyl ester series. Specifically, polyoxyethylene (20) sorbitan trioleate, polyoxyethylene (6) sorbitan monostearate, polyoxyethylene (6) sorbitan monooleate and the like. By using a high HLB surfactant, it is possible to form a water-in-oil emulsion that can be dissolved in water after polymerization and at the time of dilution, particularly without the addition of a phase inversion agent. The addition rate of these surfactants is 0.5 to 10% by mass, preferably 1 to 5% by mass, based on the total amount of the water-in-oil emulsion.

重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル%によって適宜決めていき、温度としては0〜100℃の範囲で行なう。特に油中水型エマルジョン重合法を適用する場合は、20〜80℃、好ましくは20〜60℃の範囲で行なう。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系何れでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、2、2’−アゾビスイソブチロニトリル、1、1−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2、2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2、2’−アゾビス−2−メチルプロピオネート、4、4’−アゾビス−(4−メトキシ−2、4−ジメチル)バレロニトリル等が挙げられる。 The polymerization conditions are usually appropriately determined depending on the monomer used and the copolymerization mol%, and the temperature is in the range of 0 to 100 ° C. In particular, when the water-in-oil emulsion polymerization method is applied, it is carried out in the range of 20 to 80 ° C, preferably 20 to 60 ° C. For the initiation of polymerization, a radical polymerization initiator is used. These initiators may be either oil-soluble or water-soluble, and can be polymerized by any of azo, peroxide, and redox systems. Examples of oil-soluble azo initiators are 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1-azobiscyclohexanecarbonitrile, 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile, 2,2 Examples include '-azobis-2-methylpropionate, 4,4'-azobis- (4-methoxy-2,4-dimethyl) valeronitrile.

水溶性アゾ開始剤の例としては、2、2’−アゾビス(アミジノプロパン)二塩化水素化物、2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩化水素化物、4、4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が挙げられる。またレドックス系の例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン等との組み合わせが挙げられる。更に過酸化物の例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート等を挙げることができる。 Examples of water soluble azo initiators are 2,2'-azobis (amidinopropane) dichloride, 2,2'-azobis [2- (5-methyl-imidazolin-2-yl) propane] hydrogen dichloride And 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid). Examples of redox systems include a combination of ammonium peroxodisulfate and sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, trimethylamine, tetramethylethylenediamine and the like. Examples of peroxides include ammonium or potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, succinic peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and the like. Can be mentioned.

重合は窒素雰囲気下にて、重合開始剤、例えば2、2’−アゾビス(アミジ
ノプロパン)二塩化水素化物または2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩化水素化物のような水溶性アゾ系重合開始剤、あるいは過硫酸アンモニウムおよび亜硫酸水素ナトリウム併用のような水溶性レドックス系重合開始剤を添加し、撹拌下ラジカル重合を行う。
The polymerization is carried out under a nitrogen atmosphere with a polymerization initiator such as 2,2′-azobis (amidinopropane) dichloride or 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl). Propane] A water-soluble azo polymerization initiator such as dihydrochloride or a water-soluble redox polymerization initiator such as ammonium persulfate and sodium bisulfite in combination is added, and radical polymerization is performed with stirring.

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、カチオン性単量体の総量が80〜100モル%であり、好ましくは85〜100モル%、更に好ましくは90〜100モル%のものが適している。これは、低モルよりも中高モルの方が汚泥中の懸濁粒子の有するアニオン電荷をできる限り低下させることにより汚泥の含水率低下に対して有効に作用するためである。通常、汚泥の性状によっては、モル数が高くなりすぎると高い分子量が得られ難いため好ましくない場合があるが、本発明の凝集処理剤は、高モルによるアニオン電荷の中和作用と、ベンジル基の様な疎水性基による疎水作用との相乗効果により脱水効果が優れることを見出し本発明に至った。本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子を4質量%食塩水中に高分子濃度が0.5質量%になるように完全溶解したときの25℃において回転粘度計にて測定した塩水溶液粘度は、15mPa・s以上、80mPa・s以下が好ましく、15ma・s以上、70mPa・s以下が更に好ましい。塩水溶液粘度が15mPa・sより低いと凝集性能が不足し、80mPa・sを超えると粘性が高くなり分散性が低下するため好ましくはない。又、形成フロックが大きくなり過剰な水分を取り込んだ結果、脱水効果が低下する場合がある。尚、高分子濃度0.5質量%の4質量%食塩水溶液中粘度は、B型粘度計において2号ローター、30rpm(25℃)で測定した値であり、高分子濃度0.2質量%水溶液粘度は、1号ローター、60rpm(25℃)で測定した値である。B型粘度計としては東京計器製、B8M等が使用される。本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の重量平均分子量は、200万〜1000万が好ましく、200万〜800万が更に好ましく、300万〜800万がより一層好ましい。尚、本発明における重量平均分子量を求める際は静的光散乱法を用いて測定を行っている。 For the cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention, the total amount of the cationic monomers is 80 to 100 mol%, preferably 85 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%. Yes. This is because the medium and high moles are more effective than the low moles in reducing the water content of the sludge by reducing the anionic charge of the suspended particles in the sludge as much as possible. Usually, depending on the properties of the sludge, if the number of moles is too high, it may be difficult to obtain a high molecular weight, which may not be preferable. The present inventors have found that the dehydration effect is excellent due to the synergistic effect with the hydrophobic action by the hydrophobic group as described above. When the cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention is completely dissolved in 4% by weight saline so that the polymer concentration is 0.5% by weight, the aqueous salt solution viscosity measured at 25 ° C. with a rotational viscometer is 15 mPa · s or more and 80 mPa · s or less, preferably 15 ma · s or more and 70 mPa · s or less. When the salt aqueous solution viscosity is lower than 15 mPa · s, the agglomeration performance is insufficient, and when it exceeds 80 mPa · s, the viscosity is increased and the dispersibility is lowered, which is not preferable. Moreover, as a result of the formation flocs becoming large and taking in excessive moisture, the dehydration effect may be reduced. The viscosity in a 4% by mass saline solution having a polymer concentration of 0.5% by mass is a value measured with a No. 2 rotor at 30 rpm (25 ° C.) in a B-type viscometer. The viscosity is a value measured with a No. 1 rotor and 60 rpm (25 ° C.). As a B-type viscometer, Tokyo Keiki make, B8M, etc. are used. The weight average molecular weight of the cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention is preferably 2 million to 10 million, more preferably 2 million to 8 million, and even more preferably 3 million to 8 million. In addition, when calculating | requiring the weight average molecular weight in this invention, it measures using the static light scattering method.

本発明における凝集処理剤の脱水性の向上は、油中水型エマルジョン中のカチオン性あるいは両性水溶性高分子の一般式(1)及び/又は(2)で表されるカチオン性単量体を有することによる作用と、一般式(3)で表されるカチオン性単量体を有することによる作用、油中水型エマルジョン重合法を採用することにより高分子量化を図ることによって得られた高分子により、難凝集性の有機汚泥に対しても良好な凝集力を発揮することができることに因るものと考えられる。これには分子量、カチオン当量、親水性・疎水性のバランスなど影響していると考えられるが、本発明においては、これらの因子を分子量の調節、高カチオン性且つベンジル基の様な疎水性基をある特定の範囲で導入にすることにより疎水化を調節することができたと考えられる。カチオン性基の中和作用とベンジル基の様な疎水性基の疎水性作用の相乗効果により顕著な含水率低減効果が得られていると考えられる。 In the present invention, the dehydrating property of the flocculating agent is improved by changing the cationic monomer represented by the general formula (1) and / or (2) of the cationic or amphoteric water-soluble polymer in the water-in-oil emulsion. A polymer obtained by increasing the molecular weight by adopting a water-in-oil emulsion polymerization method, an effect of having a cationic monomer represented by the general formula (3) Therefore, it is thought that it is based on being able to exhibit a favorable cohesion force also with respect to a hardly cohesive organic sludge. This is thought to have an effect on molecular weight, cation equivalent, balance between hydrophilicity and hydrophobicity, but in the present invention, these factors are used to control molecular weight, high cationicity and hydrophobic groups such as benzyl groups. It is considered that the hydrophobization could be controlled by introducing a specific range. It is considered that a remarkable water content reduction effect is obtained by the synergistic effect of the neutralization action of the cationic group and the hydrophobic action of the hydrophobic group such as the benzyl group.

本発明における凝集処理剤の適用可能な汚泥は、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水などの生物処理したときに発生する余剰汚泥、あるいは都市下水、し尿、産業排水の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・浮上汚泥およびこれらの混合物)であるが、これら汚泥に任意の濃度に水で希釈あるいは原液のまま添加される。汚泥に対する添加率は、汚泥種、脱水機種によっても異なるが、通常汚泥固形分に対し0.005〜2.0質量%である。又、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、PAC、硫酸バンド等の無機系凝集剤と併用しても良い。 The sludge applicable to the flocculant in the present invention is surplus sludge generated when biological treatment such as paper wastewater, chemical industrial wastewater, food industrial wastewater, etc., or organic sludge generated in the treatment of municipal sewage, human waste and industrial wastewater. (So-called raw sludge, surplus sludge, mixed raw sludge, digested sludge, coagulation / floating sludge, and mixtures thereof) are added to these sludges in an arbitrary concentration with water or added as a stock solution. Although the addition rate with respect to sludge changes with sludge seed | species and a dehydration model, it is 0.005-2.0 mass% normally with respect to sludge solid content. Moreover, you may use together with inorganic type coagulants, such as ferric chloride, ferric sulfate, poly ferric sulfate, PAC, and a sulfuric acid band.

使用する脱水機の種類は、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープレス、多重円板型脱水機、ロータリープレス、フィルタープレス等に対応できる。特に高い圧搾力が与えられるスクリュープレスや多重円板型脱水機で有効である。 The type of dehydrator to be used can correspond to a belt press, a centrifugal dehydrator, a screw press, a multi-disc dehydrator, a rotary press, a filter press and the like. It is particularly effective in screw presses and multiple disk type dehydrators that can be applied with a high pressing force.

以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

汚泥脱水試験用試料として、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンの試料−1〜7を油中水型エマルジョン重合法の常法により調製した。又、本発明の範囲外の試料−8〜16を油中水型エマルジョン法の常法により調整した(何れも濃度は40%)。その他、粉末品試料−17及びアミジン系水溶性高分子(粉末市販品、ハイモ株式会社製ZP−700、0.5質量%塩水溶液粘度8mPa・s)を用意した。それぞれの試料の組成、物性を表1に示す。   As samples for the sludge dewatering test, samples 1 to 7 of the water-in-oil emulsion of the cationic or amphoteric water-soluble polymer in the present invention were prepared by a conventional method of water-in-oil emulsion polymerization. Samples -8 to 16 outside the scope of the present invention were prepared by a conventional method of water-in-oil emulsion method (both concentrations were 40%). In addition, powder sample 17 and amidine-based water-soluble polymer (commercially available powder, ZP-700 manufactured by Hymo Co., Ltd., 0.5% by weight salt aqueous solution viscosity 8 mPa · s) were prepared. Table 1 shows the composition and physical properties of each sample.

(表1)
DMQ;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
DMBZ;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塩化物
AAM;アクリルアミド
架橋剤量;単量体に対するメチレンビスアクリルアミドの添加量
0.2質量%水溶液粘度;0.2質量%高分子水溶液をB型粘度計により測定(25℃)。
0.5質量%塩水溶液粘度;0.5質量%高分子水溶液中に4質量%塩化ナトリウムを添加、完全溶解後にB型粘度計により測定(25℃)。
(Table 1)
DMQ; acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride DMBZ; acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride AAM; amount of acrylamide crosslinking agent; amount of methylenebisacrylamide added to monomer 0.2% by weight aqueous solution viscosity; 0.2% by weight high The molecular aqueous solution was measured with a B-type viscometer (25 ° C.).
0.5 mass% salt aqueous solution viscosity; 4 mass% sodium chloride was added to 0.5 mass% polymer aqueous solution, and after complete dissolution, measured with a B-type viscometer (25 ° C.)

(実施例2)下水混合生汚泥(pH5.9、SS分16000mg/L、有機物量81.2質量%/SS、電気伝導度164mS/m)を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記実施例1の試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分160ppm加え、ビーカー移し替え撹拌20回実施後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表2に示す。 (Example 2) A sludge dewatering test was carried out using sewage mixed raw sludge (pH 5.9, SS content 16000 mg / L, organic matter amount 81.2% by mass / SS, electric conductivity 164 mS / m). 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, and 0.2 ppm by mass of the sample of Example 1 was added to the sludge SS content of 160 ppm. The beaker was transferred to the beaker and stirred 20 times, and then with a nylon filter cloth (# 202) Filtration was performed, and the filtrate amount after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 2.

(比較試験例1)比較例2と同様の汚泥を用い同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記比較試料の0.2質量%溶解液を対汚泥SS分160ppm加え、ビーカー移し替え撹拌20回実施後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量の測定を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表2に示す。 (Comparative Test Example 1) The same sludge dewatering test was carried out using the same sludge as in Comparative Example 2. 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 ppm by mass of the comparative sample was added at 160 ppm to the sludge SS, the beaker was transferred and stirred 20 times, filtered through a nylon filter cloth (# 202), 60 The measurement of the filtrate amount after 2 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 2.

(表2)
(Table 2)

(実施例3)下水混合生汚泥(pH5.1、SS分19250mg/L、有機物量84.4質量%/SS、電気伝導度233mS/m)を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記実施例1の試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分100ppm加え、ビーカー移し替え撹拌20回実施後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表3に示す。 (Example 3) A sludge dewatering test was carried out using sewage mixed raw sludge (pH 5.1, SS content 19250 mg / L, organic matter amount 84.4% by mass / SS, electric conductivity 233 mS / m). 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 ppm by mass of the sample of Example 1 was added to each sludge at a concentration of 100 ppm, the beaker was transferred and stirred 20 times, and then filtered with a nylon filter cloth (# 202). Filtration was performed, and the filtrate amount after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 3.

(比較試験例2)実施例3と同様の汚泥を用い同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記比較試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分100ppm加え、ビーカー移し替え撹拌20回実施後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表3に示す。 (Comparative Test Example 2) The same sludge dewatering test was carried out using the same sludge as in Example 3. 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 ppm by mass of the comparative sample was added to each sludge SS content of 100 ppm, the beaker was transferred and stirred 20 times, and then filtered through a nylon filter cloth (# 202). The amount of filtrate after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 3.

(表3)
(Table 3)

(実施例4)下水混合生汚泥(pH6.8、SS分33750mg/L、有機物量78.5質量%/SS、電気伝導度162mS/m)を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記実施例1の試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分210ppm加え、CST測定装置において撹拌回転数1000rpmで30秒撹拌後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表4に示す。 (Example 4) A sludge dewatering test was carried out using sewage mixed raw sludge (pH 6.8, SS content 33750 mg / L, organic matter amount 78.5% by mass / SS, electric conductivity 162 mS / m). 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2% by mass of the sample of Example 1 was added to the sludge SS content of 210 ppm, and after stirring for 30 seconds at a stirring speed of 1000 rpm in a CST measuring device, a nylon filter cloth was used. (# 202), and the filtrate amount after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 4.

(比較試験例3)実施例4と同様な汚泥を用い、同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記比較試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分250ppm加え、CST測定装置において撹拌回転数1000rpmで30秒撹拌後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表4に示す。 (Comparative Test Example 3) Using the same sludge as in Example 4, a similar sludge dewatering test was carried out. 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 ppm by mass of the comparative sample was added at 250 ppm for each sludge SS, and after stirring for 30 seconds at a stirring rotation speed of 1000 rpm in a CST measuring device, a nylon filter cloth (# 202 The amount of filtrate after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 3 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 4.

(表4)
(Table 4)

(実施例5)下水消化汚泥(pH7.4、SS分9750mg/L、有機物量71.8質量%/SS、電気伝導度457mS/m)を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記実施例1の試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分250ppm加え、CST測定装置において撹拌回転数500rpmで60秒撹拌後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧4Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表5に示す。 (Example 5) A sludge dewatering test was conducted using sewage digested sludge (pH 7.4, SS content 9750 mg / L, organic matter amount 71.8% by mass / SS, electric conductivity 457 mS / m). 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 mass% solution of the sample of Example 1 was added to each sludge SS content of 250 ppm, and after stirring for 60 seconds at a stirring rotation speed of 500 rpm in a CST measuring device, a nylon filter cloth was used. (# 202), and the filtrate amount after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 4 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 5.

(比較試験例4)実施例5と同様な汚泥を用い、同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥200mLをポリビーカーに採取し、前記比較試料の0.2質量%溶解液をそれぞれ対汚泥SS分250ppm加え、CST測定装置において撹拌回転数500rpmで60秒撹拌後、ナイロン製濾布(#202)により濾過し、60秒後の濾液量を測定した。測定後、60秒間濾過した汚泥をプレス圧4Kg/cm2で60秒間脱水し、フロック径、含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表5に示す。 (Comparative Test Example 4) Using the same sludge as in Example 5, a similar sludge dewatering test was carried out. 200 mL of sludge was collected in a poly beaker, 0.2 ppm by mass of the comparative sample was added to the sludge SS content of 250 ppm. After stirring for 60 seconds at a stirring rotation speed of 500 rpm in a CST measuring device, a nylon filter cloth (# 202 The amount of filtrate after 60 seconds was measured. After the measurement, the sludge filtered for 60 seconds was dehydrated at a press pressure of 4 kg / cm 2 for 60 seconds, and the floc diameter and water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) were measured. The results are shown in Table 5.

(表5)
(Table 5)

本発明の実施例1の試料を添加した実施例においては、本発明の範囲外である試料を添加した比較例に比べて、ケーキ含水率が低下し、且つ濾水量も多くなることから本発明における凝集処理剤は有機汚泥に対して有効であることが確認できた。一方、本発明の範囲外の試料を添加した場合、濾液量は本発明と同程度を示す場合があるもののケーキ含水率は低下しないことが多く、本発明の特定のカチオン性基とモル組成及び物性を有することにより、汚泥中の懸濁粒子の電荷中和作用と疎水作用及び架橋吸着作用の相乗効果が得られたものと考えられる。






In the example in which the sample of Example 1 of the present invention was added, the moisture content of the cake decreased and the amount of drainage increased in comparison with the comparative example in which the sample outside the scope of the present invention was added. It was confirmed that the coagulation treatment agent in was effective against organic sludge. On the other hand, when a sample outside the scope of the present invention is added, although the amount of filtrate may show the same level as the present invention, the moisture content of the cake often does not decrease, the specific cationic group of the present invention and the molar composition and By having the physical properties, it is considered that the synergistic effect of the charge neutralization action, the hydrophobic action and the cross-linking adsorption action of the suspended particles in the sludge was obtained.






Claims (3)

下記一般式(1)及び/又は(2)で表されるカチオン性単量体70〜90モル%、下記一般式(3)で表されるカチオン性単量体10〜20モル%、下記一般式(4)で表されるアニオン性単量体0〜20モル%、非イオン性単量体0〜20モル%、及び該単量体混合物に対して質量で0〜50ppmの架橋性単量体を含有させた単量体混合物水溶液を分散相、水に非混和性の有機液体を界面活性剤によって有機液体を連続相となるよう乳化重合した、カチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤。

一般式(1)
は水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基であり、同種でも異種でも良い、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(2)
は水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(3)
は水素又はメチル基、R、R10は炭素数1〜3のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、R11は炭素数7〜20のアルキル基あるいはアリール基であり、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式(4)
12は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO、CSO、CONHC(CHCHSO、CCOOあるいはCOO、R13は水素またはCOOY、YあるいはYは水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
70-90 mol% of a cationic monomer represented by the following general formula (1) and / or (2), 10-20 mol% of a cationic monomer represented by the following general formula (3), 0-20 mol% of anionic monomer represented by formula (4), 0-20 mol% of nonionic monomer, and 0-50 ppm by weight of the crosslinkable monomer based on the monomer mixture In a cationic or amphoteric water-soluble polymer oil, the aqueous monomer mixture containing the body is dispersed in a dispersed phase, and an organic liquid immiscible with water is emulsion-polymerized with a surfactant to make the organic liquid a continuous phase. Aggregation treatment agent consisting of water-type emulsion.

General formula (1)
R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are alkyl or hydroxyalkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, R 4 is hydrogen and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different, and A is oxygen or NH, B represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, X 1 - represents respectively an anion.

General formula (2)
R 5 represents hydrogen or a methyl group, R 6 and R 7 represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydroxyalkyl group, and X 2 represents an anion.

General formula (3)
R 8 is hydrogen or a methyl group, R 9 and R 10 are alkyl or hydroxyalkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, R 11 is an alkyl group or aryl group having 7 to 20 carbon atoms, A is oxygen or NH, B Represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X 3 represents an anion.

General formula (4)
R 12 is hydrogen, methyl group or carboxymethyl group, Q is SO 3 , C 6 H 4 SO 3 , CONHC (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 , C 6 H 4 COO or COO, R 13 is hydrogen or COOY 2 , Y 1 or Y 2 represents hydrogen or a cation, respectively.
前記カチオン性あるいは両性水溶性高分子の25℃における、0.5質量%の4質量%食塩水溶液中粘度が15〜80mPa・sであることを特徴とする請求項1に記載の凝集処理剤。 The aggregation treatment agent according to claim 1, wherein the cationic or amphoteric water-soluble polymer has a viscosity of 15 to 80 mPa · s in a 4% by mass 4% by mass saline solution at 25 ° C. 請求項1あるいは2に記載の凝集処理剤を汚泥に添加、混合し凝集させた後、脱水機により脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。


















A method for dewatering sludge, comprising adding the aggregating agent according to claim 1 or 2 to sludge, mixing and coagulating, and then dehydrating with a dehydrator.


















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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019037957A (en) * 2017-08-28 2019-03-14 水ing株式会社 Water treatment method, and water treatment apparatus

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