JP2016003293A - 汚泥処理設備用洗浄剤組成物及び汚泥処理設備洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】少量の使用で、汚泥処理設備の汚泥配管や脱水機内部からＭＡＰスケールを容易に除去できる洗浄剤組成物、洗浄剤および洗浄方法を提供する。【解決手段】酸（Ａ）１〜３０ｗｔ％、アルキルアミンオキシド（Ｂ）２〜１０ｗｔ％、泡安定剤（Ｃ）０．０１〜３ｗｔ％、水（Ｄ）残部を含むことを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、汚泥処理設備に付着したスケールの洗浄に関し、特に、スクリュープレス脱水機のスクリーンドラム等の汚泥処理設備に付着したスケールを洗浄するための洗浄剤組成物、洗浄剤及び洗浄方法に関する。

一般に、下水処理設備等で発生した汚泥を汚泥処理施設等に輸送する汚泥配管内では、汚泥中のマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）やリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）及びアンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）等が化合した、いわゆるＭＡＰ粒子（Magnesium-Ammonium-Phosphate：Ｍｇ（ＮＨ_４）ＰＯ_４）と呼ばれる析出物がしばしば発生する。ＭＡＰ粒子析出物の発生原因であるＭｇ²⁺，ＮＨ₄ ⁺ ，ＰＯ₄ ^3-は、汚泥中に溶存した形で存在しており、汚泥管内を流れる際にｐＨ上昇によって化合し、ＭＡＰ粒子となることが知られている。このＭＡＰ粒子は水に対する溶解度があまり大きくないため、汚泥処理設備に付着し、脱水効率の低下を招くことがある。特に、スクリュープレス脱水機のスクリーンドラム表面に付着した場合には、分離液の排出を妨げ、汚泥処理量の低下やケーキ含水率の上昇を引き起こすといった問題を発生する恐れがある。

このような現象が発生した場合には、一般に人海戦術によって清掃して付着したＭＡＰ粒子を除去し、あるいは設備自体を新たなものに取り替える等の作業を行うことになり、清掃作業や交換作業には多大な労力とコストを要する。加えて、これら作業中には下水処理設備等の運転を一時的に休止しなければならないといった問題がある。

脱水設備に付着した場合のＭＡＰの洗浄方法としては、ジョウロを使用して脱水設備内に酸性水溶液を散布する方法がある。しかし、例えばスクリュープレス脱水機のスクリーンドラムを洗浄する場合は、円筒型の金属である為、洗浄液が汚れを除去したい場所に留まらず直ぐに流れ落ちてしまうので、洗浄液の大部分が無駄になってしまう。また、十分に洗浄を行うためには、多量の酸性水溶液が必要となり、発生する酸性廃液の処分の問題もある。

一方、ベルトプレス型脱水機のろ布の洗浄剤として、アルカリ金属水酸化物とグルコン酸塩と有機系増粘剤とを含むゲル状のろ布洗浄剤が提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に開示されているアルカリ性洗浄剤では、ＭＡＰスケールを除去することができない。

特公平7-37637号公報

解決しようとする課題

本発明は、上記従来の課題に鑑みて、洗浄液の少量の使用で、汚泥処理設備の汚泥配管や脱水機内部からＭＡＰスケールを容易に除去できる洗浄剤組成物、洗浄剤および洗浄方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、スルファミン酸等のスケール除去性能を十全に発揮させるために、アルキルアミンオキシドおよび泡安定剤を配合してなる洗浄剤組成物を泡状に吐出させることで、汚泥処理設備の特に脱水設備などの硬質表面に対して、付着しやすく均一に広がりやすい泡を形成することができ、これら泡によって硬質表面に付着したＭＡＰ粒子のスケールを簡易且つ経済的に除去することができることを知見し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、以下の態様が提供される。
［１］酸（Ａ）１〜３０ｗｔ％、アルキルアミンオキシド（Ｂ）２〜１０ｗｔ％、泡安定剤（Ｃ）０．０１〜３ｗｔ％、水（Ｄ）残部を含むことを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
［２］酸（Ａ）はスルファミン酸誘導体であることを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
［３］さらに界面活性剤を含むことを特徴とする［１］又は［２］に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
［４］Ｂ型粘度計を用いて２０℃で測定した場合の粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
［５］泡吐出機構を有する容器に、［１］〜［４］の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を充填してなることを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤。
［６］前記泡吐出機構を有する容器は、スプレー式泡吐出用容器又はトリガースプレーヤー式泡吐出用容器であることを特徴とする［５］に記載の汚泥処理設備用洗浄剤。
［７］汚泥処理設備の洗浄対象物に対して、［１］〜［４］の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吹き付けることを特徴とする汚泥処理設備の洗浄方法。
［８］前記洗浄対象物に対して、前記汚泥処理設備用洗浄剤組成物を５０〜１０００ｇ／ｍ^２の割合で泡状に吹き付けることを特徴とする［７］に記載の洗浄方法。
［９］前記洗浄対象物は、消化工程を有する下水処理場における脱水設備に付着したマグネシウムアンモニウムリン（ＭＡＰ）スケールであることを特徴とする［７］又は［８］に記載の洗浄方法。
［１０］［１］〜［４］の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を貯留し供給するタンクと、汚泥配管内部及び汚泥脱水部に当該汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吐出させる泡吐出装置と、を具備することを特徴とする汚泥脱水機。
［１１］前記汚泥脱水部がスクリュープレスを含むことを特徴とする［１０］に記載の汚泥脱水機。

本発明によれば、少量の汚泥処理設備用洗浄剤で、汚泥処理設備の汚泥配管や脱水機内部からＭＡＰスケールを容易に除去でき、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す概略説明図である。

好ましい実施形態

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物は、酸（Ａ）１〜３０ｗｔ％、好ましくは３〜１５ｗｔ％、アルキルアミンオキシド（Ｂ）２〜１０ｗｔ％、好ましくは３〜８ｗｔ％、泡安定剤（Ｃ）０．０１〜３ｗｔ％、好ましくは０．０５〜２ｗｔ％、及び水（Ｄ）残部を含むことを特徴とする。

酸（Ａ）は、汚泥処理設備の脱水機や汚泥配管などの金属などの硬質表面に付着した例えばＭＡＰスケールなどを溶解させる作用を有する。アルキルアミンオキシド（Ｂ）は、金属などの硬質表面に付着しやすい泡を形成する作用を有し、泡安定剤（Ｃ）と共に立設面や斜面である硬質表面及びＭＡＰスケールへの付着性及び滞留性を強化し、泡状を維持して洗浄剤が垂れ落ちず、洗浄対象箇所全体へ均一に広がりやすくさせる作用を有する。

酸（Ａ）の含有量が１ｗｔ％未満ではＭＡＰスケール等に対する十分な洗浄効果が得られず、３０ｗｔ％を越えると泡形成が不十分となる。アルキルアミンオキシド（Ｂ）の含有量が２ｗｔ％未満であると泡立ちが不十分となり、洗浄対象箇所全体へ均一に広がりにくく、１０ｗｔ％を越えると洗浄剤組成物の均一溶解性が低下し、水洗による泡切れも悪くなる。泡安定剤（Ｃ）の含有量が０．０１ｗｔ％未満では、立設面や斜面における泡の付着性及び滞留性が低下し、３ｗｔ％を越えると洗浄剤組成物の粘度が高くなりすぎて、均一に広がりにくくなる。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物の成分として用いることができる酸（Ａ）としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、コハク酸、グルコン酸、ギ酸、酢酸、マロン酸、酒石酸、グリコール酸及びこれらの誘導体を挙げることができ、中でも、クエン酸、スルファミン酸及びアルキルスルファミン酸が好ましい。スルファミン酸及びその誘導体は、塩酸、硫酸等とほぼ同等の強酸でありながら、金属に対する腐食性は、それらよりもはるかに低く、金属などの硬質表面に付着した無機系汚れの溶解力に優れている。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物の成分として用いることができるスルファミン酸誘導体は、下記一般式：

で示すことができる。式中、Ｒ^１及びＲ^２は独立して、同一でも異なっていてもよく、水素又はＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である。具体的には、Ｎ−ジメチルスルファミン酸、Ｎ−ジエチルスルファミン酸、Ｎ−ジプロピルスルファミン酸、Ｎ−ジブチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルスルファミン酸、Ｎ−メチルスルファミン酸、Ｎ−エチルスルファミン酸、Ｎ−プロピルスルファミン酸、Ｎ−イソプロピルスルファミン酸、Ｎ−ブチルスルファミン酸などを好ましく挙げることができ、単独又は二種以上を混合して用いてもよい。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物の成分として用いることができるアルキルアミンオキシド（Ｂ）は、下記一般式：

で示すことができる。式中、Ｒ^３は炭素数１〜３０、好ましくは１〜２０、より好ましくは８〜１４の置換又は非置換のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｒ^４及びＲ^５は独立して、同一でも異なっていてもよく、炭素数１〜４の置換又は非置換のアルキル基又はアルケニル基である。具体的には、ラウリルジメチルアミンオキシド、デシルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、カプロイルアミノプロピルジメチルアミンオキシド、ラウロイルアミノプロピルジメチルアミンオキシド、ミリスチロイルアミノプロピルジメチルアミンオキシド、ヤシアルキルジメチルアミンオキシド、ラウリル−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミンオキシド、ミリスチル-ビス（２−ヒドロキシエチル）アミンオキシド、ヤシアルキル-ビス（２−ヒドロキシエチル）アミンオキシド等を挙げることができ、単独又は二種以上を混合して用いてもよい。特に、洗浄性能及び発泡性能の点から、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ヤシアルキルジメチルアミンオキシドを好ましく用いることができる。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物の成分として用いることができる泡安定剤（Ｃ）としては、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、多糖類ポリマーあるいはそれらの混合物を好ましく挙げることができる。ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコールが好ましく、特に分子量が４００〜１００万のポリエチレングリコールが好ましい。多糖類ポリマーとしては、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、サクシノグリカン、キサンタンガム、グアーガム、ロクストビーンガム、トラガントガム、カラギーナン、アルギン酸ナトリウムおよびこれらの誘導体、あるいはこれらの混合物を好ましく挙げることができる。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物は、アルキルジメチルベタインなどの他の界面活性剤を含んでいてもよい。具体的には、ココナツジメチルベタイン、ラウリルジメチルベタイン、デシルジメチルベタイン、２‐（Ｎ‐デシル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐アンモニア）アセテート、２‐（Ｎ‐ココＮ，Ｎ‐ジメチルアンモニオ）アセテート、ミリスチルジメチルベタイン、パルミチルジメチルベタイン、セチルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタインなどを挙げることができる。他の界面活性剤の含有量は、組成物中５重量％以下である。

本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物は、Ｂ型粘度計（ローターＮｏ．１、６０ｒｐｍ）を用いて２０℃で計測した粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

また、本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡吐出機構を有する容器に充填してなる洗浄剤も提供される。泡吐出機構を有する容器としては、たとえば、実公平６−３４８５８号公報や特開平８−３３２４２２号公報に記載の公知のスプレー式容器やトリガースプレーヤー式容器を好ましく挙げることができる。

さらに、本発明の洗浄剤を用いて、洗浄対象物に対して、汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吹き付けて、たとえばＭＡＰスケールなどを剥離させて洗浄する方法も提供される。本発明の洗浄方法において、洗浄効率及び経済性の点から、汚泥処理設備用洗浄剤組成物は、洗浄対象物に対して５０〜１０００ｇ／ｍ^２の割合で吹き付けることが好ましい。また、泡の層厚が２〜１０ｍｍとなるように吹き付けることが好ましい。吹き付ける泡の径は、泡吐出機構を有する容器の例えば噴霧口径、ラウンド長さ、液圧及び液の粘度を適宜調節することによって、制御できる。洗浄対象物に付着した泡は、洗浄対象物上の例えばＭＡＰスケールなどを膨潤させて、剥がれ易い状態にする。１０分〜１時間程度放置した後にブラシや水洗によって容易に剥がすことができる。汚泥処理設備、特に脱水装置や汚泥配管などの複雑な形状を有する装置の場合には、高圧洗浄によってすすぎ落とすことが好ましい。

図１に、本発明の汚泥処理設備用泡洗浄剤を吐出する吐出装置を組み込んだ汚泥脱水機の概略を示す。

図１に示す汚泥脱水機１はスクリュープレス型脱水機であり、洗浄対象物は、スクリュープレス内部２及びスクリュープレス型脱水機に汚泥を供給する汚泥配管内部３である。

洗浄対象物であるスクリュープレス内部２及び汚泥配管内部３には、泡吐出装置４から本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物が泡状に吐出される。泡吐出装置４には、汚泥処理設備用洗浄剤組成物を貯留する洗浄剤タンク５からポンプなどの供給装置６を介して、汚泥処理設備用洗浄剤組成物が供給される。

泡吐出装置４は、洗浄対象物に汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吐出するための吐出ノズル（図示せず）を具備する。吐出ノズルの構造は、本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吐出することができるものであれば特に限定されず、公知の吐出ノズルでよい。また、汚泥処理設備用洗浄剤組成物の吐出を自動制御するための制御装置を具備する吐出装置であってもよい。

本発明の汚泥脱水機においては、制御装置によって例えば所定時間毎に本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡吐出装置４から泡状に吐出させて、スクリュープレス内部２及び汚泥配管内部３に付着しているＭＡＰスケールなどを膨潤させ剥離させやすくし、その後、水洗することによって、容易に且つ自動的にＭＡＰスケールなどの洗浄が可能となる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。

［実施例１］
まず、スルファミン酸（和光純薬社製）５重量部、ラウリルジメチルアミンオキシド（ライオン・アクゾ社製）３重量部、ポリエチレングリコール：平均分子量５０万（和光純薬社製）２重量部、蒸留水９１．９重量部を混合して、本発明の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を調製した。

次に、この汚泥処理設備用洗浄剤組成物を市販のトリガースプレーヤー式容器に充填し、立設したアクリル板上に、２０ｃｍ離間した位置から、鉛直方向に３ストローク（１ストロークで０．７ｍｌ吐出）で吹きつけ、直後、及び２分後の泡の状態を観察した。

さらに、消化工程を有する下水処理場出使用されているＭＡＰスケールが付着しているスクリュープレス脱水機のドラムスクリーン面（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に対して、１０ストロークで吹き付け、１分間放置した後、市販の歯ブラシで表面をこすって水洗し、ＭＡＰスケールの除去状況を観察した。

結果を表１に示す。

［実施例２〜７、比較例１〜３］
表１に示すように汚泥処理設備用洗浄剤組成物の各成分を変えて、実施例１と同様に泡形成及び洗浄効果を評価した。

Claims (11)

1. 酸（Ａ）１〜３０ｗｔ％、アルキルアミンオキシド（Ｂ）２〜１０ｗｔ％、泡安定剤（Ｃ）０．０１〜３ｗｔ％、水（Ｄ）残部を含むことを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
2. 酸（Ａ）はスルファミン酸誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
3. さらに界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
4. Ｂ型粘度計を用いて２０℃で測定した場合の粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物。
5. 泡吐出機構を有する容器に、請求項１〜４の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を充填してなることを特徴とする汚泥処理設備用洗浄剤。
6. 前記泡吐出機構を有する容器は、スプレー式泡吐出用容器又はトリガースプレーヤー式泡吐出用容器であることを特徴とする請求項５に記載の汚泥処理設備用洗浄剤。
7. 汚泥処理設備の洗浄対象物に対して、請求項１〜４の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吹き付けることを特徴とする汚泥処理設備の洗浄方法。
8. 前記洗浄対象物に対して、前記汚泥処理設備用洗浄剤組成物を５０〜１０００ｇ／ｍ^２の割合で泡状に吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の洗浄方法。
9. 前記洗浄対象物は、消化工程を有する下水処理場における脱水設備に付着したマグネシウムアンモニウムリン（ＭＡＰ）スケールであることを特徴とする請求項７又は８に記載の洗浄方法。
10. 請求項１〜４の何れか１に記載の汚泥処理設備用洗浄剤組成物を貯留し供給するタンクと、汚泥配管内部及び汚泥脱水部に当該汚泥処理設備用洗浄剤組成物を泡状に吐出させる泡吐出装置と、を具備することを特徴とする汚泥脱水機。
11. 前記汚泥脱水部がスクリュープレスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の汚泥脱水機。