JP2023107035A - 有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性廃水、特に、難脱水性の有機性廃水に対しても安定して脱水処理を行うことが可能な有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤を提供する。【解決手段】屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水に対し、高分子凝集剤として下記条件：（１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、（２）高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％、を満足する高分子凝集剤を添加して凝集処理した後に濃縮処理し、濃縮汚泥を脱水処理する有機性廃水の処理方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤に関し、特に、屎尿または浄化槽汚泥を少なくとも含む難脱水性有機性廃水の処理に好適な有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤に関する。

近年、屎尿又は浄化槽で発生する有機性廃水を直接脱水処理する処理方法が増えている。屎尿又は浄化槽由来の有機性廃水には、夾雑物が多量に含まれるため、必要に応じて夾雑物を除去した後、直接脱水処理を行い、脱水分離液を生物処理や希釈処理等に供する。

このような脱水処理においては、有機性汚泥の多量の脱水ケーキが発生するため、脱水ケーキの減容化への対策が種々検討されている。また、得られた脱水ケーキを助燃剤又は堆肥等として再利用するために、含水率の低減化が必要とされている。そのため、屎尿又は浄化槽由来の有機性廃水に対して凝集剤を添加し、凝集フロックとして凝集させた後に、脱水処理する方法が行われている。

屎尿と浄化槽汚泥は、一般的には別々に回収されて屎尿処理場に搬入されるが、搬入量及び搬入時の汚泥性状が一定でなく、その混合比率が変動するため、脱水処理に供される汚泥の性状が大きく変動する。特に、屎尿は塩化物を多量に含むため、屎尿の混合比率が高くなると、脱水不良に陥ることがある。そのため、汚泥の性状に応じて頻繁に高分子凝集剤の添加量を調整するか、或いは、使用する高分子凝集剤の種類を変更する必要等がある。

このような問題の解決方法の一つとして、高分子凝集剤による凝集に先立って、ポリ硫酸第二鉄や硫酸バンドのような無機凝集剤を添加して汚泥を調質する方法が採用されている。しかしながらこの方法も十分な対策であるとはいえない。特に、脱水に供する汚泥のｐＨが低い場合に無機凝集剤を添加すると更にｐＨが下がり無機凝集剤成分の金属塩が溶出してしまうため、添加することができない場合がある。

特開２０１４－１５９０００号（特許文献１）では、屎尿及び有機性汚泥と余剰汚泥の混合汚泥に凝集剤を添加して脱水処理する工程と、混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理して分離液を生物処理に供する工程とを交互に行う手法により、発生する脱水ケーキの低含水率化及び減容化を達成できることが記載されている。

特開２０２０－１００９１７号公報（特許文献２）には、紙製造工程における分離白水中の粒子径１５０μｍ以下のミクロピッチを、ポリマーを用いて除去する方法の例が記載されている。

特開２０１４－１５９０００号公報 特開２０２０－１００９１７号公報

特許文献１には、通常の一般的な無機凝集剤や高分子凝集剤が処理に用いられることが記載されている。しかしながら、屎尿又は浄化槽汚泥のような有機性汚泥は、搬入される時間帯や季節によって、搬入量も搬入時の性状も大きく変動する。このような搬入量及び搬入時の性状が一定でない有機性汚泥を処理すると、脱水処理に供される汚泥の性状が難脱水性となる。このような難脱水性の有機性汚泥に対しては、従来の一般的な高分子凝集剤では対応できない場合が生じる。また、特許文献２は、ピッチ含有水の処理方法及び処理装置に関する発明であって有機性廃水への適用については何ら記載もされていないし、その効果も不明である。

上記課題に鑑み、本発明は、有機性廃水、特に、難脱水性の有機性廃水に対しても安定して脱水処理を行うことが可能な有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤を提供する。

上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討したところ、難脱水性の有機性廃水に対し、特定の高分子凝集剤を用いて凝集処理を行った後に、脱水処理を行うことが有効であることを見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態は一側面において、屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水に対し、高分子凝集剤として下記条件：（１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、（２）高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％、を満足する高分子凝集剤を添加して凝集処理した後に濃縮処理し、濃縮汚泥を脱水処理する有機性廃水の処理方法である。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は別の一実施態様において、高分子凝集剤のｐＨ４におけるカチオン当量値が１．０～５．０ｍｅｑ／ｇであり、ｐＨ１０におけるカチオン当量値が４．５ｍｅｑ／ｇ以下である。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は更に別の一実施態様において、高分子凝集剤として、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル四級塩、アクリルアミド、アクリル酸の中から選択される一種以上の共重合体を用いる。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は更に別の一実施態様において、難脱水性の有機性廃水の導電率が５０～１５００ｍＳ／ｍ、蒸発残留物と浮遊物質との差が１５００ｍｇ／Ｌ以上、カチオン要求量が－０．０１～－２．００ｍｅｑ／Ｌ、毛細吸引時間（ＣＳＴ）が３００秒以上である。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は更に別の一実施態様において、濃縮処理及び脱水処理で得られる濃縮分離液及び脱水分離液を生物処理し、該生物処理で得られる余剰汚泥を難脱水性の有機性廃水に加えることを更に含む。

本発明は別の一側面において、屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水が導入される反応槽と、０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓであり、共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％である高分子凝集剤と、高分子凝集剤を反応槽に添加する凝集剤添加手段と、高分子凝集剤が添加された有機性廃水を濃縮処理する濃縮手段と、濃縮手段で得られる濃縮汚泥を脱水処理する脱水手段とを備える有機性廃水の処理装置である。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は一実施態様において、凝集剤添加手段が、有機性廃水に無機凝集剤を更に添加する。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は別の一実施態様において、有機性廃水の性状又は供給量に基づいて、凝集剤添加手段により添加される高分子凝集剤の添加率を制御可能な制御手段を更に備える。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は更に別の一実施態様において、屎尿を受け入れる屎尿受入槽と、屎尿に含まれる夾雑物を除去するための前処理装置と、前処理装置で処理された前処理液を貯留する屎尿貯留槽と、前処理液を反応槽又は反応槽へ送給される有機性廃水を貯留する貯留槽内へ送給し、反応槽又は貯留槽内の有機性廃水の流量を調整する送給手段とを更に備える。

本発明は更に別の一側面において、屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水の高分子凝集剤であって、高分子凝集剤が下記条件：（１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、（２）高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％、を満足する高分子凝集剤である。

本発明によれば、有機性廃水、特に、難脱水性の有機性廃水に対しても安定して脱水処理を行うことが可能な有機性廃水の処理方法、有機性廃水の処理装置及び高分子凝集剤が提供できる。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置の一例を表す概略図である。 図１の貯留槽の前段の装置構成の一例を表す概略図である。 本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置の変形例を表す概略図である。

（有機性廃水）
処理対象とする有機性廃水としては、下水、屎尿、厨芥などの有機性物質を含有する有機性廃水が利用可能であり、特に、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む難脱水性の有機性廃水が挙げられる。難脱水性の有機性廃水としては、特に、導電率が５０～１５００ｍＳ／ｍ、有機性廃水中の蒸発残留物（ＴＳ）と浮遊物質（ＳＳ）との差が１５００ｍｇ／Ｌ以上、カチオン要求量が－０．０１～－２．００ｍｅｑ／Ｌ、毛細吸引時間（ＣＳＴ）が３００秒以上、好ましくは５００秒以上の性状を有する有機性廃水を特に安定的に処理することができる。

処理対象とする有機性廃水の導電率は、一実施形態においては５０ｍＳ／ｍ以上であり、更には１００ｍＳ／ｍ以上であり、より更には４００ｍＳ／ｍ以上である。導電率の上限値は１５００ｍＳ／ｍであるが、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性廃水の場合は、一実施態様においては１５００ｍＳ／ｍ以下であり、１２００ｍＳ／ｍ以下であってもよく、１１００ｍＳ／ｍ以下であってもよい。導電率は、ＪＩＳ Ｋ０１０２（２０２１）に準拠する電気伝導率の測定方法に従って測定する。

有機性廃水のＴＳは、以下に限定されるものではないが一実施形態においては２０００ｍｇ／Ｌ以上であり、更には５０００ｍｇ／以上であり、より更には７０００ｍｇ／以上である。有機性廃水のＴＳの上限値は特に限定されないが、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性汚泥の場合は、３００００ｍｇ／Ｌ以下であり、更には２５０００ｍｇ／Ｌ以下である。

有機性廃水のＳＳは、以下に限定されるものではないが一実施形態においては２０００ｍｇ／Ｌ以上であり、更には５０００ｍｇ／以上であり、より更には７０００ｍｇ／以上である。有機性廃水のＳＳの上限値は特に限定されないが、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性汚泥の場合は、２８５００ｍｇ／Ｌ以下であり、更には２３５００ｍｇ／Ｌ以下である。

ＴＳとＳＳとの差（ＴＳ－ＳＳ）が１５００ｍｇ／Ｌ以上の有機性廃水は、難脱水性を示し、一般的な凝集剤を添加した後に脱水処理を行っても、脱水ケーキの含水率が有意に向上しない場合がある。有機性廃水のＴＳとＳＳとの差（ＴＳ－ＳＳ）は、一実施形態においては１５００ｍｇ／Ｌ以上であり、更には２０００ｍｇ／Ｌ以上であり、より更には３０００ｍｇ／以上である。ＴＳとＳＳとの差（ＴＳ－ＳＳ）の上限値は特に限定されないが、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性汚泥の場合は、６０００ｍｇ／Ｌ以下であり、更には４０００ｍｇ／Ｌ以下である。ここで、ＴＳは、下水試験方法（２０１２）に準拠し、１０５℃２時間加熱後の蒸発残留物重量を測定する。ＳＳは下水試験方法(２０１２)に準拠し、遠心分離機による回転数３０００ｒｐｍ、１０分間での沈殿物重量を測定する。

有機性廃水のカチオン要求量が－０．０１～－２．００ｍｅｑ／Ｌ、より典型的には－０．４～－１．５０ｍｅｑ／Ｌ、更には－０．４３～－１．００ｍｅｑ／Ｌである場合は、難脱水性を示すため、一般的な凝集剤を添加した後に脱水処理を行っても、脱水ケーキの含水率が有意に向上しない場合がある。カチオン要求量は、汚泥を遠心分離した後、分離した液相を下水試験方法（２０１２）に準じて測定する。

難脱水性を示す有機性廃水のＣＳＴは、一実施形態においては３００秒以上であり、更には５００秒以上である。ＣＳＴの上限値は特に限定されないが、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性汚泥の場合は典型的には上記範囲となる。ＣＳＴは下水試験方法（２０１２）に準じて測定する。

（高分子凝集剤）
高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤が用いられる。カチオン性高分子凝集剤としては、カチオン性単量体、又は、カチオン性単量体とノニオン性単量体とを共重合させた凝集剤が用いられる。カチオン性高分子凝集剤の共重合体を構成するカチオン性単量体としては、カチオン性ビニルモノマーが好ましく、以下のような各種のアクリレートモノマー又はメタクリレートモノマーの中和塩、あるいは四級化物が挙げられる。カチオン性ビニルモノマーは具体的には、ジメチルアミノエチルアクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノプロピルアクリルアミド又はメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド又はメタクリルアミドやこれらのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられる。

カチオン性高分子凝集剤には、上記のカチオン性単量体にノニオン性単量体を共重合させたものも含まれる。ノニオン性単量体としては、ノニオン性ビニルモノマーが好ましく、具体的にはアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、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等の（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。

両性高分子凝集剤としては、カチオン性単量体と、アニオン性単量体と、更に必要に応じてノニオン性単量体とを共重合した重合体が用いられる。典型的には、両性高分子凝集剤は、分子内にビニル系カチオン性モノマー単位、ビニル系アニオン性モノマー単位及びビニル系ノニオン性モノマー単位を共重合した重合体を有することが好ましい。アニオン性モノマーあるいはノニオン性モノマーと共重合するビニル系カチオン性モノマーとしては、カチオン性ビニルモノマーの中和塩、あるいは四級化物などが挙げられる。これらのビニル系カチオン性モノマーは一種用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

両性高分子凝集剤に用いられるアニオン性単量体としては、アニオン性ビニルモノマーが好ましく具体的には、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミドエタンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－メタアクリルアミドエタンスルホン酸、２－メタアクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３－アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４－アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２－メタクリロイルオキエタンスルホン酸、３－メタアクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４－メタアクリロイルオキシブタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属などの金属塩又はアンモニウム塩が例示される。これらのアニオン性モノマーは一種用いてもよいし、二種以上組み合わせて用いてもよい。

両性高分子凝集剤に用いられるノニオン性単量体としては、ノニオン性ビニルモノマーが好ましく、具体的にはアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、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等の（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。

本実施形態においては、架橋構造を有する高分子凝集剤が好ましい。一般に高分子凝集剤は、溶解性無機塩類を多く含む汚泥中に添加すると、糸まり化を起こすと考えられ十分な凝集効果が得られないが、架橋構造を有する高分子凝集剤は、糸まり化が防止でき、脱水処理に十分なフロックを形成できる。

架橋構造を有する高分子凝集剤は、重合時に架橋剤を併用することで製造できる。架橋剤としては、例えば、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、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３－ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなどのジビニル化合物、メチロールメタアクリルアミドなどのビニル系メチロール化合物、アクロレインなどのビニル系アルデヒド化合物、メチルアクリルアミドグリコレートメチルエーテルなどのビニル系化合物等が挙げられる。架橋剤は、モノマー全量に対して０．０００５～０．００３ｗｔ％の割合で配合することが好ましい。

高分子凝集剤として、アミジン構造を有するカチオン性高分子凝集剤を使用することもできる。アミジン構造を有するカチオン性高分子凝集剤を使用することで、加熱されるにも拘らず凝集汚泥の粘度が低下することが無く、しかも濾液を分離し易くなるので、スクリーン孔からの漏れなどのトラブルを生じず脱水ケーキ含水率を低下させることが可能となる。

アミジン構造を有するカチオン性高分子凝集剤として、具体的には、
（ａ）下記（Ａ）及び／又は（Ｂ）で表されるアジミン構造のくり返し単位を含有するカチオン性高分子が使用できる。
（式中Ｒ¹、Ｒ²は水素原子又はメチル基を、Ｘ^-は陰イオンを表す）

このようなアミジン構造を有するカチオン性高分子凝集剤は、本発明の目的を達成できる範囲で、公知のカチオン性高分子凝集剤及び／又は両性高分子凝集剤と混合することができる。

ポリアミジンとアミノアルキル（メタ）アクリレートを主成分とする重合体の混合割合は、ポリアミジンが１０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上であることが好ましい。

ポリアミジンの配合割合が１０重量％未満であるとケーキ含水率低減効果が充分に得られず、脱水機での圧搾等に耐える強固なフロックを形成しなくなる。ポリアミジンとアミノアルキル（メタ）アクリレートを主成分とする重合体との配合比率は、有機性廃水の性状や使用する脱水機によって任意に調整できる。

高分子凝集剤としては、下記条件（１）～（２）を満足する高分子凝集剤が用いられる。
（１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、
（２）高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数（Ｃ）と、アニオン性単量体のモル数（Ａ）と、ノニオン性単量体のモル数（Ｎ）との合計を１００ｍｏｌ％としたときに、カチオン性単量体の構成比率｛Ｃ／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が２５ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％であり、アニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率｛（Ａ＋Ｎ）／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が１０ｍｏｌ％～７５ｍｏｌ％である。

高分子凝集剤の０．５％塩粘度は、より典型的には１７～８０ｍＰａ・ｓであり、更には、２０～７０ｍＰａ・ｓである。なお０．５％塩粘度とは、４質量％ＮａＣｌ溶液中に高分子凝集剤を０．５質量％溶解させた試料の２５℃での粘度を指す。

カチオン性単量体の構成比率｛Ｃ／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が、２５ｍｏｌ％未満及び９０ｍｏｌ％を超えると、凝集処理時に凝集フロックのフロック径が有意に粗大化せず、その後の脱水処理における脱水ケーキの含水率が有意に向上しないことがある。カチオン性単量体の構成比率｛Ｃ／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝は、４０ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％がより好ましく、４５ｍｏｌ％～８０ｍｏｌ％が更に好ましい。

アニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率｛（Ａ＋Ｎ）／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が１０ｍｏｌ％未満及び７５ｍｏｌ％を超えると、凝集処理時に凝集フロックのフロック径が有意に粗大化せず、その後の脱水処理における脱水ケーキの含水率が有意に向上しないことがある。アニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率｛（Ａ＋Ｎ）／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝は、１０ｍｏｌ％～６５ｍｏｌ％がより好ましく、１５ｍｏｌ％～６０ｍｏｌ％が更に好ましい。

高分子凝集剤は、ｐＨ４におけるカチオン当量値が１．０～５．０ｍｅｑ／ｇであり、ｐＨ１０におけるカチオン当量値が４．５ｍｅｑ／ｇ以下であることが好ましい。このような高分子凝集剤を用いることにより、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性廃水と高分子凝集剤との接触頻度が高まり、フロック径の比較的大きな凝集フロックを生成させることができ、難脱水性の有機性廃水を安定的に処理できる。

高分子凝集剤のｐＨ４におけるカチオン当量値は、１．１～４．５ｍｅｑ／ｇであることがより好ましく、２．０～３．５ｍｅｑ／ｇであることが更に好ましい。ｐＨ１０におけるカチオン当量値は３．０ｍｅｑ／ｇ以下であることがより好ましく、１．０ｍｅｑ／ｇ以下であることが更に好ましく、０．６５ｍｅｑ／ｇ以下であることがより更に好ましい。ｐＨ１０におけるカチオン当量値の下限値は特に限定されないが、典型的には０．０１ｍｅｑ／ｇ以上、より好ましくは０．２５ｍｅｑ／ｇ以上である。

高分子凝集剤のカチオン当量値は、以下の手順に従って測定する。まず、高分子凝集剤を水に溶解し、５００ｍｇ／Ｌの高分子凝集剤試料液を作製する。次に、９０ｍＬの純水と１０ｍＬの高分子凝集剤試料液を混合して高分子凝集剤水溶液を作製し、０．１規定の希塩酸又は希水酸化ナトリウムでｐＨ４．０、ｐＨ１０．０にそれぞれ調整する。これにトルイジンブルーを加え、マグネットスターラーで撹拌しながら、コロイド滴定用のポリビニル硫酸カリウム溶液（Ｎ／４００ ＰＶＳＫ液）で滴定する。滴定速度は２ｍＬ／ｍｉｎとし、青から赤紫色に変色し、この色が２０秒間以上保持する点を終点とし、試料ＰＶＳＫ滴定量を測定する。別に純水１００ｍＬを用いて、ブランク試験を行い、ブランクＰＶＳＫ滴定量を測定する。次に、試料ＰＶＳＫ滴定量及びブランクＰＶＳＫ滴定量に従ってコロイド当量を算出し、このコロイド当量をカチオン当量値とする。
コロイド当量（ｍｅｑ/ｇ）＝｛（ＰＶＳＫ滴定量－ブランクＰＶＳＫ滴定量）×Ｆ｝／２
（Ｆはファクターであり、典型的には１．０である）

高分子凝集剤の重合方法は、沈殿重合、塊状重合、分散重合、水溶液重合等の任意の重合方法が利用できる。以下に限定されるものではないが、一例として、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩とアクリルアミドとを用いた製造方法を説明する。まず、所定量のジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩とアクリルアミドとイオン交換水とを軽量し、所定の温度に調節した後、断熱容器に入れる。窒素ガスで溶存酸素を置換し、重合開始剤などの薬品を添加する。重合開始剤は特に限定されず一般的なアゾ開始剤等が使用できる。重合の進行に従い、温度がピークに達した後、一定時間熟成させ、反応容器から重合ゲルを取り出して裁断し、乾燥させた後粉砕し、粉体状の高分子凝集剤を得る。

高分子凝集剤の分子量は典型的には３００～２５００万、より典型的には３００～１５００万である。高分子凝集剤の形態は、粉体、液体のどちらでも使用可能である。架橋構造を有する高分子凝集剤を用いる場合には、エマルション状液体として得られた架橋ポリマーをスプレードライヤー等を用いた噴霧乾燥により造粒又は粉末化し、乾燥造粒体や粉体としてもよい。

高分子凝集剤は、水に溶解した水溶液として有機性廃水中へ添加されることが好ましい。高分子凝集剤の水溶液の濃度は特に限定されないが、通常は０．０５～０．８質量％、より典型的には０．１～０．５質量％である。高分子凝集剤の有機性廃水への添加率は、有機性廃水の性状により異なるが、有機性廃水中の固形物に対して概ね０．２～５質量％とすることができ、本実施形態に係る有機性廃水に対しては１００～５００ｍｇ／Ｌ、更には１５０～３５０ｍｇ／Ｌとすることができる。

（その他凝集剤）
高分子凝集剤に加えて、他の無機凝集剤や有機凝結剤などが添加されても良い。無機凝集剤としては、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられる。有機凝結剤としては、例えばポリアミン系、ジシアンジアミド系、ポリジシアンジアミド系、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド系（「ポリＤＡＤＭＡＣ系」とも称する）、アミノ縮合系、メラミン酸コロイド系などから一種以上を選択して用いることができる。

より具体的には、ポリアルキルポリアミン、ポリエチレンイミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、エチレンジアミンエピクロルヒドリン重縮合物、メチロールメラミン酸コロイド、ジシアンジアミド・塩化アンモニウム・ホルムアルデヒド重縮合物、ポリエチレン・ポリアミン・ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジアルキルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物（特にジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物）、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドと二酸化イオウの共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドとアクリルアミドの共重合体、ジアリルアミン塩酸塩と二酸化イオウとの共重合体などから一種以上を用いることができる。その他凝集剤の有機性廃水への添加率は、有機性廃水の性状により異なるが、典型的には１００～５０００ｍｇ／Ｌ程度、更には１０００～４０００ｍｇ／Ｌ程度である。

上述の高分子凝集剤及び／又はその他の凝集剤を用いて凝集処理を行った場合における有機性廃水中の凝集フロックのフロック径は典型的には２ｍｍ超１０ｍｍ以下である。フロック径が３～１０ｍｍ程度であると、難脱水性の有機性廃水であっても脱水不良の発生を抑制しながら安定的に脱水処理を行うことができる。

屎尿や浄化槽汚泥は、受入状況や季節によって搬入量及び搬入時の汚泥性状が刻々と変動するため、脱水処理に供される汚泥の性状が大きく変動することがある。特に、屎尿は塩化物を多量に含むため、屎尿の混合比率が高くなると、脱水不良に陥る。凝集剤の添加量制御も一つの対応策であるが、日々の制御変更は実用上困難である場合もある。本発明の実施の形態に係る高分子凝集剤によれば、このような受入状況や季節によって刻々と変動する汚泥の性状変動に対しても、凝集処理において微細なフロックを粗大化して強固な凝集フロックを生成させることができるため、脱水不良を起こすことなく、容易に脱水処理できる。そのため、汚泥の性状変動に応じて凝集剤の添加量の制御等を細かく行わなくとも長時間安定して処理を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る高分子凝集剤によれば、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む含有するような塩類濃度の高い難脱水性の有機性廃水又は汚泥であっても、凝集処理において微細なフロックを粗大化して強固な凝集フロックを生成させることができるため、脱水不良を起こすことなく、容易に脱水処理できる。そのため、屎尿又は浄化槽汚泥の搬入時の搬入量及び性状変動に関わらず、長時間安定して処理を行うことができる。

（有機性廃水の処理装置）
次に、本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置について説明する。本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は、図１に示すように、有機性廃水を貯留する貯留槽３０と、貯留槽３０に接続された反応槽４０と、反応槽４０内の有機性廃水に高分子凝集剤を添加する凝集剤添加手段９０と、反応槽４０に接続され、高分子凝集剤が添加された有機性廃水を濃縮処理する濃縮手段５０と、濃縮手段５０で得られる濃縮汚泥を脱水処理する脱水手段６０と、貯留槽７０と、生物処理槽８０と、凝集剤添加手段９０により添加される高分子凝集剤の添加量を制御する制御手段１００とを備える。

貯留槽３０には、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性汚泥が貯留される。屎尿及び浄化槽汚泥は、外部施設等からの搬入に伴い、貯留槽３０にそのまま入れてもよいし、屎尿及び浄化槽汚泥を別々に受け入れた後、貯留槽３０に送給することもできる。例えば、図２に示すように、有機性廃水の処理装置は、屎尿を受け入れる屎尿受入槽１０と、屎尿に含まれる夾雑物等を除去するための前処理装置１１と、前処理装置１１で得られる屎尿の前処理液を貯留する屎尿貯留槽１２と、前処理液を貯留槽３０または反応槽４０へ送給し、貯留槽３０又は反応槽４０内の有機性廃水のＳＳ、ＴＳ、導電率、カチオン要求量、ＣＳＴ等の性状を調整するように、その流量を制御するポンプなどの送給手段とを更に備えていてもよい。また、有機性廃水の処理装置は、浄化槽汚泥を受け入れる浄化槽汚泥受入槽２０と、浄化槽汚泥に含まれる夾雑物等を除去するための前処理装置２１と、前処理装置２１で得られる浄化槽汚泥の前処理液を貯留する浄化槽貯留槽２２とを備えていてもよい。

屎尿及び浄化槽汚泥に対して前処理装置１１、２１において所定の前処理を行った前処理液を貯留槽３０へ送給することにより、貯留槽３０へ送給される混合液の性状を後段での処理に適切な状態へ調整できる。なお、屎尿処理場や下水処理場の規模及び受入能力等に応じて、前処理装置１１、２１及び図２に示す各槽を追加又は省略してもよいことは勿論である。貯留槽３０で貯留された有機性廃水は反応槽４０へ送られる。

図１に示すように、貯留槽３０からの屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性廃水が供給される反応槽４０内の有機性廃水中には、凝集剤添加手段９０を介して高分子凝集剤が添加されて凝集処理が行われる。反応槽４０内の有機性廃水中に高分子凝集剤を十分に撹拌するために図示しない撹拌機等が反応槽４０に設けられていてもよい。図３に示すように、反応槽４０の前段に、更に別の反応槽４１を設け、反応槽４１で、無機凝集剤及び／又は有機凝結剤を添加し、有機性廃水の調質処理を行っても構わない。高分子凝集剤が添加された反応槽４０内の有機性廃水は、濃縮手段５０へ送られる。

濃縮手段５０は、高分子凝集剤が添加された有機性廃水（以下「凝集汚泥」ともいう）を濃縮処理し、濃縮汚泥と濃縮分離液とを得る手段であり、一般的に利用可能な種々の濃縮装置を利用することができる。濃縮手段５０としては、処理効率化の観点から機械的濃縮装置を用いることが好ましい。

例えば、反応槽４０内から送られる凝集汚泥に対し、スリット状の楕円板が回転移動する重力濃縮部と、重力濃縮部の下部に設けられた濃縮分離液を捕捉するための水捕集部とを具備する楕円板形濃縮機を図１の濃縮手段５０として用いることができる。楕円板形濃縮機は洗浄水が不要であるため、一般的な余剰汚泥の濃縮処理に必要な洗浄水量を低減することができ、より環境に考慮した濃縮処理を行うことができる。また、楕円板形濃縮機は外形が比較的コンパクトであるため、設置のために必要なスペースを省略することもでき装置全体の小型化が図れる。また、濃縮手段５０における濃縮処理をより安定して進めるために、凝集汚泥に無機凝集剤及び／又は有機凝結剤を添加しても構わない。濃縮手段５０で濃縮処理された濃縮汚泥は脱水手段６０へ送られ、濃縮分離液は配管等を介して貯留槽７０へ送られる。

脱水手段６０は、濃縮手段５０で濃縮された濃縮汚泥を脱水処理して脱水汚泥及び脱水分離液を得る手段である。脱水手段６０としては、遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、ロータリープレス型脱水機、電気浸透式脱水機などを用いることができる。特に、スクリュープレス型脱水機は、低動力で低含水率を達成することができるので好ましい。

例えば、スクリュープレス型脱水機は、円筒形外筒の内部に、円筒形外筒と同心のスクリュー軸及びスクリュー羽根を備え、混合汚泥供給側の濃縮部と、円筒形外筒とスクリュー軸との間の空間が混合汚泥の進行方向に向かって次第に狭くなる脱水ケーキ排出側の圧搾部とが形成されており、円筒形外筒に分離液排出用の複数の開孔を備える。軸摺動型スクリュープレス型脱水機は、脱水汚泥出口方向と並行にスクリュー軸が移動し、脱水汚泥を強制排出する機構を有する。このようなスクリュープレス型脱水機を用いることで、脱水ケーキの含水率を大幅に低下させることができる。また、独立したスクリーンと脱水機とを組み合わせた脱水装置だけでなく、スクリーン機能を奏する濃縮部を前段に含み、後段に圧搾部を含む、スクリーンと脱水機とが一体化された脱水装置は、スクリーンを別途設ける必要がなく装置構成が簡易になるのでより好ましい。脱水手段６０における脱水処理をより円滑に進めるために、凝集剤添加手段９０を介して脱水手段６０に無機凝集剤及び／又は有機凝結剤を添加しても構わない。

濃縮手段５０で固液分離された濃縮分離液及び脱水手段６０で固液分離された脱水分離液は、貯留槽７０に貯められた後、生物処理槽８０において生物処理が行われ、必要に応じて希釈処理等に供される。生物処理としては、特に限定されないが、例えば、活性汚泥法（標準活性汚泥法、膜分離活性汚泥法、回分式活性汚泥法）、生物膜処理法（固定床型生物膜法、流動床型生物膜法）等を用いた好気性生物処理等が行われる。

濃縮手段５０で発生した濃縮分離液や脱水手段６０で発生した脱水分離液は、リン回収の原水として用いることもできる。或いは、生物処理槽８０で発生した余剰汚泥は、貯留槽３０に流入させ、図２の屎尿受入槽１０、浄化槽汚泥受入槽２０からの屎尿、浄化槽汚泥と混合する。生物処理槽８０の余剰汚泥を貯留槽３０へ循環させることにより、処理装置全体として、系外へ排出する汚泥の発生量を少なくすることができる。

制御手段１００は、貯留槽３０から反応槽４０（図３では反応槽４１）へ有機性廃水を供給するポンプ３１と、凝集剤添加手段９０に接続されている。制御手段１００は、凝集剤添加手段９０による高分子凝集剤及び無機凝集剤或いは有機凝結剤の供給制御を行う。例えば、制御手段１００は、ポンプ３１を介して反応槽４０内に供給された有機性廃水の供給量に応じて、添加する凝集剤の添加率及び種類を制御することができる。

制御手段１００は、貯留槽３０に収容された有機性廃水の性状に応じて、反応槽４０、４１、濃縮手段５０及び脱水手段６０へ供給する凝集剤の種類及び供給量を制御してもよい。例えば、特許文献１に記載されるような一般的な高分子凝集剤又は無機凝集剤を添加した場合でも充分な凝集効果が得られる程度の性状を有する易脱水性の有機性廃水が貯留槽３０から反応槽４０、４１に供給される場合は、制御手段１００は、反応槽４０に対し、一般的に利用可能な通常の凝集剤を添加する。一方、季節変動、気候変動、搬入量及び搬入時期の変動等に基づく有機性廃水の性状変動により、貯留槽３０から反応槽４０へ供給される有機性廃水が難脱水性廃水である場合、制御手段１００は、反応槽４０へ本発明の実施の形態に係る高分子凝集剤を添加する。

このように、制御手段１００が、貯留槽３０内の有機性廃水の性状に基づいて高分子凝集剤の種類の制御を行うことができるため、処理の最適化及び効率化が図れる。この際、難脱水性の有機性廃水を処理する場合には、本実施形態に係る高分子凝集剤を用いることで、脱水不良等を生じさせることなく安定して脱水処理を行うことができるため、従来に比べてより効率的且つ安定的な処理を行うことができる。

貯留槽３０内の有機性廃水の性状は、手動で測定してもよい。或いは、貯留槽３０の内部の有機性廃水の導電率、カチオン要求量等の性状を測定するための測定装置を貯留槽３０内に設置する。その測定装置の測定結果に基づいて、制御手段１００が凝集剤の種類を選択するための制御信号を凝集剤添加手段９０に出力するようにしてもよい。制御手段１００は、凝集剤の種類の他に、凝集剤の添加率、添加時間、添加開始及び添加終了の制御等を適宜行うことができる。

（有機性廃水の処理方法）
図１～図３に示す有機性廃水の処理装置を用いた本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法の一例について説明する。本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含み、例えば、導電率が５０～１５００ｍＳ／ｍ、蒸発残留物と浮遊物質との差が１５００ｍｇ／Ｌ以上、カチオン要求量が－０．０１～－２．００ｍｅｑ／Ｌ、毛細吸引時間（ＣＳＴ）が３００秒以上の難脱水性の有機性廃水に対し、下記条件（１）～（２）を満足する高分子凝集剤を添加して凝集処理した後に濃縮処理し、濃縮処理で得られる濃縮汚泥を脱水処理することを含む。
（１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、
（２）高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数（Ｃ）と、アニオン性単量体のモル数（Ａ）と、ノニオン性単量体のモル数（Ｎ）との合計を１００ｍｏｌ％としたときに、カチオン性単量体の構成比率｛Ｃ／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が２５ｍｏｌ％～９０ｍｏｌ％であり、アニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率｛（Ａ＋Ｎ）／（Ｃ＋Ａ＋Ｎ）｝が１０ｍｏｌ％～７５ｍｏｌ％である。

凝集処理では、上記の高分子凝集剤を上記の性状を有する有機性廃水に添加して凝集処理を行うことにより、液中にフロック径２～１０ｍｍ程度の凝集フロックを生成させる。凝縮処理の前後に、無機凝集剤及び／又は有機凝結剤を添加しても構わない。

濃縮処理では、凝集処理で得られた凝集フロックを含む凝集汚泥に対して、必要に応じて無機凝集剤及び／又は有機凝結剤を添加して、濃縮処理を行ってもよい。そして、濃縮処理で得られる濃縮汚泥を、脱水機等を用いて脱水処理し、脱水汚泥（脱水ケーキ）を得る。この濃縮処理では、凝集処理で得られる凝集汚泥に対し、スリット状の楕円板が回転移動する重力濃縮部と、前記重力濃縮部の下部に設けられた濃縮分離液を捕捉するための水捕集部とを具備する楕円板形濃縮機を用いて処理することが好ましい。これにより凝集汚泥を効率的且つ安定的に処理することができる。

脱水処理では、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む難脱水性の有機性廃水に対して安定して脱水処理を行うために、濃縮処理で得られた濃縮汚泥を例えばスクリュープレス型脱水機で脱水処理し、脱水汚泥と脱水分離液とを得ることが好ましい。濃縮処理と脱水処理によって得られる濃縮分離液及び脱水分離液は貯留槽７０で貯留されたのち、生物処理槽８０へ導入されて生物処理が行われる。生物処理で発生する余剰汚泥を貯留槽３０へ戻し、屎尿と浄化槽汚泥の少なくともいずれかを含む有機性廃水と混合することにより、系内で発生する余剰汚泥量を少なくすることができ、処理効率が向上する。

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法によれば、性状変動が生じやすい屎尿及び／又は浄化槽汚泥を含む汚泥を安定して脱水処理を行うことが可能となる。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

（試験１）
高分子凝集剤として、表１に示す組成及び特性を有する高分子凝集剤Ａ～Ｈを用意した。高分子凝集剤を構成する構成成分の略号は下記を示す。
ＤＡＡ：ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩
ＤＡＭ：ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル四級塩
ＡＡｍ：アクリルアミド
ＡＡ：アクリル酸

高分子凝集剤の０．５％塩粘度は、４質量％ＮａＣｌ溶液中に高分子凝集剤を０．５質量％溶解させた試料の２５℃での粘度を、Ｂ型粘度計を用いて測定した。

ｐＨ４及び１０における高分子凝集剤のカチオン当量値の測定は、上記で説明した方法と同様とした。即ち、高分子凝集剤を水に溶解し、５００ｍｇ／Ｌの高分子凝集剤試料液を作製し、０．１規定の希塩酸又は希水酸化ナトリウムでｐＨ４．０、ｐＨ１０．０にそれぞれ調整した後、コロイド滴定用のポリビニル硫酸カリウム溶液（Ｎ／４００ ＰＶＳＫ液）で滴定し、試料のＰＶＳＫ滴定量とブランクＰＶＳＫ滴定量に従ってコロイド当量を算出し、これをカチオン当量とした。

試験１では、某屎尿処理場に搬入された屎尿（ｐＨ：７．５、導電率：９７３ｍＳ／ｍ、ＴＳ：９，１００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：５，７００ｍｇ／Ｌ、ＴＳ－ＳＳ：３，４００ｍｇ／Ｌ：カチオン要求量：－０．９１ｍｅｑ／Ｌ、ＣＳＴ：７３５秒）２００ｍｌを５００ｍｌビーカーにとり、表１の高分子凝集剤Ａ～Ｈの０．２％水溶液を３１０ｍｇ／Ｌ添加し、市販のハンドミキサーを使用して８００ｒｐｍで１０秒間撹拌して凝集汚泥を得た。この凝集汚泥を６０メッシュのナイロンろ布で重力ろ過し３０秒後のろ過水量を測定した。ろ布上の凝集汚泥を速やかにビーカーに移した後、ポリ硫酸第二鉄を滴下してスパチュラで１０回攪拌し再凝集させた。次に、得られた凝集汚泥を２枚のろ布に挟み、脱水機を用いて、２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率を測定した。結果を表２に示す。

なお、以下において「凝集フロック自立性」は、上記手順に従って脱水機に凝集汚泥をろ布に乗せた際、汚泥が自立しているものは「〇」、ろ布からはみ出るものは「△」、ろ布に全く乗らない場合は「×」とし評価した。「フロック径」は、上記手順に従って脱水機に凝集汚泥をろ布に乗せた際の汚泥のフロック径を目視で全体を評価し、その平均の値をフロック径とした。「脱水ケーキ含水率」は、脱水処理前後の汚泥の重量変化に基づいて評価した。

試験１で使用した屎尿は塩類濃度が高くＴＳ－ＳＳが３，４００ｍｇ／Ｌであり且つＣＳＴの値も非常に高い難脱水性汚泥であったが、高分子凝集剤Ａ～Ｄを用いることで、凝集フロックの自立性が良好となり、容易に脱水することができた。その結果、含水率６９．９％～７２．６％の含水量の少ない脱水ケーキを安定的に得ることができた。一方、高分子凝集剤Ｅ～Ｈを用いた場合は、フロック径が小さすぎるか凝集しなかったため、ろ過処理が安定して行えず、無機凝集剤の添加による効果もみられず、脱水ケーキ含水率の測定も困難で、凝集フロックの自立性の評価も不良であった。

（試験２）
高分子凝集剤として、表３に示す組成及び特性を有する高分子凝集剤Ｉ～Ｍを用意した。

試験２では、某屎尿処理場に搬入された屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥（ｐＨ：７．１、導電率：１，０４０ｍＳ／ｍ、ＴＳ：１０，４００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：７，０００ｍｇ／Ｌ、ＴＳ－ＳＳ：３，４００ｍｇ／Ｌ：カチオン要求量：－０．９６ｍｅｑ／Ｌ、ＣＳＴ：１，６２５秒）１００ｍｌを３００ｍｌビーカーにとり、表３に示す物性を有する高分子凝集剤Ｉ～Ｍの０．２％水溶液を１７０ｍｇ／Ｌ添加し、市販のハンドミキサーを使用して８００ｒｐｍで１０秒間撹拌した。凝集汚泥を６０メッシュのナイロンろ布で重力ろ過し３０秒後のろ過水量を測定した。次に、汚泥を２枚のろ布に挟み脱水機を用いて２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１分間圧搾し、得られた脱水ケーキ含水率を測定した。結果を表４に示す。

試験２で使用した屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥は、塩類濃度が高くＴＳ－ＳＳが３，４００ｍｇ／Ｌであり且つＣＳＴの値も非常に高い難脱水性汚泥であったが、高分子凝集剤Ｉ～Ｌを用いることで、凝集フロックの自立性が良好となり、容易に脱水することができた。その結果、含水率７５．５％～７６．３％程度の脱水ケーキを安定的に得ることができた。一方、高分子凝集剤Ｍを用いた場合は、フロック径が粗大にならず、ろ過水量も高分子凝集剤Ｉ～Ｌを用いた場合に比べて減少した。高分子凝集剤Ｍを用いた場合は、脱水時に凝集汚泥をろ布にのせても汚泥が全く乗らず、脱水ケーキ含水率の測定もできなかった。

（試験３）
高分子凝集剤として、表５に示す組成及び特性を有する高分子凝集剤Ｎ～Ｖを用意した。

試験３では、某屎尿処理場に搬入された屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥（ｐＨ：７．２、導電率：４２９ｍＳ／ｍ、ＴＳ：７，３００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：５，８００ｍｇ／Ｌ、ＴＳ－ＳＳ：１，５００ｍｇ／Ｌ：カチオン要求量：－０．４４ｍｅｑ／Ｌ、ＣＳＴ：８３５秒）２００ｍｌを３００ｍｌビーカーにとり、表５に示す物性を有する高分子凝集剤Ｎ～Ｖの０．２％水溶液を１５０ｍｇ／Ｌ添加し、市販のハンドミキサーを使用して８００ｒｐｍで１０秒間撹拌した。凝集汚泥を６０メッシュのナイロンろ布で重力ろ過し３０秒後のろ過水量を測定した。次に、汚泥を２枚のろ布に脱水機を用いて、２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率の測定を行った。結果を表６に示す。

試験３で使用した屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥は、ＴＳ－ＳＳが１，５００ｍｇ／Ｌ程度の難脱水性汚泥であったが、高分子凝集剤Ｐ～Ｔを用いることで、凝集フロックの自立性が良好となり、容易に脱水することができた。その結果、含水率８１．２％～８４．３％程度の脱水ケーキを安定的に得ることができた。高分子凝集剤Ｎは、凝集フロックのフロック径が小さすぎて凝集フロックの自立性が悪く、取り扱い性が悪くなり、高分子凝集剤Ｐ～Ｔに比べて脱水処理を行うことが困難であった。高分子凝集剤Ｕは、含水率は８２．５％となり、高分子凝集剤Ｓ，Ｔと同等の脱水処理を一応行うことができたが、ろ過水量が高分子凝集剤Ｓ，Ｔと比べて少なく、凝集フロックのフロック径が小さすぎて凝集フロックの自立性も悪く、安定した脱水処理が困難であった。高分子凝集剤Ｏ、Ｖも、凝集フロックのフロック径が小さく凝集フロックの自立性も悪く、脱水処理を行うことは可能であったが、高分子凝集剤Ｐ～Ｔを加えた場合よりも脱水ケーキの含水率が高くなり、高分子凝集剤Ｐ～Ｔに比べて脱水処理を安定的に行うことが困難であった。

（試験４）
高分子凝集剤として、表７に示す組成及び特性を有する高分子凝集剤Ｗ～Ｚ、ＡＡ～ＤＤを用意した。

試験４では、某屎尿処理場に搬入された屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥（ｐＨ：７．５、導電率：４８６ｍＳ／ｍ、ＴＳ：７，３００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：５，８００ｍｇ／Ｌ、ＴＳ－ＳＳ：１，５００ｍｇ／Ｌ：カチオン要求量：－０．６６ｍｅｑ／Ｌ、ＣＳＴ：９８７秒）２００ｍｌを３００ｍｌビーカーにとり、表７に示す物性を有する高分子凝集剤Ｗ～Ｚ、ＡＡ～ＤＤの０．２％水溶液を１５０ｍｇ／Ｌ添加し、市販のハンドミキサーを使用して８００ｒｐｍで１０秒間撹拌した。凝集汚泥を６０メッシュのナイロンろ布で重力ろ過し３０秒後のろ過水量を測定した。次に、汚泥を２枚のろ布に脱水機を用いて、２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率を測定した。結果を表８に示す。

試験４で使用した屎尿と浄化槽汚泥の混合汚泥は、ＴＳ－ＳＳが１，５００ｍｇ／Ｌ程度の難脱水性汚泥であったが、高分子凝集剤Ｙ～Ｚ、ＡＡ～ＢＢを用いることで、凝集フロックの自立性が良好となり、容易に脱水することができた。その結果、含水率７６．５％～８１．１％程度の脱水ケーキを安定的に得ることができた。高分子凝集剤Ｗ、Ｕは、凝集フロックのフロック径が小さすぎて凝集フロックの自立性が悪く、取り扱い性が悪くなり、高分子凝集剤Ｐ～Ｔに比べて脱水処理を行うことが困難であった。高分子凝集剤Ｘ、ＣＣ、ＤＤも、凝集フロックのフロック径が小さく凝集フロックの自立性も悪く、脱水処理を行うことは可能であったが、高分子凝集剤Ｙ～Ｚ、ＡＡ～ＢＢを加えた場合よりも脱水ケーキの含水率が高くなり、高分子凝集剤Ｙ～Ｚ、ＡＡ～ＢＢに比べて脱水処理を安定的に行うことが困難であった。

１０…屎尿受入槽
１１…前処理装置
１２…屎尿貯留槽
２０…浄化槽汚泥受入槽
２１…前処理装置
２２…浄化槽貯留槽
３０…貯留槽
３１…ポンプ
４０…反応槽
４１…反応槽
５０…濃縮手段
６０…脱水手段
７０…貯留槽
８０…生物処理槽
９０…凝集剤添加手段
１００…制御手段

Claims (10)

1. 屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水に対し、高分子凝集剤として下記条件：
   （１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、
   （２）前記高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％、
   を満足する前記高分子凝集剤を添加して凝集処理した後に濃縮処理し、濃縮汚泥を脱水処理することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
2. 前記高分子凝集剤のｐＨ４におけるカチオン当量値が１．０～５．０ｍｅｑ／ｇであり、ｐＨ１０におけるカチオン当量値が４．５ｍｅｑ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。
3. 前記高分子凝集剤として、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル四級塩、アクリルアミド、アクリル酸の中から選択される一種以上の共重合体を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水の処理方法。
4. 前記難脱水性の有機性廃水は、導電率が５０～１５００ｍＳ／ｍ、蒸発残留物と浮遊物質との差が１５００ｍｇ／Ｌ以上、カチオン要求量が－０．０１～－２．００ｍｅｑ／Ｌ、毛細吸引時間（ＣＳＴ）が３００秒以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の有機性廃水の処理方法。
5. 前記濃縮処理及び前記脱水処理で得られる濃縮分離液及び脱水分離液を生物処理し、該生物処理で得られる余剰汚泥を前記難脱水性の有機性廃水に加えることを更に含む請求項１～４のいずれか１項に記載の有機性廃水の処理方法。
6. 屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水が導入される反応槽と、
   ０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓであり、共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％である高分子凝集剤と、
   前記高分子凝集剤を前記反応槽に添加する凝集剤添加手段と、
   前記高分子凝集剤が添加された前記有機性廃水を濃縮処理する濃縮手段と、
   前記濃縮手段で得られる濃縮汚泥を脱水処理する脱水手段と
   を備える有機性廃水の処理装置。
7. 前記凝集剤添加手段が、前記有機性廃水に無機凝集剤を更に添加することを特徴とする請求項６に記載の有機性廃水の処理装置。
8. 前記有機性廃水の性状又は供給量に基づいて、前記凝集剤添加手段により添加される前記高分子凝集剤の添加率を制御可能な制御手段を更に備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機性廃水の処理装置。
9. 前記屎尿を受け入れる屎尿受入槽と、
   前記屎尿に含まれる夾雑物を除去するための前処理装置と、
   前記前処理装置で処理された前処理液を貯留する屎尿貯留槽と、
   前記前処理液を前記反応槽又は前記反応槽へ送給される前記有機性廃水を貯留する貯留槽内へ送給し、前記反応槽又は前記貯留槽内の有機性廃水の流量を調整する送給手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載の有機性廃水の処理装置。
10. 屎尿と浄化槽汚泥の少なくとも何れかを含む難脱水性の有機性廃水の高分子凝集剤であって、
    前記高分子凝集剤が下記条件：
    （１）０．５％塩粘度が１０～９０ｍＰａ・ｓ、
    （２）前記高分子凝集剤に含まれる共重合体を構成する全単量体に含まれるカチオン性単量体のモル数と、アニオン性単量体のモル数と、ノニオン性単量体のモル数とのうち、カチオン性単量体の構成比率が２５～９０ｍｏｌ％であり、且つアニオン性単量体及びノニオン性単量体の合計の構成比率が１０～７５ｍｏｌ％、
    を満足することを特徴とする高分子凝集剤。