JP3097157B2 - 汚泥脱水方法 - Google Patents

汚泥脱水方法

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JP3097157B2 JP03081695A JP8169591A JP3097157B2 JP 3097157 B2 JP3097157 B2 JP 3097157B2 JP 03081695 A JP03081695 A JP 03081695A JP 8169591 A JP8169591 A JP 8169591A JP 3097157 B2 JP3097157 B2 JP 3097157B2
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  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は汚泥脱水方法の改良に関
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、従来
の脱水剤を用いた汚泥の脱水方法に比べて、処理量が多
く、かつ含水率の低い脱水ケーキを得ることができる汚
泥脱水方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、都市下水し尿処理や工場排水など
の活性汚泥処理が広く行われているが、発生する有機汚
泥は含水率が高いので、廃棄、焼却及び肥料化するため
に、効率よく脱水処理することが必要である。従来、汚
泥の脱水処理には、脱水剤として主にジメチルアミノエ
チル(メタ)アクリレートの三級塩又は四級化物のホモ
ポリマーやアクリルアミドとのコポリマーが用いられて
いる。しかしながら、近年、汚泥発生量の増加や汚泥性
状の悪化に伴い、これら従来のカチオン性ポリマーを用
いる方法においては、ろ布からのケーキの剥離性が悪い
ために、ろ布の目詰まりを起こし、その結果処理量の低
下や脱水ケーキの含水率が高くなるのを免れず、汚泥の
処理・処分に多大の費用を要するという欠点がある。し
たがって、脱水処理方法の改善を目的として、例えば脱
水剤として、N−ビニルホルムアミド単位又はN−ビニ
ルアセトアミド単位を含有するポリマーをケン化するこ
とによって得られるビニルアミン単位を有するポリマー
を用いることが提案されている(特開昭59−3939
9号公報)。しかしながら、このビニルアミン単位を有
するポリマーはカチオン性が高く、脱水ケーキの含水率
が低い、ろ布からの剥離性がよい、などの特徴を有する
ものの、N−ビニルホルムアミド単位又はN−ビニルア
セトアミド単位をもつポリマーは高分子量のものが得ら
れにくく、したがって、このものをケン化して得られる
該ビニルアミン単位を有するポリマーは分子量が小さい
ために、凝集力が弱く、汚泥の処理量が低いという欠点
があり、その改良が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の脱水剤を用いた汚泥の処理方法が有する欠点を克
服し、処理量が多い上、含水率が低く、かつろ布からの
剥離性のよい脱水ケーキを得ることのできる汚泥脱水方
法を提案することを目的としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、脱水剤として特
定のカチオン性ポリマー2種を組み合わせ、汚泥に添加
混合することにより、その目的を達成しうることを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(A)一般式
【0005】
【化3】
【0006】(式中のR1は水素原子又はメチル基、R2
は炭素数1〜4のアルキレン基、R3は炭素数1〜4の
アルキル基、R4は水素原子、炭素数1〜4のアルキル
基又はベンジル基、Aは−O−又は−NH−、X-は陰
性イオンである)で表される単量体の中から選ばれた少
なくとも1種から得られる重合体及び/又は前記単量体
と共重合可能なノニオン性ビニル系単量体との共重合体
と、(B)一般式
【0007】
【化4】
【0008】(式中のY-は陰性イオンである)で表さ
れるビニルアミン単位を含有するカチオン性ポリマーと
を組み合わせて、汚泥に添加混合して脱水することを特
徴とする汚泥脱水方法を提供するものである。以下、本
発明を詳細に説明する。
【0009】本発明方法において用いられる脱水剤の
(A)成分は、前記一般式[1]で表される単量体の中
から選ばれた少なくとも1種から得られる重合体及び/
又は該単量体と共重合可能なノニオン性ビニル系単量体
との共重合体である。前記一般式[1]におけるR1
水素原子又はメチル基であり、R2はメチレン基、エチ
レン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数1〜4
のアルキレン基であって、該プロピレン基及びブチレン
基は直鎖状であってもよいし、分枝を有するものであっ
てもよい。R3はメチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s
ec−ブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のア
ルキル基であり、R4は水素原子、前記の炭素数1〜4
のアルキル基又はベンジル基である。またAは−O−又
は−NH−、X-はハロゲンイオン、1/2SO4 2-、N
3 -、CH3COO-、CH3SO4 -などの陰性イオンで
ある。
【0010】前記一般式[1]で表される単量体として
は、例えばジメチルアミノ(メチル、エチル、プロピル
又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジエチ
ルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アク
リレート又はメタクリレート、ジ−n−プロピルアミノ
(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート
又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ(メチル、
エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタク
リレート、ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プ
ロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、
ジ−sec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル
又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジイソ
ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)
アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ(メ
チル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又
はメタクリルアミド、ジエチルアミノ(メチル、エチ
ル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリ
ルアミド、ジ−n−プロピルアミノ(メチル、エチル、
プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルア
ミド、ジイソプロピルアミノ(メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、
ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又は
ブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−s
ec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブ
チル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブ
チルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)ア
クリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水
素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化ア
ルキル、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が、もちろんこれらに限定されるも
のではない。ハロゲン化水素としては、塩化水素、臭化
水素、ハロゲン化アルキルとしては、例えば塩化メチ
ル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチ
ル、ヨウ化エチル、ベンジルクロリドなどが挙げられ
る。
【0011】一方、これらの単量体と共重合させるノニ
オン性ビニル系単量体としては、例えばアクリルアミ
ド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミ
ド、N,N−ジメチルメタクリルアミドなどのビニル基
含有アミド類、アクリロニトリルやメタクリロニトリル
などのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チルなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、
酢酸ビニルなどのカルボン酸のビニルエステル類、スチ
レン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどの
芳香族ビニル系化合物などが挙げられるが、もちろんこ
れらに限定されるものではない。
【0012】該(A)成分のカチオン性ポリマーは、前
記一般式[1]で表される単量体1種から得られる単独
重合体であってもよいし、2種以上から得られる共重合
体であってもよく、あるいは、前記一般式[1]で表さ
れる単量体1種以上と該共重合可能なノニオン性ビニル
系単量体1種以上との共重合体であってもよい。このカ
チオン性ポリマーは、分子量が1N−硝酸ナトリウム水
溶液における温度30℃での固有粘度で4.0dl/g以
上のものが好適である。この固有粘度が4.0dl/g未
満では安定した凝集性が発揮されないおそれがあり、好
ましくない。
【0013】この(A)成分のカチオン性ポリマーの製
造方法については特に制限はなく、通常の溶液重合、懸
濁重合、エマルジョン重合など、いずれの方法も用いる
ことができる。例えば水溶液重合においては、重合開始
剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,
2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩など
を用いて、通常の重合条件で、所定量の前記各モノマー
を重合させればよい。本発明方法において用いられる脱
水剤の(B)成分は、前記一般式[2]で表されるビニ
ルアミン単位を有するカチオン性ポリマーであって、一
般式[2]におけるY-はハロゲンイオン、1/2SO4
2-、NO3 -、CH3COO-、CH3SO4 -などの陰性イ
オンである。
【0014】このビニルアミン単位を有するカチオン性
ポリマーはN−ビニルホルムアミド若しくはN−ビニル
アセトアミドのホモポリマー又はそれぞれのモノマーと
共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体を酸性又は
アルカリ性条件下で加水分解することにより得られる。
該共重合可能なビニル系モノマーとしては、例えばアク
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、アクリル酸、メタクリル酸、アクリ
ル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキ
シエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタク
リル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−ヒドロ
キシプロピル、メタクリル酸3−ヒドロキシプロピルな
どが挙げられる。これらの共重合可能なビニル系モノマ
ーは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用い
てもよい。
【0015】この(B)成分のビニルアミン単位を有す
る水溶性ポリマーは、該ビニルアミン単位の含有量が3
0〜80モル%の範囲にあり、かつ分子量が、1N−塩
化ナトリウム水溶液中での温度30℃における固有粘度
で2.0dl/g以上であるものが好適である。該ビニル
アミン単位の含有量が前記範囲を逸脱すると本発明の効
果が十分に発揮されないし、また該固有粘度が2.0dl
/gより小さいと凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下す
る傾向がみられ、好ましくない。
【0016】本発明方法においては、前記(A)成分の
カチオン性ポリマー及び(B)成分のカチオン性ポリマ
ーは、該(A)成分と(B)成分との割合が重量比で
2:8ないし8:2になるように用いるのが望ましい。
本発明方法においては、前記(A)成分及び(B)成分
の汚泥への添加方法については特に制限はなく、例えば
該(A)成分と(B)成分とを同一溶解タンク中で混合
して得られた混合液を汚泥に添加してもよいし、汚泥に
(A)成分及び(B)成分をそれぞれ別々に添加して混
合してもよく、あるいはどちらかの成分を先に添加して
汚泥を凝集させたのち、もう一方の成分を添加してもよ
い。
【0017】また、汚泥の脱水に用いられる脱水機とし
ては例えばベルトプレス型脱水機、遠心脱水機、スクリ
ュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機などが挙げ
られる。本発明においては、必要に応じ、前記(A)及
び(B)成分と共に無機系脱水剤、例えば硫酸バンド、
塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリ
硫酸鉄などを併用することができる。本発明方法が適用
できる汚泥については特に制限はなく、例えば下水、し
尿、一般産業排水処理などで生じる有機性汚泥及び凝集
汚泥を含む混合汚泥などに有効に適用できる。
【0018】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。なお、実施例、比較例で用いたポリマー
を第1表に示す。
【0019】
【表1】
【0020】注 1)固有粘度 No1〜3は1N−NaNO3水溶液中における30℃
での値であり、No4〜6は1N−NaCl水溶液中に
おける30℃での値である。 2)略号は次を意味する。 DAM(CH3Cl):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化物 DAA(CH3Cl):ジメチルアミノエチルアクリレ
ートの塩化メチル四級化物 AAm:アクリルアミド また、試験に用いた汚泥は、下水処理場混合生汚泥で、
pH6.2、電導度2160μS/cm、SS1.65%、V
SS/SS81.5%、繊維分/SS15.3%の性状を
有するものである。
【0021】実施例1 汚泥200mlを300mlポリビーカーに採り、0.4wt
%に調製した第2表に示す種類のポリマーの水溶液所定
量をシリンジを用いて汚泥に加え、タービン羽根を備え
た撹拌機により300rpmで30秒間撹拌を行った。そ
の際のフロック径を測定したあと、ナイロンろ布を敷い
たヌッチュロートに内径50mmのポリ塩化ビニルの円筒
をおき、その中へ凝集した汚泥を注ぎ込み、メスシリン
ダーを用いて10秒後のろ液量を測定した。次に、ろ布
上に残った凝集汚泥をベルトプレス用のポリエステルろ
布に一定量とり、0.5kg/cm2及び1.0kg/cm2で1分
間圧搾したのち、ケーキをヘラでかき取り、含水率を測
定した。ろ布に付着した汚泥は高圧水で洗い落とし、固
形物量を測定することにより、ろ布剥離性を評価した。
これらの結果を第2表に示す。
【0022】
【表2】
【0023】比較例1 第3表に示す種類のポリマーの水溶液を用いて実施例1
と同様に実施した。その結果を第3表に示す。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】本発明によると、(1)低含水率の脱水
ケーキが得られる、(2)ろ布からのケーキ剥離性がよ
い、(3)高圧脱水機にも使用できる強いフロック強度
を有する凝集フロックが得られる、(4)処理量アップ
が図れる、などの効果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 11/00 - 11/20 B01D 21/01 C02F 1/52 - 1/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)一般式 【化1】 (式中のR1は水素原子又はメチル基、R2は炭素数1〜
    4のアルキレン基、R3は炭素数1〜4のアルキル基、
    4は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はベンジ
    ル基、Aは−O−又は−NH−、X-は陰性イオンであ
    る)で表される単量体の中から選ばれた少なくとも1種
    から得られる重合体及び/又は前記単量体と共重合可能
    なノニオン性ビニル系単量体との共重合体と、(B)一
    般式 【化2】 (式中のY-は陰性イオンである)で表されるビニルア
    ミン単位を含有するカチオン性ポリマーとを組み合わせ
    て、汚泥に添加混合して脱水することを特徴とする汚泥
    脱水方法。
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