JP3181132B2 - 有機汚泥の脱水方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機汚泥の脱水方法に関
するものであり、さらに詳しくは、カチオン性の有機高
分子凝集剤およびアニオン性の有機高分子凝集剤として
特定分子構造のものを組合わせて使用することにより、
経済的有利に有機汚泥の脱水を行う方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機汚泥の脱水方法として、汚泥
にカチオン性有機高分子凝集剤を添加混合したのち、更
に、アニオン性有機高分子凝集剤を添加混合して凝集処
理を行い、次いで、得られた凝集物を機械的に脱水処理
する方法がいわゆる２液処方として知られている。２液
処方の基本的概念は、汚泥粒子表面のアニオン性親水保
護コロイドをカチオン性凝集剤で破壊して汚泥粒子を凝
結せしめると共に該粒子表面を正に帯電せしめた後、ア
ニオン性凝集剤で凝結粒子を凝集しようとするものであ
る。

【０００３】ところで、前記の凝結は、親水性コロイド
のポリアニオンとカチオン性高分子凝集剤とのコロイド
静電吸着反応により生ずるのであるが、高分子同志の反
応であるために、攪拌時の剪断による凝集物の破壊とい
う現象があり、また、前記の凝集には、アニオン性高分
子凝集剤とカチオン性高分子凝集剤との反応による不溶
化析出によって凝集物の補強現象がある。従って、これ
らの特異な現象によって、２液処方の反応は単純な低分
子同志の反応とは趣を異にする。

【０００４】このようなことから、従来より、２液処方
においては、カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分
子凝集剤の組合わせも、その最適化を図るために種々の
提案があり、例えば、縮合系ポリカチオン性高分子凝集
剤とアクリル系高分子凝集剤を組合わせた方法（特開昭
５８−７０８９８号公報）、ジメチルアミノエチルメタ
クリレート系（ＤＭＣ系）ポリカチオン性高分子凝集剤
とアクリル系高分子凝集剤を組合わせた方法（特開昭５
８−７０８９９号公報）、ポリビニルカルボン酸アミド
部分加水分解物とアクリル系高分子凝集剤を組合わせた
方法（特開昭６１−７４７００号公報）等が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来公
知の２液処方は脱水性や経済性あるいは汚泥適応性の点
において必ずしも満足できるものではなかった。本発明
の目的は、２液処方による、脱水性、経済性および汚泥
適応性に優れた有機汚泥の脱水方法を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
に鑑み鋭意検討を起こった結果、アミジン構造単位を有
するカチオン性高分子凝集剤を有機汚泥に添加混合した
後に、アニオン性高分子凝集剤を添加することにより極
めて優れた汚泥の脱水効果が発現することを見い出し本
発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明の請求項１の発明は、
（Ａ）下式（化３）及び／又は（化４）で表わされるく
り返し単位を３５〜９０モル％含有するカチオン性高分
子凝集剤を有機汚泥に添加混合した後に、（Ｂ）３０モ
ル％以上のカルボキシル基単位を含有するアニオン性高
分子凝集剤を添加混合して凝集処理を行い、得られた凝
集物を機械脱水することを特徴とする有機汚泥の脱水方
法である。

【０００８】

【化３】

【０００９】

【化４】

【００１０】本発明の請求項２の発明は、１規定食塩水
中に濃度０．１ｇ／ｄｌに溶解し２５℃にて測定した還
元粘度が２ｄｌ／ｇ以上である該カチオン性高分子凝集
剤、およびこれと同一測定条件にて測定した還元粘度が
７ｄｌ／ｇ以上である該アニオン性高分子凝集剤を逐次
添加混合することを特徴とする請求項１に記載の有機汚
泥の脱水方法である。以下、本発明につき詳細に説明す
る。

【００１１】本発明の汚泥脱水に用いるカチオン性高分
子凝集剤は、前式（化３）及び／又は（化４）で表され
るくり返し単位（アミジン単位）を３５〜９０モル％含
有し、１規定の食塩水中０．１ｇ／ｄｌの溶液として、
２５℃で測定した還元粘度の値が２ｄｌ／ｇ以上のもの
である。上記の（化３）と（化４）で表されるアミジン
単位は、５員環から成るアミジン構造を有しており、核
磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）や赤外分光法（ＩＲ）等の分
析において通常、等価で観測されるものであり、（化
３）と（化４）の総量として定量される。

【００１２】重合体のアミジン化反応を下式（化５）に
示す。生成高分子の分子構造中には上記（化３）と（化
４）で表される２種類のくり返し単位（アミジン単位）
およびアミジン化反応に関与しなかったニトリル単位お
よびアミノ単位が含まれる。ここでは、上記（化３）と
（化４）で表されるアミジン単位は遊離アミノ基として
示した。

【００１３】

【化５】

【００１４】すなわち、本発明で用いる（Ａ）成分のア
ミジン構造を有する高分子を製造するためには、まず、
アクリロニトリル又はメタクリロニトリルと、重合後の
化学変性によりビニルアミン単位を生成し得るビニルモ
ノマーからなる共重合体を合成し、ついで化学変性によ
りビニルアミン単位を生成せしめ、１級アミノ基とニト
リル基の閉環反応を行うことが必要である。

【００１５】くり返し単位（化３）及び／又は（化４）
のアミジン単位を３５〜９０モル％有する高分子を合成
するためには該共重合体中に通常３５〜６５モル％、好
ましくは４０〜６０モル％のアクリロニトリル又はメタ
クリロニトリルが存在する必要がある。

【００１６】重合後の化学変性によりビニルアミン単位
を生成し得るビニルモノマーとしては、Ｎ−ビニルホル
ムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルフタル
イミド、Ｎ−ビニルスクシイミド、Ｎ−ビニルウレタン
等のＮ−ビニルアミド類、アクリルアミド、メタクリル
アミドなどが挙げられる。

【００１７】重合体からビニルアミン単位を生成させる
方法としては、ポリＮ−ビニルアミド類の場合は酸塩基
による加水分解、アルコーリシス、アンモノリシス等の
加溶媒反応が用いられる。ポリアクリルアミド、ポリメ
タアクリルアミドの場合は塩基性で次亜ハロゲン化合物
を使用するホフマン反応が用いられる。

【００１８】アミジン構造を効率良く生成させるために
はビニルアミン単位のアミノ基の隣接位置にニトリル基
が存在する必要があるので、アクリロニトリル又はメタ
クリロニトリルと交互性の高い共重合体を生成するモノ
マーを使用することが好ましい。この目的のためにはＮ
−ビニルホルムアミドの共重合体を使用することが特に
好ましい。

【００１９】ニトリル基とアミノ基のアミジン化反応
は、その生成方法によらず、通常、酸性条件下、８０〜
１５０℃、好ましくは、９０〜１２０℃の加熱条件で行
われる。以上ような方法で製造されるアミジン構造を有
するくり返し単位は、前式（化３）及び／又は（化４）
で表されるものである。

【００２０】一方、本発明に用いる（Ｂ）成分のアニオ
ン性有機高分子凝集剤としては、カルボキシル基を含有
する構造単位を分子中に少なくとも３０モル％有し、そ
の還元粘度が少なくとも７ｄｌ／ｇ、好ましくは少なく
とも１０ｄｌ／ｇの高分子化合物が用いられる。好まし
いアニオン性有機高分子凝集剤の例としては、ポリアク
リルアミド又はポリメタクリルアミドの部分加水分解
物、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナト
リウム、アクリル酸ナトリウム又はメタクリル酸ナトリ
ウムとアクリルアミド又はメタクリルアミドとの共重合
体などが挙げられる。

【００２１】また本発明に用いる（Ｂ）成分のアニオン
性高分子凝集剤の構成単位としては前述のカルボキシル
基や酸アミド基の他に、凝集能に悪影響を及ぼさない範
囲で、スルホン基、ニトリル基、酸ヒドラジド基その他
任意の官能基を含有することができる。

【００２２】本発明の有機汚泥の脱水方法においては、
有機汚泥に（Ａ）成分のカチオン性有機高分子凝集剤を
添加混合した後、（Ｂ）成分のアニオン性有機高分子凝
集剤を添加混合して凝集処理を行い、次いで得られた凝
集物を機械脱水処理することにより本発明の目的が達せ
られる。カチオン性有機高分子凝集剤は有機汚泥を含む
懸濁液に対して２０〜２００００ｐｐｍの重量の範囲で
用いられ、通常０．１〜２．５重量％の水溶液状で添加
される。アニオン性有機高分子凝集剤は有機汚泥に対し
１０〜１００００ｐｐｍの重量の範囲で用いられ、通常
０．０１〜０．５重量％の水溶液状で用いられる。本発
明の有機汚泥の脱水方法においては、カチオン性有機高
分子凝集剤及びアニオン性有機高分子凝集剤の添加方
法、混合方法に特に制約はないが、カチオン性有機高分
子凝集剤の添加時は、アニオン性有機高分子凝集剤の添
加時よりも攪拌を充分に行うか強攪拌条件とし、有機汚
泥との接触を充分に行うことが好ましい。

【００２３】本発明の方法で凝集処理された有機汚泥は
強固な凝集体を形成し、ベルトプレス、スクリュープレ
ス、フィルタープレスなどの圧搾脱水、遠心脱水、真空
濾過などの機械脱水を施すことにより著しくその処理効
率を向上させる。特に本発明の方法により得た脱水汚泥
を圧搾脱水により処理すれば、有機汚泥の含水率を下げ
その焼却や肥料化するためたの負荷を低減するために絶
大な効果を与える。

【００２４】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに具体的に説
明するが本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例
に限定されるものではない。 （脱水試験１） （実施例１〜８、比較例１〜１１） Ａ市衛生センターのし尿余剰汚泥（ｐＨ：６．８，固形
分１８６００ｍｇ／ｌ）を使用して、表１に示したカチ
オン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤を併用し
た一連の脱水試験を行った。試験方法は汚泥２００ｍｌ
を３００ｍｌのビーカーに入れ、０．２％水溶液に溶解
したそれぞれのカチオン性高分子凝集剤を所定量添加し
た後、ＴＲＩＴＯＮ社製のＣＳＴ測定装置の攪拌機（回
転数１０００ｒ．ｐ．ｍ）で１０秒間攪拌し汚泥を凝集
させた。次いでこの凝集させた汚泥に０．１％水溶液に
溶解したアニオン性高分子凝集剤を所定量添加し、ビー
カー間の移し替え攪拌１０回行い汚泥を凝集させた。こ
の際の凝集フロックの大きさを測定した後、凝集汚泥を
重力濾過により、６０メッシュのナイロン濾布で濾過
し、１０秒後の濾液量を測定した。重力濾過後の汚泥を
３０ｃｍ角のポリエステル製モノフィラメント濾布（日
本フィルコン製）２枚に挟み、更にこれを水抜け溝を有
するポリ塩化ビニル板に挟み、２ｋｇ／ｃｍ² の圧力で
６０秒間圧搾し、ケーキの含水率を測定した。結果を表
２に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】（脱水試験２） （実施例９〜１９、比較例１２〜１９） 食品加工会社の標準活性汚泥の余剰汚泥（ｐＨ：６．
４，固形分１５３００ｍｇ／ｌ）を使用して、一連の脱
水試験を実施した。試験方法と供試試料は脱水試験１に
示したものと同一である。結果を表３に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】本発明は経済的有利に有機汚泥の脱水を
行う方法に関するものであり、カチオン性の有機高分子
凝集剤およびアニオン性の有機高分子凝集剤として特定
の分子構造のものを組合わせて使用することにより、汚
泥適応性に優れるとともに、極めて優れた脱水効果を得
ることができるので産業上の利用価値が高い。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）下式（化１）及び／又は（化２）
   で表わされるくり返し単位を３５〜９０モル％含有する
   カチオン性高分子凝集剤を有機汚泥に添加混合した後
   に、（Ｂ）３０モル％以上のカルボキシル基単位を含有
   するアニオン性高分子凝集剤を添加混合して凝集処理を
   行い、得られた凝集物を機械脱水することを特徴とする
   有機汚泥の脱水方法。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】 １規定食塩水中に濃度０．１ｇ／ｄｌに
   溶解し２５℃にて測定した還元粘度が２ｄｌ／ｇ以上で
   ある該カチオン性高分子凝集剤、およびこれと同一測定
   条件にて測定した還元粘度が７ｄｌ／ｇ以上である該ア
   ニオン性高分子凝集剤を逐次添加混合することを特徴と
   する請求項１に記載の有機汚泥の脱水方法。