JP3185237B2 - 汚泥脱水剤 - Google Patents

汚泥脱水剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規な汚泥脱水剤、さら
に詳しくは、従来の汚泥脱水剤に比べて処理量が多く、
かつ含水率の低い脱水ケーキを与える汚泥脱水剤に関す
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)アクリレートの塩酸塩や硫酸塩などの三級
塩又は塩化メチル四級化物などの四級化物の単独重合体
やアクリルアミドなどとの共重合体が用いられている。
しかしながら、近年、汚泥発生量の増加や腐敗などによ
る汚泥性状の悪化に伴い、これら従来の脱水剤を用いる
方法において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やすく、その結果処理量の低下
や脱水ケーキの含水率が増加するのを免れず、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、例えばカチ
オン性脱水剤とアニオン性脱水剤とを混合して用いる方
法が提案されている(特開昭62−114695号公
報、同62−129200号公報など)。しかしながら
この方法においては、従来の脱水方法に比べて凝集フロ
ックが大きく、汚泥の処理量が増大するものの、このカ
チオン性脱水剤とアニオン性脱水剤との組み合わせでは
脱水ケーキの含水率を低下させる効果はほとんどみられ
ず、その改善が求められているのが実状である。また、
N−ビニルホルムアミド単位又はN−ビニルアセトアミ
ド単位を含むポリマーをケン化して得られる主鎖にビニ
ルアミン単位を有する脱水剤が開示されている(特開昭
59−39399号公報、同59−39400号公報、
同63−304号公報、同63−218718号公
報)。しかしながら、このビニルアミン単位を有する脱
水剤は、脱水ケーキの含水率が低い、ろ布からの剥離性
が良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有するポリ
マーは高分子量になりにくく、したがって、ビニルアミ
ン単位を有する高分子量のポリマーは工業的に得ること
が困難であり、その結果ビニルアミン単位を有する脱水
剤は一般に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、この改善が望まれて
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
来の汚泥脱水剤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良い脱水ケ
ーキを与えることのできる汚泥脱水剤を提供することを
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】本発明者は前記の好まし
い性質を有する汚泥脱水剤を開発すべく鋭意研究を重ね
た結果、特定のカチオン性有機高分子凝集剤と強酸基を
含まないアニオン性有機高分子凝集剤と場合により酸性
物質又はアルカリ性物質とを組み合わせることにより、
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。
【0005】すなわち、本発明は、カチオン性有機高分
子凝集剤と、強酸基を含まないアニオン性有機高分子凝
集剤と、場合により酸性物質又はアルカリ性物質とを組
み合わせて成る汚泥脱水剤において、該カチオン性有機
高分子凝集剤が、N−ビニルカルボン酸アミドのホモポ
リマー又はN−ビニルカルボン酸アミドと共重合可能な
他のモノマーとのコポリマーの加水分解物であることを
特徴とする汚泥脱水剤を提供するものである。以下、本
発明を詳細に説明する。
【0006】本発明の汚泥脱水剤においては、その成分
の1つであるカチオン性有機高分子凝集剤として、N−
ビニルカルボン酸アミドのホモポリマー又はN−ビニル
カルボン酸アミドと共重合可能な他のモノマーとのコポ
リマーの加水分解物[カチオン性ポリマー(a)とす
る]が用いられる。このようなものとしては、例えば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コポリマー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、式
【0007】
【化1】
【0008】で表されるビニルアミン単位を主鎖に有す
るカチオン性ポリマーが挙げられる。式[1]における
アミノ基は未中和のものであってもよいし、塩酸、硫
酸、硝酸、酢酸などとの塩であってもよい。前記共重合
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。
【0009】このビニルアミン単位を有するカチオン性
ポリマー(a)は、該ビニルアミン単位の含有量が30
モル%以上で、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30モル%未満ではビニルアミンの効果が十分に
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。
【0010】本発明においては、カチオン性有機高分子
凝集剤として、前記のカチオン性ポリマー(a)ととも
に、所望に応じて他のカチオン性ポリマー[カチオン性
ポリマー(b)とする]を併用することができる。この
所望に応じて用いられる他のカチオン性ポリマー(b)
としては、例えば一般式
【0011】
【化2】
【0012】で表されるカチオン性ビニル系モノマーを
1種又は2種以上重合して得られるホモポリマー又はコ
ポリマー、あるいは該カチオン性ビニル系モノマー1種
以上と他の共重合可能なモノマー1種以上とを共重合さ
せて得られるコポリマーを挙げることができる。前記一
般式[2]におけるR1は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、sec−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-は塩素イ
オン、ヨウ素イオン、臭素イオンなどのハロゲンイオ
ン、1/2SO4 2-、NO3 -、CH3COO-、CH3SO
4 -などの陰性イオンである。
【0013】前記一般式[2]で表されるモノマーとし
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
−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。該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。
【0014】また、これらのカチオン性ビニル系モノマ
ーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、アク
リルアミド、メタクリルアミド、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。
【0015】この所望に応じて用いられるカチオン性ポ
リマー(b)は分子量が、1N−硝酸ナトリウム水溶液
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。前記カチオン性ポリマー(a)
と所望に応じて用いられるカチオン性ポリマー(b)と
の配合割合は、(a)と(b)との合計量に対する
(a)の割合が重量比で0.2より大きいことが望まし
い。この割合が0.2以下では、本発明の目的が十分に
達せられない。
【0016】本発明脱水剤に用いられる強酸基を含まな
いアニオン性有機高分子凝集剤は、スルホン酸基やリン
酸基などの強酸基を含まないものであって、例えばアク
リル酸、メタクリル酸、エタクリル酸及びこれらのナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などの中から選
ばれた1種又は2種以上のアニオン性モノマーと、アク
リルアミド、メタクリルアミドなどの中から選ばれた1
種以上のモノマーとのコポリマー、さらにはポリアクリ
ルアミドやポリメタクリルアミドなどの部分加水分解物
などが挙げられる。
【0017】このようなアニオン性ポリマーにおけるア
ニオン性モノマー単位の含有量については特に制限はな
いが、一般的には50モル%以下が好ましい。本発明脱
水剤においては、前記カチオン性有機高分子凝集剤とア
ニオン性有機高分子凝集剤との配合割合は汚泥の種類に
より異なるが、通常重量に基づき10:90ないし9
0:10、好ましくは20:80ないし80:20の範
囲で選ばれる。該配合割合がこの範囲を逸脱すると本発
明の目的が十分に達せられない。
【0018】本発明の汚泥脱水剤は、該カチオン性有機
高分子凝集剤の粉末と該アニオン性有機高分子凝集剤の
粉末とを混合して水に溶解することにより調製してもよ
いし、カチオン性有機高分子凝集剤水溶液とアニオン性
有機高分子凝集剤水溶液とを混合することにより調製し
てもよい。この際、両高分子凝集剤が反応して沈殿を生
じることがあるが、この場合には、例えば硫酸水素ナト
リウム、スルフアミン酸、塩化水素、硫酸などの酸性物
質や、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化ナト
リウムなどのアルカリ性物質を加えて、沈殿の生成を抑
制することができる。
【0019】また、前記汚泥脱水剤を汚泥に添加する場
合、該カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高
分子凝集剤とを、あらかじめ混合せずに、それぞれ別々
に添加してもよいし、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。本発明の汚泥脱水剤は、必要に応じ無機系脱水助
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、ポリ硫酸鉄などと併用することがで
きる。これらの無機系脱水剤と併用することにより、本
発明の効果がさらに大きく発揮される場合が多い。
【0020】本発明脱水剤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。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。
【0021】
【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
及び汚泥脱水剤をそれぞれ第1表及び第2表に示す。
【0022】
【表1】
【0023】注 1)固有粘度 ポリマー(1)、(2):1N−NaNO3水溶液中に
おける30℃での値。 ポリマー(3)〜(6):1N−NaCl水溶液中にお
ける30℃での値。 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 AAm:アクリルアミド NaA:アクリル酸ナトリウム
【0024】
【表2】
【0025】また、試験に用いた汚泥はし尿処理場の余
剰汚泥と凝集沈殿汚泥との混合汚泥で、pH6.9、電導
度2450μs/cm、SS2.15%、VSS/SS7
9.5%、繊維分/SS5.3%の性状を有するものであ
る。
【0026】実施例1 汚泥200mlを300mlポリビーカーに採り、FeCl
3として38%塩化第二鉄水溶液を汚泥に対して300
0ppm加え、タービン羽根付き撹拌機により、500rpm
で20秒間撹拌した。この際のpHは5.7であった。次
に、この汚泥に第3表に示す種類の汚泥脱水剤0.4%
水溶液を所定量加え、同じ撹拌機にて250rpm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。
【0027】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3表に示す。
【0028】
【表3】
【0029】比較例1 第4表に示す種類の汚泥脱水剤0.4%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4表に示す。
【0030】
【表4】
【0031】
【発明の効果】本発明の汚泥脱水剤を用いることによ
り、(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】カチオン性有機高分子凝集剤と、強酸基を
    含まないアニオン性有機高分子凝集剤と、場合により酸
    性物質又はアルカリ性物質とを組み合わせて成る汚泥脱
    水剤において、該カチオン性有機高分子凝集剤が、N−
    ビニルカルボン酸アミドのホモポリマー又はN−ビニル
    カルボン酸アミドと共重合可能な他のモノマーとのコポ
    リマーの加水分解物であることを特徴とする汚泥脱水
    剤。
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