JP3222278B2 - 汚泥脱水法 - 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、さらに詳しくはスクリーンによる予備
濃縮装置を持ったスクリユープレスを用いて効率よく、
かつ経済的有利に有機汚泥、特に製紙工場の廃水処理汚
泥の脱水を行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場、屎尿処理場、製紙工場の廃
水処理汚泥、各種工場における活性汚泥法などの生物処
理施設から発生する有機性汚泥は適当な脱水剤を混和し
た後、濾過または遠心分離により機械脱水される。この
様な有機性汚泥に脱水剤としてアクリル系有機高分子凝
集剤を用い汚泥を凝集させたり、ポリ塩化アルミニウ
ム、硫酸バンド、ポリ硫酸鉄等のアルミニウム塩や鉄塩
を加えた金属水酸化物含有汚泥に有機高分子凝集剤を用
い汚泥を凝集させた後にロータリースクリーンで予備濃
縮した後、フィルタープレスで脱水する方法（特開昭５
９−１８３８９６号公報）、有機性汚泥を凝集させた後
にベルトプレスやデカンターにより脱水する方法、ある
いは塩化第２鉄および水酸化カルシウムを汚泥に添加し
真空濾過する方法などが提案されている。

【０００３】一方、回転スクリユーをパンチングプレー
トで構成した外筒中に内蔵し、外筒の一端内部に凝集汚
泥を供給し、スクリユーの回転で汚泥を外筒中で他端に
向け移動させながらその間に汚泥中の水分を外筒の孔目
から除去し、脱水したケーキを外筒の他端に得るスクリ
ユープレスは従来から公知であり、近年はロータリース
クリーンによる予備濃縮装置を設けて処理能力を向上さ
せる方式が製紙工場の廃水処理汚泥の脱水に多用されて
いる。汚泥脱水機に供給する凝集汚泥を得るためには、
汚泥に有機高分子凝集剤水溶液を添加混合する方法が一
般的である。

【０００４】このスクリユープレスは外筒内での汚泥の
搬送と、脱水のための加圧力である外筒内での圧力上昇
の双方をスクリユーの回転に依存するため汚泥がスクリ
ユープレスに適する場合は圧力の上昇がスムースに行わ
れ、効率よく脱水が行え、構造が簡単で、運転管理が容
易であるほか、騒音を発生しない、スクリユーを加熱す
ることによって汚泥の含水率を一段と低くできるなどの
長所を有する。また、有機高分子凝集剤水溶液を高流動
状態の汚泥に添加混合して得た凝集汚泥をロータリース
クリーンにて予備濃縮することにより、スクリュープレ
ス単独使用時に較べて汚泥の脱水処理能力を向上させる
ことができ、繊維分が多く脱水性の良い製紙工場廃水の
汚泥脱水に多用されているが、製紙工場廃水汚泥中に多
量の活性汚泥や含水珪酸が混入すると脱水性が悪くな
る。一般的に有機高分子凝集剤は汚泥中に均一分散する
ように低濃度水溶液として添加され、凝集後の汚泥中に
目視されることはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、有機高分子凝
集剤の低濃度水溶液を用いて汚泥を凝集させ、ロータリ
ースクリーンで予備濃縮した後、スクリユープレスにて
脱水する方法は、脱水性の悪い有機汚泥の場合は汚泥の
処理量を増大できない、汚泥の回収率を向上できない、
汚泥の含水率を低下できないという問題がある。この場
合、例え上記有機高分子凝集剤を含む水溶液の添加量を
増やしたとしても、ロータリースクリーンで予備濃縮し
た後の汚泥はベタツクだけであり、問題を解決すること
はできなかった。本発明の目的は、脱水性の悪い有機汚
泥の場合でも上記問題を解決して、効率よく、かつ経済
的有利に有機汚泥の脱水を行う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】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討を行った結果、例えば、有機高分
子凝集剤含水物相を油中あるいは塩水溶液中に分散液全
体に対する高分子凝集剤濃度が約１０重量％以上となる
ように分散した分散液を高流動状態の凝集汚泥に添加し
た後にロータリースクリーンで予備濃縮しスクリユープ
レスで脱水するか、あるいは有機高分子凝集剤を含む水
溶液を用い汚泥を凝集させた後にロータリースクリーン
で予備濃縮した後、さらに上記分散液を水と混合しなが
ら添加することにより、高分子凝集剤含水物相を包含し
た凝集物とし、これをスクリユープレスに供給して脱水
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】本発明の請求項１の発明は、スクリーンに
よる予備濃縮装置を持ったスクリユープレスを用いて有
機汚泥の脱水を行うにあたり、高分子凝集剤含水物相を
包含した予備濃縮汚泥をスクリユープレスに供給するこ
とを特徴とする汚泥脱水法である。

【０００８】本発明の請求項２の発明は、スクリーンに
よる予備濃縮装置を持ったスクリユープレスを用いて有
機汚泥の脱水を行うにあたり、高流動状態の凝集汚泥に
高分 子凝集剤含水物相を含みかつ分散液全体に対する高
分子凝集剤濃度が１０〜４０重量％である分散液を添加
しスクリーンで予備濃縮した後、スクリユープレスに供
給することを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水法で
ある。

【０００９】本発明の請求項３の発明は、スクリーンに
よる予備濃縮装置を持ったスクリユープレスを用いて有
機汚泥の脱水を行うにあたり、予備濃縮操作後の汚泥に
高分子凝集剤含水物相を含みかつ分散液全体に対する高
分子凝集剤濃度が０．３〜３重量％の分散液を添加した
後、スクリユープレスに供給することを特徴とする請求
項１に記載の汚泥脱水法である。

【００１０】本発明に高分子凝集剤として用いられるア
クリル系高分子としては５〜１００モル％のイオン性モ
ノマーと０〜９５モル％のアクリルアミドとの共重合物
の中から選ばれる分子量１００万以上好ましくは２００
万以上のアクリル系水溶性高分子が適用され、粒径１０
０μｍ以下の微粒子として油または塩水溶液中に分散さ
れた状態で用いられる。油または塩水溶液中に分散され
た状態の微粒子は、水中に溶解した状態ではなく、水を
吸収して膨潤した状態になっている。本発明においては
水を吸収して膨潤した状態にある微粒子を含む分散液を
高分子凝集剤含水物相を含む分散液と称する。高分子凝
集剤含水物相を含む分散液を有機汚泥に添加すると粒子
表面は一部水に溶解するがさらに水を吸収して膨潤して
粒子径が大きな粒子となり、そして次第に水に溶解す
る。溶解した高分子凝集剤の作用によって汚泥が凝集
し、優れた脱水効果が発現する。かかる分散液の製造法
は公知であり、油中水型エマルジョンは特公昭３４−１
０６４４号公報、特公昭５２−３９４１７号公報及び特
公昭５５−４５７８３号公報に記載され、塩水溶液中分
散液の製造法は特公昭４６−１４９０７号公報及び特開
昭６２−２０５１１号公報に記載されている。

【００１１】アクリルアミドと共重合させるイオン性モ
ノマーとしてはジアルキルアミノアルキル（メタ）アク
リレートの塩及び又はその四級化物、ジアルキルアミノ
アルキル（メタ）アクリルアミドの塩及び又はその四級
化物等のアクリル系カチオンモノマー並びにアクリル酸
塩あるいは２−アクリルアミドアルキルスルホン酸塩等
のアクリル系アニオンモノマーが使用される。これらイ
オン性モノマーは２種以上を併用してアクリルアミドと
共重合することもできる。２０重量％以下の凝集に悪影
響を及ぼさない範囲の量であれば、アクリロニトルやジ
アセトンアクリルアミドの様な非イオン性モノマーを上
記イオン性モノマーやアクリルアミドと共重合させるこ
とも本発明から免脱されるものではない。

【００１２】これらアニオン性、カチオン性あるいは両
性の高分子凝集剤を本発明に適用するにあたり、単に一
種類の高分子凝集剤を添加するばかりではなく、二種以
上の高分子凝集剤をそれぞれ個別に添加することも、混
合して添加することも、他の汚泥改質剤と組み合わせて
使用することも、汚泥性状にあわせ、適宜選択すること
ができる。

【００１３】

【作用】以下、図１および図２に例示した本発明の脱水
方法を基に本発明の作用を説明する。１および２は可変
速攪拌翼を有する凝集剤混合槽である。各混合槽には薬
注配管３および／または４より高分子凝集剤水溶液（水
溶液全体に対する高分子凝集剤濃度０．１〜０．２重量
％）を添加し、汚泥を粗大粒状に凝集させ固液分離を容
易にして次の予備濃縮装置へ供給する。５はロータリー
スクリーンから成る汚泥の予備濃縮装置であり、前記凝
集汚泥は重力濾過により粒子間隙水が除去され汚泥濃度
５重量％以上に濃縮される。ロータリースクリーン５よ
り排出された予備濃縮汚泥は６のホッパーを介して７の
スクリュープレスへ供給される。本発明を実施するため
には、従来の薬注脱水装置に低粘性の高分子凝集剤含水
物相を含む分散液（以下、高分子凝集剤分散液と称す
る）を原液のまま凝集剤混合槽に添加する薬注配管８お
よび／または高分子凝集剤分散液を水と混合しながらホ
ッパー６に添加する薬注配管９を装備する。

【００１４】スクリユープレス７は、孔径１ｍｍ程度の
多孔パンチングプレートからなる横長円筒１２の一端上
部にホッパー６を有する。筒内にはテーパ状のスクリユ
ー１０が小径部を筒内一端、大径部を筒内他端に向けて
同心状に架設してあり、モータなどで回転駆動する。ス
クリユー１０の外周には外径が円筒１２の内径に適合し
たネジ１１を設けてあり、スクリユーの回転によってネ
ジ１１はホッパー６で筒内一端に供給された予備濃縮汚
泥を他端に向け推進する。

【００１５】この様にスクリユーはテーパを有し、スク
リユー外周と横長円筒内周間の環状間は横長円筒の一端
から他端に向かって次第に狭くなる。従って、横長円筒
の一端内部に供給された予備濃縮汚泥は現状隙間の広い
一端側では水分を円筒の孔目を通じ脱水しながら低圧力
で他端に向かって移動し、横長円筒の中間部では環状隙
間が或る程度狭くなったことにより中程度に加圧されて
同様に脱水し、他端側では最高に加圧されて同様に脱水
し、最後に横長円筒の他端から脱水ケーキとなって排出
される。

【００１６】上記スクリュープレスに供給される予備濃
縮汚泥は、凝集した汚泥マトリックス中に剪断力がかか
るとこわれて絞り出されて水分と共に円筒の孔目を通じ
て排出され易い相と、高分子凝集剤含水物相を包含して
いる。高分子凝集剤は油中水型高分子エマルジョンに転
相剤を配合した分散液あるいは塩水溶液中高分子分散液
を各々原液で添加するか、あるいは水による希釈分散液
で添加する。分散液を原液で添加する場合は粘性が低い
ので問題ないが、水による希釈分散液の状態で添加する
場合は粘性を帯びてくるので希釈濃度が問題となる。添
加する希釈分散液は分散液全体に対する高分子凝集剤濃
度が０．３〜３重量％、好ましくは０．５〜２重量％で
ある。０．３重量％未満では凝集効果を発揮する前に外
筒孔目より排出除去され、３重量％を超えると高粘度の
ために汚泥中に分散され難い。

【００１７】スクリユープレス７中で脱水が進行すると
高分子凝集剤含水物相は剪断力により微細化され混練さ
れ次第に汚泥中に均一に分散して、上記絞り出され易い
相を再凝集するので、その結果上記絞り出され易い相が
円筒の孔目を通じて排出されなくなると共に凝集物全体
の強度が高くなり、もはやスクリユープレス内の圧力で
は破壊しなくなるので、スクリユープレスは理想的な圧
力上昇のもとに凝集物を脱水し、汚泥の脱水効率を大幅
に向上することができる。

【００１８】尚、必要に応じスクリユーの内部に蒸気を
供給してスクリユーを加熱してもよい。こうして本発明
によればロータリースクリーンによる予備濃縮装置を持
ったスクリユープレスを用いて有機汚泥の脱水を行うに
あたり、まず高分子凝集剤含水物相を包含した凝集物を
作り、これをスクリユープレスに連続的に供給すること
によりスクリユープレスの機能を最高に発揮させて汚泥
を脱水することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。図１に本試験に用いた汚泥脱水装置の構成を示す。
１および２は可変速攪拌翼を有する凝集剤混合槽であ
り、標準的な混合条件は各槽の滞留時間１．５分、攪拌
翼周速１ｍ／秒である。各混合槽には薬注配管３および
／または４より高分子凝集剤水溶液（濃度０．１〜０．
２重量％）を添加し、汚泥を粗大粒状に凝集させ固液分
離を容易にして次の予備濃縮装置へ供給する。５は目開
き４０メッシュのロータリースクリーンから成る汚泥の
予備濃縮装置であり、前記凝集汚泥は重力濾過により粒
子間隙水が除去され汚泥濃度５重量％以上に濃縮され
る。ロータリースクリーン５より排出された予備濃縮汚
泥は６のホッパーを介して７のスクリュープレスへ供給
される。以上は従来実施されてきた薬注脱水装置であ
る。本発明を実施するためには、従来の薬注脱水装置に
低粘性の高分子凝集剤分散液を原液のまま凝集剤混合槽
に添加する薬注配管８および／または高分子凝集剤分散
液を水と混合しながらホッパー６に添加する薬注配管９
を装備する。また表１に本試験に用いる高分子凝集剤の
組成を示す。図１の装置を用いて行った脱水試験の結果
を以下に記す。

【００２０】

【表１】

【００２１】（実施例１および比較例１） 製紙工場より排出される凝集沈降処理汚泥と活性汚泥法
生物処理余剰汚泥の混合物から成る有機汚泥（ｐＨ６．
７、ＳＳ１．６重量％、ＴＳ１．７重量％、ＶＴＳ／Ｔ
Ｓ５８重量％、２００メッシュ残留物／ＳＳ１４．５重
量％）を試験に供した。図１の薬注配管３よりアニオン
性高分子凝集剤Ｐ−１の０．１重量％水溶液を添加し、
薬注配管４よりカチオン性高分子凝集剤Ｐ−２の０．２
重量％水溶液を添加して得た汚泥凝集物を重力濾過する
ことにより乾固型分６．２重量％の予備濃縮汚泥がロー
タリースクリーン５より排出された。上記標準状態にお
けるポリマー（高分子凝集剤）の添加量は汚泥ＴＳ（乾
固型分）あたりのポリマー純分表示で、Ｐ−１およびＰ
−２ともに０．２重量％である。この標準状態をブラン
クとし、さらにＰ−２を追加薬注するにあたり薬注方法
を変化させた比較を表２に示す。

【００２２】ただし表２における各配管からの薬注条件
はそれぞれ異なり、配管４は０．２重量％水溶液添加、
配管８は１２．５重量％分散液の原液添加、配管９は稀
釈液中のポリマー含有量が１重量％と成る様にポリマー
分散液と水を混合しながら添加した。また処理量の表示
は上記標準状態、すなわちブランクにおける汚泥処理量
を基準とした割合で表示した。なお試験番号４および５
においてロータリースクリーンから排出された予備濃縮
汚泥中には粒径０．５〜３ｍｍのＰ−２含水物相の粒子
が認められ、該粒子中のポリマー濃度は約１〜２重量％
であった。

【００２３】

【表２】

【００２４】（実施例２および比較例２） 配管９より追加薬注するＰ−２稀釈液中のポリマー濃度
を変化させる以外は実施例１と同一の脱水試験を行っ
た。結果を表３に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】（実施例３および比較例３） 製紙工場より排出される凝集沈降処理汚泥と活性汚泥法
生物処理余剰汚泥の混合物に液体バンド２００ｐｐｍを
添加混合した有機汚泥（ｐＨ；６．５、ＳＳ；２．１重
量％、ＶＴＳ／ＴＳ；６５重量％、２００メッシュ残留
物／ＳＳ；１６．７重量％）を試験に供した。図１の薬
注配管４より両性高分子凝集剤Ｐ−３の０．２重量％水
溶液を添加して得た汚泥凝集物を重力濾過することによ
り乾固型分６．５重量％の予備濃縮汚泥がロータリース
クリーン５より排出された。上記標準状態におけるポリ
マー（高分子凝集剤）の添加量は汚泥ＴＳあたりのポリ
マー純分表示で０．４重量％であり、増量効果は認めら
れなかった。この標準状態をブランクとし、さらにＰ−
３を水と混合しながら配管９より追加薬注した。結果を
表４に示す。

【００２７】

【表４】

【００２８】（実施例４および比較例４） 実験に用いる両性高分子凝集剤をＰ−４とする以外は実
施例３と同一の試験を行った。結果を表５に示す。な
お、Ｐ−４添加量を対汚泥ＴＳ０．４重量％の標準状態
から増量し、２倍の添加量である対汚泥ＴＳあたり、
０．８重量％添加時においても汚泥脱水状態は標準状態
すなわちブランクと略々同等であった。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【発明の効果】本発明は有機性汚泥の脱水方法に関する
ものであり、例えば、有機高分子凝集剤を油中あるいは
塩水溶液中に約１０重量％以上分散した分散液を高流動
状態の凝集汚泥に添加した後にロータリースクリーンで
予備濃縮することにより、高分子凝集剤含水物相を包含
した凝集物とし、これをスクリユープレスに供給して脱
水することにより、活性汚泥や含水珪酸を含有した製紙
工場の廃水汚泥などのように汚泥の強度が弱く、脱水性
が悪い有機汚泥の場合でも汚泥の処理量を増大できる、
汚泥の回収率を向上できる、汚泥の含水率を低下できる
などの極めて優れた汚泥の脱水効果を得ることができ
る。本発明は、効率よくかつ経済的有利に有機汚泥の脱
水を行うことができるので産業上の利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すフローシートであ
る。

【図２】 スクリュープレスの断面説明図である。

【符号の説明】

１、２ 凝集剤混合槽 ３、４ 薬注配管 ５ ロータリースクリーン ６ ホッパー ７ スクリユープレス ８、９ 薬注配管 １０ スクリュー １１ ネジ １２ 円筒

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーンによる予備濃縮装置を持った
   スクリユープレスを用いて有機汚泥の脱水を行うにあた
   り、高分子凝集剤含水物相を包含した予備濃縮汚泥をス
   クリユープレスに供給することを特徴とする汚泥脱水
   法。
2. 【請求項２】 スクリーンによる予備濃縮装置を持った
   スクリユープレスを用いて有機汚泥の脱水を行うにあた
   り、高流動状態の凝集汚泥に高分子凝集剤含水物相を含
   みかつ分散液全体に対する高分子凝集剤濃度が１０〜４
   ０重量％である分散液を添加しスクリーンで予備濃縮し
   た後、スクリユープレスに供給することを特徴とする請
   求項１に記載の汚泥脱水法。
3. 【請求項３】 スクリーンによる予備濃縮装置を持った
   スクリユープレスを用いて有機汚泥の脱水を行うにあた
   り、予備濃縮操作後の汚泥に高分子凝集剤含水物相を含
   みかつ分散液全体に対する高分子凝集剤濃度が０．３〜
   ３重量％の分散液を添加した後、スクリユープレスに供
   給することを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水法。