JP3305465B2 - 汚泥脱水剤及びそれを用いた汚泥処理方法 - Google Patents

汚泥脱水剤及びそれを用いた汚泥処理方法

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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、下水、し尿、パルプ排
水、食品排水及び一般産業排水等の生物化学的処理に使
用されている活性汚泥の脱水処理剤及び処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】下水、し尿、パルプ排水、食品排水及び
一般産業排水等の有機性排水の処理に、活性汚泥法等の
生物化学的処理が広く利用されている。この生物化学的
処理においては、発生する汚泥の取り扱い、特に汚泥の
沈降性と脱水性が問題となり、汚泥の比重が低下する
と、汚泥の濃縮不能や沈降槽の表面層からの汚泥の流出
といった問題を生じる。また処理汚泥の水分量が多くな
ると、汚泥の脱水及び汚泥の焼却処分において問題とな
る。
【0003】特公平1−48839号公報においては、
アクリル酸ヒドラジド系高分子とアミノアルキル(メ
タ)アクリレートの四級化物を組み合わせて用いること
により、汚泥の脱水性を高め、濾布からの剥離性及び汚
泥処理ケーキの含水率を改善している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
方法に従えば、ある程度汚泥の脱水ケーキの含水率を低
くすることができるが、脱水ケーキの取り扱いを容易に
し、焼却処分をさらに効率的に行うには、さらに脱水ケ
ーキの含水率を低くすることが要望されている。
【0005】本発明の目的は、このような従来の要望を
満足すべく、有機性汚泥の脱水ケーキの含水率をさらに
低下させることができる汚泥脱水剤及びそれを用いた処
理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の汚泥脱水剤は、
アクリル酸ヒドラジド系高分子化合物(A)と、アミジ
ン系高分子化合物(B)とを組み合わせることを特徴と
している。
【0007】本発明で用いるアクリル酸ヒドラジド系高
分子化合物(以下、「AHポリマー」という)として
は、下記の一般式(I)で表される化合物を用いること
が好ましい。
【0008】
【化3】
【0009】(式中、RはHまたはCH3 を表し、Aは
アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステルのモノマー単位を表し、Bは
アクリル酸またはその塩、メタアクリル酸またはその
塩、または前記Aと共重合可能なモノマー単位を表し、
l、m及びnは、0モル%<1≦100モル%、n+m
+l=100モル%の関係を有する) 上記一般式(I)で表れる化合物においてA単位と共重
合可能なB単位としては、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブ
タジエン、スチレン、アクリロニトリル等が挙げられ
る。
【0010】AHポリマーは、アクリル酸ヒドラジドの
単独ポリマーであってもよいし、A単位及び/またはB
単位を共重合させた共重合体であってもよい。この場
合、共重合体の形態は、ブロック型、交互型、ランダム
型のいずれであってもよい。また、AHポリマーの固有
粘度は、〔η〕(30℃、1N−NaNO3 )>0.1
(dl/g)であることが望ましい。AHポリマーの製
造は、例えば、特開昭55−144004号公報に記載
された方法により製造することができる。
【0011】本発明で用いるアミジン系高分子化合物
(以下、「AMポリマー」という)としては、下記の一
般式(II)で表される化合物が好ましい。
【0012】
【化4】
【0013】(式中、Xはアミド基、ニトリル基、アミ
ン塩酸塩、またはホルムアミド基を表し、a及びbは、
5≦a≦100、0≦b≦95の関係を有する)AMポ
リマーの分子量は、通常20万以上であることが好まし
く、さらに好ましくは50万以上である。
【0014】これらのポリマーの添加量は、汚泥のSS
(浮遊性懸濁物)に対し、合計で0.3〜5.0重量%
であることが好ましい。AHポリマーとAMポリマーの
添加方法としては、一般的には添加前に一液化して使用
されるが、予め両者を別々の容器内で溶解し、使用に際
して同時に添加してもよい。
【0015】これらのポリマーを一液化して使用する際
には、ポリマー間のイオン結合に基づく不溶化を防止す
るため、酸または酸性塩を添加してpHを4以下にする
ことが好ましい。このような酸または酸性塩としては、
塩酸、硫酸、スルファミン酸、硫酸水素ナトリウム等が
挙げられる。溶解されたポリマーは、攪拌槽に有機汚泥
が供給される前に添加してもよいし、攪拌槽内に直接添
加してもよい。
【0016】本発明の汚泥脱水剤には、さらにアミノ基
または第四級アンモニウム塩を含有する高分子化合物
(C)を組み合わせることが好ましい。アミノ基または
第四級アンモニウム塩を含有する高分子化合物(以下、
「DAポリマー」という)としては、ジメチルアミノエ
チルアクリレートなどのアミノアルキルアクリレート、
ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのアミノアル
キルメタアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリ
ルアミドなどのアミノアルキルアクリルアミド、ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミドなどのアミノアルキ
ルメタクリルアミド及びこれらの四級化物等が挙げられ
る。これらのポリマーは、他の単量体との共重合ポリマ
ーであってもよい。他の単量体としては、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、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル
酸(α−エチルアクリル酸)、及びこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩、さらにはビニルスル
ホン酸、ビニルメチルスルホン酸及びこれらのナトリウ
ム塩、カリウム塩、及びアンモニウム塩等が挙げられ
る。
【0017】AHポリマー(A)とAMポリマー(B)
とDAポリマー(C)との使用割合は、重量比で、0.
1<A/A+B+C<0.9、0.1<B/A+B+C
<0.8、0≦C/A+B+C≦0.5が好ましい。
【0018】DAポリマーを併用する場合にも、ポリマ
ー(A)、(B)及び(C)の合計の添加量は、汚泥の
SSに対して合計で0.3〜5.0重量%であることが
好ましい。DAポリマーを使用する場合にも、一液化し
て使用してもよいし、予めそれぞれのポリマーを別の容
器内に溶解し、使用に際して同時に添加してもよい。
【0019】本発明の汚泥処理方法は、有機汚泥に金属
塩を添加し、本発明の汚泥脱水剤を添加することを特徴
としている。本発明の汚泥処理方法で用いる金属塩とし
ては、アルミニウムまたは鉄の塩が好ましい。具体的に
は、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム(PA
C)、硫酸バンド、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二
鉄、塩化第一鉄、ポリ硫酸鉄等が挙げられる。これらの
金属塩の添加によって汚泥フロックは、より沈降し易い
状態になる。
【0020】これらの金属塩の添加量は、汚泥のSSに
対し、1〜50重量%、好ましくは3〜30重量%であ
る。これらの金属塩は、上記AHポリマー、AMポリマ
ー、DAポリマーの添加前、あるいは添加と同時に、あ
るいは添加後に添加することができるが、好ましくはこ
れらのポリマーの添加前に汚泥中に添加する。このよう
な好ましい実施態様においては、まず金属塩を汚泥に添
加し、汚泥中に金属塩が均一に分散するように適宜攪拌
を行う。次いで上記ポリマーを同一の溶液として、ある
いは別々に同時に添加し、適宜攪拌を行った後脱水す
る。脱水はベルトプレス、遠心分離機、スクリュープレ
ス、フィルタープレス等の公知の手段によって実施する
ことができる。
【0021】
【発明の作用効果】本発明の汚泥処理方法によれば、有
機汚泥に金属塩を添加し、AHポリマー及びAMポリマ
ーを添加する。有機汚泥は一般に負の電荷を有してお
り、このような有機汚泥に正の電荷を有する金属塩の金
属イオンが付着し、有機汚泥の電荷が中和される。AH
ポリマーは、このように有機汚泥に付着した金属イオン
とキレート化し、同時にAHポリマーのアニオン部分
に、AMポリマーのカチオンの部分がイオン的に結合す
るものと推測される。このような結合によって水に不溶
性の粘着性を有しない巨大な分子となり、この結果、脱
水ケーキの含水率を大幅に低下させることができるもの
と思われる。
【0022】なお、本発明において、DAポリマーを併
用した場合、DAポリマーのカチオン部はAHポリマー
のアニオン部とイオン的に結合し、さらに巨大な分子と
なるものと思われる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。表1に、実施例及び比較例において使用した脱水剤
の組成成分を示す。なお、実施例及び比較例において用
いた汚泥は、pH7.0、SS2.1%、VSS/SS
80.5%の性状を有する、し尿処理場の余剰汚泥と凝
集沈澱汚泥との混合汚泥を使用した。
【0024】
【表1】
【0025】実施例1及び2 汚泥100mlを300mlのビーカーに採り、ポリ塩
化アルミニウム(PAC)を汚泥に対し3000ppm
加え、攪拌機により250rpmで30秒間攪拌した。
次に、表2に示す組成の脱水剤の0.2重量%水溶液
を、表2に示すポリマー添加率となるように加え、さら
に250rpmで30秒間攪拌した。フロック径を測定
した後、100メッシュのナイロン濾布をセットしたヌ
ッチェロートに内径50mm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
後の濾液量を測定した。
【0026】次に濾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濾布にとり、0.4kgf/cm2
で2分間圧搾し、脱水ケーキの含水率を測定した。フロ
ック径、濾液量、脱水ケーキの含水率及び脱水ケーキに
おけるSSあたりの水分の測定結果を表2に示す。な
お、表2においてSSあたりの水分における( )内の
値は、比較例1を100とした場合の相対値である。
【0027】比較例1 表2に示す組成の脱水剤を用い、上記実施例1及び2と
同様にして汚泥を濾過し、評価した。結果を表2に示
す。
【0028】
【表2】
【0029】実施例3及び4 汚泥100mlを300mlのビーカーに採り、ポリ塩
化アルミニウム(PAC)を汚泥に対し3000ppm
加え、攪拌機により250rpmで30秒間攪拌した。
次に、表3に示す組成の脱水剤の0.2重量%水溶液
を、表3に示すポリマー添加率となるように加え、さら
に2000prmで1分30秒間攪拌を行った。フロッ
ク径を測定した後、100メッシュのナイロン濾布をセ
ットしたヌッチェロートに内径50mm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秒後の濾液量を測定した。
【0030】次に濾布上に残った凝集汚泥をガーゼでく
るみ2000Gの遠心力を有する遠心脱水機で1分間脱
水し、脱水ケーキの含水率を測定した。表3に、フロッ
ク径、濾液量、脱水ケーキの含水率及び脱水ケーキにお
けるSSあたりの水分〔( )内は比較例2を100と
した場合の相対値〕の測定結果を示す。
【0031】比較例2〜5 表3に示すポリマーを用い、上記実施例3及び4と同様
にして汚泥を濾過した。測定結果を表3に示す。
【0032】
【表3】
【0033】表1及び表2の結果から明らかなように、
本発明に従い、AHポリマー及びAMポリマーを組み合
わせて用いた実施例1〜4は、AMポリマーを併用して
いない比較例1及び比較例2に比べ脱水ケーキの含水率
が低くなっており、SSあたりの水分も少なくなってい
る。従って、本発明によれば、有機汚泥の脱水ケーキの
水分率を従来よりも大幅に低下させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正弘 徳島市川内町加賀須野463番地 大塚化 学株式会社徳島工場内 (56)参考文献 特開 昭60−248298(JP,A) 特開 平5−192513(JP,A) 特開 平7−100500(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 11/14

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)アクリル酸ヒドラジド系高分子化
    合物と、(B)アミジン系高分子化合物とを組み合わせ
    たことを特徴とする汚泥脱水剤。
  2. 【請求項2】 前記アクリル酸ヒドラジド系高分子化合
    物(A)が下記の一般式(I)で表される化合物である
    請求項1に記載の汚泥脱水剤。 【化1】 (式中、RはHまたはCH3 を表し、Aはアクリルアミ
    ド、メタクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリ
    ル酸エステルのモノマー単位を表し、Bはアクリル酸ま
    たはその塩、メタアクリル酸またはその塩、または前記
    Aと共重合可能なモノマー単位を表し、l、m及びn
    は、0モル%<1≦100モル%、n+m+l=100
    モル%の関係を有する)
  3. 【請求項3】 前記アミジン系高分子化合物(B)が下
    記の一般式(II)で表される化合物である請求項1に記
    載の汚泥脱水剤。 【化2】 (式中、Xはアミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ま
    たはホルムアミド基を表し、a及びbは、5≦a≦10
    0、0≦b≦95の関係を有する)
  4. 【請求項4】 さらに(C)アミノ基または第四級アン
    モニウム塩を含有する高分子化合物を組み合わせたこと
    を特徴とする請求項1に記載の汚泥脱水剤。
  5. 【請求項5】 前記アミノ基または第四級アンモニウム
    塩を含有する高分子化合物が、アミノアルキルアクリレ
    ート、アミノアルキルメタクリレート、アミノアルキル
    アクリルアミド、アミノアルキルメタクリルアミド及び
    これらの四級化物から選ばれる少なくとも1種の化合物
    である請求項4に記載の汚泥脱水剤。
  6. 【請求項6】 有機汚泥に金属塩を添加し、請求項1〜
    5のいずれかに記載の汚泥脱水剤を添加することを特徴
    とする汚泥処理方法。
  7. 【請求項7】 前記金属塩が、アルミニウムまたは鉄の
    塩である請求項6に記載の汚泥処理方法。
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