JP3606119B2 - 汚泥脱水方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥脱水方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、下水、し尿、産業排水などより生ずる生物処理汚泥が含まれる有機性汚泥を、安定して効率的に脱水することができる汚泥脱水方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、都市下水やし尿処理などから発生する生物処理汚泥を含む有機性汚泥は、有機物含有量の増加や腐敗などにより、汚泥脱水に必要な脱水剤の添加率が増加し、脱水ケーキの含水率が高く、汚泥処理量も低く抑えざるを得ないなど、難脱水化の傾向にある。これらの難脱水性汚泥に対しては、従来より、種々の脱水方法が試みられている。
例えば、特開昭63−158200号公報には、脱水ケーキの含水率が低く、ろ布剥離性が良好な汚泥の脱水方法として、無機凝集剤添加後のpH値が5〜8である有機質汚泥に対して両性有機高分子凝集剤を添加し、次いで脱水する汚泥の脱水方法が提案されている。また、特公平6−239号公報には、汚泥の処理能力が大きく、懸濁物質の回収率が高く、ろ布からの脱水ケーキの剥離性が良好であり、脱水ケーキの含水量を低減することができる有機性汚泥の脱水方法として、有機性汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに特定のコロイド当量値とアニオン量/カチオン量の比を有する両性有機高分子凝集剤を添加したのち、脱水する方法が提案されている。さらに、特公平3−47160号公報には、生成するフロックの強度が大きく、脱水が容易で、ケーキの含水率が低く、懸濁物質の分離水への流出が少ない有機性汚泥の脱水法として、余剰汚泥に硫酸バンドなどの金属塩を使用して凝集処理し、さらに第4級アンモニウム基を有するカチオン性高分子凝集剤を添加して脱水する方法が提案されている。このような2種以上の薬剤を併用して脱水する方法は、難脱水性汚泥の脱水性改善に効果があり、広く用いられるようになっている。しかし、これらの従来の技術には、薬品コストが高い、効果に汎用性が乏しい、設備や作業が煩雑になるなどの問題点がある。
このために、下水、し尿、産業排水などから生ずる生物処理汚泥を含む有機性汚泥に広く適用することができ、少量の薬剤の添加により効果的に脱水して、フロックの強度が大きく、ろ布からの剥離性が良好で、含水率の低いケーキを得ることができる汚泥脱水方法が求められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、下水、し尿、産業排水などより生ずる生物処理汚泥が含まれる有機性汚泥を、安定して効率的に脱水することができる汚泥脱水方法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】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機性汚泥に対して、第4級アンモニウム基を有するモノマー単位、(メタ)アクリルアミド単位及び(メタ)アクリル酸単位を有し、固有粘度が5dl/g以上であり、ηsp/c=[η]+k'cにおける勾配k'が40dl2/g2以下である両性ポリマーを添加して脱水することにより、容易に効果的な脱水を行い得ることを見いだし、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、
(1)有機性汚泥に対して、一般式[1]で表される単量体単位10〜70モル%、一般式[2]で表される単量体単位15〜80モル%及び一般式[3]で表される単量体単位3〜55モル%を有し、1規定の硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として30℃で測定した固有粘度が5dl/g以上であり、ηsp/c=[η]+k'cにおける勾配k'の値が40dl2/g2以下である両性ポリマーを添加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。
【化2】
(ただし、式中、R1は水素又はメチル基であり、R2は水素、炭素数1〜2のアルキル基又はベンジル基であり、3個のR2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、XはO又はNHであり、Yは炭素数2〜3のアルキレン基又はCH2CH(OH)CH2であり、Zは塩素、臭素、ヨウ素、1/2SO4又はCH3SO4であり、R3は水素又はメチル基であり、R4は水素又はメチル基であり、Mは水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である。また、ηspは比粘度であり、cはg/dl単位で表された濃度である。)
、及び、
(2)一般式[1]において、R 1 は水素又はメチル基であり、R 2 は水素、炭素数1〜2のアルキル基であり、XはOであり、Yは炭素数2アルキレン基であり、Zは塩素である第 ( 1 ) 項記載の汚泥脱水方法、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
(3)無機凝集剤を併せて添加する第(1)項記載の汚泥脱水方法、
を挙げることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明の汚泥脱水方法は、有機性汚泥に対して、一般式[1]、一般式[2]及び一般式[3]で表される構造単位を有し、1規定の硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として30℃で測定した固有粘度が5dl/g以上であり、ηsp/c=[η]+k’cにおける勾配k’の値が40dl2/g2以下である両性ポリマーを添加して脱水するものである。
【化3】
一般式[1]において、R1は水素又はメチル基であり、R2は水素、炭素数1〜2のアルキル基又はベンジル基であり、3個のR2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、XはO又はNHであり、Yは炭素数2〜3のアルキレン基又はCH2CH(OH)CH2であり、Zは塩素、臭素、ヨウ素、1/2SO4又はCH3SO4である。
一般式[1]で表される構造単位を与えるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドなどの(メタ)アクリロイルオキシアルキル第4級アンモニウム塩、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルアミン硫酸塩又は塩酸塩、(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルアミン塩酸塩などの(メタ)アクリロイルオキシアルキル第3級アミン塩、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェートなどの(メタ)アクリロイルアミノアルキル第4級アンモニウム塩などを挙げることができる。これらのモノマーは、1種を単独で用いることができ、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、(メタ)アクリロイルオキシアルキル第4級アンモニウム塩を好適に用いることができ、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド及びメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドを特に好適に用いることができる。
【0006】
一般式[2]において、R3は水素又はメチル基である。一般式[2]で表される構造単位を与えるモノマーは、(メタ)アクリルアミドである。アクリルアミド及びメタクリルアミドは、それぞれ1種を単独で用いることができ、あるいは、両者を組み合わせて用いることもできる。
一般式[3]において、R4は水素又はメチル基であり、Mは水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である。一般式[3]で表される構造単位を与えるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム、(メタ)アクリル酸アンモニウム、(メタ)アクリル酸カルシウムなどを挙げることができる。これらの中で、アクリル酸及びアクリル酸ナトリウムを好適に用いることができる。
本発明方法に用いる一般式[1]、一般式[2]及び一般式[3]で表される構造単位を有する両性ポリマーは、これらの構造単位以外の構造単位を有することができる。一般式[1]、一般式[2]及び一般式[3]以外の構造単位を与えるモノマーとしては、例えば、ビニルピロリドン、マレイン酸、アクリル酸メチルなどを挙げることができる。
本発明方法に用いる一般式[1]、一般式[2]及び一般式[3]で表される構造単位を有する両性ポリマーは、一般式[1]で表される構造単位が10〜70モル%であることが好ましく、20〜40モル%であることがより好ましい。また、一般式[2]で表される構造単位は15〜80モル%であることが好ましく、20〜60モル%であることがより好ましい。一般式[3]で表される構造単位は3〜55モル%であることが好ましく、5〜40モル%であることがより好ましい。一般式[1]、一般式[2]及び一般式[3]で表される構造単位以外の構造単位は、20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。
【0007】
本発明方法に用いる両性ポリマーは、1規定の硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として30℃で測定した固有粘度[η]が5dl/g以上、より好ましくは6dl/g以上であり、ηsp/c=[η]+k’cにおける勾配k’が40dl2/g2以下、より好ましくは30dl2/g2以下である。両性ポリマーの濃度の異なる溶液を数種調製し、あるいは、両性ポリマーの溶液を逐次希釈しつつ、オストワルド粘度計、ウベローデ型粘度計、キャノン−フェンスケ粘度計などの毛管粘度計を用いて、溶媒の粘度及び濃度の異なる溶液の粘度を測定する。溶媒の粘度がη0、濃度c(g/dl)の溶液の粘度がηであるとき、比粘度ηsp=(η−η0)/η0を濃度cで除した商である粘度数ηsp/cを濃度cに対してプロットすると、近似的にηsp/c=[η]+k’cで表される直線が得られる。得られた直線をc→0に外挿した切片[η](dl/g)が固有粘度であり、直線の勾配がk’(dl2/g2)である。固有粘度[η]が5dl/g以上、勾配k’が40dl2/g2以下の両性ポリマーを添加することにより、汚泥が効果的に凝集して良好な脱水性が得られる。両性ポリマーの固有粘度[η]が5dl/g未満であっても、勾配k’が40dl2/g2を超えても、脱水性が不良となるおそれがある。
本発明方法に用いる両性ポリマーの製造方法に特に制限はなく、例えば、水溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法などを挙げることができる。水溶液重合法の場合、モノマー濃度が10〜80重量%であるようなモノマー水溶液を調製し、系内を不活性ガスで置換したのち、重合開始剤を加えて20〜60℃程度で数時間重合を行うことが好ましい。このような重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、過酸化ベンゾイルなどの有機過酸化物、アゾビスシアノバレリン酸、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩などのアゾ系化合物などを挙げることができる。さらに、過酸化水素、過硫酸カリウムなどの過酸化物と、重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄などの還元剤を組み合わせたレドックス開始剤を使用することもできる。
本発明方法に用いる両性ポリマーは、モノマーに光重合増感剤を加えたのち、紫外線などを照射する光重合法によって製造することもできる。光重合増感剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどを挙げることができる。これらの光重合増感剤は、1種を単独で用いることができ、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
【0008】
本発明方法に用いるk’の値の小さい両性ポリマーは、熱重合法によっても、光重合法によっても製造することができる。光重合増感剤を使用した光重合法によると、容易にk’の値の小さい両性ポリマーを得ることができる。熱重合開始剤を使用した熱重合法を適用する場合には、連鎖移動剤などを添加するか、あるいは、レドックス開始剤を用いて重合を行うことが好ましい。
このk’に影響をおよぼす因子は明らかではないが、k’の値が小さいということは、溶液粘度の濃度依存性が小さいということである。すなわち、濃度が高くなってもポリマー分子同士の相互作用が小さいと考えられる。したがって、ポリマー分子と汚泥粒子との反応性が、ポリマー分子同士の反応性よりも勝っているものと考えられる。
本発明方法においては、下水、し尿、産業排水などの処理により生じる有機性汚泥、すなわち、いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝集沈殿、浮上汚泥及びこれらの混合物に、両性ポリマーを通常0.1〜0.4重量%水溶液として添加することが好ましい。また、本発明方法においては、両性ポリマーを単独で汚泥脱水に使用することもできるが、脱水効果面からは、鉄塩、アルミニウム塩などの無機多価金属塩を含む無機凝集剤を併用することが好ましい。併用する無機凝集剤に特に制限はなく、例えば、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどを挙げることができる。本発明方法において、汚泥に対する両性ポリマーの添加量は、汚泥固形分に対して1〜2重量%であることが好ましい。また、併用される無機凝集剤の添加量は、汚泥固形分に対して10〜50重量%であることが好ましい。
本発明方法において、凝集された汚泥の脱水方法に特に制限はないが、脱水機として、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機を好適に用いることができる。
本発明の汚泥脱水方法によれば、従来の高分子凝集剤を用いる脱水方法に比べて、脱水ケーキの含水率を低減することができるとともに、汚泥性状の変動に対して安定処理が可能である。このような効果を奏することから、本発明方法は、下水、し尿、産業排水などの処理で生じる広範囲の有機性汚泥、すなわち、いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝集沈殿、浮上汚泥及びこれらの混合物の処理に極めて有用であり、特に従来脱水が困難であった有機分含有量(VSS/SS)の高い汚泥や、腐敗度の高い汚泥に対して際だった効果を発揮する。
【0009】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、製造例において、ポリマーの粘度は、1規定の硝酸ナトリウム水溶液(pH3)を溶媒として30℃において測定し、c→0g/dlに外挿して、固有粘度[η]と勾配k’の値を求めた。
製造例1
アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド46.5g(0.24モル)、アクリルアミド19.9g(0.28モル)、アクリル酸20.2g(0.28モル)及び脱イオン水108.4gを300mlビーカーに採り、氷浴中で窒素ガスを流量500ml/分で30分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。あらかじめ窒素ガスで置換した20cm角×10cm深さのガラス製フタ付きステンレス鋼製容器にモノマー混合液を移し、ベンゾインイソプロピルエーテル52.0mg(対モノマー600ppm)をメタノール5mlに溶解した溶液を添加し、中心波長365nmの紫外線を照射して光重合を行った。重合中、ステンレス鋼製容器は15℃に保った。1時間後、ゲル状になったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は9.3dl/gであり、k’の値は29.4dl2/g2であった。このポリマーをA−1とする。なお、アセトン精製は、ゲル状ポリマーを5〜10mm角程度の大きさに裁断し、アセトン中に投入してゲル中の水を除去する方法で行った。
製造例2
アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド34.8g(0.18モル)、アクリルアミド14.9g(0.21モル)、アクリル酸15.1g(0.21モル)及び脱イオン水130.1gを300mlビーカーに採り、氷浴中で窒素ガスを流量500ml/分で30分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。あらかじめ窒素ガスで置換した20cm角×10cm深さのガラス製フタ付きステンレス鋼容器にモノマー混合液を移し、ベンゾインイソプロピルエーテル38.9mg(対モノマー600ppm)をメタノール5mlに溶解した溶液を添加し、中心波長365nmの紫外線を照射して光重合を行った。重合中、ステンレス鋼製容器は15℃に保った。1時間後、ゲル状になったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は7.8dl/gであり、k’の値は39.3dl2/g2であった。このポリマーをA−2とする。
製造例3
アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド7.7g(0.04モル)、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド41.5g(0.2モル)、アクリルアミド34.1g(0.48モル)、アクリル酸5.8g(0.08モル)及び脱イオン水100.8gを300mlセパラブルフラスコに採り、氷浴中で窒素ガスを流量500ml/分で30分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。連鎖移動剤としてチオ尿素0.13gを添加し、さらに重合開始剤として過硫酸アンモニウム22.3mg(対モノマー250ppm)と亜硫酸水素ナトリウム22.3mg(対モノマー250ppm)をそれぞれ5mlずつの脱イオン水に溶解して添加し、20℃に加温して熱重合を行った。15時間後、ゲル状になったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は8.1dl/gであり、k’の値は23.1dl2/g2であった。このポリマーをA−3とする。
【0010】
製造例4
ベンゾインイソプロピルエーテルの添加量を259.8mg(対モノマー3,000ppm)とした以外は、製造例1と全く同じ条件で合成を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は4.9dl/gであり、k’の値は20.2dl2/g2であった。このポリマーをB−1とする。
製造例5
製造例1と同量のアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド、アクリル酸及び脱イオン水を300mlセパラブルフラスコに採り、氷浴中で窒素ガスを流量500ml/分で30分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(V−50)86.6mg(対モノマー1,000ppm)を添加し、40℃に加温して熱重合を行った。15時間後、ゲル状になったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は9.0dl/gであり、k’の値は47.8dl2/g2であった。このポリマーをB−2とする。
製造例6
製造例3と同量のアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド、アクリル酸及び脱イオン水を300mlセパラブルフラスコに採り、氷浴中で窒素ガスを流量500ml/分で30分間通気し、モノマー混合液中の溶存酸素ガスを除去した。重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(V−50)89.1mg(対モノマー1,000ppm)を添加し、40℃に加温して熱重合を行った。15時間後、ゲル状になったポリマーを取り出し、アセトン精製、真空乾燥、破砕を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は8.3dl/gであり、k’の値は48.1dl2/g2であった。このポリマーをB−3とする。
製造例7
重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(V−50)267.3mg(対モノマー3,000ppm)を添加した以外は製造例6と全く同じ条件で重合を行って粉末ポリマーを得た。このポリマーの固有粘度は4.8dl/gであり、k’の値は33.8dl2/g2であった。このポリマーをB−4とする。
製造例1〜7における重合方法、モノマー仕込み比、得られた両性ポリマーの固有粘度とk’の値を第1表に示す。
【0011】
【表1】
【0012】
製造例1〜3で得られた両性ポリマーA−1〜A−3は、固有粘度5dl/g以上、k’の値40dl2/g2以下という条件を満たすポリマーである。一方、製造例4と製造例7で得られた両性ポリマーB−1とB−4は、k’の値は40dl2/g2以下であるが、固有粘度が5dl/g未満である。また、製造例5と製造例6で得られた両性ポリマーB−2とB−3は、固有粘度は5dl/g以上であるが、k’の値が40dl2/g2を超えている。
なお、実施例及び比較例において、フロック強度と脱水ケーキの剥離性は、下記の方法により評価した。
(1)フロック強度
凝集した汚泥を100メッシュのナイロンろ布を敷いたヌッチェロートに注ぎ込み、ろ過後の汚泥を手に取り、徐々に絞ってそのときの強度を以下の通り判定する。
◎:1回の手絞りで、すぐに絞り込まれたケーキとなり、最大握力で最後まで絞ることができる。
○:1回の手絞りで、絞り込まれるが、最大握力では、ケーキが指の間に侵入する。
△:4〜5回ゆっくり絞ると、水が抜け、固形状のケーキが得られるが、握力を高めると、指の間から抜け出る。
×:手の中にケーキが残らず、ほとんど指の間から抜け出る。
(2)脱水ケーキの剥離性
前記のろ過後の汚泥をろ布に取り、ベルトプレス用ろ布(ポリエステル、杉綾織)及びスポンジではさみ、1.0kg/cm2の圧力で1分間圧搾したのち、ろ布を剥がしたとき、剥離し得る脱水ケーキ重量の全体に対する割合により判定する。
◎:脱水ケーキを完全に剥離することができる。
○:脱水ケーキの90重量%以上100重量%未満が剥離される。
△:脱水ケーキの60重量%以上90重量%未満が剥離される。
×:脱水ケーキの60重量%未満が剥離される。
【0013】
実施例1(遠心脱水機適用机上試験)
し尿処理場の消化汚泥を凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。消化汚泥の性状は、pH6.9、電気伝導率205mS/m、SS1.61重量%、VSS/SS74.5重量%、繊維分/SS2.5重量%であった。
汚泥200mlを容量300mlのビーカーにとり、家庭用ハンドミキサー[松下電器産業(株)、MK−22]で回転数350rpm、5秒間撹拌した。20重量%塩化第二鉄水溶液を塩化第二鉄濃度が5,000mg/リットルになるように添加して、さらに20秒間撹拌した。この液に、純水で濃度0.2重量%に溶解した両性ポリマーA−1の水溶液を、両性ポリマーA−1の濃度が400mg/リットルになるよう速やかに添加したのち、5秒間撹拌した。次いで、ナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径50mmの硬質塩化ビニル製円筒を置き、その中へ凝集した汚泥を一気に注ぎ込み、20秒後の重力ろ液量を測定したところ、120mlであった。
ナイロンろ布上に堆積した汚泥は、1回の手絞りですぐに絞り込まれたケーキとなり、最大握力で最後まで絞ることができ、フロック強度は優れていた。ろ過後の汚泥をベルトプレス用ろ布に取り、0.5kg/cm2の圧力で1分間圧搾を行って脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキの含水率は、81.2重量%であった。
実施例2
両性ポリマーA−1の代わりに両性ポリマーA−2を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行った。
20秒後の重力ろ液量は、116mlであった。ナイロンろ布上に堆積した汚泥は、1回の手絞りですぐに絞り込まれたケーキとなり、最大握力で最後まで絞ることができ、フロック強度は優れていた。脱水ケーキの含水率は、81.8重量%であった。
比較例1
両性ポリマーA−1の代わりに両性ポリマーB−1を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行った。
20秒後の重力ろ液量は、80mlであった。ナイロンろ布上に堆積した汚泥は、4〜5回ゆっくり絞ると、水が抜け、固形状のケーキが得られるが、握力を高めると指の間から抜け出て、フロック強度は不良であった。脱水ケーキの含水率は、83.9重量%であった。
比較例2
両性ポリマーA−1の代わりに両性ポリマーB−2を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行った。
20秒後の重力ろ液量は、110mlであった。ナイロンろ布上に堆積した汚泥は、2〜3回ゆっくり絞ると、絞り込まれたが、最大握力では、ケーキが指の間に侵入し、フロック強度はやや不良であった。脱水ケーキの含水率は、82.5重量%であった。
実施例1〜2及び比較例1〜2の結果を、第2表に示す。
【0014】
【表2】
【0015】
第2表に見られるように、し尿処理場の消化汚泥に両性ポリマーA−1又はA−2と塩化第二鉄を添加した実施例1〜2においては、20秒後の重力ろ液量が多くろ過性が良好であり、凝集汚泥のフロック強度に優れ、脱水ケーキの含水率も低い。これに対して、固有粘度の低い両性ポリマーB−1を用いた比較例1及びk’の値の大きい両性ポリマーB−2を用いた比較例2においては、20秒後の重力ろ液量が少なくろ過性が劣り、凝集汚泥のフロック強度が不良であり、脱水ケーキの含水率も高い。
実施例3(ベルトプレス型脱水機適用机上試験)
水産団地の余剰汚泥を、凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。用いた余剰汚泥の性状は、pH6.54、電気伝導率124mS/m、SS2.39重量%、VSS/SS76.3重量%、繊維分/SS0.5重量%であった。
汚泥200mlを300mlのビーカーに採取し、20重量%塩化第二鉄水溶液を塩化第二鉄濃度が1,000mg/リットルになるように添加し、スパーテルを用いて350rpmの回転数で20秒間撹拌し、さらに純水で濃度0.2重量%に溶解した両性ポリマーA−3の水溶液を、両性ポリマーA−3の濃度が100mg/リットルになるように添加し、スパーテルを用いて180rpmの回転数で30秒間撹拌した。次いで、ナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径50mmの硬質塩化ビニル製円筒を置き、その中へ凝集した汚泥を一気に注ぎ込み、20秒後の重力ろ液量を測定したところ、165mlであった。
ろ過後のナイロンろ布上に堆積した汚泥をベルトプレス用ろ布に取り、1.0kg/cm2の圧力で1分間圧搾を行って脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキはろ布から完全に剥離し、その含水率は79.8重量%であった。
比較例3
両性ポリマーA−2の代わりに両性ポリマーB−3を用いた以外は、実施例3と同じ操作を行った。
20秒後の重力ろ液量は、150mlであった。脱水ケーキは、約80重量%がろ布から剥離した。脱水ケーキの含水率は、82.0重量%であった。
比較例4
両性ポリマーA−2の代わりに両性ポリマーB−4を用いた以外は、実施例3と同じ操作を行った。
20秒後の重力ろ液量は、120mlであった。脱水ケーキは、約95重量%がろ布から剥離した。脱水ケーキの含水率は、80.3重量%であった。
実施例3及び比較例3〜4の結果を、第3表に示す。
【0016】
【表3】
【0017】
第3表に見られるように、水産団地の余剰汚泥に両性ポリマーA−3と塩化第二鉄を添加した実施例3においては、20秒後の重力ろ液量が多くろ過性が良好であり、脱水ケーキの剥離性に優れ、脱水ケーキの含水率も低い。これに対して、k’の値の大きい両性ポリマーB−3を用いた比較例3及び固有粘度の低い両性ポリマーB−4を用いた比較例4においては、20秒後の重力ろ液量が少なくろ過性が劣り、脱水ケーキの剥離性が不良であり、脱水ケーキの含水率も高い。
【0018】
【発明の効果】
本発明の汚泥脱水方法によれば、従来の高分子凝集剤を用いる脱水方法に比べて、脱水ケーキの含水率を低減することができ、汚泥性状の変動に対して安定した処理が可能である。このような効果を奏することから、本発明方法は、下水、し尿、産業排水などの処理で生じる広範囲の有機性汚泥、すなわち、いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝集沈殿、浮上汚泥及びこれらの混合物の処理に極めて有用であり、特に従来脱水が困難であった有機分含有量(VSS/SS)の高い汚泥や、腐敗度の高い汚泥に対して際だった効果を発揮する。
Claims (2)
- 有機性汚泥に対して、一般式[1]で表される単量体単位10〜70モル%、一般式[2]で表される単量体単位15〜80モル%及び一般式[3]で表される単量体単位3〜55モル%を有し、1規定の硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として30℃で測定した固有粘度が5dl/g以上であり、ηsp/c=[η]+k'cにおける勾配k'の値が40dl2/g2以下である両性ポリマーを添加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。
- 一般式[1]において、R 1 は水素又はメチル基であり、R 2 は水素、炭素数1〜2のアルキル基であり、XはOであり、Yは炭素数2アルキレン基であり、Zは塩素である請求項1記載の汚泥脱水方法。
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