JP3924056B2 - Sludge dewatering agent and sludge treatment method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、屎尿汚泥または各種産業廃水といった汚泥の処理に用いられる汚泥脱水剤及び汚泥処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
下水汚泥、屎尿汚泥または各種産業廃水といった汚泥の処理は、これら汚泥に凝集剤(脱水剤)を添加することによって懸濁物質を凝集させてフロックを生成し、このフロックを生成させた汚泥をベルトブレス脱水機やフィルタープレス脱水機等によって脱水し固形成分(ケーキ)と水に分離することによって行われる。このような汚泥の処理においては、処理過程で生成するフロックやケーキの含水率が低いこと、また汚泥の濾過に際して濾過速度が速く、濾布とケーキの剥離性が良いことが求められる。
【0003】
このような汚泥の処理に用いられる脱水剤としては、ジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルメタアクリレートの四級塩の重合体、ジメチルアミノエチルアクリレートまたはジメチルアミノエチルメタアクリレートの四級塩とアクリルアミドの共重合体等のカチオン性高分子凝集剤が単独で用いられたり、これらカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤が組み合わされて使用されるのが一般的である。
【0004】
ここで、アニオン性高分子凝集剤としては各種高分子が提案されており、例えば特開昭58−216707号公報にはポリアクリル酸が提案され、また特開平2−298400号公報には平均分子量1000〜100万のポリスチレンスルホン酸ナトリウムが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カチオン性高分子凝集剤の単独での使用では、生成されるフロックの含水率が高く、脱水性が十分であるとは言えない。また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み合わせにおいて、ポリアクリル酸ナトリウムや平均分子量1000〜100万のポリスチレンスルホン酸ナトリウムをアニオン性凝集剤として使用した場合でも、汚泥の濾過速度が遅く、処理効率が低いといった問題があった。
【0006】
そこで、本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、処理過程で生成するケーキの含水率が低く、また汚泥を濾過する工程で高い濾過効率が得られ、濾布とケーキの剥離が容易に行える汚泥脱水剤及び汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の汚泥脱水剤は、架橋構造を有し、重量平均分子量が110万〜1000万のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩であって、スルホン酸基の含有量が芳香族に対して30モル%以上であることを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の汚泥処理方法は、汚泥に、架橋構造を有し、重量平均分子量が110万〜1000万のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩であって、スルホン酸基の含有量が芳香族に対して30モル%以上である汚泥脱水剤と、カチオン性高分子凝集剤及び/または無機凝集剤を逐次添加することにより、汚泥の処理を行うことを特徴とするものである。
【0009】
架橋構造を有し、重量平均分子量が110万〜1000万のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩であって、スルホン酸基の含有量が芳香族に対して30モル%以上である汚泥脱水剤を用い、これとカチオン性高分子凝集剤及び/または無機凝集剤を汚泥に逐次添加すると、含水率の低いフロックが生成する。このフロックが生成した汚泥を濾過すると、高い濾過速度で濾過が行われ、濁度の低い濾液と含水率の低い汚泥のケーキに分離される。このように生成したケーキは濾布から容易に剥離され、また含水率が低いので少ない燃料使用量で焼却することができる。したがって、汚泥が効率よく処理される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【0011】
本発明の汚泥脱水剤は、重量平均分子量が110万以上のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩を含有するものである。このスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩は、いわゆるアニオン性高分子凝集剤として作用するものであり、汚泥にそのまま添加されるか、もしくは汚泥に高分子凝集剤及び/または無機凝集剤を添加した後に添加される。
【0012】
上記スチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩としては、スチレンホモポリマーのスルホン化物及び/またはその塩であっても良く、スチレンと当該スチレンと共重合可能なモノマーとの共重合体のスルホン化物及び/またはその塩であっても良い。
【0013】
スチレンと共重合可能なモノマーとしては、α−メチルスチレン,ビニルトルエン,ビニルナフタレン等の芳香族モノマー、ブタジエン,イソプレン,ペンタジエン,シクロペンタジエン等の共役ジエン類、エチレン,プロピレン,ブテン、イソブチレン等のオレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸またはこれらのエステル類、アクリロニトリル等のニトリル基含有モノマーが挙げられる。これらのモノマーは、1種単独でスチレンと共重合させても、2種以上をスチレンと共重合させても良い。但し、これら他のモノマーの含有量は、50モル%以下とするのが良く、2〜40モル%とするのが望ましい。
【0014】
また、このようなスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩は、凝集効果を上げるために架橋構造のような3次元構造を有しているのが好ましい。
【0015】
架橋構造を有するスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩を生成する方法としては(a)スチレン系重合体をスルホン化する際に、積極的にスルホン架橋を形成させる方法、(b)スチレン系重合体を得るための重合反応の際に、ジビニルベンゼン等の架橋性モノマーを添加することによって架橋スチレン系重合体とし、これをスルホン化する方法がある。
【0016】
このうち(a)の方法の場合、具体的にはスチレン系重合体を0.2〜40重量%の濃度で溶媒に溶解し、無水硫酸のようなスルホン化剤によってスルホン化するといった条件が用いられる。
【0017】
ここで用いるスチレン系重合体は、汚泥脱水剤を製造するために新規に合成されたもの(バージン材)であっても、工場や販売店、家庭等から排出される廃棄物(廃材)であってもよく、また、バージン材と廃材とを併用してもよい。地球環境を保全する観点からは、バージン材よりも廃材を積極的に用いることが望ましい。
【0018】
なお、廃材を用いる場合、スチレン系重合体は、他の重合体とのアロイ物であってもよく、顔染料や安定剤、難燃剤、可塑剤、充填剤、その他の補助剤等の各種添加剤を含んでいても構わない。
【0019】
また、スチレン系重合体には、他の重合体が混合されていても良い。混合可能な重合体としては、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、PVC(ポリ塩化ビニル)、ポリブタジエン等が挙げられる。但し、これら重合体の混合量は60重量%以下であることが望ましい。他の重合体の混合量が60重量%よりも多くなると、スルホン酸基の導入が阻害される。
【0020】
この(a)の方法で得られるスチレン系共重合体スルホン化物及び/またはその塩の場合、スチレン系重合体スルホン化物の重量平均分子量(Mw−S)とスルホン化前のスチレン系重合体の重量平均分子量(Mw−P)の比(Mw−S)/(Mw−P)が架橋度の指標となり、この比が大きい程スルホン架橋が多く形成されていることを意味する。
【0021】
汚泥脱水剤として用いるスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩としては、この(Mw−S)/(Mw−P)の値が4.5〜20.0であることが好ましい。(Mw−S)/(Mw−P)の値が4.5より小さいと、分子の広がりが不十分であり、凝集効果が十分に発揮されない。また、(Mw−S)/(Mw−P)の値が20.0を越えると、水への溶解性が低くなり、十分な凝集効果が得られない。
【0022】
(b)の方法では、具体的には、スチレン系モノマー同士の重合あるいはスチレン系モノマーと他のモノマーの共重合の際にジビニルベンゼン等の架橋性モノマーを添加して、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合することにより架橋スチレン系重合体を生成し、これを常法によってスルホン化する。
【0023】
この架橋性モノマーは、添加量がスチレン系モノマーに対して0.01〜10モル%であるのが好ましい。架橋性モノマーの添加量が0.01モル%より少ないと、得られる重合体の架橋度が不十分になり、凝集効果を十分に上げることができない。また、架橋性モノマーの添加量が10モル%を越えると、重合体のスルホン化物及び/またはその塩が水に対して不溶性となり、凝集効果が充分に発揮されない。
【0024】
また、スチレン系重合体スルホン化物の塩は、以上のようにして合成されるスチレン系重合体スルホン化物をアルカリによって中和することによって得られるものであってもよく、スチレンスルホン酸塩のホモポリマー、スチレンスルホン酸塩と当該スチレンスルホン酸塩と共重合可能なモノマーとの共重合体であっても良い。
【0025】
スチレンスルホン酸塩と共重合可能なモノマーとしては、アクリル酸またはその塩類、ビニルスルホン酸の塩類、アリルスルホン酸の塩類、メタリルスルホン酸の塩類、2−アクリルアミド−2−フェニルプロパンスルホン酸の塩類、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の塩類、(メタ)アクリルアミドが挙げられる。これらのモノマーは、1種単独でスチレンスルホン酸塩と共重合させても、2種類以上をスチレンスルホン酸塩と共重合させても良い。但し、これら他のモノマーの含有量は、50モル%以下とするのが良く、2〜40モル%とするのが望ましい。
【0026】
スチレンスルホン酸塩とこれらモノマーの共重合体においても、凝集効果を上げるために架橋構造のような3次元構造を有しているのが好ましい。
【0027】
架橋構造を形成するにはスチレンスルホン酸塩とこれらモノマーを重合反応させる際に、0.01〜10モル%の量で架橋性モノマーを添加すれば良い。
【0028】
架橋性モノマーとしては、メチレンビスアクリルアミド、メチレンビスメタアクリルアミド、ヘキサメチレンビスアクリルアミド、ヘキサメチレンビスメタアクリルアミド、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタアクリレート、アジピン酸ジビニル、アリルアクリレート、アリルメタアクリレート、N,N−ジアリルアクリルアミド、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート等が用いられる。
【0029】
このスチレン系重合体スルホン化物の塩において、塩の種類にはアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩および第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
【0030】
アルカリ金属塩を形成するアルカリ金属イオンとしては、リチウム、ナトリウムおよびカリウムのイオンが挙げられる。
【0031】
アルカリ土類金属塩を形成するアルカリ土類金属イオンとしては、マグネシウム、カルシウムのイオンが挙げられる。
【0032】
アミン塩を形成するアミンとしては、トリメチルアミン,トリエチルアミン,トリブチルアミン,ジエチルアミン,ジブチルアミン,ブチルアミン等のアルキルアミン、アニリン,ベンジルアミン等のアリールアミン、トリエタノールアミン,ジエタノールアミン,モノエタノールアミン,モノエタノールジメチルアミン等のアルカノールアミンが挙げられる。
【0033】
第4級アンモニウム塩の第4級アンモニウム化合物としては、ヒドロキシテトラエチルアンモニウム,ヒドロキシトリメチルエチルアンモニウム,ヒドロキシテトラメチルアンモニウム,ヒドロキシトリメチルベンジルアンモニウム等のヒドロキシテトラアルキル(アリール)アンモニウムが挙げられる。
【0034】
これらの塩のうちアルカリ金属塩が好ましく、ナトリウム塩が最も好ましい。なお、上記スチレン系重合体スルホン化物の塩には、これらイオンが1種類で含有されていても良く、2種類以上が含有されていても良い。
【0035】
このようなスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩は、スルホン酸基の含有量が芳香核に対して30モル%以上であるのが好ましい。スルホン酸基の含有量がこれより少ないと水溶性を示さなくなり、脱水効果が大幅に低下してしまう。
【0036】
またスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩の重量平均分子量は110万〜1,000万であるのが好ましく、120万〜1,000万であるのがより好ましい。重量平均分子量が110万より小さい場合には、汚泥中の陽イオンに対する静電吸着力が低下することから、フロックの含水率、汚泥脱水時の濾過速度、脱水ケーキの剥離性、濾液の清浄性(濁度)等に関する脱水性能が十分に得られない。逆に重量平均分子量が1,000万を超えると、当該汚泥脱水剤の取り扱い性が悪くなる。
【0037】
以上のようなスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩は、カチオン性高分子凝集剤及び/または無機凝集剤と組み合わせて使用される。
【0038】
カチオン性高分子凝集剤としては、下記のものが挙げられる。
【0039】
(1)ジアルキルアミノアルキルアクリレートまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリレートの四級化物(四級化剤としては、塩化メチル、ジメチル硫酸、塩化ベンジル等)もしくはその酸塩(酸塩としては、塩酸塩、硫酸塩などの無機酸塩および酢酸塩などの有機酸塩など)の重合体、またはこれらとアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体(例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級化物の重合体、またはこれとアクリルアミドとの共重合体)
(2)ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリルアミドの四級化物もしくはその酸塩の重合体、またはこれらとアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体(例えば、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのメチルクロライド四級化物とアクリルアミドとの共重合体)
(3)ポリアクリルアミドのカチオン変性物(例えば、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物およびホフマン分解物)
(4)エピハロヒドリン−アミン縮合物(例えば、エピハロヒドリンとC2−6のアルキレンジアミンとの重縮合物)
(5)ポリビニルイミダゾリンとその四級化物もしくは酸塩
(6)ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライド
(7)ジシアンジアミド縮合物(例えば、ジシアンジアミドと塩化アンモニウムのホルマリン縮合物)
(8)ポリエチレンイミンとその四級化物もしくは酸塩
(9)ポリビニルイミダゾールとその四級化物もしくは酸塩
(10)ポリ4−ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド
(11)キトサンとその塩類
(12)N−ビニルホルムアミド/アクリロニトリルコポリマーの酸性加水分解物とその四級化物もしくは酸塩
(13)ポリビニルピリジンとその四級化物もしくは酸塩
(14)水溶性アニリン樹脂とその四級化物もしくは酸塩
(15)アルキレンジクロライドとポリアルキレンポリアミンの縮合物
(16)アニリン−ホルムアルデヒド重縮合物塩
(17)ポリヘキサメチレンチオ尿素酢酸塩
(18)ポリアミノ酸(例えば、ポリリジンやポリグルタミン酸およびその塩類)等が挙げられる。
【0040】
これらのうち、好ましいのはジアルキルアミノアルキルアクリレートまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリレートの四級化物もしくはその酸塩の重合体、またはこれらとアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体、およびジアルキルアミノアルキルアクリルアミドまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリルアミドの四級化物もしくはその酸塩の重合体、またはこれらとアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体であり、特に、好ましいのはジアルキルアミノアルキルアクリレートまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリレートの四級化物もしくはその酸塩の重合体、またはこれらとアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体である。
【0041】
また、無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、塩化コッパラス、変性塩基性硫酸アルミニウム(LACS)、活性シリカ等が挙げられる。
【0042】
これらのカチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤はそれぞれを単独で用いることもでき、2種類以上のカチオン性高分子凝集剤を組み合わせたり、あるいは2種類以上の無機凝集剤の組み合わせてもよい。さらにカチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤を併用しても構わない。
【0043】
上述のようなスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩と、カチオン性高分子凝集剤、無機凝集剤を組み合わせて汚泥の処理を行うには、まずこれら化合物を汚泥中に添加し、汚泥中の懸濁物質を凝集させ、フロックを生成する。
【0044】
ここで処理対象となる汚泥は、ゼータ電位がマイナス電位を示し負電荷に帯電したものであり、有機性汚泥が主なものになるが、この汚泥には無機質が混入していてもよい。例えば、下水、屎尿、その他各種汚水の活性汚泥処理における余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、屎尿浄化槽汚泥およびこれらの好気性または嫌気性消化汚泥、紙パルプ工業廃水、含油廃水、染色廃水等の凝集沈殿汚泥、下水、屎尿等の三次処理で発生する凝集汚泥などが挙げられる。これらの汚泥は単独または混合されて処理される。
【0045】
このような汚泥にスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩と、カチオン性高分子凝集剤や無機凝集剤を添加するに際しては、これらを別々に逐次添加するのが望ましい。
【0046】
添加の方法としては、スチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩を添加、攪拌して凝集を行った後、カチオン性高分子凝集剤または無機凝集剤を添加、撹拌して凝集させる方法と、カチオン性高分子凝集剤または無機凝集剤を添加、撹拌して凝集を行った後、スチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩を添加、撹拌して凝集させる方法の2つがあるが、後者の方が一般的である。
【0047】
これら化合物の汚泥への添加方法は、汚泥に化合物を直接添加する方法であってもよく、または化合物を水に溶解もしくは混合分散したものを汚泥に添加する方法でも差し支えない。
【0048】
それぞれの化合物の添加量は、汚泥の種類や汚泥中の懸濁物の濃度、脱水処理設備にもよるが、概ね0.01〜1000ppm(対廃水)、好ましくは、0.1〜500ppm(対廃水)が適当である。添加量が少ないと充分な脱水効果が得られない。また添加量を上記範囲を越えて多くしても、それ以上の凝集効果は得られず、却って化合物が無駄になってしまう。なお、通常はスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩に対してカチオン性凝集剤は等倍〜百数十倍量添加する。
【0049】
なお、この汚泥の凝集に際しては、さらにノニオン性またはアニオン性高分子凝集剤、凝結剤、キレート樹脂、キレート剤、活性炭、オゾン水、イオン交換樹脂およびイオン交換膜、吸水性樹脂、過酸化水素水、塩素および液体塩素、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素、さらし粉、塩素化イソシアヌル、けいそう土、酸化チタン等の光触媒、生物処理剤等の各種副処理剤を併用してもよい。
【0050】
このようにして化合物を添加することによって懸濁物を凝集させた後、凝集物を脱水する。脱水機としては、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス等の従来より使用されている脱水機がいずれも使用可能であるが、特に本発明を使用するとベルトプレス脱水機において形成されたケーキの含水率が低くなり、ケーキと濾布の剥離性が改善される。
【0051】
そして、これらの脱水機によって脱水されたケーキは、公知の方法で焼却や埋め立て処理が施される。また、燃料化、コンポスト化することも極めて容易である。
【0052】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0053】
まず、この実施例で使用した分子量が110万以上のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩(重合体1〜重合体9)、これと比較するための比較用重合体1〜比較用重合体5、これらと組み合わせて使用するカチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤を以下に示す。
【0054】
重合体1
重合体1は、重量平均分子量が150万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0055】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は次のようにして合成した。
【0056】
まず、市販のGPグレードのポリスチレン(重量平均分子量Mw:20万)100重量部を、クロロホルム2000重量部に溶解して原料溶液を調製した。そして、この原料溶液を、スルホン化剤である無水硫酸(SO3)とともにタービン型撹拌機付きのスルホン化反応器に連続的に供給し、温度45℃でスルホン化反応を行った。なお、液剤の供給速度は、原料溶液が80g/分、無水硫酸が3.38g/分であり、ポリスチレンのスチレン単位に対するSO3のモル比(SO3/スチレン単位)は1.10とした。また、反応器には、容量400mlのジャケット付き反応器を使用した。
【0057】
そして、得られた反応混合物からクロロホルムを留去することでポリスチレンスルホン化物を得た後、水酸化ナトリウム水溶液で中和することによってポリスチレンスルホン酸のNa塩を生成した。このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、重量平均分子量が150万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%であった。
【0058】
重合体2
重合体2は、重量平均分子量が160万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0059】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、発泡スチロール廃材を原料として次のように合成した。
【0060】
まず、発泡スチロール廃材(重量平均分子量Mw21万のポリスチレン)60重量部を、1,2−ジクロロエタン2000重量部に溶解して原料溶液を調製した。そして、この原料溶液を、スルホン化剤である無水硫酸(SO3)とともにタービン型撹拌機付きのスルホン化反応器に連続的に供給し、温度45℃でスルホン化反応を行った。なお、この液剤の供給速度は、原料溶液が80g/分、無水硫酸が2.12g/分であり、ポリスチレン中のスチレン単位に対するSO3のモル比(SO3/スチレン単位)は1.15とした。また、反応器には、容量400mlのジャケット付き反応器を使用した。
【0061】
そして、得られた反応混合物から1,2−ジクロロエタンを留去することでポリスチレンスルホン化物を得た後、水酸化ナトリウム水溶液で中和することによってポリスチレンスルホン酸のNa塩を生成した。このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、重量平均分子量が160万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%であった。
【0062】
重合体3
重合体3は、重量平均分子量が300万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が90モル%のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0063】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、発泡スチロールの代わりにテレビのハウジング廃材(重量平均分子量Mw18万のポリスチレンを主体とし、ポリブタジエンを5モル%含有)を用いること以外は重合体2の場合と同様に原料溶液の調製、スルホン化、溶剤の留去及び水酸化ナトリウム水溶液による中和を行うことで生成した。
【0064】
重合体4
重合体4は、重量平均分子量が110万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が60モル%のスチレン−イソプレン共重合体スルホン化物のK塩である。
【0065】
このスチレン−イソプレン共重合体スルホン化物のK塩は次のようにして合成した。
【0066】
まず、スチレン140重量部、イソプレン60重量部、1,4−ジオキサン5重量部及びシクロヘキサン3800重量部の混合物を、オートクレーブ反応器に入れ、反応器内を窒素置換した。その後、この混合物にn−ブチルリチウムを1.6mol/l溶解させたヘキサン溶液0.7mlを加え、5時間重合反応を行った。得られた重合物についてGPCにより分子量を測定したところ18万であった。
【0067】
次に、得られた重合物溶液をガラス反応器に注入し、これにスルホン化剤である無水硫酸を、ガス状にして吹き込みスルホン化を行った。そして、得られた反応混合物から溶媒を留去することでスチレン−イソプレン共重合体のスルホン化物を得た後、水酸化カリウム水溶液で中和することによってスチレン−イソプレン共重合体スルホン化物のK塩を生成した。このイソプレン共重合体スルホン化物のK塩は、重量平均分子量が110万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が60モル%であった。
【0068】
重合体5
重合体5は、重量平均分子量が113万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が95モル%のスチレン−アクリル酸共重合体のスルホン化物のNa塩である。
【0069】
このスチレン−アクリル酸共重合体スルホン化物のNa塩は次のようにして合成した。
【0070】
まず、スチレン160重量部、アクリル酸40重量部、1,2−ジクロロエタン1800重量部の混合物を反応器に入れ、乾燥窒素気流下で、過酸化ベンゾイル0.4重量部を加えた後、温度80℃で3時間撹拌した。さらに過酸化ベンゾイル0.4重量部を添加し、温度80℃で3時間撹拌し、この後、これと同じ過酸化ベンゾイルの添加及び撹拌作業を3回繰り返し、重合反応を行った。次いで、反応混合物から未反応モノマーを溶媒とともに留去させることでスチレン−アクリル酸共重合体を得た。得られた重合物についてGPCにより分子量を測定したところ、25万であった。
【0071】
そして得られた重合物を1,2−ジクロロエタン1800重量部に溶解し、重合体2の場合と同様にスルホン化、溶剤の留去、水酸化ナトリウム水溶液による中和を行うことによってスチレン−アクリル酸共重合体のスルホン化物のNa塩を生成した。得られたスチレン−アクリル酸共重合体のスルホン化物のNa塩は、重量平均分子量が113万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が95モル%であった。
【0072】
重合体6
重合体6は、重量平均分子量が150万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が75モル%の架橋ポリスチレンスルホン化物のアンモニウム塩である。
【0073】
この架橋ポリスチレンスルホン化物のアンモニウム塩は次のようにして合成した。
【0074】
まず、スチレン200重量部、p−ジビニルベンゼン1重量部、シクロヘキサン1800重量部の混合物を反応器に入れ、乾燥窒素気流下で、アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、温度80℃で3時間撹拌した。さらにアゾビスイソブチロニトリル1重量部を添加し、温度80℃で3時間撹拌し、この後、これと同じアゾビスイソブチロニトリルの添加及び撹拌作業を3回繰り返し、重合反応を行った。次いで、反応混合物から未反応モノマーを溶媒とともに留去させることで架橋ポリスチレンを得た。得られた重合物についてGPCにより分子量を測定したところ、20万であった。
【0075】
次に、得られた重合物にシクロヘキサン1800重量部を加え、スルホン化剤である無水硫酸をガス状にして吹き込みスルホン化を行った。そして、この反応混合物から溶媒を留去することで架橋ポリスチレンのスルホン化物を得た後、アンモニア水で中和することによって架橋ポリスチレンのスルホン化物のアンモニウム塩を生成した。この架橋ポリスチレンのスルホン化物のアンモニウム塩は、重量平均分子量が150万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が75モル%であった。
【0076】
重合体7
重合体7は、スチレンスルホン酸Naとアクリルアミド−メチルプロパンスルホン酸Naの共重合体であり、重量平均分子量は130万である。
【0077】
この共重合体は次のようにして合成した。
【0078】
まず、スチレンスルホン酸Na100重量部と2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸Na(AMPS)80重量部を、精製水720重量部に溶解した後、過硫酸アンモニウム0.45重量部と亜硫酸水素カリウム0.23重量部を加え、温度50℃で3時間撹拌した。さらに過硫酸アンモニウム0.45重量部と亜硫酸水素カリウム0.23重量部を添加し、温度50℃で3時間撹拌することによってAMPSとスチレンスルホン酸Naの共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量は130万であった。
【0079】
重合体8
重合体8は、スチレンスルホン酸Naとアクリルアミドの共重合体であり、重量平均分子量は230万である。
【0080】
この共重合体は次のようにして合成した。
【0081】
まず、アクリルアミド50重量部、スチレンスルホン酸Naモノマー100重量部、メチレンビスメタアクリルアミド1重量部を、精製水600重量部に溶解した後、過硫酸アンモニウム0.35重量部と亜硫酸水素カリウム0.18重量部を加え、温度50℃で3時間撹拌した。さらに過硫酸アンモニウム0.35重量部、亜硫酸水素カリウム0.18重量部を添加し、温度50℃で3時間撹拌することによってスチレンスルホン酸Naとアクリルアミドの共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量は230万であった。
【0082】
重合体9
重合体9は、重量平均分子量が150万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%のポリスチレンスルホン酸である。
【0083】
このポリスチレンスルホン酸は水酸化ナトリウム水溶液による中和を行わないこと以外は重合体1と同様にして合成した。
【0084】
比較用重合体1
比較用重合体1は、重量平均分子量が50万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が90モル%のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0085】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、発泡スチロール廃材を原料として次のようにして合成した。
【0086】
まず、発泡スチロール廃材(重量平均分子量Mw21万のポリスチレン)100重量部を、1,2−ジクロロエタン2000重量部に溶解した後、濃硫酸2000重量部を加え、温度80℃で3時間撹拌した。そして、この反応混合物を3000重量部の水で希釈し、水酸化ナトリウム水溶液によって中和した。次いで、この反応混合物を濃縮し、再結晶法によって硫酸ナトリウムを除去することでポリスチレンスルホン化物のNa塩を得た。得られたポリスチレンスルホン化物のNa塩は重量平均分子量が50万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が90モル%であった。
【0087】
比較用重合体2
比較用重合体2は、重量平均分子量が70万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0088】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、発泡スチロールを原料として次のようにして合成した。
【0089】
まず、発泡スチロール廃材(重量平均分子量Mw21万のポリスチレン)100重量部を、1,2−ジクロロエタン2000重量部に溶解することによって原料溶液を調製した。一方、1,2−ジクロロエタン3000重量部にトリエチルリン酸273重量部を加えた溶液に、氷冷下で撹拌しながら無水硫酸240重量部を滴下することで無水硫酸/トリエチルリン酸錯体を調製した。そして、この無水硫酸/トリエチルリン酸錯体の溶液に、氷冷下撹拌しながら原料溶液を3時間かけて滴下し、さらに反応温度を25℃に昇温した後、30分間撹拌することでスルホン化を行った。続いて、得られた反応混合物を3000重量部の水で希釈し、水酸化ナトリウム水溶液で中和した。このとき液は水相と有機相に分離するので、このうち水相を濃縮することによってポリスチレンスルホン酸のNa塩を生成した。このポリスチレンスルホン酸のNa塩は、重量平均分子量が70万、スチレン単位に対するスルホン酸基導入率が100モル%であった。
【0090】
比較用重合体3
比較用重合体3は、重量平均分子量が50万のポリスチレンスルホン酸のNa塩である。
【0091】
このポリスチレンスルホン酸のNa塩は次のようにして合成した。
【0092】
まず、スチレンスルホン酸Naモノマー100重量部を精製水300重量部に溶解した後、過硫酸アンモニウム1重量部、亜硫酸水素カリウム0.5重量部を加え、温度50℃で3時間撹拌した。さらに、この溶液に過硫酸アンモニウム1重量部、亜硫酸水素カリウム0.5重量部を加え、温度50℃で3時間撹拌することによってポリスチレンスルホン酸のNa塩を得た。このポリスチレンスルホン酸のNa塩は重量平均分子量が50万であった。
【0093】
比較用重合体4
比較用重合体4は、重量平均分子量Mwが100万のポリスチレンスルホン酸のNa塩(ケムコ社製)である。
【0094】
比較用重合体5
比較用重合体5は、市販のポリアクリル酸ソーダ[0.2%水溶液粘度(20℃):680cps]である。
【0095】
カチオン性高分子凝集剤
カチオン性高分子凝集剤には、ポリジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド四級化物(強カチオンタイプ)を使用した。
【0096】
無機凝集剤
無機凝集剤には、硫酸アルミニウムを使用した。
【0097】
なお、原料となるスチレン系重合体の重量平均分子量、重合体1〜重合体8及び比較用重合体1〜比較用重合体3の重量平均分子量Mw及びスルホン酸基の導入量は次のようにして測定した。
【0098】
<スチレン系重合体の重量平均分子量>
紫外線検出器(測定波長266nm)を用いてGPC(ゲル浸透クロマトグラフィ)法により測定した。標準物質には標準ポリスチレンを用い、カラムには東ソー社製の商品名TSK−G4000HXL及び商品名G2500HXLを使用した。
【0099】
<重合体1〜重合体9(スチレン系重合体スルホン化物またはその塩)の重量平均分子量>
「化学と工業」60(12)487〜495(1986)に記載されている「光散乱光度法の原理と応用」の静的光散乱法により測定した。
【0100】
具体的には大塚電子社製 商品名RM−102を使用し、0.1M/lの塩化カリウム水溶液を溶媒として、各種サンプル濃度における屈折率を求め、示差屈折率を算出した。
【0101】
また、大塚電子社製 商品名DLS−600を使用し、0.1M/lの塩化カリウム水溶液を溶媒として、各種サンプル濃度における、θが30〜150゜の範囲の散乱強度を測定した。
【0102】
このようにして測定された特性値をZimmプロットにより解析し分子量を算出した。
【0103】
<重合体1〜重合体9(スチレン系重合体スルホン化物またはその塩)のスルホン酸基の導入率>
原料ポリマーが芳香族モノマー単位のみからなる場合は、元素分析計(カルロエルバ社製 商品名EA−1108型)により測定した炭素原子と硫黄原子の比から、芳香環1単位当たりのスルホン酸基導入率を計算した。但し、水溶性ポリマー中に硫酸塩を含む場合は、イオンクロマトグラフィーによってその量を定量し、その硫酸塩の硫黄原子の量を、元素分析計で得た硫黄原子の量より差し引いた。
【0104】
また、原料ポリマーが芳香族モノマーと他のモノマーとの共重合体の場合は、NMR分析計(日本電子社製 商品名JNM−EX270型)によって1H−NMRスペクトルを観測し、7.6ppm付近のピーク強度(a)と8.1ppm付近のピーク強度(b)を用い、スルホン酸基の導入率=(b/2)/(a/3+b/2)×100なる式に基づいて求めた。
【0105】
汚泥に対する凝集効果の評価
重合体1〜重合体8の凝集性能を次のようにして評価した。
【0106】
下水処理場から採集した汚泥(pH:7.0、懸濁物質(SS)濃度:0.8重量%)を用意し、次のようなジャーテストを行った。
【0107】
まず、攪拌器付き容器(ジャーテスター)によって攪拌している各汚泥に、カチオン性高分子凝集剤を懸濁物質量に対して0.4重量%添加し、撹拌を行った後、重合体1〜重合体8及び比較用重合体1〜比較用重合体5のそれぞれを、懸濁物質量に対して0.2重量%添加し、撹拌を行うことで懸濁物質を凝集させた。但し、2本の汚泥には、カチオン性高分子を懸濁物質量に対して0.4重量%あるいは0.6重量%添加し、この後の重合体の添加は行わなかった。
【0108】
次に、各凝集液をポリプロピレン製濾布(商品名PP26FK)を用いてヌッチェテストを行い、濾過速度を測定するとともに濾液の濁度を透過型濁度計により測定した。続いて、濾過の際に残渣となった汚泥を、2枚の濾布で挟み、この挟んだ状態で圧搾試験機で1分間圧搾を行った。得られた汚泥のケーキ含水率および濾布に対する剥離性を調べた。
【0109】
以上のようにして測定された濾過速度、濾液濁度、ケーキ剥離性、ケーキ含水率を表1に示す。なお、表1中の剥離性において、◎は剥離性が極めて良好な場合、○は剥離性が良好な場合、×は剥離性が不良な場合を示す。
【0110】
【表1】

Figure 0003924056
【0111】
表1に示すように、カチオン性高分子凝集剤と、分子量が110万以上のスチレン系重合体スルホン化物の塩である重合体1〜重合体8を組み合わせた場合には、濾過速度が速く、濾液濁度が低く、ケーキの剥離性も良好であり、またケーキの含水率も低い。これに対して、スチレン系重合体スルホン化物の塩であっても分子量が110万未満のもの(比較用重合体1〜比較用重合体4)を使用した場合や他の種類の重合体(比較用重合体5)を使用した場合、またカチオン性高分子凝集剤のみしか使用しない場合には、濾過速度が遅く、濾液濁度も高い。また、ケーキ剥離性も不良であり、ケーキ含水率も高い。
【0112】
このことから、カチオン性高分子凝集剤と組み合わせて使用する重合体としてはスチレン系重合体スルホン化物またはその塩が好適であり、さらにこのスチレン系重合体スルホン化物またはその塩は重量平均分子量が110万以上であることが必要であることがわかった。
【0113】
製紙工場廃水に対する凝集効果の評価
製紙工場廃水(pH:7.5、懸濁物質(SS)濃度:120ppm)を用意し、複数本の容器に分注した。
【0114】
そして、各廃水に、無機凝集剤を廃水量に対して400ppm添加した後、重合体1,重合体3,重合体9及び比較用重合体4,比較用重合体5のそれぞれを廃水量に対して2ppm添加した後、静置し、その際の懸濁粒子の沈降速度を測定した。
【0115】
次に、各凝集液をポリプロピレン製濾布(商品名PP26FK)で濾過し、濾液の濁度を透過型濁度計により測定するとともにCOD(化学的酸素要求量)を測定した。
【0116】
続いて、濾過の際に残渣となった汚泥を、2枚の濾布で挟み、この挟んだ状態で圧搾試験機で1分間圧搾を行い、得られた汚泥のケーキの含水率を調べた。
【0117】
以上のようにして測定された沈降速度、上澄み液の濁度、COD、ケーキ含水率の結果を表2に示す。
【0118】
【表2】
Figure 0003924056
【0119】
表2に示すように、無機凝集剤と、分子量が110万以上のスチレン系重合体スルホン化物またはその塩である重合体1,重合体3,重合体9を組み合わせた場合には、沈降速度が速く、濾液濁度やCODが低く、ケーキ含水率も低い。これに対して、スチレン系重合体スルホン化物の塩であっても分子量が110万未満のもの(比較用重合体4)を使用した場合や他の種類の重合体(比較用重合体5)を使用した場合には、沈降速度が遅く、濾液濁度やCODも高く、ケーキ含水率も高い。
【0120】
このことから、無機凝集剤と組み合わせて使用する重合体としてはスチレン系重合体スルホン化物またはその塩が好適であり、さらにこのスチレン系重合体スルホン化物またはその塩は重量平均分子量が110万以上であることが必要であることがわかった。
【0121】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では 重量平均分子量が110万以上のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩を汚泥処理剤として用い、これとカチオン性高分子凝集剤及び/または無機凝集剤を組み合わせて汚泥の処理を行うので、フロックを生成した汚泥の濾過に際して高い濾過効率が得られ、しかも濁度の低い濾液が得られる。また処理によって生じたケーキの含水率も低く、ケーキと濾布との剥離も容易に行える。したがって、本発明によれば、汚泥の処理を効率良く行うことができ、また処理によって生じたケーキも少ない燃料使用量で焼却することが可能になるので、地球環境保全に大いに貢献することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sludge dewatering agent and a sludge treatment method used for the treatment of sludge such as sewage sludge, manure sludge or various industrial wastewater.
[0002]
[Prior art]
Sludge such as sewage sludge, sewage sludge or various industrial wastewater is treated by adding flocculant (dehydrating agent) to these sludges to agglomerate suspended substances to generate flocs, and the sludge that has generated these flocs is belted. It is performed by dehydrating with a breath dehydrator or a filter press dehydrator and separating into a solid component (cake) and water. In the treatment of such sludge, it is required that the moisture content of flocs and cakes generated in the treatment process is low, the filtration speed is high at the time of sludge filtration, and the peelability between the filter cloth and cake is good.
[0003]
Examples of the dehydrating agent used in the treatment of such sludge include quaternary salt polymers of dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate, and dimethylaminoethyl acrylate or quaternary salt of dimethylaminoethyl methacrylate and acrylamide. In general, a cationic polymer flocculant such as a polymer is used alone, or a combination of these cationic polymer flocculants and an anionic polymer flocculant is used.
[0004]
Here, various polymers have been proposed as anionic polymer flocculants. For example, polyacrylic acid is proposed in JP-A-58-216707, and average molecular weight is disclosed in JP-A-2-298400. 1,000 to 1,000,000 sodium polystyrene sulfonates are described.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the cationic polymer flocculant is used alone, it cannot be said that the water content of the produced floc is high and the dehydrating property is not sufficient. Moreover, in the combination of the cationic polymer flocculant and the anionic polymer flocculant, even when sodium polyacrylate or sodium polystyrene sulfonate having an average molecular weight of 1,000 to 1,000,000 is used as the anionic flocculant, the sludge filtration rate is high. There was a problem that it was slow and processing efficiency was low.
[0006]
Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, the moisture content of the cake produced in the treatment process is low, and high filtration efficiency is obtained in the process of filtering sludge, and the filter cloth and An object of the present invention is to provide a sludge dewatering agent and a sludge treatment method capable of easily peeling a cake.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the sludge dewatering agent of the present invention is:Having a cross-linked structure,Weight average molecular weight is 1.1 million~ 10 millionStyrene polymer sulfonated products and / or salts thereofAnd the sulfonic acid group content is 30 mol% or more based on the aromatic.It is characterized by this.
[0008]
  In addition, the sludge treatment method of the present invention,Having a cross-linked structure,Weight average molecular weight is 1.1 million~ 10 millionStyrene polymer sulfonated products and / or salts thereofAnd a sludge dehydrating agent having a sulfonic acid group content of 30 mol% or more with respect to the aromatic.And a cationic polymer flocculant and / or an inorganic flocculant are sequentially added to treat the sludge.
[0009]
  Having a cross-linked structure,Weight average molecular weight is 1.1 million~ 10 millionStyrene polymer sulfonated products and / or salts thereofAnd the sulfonic acid group content is 30 mol% or more based on the aromatic.When a sludge dewatering agent is used and this and a cationic polymer flocculant and / or an inorganic flocculant are sequentially added to the sludge, flocs having a low water content are generated. When the sludge generated by this floc is filtered, the sludge is filtered at a high filtration rate and separated into a sludge cake having a low turbidity and a sludge cake having a low water content. The cake thus produced can be easily peeled off from the filter cloth and can be incinerated with a small amount of fuel used because of its low water content. Therefore, sludge is processed efficiently.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
[0011]
The sludge dehydrating agent of the present invention contains a sulfonated styrene polymer having a weight average molecular weight of 1.1 million or more and / or a salt thereof. The sulfonated polymer and / or salt thereof acts as a so-called anionic polymer flocculant, and is added to the sludge as it is, or the polymer flocculant and / or inorganic flocculant is added to the sludge. It is added after the addition.
[0012]
The styrene polymer sulfonated product and / or salt thereof may be a sulfonated polymer of styrene homopolymer and / or a salt thereof, and a sulfonated product of a copolymer of styrene and a monomer copolymerizable with the styrene. And / or a salt thereof.
[0013]
Monomers copolymerizable with styrene include aromatic monomers such as α-methylstyrene, vinyl toluene and vinyl naphthalene, conjugated dienes such as butadiene, isoprene, pentadiene and cyclopentadiene, and olefins such as ethylene, propylene, butene and isobutylene. Nitrile group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid or esters thereof, and acrylonitrile. These monomers may be copolymerized alone with styrene or two or more with styrene. However, the content of these other monomers is preferably 50 mol% or less, and preferably 2 to 40 mol%.
[0014]
Further, such a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof preferably has a three-dimensional structure such as a crosslinked structure in order to increase the aggregation effect.
[0015]
As a method of producing a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof having a crosslinked structure, (a) a method of positively forming a sulfone bridge when sulfonated a styrene polymer, (b) a styrene type In the polymerization reaction for obtaining a polymer, there is a method in which a crosslinkable monomer such as divinylbenzene is added to obtain a crosslinked styrene-based polymer, which is sulfonated.
[0016]
Among these, in the case of the method (a), specifically, a condition is used in which a styrene polymer is dissolved in a solvent at a concentration of 0.2 to 40% by weight and sulfonated with a sulfonating agent such as sulfuric anhydride. It is done.
[0017]
The styrenic polymer used here is waste (waste material) discharged from factories, dealers, homes, etc. even if it is newly synthesized (virgin material) to produce a sludge dewatering agent. Alternatively, the virgin material and the waste material may be used in combination. From the viewpoint of preserving the global environment, it is desirable to actively use waste materials rather than virgin materials.
[0018]
When using waste materials, the styrenic polymer may be an alloy with other polymers, and various additions such as facial dyes, stabilizers, flame retardants, plasticizers, fillers, and other auxiliary agents. An agent may be included.
[0019]
In addition, other polymers may be mixed in the styrene polymer. Examples of the polymer that can be mixed include polyacrylonitrile, polyphenylene ether, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polyethylene, polypropylene, PVC (polyvinyl chloride), and polybutadiene. However, the mixing amount of these polymers is desirably 60% by weight or less. When the mixing amount of the other polymer is more than 60% by weight, introduction of the sulfonic acid group is inhibited.
[0020]
In the case of the sulfonated styrene copolymer and / or salt thereof obtained by the method (a), the weight average molecular weight (Mw-S) of the sulfonated styrene polymer and the weight of the styrene polymer before sulfonation. The ratio (Mw-S) / (Mw-P) of the average molecular weight (Mw-P) is an index of the degree of crosslinking, and the larger the ratio, the more sulfone bridges are formed.
[0021]
As a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof used as a sludge dehydrating agent, the value of (Mw-S) / (Mw-P) is preferably 4.5 to 20.0. When the value of (Mw-S) / (Mw-P) is smaller than 4.5, the molecular spread is insufficient and the aggregation effect is not sufficiently exhibited. On the other hand, if the value of (Mw−S) / (Mw−P) exceeds 20.0, the solubility in water becomes low, and a sufficient coagulation effect cannot be obtained.
[0022]
In the method (b), specifically, a crosslinkable monomer such as divinylbenzene is added at the time of polymerization between styrene monomers or copolymerization of a styrene monomer and another monomer, radical polymerization, cationic polymerization, A crosslinked styrene-based polymer is produced by anionic polymerization, and this is sulfonated by a conventional method.
[0023]
It is preferable that the addition amount of this crosslinkable monomer is 0.01 to 10 mol% with respect to the styrene monomer. When the addition amount of the crosslinkable monomer is less than 0.01 mol%, the degree of crosslinking of the resulting polymer becomes insufficient, and the aggregation effect cannot be sufficiently improved. On the other hand, if the addition amount of the crosslinkable monomer exceeds 10 mol%, the sulfonated polymer and / or salt thereof becomes insoluble in water and the aggregation effect is not sufficiently exhibited.
[0024]
The styrene polymer sulfonated salt may be obtained by neutralizing the styrene polymer sulfonated product synthesized as described above with an alkali, and is a homopolymer of styrene sulfonate. Further, it may be a copolymer of a styrene sulfonate and a monomer copolymerizable with the styrene sulfonate.
[0025]
Monomers copolymerizable with styrene sulfonate include acrylic acid or salts thereof, vinyl sulfonic acid salts, allyl sulfonic acid salts, methallyl sulfonic acid salts, 2-acrylamido-2-phenylpropane sulfonic acid salts , 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid salts, (meth) acrylamide. These monomers may be copolymerized alone with styrene sulfonate or two or more with styrene sulfonate. However, the content of these other monomers is preferably 50 mol% or less, and preferably 2 to 40 mol%.
[0026]
The copolymer of styrene sulfonate and these monomers also preferably has a three-dimensional structure such as a crosslinked structure in order to increase the aggregation effect.
[0027]
In order to form a cross-linked structure, the cross-linkable monomer may be added in an amount of 0.01 to 10 mol% when the styrene sulfonate and these monomers are subjected to a polymerization reaction.
[0028]
Crosslinkable monomers include methylene bisacrylamide, methylene bismethacrylamide, hexamethylene bisacrylamide, hexamethylene bismethacrylamide, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, adipic acid Divinyl, allyl acrylate, allyl methacrylate, N, N-diallylacrylamide, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate and the like are used.
[0029]
In the styrene polymer sulfonated salt, examples of the salt include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, amine salts and quaternary ammonium salts.
[0030]
Examples of the alkali metal ion forming the alkali metal salt include lithium, sodium and potassium ions.
[0031]
Examples of the alkaline earth metal ion forming the alkaline earth metal salt include magnesium and calcium ions.
[0032]
Examples of amines that form amine salts include trimethylamine, triethylamine, tributylamine, diethylamine, dibutylamine, alkylamines such as butylamine, arylamines such as aniline and benzylamine, triethanolamine, diethanolamine, monoethanolamine, and monoethanoldimethylamine. And alkanolamines.
[0033]
Examples of the quaternary ammonium compound of the quaternary ammonium salt include hydroxytetraalkyl (aryl) ammonium such as hydroxytetraethylammonium, hydroxytrimethylethylammonium, hydroxytetramethylammonium, and hydroxytrimethylbenzylammonium.
[0034]
Of these salts, alkali metal salts are preferred, and sodium salts are most preferred. In addition, in the salt of the styrene polymer sulfonated product, one kind of these ions may be contained, or two or more kinds may be contained.
[0035]
Such a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof preferably has a sulfonic acid group content of 30 mol% or more based on the aromatic nucleus. If the content of the sulfonic acid group is less than this, the water-solubility is not exhibited, and the dehydration effect is greatly reduced.
[0036]
The weight average molecular weight of the sulfonated polymer and / or salt thereof is preferably 1.1 million to 10 million, more preferably 1.2 million to 10 million. When the weight average molecular weight is less than 1,100,000, the electrostatic adsorptive power to cations in sludge decreases, so the moisture content of floc, the filtration speed during sludge dewatering, the peelability of dewatered cake, and the cleanliness of the filtrate Dehydration performance regarding (turbidity) etc. cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 10 million, the handleability of the sludge dehydrating agent is deteriorated.
[0037]
The styrene polymer sulfonated product and / or its salt as described above is used in combination with a cationic polymer flocculant and / or an inorganic flocculant.
[0038]
Examples of the cationic polymer flocculant include the following.
[0039]
(1) A quaternized product of dialkylaminoalkyl acrylate or dialkylaminoalkyl methacrylate (as a quaternizing agent, methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride, etc.) or an acid salt thereof (as an acid salt, hydrochloride, sulfate) Polymers of inorganic acid salts and organic acid salts such as acetate, etc., or copolymers of these with acrylamide or methacrylamide (for example, polymers of methyl chloride quaternized products of dimethylaminoethyl acrylate, or the like) And acrylamide copolymer)
(2) Dialkylaminoalkylacrylamide or a quaternized product of dialkylaminoalkylmethacrylamide or a polymer thereof, or a copolymer thereof with acrylamide or methacrylamide (for example, a methyl chloride quaternized product of dimethylaminopropylacrylamide) And acrylamide copolymer)
(3) Cationic modified products of polyacrylamide (for example, Mannich modified products of polyacrylamide and Hoffman degradation products)
(4) Epihalohydrin-amine condensate (for example, polycondensate of epihalohydrin and C2-6 alkylenediamine)
(5) Polyvinylimidazoline and its quaternized product or acid salt
(6) Polydimethyldiallylammonium chloride
(7) Dicyandiamide condensate (for example, formalin condensate of dicyandiamide and ammonium chloride)
(8) Polyethyleneimine and its quaternized product or acid salt
(9) Polyvinylimidazole and its quaternized products or acid salts
(10) Poly-4-vinylbenzyltrimethylammonium chloride
(11) Chitosan and its salts
(12) An acidic hydrolyzate of N-vinylformamide / acrylonitrile copolymer and its quaternized product or acid salt
(13) Polyvinylpyridine and its quaternized product or acid salt
(14) Water-soluble aniline resin and its quaternized product or acid salt
(15) Condensate of alkylene dichloride and polyalkylene polyamine
(16) Aniline-formaldehyde polycondensate salt
(17) Polyhexamethylene thiourea acetate
(18) Polyamino acids (for example, polylysine, polyglutamic acid and salts thereof) and the like can be mentioned.
[0040]
Of these, preferred are quaternized dialkylaminoalkyl acrylate or dialkylaminoalkyl methacrylate polymers or their acid salts, or copolymers thereof with acrylamide or methacrylamide, and dialkylaminoalkyl acrylamide or dialkylamino. Alkylmethacrylamide quaternary compounds or their acid salt polymers, or copolymers thereof with acrylamide or methacrylamide, particularly preferred are dialkylaminoalkyl acrylates or quaternary compounds of dialkylaminoalkyl methacrylates or It is a polymer of the acid salt, or a copolymer of these with acrylamide or methacrylamide.
[0041]
Examples of inorganic flocculants include aluminum sulfate, polyaluminum chloride, sodium aluminate, ferrous sulfate, ferric chloride, ferric sulfate, copper chloride, modified basic aluminum sulfate (LACS), and active silica. Can be mentioned.
[0042]
These cationic polymer flocculants and inorganic flocculants can be used alone, or two or more cationic polymer flocculants may be combined, or two or more inorganic flocculants may be combined. Further, a cationic polymer flocculant and an inorganic flocculant may be used in combination.
[0043]
In order to treat sludge by combining a sulfonated styrene polymer and / or a salt thereof with a cationic polymer flocculant and an inorganic flocculant as described above, these compounds are first added to the sludge. Flocculates suspended material to produce floc.
[0044]
The sludge to be treated here has a negative zeta potential and is charged to a negative charge, and is mainly organic sludge. The sludge may contain an inorganic substance. For example, surplus sludge in activated sludge treatment of sewage, sewage and other various sewage, first sedimentation basin sludge of sewage, sewage septic tank sludge, and these aerobic or anaerobic digested sludge, pulp and paper industry wastewater, oil-containing wastewater, dyeing wastewater, etc. Examples include coagulated sediment sludge, coagulated sludge generated by tertiary treatment such as sewage and manure. These sludges are treated alone or mixed.
[0045]
When adding a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof, and a cationic polymer flocculant or an inorganic flocculant to such sludge, it is desirable to add them separately and sequentially.
[0046]
As a method of addition, after adding and stirring a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof, adding a cationic polymer flocculant or an inorganic flocculant, stirring and aggregating, There are two methods of adding a cationic polymer flocculant or an inorganic flocculant and stirring to agglomerate, then adding a styrene polymer sulfonated product and / or a salt thereof and stirring to agglomerate. Is more common.
[0047]
The method for adding these compounds to sludge may be a method in which compounds are directly added to sludge, or a method in which compounds are dissolved or mixed in water and added to sludge.
[0048]
The amount of each compound added depends on the type of sludge, the concentration of the suspension in the sludge, and the dehydration equipment, but is generally 0.01 to 1000 ppm (vs. wastewater), preferably 0.1 to 500 ppm (vs. Wastewater) is appropriate. If the amount added is small, sufficient dehydration effect cannot be obtained. Further, even if the amount added exceeds the above range, no further aggregation effect can be obtained, and the compound is wasted. Usually, the cationic flocculant is added in an amount of from 1 to 100 times the amount of the sulfonated styrene polymer and / or salt thereof.
[0049]
When this sludge is aggregated, nonionic or anionic polymer flocculants, coagulants, chelating resins, chelating agents, activated carbon, ozone water, ion exchange resins and ion exchange membranes, water absorbent resins, hydrogen peroxide water Chlorine and liquid chlorine, sodium hypochlorite, chlorine dioxide, bleached powder, chlorinated isocyanuric, diatomaceous earth, photocatalysts such as titanium oxide, and various sub-treatment agents such as biological treatment agents may be used in combination.
[0050]
After the suspension is aggregated by adding the compound in this manner, the aggregate is dehydrated. As the dehydrator, any conventionally used dehydrator such as a belt press dehydrator, a filter press dehydrator, a centrifugal dehydrator, a screw press, etc. can be used. In particular, when the present invention is used, the belt press dehydrator is used. The moisture content of the cake formed in is reduced, and the peelability between the cake and the filter cloth is improved.
[0051]
The cake dehydrated by these dehydrators is subjected to incineration or landfill processing by a known method. In addition, it is very easy to make fuel and compost.
[0052]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to this.
[0053]
First, a styrene polymer sulfonated product having a molecular weight of 1.1 million or more and / or a salt thereof (polymer 1 to polymer 9) used in this example, a comparative polymer 1 to a comparative weight for comparison with this. The combined polymer 5 and the cationic polymer flocculant and inorganic flocculant used in combination with these are shown below.
[0054]
Polymer 1
The polymer 1 is a polystyrene sulfonic acid Na salt having a weight average molecular weight of 1,500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 100 mol%.
[0055]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid was synthesized as follows.
[0056]
First, 100 parts by weight of commercially available GP grade polystyrene (weight average molecular weight Mw: 200,000) was dissolved in 2000 parts by weight of chloroform to prepare a raw material solution. And this raw material solution was continuously supplied with the sulfuric acid anhydride (SO3) which is a sulfonating agent to the sulfonation reactor with a turbine type stirrer, and sulfonation reaction was performed at the temperature of 45 degreeC. The supply rate of the liquid agent was 80 g / min for the raw material solution, 3.38 g / min for sulfuric anhydride, and the molar ratio of SO3 to styrene units of polystyrene (SO3 / styrene units) was 1.10. A reactor with a jacket having a capacity of 400 ml was used as the reactor.
[0057]
And after distilling chloroform off from the obtained reaction mixture, a polystyrene sulfonated product was obtained, and then neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution to produce Na salt of polystyrene sulfonic acid. This Na salt of polystyrene sulfonic acid had a weight average molecular weight of 1,500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units was 100 mol%.
[0058]
Polymer 2
Polymer 2 is an Na salt of polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 1,600,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 100 mol%.
[0059]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid was synthesized as follows using a waste polystyrene foam as a raw material.
[0060]
First, 60 parts by weight of polystyrene foam waste (polystyrene having a weight average molecular weight Mw of 210,000) was dissolved in 2000 parts by weight of 1,2-dichloroethane to prepare a raw material solution. Then, this raw material solution is mixed with sulfuric anhydride (SOThree) And a sulfonation reactor equipped with a turbine-type stirrer, and the sulfonation reaction was carried out at a temperature of 45 ° C. The feed rate of this liquid agent was 80 g / min for the raw material solution and 2.12 g / min for sulfuric anhydride, and the molar ratio of SO3 to styrene units in the polystyrene (SO3 / styrene units) was 1.15. A reactor with a jacket having a capacity of 400 ml was used as the reactor.
[0061]
Then, 1,2-dichloroethane was distilled off from the obtained reaction mixture to obtain a polystyrene sulfonated product, and then neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution to produce an Na salt of polystyrene sulfonic acid. This polystyrene sulfonic acid Na salt had a weight average molecular weight of 1,600,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 100 mol%.
[0062]
Polymer 3
The polymer 3 is a polystyrene sulfonic acid Na salt having a weight average molecular weight of 3 million and a sulfonic acid group introduction rate of 90 mol% with respect to styrene units.
[0063]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid is the same raw material as in the case of polymer 2, except that TV housing waste (mainly polystyrene having a weight average molecular weight Mw of 180,000 and containing 5 mol% of polybutadiene) is used instead of expanded polystyrene. It produced | generated by performing preparation of a solution, sulfonation, evaporation of a solvent, and neutralization by sodium hydroxide aqueous solution.
[0064]
Polymer 4
Polymer 4 is a K salt of a sulfonated styrene-isoprene copolymer having a weight average molecular weight of 1,100,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 60 mol%.
[0065]
The K salt of the sulfonated product of styrene-isoprene copolymer was synthesized as follows.
[0066]
First, a mixture of 140 parts by weight of styrene, 60 parts by weight of isoprene, 5 parts by weight of 1,4-dioxane and 3800 parts by weight of cyclohexane was put into an autoclave reactor, and the inside of the reactor was purged with nitrogen. Thereafter, 0.7 ml of a hexane solution in which 1.6 mol / l of n-butyllithium was dissolved was added to this mixture, and a polymerization reaction was performed for 5 hours. It was 180,000 when the molecular weight was measured by GPC about the obtained polymer.
[0067]
Next, the obtained polymer solution was poured into a glass reactor, and sulfuric acid as a sulfonating agent was bubbled into the glass reactor for sulfonation. And after obtaining the sulfonated product of styrene-isoprene copolymer by distilling off the solvent from the obtained reaction mixture, the sulfonated product of styrene-isoprene copolymer sulfonated product is neutralized with an aqueous potassium hydroxide solution. Was generated. This isoprene copolymer sulfonated K salt had a weight average molecular weight of 1,100,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 60 mol%.
[0068]
Polymer 5
The polymer 5 is a Na salt of a sulfonated product of a styrene-acrylic acid copolymer having a weight average molecular weight of 1.13 million and a sulfonic acid group introduction rate of 95 mol% with respect to styrene units.
[0069]
This Na salt of the sulfonated styrene-acrylic acid copolymer was synthesized as follows.
[0070]
First, a mixture of 160 parts by weight of styrene, 40 parts by weight of acrylic acid, and 1800 parts by weight of 1,2-dichloroethane was put into a reactor, 0.4 parts by weight of benzoyl peroxide was added under a dry nitrogen stream, Stir at 0 ° C. for 3 hours. Further, 0.4 parts by weight of benzoyl peroxide was added and stirred at a temperature of 80 ° C. for 3 hours. Thereafter, the same addition of benzoyl peroxide and stirring were repeated three times to carry out a polymerization reaction. Subsequently, the unreacted monomer was distilled off together with the solvent from the reaction mixture to obtain a styrene-acrylic acid copolymer. It was 250,000 when the molecular weight was measured by GPC about the obtained polymer.
[0071]
The obtained polymer was dissolved in 1,800 parts by weight of 1,2-dichloroethane, and sulfonated, distilled off of the solvent, and neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution as in the case of polymer 2, thereby styrene-acrylic acid. A Na salt of a sulfonated copolymer was produced. The obtained Na salt of the sulfonated product of styrene-acrylic acid copolymer had a weight average molecular weight of 1.13 million and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 95 mol%.
[0072]
Polymer 6
The polymer 6 is an ammonium salt of a crosslinked polystyrene sulfonated product having a weight average molecular weight of 1,500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 75 mol%.
[0073]
The ammonium salt of the crosslinked polystyrene sulfonated product was synthesized as follows.
[0074]
First, a mixture of 200 parts by weight of styrene, 1 part by weight of p-divinylbenzene and 1800 parts by weight of cyclohexane was placed in a reactor, and 1 part by weight of azobisisobutyronitrile was added under a dry nitrogen stream, Stir for hours. Further, 1 part by weight of azobisisobutyronitrile was added and stirred at a temperature of 80 ° C. for 3 hours. Thereafter, the same addition of azobisisobutyronitrile and stirring were repeated three times to carry out a polymerization reaction. . Subsequently, the unreacted monomer was distilled off together with the solvent from the reaction mixture to obtain a crosslinked polystyrene. It was 200,000 when the molecular weight was measured by GPC about the obtained polymer.
[0075]
Next, 1800 parts by weight of cyclohexane was added to the resulting polymer, and sulfonation was performed by blowing sulfuric acid as a sulfonating agent in a gaseous state. The solvent was distilled off from the reaction mixture to obtain a sulfonated product of crosslinked polystyrene, and then neutralized with ammonia water to produce an ammonium salt of the sulfonated product of crosslinked polystyrene. The ammonium salt of the sulfonated product of crosslinked polystyrene had a weight average molecular weight of 1,500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units was 75 mol%.
[0076]
Polymer 7
The polymer 7 is a copolymer of Na styrene sulfonate and Na-acrylamide-methylpropane sulfonate, and has a weight average molecular weight of 1.3 million.
[0077]
This copolymer was synthesized as follows.
[0078]
First, after dissolving 100 parts by weight of Na styrene sulfonate and 80 parts by weight of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate (AMPS) in 720 parts by weight of purified water, 0.45 part by weight of ammonium persulfate and 0% potassium hydrogen sulfite. .23 parts by weight was added and stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours. Further, 0.45 parts by weight of ammonium persulfate and 0.23 parts by weight of potassium hydrogen sulfite were added and stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours to obtain a copolymer of AMPS and Na styrenesulfonate. The weight average molecular weight of the obtained copolymer was 1.3 million.
[0079]
Polymer 8
The polymer 8 is a copolymer of Na styrene sulfonate and acrylamide, and has a weight average molecular weight of 2.3 million.
[0080]
This copolymer was synthesized as follows.
[0081]
First, 50 parts by weight of acrylamide, 100 parts by weight of Na styrene sulfonate monomer and 1 part by weight of methylenebismethacrylamide were dissolved in 600 parts by weight of purified water, and then 0.35 parts by weight of ammonium persulfate and 0.18 parts by weight of potassium hydrogen sulfite. And the mixture was stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours. Further, 0.35 parts by weight of ammonium persulfate and 0.18 parts by weight of potassium hydrogen sulfite were added and stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours to obtain a copolymer of Na styrene sulfonate and acrylamide. The weight average molecular weight of the obtained copolymer was 2.3 million.
[0082]
Polymer 9
The polymer 9 is polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 1,500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 100 mol%.
[0083]
This polystyrene sulfonic acid was synthesized in the same manner as the polymer 1 except that neutralization with an aqueous sodium hydroxide solution was not performed.
[0084]
Comparative polymer 1
The comparative polymer 1 is an Na salt of polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 90 mol%.
[0085]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid was synthesized as follows using a waste polystyrene foam as a raw material.
[0086]
First, 100 parts by weight of polystyrene foam waste (polystyrene having a weight average molecular weight Mw of 210,000) was dissolved in 2000 parts by weight of 1,2-dichloroethane, 2000 parts by weight of concentrated sulfuric acid was added, and the mixture was stirred at a temperature of 80 ° C. for 3 hours. The reaction mixture was diluted with 3000 parts by weight of water and neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. Next, the reaction mixture was concentrated, and sodium sulfate was removed by a recrystallization method to obtain an Na salt of polystyrene sulfonate. The Na salt of the resulting polystyrene sulfonated product had a weight average molecular weight of 500,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 90 mol%.
[0087]
Comparative polymer 2
The comparative polymer 2 is a polystyrene sulfonic acid Na salt having a weight average molecular weight of 700,000 and a sulfonic acid group introduction rate with respect to styrene units of 100 mol%.
[0088]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid was synthesized as follows using expanded polystyrene as a raw material.
[0089]
First, a raw material solution was prepared by dissolving 100 parts by weight of polystyrene foam waste (polystyrene having a weight average molecular weight Mw of 210,000) in 2000 parts by weight of 1,2-dichloroethane. On the other hand, an anhydrous sulfuric acid / triethyl phosphate complex was prepared by adding 240 parts by weight of anhydrous sulfuric acid dropwise to a solution obtained by adding 273 parts by weight of triethyl phosphoric acid to 3000 parts by weight of 1,2-dichloroethane while stirring under ice cooling. . Then, the raw material solution was added dropwise to the sulfuric anhydride / triethyl phosphate complex solution over 3 hours with stirring under ice-cooling, and the reaction temperature was raised to 25 ° C., followed by stirring for 30 minutes. Went. Subsequently, the obtained reaction mixture was diluted with 3000 parts by weight of water and neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. At this time, since the liquid was separated into an aqueous phase and an organic phase, an Na salt of polystyrene sulfonic acid was generated by concentrating the aqueous phase. This Na salt of polystyrene sulfonic acid had a weight average molecular weight of 700,000, and the sulfonic acid group introduction rate relative to the styrene unit was 100 mol%.
[0090]
Comparative polymer 3
The comparative polymer 3 is an Na salt of polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 500,000.
[0091]
This Na salt of polystyrene sulfonic acid was synthesized as follows.
[0092]
First, after dissolving 100 parts by weight of Na styrene sulfonate monomer in 300 parts by weight of purified water, 1 part by weight of ammonium persulfate and 0.5 part by weight of potassium hydrogen sulfite were added and stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours. Further, 1 part by weight of ammonium persulfate and 0.5 part by weight of potassium hydrogen sulfite were added to this solution and stirred at a temperature of 50 ° C. for 3 hours to obtain an Na salt of polystyrene sulfonic acid. This polystyrene sulfonic acid Na salt had a weight average molecular weight of 500,000.
[0093]
Comparative polymer 4
The polymer 4 for comparison is polystyrene sulfonate Na salt (Chemco) having a weight average molecular weight Mw of 1,000,000.
[0094]
Comparative polymer 5
The comparative polymer 5 is a commercially available sodium polyacrylate [0.2% aqueous solution viscosity (20 ° C.): 680 cps].
[0095]
Cationic polymer flocculant
As the cationic polymer flocculant, methyl chloride quaternized product (strong cation type) of polydimethylaminoethyl acrylate was used.
[0096]
Inorganic flocculant
Aluminum sulfate was used as the inorganic flocculant.
[0097]
In addition, the weight average molecular weight of the styrene polymer used as a raw material, the weight average molecular weight Mw of the polymer 1 to the polymer 8 and the comparative polymer 1 to the comparative polymer 3, and the introduction amount of the sulfonic acid group are as follows. Measured.
[0098]
<Weight average molecular weight of styrene polymer>
It measured by GPC (gel permeation chromatography) method using the ultraviolet detector (measurement wavelength 266nm). Standard polystyrene was used as the standard substance, and trade names TSK-G4000HXL and trade names G2500HXL manufactured by Tosoh Corporation were used for the columns.
[0099]
<Weight average molecular weight of polymer 1 to polymer 9 (styrene polymer sulfonated product or salt thereof)>
It was measured by the static light scattering method described in “Chemistry and Industry” 60 (12) 487-495 (1986), “Principle and Application of Light Scattering Photometry”.
[0100]
Specifically, a product name RM-102 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used, and the refractive index at various sample concentrations was determined using a 0.1 M / l aqueous potassium chloride solution as a solvent, and the differential refractive index was calculated.
[0101]
In addition, the product name DLS-600 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used, and the scattering intensity in the range of θ of 30 to 150 ° at various sample concentrations was measured using a 0.1 M / l aqueous potassium chloride solution as a solvent.
[0102]
The molecular weight was calculated by analyzing the characteristic value measured in this way by a Zimm plot.
[0103]
<Introduction rate of sulfonic acid group of polymer 1 to polymer 9 (sulfonated styrene polymer or salt thereof)>
When the raw material polymer is composed only of aromatic monomer units, the ratio of introduction of sulfonic acid groups per unit aromatic ring from the ratio of carbon atoms and sulfur atoms measured by an element analyzer (trade name EA-1108, manufactured by Carlo Elba) Was calculated. However, when sulfate was contained in the water-soluble polymer, the amount was quantified by ion chromatography, and the amount of sulfur atom of the sulfate was subtracted from the amount of sulfur atom obtained by the element analyzer.
[0104]
Moreover, when the raw material polymer is a copolymer of an aromatic monomer and another monomer, a 1H-NMR spectrum is observed with an NMR analyzer (trade name JNM-EX270 type, manufactured by JEOL Ltd.), and the vicinity of 7.6 ppm is observed. Using the peak intensity (a) and the peak intensity (b) near 8.1 ppm, the sulfonic acid group introduction rate = (b / 2) / (a / 3 + b / 2) × 100.
[0105]
Evaluation of coagulation effect on sludge
The aggregation performance of Polymer 1 to Polymer 8 was evaluated as follows.
[0106]
Sludge collected from a sewage treatment plant (pH: 7.0, suspended matter (SS) concentration: 0.8% by weight) was prepared, and the following jar test was performed.
[0107]
First, after adding 0.4% by weight of a cationic polymer flocculant to the amount of suspended solids in each sludge being stirred by a container with a stirrer (jar tester), the polymer 1 Each of the polymer 8 and the comparative polymer 1 to the comparative polymer 5 was added in an amount of 0.2% by weight based on the amount of the suspended material, and the suspended material was aggregated by stirring. However, the cationic polymer was added to the two sludges in an amount of 0.4% by weight or 0.6% by weight based on the amount of suspended substances, and no subsequent polymer was added.
[0108]
Next, a Nutsche test was performed on each aggregated liquid using a polypropylene filter cloth (trade name: PP26FK) to measure the filtration rate and the turbidity of the filtrate was measured with a transmission turbidimeter. Then, the sludge which became the residue in the case of filtration was pinched | interposed with two filter cloths, and it pressed for 1 minute with the pressing test machine in this pinched state. The moisture content of the obtained sludge was examined for the moisture content of the cake and the peelability to the filter cloth.
[0109]
Table 1 shows the filtration rate, filtrate turbidity, cake peelability, and cake moisture content measured as described above. In Table 1, peelability indicates that the peelability is very good, circle indicates that the peelability is good, and indicates that the peelability is poor.
[0110]
[Table 1]
Figure 0003924056
[0111]
As shown in Table 1, in the case of combining the cationic polymer flocculant and the polymers 1 to 8 which are salts of sulfonated styrene polymer having a molecular weight of 1.1 million or more, the filtration rate is fast, The filtrate turbidity is low, the peelability of the cake is good, and the moisture content of the cake is low. On the other hand, even if it is a salt of a styrene-based polymer sulfonated product, a molecular weight of less than 1.1 million (comparative polymer 1 to comparative polymer 4) or other types of polymers (comparison) When the polymer 5) is used, or when only the cationic polymer flocculant is used, the filtration rate is slow and the filtrate turbidity is high. Moreover, the cake peelability is poor and the moisture content of the cake is high.
[0112]
Therefore, as the polymer used in combination with the cationic polymer flocculant, a styrene polymer sulfonated product or a salt thereof is suitable, and the styrene polymer sulfonated product or a salt thereof has a weight average molecular weight of 110. It turns out that it is necessary to be more than 10,000.
[0113]
Evaluation of coagulation effects on paper mill wastewater.
Paper mill wastewater (pH: 7.5, suspended substance (SS) concentration: 120 ppm) was prepared and dispensed into a plurality of containers.
[0114]
And after adding 400 ppm of inorganic flocculants to the amount of waste water to each waste water, each of polymer 1, polymer 3, polymer 9 and comparative polymer 4, comparative polymer 5 is each amount of waste water After adding 2 ppm, the mixture was allowed to stand, and the sedimentation rate of the suspended particles was measured.
[0115]
Next, each agglomerated liquid was filtered with a polypropylene filter cloth (trade name PP26FK), and the turbidity of the filtrate was measured with a transmission turbidimeter and the COD (chemical oxygen demand) was measured.
[0116]
Then, the sludge which became a residue in the case of filtration was pinched | interposed with two filter cloths, and it squeezed for 1 minute with the pressing test machine in this pinched state, and investigated the moisture content of the obtained sludge cake.
[0117]
Table 2 shows the results of sedimentation rate, supernatant turbidity, COD, and cake moisture content measured as described above.
[0118]
[Table 2]
Figure 0003924056
[0119]
As shown in Table 2, when an inorganic flocculant and a styrene polymer sulfonated product having a molecular weight of 1.1 million or more or a salt thereof, such as polymer 1, polymer 3, and polymer 9, are combined, the sedimentation rate is Fast, low filtrate turbidity and COD, low cake moisture content. On the other hand, even if it is a salt of a styrene polymer sulfonated product, a molecular weight of less than 1.1 million (comparative polymer 4) is used, or another type of polymer (comparative polymer 5) is used. When used, the sedimentation rate is slow, the filtrate turbidity and COD are high, and the cake moisture content is also high.
[0120]
Therefore, as the polymer used in combination with the inorganic flocculant, a styrene polymer sulfonated product or a salt thereof is suitable, and the styrene polymer sulfonated product or a salt thereof has a weight average molecular weight of 1.1 million or more. I found it necessary to be.
[0121]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, in the present invention, a styrene polymer sulfonated product having a weight average molecular weight of 1.1 million or more and / or a salt thereof is used as a sludge treatment agent, and this is combined with a cationic polymer flocculant and / or an inorganic material. Since the sludge treatment is performed in combination with the flocculant, a high filtration efficiency can be obtained and the filtrate with low turbidity can be obtained during the filtration of the sludge that has generated floc. Further, the moisture content of the cake produced by the treatment is low, and the cake and the filter cloth can be easily peeled off. Therefore, according to the present invention, it is possible to efficiently treat sludge, and the cake produced by the treatment can be incinerated with a small amount of fuel used, which can greatly contribute to the conservation of the global environment. .

Claims (5)

架橋構造を有し、重量平均分子量が110万〜1000万のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩であって、スルホン酸基の含有量が芳香族に対して30モル%以上であることを特徴とする汚泥脱水剤。A styrene polymer sulfonated product having a cross-linked structure and a weight average molecular weight of 1.1 million to 10 million and / or a salt thereof , and the content of sulfonic acid groups is 30 mol% or more based on aromatics. Sludge dehydrating agent characterized by 上記スチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩は、0.01〜10モル%の架橋性モノマーを含有するモノマー混合物の重合反応によって合成されたスチレン系重合体のスルホン化物及び/またはその塩であることを特徴とする請求項記載の汚泥脱水剤。The styrene polymer sulfonated product and / or salt thereof is a styrene polymer sulfonated product and / or salt thereof synthesized by a polymerization reaction of a monomer mixture containing 0.01 to 10 mol% of a crosslinkable monomer. The sludge dewatering agent according to claim 1, wherein 上記スチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩の重量平均分子量とスルホン化前のスチレン系重合体の重量平均分子量の比が、4.5〜20.0であることを特徴とする請求項1記載の汚泥脱水剤。  The ratio of the weight average molecular weight of the styrene polymer sulfonated product and / or salt thereof to the weight average molecular weight of the styrene polymer before sulfonation is 4.5 to 20.0. The described sludge dehydrating agent. スチレン系重合体を含有するプラスチック廃材のスルホン化物及び/またはその塩であることを特徴とする請求項1記載の汚泥脱水剤。  The sludge dewatering agent according to claim 1, which is a sulfonated plastic waste material and / or a salt thereof containing a styrene polymer. 汚泥に、架橋構造を有し、重量平均分子量が110万〜1000万のスチレン系重合体スルホン化物及び/またはその塩であって、スルホン酸基の含有量が芳香族に対して30モル%以上である汚泥脱水剤と、カチオン性高分子凝集剤及び/または無機凝集剤を逐次添加することにより、汚泥の処理を行うことを特徴とする汚泥処理方法。The sludge is a styrene polymer sulfonated product having a cross-linked structure and a weight average molecular weight of 1.1 million to 10 million and / or a salt thereof , and the content of sulfonic acid group is 30 mol% or more with respect to the aromatic. A sludge dewatering agent and a cationic polymer flocculant and / or an inorganic flocculant are sequentially added to treat the sludge.
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