JP4117421B2 - 下水処理水の微生物増殖防止方法及び水溶性組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物増殖抑制剤を含有する水溶性高分子凝集剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水溶性高分子凝集剤は、水中に縣濁する微粒子の凝集分離、汚泥の脱水、紙製造工程における歩留まり及びろ水性の向上、白水回収などのために産業上広く用いられている。かかる水溶性高分子凝集剤は、非イオン性でかつ水溶性の高分子と、イオン性の高分子電解質とに分類され、後者は水溶液中での荷電の符号により、アニオン性、カチオン性、及び両性の高分子電解質に分類される。
【０００３】
これらの水溶性高分子凝集剤は、通常水溶液として用いられている。しかし、水溶性高分子凝集剤を水溶液にすると、水質によってはその直後から微生物の増殖が始まり、微生物菌体と高分子凝集剤とが複合した粘着性のゲルを生成したり、微生物の代謝産物により高分子凝集剤が不溶化したりする。これにより、凝集機能の低下や凝集剤注入配管の閉塞といった問題を引き起こし、安定した凝集効果が得られないことがある。このため従来、２，２−ジブロモ−３−トリニトロプロピオンアミドや２，２−ジブロモ−２−ニトロエタノールが、微生物抑制のための殺菌剤として用いられてきた。これらの薬剤は、強い殺菌力を有し、微生物の増殖を抑制する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した薬剤は酸化剤であるため、高分子凝集剤と共に混合すると、高分子凝集剤を酸化分解してその分子量を著しく低下させ、高分子凝集剤の機能が損なわれるという問題があった。また、これらの殺菌剤は皮膚刺激性と急性毒性が高く、取り扱い時に安全上の注意が必要である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、水溶性高分子凝集剤を水溶液としたときの微生物増殖防止効果に優れ、当該高分子凝集剤の不溶化や機能低下の虞れもなく、しかも皮膚刺激性および急性毒性が低く、取り扱いが容易な水溶性高分子凝集剤を提供することを課題とする。
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、検討を重ねた結果、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を含む水溶性高分子凝集剤が水溶液としたときの微生物増殖防止に優れた効果を有することを見いだし、本発明を完成した。ここで、本発明で用いる微生物増殖抑制剤ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は、例えば特公平１−６０００４号にも記載されているように、シャンプーにも添加できる程、人体の皮膚に対する刺激性が極めて小さいものである。
【０００７】
本発明に用いることができる水溶性高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリエチレンオキシド、尿素−ホルマリン縮合物、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリメタクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミドまたはメタクリルアミドとアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、部分スルホメチル化ポリメタクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩、ポリアクリロニトリルの部分加水分解物、ポリメタクリロニトリルの部分加水分解物、ポリ−Ｎ−ビニルホルムアミドの部分加水分解物、ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドの部分加水分解物、ポリアミノアルキルアクリレート、その塩およびその四級化物、ポリアミノアルキルメタクリレート、その塩およびその四級化物、アミノアルキルアクリレートまたはアミノアルキルメタクリレートとアクリルアミドまたはメタクリルアミドとの共重合体、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサンなどを挙げることができる。さらに、上記の共重合体のほかに、上記の水溶性高分子の構成単位の２種以上を構成単位として有する共重合体も本発明において使用することができ、このような共重合体としては、例えば、アクリルアミド、アクリル酸、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物およびジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物を構成単位とする四元共重合体などを挙げることができる。
【０００８】
本発明においては、これらの水溶性高分子凝集剤水溶液中における微生物の増殖を抑制するために、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を使用する。
【０００９】
ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛の使用量は、亜鉛水溶液高分子凝集剤に対し、０．１〜２．０重量％配合するのが好ましく、水溶性高分子凝集剤を水溶液としたときの濃度は２ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌ、好ましくは５ｍｇ／ｌ〜２０ｍｇ／ｌである。
【００１０】
ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は、粉末状態あるいは有機溶媒もしくは水に溶解した溶液または縣濁した縣濁液として水溶性高分子凝集剤粉末と混合しても良い。あるいはビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛と水溶性高分子凝集剤とを水に溶解して水溶液形態の水溶性高分子凝集剤組成物としてもよい。
【００１１】
本発明の水溶性高分子凝集剤組成物は、微生物増殖抑制剤であるビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛の他、水溶性高分子凝集剤と通常併用されることのある他の添加剤を含有してもよい。これらの添加剤としては、ｐＨ調整剤として用いられるスルファミン酸、硫酸一水素ナトリウムなど、高分子水溶液の劣化防止剤として用いられるチオ尿素、メルカプトベンズイミダゾールおよびその塩、メルカプトベンズチアゾールおよびその塩等を挙げることができる。また、その他、粉末製剤の場合の流動性を保つためのシリカ系粉末等、さらに消泡剤、例えば、高級アルコール系、脂肪酸エステル系またはエーテルエステル系消泡剤を添加してもよい。
【００１２】
例えば、水溶性凝集剤として両性ポリマを用いる場合、アクリル酸などのアニオン基がかい離してカチオン基と反応してゲル化し、不溶化するのを防止するため、ｐＨを下げるためにｐＨ調整剤が添加される。なお、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は、ｐＨ２．３以上で実用上問題なく使用できるが、ｐＨ４〜８の間で使用するのが安定である。
【００１３】
【作用】
水溶性高分子凝集剤水溶液中においては、微生物は、溶解水あるいは水溶性高分子凝集剤に不純物として含まれている塩類あるいは有機物を栄養源として増殖すると考えられるが、本発明の水溶性高分子凝集剤組成物に含有されるビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛はこれら微生物の呼吸を阻害して増殖を抑制するものと考えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
水溶性高分子凝集剤水溶液中での微生物増殖抑制剤の効果を、バイオフォトレコーダー法により測定した。
【００１５】
すなわち、Ｌ字型培養管に水溶性高分子凝集剤と微生物増殖抑制剤および栄養塩を水に溶解し、３０℃で培養しそのときの微生物の増殖を吸光光度計で連続測定した。以下、実施例によって本発明の詳細を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら制限されるものではない。
【００１６】
（実施例１〜２）
アクリルアミド／アクリル酸／ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチルによる四級化物／ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチルによる四級化物で、モル比が６０／３０／５／２５で分子量が６００万の４元共重合体を、０．４重量％となるように下水処理水に溶解した。次いでビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を水溶液に対して、それぞれ５ｍｇ／ｌ（実施例１）および１０ｍｇ／ｌ（実施例２）となるように添加した。これらの水溶液を３０℃で培養し、バイオフォトレコーダーを用いて微生物の増殖開始時間を測定し、表１の結果を得た。
【００１７】
（比較例１）
微生物抑制剤を添加しないことを除いて、実施例１〜２と同様の操作をした。結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表１の結果より、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を５ｍｇ／ｌ添加した実施例１は、無添加の比較例１に比べて微生物増殖開始時間が３倍以上となり、また、同薬剤を１０ｍｇ／ｌ添加した実施例２では１２０時間以上微生物の増殖を抑制することが確認できた。これにより、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は微生物増殖抑制効果を有することがわかった。
【００２０】
（実施例３〜４）
アクリルアミド／アクリル酸／ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチルによる四級化物／ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチルによる四級化物で、モル比が６０／３０／５／２５で分子量が６００万の４元共重合体９０重量％とスルファミン酸１０重量％との混合品を０．４重量％となるように下水処理水に溶解した。次いでビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を水溶液に対して、それぞれ５ｍｇ／ｌおよび１０ｍｇ／ｌとなるように添加した。バイオフォトレコーダーを用いて増殖開始時間を測定し、表２の結果を得た。
【００２１】
（比較例２）
増殖抑制剤を添加しないことを除いて、実施例３〜４と同様の操作をした。結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
比較例２では４．５時間で微生物の増殖が始まったが、実施例３では比較例２の３倍以上である１６．５時間まで増殖が抑制され、また実施例４では比較例２の約５倍である２２．８時間まで増殖が抑制された。これにより、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛が微生物増殖抑制に有効であることがわかった。
【００２４】
（実施例５、比較例３）凝集試験
アクリルアミド／アクリル酸／ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチルによる４級化物／ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチルによる４級化物のモル比が６０／３０／５／２５で分子量が６００万の４元共重合体（比較例３）の粉末と、この４元共重合体９５重量部およびジンクピリチオン（ＺＰ）５重量部を混合して調製した凝集剤組成物（実施例５）との凝集結果を比較した。
【００２５】
これらはそれぞれ、濃度が４ｇ／Ｌとなるように下水処理水に溶解して試験に用いた。これらを下水余剰汚泥の造粒濃縮槽に注入して汚泥を造粒凝集させ、その後汚泥をベルトプレス脱水機で脱水した。これら凝集剤の効果を造粒性、造粒濃縮槽のＳＳ回収率、汚泥の最終含水率で評価し、比較した。結果を表３に示した。表中の数値は１０回の連続実験で得られたデータの平均値である。表中、造粒濃縮槽のＳＳ回収率は次式により算出した。
【００２６】
ＳＳ回収率＝１００×｛（造粒槽に供給したＳＳ）−（造粒槽上部のスリットから漏れ出たＳＳ）｝／（造粒槽に供給したＳＳ）
【００２７】
【表３】

【００２８】
表３に示されているように、本発明による凝集剤組成物（実施例５）は造粒性、ＳＳ回収率、含水率のいずれにおいても優れた効果を示し、比較例より劣ることはなかった。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛を微生物増殖防止剤として用いることにより、水溶性高分子凝集剤を水溶液としたときの微生物増殖防止効果に優れ、当該高分子凝集剤の不溶化や機能低下の虞れもなく、しかも皮膚刺激性および急性毒性が低く、取り扱いが容易な水溶性高分子凝集剤を提供することができる。

Claims (4)

1. 水溶性高分子凝集剤と、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛とを含有する水溶性組成物であって、該ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は、前記水溶性高分子凝集剤に対し、０．１〜２．０重量％配合されている水溶性組成物を下水処理水に溶解することを特徴とする下水処理水の微生物増殖防止方法。
2. 請求項１において、前記水溶性組成物がｐＨ調整剤を含有することを特徴とする下水処理水の微生物増殖防止方法。
3. 水溶性高分子凝集剤と、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛とを含有する水溶性組成物であって、該ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛は、前記水溶性高分子凝集剤に対し、０．１〜２．０重量％配合されていることを特徴とする水溶性組成物。
4. 請求項３において、ｐＨ調整剤を含有することを特徴とする水溶性組成物。