JP4828378B2 - 粉末泥水処理剤、泥水の脱水方法、および泥水の減容化処理装置 - Google Patents
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前記泥水中にポリ塩化アルミニウム(PAC)等の無機凝集剤を加えることによって、前記土粒子のアニオン状態を中和し、次いで高分子凝集剤により、前記中和された土粒子をフロック化させる。
ここで、前記カルシウムイオンなどの多価金属イオンや無機凝集剤由来の多価金属イオンが、第1高分子凝集剤であるアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物の凝集力低下原因物質に相当する。
従って、泥水中の汚濁物質の濃度が高くなれば、泥水全体に含まれる多価金属イオンの濃度も高くなり、第1高分子凝集剤は高濃度の多価金属イオンの影響を受けて短時間に劣化し、前記凝集反応も短時間で終わってしまう。
尚、高分子凝集剤としてアクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの共重合物だけを用いると、初期の凝集力が弱く、凝集しないか凝集不十分となる。
吸着物質は、前記粉末泥水処理剤に45〜75wt%の割合で含まれている。
炭酸塩は、前記粉末泥水処理剤に10〜20wt%の割合で含まれている。
無機凝集剤は、前記粉末泥水処理剤に10〜20wt%の割合で含まれている。
高分子凝集剤は、前記粉末泥水処理剤に5〜15wt%の割合で含まれている。
前記第1高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物、などが挙げられる。
前記第2高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウム(AMPS)の三元共重合物、などが挙げられる。
本実施例に係る粉末泥水処理剤は、吸着物質にベントナイト、炭酸塩に炭酸水素ナトリウム、無機凝集剤にポリ塩化アルミニウムの微粉末、そして、高分子凝集剤に、第1高分子凝集剤としてアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物と、第2高分子凝集剤としてアクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの共重合物が用いられている。
泥水中のアニオン化した土粒子等の汚濁物質の濃度が高くなれば、泥水中に含まれる多価金属イオン(カチオン)の濃度も高くなる。更に、前記アニオン化した汚濁物質を中和するための無機凝集剤の添加量を多くしなければならないため、無機凝集剤由来の多価金属イオンも多くなる。
従って、泥水中の汚濁物質の濃度が高くなれば、泥水全体に含まれる多価金属イオンの濃度も高くなり、第1高分子凝集剤は高濃度の多価金属イオンの影響を受けて短時間に劣化し、前記凝集反応も短時間で終わってしまう。
従って、泥水に粉末泥水処理剤を添加した直後は、第1高分子凝集剤である凝集力の高いアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物が積極的に作用して、初期フロックを形成する。その後、該アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物が泥水中の多価金属イオンと結合して不溶化して、短時間でその凝集力が低下しても、第2高分子凝集剤であるアクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの共重合物の凝集力は、多価金属イオンの影響を受けて低下しないため、前記初期フロックを種フロックとして、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物によって処理し切れなかった成分をフロック化する。そのため、従来よりも高濃度の泥水を処理することができる。
本実施例に係る粉末泥水処理剤は、吸着物質にベントナイト、炭酸塩に炭酸水素ナトリウム、無機凝集剤にポリ塩化アルミニウムの微粉末、そして、高分子凝集剤に、第1高分子凝集剤としてアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物と、第2高分子凝集剤としてアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの三元共重合物が用いられている。
次に、本実施例の粉末泥水処理剤を用いた高濃度泥水の凝集試験について説明する。
本試験では、第1高分子凝集剤として、アクリル酸ナトリウム部分が30mol%含まれるアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物を用いた。また第2高分子凝集剤として、アクリル酸ナトリウム部分が1mol%、アクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウム部分が5mol%含まれるアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの三元共重合物を用いた。
試料1
ベントナイト 60wt%
炭酸水素ナトリウム 15wt%
ポリ塩化アルミニウム 15wt%
第1高分子凝集剤 5wt%
第2高分子凝集剤 5wt%
比較例1
ベントナイト 60wt%
炭酸水素ナトリウム 15wt%
ポリ塩化アルミニウム 15wt%
アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物(第1高分子凝集剤) 10wt%
ベントナイトを含有する泥水(比重1.15、1.20、1.25)10リットルに対し、粉末泥水処理剤(試料1及び比較例1)を添加し、混合・攪拌し、フロックを形成させ、フロック径を計測した。
また、凝集した泥水全量を土嚢袋(スーパーどのう[3号土のう]、萩原工業(株)製)に入れて、1時間静置し、自然脱水された濾水の量を測定した。泥水10リットル中に含まれる水の量に対する、自然脱水された濾水量の割合を、脱水率(%)として表した。
その結果を表1〜表3及び図1〜図3に示す。
試料1では、形成されたフロック径が1.0mm〜4.0mmであった。特に、1.5kg/m3を添加した際のフロック径は1.0mm〜2.0mmであり、脱水率は61.1%で最も高い脱水効果を示した。
試料1においては、添加量に応じて1.0mm〜4.0mmのフロックを形成した。添加量が3.0kg/m3のとき、脱水率は57.8%で最も高い脱水効果を示した。その際、形成されたフロック径は1.0mm〜2.0mmであった。
比較例1においては、いずれの添加量でも1.0mm以上のフロックは形成されなかった。脱水率は、添加量3.0kg/m3のときに0%(脱水されない)、その他の場合でも11.6%未満であった。
試料1においては、添加量に応じて1.0mm〜4.0mmのフロックを形成した。添加量が5.0kg/m3のとき、脱水率は42.2%であり、最も高い脱水効果を示した。その際、形成されたフロック径は1.0mm〜2.0mmであった。
比較例1においては、いずれの添加量でも0.5mm以上のフロックは形成されなかった。脱水率もいずれの添加量でも0%であり、土嚢袋による自然脱水はできなかった。
次に、本実施例に係る泥水の減容化処理装置について図4を用いて説明する。図4は実施例3に係る泥水減容化処理装置1の概略図である。泥水減容化処理装置1は、粉末泥水処理剤2を泥水3に添加、攪拌してフロックを形成させるためのフロック形成機5と、該フロック形成機5から移された被処理泥水4を固液分離する脱水機7と、を備えている。更に、フロック形成機5中の被処理泥水4を脱水機7に移すためのポンプ6を備えている。
フロックが形成された被処理泥水4は、脱水機7において固体成分と液体成分に分けられる。脱水機7としては、脱水袋を用いた自然濾過または圧搾濾過脱水装置や、遠心分離装置、加圧脱水装置、および減圧脱水装置などが挙げられる。
本実施例では、小容量の泥水を処理する場合の脱水方法について説明する。本実施例は、図3における泥水減容化処理装置1の脱水機7として、脱水袋を用いた自然濾過または圧搾濾過脱水装置(以下、袋脱水装置7aと言う)を用いるものである。尚、小容量とは、目安として処理泥水3の量が1〜10m3/日程度の場合である。図5は実施例4に係る袋脱水装置7aの概略図である。
本実施例では、脱水袋10の数を増やすことによって泥水の減容化処理能力を上げることができる。
本実施例では、中容量の泥水を処理する場合の脱水方法について説明する。本実施例は、図3における泥水減容化処理装置1の脱水機7として、遠心分離機7bを用いるものである。尚、中容量とは、目安として処理泥水の量が10〜90m3/日程度の場合である。
試験方法
ベントナイトを含有する泥水(比重1.25、1.30)200リットルに対し、粉末泥水処理剤を添加し、混合・攪拌し、フロックを形成させ、凝集した泥水全量を遠心分離機(石川島播磨重工業(株)製、スクリューデカンタ形遠心分離機)にかけて固液分離し、固体成分の容積を測定した。粉末泥水処理剤としては前述の凝集試験において用いた試料1を用いた。粉末泥水処理剤の添加量は、比重1.25の泥水に対しては4.5kg/m3、比重1.30の泥水に対しては5.0kg/m3である。なお、粉末泥水処理剤4.5〜5.0kg/m3は、容量にして約2リットルである。
粉末泥水処理剤を添加しない泥水に対して同様の遠心分離を行うと、ほとんど固液分離することはできない。減容化率は80〜100vol%であり、分離水も公共下水道水質基準の約1000倍の濁度であるため、産業廃棄物として処理する必要がある。
本実施例では、大容量の泥水を処理する場合の脱水方法について説明する。
本実施例は、図3における泥水減容化処理装置1の脱水機7として、加圧脱水機7cを用いるものである。尚、大容量とは、目安として脱水機1機あたりの処理泥水の量が100〜200m3/日程度の場合である。
実施例6の泥水の脱水方法について、簡易フィルタープレス装置20を用い、小スケールでの試験を行った。
試験方法
ベントナイトを含有する泥水(比重1.20)2リットルに対し、粉末泥水処理剤を添加してポリバケツ中で混合攪拌し、フロックを形成させ、図8に示すような簡易フィルタープレス装置20を用いて固液分離した。フロックが形成された被処理泥水全量を、泥水投入口21からフランジ容器22に入れ密閉し、加圧用ガス(窒素ガス等)により圧力をかけて加圧脱水した。脱水圧力は0.5MPaに設定し、脱水容器部23を通って排出口24から排出される分離水(液体成分)の量が1ミリリットル/分以下となることを脱水終了の目安とした。被処理泥水をフィルタープレスにより脱水した後、脱水容器部23に残る減容土(固体成分)は脱水ケーキとして回収される。前記脱水容器部23の円柱形状の空間の大きさは、Φ100mm、d(高さ)=32mmである。
粉末泥水処理剤としては前述の凝集試験において用いた試料1を用い、粉末泥水処理剤の添加量を変化させ、回収される脱水ケーキの強度(コーン指数)を測定した。粉末泥水処理剤の量が、0、1.0、2.0、および3.0kg/m3の場合について試験を行った。
尚、粉末泥水処理剤の添加量を3.0kg/m3に増やすと、コーン指数は低下し、無添加の場合と同程度の強度になっているが、当該粉末泥水処理剤の添加により、泥水中のフロックは速やかに形成される。すなわち、3.0kg/m3以上の粉末泥水処理剤を添加した場合には、脱水ケーキの強度は高くないが、脱水効率が高い。したがって、目的用途に応じて粉末泥水処理剤の添加量を調整し、脱水ケーキの強度もしくは被処理泥水の脱水効率を調整することができる。
4 被処理泥水、
5 フロック形成機、 5a バッチミキサー、 5b 管路ミキサー、
6 ポンプ、 7 脱水機、 7a 袋脱水装置、
7b 遠心分離機、 7c 加圧脱水機(フィルタープレス)、
8 減容土、 9 分離水、 10 脱水袋、
11 プレス機、 11a、11b ローラ対、 12 フロック、
20 簡易フィルタープレス装置、 21 泥水投入口、
22 フランジ容器、 23 脱水容器部、 24 排出口
Claims (7)
- 吸着物質、炭酸塩、無機凝集剤および高分子凝集剤を含有し、比重1.10以上の泥水に添加して用いられる粉末泥水処理剤であって、
前記高分子凝集剤は、第1高分子凝集剤と第2高分子凝集剤の混合物であり、
前記第1高分子凝集剤は、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物であり、
前記第2高分子凝集剤は、アクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの共重合物であることを特徴とする粉末泥水処理剤。 - 吸着物質、炭酸塩、無機凝集剤および高分子凝集剤を含有し、比重1.10以上の泥水に添加して用いられる粉末泥水処理剤であって、
前記高分子凝集剤は、第1高分子凝集剤と第2高分子凝集剤の混合物であり、
前記第1高分子凝集剤は、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物であり、
前記第2高分子凝集剤は、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸ナトリウムの三元共重合物であることを特徴とする粉末泥水処理剤。 - 請求項1または2において、吸着物質はベントナイト、炭酸塩は炭酸水素ナトリウム、無機凝集剤はポリ塩化アルミニウムの微粉末であることを特徴とする粉末泥水処理剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粉末泥水処理剤を、泥水に添加、攪拌することによってフロックを形成させ、被処理泥水を脱水袋に入れて脱水し、固液分離することを特徴とする泥水の脱水方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粉末泥水処理剤を、泥水に添加、攪拌することによってフロックを形成させ、被処理泥水を遠心分離し、固液分離することを特徴とする泥水の脱水方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粉末泥水処理剤を、泥水に添加、攪拌することによってフロックを形成させ、被処理泥水を加圧脱水し、固液分離することを特徴とする泥水の脱水方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粉末泥水処理剤を、泥水に添加、攪拌してフロックを形成させるためのフロック形成部と、該フロック形成部から移された被処理泥水を固液分離する脱水部と、を備えたことを特徴とする泥水の減容化処理装置。
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