JP4868127B2 - Organic sludge dewatering method - Google Patents
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Description
本発明は、有機性汚泥の脱水方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、難脱水性の有機性汚泥を処理して、ろ過性が良好であり、含水率が低い脱水ケーキを得ることができる有機性汚泥の脱水方法に関する。 The present invention relates to a method for dewatering organic sludge. More specifically, the present invention relates to a method for dehydrating organic sludge that can treat a hardly dehydrated organic sludge to obtain a dehydrated cake with good filterability and low moisture content.
食品工場、化学工場、下水処理場などで発生する汚泥の脱水処理には、ほとんどの場合、高分子凝集剤が使用されている。高分子凝集剤としては、カチオン性構成単位を単独で重合、又は、カチオン性構成単位とノニオン性構成単位とを共重合したカチオン性高分子凝集剤が広く使われてきた。 In most cases, polymer flocculants are used for dewatering sludge generated in food factories, chemical factories, sewage treatment plants, and the like. As the polymer flocculant, a cationic polymer flocculant obtained by polymerizing a cationic structural unit alone or copolymerizing a cationic structural unit and a nonionic structural unit has been widely used.
最近では、カチオン性構成単位に、アニオン性構成単位とノニオン性構成単位を共重合した両性高分子凝集剤がよく使用されるが、両性高分子凝集剤は、凝集時に分子間架橋をすることにより、はじめて高い凝集性能を発揮する。これらの高分子凝集剤は、汚泥の性質、汚泥の減容目標値に合わせて、使いこなされているが、汚泥の難脱水化に伴い、さらなる脱水性能向上、汚泥減容化が要望され、開発が進められている。 Recently, amphoteric polymer flocculants obtained by copolymerizing anionic structural units and nonionic structural units are often used as cationic structural units. For the first time, it exhibits high agglomeration performance. These polymer flocculants have been used according to the properties of sludge and the target volume of sludge reduction, but as sludge becomes difficult to dewater, further dewatering performance and sludge volume reduction have been requested and developed. Is underway.
例えば、低い添加率で難脱水性汚泥を効果的に脱水することができ、強固な凝集フロックを形成して汚泥処理能力を高めることができる汚泥脱水剤として、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤とを含む汚泥脱水剤であって、カチオン性高分子凝集剤のカチオン性構成単位(C)とノニオン性構成単位(N)のモル組成比C/Nが0.2以上であり、両性高分子凝集剤のアニオン性構成単位(A)とカチオン性構成単位(C)のモル組成比A/Cが0.8〜1.5であり、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の重量比が35:65〜95:5である汚泥脱水剤が提案されている(特許文献1)。しかし、この汚泥脱水剤を用いても、下水処理場の混合汚泥、し尿処理場の三次汚泥を含んだ余剰汚泥、凝集汚泥を含んだ混合汚泥、消化汚泥、オキシデーションディッチ法による余剰汚泥、無機凝集剤が添加された余剰汚泥などの難脱水性汚泥を処理して、含水率の低い脱水ケーキを得ることは困難であった。 For example, as a sludge dewatering agent capable of effectively dewatering hardly dewatering sludge at a low addition rate and forming a strong coagulation floc to increase the sludge treatment capacity, cationic polymer flocculants and amphoteric high sludges can be used. A sludge dewatering agent comprising a molecular flocculant, wherein the molar composition ratio C / N of the cationic structural unit (C) and the nonionic structural unit (N) of the cationic polymer flocculant is 0.2 or more; The molar composition ratio A / C of the anionic structural unit (A) and the cationic structural unit (C) of the amphoteric polymer flocculant is 0.8 to 1.5, and the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant A sludge dewatering agent having a weight ratio of 35:65 to 95: 5 has been proposed (Patent Document 1). However, even with this sludge dewatering agent, mixed sludge from sewage treatment plants, excess sludge containing tertiary sludge from human waste treatment plants, mixed sludge containing coagulated sludge, digested sludge, excess sludge by oxidation ditch method, inorganic It has been difficult to obtain a dehydrated cake having a low water content by treating a hardly dewatering sludge such as excess sludge to which a flocculant has been added.
食品工場、化学工場、下水処理場などで発生する汚泥の脱水処理では、前述の如く、汚泥の質、汚泥の減容目標に合わせて種々の脱水剤が使用されているが、近年の汚泥の難脱水化と汚泥減容の高度化の要求に対して、比較的高い凝集性能と脱水性が得られるカチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤が使用されるようになってきた。しかし、両者の高分子凝集剤をもってしても、十分な脱水効果を得ることは難しくなっているのが現状と言える。例えば、汚泥を長時間曝気するオキシデーションディッチ法では、汚泥は生物分解され、有機物含有量が低くはなるが、性状的には繊維分が少なくなり、汚泥粒子は粒子径分布が広い上に、高分子凝集剤と反応するための吸着点が少なくなり、高分子どうしを橋かけする溶解性のアニオン物質が少なくなるために、逆に脱水性が悪化する。また、汚泥を嫌気性にして消化分解する方法は、汚泥の減容化の目的には適っているが、この場合汚泥粒子が小さくなり、分散状態となるために、脱水時の高分子凝集剤の添加量が多くなるとか、脱水したときの含水率が高くなるという問題点が発生する。また、汚泥を減容化するための脱水機が、高い脱水効果を得るような構造になっている場合、フロックに強いせん断力がかかる。このために、適用する高分子凝集剤は、強いフロックを形成する性能を有することが必要となる。
本発明は、難脱水性の有機性汚泥を処理して、ろ過性が良好であり、含水率が低い脱水ケーキを得ることができる有機性汚泥の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。 The present invention was made for the purpose of providing a method for dewatering organic sludge that can treat a hardly dehydrated organic sludge to obtain a dehydrated cake with good filterability and low moisture content. It is.
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機性汚泥の脱水処理に際してカチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤とを併用し、かつ溶液粘度/固有粘度の比の大きいカチオン性高分子凝集剤を用いることにより、ろ過性が良好であって、含水率が低い脱水ケーキを得ることができ、さらに特定の構成単位を有する両性高分子凝集剤を用いることにより、脱水性がいっそう向上することを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has used a cationic polymer flocculant and an amphoteric polymer flocculant in dehydration treatment of organic sludge, and has a solution viscosity / intrinsic viscosity. By using a cationic polymer flocculant with a large ratio, a dehydrated cake with good filterability and low water content can be obtained, and by using an amphoteric polymer flocculant having a specific structural unit The inventors have found that the dehydrating property is further improved and have completed the present invention based on this finding.
すなわち、本発明は、
(1)有機性汚泥に、凝集剤として、カチオン性高分子凝集剤30〜70重量%及び両性高分子凝集剤70〜30重量%の割合で添加して脱水する有機性汚泥の脱水方法において、前記カチオン性高分子凝集剤が、ブルックフィールドB形回転粘度計を用いて、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定した0.2重量%水溶液の粘度(mPa・s)を、1モル/L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(dL/g)で除した商が70以上のジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロリド四級化物20〜80モル%とアクリルアミドの共重合体80〜20モル%からなるカチオン性ビニル系高分子凝集剤であって、前記両性高分子凝集剤が、ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロリド四級化物及び該ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロリド四級化物より少ないモル量のジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロリド四級化物からなるカチオン性構成単位20〜50モル%、アクリル酸からなるアニオン性構成単位10〜40モル%並びにアクリルアミドからなるノニオン性構成単位10〜70モル%からなる凝集剤を用いることを特徴とする有機性汚泥の脱水方法、及び、
(2)有機性汚泥が、下水処理場の混合汚泥、し尿処理場の三次汚泥を含んだ余剰汚泥、凝集汚泥を含んだ混合汚泥、消化汚泥又はオキシデーションディッチ法による余剰汚泥である(1)記載の有機性汚泥の脱水方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In the dewatering method of organic sludge, which is added to organic sludge as a flocculant at a ratio of 30 to 70% by weight of cationic polymer flocculant and 70 to 30% by weight of amphoteric polymer flocculant, and dehydrated. The cationic polymer flocculant has a viscosity (mPa · s) of 1% by weight of a 0.2 wt% aqueous solution measured at 30 ° C. using a Brookfield B-type rotational viscometer at a rotation speed of 30 rpm and an SB2 spindle. Copolymer of acrylamide and 20 to 80 mol% of dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride having a quotient divided by intrinsic viscosity (dL / g) measured at 30 ° C. using an aqueous solution of / L sodium nitrate as a solvent A cationic vinyl polymer flocculant comprising 80 to 20 mol% , wherein the amphoteric polymer flocculant is methyl chloride of dimethylaminoethyl acrylate. A cationic constituent unit comprising 20 to 50 mol% of a quaternized product and a methyl chloride quaternized product of dimethylaminoethyl methacrylate in a molar amount less than that of the methyl chloride quaternized product of the dimethylaminoethyl acrylate, an anionic constituent unit comprising acrylic acid A method for dewatering organic sludge characterized by using a flocculant comprising 10 to 40 mol% and 10 to 70 mol% of a nonionic structural unit comprising acrylamide ; and
( 2 ) Organic sludge is mixed sludge from sewage treatment plants, excess sludge containing tertiary sludge from human waste treatment plants, mixed sludge containing coagulated sludge, digested sludge, or excess sludge by oxidation ditch method (1) Dehydration method of organic sludge as described,
Is to provide.
本発明の有機性汚泥の処理方法によれば、難脱水性の汚泥を処理して、ろ過性が良好であり、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる。本発明方法によれば、従来の方法と比べて、脱水ケーキの含水率が約2重量%低下し、ケーキ収量が30〜50重量%向上する。この結果から、汚泥は約10体積%減容化され、脱水時の処理量は30〜50重量%向上することが推定される。そして、最終的には汚泥の処理処分費の低減に寄与することができる。 According to the organic sludge treatment method of the present invention, it is possible to obtain a dehydrated cake having a good filterability and a low water content by treating a hardly dewaterable sludge. According to the method of the present invention, the moisture content of the dehydrated cake is reduced by about 2% by weight and the cake yield is improved by 30 to 50% by weight, compared with the conventional method. From this result, it is estimated that the sludge is reduced in volume by about 10% by volume, and the treatment amount during dehydration is improved by 30 to 50% by weight. And finally, it can contribute to reduction of the treatment disposal cost of sludge.
本発明の有機性汚泥の脱水方法においては、有機性汚泥にカチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤とを添加して脱水する有機性汚泥の脱水方法において、カチオン性高分子凝集剤が、ブルックフィールドB形回転粘度計を用いて、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定した0.2重量%水溶液の粘度(mPa・s)を、1モル/L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(dL/g)で除した商が70以上であるカチオン性ビニル系高分子凝集剤である。 In the organic sludge dewatering method of the present invention, the cationic polymer flocculant is added to the organic sludge by adding a cationic polymer flocculant and an amphoteric polymer flocculant to dehydrate. Using a Brookfield B-type rotational viscometer, the viscosity (mPa · s) of a 0.2 wt% aqueous solution measured at 30 ° C. with a rotational speed of 30 rpm, SB 2 spindle, 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution as a solvent The cationic vinyl polymer flocculant having a quotient of 70 or more divided by the intrinsic viscosity (dL / g) measured at 30 ° C.
カチオン性高分子凝集剤の0.2重量%水溶液の粘度(mPa・s)は、基本的にはJIS K 7117−1にしたがって測定することができるが、本発明においては、測定温度は30℃で測定される。ブルックフィールドB形回転粘度計としては、(株)東京計器製のB型粘度計を用いることができる。また、カチオン性高分子凝集剤の0.2重量%水溶液は、精製した高分子約1gを精秤し、500mLガラス製ビーカーに移した後に、カチオン性高分子凝集剤濃度が0.2重量%となるようスターラーで撹拌しながら脱イオン水をビーカーに添加していき、その後500rpmで2時間撹拌したのち、室温で1日放置して溶解させたものを用いる。なお、高分子凝集剤の製品形態がエマルション、ディスパージョン又は水溶液などの液状品である場合には、アセトンなどの溶媒を用いて予め精製してから0.2重量%水溶液を調製する。ブルックフィールドB形回転粘度計を用いて、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定したカチオン性高分子凝集剤の0.2重量%水溶液の粘度は、400〜1,000mPa・sであることが好ましく、500〜900mPa・sであることがより好ましい。0.2重量%水溶液の粘度が400mPa・s未満であると、凝集力が弱く、汚泥の処理性能が低下するおそれがある。0.2重量%水溶液の粘度が1,000mPa・sを超えると、水溶液が高粘度になって、作業性が低下するおそれがある。 The viscosity (mPa · s) of a 0.2% by weight aqueous solution of the cationic polymer flocculant can basically be measured according to JIS K 7117-1, but in the present invention, the measurement temperature is 30 ° C. Measured in As the Brookfield B-type rotational viscometer, a B-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. can be used. In addition, a 0.2% by weight aqueous solution of the cationic polymer flocculant was precisely weighed about 1 g of the purified polymer, transferred to a 500 mL glass beaker, and then the cationic polymer flocculant concentration was 0.2% by weight. Then, deionized water is added to the beaker while stirring with a stirrer, and the mixture is stirred for 2 hours at 500 rpm and then allowed to stand at room temperature for 1 day for dissolution. In addition, when the product form of the polymer flocculant is a liquid product such as an emulsion, a dispersion, or an aqueous solution, a 0.2 wt% aqueous solution is prepared after purification in advance using a solvent such as acetone. Using a Brookfield B-type rotational viscometer, the viscosity of a 0.2% by weight aqueous solution of the cationic polymer flocculant measured at 30 ° C. with a rotational speed of 30 rpm, SB 2 spindle is 400 to 1,000 mPa · s. It is preferably 500 to 900 mPa · s. When the viscosity of the 0.2% by weight aqueous solution is less than 400 mPa · s, the cohesive force is weak and the sludge treatment performance may be reduced. When the viscosity of the 0.2 wt% aqueous solution exceeds 1,000 mPa · s, the aqueous solution becomes highly viscous, and workability may be reduced.
カチオン性高分子凝集剤の固有粘度は、キャノンフェンスケ粘度計、オストワルド粘度計、ウベローデ型粘度計などを用いて測定することができ、キャノンフェンスケ粘度計を好適に用いることができる。1モル/L硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として、30℃で測定したカチオン性高分子凝集剤の固有粘度は、1〜15dL/gであることが好ましく、3〜12dL/gであることがより好ましい。固有粘度が1dL/g未満であると、凝集力が弱く、汚泥の処理性能が低下するおそれがある。固有粘度が15dL/gを超えると、水溶液が高粘度になって、作業性が低下するおそれがある。 The intrinsic viscosity of the cationic polymer flocculant can be measured using a Cannon-Fenceke viscometer, an Ostwald viscometer, an Ubbelohde viscometer, etc., and the Cannon-Fenceke viscometer can be preferably used. The intrinsic viscosity of the cationic polymer flocculant measured at 30 ° C. using a 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution as a solvent is preferably 1 to 15 dL / g, and more preferably 3 to 12 dL / g. If the intrinsic viscosity is less than 1 dL / g, the cohesive force is weak and the sludge treatment performance may be reduced. If the intrinsic viscosity exceeds 15 dL / g, the aqueous solution becomes highly viscous, and workability may be reduced.
本発明方法においては、カチオン性高分子凝集剤が、ブルックフィールドB形回転粘度計を用いて、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定した0.2重量%水溶液の粘度(mPa・s)を、1モル/L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(dL/g)で除した商が70以上であり、より好ましくは70〜200であり、さらに好ましくは120〜160である。該溶液粘度を該固有粘度で除した商が70未満であると、有機性汚泥に対する凝集作用が弱く、脱水ケーキの含水率が十分に低下しないおそれがある。該溶液粘度を該固有粘度で除した商が200を超えると、高分子凝集剤の水に対する溶解性が低下するおそれがある。 In the method of the present invention, the cationic polymer flocculant is a viscosity (mPa · s) of a 0.2 wt% aqueous solution measured at 30 ° C. using a Brookfield B type rotational viscometer at a rotational speed of 30 rpm, SB2 spindle. ) Is a quotient of 70 or more, more preferably 70 to 200, still more preferably 120 to 200, divided by the intrinsic viscosity (dL / g) measured at 30 ° C. using a 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution as a solvent. 160. If the quotient obtained by dividing the solution viscosity by the intrinsic viscosity is less than 70, the coagulation action on the organic sludge is weak, and the moisture content of the dehydrated cake may not be sufficiently reduced. If the quotient obtained by dividing the solution viscosity by the intrinsic viscosity exceeds 200, the solubility of the polymer flocculant in water may be reduced.
本発明方法に用いるカチオン性高分子凝集剤は、カチオン性ビニル単量体とノニオン性ビニル単量体の共重合によって得られる共重合物であり、カチオン性構成単位(C)とノニオン性構成単位(N)のモル比C/Nが0.2以上の共重合物であることが好ましい。カチオン性ビニル単量体としては、例えば、一般式[1]で表される単量体を挙げることができる。
一般式[1]において、R1は水素又はメチル基であり、R2はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数1〜4のアルキレン基であり、プロピレン基及びブチレン基は直鎖状であってもよく、側鎖を有するものであってもよい。R3はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4のアルキル基であり、R4は水素、炭素数1〜4のアルキル基又はベンジル基である。また、−A−は−O−又は−NH−であり、X-は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、1/2SO4 2-、NO3 -、CH3COO-、CH3SO4 -、C2H5SO4 -などのアニオンである。 In the general formula [1], R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group, and the propylene group and the butylene group are It may be a straight chain or may have a side chain. R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, R 4 is Hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a benzyl group. Further, -A- is -O- or -NH-, X - is chloride, bromide, halide ions such as iodide ion, 1 / 2SO 4 2-, NO 3 -, CH 3 COO -, CH 3 Anions such as SO 4 − and C 2 H 5 SO 4 — .
一般式[1]で表される単量体としては、例えば、ジメチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−n−プロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−sec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジイソブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−n−プロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−sec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などを挙げることができる。ハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素などを、ハロゲン化アルキルとしては、例えば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル、ヨウ化エチルなどを、ハロゲン化ベンジルとしては、塩化ベンジル、臭化ベンジルなどを挙げることができる。これらのカチオン性ビニル系単量体は、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。 Examples of the monomer represented by the general formula [1] include dimethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n- Propylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diisopropylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di- -Sec-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, dimethylamino (methyl Ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-propylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diisopropylamino (methyl , Ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-sec-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacryl Neutralized salts such as amide, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, hydrogen halide, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, halogen Alkyl, benzyl halide, dimethyl sulfate, quaternary products due diethyl sulfate and the like. Examples of the hydrogen halide include hydrogen chloride and hydrogen bromide, and examples of the halogenated alkyl include methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, ethyl chloride, ethyl bromide, and ethyl iodide. Examples of benzyl chloride include benzyl chloride and benzyl bromide. These cationic vinyl monomers can be used alone or in combination of two or more.
カチオン性有機高分子凝集剤の合成に用いるノニオン性ビニル単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミドなどのアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、酢酸ビニルなどのビニルエステル、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどの芳香族ビニル系化合物などを挙げることができる。これらのノニオン性ビニル単量体は、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。 Nonionic vinyl monomers used for the synthesis of cationic organic polymer flocculants include, for example, amides such as acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, acrylonitrile, methacrylo Vinyl cyanide compounds such as nitriles, alkyl esters of (meth) acrylic acid such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate and ethyl methacrylate, vinyl esters such as vinyl acetate, styrene, α-methylstyrene, p -Aromatic vinyl compounds such as methylstyrene can be mentioned. These nonionic vinyl monomers can be used individually by 1 type, or can also be used in combination of 2 or more type.
本発明において、カチオン性高分子凝集剤のカチオン性構成単位(C)とノニオン性構成単位(N)のモル比はC/Nは、0.2以上であることが好ましく、0.4〜5であることがより好ましい。C/Nが0.2未満であると、汚泥脱水剤の最適添加率が高くなり、重力ろ過性が劣り、ケーキの含水率とろ液の濁度が高くなるなど、全般的に凝集脱水性能が低下するおそれがある。 In the present invention, the molar ratio of the cationic structural unit (C) to the nonionic structural unit (N) of the cationic polymer flocculant is preferably C / N of 0.2 or more, and 0.4 to 5 It is more preferable that When the C / N is less than 0.2, the optimum addition rate of the sludge dehydrating agent is increased, the gravity filterability is inferior, the moisture content of the cake and the turbidity of the filtrate are increased, and so on. May decrease.
本発明方法に用いるカチオン性高分子凝集剤の製造方法は特に限定されるものではないが、通常は、カチオン性ビニル単量体とノニオン性ビニル単量体と架橋剤(メチレンビスアクリルアミド等の架橋性単量体を含む)とを重合開始剤の存在下にW/O型乳化重合することによって好適に製造することができる。なお、ブルックフィールドB形回転粘度計を用いて、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定した0.2重量%水溶液の粘度(mPa・s)を、1モル/L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(dL/g)で除した商は、製造方法、具体的には単量体濃度、架橋剤濃度、重合開始剤濃度や重合温度などを種々調整することにより調整され、一般には架橋剤濃度が高いほど、当該値は大きくなる傾向にある。 The method for producing the cationic polymer flocculant used in the method of the present invention is not particularly limited. Usually, a cationic vinyl monomer, a nonionic vinyl monomer, and a crosslinking agent (such as a cross-linking agent such as methylene bisacrylamide) are used. Can be suitably produced by W / O emulsion polymerization in the presence of a polymerization initiator. The viscosity (mPa · s) of a 0.2 wt% aqueous solution measured at 30 ° C. using a Brookfield B-type rotational viscometer with a rotation speed of 30 rpm, SB2 spindle, 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution as solvent The quotient divided by the intrinsic viscosity (dL / g) measured at 30 ° C. is obtained by variously adjusting the production method, specifically the monomer concentration, the crosslinking agent concentration, the polymerization initiator concentration, the polymerization temperature, etc. In general, the higher the crosslinker concentration, the greater the value.
本発明方法に用いる両性高分子凝集剤は、カチオン性構成単位が20〜50モル%であることが好ましく、25〜40モル%であることがより好ましく、アニオン性構成単位が10〜40モル%であることが好ましく、15〜35モル%であることがより好ましく、ノニオン性構成単位が10〜70モル%であることが好ましく、25〜65モル%であることがより好ましい。両性高分子凝集剤のカチオン性構成単位が20〜50モル%、アニオン性構成単位が10〜40モル%、ノニオン性構成単位が10〜70モル%であると、有機性汚泥の処理において、重力ろ過性が良好であり、脱水ケーキの含水率が低く、ケーキ収量が多く、濁度の低いろ液を得ることができる。本発明方法に用いる両性高分子凝集剤の1モル/L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は、2〜15dL/gであることが好ましく、4〜10dL/gであることがより好ましい。 In the amphoteric polymer flocculant used in the method of the present invention, the cationic constituent unit is preferably 20 to 50 mol%, more preferably 25 to 40 mol%, and the anionic constituent unit is 10 to 40 mol%. It is preferable that it is 15-35 mol%, it is preferable that it is 10-70 mol%, and it is more preferable that it is 25-65 mol%. In the treatment of organic sludge, the amphoteric polymer flocculant has a cationic constituent unit of 20 to 50 mol%, an anionic constituent unit of 10 to 40 mol%, and a nonionic constituent unit of 10 to 70 mol%. A filter with good filterability, low moisture content of the dehydrated cake, high cake yield, and low turbidity can be obtained. The intrinsic viscosity measured at 30 ° C. using a 1 mol / L aqueous sodium nitrate solution of the amphoteric polymer flocculant used in the method of the present invention as a solvent is preferably 2 to 15 dL / g, and preferably 4 to 10 dL / g. More preferred.
本発明方法に用いる両性高分子凝集剤は、カチオン性ビニル単量体とアニオン性ビニル単量体とノニオン性ビニル単量体を共重合することにより得ることができる。カチオン性ビニル単量体としては、例えば、一般式[1]で表される化合物を挙げることができる。
一般式[1]において、R1は水素又はメチル基であり、R2はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数1〜4のアルキレン基であり、プロピレン基及びブチレン基は直鎖状であってもよく、側鎖を有するものであってもよい。R3はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4のアルキル基であり、R4は水素、炭素数1〜4のアルキル基又はベンジル基である。また、−A−は−O−又は−NH−であり、X-は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、1/2SO4 2-、NO3 -、CH3COO-、CH3SO4 -、C2H5SO4 -などのアニオンである。 In the general formula [1], R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group, and the propylene group and the butylene group are It may be a straight chain or may have a side chain. R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, R 4 is Hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a benzyl group. Further, -A- is -O- or -NH-, X - is chloride, bromide, halide ions such as iodide ion, 1 / 2SO 4 2-, NO 3 -, CH 3 COO -, CH 3 Anions such as SO 4 − and C 2 H 5 SO 4 — .
一般式[1]で表される単量体としては、例えば、ジメチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−n−プロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジ−sec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジイソブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−n−プロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−n−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−sec−ブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ(メチル、エチル、プロピル又はブチル)アクリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などを挙げることができる。ハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素などを、ハロゲン化アルキルとしては、例えば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル、ヨウ化エチルなどを、ハロゲン化ベンジルとしては、塩化ベンジル、臭化ベンジルなどを挙げることができる。これらのカチオン性ビニル系単量体は、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。 Examples of the monomer represented by the general formula [1] include dimethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n- Propylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diisopropylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, di- -Sec-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylate or methacrylate, dimethylamino (methyl Ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diethylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-propylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, diisopropylamino (methyl , Ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-n-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, di-sec-butylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacryl Neutralized salts such as amide, diisobutylamino (methyl, ethyl, propyl or butyl) acrylamide or methacrylamide, hydrogen halide, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, halogen Alkyl, benzyl halide, dimethyl sulfate, quaternary products due diethyl sulfate and the like. Examples of the hydrogen halide include hydrogen chloride and hydrogen bromide, and examples of the halogenated alkyl include methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, ethyl chloride, ethyl bromide, and ethyl iodide. Examples of benzyl chloride include benzyl chloride and benzyl bromide. These cationic vinyl monomers can be used alone or in combination of two or more.
本発明方法に用いる両性有機高分子凝集剤のアニオン性構成単位となるアニオン性ビニル単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、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、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの二塩基酸及びこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などを挙げることができる。これらのアニオン性ビニル単量体は、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。 Examples of the anionic vinyl monomer that is an anionic constituent unit of the amphoteric organic polymer flocculant used in the method of the present invention include acrylic acid, methacrylic acid, α-ethylacrylic acid, and sodium salts, potassium salts, and ammonium thereof. Examples thereof include salts, dibasic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, and sodium salts, potassium salts and ammonium salts thereof. These anionic vinyl monomers can be used individually by 1 type, or can also be used in combination of 2 or more type.
本発明方法に用いる両性有機高分子凝集剤のノニオン性構成単位となるノニオン性ビニル単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミドなどのアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、酢酸ビニルなどのビニルエステル、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどの芳香族ビニル系化合物などを挙げることができる。これらのノニオン性ビニル単量体は、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。 Nonionic vinyl monomers that are nonionic constituent units of the amphoteric organic polymer flocculant used in the method of the present invention include, for example, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide and the like. Amides, vinyl cyanide compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile, alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate and ethyl methacrylate, vinyl esters such as vinyl acetate, styrene And aromatic vinyl compounds such as α-methylstyrene and p-methylstyrene. These nonionic vinyl monomers can be used individually by 1 type, or can also be used in combination of 2 or more type.
本発明方法に用いる両性高分子凝集剤の製造方法に特に制限はなく、溶液重合、懸濁重合、エマルション重合などを挙げることができる。水溶液重合においては、単量体を水に溶解し、雰囲気を不活性ガスで置換し、重合温度まで昇温したのち、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩などの水溶性重合開始剤を加えて重合することができる。 There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the amphoteric polymer flocculent used for this invention method, Solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc. can be mentioned. In aqueous solution polymerization, the monomer is dissolved in water, the atmosphere is replaced with an inert gas, the temperature is raised to the polymerization temperature, and ammonium persulfate, potassium persulfate, 2,2′-azobis ( The polymerization can be carried out by adding a water-soluble polymerization initiator such as 2-amidinopropane) dihydrochloride.
本発明方法において、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の重量比は、20:80〜80:20であることが好ましく、30:70〜70:30であることがより好ましい。カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の重量比が20:80未満でカチオン性高分子凝集剤が少ないと、最適添加率が上昇して多量の高分子凝集剤が必要となり、重力ろ過性が不良でろ過速度が遅く、ケーキの含水率とろ液の濁度が高くなるおそれがある。カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の重量比が80:20を超えてカチオン性高分子凝集剤が多いと、最適添加率が上昇して多量の高分子凝集剤が必要となり、重力ろ過性が不良でろ過速度が遅く、ケーキの含水率とろ液の濁度が高くなるおそれがある。 In the method of the present invention, the weight ratio of the cationic polymer flocculant to the amphoteric polymer flocculant is preferably 20:80 to 80:20, and more preferably 30:70 to 70:30. If the weight ratio of the cationic polymer flocculant to the amphoteric polymer flocculant is less than 20:80 and the amount of the cationic polymer flocculant is small, the optimum addition rate increases and a large amount of the polymer flocculant is required. And the filtration rate is slow, and the moisture content of the cake and the turbidity of the filtrate may increase. If the weight ratio of the cationic polymer flocculant to the amphoteric polymer flocculant exceeds 80:20 and the amount of the cationic polymer flocculant is large, the optimum addition rate is increased, and a large amount of the polymer flocculant is required. The filterability is poor and the filtration rate is slow, which may increase the moisture content of the cake and the turbidity of the filtrate.
本発明方法においては、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤に加えて、酸性物質を添加することができる。酸性物質は、両性高分子凝集剤のカルボキシル基の解離を抑え、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の反応物の生成を防止する効果を有する。本発明方法において使用する酸性物質に特に制限はなく、例えば、スルファミン酸、硫酸水素ナトリウム、塩化水素、硫酸などを挙げることができる。 In the method of the present invention, an acidic substance can be added in addition to the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant. The acidic substance has an effect of suppressing the dissociation of the carboxyl group of the amphoteric polymer flocculant and preventing the formation of a reaction product of the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant. There is no restriction | limiting in particular in the acidic substance used in this invention method, For example, sulfamic acid, sodium hydrogensulfate, hydrogen chloride, a sulfuric acid etc. can be mentioned.
本発明方法において、有機性汚泥にカチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を添加する順序に特に制限はないが、カチオン性高分子凝集剤を先に添加するか、あるいは、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤とを同時に添加することが好ましい。添加する前の状態としては、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を溶解槽で別々に溶解することができ、あるいは、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を同じ溶解槽で溶解することもできる。カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を同じ溶解槽で溶解する場合、高分子凝集剤の合計濃度は、0.1〜1重量%であることが好ましい。 In the method of the present invention, the order in which the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant are added to the organic sludge is not particularly limited, but the cationic polymer flocculant is added first, or the cationic polymer flocculant is added. It is preferable to add the molecular flocculant and the amphoteric polymer flocculant simultaneously. As a state before addition, the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant can be dissolved separately in the dissolution tank, or the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant can be dissolved in the same dissolution tank. Can also be dissolved. When the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant are dissolved in the same dissolution tank, the total concentration of the polymer flocculant is preferably 0.1 to 1% by weight.
本発明方法によれば、カチオン性高分子凝集剤は、凝集時に汚泥中の微細粒子を架橋性カチオン性高分子凝集剤の網目構造の中に取り込み、微細粒子から粗粒子まで幅広く吸着することによりフロック化する。一方、両性高分子凝集剤は、粗粒子から、架橋性カチオン性高分子凝集剤で生成されたフロックどうしまでをさらに吸着して、粗大フロックを形成する。このようにしてできたフロックは剛直であるが、せん断力が加わったときには、未使用の官能基、すなわち、架橋性カチオン性高分子凝集剤のカチオン基と両性高分子凝集剤のアニオン基が、徐々に未中和の汚泥と反応するために、壊れかかったフロックが再凝集するとともに、フロックの緻密化が行われる。このようにして高い脱水性が得られるものと考えられる。 According to the method of the present invention, the cationic polymer flocculant absorbs fine particles in the sludge into the network structure of the crosslinkable cationic polymer flocculant during aggregation and adsorbs a wide range of particles from fine particles to coarse particles. Flock. On the other hand, the amphoteric polymer flocculant further adsorbs from the coarse particles to the flocs generated by the crosslinkable cationic polymer flocculant to form coarse flocs. The flocs thus produced are rigid, but when a shear force is applied, the unused functional groups, that is, the cationic groups of the crosslinkable cationic polymer flocculant and the anionic groups of the amphoteric polymer flocculant, Since it gradually reacts with unneutralized sludge, the broken flocs reagglomerate and the flocs are densified. Thus, it is considered that high dehydrating properties can be obtained.
また、汚泥によっては、有機物量が非常に多く、高分子凝集剤だけでは十分な脱水効果が得られない場合がある。このような場合には、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などの無機凝集剤を併用すると、より高い脱水効果を得ることができる。この際に、無機凝集剤が汚泥と反応した状態として、汚泥粒子のマイナス荷電が高く、荷電中和が十分に行われないために、あるいは、汚泥のアルカリ度が高く荷電中和が行われる前に、アルミニウム又は鉄が金属水酸化物となってしまうために、生成した粒子の粒度分布が広くなっていると考えられる。このような場合においても、架橋性カチオン性高分子凝集剤が、微細粒子から粗粒子までを幅広く吸着してフロック化し、両性高分子凝集剤によりさらにフロックが粗大化されると考えられる。 In addition, depending on the sludge, the amount of organic matter is very large, and a sufficient dehydrating effect may not be obtained with only the polymer flocculant. In such a case, when an inorganic flocculant such as polyaluminum chloride or polyferric sulfate is used in combination, a higher dehydrating effect can be obtained. At this time, since the inorganic flocculant has reacted with the sludge, the sludge particles have a high negative charge and the charge neutralization is not sufficiently performed, or before the neutralization of the sludge with a high alkalinity is performed. Moreover, since aluminum or iron becomes a metal hydroxide, it is considered that the particle size distribution of the generated particles is wide. Even in such a case, it is considered that the crosslinkable cationic polymer flocculant adsorbs a wide range of fine particles to coarse particles to form a floc, and the amphoteric polymer flocculant further coarsens the floc.
本発明方法を好適に適用することができる有機性汚泥としては、下水処理場の混合汚泥、し尿処理場の三次汚泥を含んだ余剰汚泥、凝集汚泥を含んだ混合汚泥、消化汚泥、オキシデーションディッチ法による余剰汚泥、無機凝集剤が添加された余剰汚泥などを挙げることができる。下水処理場の混合汚泥は、下水処理場において発生する初沈汚泥と余剰汚泥が混合された汚泥である。し尿処理場の三次汚泥を含んだ余剰汚泥は、し尿処理場における活性汚泥処理によって発生した余剰汚泥に、硫酸バンドやPAC等の無機凝集剤を当該活性汚泥処理水に添加して、凝集沈殿処理又は凝集加圧浮上処理して分離された汚泥(三次汚泥)が添加された汚泥である。凝集汚泥を含んだ混合汚泥は、凝集槽内に滞留した凝集汚泥と余剰汚泥が混合された汚泥である。消化汚泥は、濃縮汚泥を密閉し、メタン菌の作用によりメタンガスや二酸化炭素を発生させて分解した汚泥である。オキシデーションディッチ法による余剰汚泥は、家庭汚水を主とする下水を機械曝気装置を設置した無終端水路を反応槽として低負荷で行う活性汚泥処理により発生する汚泥である。無機凝集剤が添加された余剰汚泥は、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄などの無機凝集剤が添加されて生成した粒子の粒度分布が広くなった汚泥であり、この場合の余剰汚泥としては、下水処理場やし尿処理場で発生する余剰汚泥のみならず、食品、化学工場などで排出される有機性廃水を生物処理した際に発生する余剰汚泥も含まれる。 Examples of the organic sludge to which the method of the present invention can be suitably applied include mixed sludge from sewage treatment plants, excess sludge containing tertiary sludge from human waste treatment plants, mixed sludge containing coagulated sludge, digested sludge, and oxidation ditch. Excess sludge by law, surplus sludge to which an inorganic flocculant is added, and the like. The mixed sludge in the sewage treatment plant is a sludge in which primary sludge generated in the sewage treatment plant and excess sludge are mixed. Surplus sludge containing tertiary sludge from the human waste treatment plant is added to the activated sludge treatment water in the sludge treatment plant by adding an inorganic flocculant such as sulfuric acid band or PAC to the activated sludge treatment water. Or it is the sludge to which the sludge (tertiary sludge) isolate | separated by the coagulation pressurization flotation process was added. The mixed sludge containing agglomerated sludge is a sludge in which agglomerated sludge staying in the agglomeration tank and excess sludge are mixed. Digested sludge is sludge that has been decomposed by sealing the concentrated sludge and generating methane gas and carbon dioxide by the action of methane bacteria. Excess sludge by the oxidation ditch method is sludge generated by activated sludge treatment with a low load using an endless water channel equipped with a mechanical aeration device as sewage mainly for domestic sewage. The excess sludge to which the inorganic flocculant is added is sludge in which the particle size distribution of the particles produced by adding inorganic flocculant such as polyaluminum chloride and polyferric sulfate is widened. This includes not only excess sludge generated at sewage treatment plants and human waste treatment plants, but also excess sludge generated when biologically treating organic wastewater discharged from food, chemical factories, and the like.
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、用いた高分子凝集剤のモノマー単位の略号を下記に示す。
DAA:ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロリド四級化物
DAM:ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロリド四級化物
AAm:アクリルアミド
AA:アクリル酸
また、カチオン性高分子凝集剤の溶液粘度は、0.2重量%水溶液について、ブルックフィールドB形回転粘度計を用い、回転速度30rpm、SB2号スピンドル、30℃で測定した。固有粘度は、キャノンフェンスケ粘度計を用い、1モル/L硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として、30℃で測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In addition, the symbol of the monomer unit of the used polymer flocculant is shown below.
DAA: Methyl chloride quaternized product of dimethylaminoethyl acrylate DAM: Methyl chloride quaternized product of dimethylaminoethyl methacrylate AAm: Acrylamide AA: Acrylic acid The solution viscosity of the cationic polymer flocculant is 0.2% by weight aqueous solution. Was measured using a Brookfield B-type rotational viscometer at a rotation speed of 30 rpm, a SB2 spindle, and 30 ° C. Intrinsic viscosity was measured at 30 ° C. using a Cannon-Fenske viscometer using a 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution as a solvent.
実施例1
造粒濃縮とベルトプレス脱水を想定して、下水混合生汚泥について机上試験を行った。
汚泥の性状は、懸濁物質(TS)1.8重量%、有機物量(VTS/TS)78重量%、繊維分27重量%であり、粒度分布は、10μm以下が10体積%、10〜100μmが20体積%、100〜150μmが40体積%、150μm以上が30体積%であった。
カチオン性高分子凝集剤として、DAA(80モル%)/AAm(20モル%)共重合体を用いた。この共重合体の0.2重量%水溶液の粘度は600mPa・s、固有粘度は5dL/gであり、溶液粘度/固有粘度の比は120であった。両性高分子凝集剤として、DAA(28モル%)/DAM(2モル%)/AAm(35モル%)/AA(35モル%)共重合体を用いた。高分子凝集剤水溶液として、カチオン性高分子凝集剤0.1重量%と両性高分子凝集剤0.1重量%とを含有する水溶液を調製した。
汚泥200mLを容量300mLのビーカーにとり、ポリ塩化アルミニウム0.36gを添加して、撹拌速度750rpmで20秒間撹拌し、次いで、高分子凝集剤水溶液25.2gを添加して、撹拌速度180rpmで60秒間撹拌した。60メッシュのナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径5cmの塩化ビニル樹脂製円筒を置き、その中に凝集した汚泥を一気に注ぎ込んだ。10秒後の重力ろ液量は、144mLであった。さらに、ナイロンろ布上の汚泥を98kPaの圧力で60秒間圧搾して脱水した。得られた脱水ケーキの含水率は71.6重量%であり、ろ布上のケーキ収量は乾燥重量で124mg/cm2であった。
Example 1
On the assumption of granulation concentration and belt press dewatering, a desktop test was conducted on sewage mixed raw sludge.
The properties of the sludge are 1.8% by weight of suspended solids (TS), 78% by weight of organic matter (VTS / TS), 27% by weight of fiber, and the particle size distribution is 10% by volume or less, and 10 to 100 μm. Was 20% by volume, 100 to 150 μm was 40% by volume, and 150 μm or more was 30% by volume.
As a cationic polymer flocculant, a DAA (80 mol%) / AAm (20 mol%) copolymer was used. The viscosity of a 0.2% by weight aqueous solution of this copolymer was 600 mPa · s, the intrinsic viscosity was 5 dL / g, and the solution viscosity / intrinsic viscosity ratio was 120. A DAA (28 mol%) / DAM (2 mol%) / AAm (35 mol%) / AA (35 mol%) copolymer was used as the amphoteric polymer flocculant. An aqueous solution containing 0.1% by weight of a cationic polymer flocculant and 0.1% by weight of an amphoteric polymer flocculant was prepared as an aqueous polymer flocculant solution.
Take 200 mL of sludge in a beaker with a capacity of 300 mL, add 0.36 g of polyaluminum chloride, stir for 20 seconds at a stirring speed of 750 rpm, then add 25.2 g of aqueous polymer flocculant solution, and then for 60 seconds at a stirring speed of 180 rpm. Stir. A cylinder made of vinyl chloride resin having an inner diameter of 5 cm was placed on a Buchner funnel laid with a 60 mesh nylon filter cloth, and sludge aggregated was poured into the cylinder at once. The amount of gravity filtrate after 10 seconds was 144 mL. Furthermore, the sludge on the nylon filter cloth was squeezed for 60 seconds at a pressure of 98 kPa for dehydration. The moisture content of the obtained dehydrated cake was 71.6% by weight, and the cake yield on the filter cloth was 124 mg / cm 2 by dry weight.
実施例2〜10
第1表に示す高分子凝集剤を調製し、実施例1と同様にして、下水混合生汚泥について机上試験を行った。
比較例1〜9
第2表に示す高分子凝集剤を調製し、実施例1と同様にして、下水混合生汚泥について机上試験を行った。
実施例1〜10で用いた高分子凝集剤の構成を第1表に、比較例1〜9で用いた高分子凝集剤の構成を第2表に、実施例1〜10及び比較例1〜9の評価結果を第3表に示す。
Examples 2-10
A polymer flocculant shown in Table 1 was prepared, and a desktop test was conducted on the sewage mixed raw sludge in the same manner as in Example 1.
Comparative Examples 1-9
A polymer flocculant shown in Table 2 was prepared, and a desktop test was conducted on sewage mixed raw sludge in the same manner as in Example 1.
The constitution of the polymer flocculant used in Examples 1 to 10 is shown in Table 1, the constitution of the polymer flocculant used in Comparative Examples 1 to 9 is shown in Table 2, Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 1 The evaluation results of 9 are shown in Table 3.
第1〜3表に見られるように、溶液粘度/固有粘度の比が75〜160であるカチオン性高分子凝集剤と、DAA(28モル%)/DAM(2モル%)/AAm(35モル%)/AA(35モル%)共重合体からなる両性高分子凝集剤を、重量比1:1、1:2又は2:1で混合した高分子凝集剤を用いた実施例1〜10では、10秒間の重力ろ液量が138〜164mLであってろ過性が良好であり、脱水ケーキの含水率が71.2〜74.0重量%と低く、ろ布1cm2当たり113〜133mgのケーキが得られている。
これに対して、カチオン性高分子凝集剤のみを用いた比較例1〜4、両性高分子凝集剤のみを用いた比較例5、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を、重量比1:1で混合した高分子凝集剤を用いているが、カチオン性高分子凝集剤の溶液粘度/固有粘度の比が36〜50である比較例6〜9では、10秒間の重力ろ液量が98〜136mLであってろ過性が不良であり、脱水ケーキの含水率が73.5〜76.9重量%と高く、ろ布1cm2当たり68〜97mgのケーキしか得られていない。
As can be seen from Tables 1 to 3, the cationic polymer flocculant having a solution viscosity / intrinsic viscosity ratio of 75 to 160, DAA (28 mol%) / DAM (2 mol%) / AAm (35 mol) %) / AA (35 mol%) copolymer in Examples 1 to 10 using a polymer flocculant mixed with an amphoteric polymer flocculant in a weight ratio of 1: 1, 1: 2 or 2: 1. Gravity filtrate amount for 10 seconds is 138 to 164 mL, filterability is good, moisture content of dehydrated cake is as low as 71.2 to 74.0% by weight, 113 to 133 mg cake per cm 2 of filter cloth Is obtained.
In contrast, Comparative Examples 1 to 4 using only the cationic polymer flocculant, Comparative Example 5 using only the amphoteric polymer flocculant, the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant, Although the polymer flocculant mixed by 1: 1 is used, in Comparative Examples 6-9 in which the ratio of the solution viscosity / intrinsic viscosity of the cationic polymer flocculant is 36-50, the gravity filtrate amount for 10 seconds Is 98 to 136 mL, the filterability is poor, the water content of the dehydrated cake is as high as 73.5 to 76.9% by weight, and only 68 to 97 mg of cake is obtained per cm 2 of filter cloth.
実施例11
遠心脱水を想定して、オキシデーションディッチ方式余剰汚泥について机上試験を行った。
汚泥の性状は、懸濁物質(TS)1.2重量%、有機物量(VTS/TS)72重量%、繊維分3.4重量%であり、粒度分布は、10μm以下が30体積%、10〜100μmが35体積%、100〜150μmが30体積%、150μm以上が5体積%であった。
カチオン性高分子凝集剤として、DAA(80モル%)/AAm(20モル%)共重合体を用いた。この共重合体の0.2重量%水溶液の粘度は600mPa・s、固有粘度は5dL/gであり、溶液粘度/固有粘度の比は120であった。両性高分子凝集剤として、DAA(15モル%)/DAM(10モル%)/AAm(60モル%)/AA(15モル%)共重合体を用いた。高分子凝集剤水溶液として、カチオン性高分子凝集剤0.1重量%と両性高分子凝集剤0.1重量%とを含有する水溶液を調製した。
汚泥200mLを容量300mLのビーカーにとり、高分子凝集剤水溶液16.8gを添加して、撹拌速度1,000rpmで30秒間撹拌した。次いで、60メッシュのナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径5cmの塩化ビニル樹脂製円筒を置き、その中に凝集した汚泥を一気に注ぎ込んだ。10秒後の重力ろ液量は、126mLであった。さらに、ナイロンろ布上の汚泥を49kPaの圧力で60秒間圧搾して脱水した。得られた脱水ケーキの含水率は81.5重量%であり、ろ布上のケーキ収量は乾燥重量で45mg/cm2であった。
Example 11
On the assumption of centrifugal dehydration, a desktop test was conducted on the oxidation ditch system excess sludge.
The sludge has a suspended solid (TS) content of 1.2% by weight, an organic matter content (VTS / TS) of 72% by weight, and a fiber content of 3.4% by weight. -100 μm was 35% by volume, 100-150 μm was 30% by volume, and 150 μm or more was 5% by volume.
As a cationic polymer flocculant, a DAA (80 mol%) / AAm (20 mol%) copolymer was used. The viscosity of a 0.2% by weight aqueous solution of this copolymer was 600 mPa · s, the intrinsic viscosity was 5 dL / g, and the solution viscosity / intrinsic viscosity ratio was 120. As the amphoteric polymer flocculant, a DAA (15 mol%) / DAM (10 mol%) / AAm (60 mol%) / AA (15 mol%) copolymer was used. An aqueous solution containing 0.1% by weight of a cationic polymer flocculant and 0.1% by weight of an amphoteric polymer flocculant was prepared as an aqueous polymer flocculant solution.
200 mL of sludge was placed in a 300 mL capacity beaker, 16.8 g of a polymer flocculant aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 30 seconds at a stirring speed of 1,000 rpm. Next, a vinyl chloride resin cylinder having an inner diameter of 5 cm was placed on a Buchner funnel laid with a 60 mesh nylon filter cloth, and the agglomerated sludge was poured into it at once. The amount of gravity filtrate after 10 seconds was 126 mL. Further, the sludge on the nylon filter cloth was dehydrated by pressing it at a pressure of 49 kPa for 60 seconds. The moisture content of the obtained dehydrated cake was 81.5% by weight, and the cake yield on the filter cloth was 45 mg / cm 2 by dry weight.
実施例12〜14
第4表に示す高分子凝集剤を調製し、実施例11と同様にして、オキシデーションディッチ方式余剰汚泥について机上試験を行った。
比較例10〜13
第4表に示す高分子凝集剤を調製し、実施例11と同様にして、オキシデーションディッチ方式余剰汚泥について机上試験を行った。
実施例11〜14及び比較例10〜13で用いた高分子凝集剤の構成を第4表に、実施例11〜14及び比較例10〜13の評価結果を第5表に示す。
Examples 12-14
A polymer flocculant shown in Table 4 was prepared, and a desktop test was conducted on the oxidation ditch system excess sludge in the same manner as in Example 11.
Comparative Examples 10-13
A polymer flocculant shown in Table 4 was prepared, and a desktop test was conducted on the oxidation ditch system excess sludge in the same manner as in Example 11.
The constitution of the polymer flocculant used in Examples 11-14 and Comparative Examples 10-13 is shown in Table 4, and the evaluation results of Examples 11-14 and Comparative Examples 10-13 are shown in Table 5.
第4〜5表に見られるように、溶液粘度/固有粘度の比が120〜160であるカチオン性高分子凝集剤と、DAA(15〜25モル%)/DAM(0〜10モル%)/AAm(60モル%)/AA(15モル%)共重合体からなる両性高分子凝集剤を、重量比1:1で混合した高分子凝集剤を用いた実施例11〜14では、10秒間の重力ろ液量が124〜156mLであってろ過性が良好であり、脱水ケーキの含水率が81.5〜83.1重量%と低く、ろ布1cm2当たり40〜45mgのケーキが得られている。
これに対して、カチオン性高分子凝集剤のみを用いた比較例10、両性高分子凝集剤のみを用いた比較例11、カチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤を、重量比1:1で混合した高分子凝集剤を用いているが、カチオン性高分子凝集剤の溶液粘度/固有粘度の比が36〜43である比較例12〜13では、10秒間の重力ろ液量が67〜132mLであってろ過性が不良であり、脱水ケーキの含水率が82.8〜84.1重量%と高く、ろ布1cm2当たり33〜38mgのケーキしか得られていない。
As seen in Tables 4-5, a cationic polymer flocculant having a ratio of solution viscosity / intrinsic viscosity of 120-160, DAA (15-25 mol%) / DAM (0-10 mol%) / In Examples 11 to 14 using a polymer flocculant mixed with an amphoteric polymer flocculant composed of an AAm (60 mol%) / AA (15 mol%) copolymer at a weight ratio of 1: 1, Gravity filtrate amount is 124-156mL, filterability is good, moisture content of dehydrated cake is as low as 81.5-83.1% by weight, and cake of 40-45 mg per 1 cm 2 of filter cloth is obtained. Yes.
In contrast, Comparative Example 10 using only the cationic polymer flocculant, Comparative Example 11 using only the amphoteric polymer flocculant, the cationic polymer flocculant and the amphoteric polymer flocculant in a weight ratio of 1: In Comparative Examples 12 to 13 in which the ratio of the solution viscosity / intrinsic viscosity of the cationic polymer flocculant is 36 to 43, the gravity filtrate amount for 10 seconds is 67. It is ˜132 mL, the filterability is poor, the moisture content of the dehydrated cake is as high as 82.8 to 84.1% by weight, and only 33 to 38 mg of cake is obtained per 1 cm 2 of filter cloth.
本発明の有機性汚泥の処理方法によれば、難脱水性の汚泥を処理して、ろ過性が良好であり、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる。本発明方法によれば、従来の方法と比べて、脱水ケーキの含水率が約2重量%低下し、ケーキ収量が30〜50重量%向上する。この結果から、汚泥は約10体積%減容化され、脱水時の処理量は30〜50重量%向上することが推定される。そして、最終的には汚泥の処理処分費の低減に寄与することができる。 According to the organic sludge treatment method of the present invention, it is possible to obtain a dehydrated cake having a good filterability and a low water content by treating a hardly dewaterable sludge. According to the method of the present invention, the moisture content of the dehydrated cake is reduced by about 2% by weight and the cake yield is improved by 30 to 50% by weight, compared with the conventional method. From this result, it is estimated that the sludge is reduced in volume by about 10% by volume, and the treatment amount during dehydration is improved by 30 to 50% by weight. And finally, it can contribute to reduction of the treatment disposal cost of sludge.
Claims (2)
The organic sludge according to claim 1, wherein the organic sludge is mixed sludge from a sewage treatment plant, surplus sludge containing tertiary sludge from a human waste treatment plant, mixed sludge containing coagulated sludge, digested sludge, or surplus sludge by oxidation ditch method. Method for dewatering activated sludge.
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