JP5461251B2 - 固形pH調整剤 - Google Patents
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
なお、前記浄化槽もしくは廃水処理施設などを以下、単に処理施設と略す。また、前記排水もしくは廃水を以下、単に排水と略す。
一方、処理施設の使用形態から、固形pH調整剤は、1〜120日に1回の頻度で処理施設の槽内水中に添加される可能性が高いため、固形pH調整剤の崩壊速度も、その添加頻度の範囲内に調整できることが望まれる。そこで、本発明者等は、固形pH調整剤の成分に常温で固体の撥水性物質を含ませることにより、固形pH調整剤の崩壊速度を遅くできることを見出した。また、固形pH調整剤の成分に有機酸または有機酸塩を含ませることにより、固形pH調整剤の崩壊速度を速くできることを見出した。
本発明は、上記の固形pH調整剤の検討結果を踏まえて完成するに至ったものである。
本発明の固形pH調整剤において、常温で固体の撥水性物質をさらに含むことが好ましい。
本発明の固形pH調整剤において、有機酸または有機酸塩をさらに含むことが好ましい。
なお、水溶性高分子物質としては、澱粉、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロースなどの水溶性多糖類、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイドなどのオレフィン系オキサイド樹脂類、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ヒドラジンなどのカルモバイル基を有する樹脂などが挙げられる。
また、常温で固体の撥水性物質としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウムなどの高級脂肪酸塩類、シリコーン類、ワックス類、タルクなどが挙げられる。
また、本発明の固形pH調整剤に、常温で固体の撥水性物質、有機酸または有機酸塩をさらに配合し、かつ、その配合量を調整することにより、本発明の固形pH調整剤の崩壊速度を調節できる。したがって、処理施設の槽内水、または、処理施設からの放流水のpHを中性付近に維持するために、固形pH調整剤の添加頻度を調節できる。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
炭酸カルシウムとしては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、または、これらの混合物が挙げられる。
水溶性高分子物質は、配合材料の1つである水に溶解して、固形pH調整剤中でマトリックスを形成し、固形pH調整剤を槽内水に浸漬したときに、その機械的強度を保つことができる。すなわち、本発明の固形pH調整剤では、水溶性高分子物質が形成するマトリックス内に、炭酸カルシウムの粒子が均一に分散している。それとともに、水溶性高分子物質は、固形pH調整剤を槽内水に浸漬したときに、徐々に水に溶解することによって、固形pH調整剤が崩壊し、槽内水中に配合材料の1つである炭酸カルシウムが放出される。
炭酸カルシウム100重量部に対する水の配合割合および水溶性高分子物質の配合割合がこの範囲内であれば、固形pH調整剤を槽内水に浸漬しても、その機械的強度を保つことができるとともに、槽内水にて固形pH調整剤を徐々に崩壊させることができる。
常温で固体の撥水性物質としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウムなどの高級脂肪酸塩類、シリコーン類、ワックス類、タルクなどが挙げられる。
これらの常温で固体の撥水性物質を本発明の固形pH調整剤に散在させることにより、固形pH調整剤を槽内水に浸漬した場合、上記の炭酸カルシウムおよび水溶性高分子物質と槽内水との接触が抑制されるので、固形pH調整剤の崩壊速度を遅くすることができる。
炭酸カルシウム100重量部に対する常温で固体の撥水性物質の配合割合を、この範囲内で調整することにより、本発明の固形pH調整剤の親水性を調整することができるから、結果として、本発明の固形pH調整剤を槽内水に浸漬した場合、その固形pH調整剤が崩壊して、消失するまでの時間を調整することができる。
有機酸としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸などのヒドロキシカルボン酸類、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸類、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸などの多価カルボン酸類などが挙げられる。
また、有機酸塩としては、上記の有機酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などが挙げられる。さらに、有機酸塩としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの有機酸化合物も用いられる。
なお、本発明の固形pH調整剤は、適応対象が酸性排水であるので、上記の有機酸塩の中でも、水溶液がアルカリ性を示す有機酸塩を用いることが好ましい。すなわち、クエン酸塩などのようにカルシウムイオンをキレート化する有機酸塩は、中性域でも炭酸カルシウムを溶解させる効果があり、本発明の固形pH調整剤の中和性能を向上させるので、より好ましい。
炭酸カルシウム100重量部に対する有機酸または有機酸塩の配合割合を、この範囲内で調整することにより、本発明の固形pH調整剤の中和性能を調整することができる。
また、本発明の固形pH調整剤の大きさは、特に限定されないが、10mm〜500mmであることが好ましく、より好ましくは50mm〜200mmである。なお、本発明の固形pH調整剤の大きさとは、球体の場合、その直径のことであり、立方体の場合、その一辺の長さ(縦・横・高さ)のことであり、円柱、角柱または錐体の場合、その高さのことである。
本発明の固形pH調整剤の大きさが、この範囲内であれば、これを充填するための透水性の容器や袋などの孔が、槽内水中の生物を含む浮遊物によって目詰まりするのを防ぐことができるとともに、浄化槽などの点検口や浄化槽内の構造上、固形pH調整剤を浄化槽などに浸漬することが容易である。
まず、炭酸カルシウムと水溶性高分子物質を混合する。
炭酸カルシウムと水溶性高分子物質の混合方法としては、特に限定されず、一般的な粉体の混合装置による混合方法が用いられる。混合方法としては、例えば、(a)粉体の入った容器本体を回転させて、粉体を混合させる方法、(b)粉体の入った容器本体は回転させず、混合羽根で粉体を攪拌することにより、粉体を混合させる方法、(c)粉体の入った容器本体は回転させず、気流で粉体を攪拌することにより、粉体を混合させる方法、(d)粉体の入った容器本体は回転させず、重量だけで粉体を混合させる方法、(e)前記の混合方法を組み合わせた方法などが挙げられる。
炭酸カルシウムと水溶性高分子物質と水との混練合方法としては、特に限定されず、一般的な粉体の混合装置による混練合方法が用いられる。混練合方法としては、例えば、(a)粉体と液状物質とが入った容器本体を回転させて、粉体と液状物質とを混練合させる方法、(b)粉体と液状物質とが入った容器本体は回転させず、混合羽根で粉体と液状物質とを攪拌することにより、粉体と液状物質とを混練合させる方法、(c)粉体と液状物質とが入った容器本体は回転させず、気流で粉体と液状物質とを攪拌することにより、粉体と液状物質とを混練合させる方法、(d)粉体と液状物質とが入った容器本体は回転させず、重量だけで粉体と液状物質とを混練合させる方法、(e)前記の混練合方法を組み合わせた方法などが挙げられる。
固形pH調整剤の成形方法としては、特に限定されず、目的とする形状などに応じて適宜選択され、例えば、プレス成型方法、押出成形方法、射出成形方法などが用いられる。
固形pH調整剤の乾燥方法は、特に限定されず、自然乾燥であっても、乾燥機を用いた乾燥であってもよい。
固形pH調整剤を乾燥することによって、その崩壊速度が変化する可能性がある場合、常温で固体の撥水性物質、あるいは、有機酸または有機酸塩の配合量を調整することにより、崩壊速度を調節することができる。
また、本発明の固形pH調整剤の成形時の圧縮を容易にするとともに、成形後に金型からの離型を容易にするためには、金型の壁面に滑沢剤または離型剤を塗布してもよく、あるいは、あらかじめ上記の混合物および混練合物に滑沢剤または離型剤を配合してもよい。
滑沢剤としては、ステアリン酸およびその塩、ロウ類、無水ケイ酸などが挙げられる。
離型剤としては、植物油、鉱物油などが用いられる。
さらに、本発明の固形pH調整剤の機械的強度を上げるためには、固形pH調整剤中の水分と結合し、固化する無水塩を配合してもよい。
無水塩としては、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
本発明の固形pH調整剤の使用方法は、特に限定されないが、処理施設の曝気槽のように、内部の水が攪拌されている水槽に浸漬することが好ましい。このようにすれば、槽内水全体と、固形pH調整剤とが接触するようになり、固形pH調整剤によって槽内水全体を中和する効果が高まる。
また、本発明の固形pH調整剤は、そのまま水槽に浸漬してもよいが、固形pH調整剤の残量を把握し易くするために、網などの容器に収容した状態で、水槽に浸漬することが好ましい。この場合、容器に収容した固形pH調整剤を全て水槽に浸漬しても、一部を水槽に浸漬してもよい。
また、本発明の固形pH調整剤に、常温で固体の撥水性物質、有機酸または有機酸塩をさらに配合し、かつ、その配合量を調整することにより、本発明の固形pH調整剤の崩壊速度を調節できる。したがって、処理施設の槽内水、または、処理施設からの放流水のpHを中性付近に維持するために、固形pH調整剤の添加頻度を調節できる。
各成分の配合量を表1に示すものとし、以下の方法に従って、実施例1の固形pH調整剤を作製した。
炭酸カルシウムとしては、重質炭酸カルシウム(日東粉化工業社製)を用いた。
水溶性高分子物質としては、カルボキシメチルセルロースナトリウム(商品名:CMC2260、ダイセル化学工業社製)を用いた。
水としては、水道水を用いた。
まず、炭酸カルシウムとカルボキシメチルセルロースナトリウムを、ホイッパー型の攪拌器を用いて、攪拌、混合した。
次いで、上記の物質の混合物に、水を添加し、ホイッパー型の攪拌器を用いて、混練合した。
次いで、得られた混練合物を20g採取して、ハンドプレス型錠剤成型機器により、シリンダー圧2MPaでプレス成型し、直径30mm、高さ20mmの円柱状の錠剤(実施例1の固形pH調整剤)を得た。
各成分の配合量を表1に示すものとし、以下の方法に従って、実施例2の固形pH調整剤を作製した。
実施例1で用いた炭酸カルシウム、水溶性高分子物質および水に加えて、常温で固体の撥水性物質として、ステアリン酸カルシウム(日油社製)を用いた。
まず、炭酸カルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウムおよびステアリン酸カルシウムを、ホイッパー型の攪拌器を用いて、攪拌、混合した。
次いで、上記の物質の混合物に、水を添加し、ホイッパー型の攪拌器を用いて、混練合した。
次いで、得られた混練合物を20g採取して、ハンドプレス型錠剤成型機器により、シリンダー圧2MPaでプレス成型し、直径30mm、高さ20mmの円柱状の錠剤(実施例2の固形pH調整剤)を得た。
各成分の配合量を表1に示すものとし、以下の方法に従って、実施例3の固形pH調整剤を作製した。
実施例2で用いた炭酸カルシウム、水溶性高分子物質、ステアリン酸カルシウムおよび水に加えて、有機酸塩として、クエン酸三カリウム・1水和物(以下、「クエン酸カリウム」と略す。扶桑化学工業社製)を用いた。
まず、炭酸カルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ステアリン酸カルシウムおよびクエン酸カリウムを、ホイッパー型の攪拌器を用いて、攪拌、混合した。
次いで、上記の物質の混合物に、水を添加し、ホイッパー型の攪拌器を用いて、混練合した。
次いで、得られた混練合物を20g採取して、ハンドプレス型錠剤成型機器により、シリンダー圧2MPaでプレス成型し、直径30mm、高さ20mmの円柱状の錠剤(実施例3の固形pH調整剤)を得た。
実施例2で得られた円柱状の錠剤(固形pH調整剤)を、乾燥機により50℃で24時間乾燥して、実施例4の固形pH調整剤を作製した。
実施例3で得られた円柱状の錠剤(固形pH調整剤)を、乾燥機により50℃で24時間乾燥して、実施例5の固形pH調整剤を作製した。
各成分の配合量を表1に示すものとし、以下の方法に従って、実施例6の固形pH調整剤を作製した。
実施例2で用いた炭酸カルシウム、水溶性高分子物質、ステアリン酸カルシウムおよび水に加えて、有機酸塩として、上記のクエン酸カリウムを用いた。
まず、炭酸カルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ステアリン酸カルシウムおよびクエン酸カリウムを、ホイッパー型の攪拌器を用いて、攪拌、混合した。
次いで、上記の物質の混合物に、水を添加し、ホイッパー型の攪拌器を用いて、混練合した。
次いで、得られた混練合物を用いて、押出成形機により、金型から押し出された成形物を切断して、直径60mm、高さ40mm、重量200gの円柱状の錠剤(実施例6の固形pH調整剤)を得た。
各成分の配合量を表1に示すものとし、以下の方法に従って、比較例1の固形pH調整剤を作製した。
炭酸カルシウムとしては、重質炭酸カルシウム(日東粉化工業社製)を用いた。
水としては、水道水を用いた。
まず、炭酸カルシウムと水を、ホイッパー型の攪拌器を用いて、混練合した。
次いで、得られた混練合物を20g採取して、ハンドプレス型錠剤成型機器により、シリンダー圧2MPaでプレス成型し、直径30mm、高さ20mmの円柱状の錠剤(比較例1の固形pH調整剤)を得た。
比較例1で得られた円柱状の錠剤(固形pH調整剤)を、乾燥機により50℃で24時間乾燥して、比較例2の固形pH調整剤を作製した。
実施例1〜6および比較例1〜2にて作製した円柱状の錠剤(固形pH調整剤)について、以下の方法に従って、崩壊速度の評価を行った。
それぞれの錠剤を網目の大きさが5mmの金網に載せて、空気量10L/分で連続曝気している容積10L、水深200mmの水槽中にて、水面下50mmで、かつ、曝気空気が直接当たらない位置に配置して、錠剤全体を水中に浸漬した。
なお、この水槽中の水は、水道水である。
そして、錠剤を水中に浸漬してから、錠剤が崩壊して、上記の金網から消失するまでの時間を測定した。
結果を表1に示す。
一方、比較例1の錠剤は、水中に浸漬してから30分で消失してしまい、実用には適さないことが分かった。
また、比較例2の錠剤は、水中に浸漬してから120日が経過しても、実質的に崩壊していなかった。したがって、この錠剤は、水中に炭酸カルシウムをほとんど放出することがなく、水槽中の水を中和する作用を示さないと考えられる。
実施例3で得られた錠剤(固形pH調整剤)を用い、以下の方法に従って、この錠剤による水の中和性能の評価を行った。
排水の流入部と流出部を設けた容積10L、水深200mmの曝気槽に、廃水処理施設から採取した活性汚泥を満たし、空気量10L/分で連続曝気した。
排水の流入部からは、T−N(全窒素)100mg/Lの生活排水を、流入速度5L/日で流入した。
また、排水の流出部の後段には、活性汚泥と上澄み液とを分離し、上澄み液を自然流下させる沈殿槽を設けた。この沈殿槽に沈殿した汚泥は、水槽に戻した。
排水流入直後から、曝気槽の水および沈殿槽の上澄み液について、pHを測定し、これらのpHが一定になったところで、網目の大きさが5mmの金網に載せた錠剤を、曝気槽にて、水面下50mmで、かつ、曝気空気が直接当たらない位置に配置して、錠剤全体を水中に浸漬した。
その後、一定時間毎に、曝気槽の水および沈殿槽の上澄み液について、pHを測定した。
結果を図1に示す。
図1の結果から、曝気槽の水に錠剤を浸漬する前には、曝気槽の水および沈殿槽の上澄み液のpHが3〜4であったのに対して、曝気槽の水に錠剤を浸漬した後では、曝気槽の水および沈殿槽の上澄み液のpHが6〜7に保たれることが確認された。
したがって、この錠剤は、曝気槽の水および沈殿槽の上澄み液を中和する作用を示すことが確認された。
実施例6で得られた錠剤(固形pH調整剤)を用い、以下の方法に従って、実際の浄化槽における錠剤の崩壊速度および中和性能の評価を行った。
生活排水が流入する浄化槽の曝気槽に、網目の大きさが10mmの網目状の容器に入れた錠剤15個(3kg)を浸漬し、この錠剤の崩壊速度、および、この錠剤による曝気槽の水および浄化槽放流水の中和性能を評価した。
すなわち、一定時間毎に、錠剤の消失状態の観察と、曝気槽の水および浄化槽放流水のpHの測定を行った。
試験期間中の1日当たりの平均の流入水量は200L、排水の平均T−N(全窒素)は40mg/Lであった。
結果を図2に示す。
図2の結果から、曝気槽内の水に錠剤を浸漬する前には、曝気槽の水および浄化槽放流水のpHが3〜5であったのに対して、曝気槽内の水に錠剤を浸漬した後では、120日間、曝気槽の水および浄化槽放流水のpHが6〜7に保たれることが確認された。このとき、網目状の容器内の錠剤は、20日間で崩壊して容器外へ流出したが、曝気槽内に滞留していた。
以上の結果から、本実施例の錠剤は、崩壊して容器外へ流出しても、崩壊粒が曝気槽内に滞留することにより、中和性能を維持できることが確認された。
Claims (1)
- 酸を中和するための固形の薬剤であって、 炭酸カルシウムと、水と、水溶性高分子物質と、常温で固体の撥水性物質と、有機酸または有機酸塩とを含んでなり、
前記水溶性高分子物質は、澱粉、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロースなどの水溶性多糖類、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイドなどのオレフィン系オキサイド樹脂類、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ヒドラジンなどのカルモバイル基を有する樹脂の群から選ばれる物質であり、
前記撥水性物質は、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウムなどの高級脂肪酸塩類、シリコーン類、ワックス類、タルクの群から選ばれる物質であることを特徴とする固形pH調整剤。
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