JP5658107B2 - 汚泥用脱水助剤及び汚泥の脱水方法と装置 - Google Patents
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
図1は、機械脱水機としてベルトプレス脱水機4を用いた1例である。汚泥濃縮槽1で濃縮された汚泥は、汚泥濃縮槽1の底部から汚泥貯留槽2に送出され、所定時間、貯留される。その後、汚泥は、汚泥貯留槽2から凝集槽3に送出される。凝集槽3には、高分子凝集剤溶解装置6から高分子凝集剤が添加され、汚泥を凝集させて凝集フロックを形成する。次いで、凝集フロック(汚泥)は、脱水機4に送出され、脱水処理されて脱水ケーキを形成する。脱水助剤供給機5から、汚泥濃縮槽1、汚泥貯留槽2、凝集槽3及び高分子凝集剤溶解装置6の1以上に、脱水助剤を添加できるように配管が接続されている。脱水助剤を汚泥に添加する場所は、処理状況に応じて、別々に又は同時に複数の槽及び配管を選択してよい。凝集フロック(汚泥)に脱水助剤を添加すると、個々の汚泥と脱水助剤との接触が低下するので、高分子凝集剤の添加前あるいは高分子凝集剤の添加と同時に脱水助剤を汚泥に添加することが好ましい。このため、脱水助剤を汚泥濃縮槽1又は高分子凝集剤溶解装置6に添加することが特に好ましい。
高分子凝集剤の形状は、粉末状又はエマルジョン状のいずれも使用することができる。
さらに、無機凝集剤や有機高分子凝結剤を添加した後に高分子凝集剤を添加する方法も適用可能である。無機凝集剤としては、汚泥処理技術に一般に使用される硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、ポリ硫酸第2鉄(ポリ鉄)、塩化第2鉄あるいはこれらの混合物が使用可能である。有機高分子凝結剤としては、縮合系ポリアミン、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダリン、ポリビニルピリジン、ジアリルアミン塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・アクリルアミド共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・ジアリルアミン塩酸塩誘導体共重合体、アリルアミン塩重合体などを用いることができる。縮合系ポリアミンの具体例としては、アルキレンジクロライドとアルキレンポリアミンとの縮合物、アニリンとホルマリンの縮合物、アルキレンジアミンとエピクロルヒドリンとの縮合物、アンモニアとエピクロルヒドリンとの縮合物などが挙げられる。エピクロルヒドリンと縮合するアルキレンジアミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、ジブチルアミンなどが挙げられる。
[脱水助剤の製造]
実施例で使用した脱水助剤は、下記の方法により製造した。
<脱水助剤А>
硫酸、硫酸ソーダ、硫酸亜鉛を含有する紡糸浴に、8.1wt%のセルロースを含むビスコース溶液(紡糸原液)を、円形断面を有する紡糸口金を通して連続して押し出して、セルロース繊維に紡糸した。次に、セルロース繊維を、硫酸を含む延伸−再生浴に導入して、延伸・再生して、再生セルロース糸条を得た。再生セルロース糸条をローラーで挟んで水切りし、含水率58%に調整した後、長さ10mmに切断した。
<脱水助剤B>
再生セルロース糸条を長さ1mmに切断した以外は、脱水助剤Aと同様に処理した。
<脱水助剤C>
Y型断面を有する紡糸口金を通して紡糸した以外は、脱水助剤Aと同様に処理して、再生セルロース糸条を得た。再生セルロース糸条を乾燥機で105℃の温度で2時間乾燥させた後、長さ5mmに切断し、水を噴霧して含水率48%に調整した。
<脱水助剤D>
再生セルロース糸条を長さ15mmに切断した以外は、脱水助剤Cと同様に処理した。
<脱水助剤E>
再生セルロース糸条を長さ38mmに切断した以外は、脱水助剤Aと同様に処理した。
<脱水助剤F>
セルローストリアセテートフレークを塩化メチレン/メタノール混合溶剤に溶解した紡糸原液を用い、再生セルロース糸条を得た。得られた再生セルロース糸条を長さ5mmに切断した。
<脱水助剤G>
ローラーによる圧搾の代わりに再生セルロース糸条を乾燥機にて105℃で2時間乾燥させた後、長さ5mmに切断した以外は、脱水助剤Aと同様に処理した。
<脱水助剤H>
楕円断面を有する紡糸口金を通して連続紡糸して得られた再生セルロース糸条を乾燥機で105℃の温度で2時間乾燥させた後、長さ10mmに切断し、水を噴霧して含水率54%に調整した以外は、脱水助剤Aと同様に処理した。
<脱水助剤I>
脱水助剤Fの紡糸原液にポリエチレングリコールを添加し、Y型断面を有する紡糸口金を通して連続して押し出して紡糸して得られた再生セルロース糸条を長さ5mmに切断した以外は、脱水助剤Aと同様に処理した。
<脱水助剤J>
市販のキュプラレーヨンフィラメントを長さ10mmに切断した。
<脱水助剤K>
8.1wt%のセルロースを含むビスコース溶液にポリエチレングリコールおよび炭酸ナトリウムを添加して調製した紡糸原液を用いた以外は、脱水助剤Aと同様に処理して再生セルロース糸条を得た。再生セルロース糸条を乾燥機で105℃の温度で2時間乾燥させた後、長さ10mmに切断し、水を噴霧して含水率43%に調整した。
本実施例において使用した脱水助剤の性状を表1に示す。
図4は、脱水助剤A、B、E、Gの斜視図である。繊維断面に複数の凹部があり、凹部に繊維長手方向に延在する筋が存在する。
図6は、脱水助剤Fの斜視図である。繊維断面に複数の凹部があり、凹部に繊維長手方向に延在する筋が存在する。。
図8は、脱水助剤Iの斜視図である。繊維断面に複数の凹部があるが、繊維長手方向に沿って延在する筋が存在しない。
[実施例1] (本発明の脱水助剤有無による比較)
表2に示す性状を有するオキシデーションディッチ方式下水処理場から発生する余剰汚泥スラリーに、SSを100として絶乾重量で3wt%となるように脱水助剤Aを添加して、汚泥スラリーを調整した。次に、高分子凝集剤(ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級化物/アクリルアミド共重合体、分子量400万、水道水で0.2%に調整)を使用して脱水試験を行った。汚泥200mlを300mlのビーカーに入れ、高分子凝集剤を所定量添加した後、ビーカー間の移し変えを10回行って汚泥を凝集させた。凝集した汚泥の大きさを測定した後、凝集した汚泥を60メッシュのナイロンろ布に載せて、重力をかけて脱水し、30秒後のろ過水量を測定した。重力ろ過後の汚泥を、2枚のろ布に挟み、ピストン型脱水機を用いて、2kg/cm2の圧力で1分間圧搾した。得られた脱水ケーキの剥離性の評価と含水率の測定を行った。剥離性の評価は、脱水後、2枚のろ布を開いたときに、ろ布から剥がれるケーキ量を目視測定し、ほぼ完全に剥離している場合を◎、半分程度が剥離している場合を△、半分程度より多いが完全には剥離していない場合を○、ろ布全面に付着して剥離していない場合を×と判定した。結果を表3に示す。
脱水助剤を添加せずに脱水試験を行った。実施例1と比較して、ケーキ含水率は2〜3ポイント高くなった。結果を表3に併記する。
脱水助剤Aの代わりに表4に示す脱水助剤を使用し、脱水助剤の添加率を変化させた以外は、実施例1と同様に試験を行った。結果を表4に示す。
脱水助剤H、I及びKを添加して、実施例1と同様に脱水試験を行った。汚泥への分散は不良で、ケーキ含水率は2ポイント以上高くなった(実施例2と比較例5、6との比較、或いは実施例5、6と比較例4との比較)。結果を表4に併記する。
表5に示す性状の下水処理場から発生する消化汚泥に、脱水助剤CをSSを100として絶乾重量で2wt%添加して汚泥スラリーを調製した。次に、高分子凝集剤(ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級化物重合体、分子量300万、水道水で0.2%に調整)を使用して実施例1と同様に脱水試験を行った。結果を、表6に記載する。
脱水助剤Cを添加せずに脱水試験を行った。実施例10と比較してケーキ含水率は3ポイント以上高くなった。結果を表6に併記する。
脱水助剤Cの代わりに表1に示す脱水助剤を使用した以外は、実施例10と同様に試験を行った。結果を、表7に示す。
脱水助剤I及びJを添加して、実施例10と同様に脱水試験を行った。汚泥への分散は不良で、ケーキ含水率は2ポイント以上高くなった。結果を、表7に併記する。
<ビーカー試験>
実施例1で使用した高分子凝集剤の0.2%水溶液1Lを、ジャーテスターを用いて200rpmで撹拌しながら、脱水助剤A、D及びEをそれぞれ絶乾重量で3g(溶解した高分子凝集剤に対して1.5倍量)投入し、1時間撹拌を継続した。1時間後の液中脱水助剤の分散状態と流動性を観察した。結果を、表8に記載する。
<実機試験>
次に、高分子凝集剤溶解槽に、実施例1で使用した高分子凝集剤の0.2%水溶液(水道水)と、高分子凝集剤の1.5倍量の脱水助剤を投入し、撹拌、混合し脱水助剤含有高分子凝集剤液を調製した。
高分子凝集剤単独で脱水し、脱水助剤を使用しなかった以外は実施例16と同様に試験を行った。結果を、表10に記載する。
脱水助剤IとJを使用した以外は、実施例16〜21と同様に高分子凝集剤と脱水助剤を混合した。結果を、表11に示す。脱水助剤I及びJは、高分子凝集剤水溶液に均一に分散しなかったので、引き続く実機装置での試験は実施しなかった。
Claims (13)
- 繊維状物の横断面外周面に形成された凸部と凹部が、長手方向に沿って延在し、
当該凹部には、汚泥が接触する際に毛細管作用により水分を移送する水分移送路として作用する筋が繊維の長手方向に沿って延在して形成され、
当該繊維状物が、複数集合して成ることを特徴とする汚泥用脱水助剤。 - 前記繊維状物又は繊維は、再生セルロース繊維であることを特徴とする、請求項1に記載の汚泥用脱水助剤。
- 前記繊維状物又は繊維は、含水率が30〜80質量%の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の汚泥用脱水助剤。
- 前記繊維状物又は繊維は、1mm〜50mmの繊維長と、1μm〜100μmの繊維径とを有することを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の汚泥用脱水助剤。
- 前記繊維状物又は繊維は、その断面形状がY型、X型、T型のいずれかに形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の汚泥用脱水助剤。
- 前記繊維状物又は繊維は、隣接する凸部の頂点を結ぶ接線と凹部の最深部の頂点までの距離が0.1〜5μmの範囲に形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の汚泥用脱水助剤。
- 前記繊維は、乾燥状態での比重が1.4以上であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の汚泥用脱水助剤。
- 高分子凝集剤を有機性汚泥に添加して、有機性汚泥を凝集させた後、加圧脱水又は機械脱水する汚泥の脱水方法において、
繊維状物の横断面外周面に形成された凸部と凹部が、長手方向に沿って延在し、当該凹部には、汚泥が接触する際に毛細管作用により水分を移送する水分移送路として作用する筋が繊維の長手方向に沿って延在して形成され、当該繊維状物が複数集合して成る汚泥用脱水助剤を、汚泥濃縮工程、凝集工程、加圧脱水又は機械脱水工程の少なくとも1において、有機性汚泥に添加することを特徴とする汚泥の脱水方法。 - 前記脱水助剤を高分子凝集剤と混合して調製した脱水助剤含有高分子凝集剤液を、前記凝集工程において有機性汚泥に添加して、当該有機性汚泥を凝集させた後、加圧脱水又は機械脱水することを特徴とする、請求項8に記載の汚泥の脱水方法。
- 前記凝集工程と前記加圧脱水又は機械脱水工程との間に、凝集した有機性汚泥を濾過濃縮する濾過濃縮工程をさらに具備することを特徴とする請求項8又は9に記載の汚泥の脱水方法。
- 有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成し、当該凝集フロックを脱水する汚泥の脱水装置であって、
当該有機性汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
当該有機性汚泥に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集槽と、
当該凝集フロックを脱水する加圧脱水機又は機械脱水機と、
当該高分子凝集剤を調製する高分子凝集剤溶解装置と、
繊維状物の横断面外周面に形成された凸部と凹部が、長手方向に沿って延在し、当該凹部には、汚泥が接触する際に毛細管作用により水分を移送する水分移送路として作用する筋が繊維の長手方向に沿って延在して形成され、当該繊維状物が複数集合して成る汚泥用脱水助剤を、有機性汚泥に添加する脱水助剤供給機と、を具備し、
当該脱水助剤供給機は、当該汚泥貯留槽、当該凝集槽、当該機械脱水機又は当該高分子凝集剤溶解装置の少なくとも1に、当該脱水助剤を供給することを特徴とする、汚泥脱水装置。 - 前記脱水助剤供給機は、前記脱水助剤を前記高分子凝集剤溶解装置に供給し、脱水助剤と高分子凝集剤とを混合して調製した脱水助剤含有高分子凝集剤液を前記凝集槽に添加することを特徴とする、請求項11に記載の汚泥脱水装置。
- 前記凝集槽と前記加圧脱水機又は機械脱水機との間に、凝集した有機性汚泥を濾過濃縮する濾過濃縮部が設けられている、請求項11又は12に記載の汚泥脱水装置。
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