JP6550782B2 - 廃水の凝集処理剤および廃水の凝集処理方法 - Google Patents
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Description
即ち、前記の性状の着色廃水の場合には、アミジンポリマーによる負に帯電した溶解性の着色物質を荷電中和する作用と、廃水中に含まれる着色物質以外のアニオン性もしくは両性の有機高分子成分や無機塩由来のアニオン成分から成るイオン性成分がアミジンポリマーと反応してイオンコンプレックスを形成し着色物質を巻き込みながら不溶化する作用によって、着色物質を良好に不溶化させる。しかし、その後、不溶化した着色物質が微細フロックを形成して、更に、凝集分離に有効なフロック径の凝集フロックにまで粗大化させるには、アミジンポリマーの必要添加量が多くなる。そこで、アミジンポリマーと特定の両性ポリマーを混合し使用することによって、アミジンポリマーの必要添加量が増加することなく、不溶化した着色物質が微細フロックを形成する反応と、微細フロックが粗大化して凝集フロックに成長する反応が効率よく進行することを見出した。
前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)が下記一般式(1)または下記一般式(2)のいずれかで表されるアミジン構成単位を有するポリマーであり、
前記両性ポリマー(B)の1規定塩化ナトリウム水溶液の25℃における還元粘度が0.1〜10dL/gであり、前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)および前記両性ポリマー(B)の質量としての混合比が5:5〜8:2である廃水の凝集処理剤。
前記ポリマー(A)および両性ポリマー(B)の質量としての混合比が5:5〜8:2である廃水の凝集処理剤である。
(式中、R3は、水素原子またはメチル基を表し、R4およびR5は、それぞれ独立して水素原子または炭素数が1〜4のアルキル基を表し、R6は、炭素数が1〜4のアルキル基またはベンジル基を表し、Yは、酸素原子またはNHを示し、Z−は、陰イオンを表し、nは1〜3の整数を表す。)
(式中、R3は、水素原子またはメチル基を表し、R4およびR5は、それぞれ独立して水素原子または炭素数が1〜4のアルキル基を表し、R6は、炭素数が1〜4のアルキル基またはベンジル基を表し、Yは、酸素原子またはNHを示し、Z−は、陰イオンを表し、nは1〜3の整数を表す。)
「着色物質」とは、水溶性の着色物質を意味する。
「着色廃水」とは、着色物質を含む廃水を意味し、着色物質以外に懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分などを含んでいてもよい。
「イオン性成分」とは、着色廃水に含まれる着色物質以外のアニオン性もしくは両性の有機高分子成分や無機塩由来のアニオン性成分を意味する。
「浮遊固形物(SS)」とは、JIS K 0102:2008にしたがって着色廃水を孔径1μmのろ過材でろ過したとき、ろ過材上に残留する物質を意味する。
「構成単位」とは、モノマーが重合することによって形成されたモノマー分子由来の構造単位、またはモノマー分子由来の構造単位のペンダント基と他のモノマー分子由来の構造単位のペンダント基との反応によってペンダント基同士が連結した2つ以上のモノマー分子由来の構造単位からなる構造単位を意味する。
「凝集剤」とは、着色廃水に含まれる着色物質、着色物質以外の懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分などを凝集して、微細フロックや凝集フロックを形成する機能を有する薬剤を意味する。
「ポリマー」とは、複数の構成単位から構成された構造を有する化合物を意味する。
「凝集処理」とは、着色廃水に含まれる着色物質、着色物質以外の懸濁物質、コロイド状物質、イオン性成分などを凝集して微細フロックを形成し、さらに微細フロックを凝集フロックに成長させ、凝集フロックを分離して処理水を得ることを意味する。
「微細フロック」とは、負に帯電した水溶性の着色物質が荷電中和により、不溶化したものが凝集し微細な集合体を形成したものを意味し、それ以外に、懸濁物質やコロイド状物質などの水に不溶な粒子が荷電中和され凝集し微細な集合体を形成したものを含んでもよい。
「凝集フロック」とは、微細フロックがさらに凝集して、凝集分離に必要なフロック径にまで粗大化したものを意味する。
「SS濃度」とは、JIS K 0102:2008に記載の測定方法に準じて、ろ過材として孔径1μmのガラス繊維ろ紙を用いて測定した値を意味する。
「COD」とは、着色物質を含む有機物や無機物による廃水の汚濁を意味し、本発明においては、着色物質の含有量の指標として用いる。CODの値は、JIS K 0102:1998に記載のCODMn分析方法に準じて測定した値を意味する。
「電気伝導度」とは、着色廃水中の各種イオン、塩類の量を示す指標を意味する。電気伝導度の値は、JIS K 0102:1998に記載の電気伝導度測定方法に準じて測定した値を意味する。
着色廃水の凝集処理は、着色廃水に、特定のアミジンポリマー(A)と両性ポリマー(B)を含む混合物から成る高分子凝集剤を添加し凝集フロックを形成させ、次いで、形成した凝集フロックを固液分離する。
本発明が対象とする着色廃水としては、例えば、飲料の製造工程や食品の加工工程で発生する着色廃水、染色廃水、ダストコントロール用品の洗浄廃水、洗濯廃水、その他、様々な工場施設より発生する着色廃水などが挙げられる。
本発明では、特定のアミジンポリマー(A)と特定の両性ポリマー(B)を組み合わせて高分子凝集剤として用いる。
アニオンポリマー(D)の製造方法としては、特に限定されないが、沈殿重合法、塊状重合法、分散重合法、水溶液重合法などが挙げられる。
1規定塩化ナトリウム水溶液中、0.1g/dLのポリマー溶液として25℃でオストワルドの粘度計により還元粘度を測定した。
[モノマー]
(i)カチオン性モノマー:
(a)N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級塩(以下、「DME」と記す)、大阪有機化学工業社製、80質量%水溶液
(b)N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩(以下、「DMC」と記す)、大阪有機化学工業社製、80質量%水溶液
(ii)アニオン性モノマー:
アクリル酸(以下、「AA」と記す)、三菱化学社製、50質量%水溶液
(iii)非イオン性モノマー:
(a)アクリルアミド(以下、「AAM」と記す)、ダイヤニトリックス社製、50質量%水溶液
(b)アクリロニトリル(以下、「AN」と記す)、ダイヤニトリックス社製、純度99質量%
(c)N−ビニルホルムアミド(以下、「NVF」と記す)、ダイヤニトリックス社製、純度91質量%水溶液
[開始剤]
(i)2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(DAROCUR1173)、(以下、「D−1173」と記す)、Ciba社製
(ii)2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩(V−50)(以下、「V−50」と記す)、和光純薬社製
[連鎖移動剤]
次亜リン酸ナトリウム(以下、「HPA」と記す)、和光純薬社製
(製造例1)
攪拌機、窒素導入管、冷却管を備えた内容積50mLの四つ口フラスコにANとNVFの混合物(モル比55:45)6gと蒸留水34gとの混合物を入れた。窒素ガス中攪拌しつつ60℃に昇温し、V−50の0.12gを添加し、さらに、60℃で3時間保持し、水中にポリマーが析出した懸濁物を得た。懸濁物に蒸留水20g添加し、さらに、濃塩酸をポリマーのホルミル基に対し1当量添加し100℃で4時間保持し、黄色の高粘度液を得た。これを多量のアセトンに添加し、ポリマーを析出させ、得られたポリマーゲルを細断し、60℃で1昼夜乾燥後粉砕してアミジンポリマー(A)(ポリマーA−1)を得た。
(*)アミジン:アミジン塩酸塩構成単位、NVF:N−ビニルホルムアミド構成単位、AN:アクリロニトリル構成単位、VAM:ビニルアミン塩酸塩構成単位
(製造例2)
DMEの632.9g、AAの100.0g、AAMの900.0gを、内容積2000mL褐色耐熱瓶に投入し、HPAの3.0gと蒸留水を加え、総質量が2000gのモノマー水溶液(DME:AA:AAM=26.9:7.2:65.9(モル%)、モノマー濃度50%)を調製した。さらに、D−1173を、モノマー水溶液の総質量に対して、150ppmとなるように投入し、これに窒素ガスを30分間吹き込みながらモノマー水溶液の温度を20℃に調節した。
製造例2において、各モノマーおよびHPAの量を調節し、表2に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、両性ポリマー(B)(ポ
リマーB−a2〜a4、b1〜b3、c1〜c3、d1〜d3、e1、e2、f1、f2、g1、g2)を得た。
(製造例21〜24)
製造例2において、各モノマーおよびHPAの量を調節し、表3に記載の割合に変更した以外は、製造例2と同様の操作を行い、カチオンポリマー(C)(ポリマーC−1〜4)を得た。
(製造例25〜56)
表1〜3に記載のポリマーを表4〜6に記載の各混合比率で、混合・調製して表4〜6に記載の高分子凝集剤(ブレンド1〜32)を得た。
着色廃水のSS濃度は、前記の着色廃水のSS濃度の測定方法によって測定した。
着色廃水のCODは、前記のCODMnの測定方法によって測定した。
着色廃水の電気伝導度は、前記の電気伝導度の測定方法によって測定した。
[使用着色廃水]
食品産業の廃水処理施設から発生した着色廃水として、H株式会社の飲料抽出工場の廃水
処理施設で採取した着色廃水で次の特性を有する廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載
された分析方法を用いて測定された廃水のpHが7.31、SS濃度が340mg/L、
電気伝導度が1.7mS/cm、CODが390mg/Lである着色廃水。
先ず、500mLビーカーに前記着色廃水の500mLを採取した。次いで、表4〜6に記載の高分子凝集剤を0.3%に溶解して高分子凝集剤水溶液を調製し、これを表7に記載の濃度になるよう添加した後、ジャーテスターで攪拌速度:180回転/分、攪拌時間:60秒間の条件下に撹拌混合して凝集フロックを形成させた。その後、凝集フロックを沈殿させ、凝集フロックと処理水を分離した。後述の評価結果を表7に示す。
用いた高分子凝集剤を表8に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして凝集フロックを形成させ、凝集フロックと処理水を分離した。後述の評価結果を表8に示す。
[凝集フロック粒径、処理水のSS濃度、処理水のCOD]
各実施例と比較例において凝集フロックを形成させた後に攪拌を止め、凝集フロック粒径と処理水SS濃度を目視により測定した。その後、処理水を採取し、処理水のCODを測定した。処理水のCODの測定は、着色廃水のCODと同様に前記のCODMnの測定方法によって測定した。
処理水のSS濃度については、目視によって下記の基準で評価した。
A:凝集フロックを分離した後の処理水がほとんど透き通っており、浮遊物はほぼ見られない(SS濃度目安:10mg/L未満)。
B:凝集フロックを分離した後の処理水に一部濁りが見られ、浮遊物がわずかに存在する(SS濃度目安:10mg/L以上50mg/L未満)。
C:凝集フロックを分離した後の処理水に部分的に濁りが見られ、浮遊物がところどころ存在する(SS濃度目安:50mg/L以上100mg/L未満)。
D:凝集フロックを分離した後の処理水に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在する(SS濃度目安:100mg/L以上300mg/L未満)。
E:凝集フロックを分離した後の処理水に全体的に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在し、一部粗大な大きさで存在する(SS濃度目安:300mg/L以上500mg/L未満)。
×:凝集フロックを分離した後の処理水が完全に濁り、粗大な浮遊物が多数存在する(SS濃度目安:500mg/L以上)。
ックを形成し、処理水のSS濃度も低かった。特に、両性ポリマー(B)の還元粘度が3
.0〜7.5dL/gの範囲内であり、かつA/Cが0.25〜0.45の範囲内である
実施例1〜4は、フロック径の大きい粗大な凝集フロックが得られ、処理水のCODも低
く良質な水質の処理水が得られた。
[使用着色廃水]
ダストコントロール産業の廃水処理施設から発生した着色廃水として、T株式会社のクリーニング工場の廃水処理施設で採取した着色廃水で次の特性を有する廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用いて測定された廃水のpHが7.56、SS濃度が157mg/L、電気伝導度が1.98mS/cm、CODが580mg/Lである着色廃水。
試験に用いた高分子凝集剤を表9に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の凝集試験を実施した。実施例20〜31および比較例8、9における評価結果を表9に示す。
[使用着色廃水]
食品の廃水処理施設から発生した着色廃水として、N株式会社の廃水処理施設で採取した
着色廃水で次の特性を有する廃水を用いた。即ち、JIS規格に記載された分析方法を用
いて測定された廃水のpHが6.50、SS濃度が510mg/L、電気伝導度が0.7
5mS/cm、CODが780mg/Lである着色廃水。
試験に用いた高分子凝集剤を表10に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の凝集試験を実施した。実施例32および比較例10における評価結果を表10に示す。
Claims (8)
- 水溶性着色廃水に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させ、次いで、形成した凝集フロックを固液分離する廃水の凝集処理剤であって、前記高分子凝集剤が、アミジン系カチオン性ポリマー(A)および両性ポリマー(B)を含み、
前記水溶性着色廃水の浮遊固形物(SS)が450mg/L以下であり、
前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)は下記一般式(1)または下記一般式(2)のいずれかで表されるアミジン構成単位を有するポリマーであり、
前記両性ポリマー(B)は、1規定塩化ナトリウム水溶液の25℃における還元粘度が0.1〜10dL/gであり、
前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)および前記両性ポリマー(B)の質量としての混合比が5:5〜8:2である廃水の凝集処理剤。 - 前記水溶性着色廃水のCOD(Mn)が50〜3000mg/Lである請求項1に記載の廃水の凝集処理剤。
- 前記両性ポリマー(B)が下記一般式(3)で表されるカチオン性構成単位と、アニオン性構成単位と、非イオン性構成単位を有するポリマーである請求項1または2に記載の廃水の凝集処理剤。
- 前記両性ポリマー(B)が有するアニオン性構成単位の全構成単位に対する割合をMaモル%、カチオン性構成単位の全構成単位に対する割合をMcモル%としたとき、比Ma/Mcが0.15〜0.55である請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃水の凝集処理剤。
- 高分子凝集剤として、前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)と前記両性ポリマー(B)の他に、非アミジン系カチオン性ポリマー(C)を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の廃水の凝集処理剤。
- 前記非アミジン系カチオン性ポリマー(C)が下記一般式(4)で表されるカチオン性モノマー単位を60〜100モル%含む非アミジン系カチオン性ポリマーである請求項5に記載の廃水の凝集処理剤。
- 前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)、前記両性ポリマー(B)および前記非アミジン系カチオン性ポリマー(C)の合計量中の前記アミジン系カチオン性ポリマー(A)と前記両性ポリマー(B)の合計量と前記非アミジン系カチオン性ポリマー(C)との質量としての比が8:2〜5:5である請求項5〜6のいずれか一項に記載の廃水の凝集処理剤。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の凝集処理剤を用いた水溶性着色廃水の凝集処理方法。
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