JPH0118800B2

JPH0118800B2 -

Info

Publication number: JPH0118800B2
Application number: JP58236544A
Authority: JP
Inventors: Akio Shimono
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1989-04-07
Also published as: JPS60129200A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、汚泥脱水方法に関するものであ
る。下水、し尿または各種産業廃水の処理におい
て余剰汚泥や凝集汚泥などの汚泥が発生する。こ
のような汚泥の脱水剤として、従来の無機凝集剤
に代わり、近年、有機高分子凝集剤が使用される
ようになつた。汚泥中の懸濁固形物（以下SSと
いう。）を凝集する方法としては、カチオン性有
機高分子凝集剤を単独添加する方法、アニオン性
有機高分子凝集剤を添加して撹拌混合したのちカ
チオン性有機高分子凝集剤を添加する方法、カチ
オン性有機高分子凝集剤を添加して撹拌混合した
のちアニオン性有機高分子凝集剤を添加する方
法、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有
機高分子凝集剤とを同時に添加する方法が知られ
ている。これらの従来技術においては、カチオン
性有機高分子凝集剤の単独添加の場合は、脱水後
のケーキ含水率が高く、SS回収率が低く、また
布を使用する脱水機において布からのケーキ
の剥離が不充分なことが多かつた。またカチオン
性有機高分子凝集剤およびアニオン性有機高分子
凝集剤を併用（順次添加、または同時添加）する
場合には、ケーキ含水率、SS回収率、剥離性な
どが多少改善する場合があるものの、凝集剤の溶
解槽および貯槽、凝集反応槽などを複数個必要と
し、設備費が嵩み、さらに両凝集剤の添加割合を
制御しなければならない煩雑さがあつた。また、
カチオンおよびアニオン性有機高分子凝集剤を同
時添加する際、同一の溶解槽に両者を投入して薬
液を調整する方法では凝集剤が不溶化してしまう
こともあつた。この問題を解決すべく、本特許出願人は先に特
願昭57−98699号として解決案を提案した。本願発明は、この先願発明をさらに性能面にお
いて改良したものである。すなわち、本発明は無機凝集剤を添加した後有
機凝集剤を添加して汚泥を脱水する方法におい
て、無機凝集剤としてポリ鉄塩を、有機汚泥脱水
剤として、カチオン性有機高分子凝集剤と、強酸
基を含まないアニオン性有機高分子凝集剤と酸と
を有効成分として含有する組成物を用いることを
特徴とする汚泥脱水方法である。本発明において処理対象となる汚泥は、し尿の
嫌気性消化汚泥、し尿の好気性消化汚泥、し尿浄
化槽汚泥、し尿消化脱離液、下水、各種産業廃水
の活性汚泥処理における余剰汚泥、下水の最初沈
殿池汚泥、し尿、下水等の三次処理で発生する凝
集汚泥、各種産業廃水の凝集汚泥などがあるが、
これに限定されるものではない。本発明において
使用される無機凝集剤としては、ポリ硫酸鉄、ポ
リ塩化鉄などのポリ鉄塩であり、１種類のみ使用
しても良いが、２種以上を併用しても良い。ポリ硫酸鉄は硫酸第１鉄を酸化して水酸基を導
入することによつて得られ、〔Fe₂（OH）ｎ
（SO₄）₃−ｎ／₂〕ｍなる示性式で示される（特開
昭49−53195号公報）。一方、ポリ塩化鉄は、塩化
第１鉄を硫酸根の共存下に酸化して水酸基を導入
することによつて硫酸鉄との複塩として得られ、
〔Fe（OH）nCl₃−ｎ−ｍ（SO₄）ｍ／₂〕ｌなる示
性式で示される（特開昭52−21285号公報）。これ
らのポリ鉄塩は市販されており、容易に入手する
ことができる。本発明は、前記無機凝集剤と、有機汚泥脱水剤
とを併用するものであるが、有機汚泥脱水剤とし
ては、カチオン性有機高分子凝集剤と、強酸基を
含まないアニオン性有機高分子剤と酸とを有効成
分として含有する有機高分子凝集剤組成物を使用
する。ここで、カチオン性有機高分子凝集剤は、例え
ばジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチ
ルアミノエチルアクリレートもしくはジメチルア
ミノプロピルメタクリレートまたはそれらの四級
化物の単独重合体、ジメチルアミノエチルメタク
リレート、ジメチルアミノエチルアクリレートも
しくはジメチルアミノプロピルメタクリレートま
たはそれらの四級化物とアクリルアミドまたはメ
タクリルアミドとの共重合体、ポリアクリルアミ
ドもしくはポリメタクリルアミドのマンニツヒ変
性物またはその四級化物およびポリアクリルアミ
ドもしくはポリメタクリルアミドのホフマン分解
物、ポリアミンスルフオン、ポリビニルイミダゾ
リンおよびポリジメチルジアリルアンモニウムク
ロライドまたはジメチルジアリルアンモニウムク
ロライドとアクリルアミドとの共重合体などが挙
げられるが、これに限定されない。カチオン性有機高分子凝集剤は、常法により得
られる。たとえば、重合するモノマーを水あるい
はメタノールなどの有機溶媒に溶解し、重合開始
剤を加え重合することによつて得られる。重合開
始剤としては過酸化水素、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、アゾビスイ
ソブチロニトリル、その他一般的に使用されてい
るものであり、これらを単独あるいは併用するこ
とができる。また還元剤をさらに併用するレドツ
クス系重合開始剤でもよい。マンニツヒ変性物は、ポリ（メタ）アクリルア
ミドにアミンとアルデヒドとを作用させて得ら
れ、またホフマン分解物はポリ（メタ）アクリル
アミドにアルカリ雰囲気で次亜ハロゲン酸塩を作
用して得られる。本発明におけるカチオン性有機高分子凝集剤は、固有粘度（〔η〕30℃ 1N−NaNo₃ ）が1.5（dl／ｇ）以上であることが好ましい。固有粘度がこの
範囲からはずれると、凝集脱水効果が低下する。本発明におけるアニオン性有機高分子凝集剤
は、スルホン基やホスホン基などの強酸基を含ま
ないものであり、ポリアクリルアミドまたはポリ
メタクリルアミドの部分加水分解物、アクリルア
ミドまたはメタクリルアミドとアクリル酸ナトリ
ウムまたはメタクリル酸ナトリウムとの共重合体
などが挙げられるが、これに限定されるものでは
ない。アニオン性有機高分子凝集剤も、常法によ
り製造することができる。本発明におけるアニオン性有機高分子凝集剤は固有粘度（〔η〕30℃ 1N−NaNo₃ ）が10（dl／ｇ）以上であることが好ましい。本発明における酸は、硫酸水素ナトリウム、り
ん酸二水素ナトリウム、ホウ酸、スルフアミン
酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク
酸、酒石酸、シユウ酸、クエン酸、フマール酸、
アジピン酸、グルタル酸などが挙げられるが、こ
れに限定されない。本発明の有機汚泥脱水剤は、前述のカチオン性
有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤
と酸とを有効成分として含有する汚泥脱水剤であ
るが、前二者の比率は汚泥の種類によつて異なる
が、通常、重量基準で90：10〜50：50とする。こ
の範囲からはずれると凝集脱水効果が低下する。
酸は、汚泥脱水剤を0.2％水溶液としたとき、PH
3.5以下となる量とすることが好ましく、PHが3.5
を越えるとカチオン性有機高分子凝集剤とアニオ
ン性有機高分子凝集剤とが反応してゲル化するお
それがあるので好ましくない。無機凝集剤と有機汚泥脱水剤との添加量は、汚
泥の性状（PH，SS，VSS、電気伝導度など）に
よつて左右されるが、一般的には、無機凝集剤で
は１〜30W％（対SS）、有機汚泥脱水剤では、0.5
〜6W％（対SS）程度が目安となる。無機凝集剤と有機汚泥脱水剤との添加順序は、
先ず無機凝集剤を汚泥に添加して混合撹拌した
後、有機汚泥脱水剤を添加し、混合撹拌する。なお、有機汚泥脱水剤の添加方法としては、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有
機高分子凝集剤とを別々に同一の溶解槽の酸水
溶液中に投入し、0.1〜２％程度の水溶液とし、
これを汚泥に添加する方法と、それぞれが粉末である、カチオン性有機高分
子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤と酸と
の混合物を水中に投入し水溶液とし、これを汚
泥に添加する方法と、アニオン性有機高分子凝集剤と酸水溶液中に
投入して水溶液とし、またカチオン性有機高分
子凝集剤を別の水中に投入して水溶液とし、両
水溶液を混合して汚泥に添加する方法とがあ
る。の方法は汚泥の性状に合わせて予め配合割合
の定められた混合物を選択することにより、取扱
が容易でしかも汚泥と汚泥脱水剤との凝集反応が
均一に行われるので好ましい方法である。このように、本発明の有機汚泥脱水剤はカチオ
ン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝
集剤とを酸の共存下に汚泥に添加する前に混合す
るものであり、予め混合しても酸の存在により両
凝集剤が反応して不溶性物を生成することはな
く、汚泥にも両凝集剤を別々に添加する場合に比
べ凝集効果も優れている。本発明の有機汚泥脱水
剤は0.1〜２％水溶液としても酸の存在によりPH
が低くアニオン性有機高分子凝集剤がアニオン性
を示さないので、カチオン性有機高分子凝集剤と
反応して不溶性凝固物を生成することはない。本発明の脱水方法の作用機構は以下のとおり推
定される。先ず、無機凝集剤を汚泥に添加すると、汚泥中
のSSの負電荷が一部中和される。次に、有機汚泥脱水剤が添加されると、カチオ
ン性有機高分子凝集剤が汚泥中のSSの残りの負
電荷を中和する。この中和により、SSは微細フ
ロツクとなるとともにPH値は汚泥のPH値となつて
高くなつているのでアニオン性有機高分子凝集剤
はアニオン性を帯び、これが微細フロツクを、よ
り粗大で強固なフロツクに成長させる。また、ア
ニオン性有機高分子凝集剤は汚泥を中和した無機
凝集剤中の鉄イオンにも吸着するので、有機汚泥
脱水剤単独による場合よりも相乗的な効果を発揮
して強固なフロツクを形成する。このフロツクは
過性、脱水性に優れている。凝集時の撹拌は、撹拌槽における撹拌羽根によ
る撹拌に限らず、配管中の流れによるものでもよ
い。撹拌機を備えた撹拌槽の場合、目安として撹
拌羽根の周速を0.5〜５ｍ／secとする。以上の凝集により生成したフロツクをそのま
ま、または分離水を除去したのち、脱水機に供給
し、従来法と同様にして脱水を行う。脱水機とし
ては遠心脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱
水機、スクリユープレスまたはフイルタプレス等
の従来より使用されている脱水機が使用可能であ
る。とりわけ、本発明の場合には、高圧で脱水でき
るフイルタプレスが好ましい。高圧で脱水すると
通常、ケーキが布から剥離しにくくなるが、本
発明の場合には、ケーキの剥離性は極めて良好
で、また得られたケーキの含水率も低く、過速
度も早い。しかも、本発明の有機汚泥脱水剤は、カチオン
性成分とアニオン性成分の両方を含むけれども、
不溶化することなく同一の溶解槽で溶解できるな
ど取扱いが容易であるという特徴も有する。次に本発明の実施例について説明する。各実施
例において使用した、カチオン性有機高分子凝集
剤およびアニオン性有機高分子凝集剤はそれぞれ
表−１および表−２の通りである。

【表】

【表】実施例１し尿の生物処理に伴ない発生した余剰汚泥およ
び凝集（三次処理）汚泥の混合汚泥（PH5.9，
SS5.4％、VSS62％対SS）200mlに無機凝集剤と
してポリ硫酸鉄をFeとして所定量添加混合した
後、さらに、表−１のカチオン性有機高分子凝集
剤C₁と表−２のアニオン性有機高分子凝集剤A₁
と、酸として硫酸水素ナトリウムを１：0.25：
0.5（重量比）で混合した粉末の有機汚泥脱水剤を
水溶液の形で所定量添加し撹拌機（二枚平羽根）
により200rpm（周速２ｍ／sec）で60秒間撹拌を
行い、フロツクを生成させたのち、過面積210
cm²の横型単式ダイヤフラム型フイルタプレスを用
いて、12Kg／cm³の圧力で圧搾脱水を行なつた。結果を表−３に示す。また、比較のため、実施例１において、ポリ硫
酸鉄を添加しない場合、ポリ硫酸鉄を添加したの
ち、C₁→A₁およびA₁→C₁の順に添加した場合、
及びポリ硫酸鉄とC₁を先ず添加し、次いでA₁を
添加した場合についても併せて表−３に示す。表−３から、本発明の汚泥脱水方法は過速
度、脱水ケーキ含水率、ケーキの布からの剥離
性のいずれの点においても比較例よりも優れてい
ることがわかる。

【表】実施例２下水の生物処理に伴ない発生した余剰汚泥およ
び最初沈殿汚泥の混合汚泥（PH5.6SS1.2％VSS73
％対SS）200mlに、無機凝集剤としてポリ硫酸
鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム
（PAC）、硫酸アルミニウム、塩化カルシウムを
それぞれ添加混合し、さらに表−１のカチオン性
有機高分子凝集剤C₁と表−２のアニオン性有機
高分子凝集剤A₁と、酸として硫酸水素ナトリウ
ムとを３：１：２（重量比）で混合した粉末脱水
剤を水溶液の形で対SS1.2％添加した。撹拌は撹
拌機（二枚平羽根）により、500rpm（周速２ｍ／
sec）で30秒間行いフロツクを形成させたのち、
フロツク径を測定し、凝集汚泥を６ml取り、Ｃ〓^＊
ST測定装置にてCST値を測定した。凝集汚泥の
残量をブフナロートに通し、上に残つたケーキの
一部（約10ｇ）を、二枚の布の間にとり圧搾圧
力0.5Kg／cm³で30秒間圧搾脱水して含水率を測定
し、圧搾テストケーキ水分とした。この結果を表
−４に示す。また比較のため、PACを添加せずに、C₁とA₁
とNaHSO₄を３：１：２（重量比）で混合した粉
末の有機汚泥脱水剤のみを用いた場合の結果も併
わせて表−４に示す。無機凝集剤を併用した場
合、フロツク粒径が大きく、CST値が低くなつ
ており良好な過性を示している。又、圧搾テス
トケーキ水分が低くなり脱水効果が良好である。
なお、無機凝集剤の中ではポリ硫酸鉄が他より特
に優れた効果を示すことがわかる。

【表】

【表】実施例３下水処理の生物処理に伴ない発生した余剰汚泥
および最初沈殿汚泥の混合汚泥（PH6.0SS2.2％、
VSS66％）200mlに、無機凝集剤としてポリ硫酸
鉄をFeとして２％（対SS）添加混合したのち、
表−１の各種カチオン性凝集剤と表−２のアニオ
ン性凝集剤A₁と酸として硫酸水素ナトリウムを
１：0.25：0.5（重量比）で混合してなる粉末の有
機汚泥脱水剤を水溶液の形で対SS1.4％添加し、
撹拌機（二枚平羽根）により500rpm（周速２ｍ／
sec）で30秒間撹拌を行い、フロツクを生成させ
たのち、100メツシユナイロン布を敷いたブフ
ナロート上に注ぎ、20秒後の液量を測定した
（ヌツチエテスト）。結果をフロツク径も併めて表
−５に示す。表−５の結果から汚泥脱水剤中のカチオン性高分子凝集剤成分は固有粘度（〔η〕30℃ 1N−NaNo₃ ）が1.5（dl／ｇ）以上のものが好ましいことがわか
る。

【表】

【表】実施例４し尿の生物処理に伴い発生した余剰汚泥および
活性汚泥の処理水を硫酸アルミニウムにより凝集
処理した三次処理汚泥の混合汚泥（PH7.1，SS2.0
％VSS76％対SS）に、無機凝集剤としてポリ硫
酸鉄をFeとして２％対SS添加した後、表−１に
示したカチオン性凝集剤C₁と表−２に示した各
種アニオン性凝集剤と、酸としNaHSO₄を１：
0.25：0.5（重量比）で混合してなる粉末の有機汚
泥脱水剤を水溶液の形でSS2.3％添加して実施例
３と同様にヌツチエテストを行つた。結果を表−
６に示す。なお比較のため、ポリ硫酸鉄を併用し、C₁お
よびA₁をそれぞれ単独で添加した場合も併わせ
て表−６に示す。表−６の結果より、有機汚泥脱水剤中のアニオ
ン性高分子凝集剤のうち、固有粘度（〔η〕30℃ 1N−NaNo₃ ）が10程度と低いものも過脱水性が優れていることがわかる。

【表】実施例５実施例４と同じ汚泥に、無機凝集剤としてポリ
硫酸鉄をFeとして２％対SS添加した後、カチオ
ン性凝集剤C₁とアニオン性凝集剤A₂とを表−７
の配合比で混合し、更にC₁とA₂の合計60％（重
量比）の硫酸水素ナトリウムを混合した粉末の有
機汚泥脱水剤を水溶液の形で対SS2.3％添加して
実施例４と同様にヌツチエテストを行つた。結果を表−７に示す。表−７から有機汚泥脱水剤中のカチオン性凝集
剤とアニオン性有機高分子凝集剤は90：10〜50：
50が好ましいことがわかる。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１無機凝集剤を添加した後有機汚泥脱水剤を添
加して汚泥を脱水する方法において、無機凝集剤
としてポリ鉄塩を、有機汚泥脱水剤として、カチ
オン性有機高分子凝集剤と、強酸基を含まないア
ニオン性有機高分子凝集剤と酸とを有効成分とし
て含有する組成物を用いることを特徴とする汚泥
脱水方法。