JPH0122803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は構成単位としてアクリルアミドまた
はメタクリルアミドを含む重合体のホフマン分解
物の酸塩を含有する凝集剤に関するものである。 懸濁液、特に有機性懸濁液にカチオン性高分子
凝集剤を添加して凝集処理する方法において、構
成単位としてアクリルアミドまたはメタクリルア
ミドを含む重合体のホフマン分解物の酸塩が凝集
剤として使用されている。凝集処理としては懸濁
液の凝集沈殿処理、汚泥の脱水処理などの処理が
あり、いずれの場合もホフマン分解物は有効に使
用されているが、処理効果向上の観点からさらに
優れた凝集剤が要望されている。 この発明は、このような要望に応えるためのも
ので、前記ホフマン分解物の酸塩および特定の酸
性物質を特定の割合で含むことにより、さらに優
れた凝集効果を示す凝集剤を提供することを目的
としている。 この発明は、構成単位としてアクリルアミドま
たはメタクリルアミドを含む重合体のホフマン分
解物の酸塩１重量部に対し、前記酸塩の溶解性を
損なわない塩基度１または２の酸性物質0.3〜９
重量部を含有することを特徴とする凝集剤であ
る。 構成単位としてアクリルアミドまたはメタクリ
ルアミドを含む重合体（以下、アクリルアミド系
重合体という）としては、ポリアクリルアミド、
ポリメタクリルアミド、アクリルアミドまたはメ
タクリルアミドと共重合可能な他の単量体との共
重合体などが挙げられる。前記共重合可能な単量
体としては、ジメチルアクリルアミド、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸メチ
ルエステル、メタクリル酸メチルエステル、アク
リル酸エチルエステル、メタクリル酸エチルエス
テルなどが挙げられる。 これらのアクリルアミド系重合体は、アクリル
アミド単独、メタクリルアミド単独またはこれら
と他の単量体の混合物を、水、メタノール等の溶
媒に溶解し、重合開始剤を加えて重合することに
より得られる。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
一般に使用されているものが単独または混合して
使用できる。さらに還元剤を併用するレドツクス
系重合開始剤でもよい。 アクリルアミド系重合体のホフマン分解物（以
下、単にホフマン分解物という）は、アクリルア
ミド系重合体を水溶液とし、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウムなどのアルカリ共存下に次亜塩素
酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム、次亜塩素
酸カルシウムなどの次亜ハロゲン酸塩などを作用
して得られる。 こうして得られるホフマン分解物は高PHで、経
時的安定性が悪いため、一般的には酸で中和して
酸塩として凝集剤とされており、本発明において
も酸塩として使用する。酸としては塩酸、酢酸そ
の他の溶解性を損なわない酸が使用できる。本発
明において使用するホフマン分解物の酸塩は溶液
状でも粉末状でもよい。 ホフマン分解物の酸塩と併用される酸性物質
は、水溶液にしたときに酸性を示す物質で、酸、
塩などがあり、ホフマン分解物の酸塩と混合溶液
にしたときに、その溶解性を損なわないものであ
る必要がある。酸性物質としては塩基度１または
２のものが使用でき、例えば無機酸としては塩
酸、硝酸など、有機酸としては酢酸、ギ酸、アジ
ピン酸、リンゴ酸など、塩としては塩化鉄（）、
塩化アルミニウムなどが挙げられる。 本発明の凝集剤はホフマン分解物の酸塩１重量
部に対して酸性物質0.3〜９重量部含むものであ
り、酸性物質１〜３重量部含むものが好ましい。
ホフマン分解物の酸塩と酸性物質とは、粉末状態
で配合（混合）したものを使用してもよく、溶解
タンク内に同時または別々に添加して混合しても
よく、また凝集処理を行う系に別々に同時に添加
して混合してもよい。本発明では、凝集剤として
作用する時点においてホフマン分解物の酸塩と酸
性物質とが存在する必要があるので、いずれか一
方を凝集処理を行う系に先に添加し、他方を後か
ら添加しても本発明に特有の凝集効果は得られな
い。 また本発明では凝集剤として作用する時点にお
いて前記配合比となつておればよいから、酸塩と
する前のホフマン分解物と過剰の酸性物質とを同
時または別々に、あるいは混合状態で添加してホ
フマン分解物の酸塩を生成させ、前記配合比に調
整してもよい。また本発明の凝集剤は、ホフマン
分解物の酸塩および酸性物質を必須成分とする
が、このほかにも他の凝集剤または凝集助剤など
の他の成分を含んでいてもよい。 本発明の凝集剤は、一般の凝集剤と同様に、対
象となる系に添加して凝集処理に供することがで
きる。凝集処理としては、懸濁液の凝集沈殿処理
や濃厚懸濁液である汚泥の脱水処理などがあり、
特に有機性懸濁液や有機性汚泥の処理に優れた効
果を示す。有機性懸濁液の例としては、有機性廃
液の活性汚泥処理における曝気槽内の懸濁液など
がある。有機性汚泥としては、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、下水その他各種汚水の活性汚泥
処理における余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、
し尿や下水等の三次処理で発生する凝集汚泥など
があり、これらは単独または混合して処理でき
る。 凝集処理の方法としては、一般に採用されてい
る方法、例えば凝集剤を添加し、撹拌を行つてフ
ロツクを生成させ、沈降分離または脱水する方法
が採用できる。有機性汚泥の脱水の場合は、カチ
オン性高分子凝集剤を添加して第１の撹拌を行
い、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加して第
２の撹拌を行い、生成したフロツクを脱水する方
法が好ましく、この方法はカチオン性またはアニ
オン性高分子凝集剤のいずれかにより凝集する場
合に比べて脱水効果が優れている。 本発明の凝集剤は前記一般法における凝集剤お
よび有機性汚泥の脱水法におけるカチオン性高分
子凝集剤として使用できるが、この場合、本発明
の凝集剤単独で使用するよりも、他のカチオン性
高分子凝集剤と併用するのが望ましい。併用の場
合のホフマン分解物の酸塩と他のカチオン性高分
子凝集剤の配合比は４：１〜１：４程度である。 併用可能な他のカチオン性高分子凝集剤として
は、キトサン、アミノアルキル（メタ）アクリレ
ートの単独重合体またはアクリルアミドもしくは
他のモノマーとの共重合体、ポリアクリルアミド
のマンニツヒ変性物、ポリアミドポリアミン、ポ
リビニルイミダゾリン、ポリエチレンイミン、ポ
リジアルキルジアリルアンモニウム塩などがあ
り、それぞれ１種または２種以上の組合せ使用が
可能である。 有機性汚泥の脱水法において使用できるアニオ
ン性高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ナ
トリウムまたはポリメタクリル酸ナトリウム、
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、アクリル酸またはメタクリ
ル酸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、アクリル酸またはメタクリル酸と
アクリルアミドまたはメタクリルアミドと２−ア
クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ま
たはビニルスルホン酸との三元重合体、CMC
などの天然系アニオンポリマーなどが例示でき
る。これらのアニオン性高分子凝集剤は１種だけ
使用してもよく、また２種以上を使用してもよ
い。 有機性汚泥にカチオン性高分子凝集剤およびア
ニオン性高分子凝集剤を添加して脱水する方法に
ついて述べると、まず処理対象となる有機性汚泥
に本発明の凝集剤等のカチオン性高分子凝集剤を
添加し、第１の撹拌を行つて１次凝集を行う。カ
チオン性高分子凝集剤の添加量は、凝集剤の種類
や汚泥の性状（PH、SS、VSS、電気伝導度など）
によつて異なるが、一般的には0.5〜６重量％
（対SS）程度でよい。これらは0.1〜２％程度の水
溶液として添加するのが好ましく、この場合、本
発明の凝集剤の添加方法は前述の通りであるが、
他の凝集剤と併用する場合は、両者を同一または
別の水溶液として、同時または任意の順序で添加
することができる。 第１の撹拌は汚泥を均一かつ十分に凝集剤と反
応させ、電荷の中和を行うとともに、次の２次凝
集によるフロツクの生成を容易にするためのもの
であり、２mmを越える径のフロツクが生成しない
ような強い撹拌であることが望ましい。ここで２
mmを越える径のフロツクが生成しない条件とはフ
ロツクが生成しないか、または生成したフロツク
径が２mm以下となる条件である。 第１の撹拌における撹拌方法は特に限定され
ず、撹拌槽における撹拌羽根による撹拌、配管中
の流れによる撹拌、渦巻ポンプ等のポンプを通過
させることによる撹拌などによることができる。
撹拌の程度は、撹拌機を備えた撹拌槽による場
合、目安として強撹拌は撹拌羽根の周速が１〜５
ｍ／secとすることができる。 カチオン性凝集剤添加後の強撹拌により汚泥全
体を反応させ、汚泥の電荷を中和することによ
り、次のアニオン性凝集剤を添加して生成するフ
ロツクの脱水性を向上させることができる。汚泥
の電荷を中和するためには撹拌混合時にフロツク
が生成しない方がよく、フロツクが生成する場合
でも２mm以下の小さなフロツクの生成にとどめる
のが好ましい。このため第１の撹拌は、前述のよ
うに、フロツクを生成させるための通常の撹拌よ
りも激しい強撹拌を行うのである。 以上の１次凝集を行つたのち、アニオン性高分
子凝集剤を添加して第２の撹拌を行い、２次凝集
反応によりフロツクを生成させる。アニオン性高
分子凝集剤の添加量は重合体の構造、汚泥の性
状、１次凝集の条件等により異なるが、一般的に
は0.2〜３重量％（対SS）である。 第２の撹拌混合はフロツクを形成させるもので
あるから、第１の撹拌混合よりも弱く、通常汚泥
の凝集の際に採用される程度の撹拌強度である。
撹拌の手段は限定されないが、撹拌羽根を備えた
撹拌槽による場合、撹拌羽根の周速が0.1〜0.5
ｍ／secとすることができる。このような撹拌混
合を行うことにより、カチオン性凝集剤と反応し
て電荷を中和された汚泥の粒子が凝集してフロツ
クを形成するため、強固で大形のフロツクが生成
し、脱水性は極めて良くなる。 以上の凝集により生成したフロツクはそのま
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。脱水方法と
しては遠心脱水、真空脱水、圧搾脱水法などが採
用できる。このような脱水を行うための脱水機と
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、またはフイルター
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。 本発明の凝集剤は、ホフマン分解物またはその
酸塩単独使用の場合よりも優れた凝集効果を示
し、凝集沈殿処理の場合は、フロツクは沈降速度
が大きくて、スラツジボリユームが小さく、分離
液の濁度が低くなる。また汚泥脱水の場合は、濾
過脱水性が優れ、得られるケーキ含水率は小さく
なる。さらにアニオン性高分子凝集剤との２段凝
集による汚泥脱水に適用すると、フロツクは大形
で粘性が弱く、サラサラしてべとつかず、濾布に
対する付着性が弱くて、濾過脱水性が優れ、汚泥
処理量を多くすることができるとともに、ケーキ
含水率が低く、低コストで効率的な脱水処理を行
うことができる。 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 １ （懸濁液の凝集処理） 下水の活性汚泥処理における曝気槽内の懸濁液
（PH、6.8、SS：4700mg／、VSS／SS：78％）
500mlを500ml容ビーカに採取し、これにポリアク
リルアミドのホフマン分解物の塩酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝0.8（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝6.0meq／ｇ）および酢
酸を表１に示す所定量同時に添加し、ジヤーテス
タを用いて120rpmで180秒間撹拌し、撹拌停止し
て60秒後のスラツジボリユームと上澄液の濁度
（660nｍの吸光度より算出）を測定した。比較例
としてホフマン分解物の塩酸塩を単独で添加した
場合（No.５）、酢酸を添加して120rpmで180秒間
撹拌したのちホフマン分解物の塩酸塩を添加して
同様の撹拌を行つた場合（No.６）、ホフマン分解
物の塩酸塩を添加して同様の撹拌を行つたのち酢
酸を添加して120rpmで180秒間撹拌した場合（No.
７）につき、同様に試験した。結果を併せて表１
に示す。

【表】 実施例 ２ （汚泥の脱水処理） 食品工場廃水の活性汚泥処理における余剰汚泥
（PH6.7、SS：1.8％、VSS／SS：86％）200mlを
300ml容ビーカに採取し、アクリルアミドと酢酸
ビニル（70／30モル比）共重合体のホフマン分解
物の塩酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝0.9（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝5.3meq／ｇ）および表
２に示す酸性物質の混合溶液を所定量添加し、２
枚羽根の撹拌機により250rpmで30秒間撹拌した。
凝集後の汚泥を60メツシユのナイロン濾布を敷い
たブフナーロート上に注ぎ、10秒後の濾液量を測
定した（ヌツチエテスト）。そして２分間濾過し
た後の汚泥を15ｇ採取し、ベルトプレス脱水機用
ポリエステル濾布とスポンジではさみ、0.5Kg／
cm²の圧力で60秒間圧搾脱水し、圧搾脱水後のケー
キ含水率を測定した（プレステスト）。比較例と
して酸性物質を添加しない場合について同様の試
験をした。結果を併せて表２に示す。

【表】 実施例 ３ （汚泥の脱水処理） し尿の好気性酸化処理より排出される余剰汚泥
（PH6.6、SS：2.1％、VSS／SS：84％）200mlを
300ml容ビーカに採取し、これにポリアクリルア
ミドのホフマン分解物の酢酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝0.7（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝6.4meq／ｇ）および酢
酸の混合溶液を表３に示す所定量添加し、２枚羽
根の撹拌機を用いて500rpmで60秒間撹拌したの
ち、ポリアクリル酸ナトリウム （〔η〕30℃ 2N−NaOH＝6.8（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH10.5）＝−10.6meq／ｇ）を所
定量添加し、２枚羽根の撹拌機を用いて250rpm
で20秒間撹拌を行い、実施例２と同様のヌツチエ
テストおよびプレステストを行つた。比較例とし
て酢酸無添加の場合（No.４、５、６）、実施例１
のNo.６と同様に酢酸を先に添加して撹拌した場合
（No.７）、および実施例１のNo.７と同様に酢酸を後
で添加して撹拌した場合（No.８）について同様の
試験を行つた。結果を併せて表３に示す。

【表】 実施例 ４ （汚泥の脱水処理） し尿の好気性酸化処理より排出される余剰汚泥
（PH6.7、SS：2.0％）200mlを300ml容ビーカーに
採取し、これにポリアクリルアミドのホフマン分
解物の酢酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝1.0（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝6.1meq／ｇ）およびア
ジピン酸の混合溶液を表４に示す所定量添加し、
２枚羽根の撹拌機を用いて250rpmで20秒間撹拌
を行い、実施例２と同様のヌツチエテストおよび
プレステストを行つた。比較例として、ポリアク
リルアミドのマンニツヒ変性物 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝6.0（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝5.2meq／ｇ）とアジピ
ン酸の混合溶液を添加した場合についても同様の
試験を行つた。結果を表４に示す。

【表】 実施例 ５ （汚泥の脱水処理） 実施例４における余剰汚泥と同じものに、ポリ
アクリルアミドのホフマン分解物の塩酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝0.9（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝6.2meq／ｇ）および塩
酸の混合水溶液を用いて実施例４と同様にヌツチ
エテストおよびプレステストを行つた。比較例と
して、アクリルアミド70モル％とＮ，N′−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート30モル％とを過
硫酸カリウムの存在下で50℃で水溶液重合を行
い、この共重合物を塩酸でPH３に調整し、有効成
分５％の水溶液としたもの（特公昭54−16472に
おける実施例２に相当するもの）を添加した場合
（No.２）、およびアクリルアミドとＮ，N′−ジメ
チルアミノエチルメタクリレートとの共重合物の
塩酸塩 （〔η〕30℃ 1N−NaCl＝5.8（dl／ｇ）、 コロイド当量値（PH４）＝2.5meq／ｇ）の水溶液
を添加した場合（No.３）についても同様の試験を
行つた。結果を表５に示す。

【表】 以上の結果より、本発明の凝集剤はホフマン分
解物の酸塩の単独添加の場合およびいずれか一方
を先に添加する場合よりも凝集効果が優れてお
り、このような効果はホフマン分解物に特有の効
果であり、他の凝集剤には認められないことがわ
かる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構成単位としてアクリルアミドまたはメタク
   リルアミドを含む重合体のホフマン分解物の酸塩
   １重量部に対し、前記酸塩の溶解性を損なわない
   塩基度１または２の酸性物質0.3〜９重量部を含
   有することを特徴とする凝集剤。 ２ 重合体がポリアクリルアミド、ポリメタクリ
   ルアミド、またはアクリルアミドもしくはメタク
   リルアミドとジメチルアクリルアミド、アクリロ
   ニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸メチ
   ルエステル、メタクリル酸メチルエステル、アク
   リル酸エチルエステル、もしくはメタクリル酸エ
   チルエステルとの共重合体である特許請求の範囲
   第１項記載の凝集剤。 ３ 酸塩が塩酸塩または酢酸塩である特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の凝集剤。 ４ 酸性物質が塩酸、硝酸、酢酸、ギ酸、アジピ
   ン酸、リンゴ酸、塩化鉄（）または塩化アルミ
   ニウムである特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれかに記載の凝集剤。