JPH01232000A - 脱水剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、し尿、下水などの生活廃水や産業廃水より生
ずる汚泥の脱水、又は製紙用吐水性向上剤などに用いら
れる脱水剤に関するものである。

従来の技術 本出願人は、先にアニオン性油中水型エマルジョンと、
カチオン性油中水型エマルジョンを混合することにより
安定なる油中木型エマルジョンを得、この混合エマルジ
ョンが、汚泥脱水剤として優れた効果を示すことを提示
した（特願昭６２−５０１２０〜５０１２１ン　。

発明が解決しようとする課題 本発明は、これらの脱水剤において、アニオン性及びカ
チオン性の一方、又は双方をあらかじめ一部架橋した油
中木型エマルジョンを使用することにより、より脱水性
に優れ、特に懸濁物質に対して従来の線状ポリマー単独
では添加量を多くしなければならないような難脱水汚泥
に対して効果が優れることを見い出し、本発明を完成し
たものである。

課題を解決するための手段 本発明はアニオン性油中水型エマルジョン重合体とカチ
オン性油中水型エマルジョン重合体を。

重合体有効成分比で２０：１〜１：２０の重量割合で含
有してなり、該エマルジョン重合体の一方又は双方がジ
エチレン性の架橋性七ツマ−によって部分架橋された脱
水剤である。

作用 本発明による脱水剤は、先にわれわれが出願した発明に
おいて、線状アニオン性ポリマーと線状カチオン性ポリ
マー（特願昭６２−５０１２０．１．）を、−部架橋さ
せた混合油中木型エマルジョンを脱水剤として用いるも
ので、架橋点を支点に凝集が生成し、フロックが形成す
る為、従来の線状ポリマーで作られる混合両性ポリマー
に比べ、内部保有水が減少すると共に、初期濾水量が増
加し、脱水効率が向上し、かつ脱水ケーキの含水率も低
下するものと思われる。

また更に、フロック形態として、フロックの表面ポリマ
ーが少ない為、ベルトプレス、フィルタープレス等の脱
水機を使用する場合には、濾布からの剥離性も一段と良
好となる。

以下さらに本発明の詳細な説明する。

本発明において、処理対象となる汚泥としては特に制限
されるものではなく、たとえば、し尿の鎌気性消化汚泥
、し尿の好気性消化汚泥、し尿沙化槽汚泥、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
沈澱汚泥、し尿、下水などの三次処理で発生する汚泥、
各種産業廃水のａｔ沈鍛汚泥などがあげられる。

本発明に用いられる利金体を製造するのに用いられるモ
ノマーとしては、アニオン性、ノニオン性又はカチオン
性のビニルモノマーで、いずれも（共）重合したポリマ
ーが、水に溶解したときに水溶性となるものが用いられ
る。

その具体例は次の通りである。

（イ）アニオン性ビニルモノマー （メタ）アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン醜、ビニルスルホン酸、スチレンスル
ホン酸、イタコン酸、マレインＭ、フマール酸、アリー
ルスルホン酸およびその塩など。

（ロ）非イオン性ビニルモノマー （メタ）アクリルアミド、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテルなど。

（ハ）カチオン性ビニルモノマー 下記に示す（１−Ａ）　、　（２−Ａ）　、　（３−Ａ
）　、（４−Ａ）の群から選ばれたものである。

（１−Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリレート〔（メ
タ）アクリレートとはアクリレート又はメタクリレート
を指す、以下同様、〕 （ｉ）（メタ）アクリロイロキシアルキルトリアルキル
アンモニウム塩たとえば２−（メタ）アクリロイロキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロリド、２−（メタ）
アクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムエトサ
ルフェート、２−（メタ）アクリロイロキシエチルトリ
エチルアンモニウムエトサルフェート、３−（メタ）ア
クリロイロキシプロピルジメチルエチルアンモニウムメ
トサルフェートなど。

（Ｉｌｌ　　（メタ）アクリロイロキシヒドロキシアル
キルトリアルキルアンモニウム塩たとえば３−メタクリ
ロイワキシー２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモ
ニウムクロリド、３−メタクリロイコキシ−２−ヒドロ
キシプロピルメチルジエチルアンモニウムクロリド、３
−メタクリフィロキシ−２−ヒドロキシプロピルトリメ
チルアンモニウムメトサルフェートなど。

（２−Ａ）　ｔＪｔ、３級窒素含有（メタ）アクリレー
トと酸との塩 （ｉｌ　　ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレ
ートの塩たとえば２−ジメチルアミノエチル（メタ）ア
クリレート硫酸塩、２−ジエチルアミノエチル（メタ）
アクリレート塩酸塩など。

（１１）　　ジアルキルアミノヒドロキシアルキル（メ
タ）アクリレートの塩たとえば３−ジメチルアミノ−２
−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート塩酸塩、３
−ジエチルアミン−２−ヒドロキシプロピル（メタ）ア
クリレート硫酸塩など。

（３−Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリルアミド（ｉ
）（メタ）アクリルアミドアルキルトリアルキルアンモ
ニウム塩たとえば３−アクリルアミドプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、２−（メタ）アクリロイルキ
シアミｌエチルトリメチルアンモニウムメトサルフェー
トなど。

Ｏｉｌ　　（メタ）アクリルアミドヒドロ午ジアルキル
トリアルキルアンモニウム塩たとえば３−（メタ）アク
リロイルアミノ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルア
ンモニウムクロリド、３−（メタ）アクリロイルアミノ
エチルトリメチルアンモニウムメトサルフェートなど。

（４−Ａ）第３級窒素含有（メタ）アクリルアミドと酸
との塩 （ｉｌ　　ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリル
アミドの塩たとえば？−ジメチルアミノエチル（メタ）
アクリルアミド塩酸塩、２−ジエチルアミノプロビル（
メタ）アクリルアミド塩酸塩＃塩など。

（ＩＩ）　　ジアルキルアミノヒドロキシアルキル（メ
タ）アクリルアミドの塩たとえば３−ジメチルアミノ−
２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド酢酸塩
、３−ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ
）アクリル７ミド硫＃塩など。

また、ジエチレン性の架橋性上ツマ−の具体例としては
、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−
メチレンビスメタアクリルアミド、ジビニルベンゼンな
どのジビニル化合物などが挙げられる。

以上説明したビニルモノマーの１種または２種以上と架
橋性上ツマ−とを共重合させた重合体が、本発すＩにお
いて有効である。

本発明に用いられる重合体のアニオン性油中水型エマル
ジ厘ンとカチオン性油中水型エマルジョンの内、少なく
とも一方は部分架橋された油中木型エマルジョンであり
、その部分架橋油中水型エマルジョン中の架橋割合は水
溶性ビニルモノマー全量に対して０．０００５〜ｏ、ｏ
ｔｚ１％、好ましくは。

Ｑ、ＱＯ１〜０．００５重量％の割合で配合し共重合し
たものが好ましい。

架橋性モノマーがＯ，０Ｏ０５ｆｉｌＪ％未満では線状
高分子凝集剤と同等程度の効果のものしが得られず、ま
た０、０１？１１（−ψ％超では水膨潤性の重合体とな
り、汚泥に添加混合しても脱水性良好なフロックが得ら
れない。

本発明の架橋性範囲において、ポリマーは水中において
木に一部不溶、換言すれば半トロ状態になり、汚泥脱水
に用いた場合、特に顕著な効果を発揮する。

本発明に用いられる重合体は、通常使用されている公知
の重合法によって共重合することができる。特に疎水性
界面活性剤と有機溶媒中で前記水溶性ビニルモノマーと
少量の架橋性上ツマ−とを共重合する方法が好ましい。

たとえば、水溶性ビニルモノマーと架橋剤を含む水溶液
と、ＨＬＢが３〜６である疎水性界面活性剤を含む有機
分散媒とを混合し乳化させた後、ラジカル重合触媒の存
在下、温度３０〜８０℃で重合させ油中木型カチオン性
重合体エマルジョンを製造する方法がある。

一般には、この油中木型エマルジョンに親木性界面活性
剤を添加して水に混合し、水中油型のエマルジョンに転
相し使用する　（特公昭５２−３９４１７）　。

本発明のアニオン性ポリマーを得る方法としては、前記
アニオン性七ツマ−を共重合する方法の他、たとえばポ
リマー中のノニオン基、例えばアクリルアミドのアマイ
ド基を部分加水分解する方法でもよい。

又、本発明のカチオン性ポリマーを得る方法としては、
ポリマーとした後、部分的にポリマーをマンこツヒ反応
、ホフマン分解反応などによって変性する方法でもよい
。

これらの重合度は架橋体であるため定かではないが、一
般の水溶性高分子凝集剤を僅かに架橋させた重合体と考
えればよい。

未発明の油中木型エマルジョンの平均粒子径はｌＯルｍ
以下、好ましくは５ルｍ以下〜０．１１１．ｍ以上のも
のである。

以１−説明した部分架橋した油中木型エマルジョンが、
少なくともアニオンかカチオンの一方の油中木型エマル
ジョンであることが好ましく、その組合せの方法は、脱
水しようとする汚泥によって最適な組合せが選定される
ものであり、その組合せ方法としては次のような、三通
りの組合せがある。

■アニオン１分架橋エマルジョン：カチオン線状ボリマ
ーエマルジゴン ■アニオン線状ポリマーエマルジョン：カチオン部分架
橋エマルジョン ■アニオン部分架橋エマルジョン：カチオン部分架橋エ
マルジョン 又、本発明の油中木型エマルジョン重合体を、水中に転
相させる為の好ましい界面活性剤は親水性かつ、水溶性
であればよく、陰イオン性、陽イオン性あるいは非イオ
ン性化合物のいずれでもよい。

油中木型エマルジョン重合体を水中に転相させる為の界
面活性剤の添加方法としては次の三通りがあり、いずれ
の方法によってもよい。

■アニオン性又はカチオン性油中水型エマルジョン重合
体のいずれか一方又は双方へ界面活性剤を添加混合して
から、双方のエマルジョンを混合する。

■アニオン性又はカチオン性の油中水型エマルジョン重
合体を混合してから界面活性剤を添加混合する。

■あらかじめエマルジョン重合体を溶解しようとする幻
解水に界面活性剤を添加した溶液に、油中木型エマルジ
ョン東金体温合物を添加する。

本発明の脱水剤としての使用方法は、汚泥の性状によっ
て組合せが変わるものであり、一般にはアニオン性の線
状高分子凝集剤が適するような汚泥に対しては、アニオ
ンとカチオンの混合割合でアニオン性の割合が多い組成
の混合エマルジョンが良好な効果を示し、カチオン性線
状高分子凝集剤が適する汚泥に対しては、カチオン性の
混合割合が多い組成の混合エマルジョンがより効果的で
ある。

本発明において、使用する部分架橋エマルジョンの使用
方法も汚泥性状によって異なり、アニオン性の架橋エマ
ルジョンとカチオン性架橋エマルジ目ン、アニオン性線
状エマルジョンとカチオン性架橋エマルジョン、及びア
ニオン性架橋エマルジョンとカチオン性架橋エマルジョ
ンの組合せがあり、これらの混合組合せで脱水される汚
泥に対して最も脱水性の優れる組合せが選ばれなければ
ならない。

本発明において、アニオン性油中水型エマルジョンと、
カチオン性油中水型エマルジョンとの混合割合は、脱水
される汚泥の性状により、重合体の有効成分１ｆＬ量比
ｊ２０：ｌ−１：２０の割合で選ばれるものであるが、
好ましくは１０：３又は３：１０である。

参考例 （イ）油中木型カチオン性玉合体の製造例２−アクリロ
イロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド１８２
．１３ｇ、アクリルアミド１１０．９ｇおよびＮ、Ｎ’
−メチレンビスアクリルアミド０．０１４ｇを蒸留水３
０７ｇに溶解した水”溶液をＨＬＢ４．２のノニオン系
界面活性剤１５．４ｇを溶解したパラフィン油２０４．
７ｇ中に注ぎ、ホモジナイザーにて８．００Ｏｒｐｍで
５分間乳化させた。この乳化液を三ツ間反応容器に移し
、攪拌しなから烏ガスにて３０分間脱気した後、ラジカ
ル重合触媒を徐々に滴加し、東金温度８０℃にて重合さ
せた。

重合終了後、ＨＬ　Ｂ　１２．３のノニオン系界面活性
剤２１．ｆ３ｇを添加し、平均粒子径３．８　ｐ、　ｍ
のエマルジョンを得た。

その他、２−アクリロイロキシエチルトリメチルアンモ
ニウムクロリドとアクリルアミドの比率を変えたもの、
Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの賃を変えたも
のを製造し、表−１の汚泥脱水用ポリマーを調整した。

表−１ 注）■ＡＭＤ　ニアクリルアミド ＋、ｐ　ＤＭＱ＋　２−メタアクリロイロキシエチルト
リメチルアンモニウムクロリド ＜’４ｒ　ＤＭＡＥＡ　：　２−アクリロイロキシエチ
ルトリメチルアンモニウムクロリド （４）ＴＩＩＩＪ　：　Ｎ　Ｉ　Ｎ　！−メチレンビス
アクリルアミド（ロ）油中水型アニオン性重合体の製造
例アクリル酸ナトリウム４７．５ｇ　、アクリルアミド
２０３．８ｇオヨびＮ、Ｎ’−メチレンビスアクリルア
ミドｏ、ｏｏｅｇを水３５０ｇに溶解した水溶液をＩＩ
、Ｂ４．２のノニオン系界面活性剤１５．０ｇを溶解し
たパラフィン油２１０　、５ｇ中に注ぎ、ホモジナイザ
ーにて７．５０Ｏｒｐｍで５分間乳化させた。（イ）の
製造例と同様の操作によって重合後、ＨＬ　Ｂ　１２．
３のノニオン系界面活性剤２５．６ｇを添加し、平均粒
子径４．３延ｍのエマルジョンを得た。

別途に、上記の内、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルア
ミドの量を変えて、表−２の汚泥脱水用ポリマーを調整
した。

表−２ ＡＣＡ　ニアクリル酸ナトリウム 実施例１ し尿処理場の生物処理により発生した活性汚泥の余剰汚
泥と凝集性Ｖ汚泥の混合汚泥、蒸発残留物（以ドＴＳと
記す）３．３％浮遊物質（以下ＳＳと記す）３．１％強
熱減量（以下ＶＴＳと記す）７２．１％１５０ｄに対し
、表−１及び表−２の脱水用ポリマーを、東独の場合に
はそのまま、アニオンとカチオンとの混合の場合には、
重合体有効成分比で所定の割合に混合（１分に均一にな
るまで攪拌混合する）した後、重合体有効成分で０．２
％になるよう水に分散、溶解し、脱水剤溶解液を汚泥Ｔ
Ｓに対して１．２％、　１．４％添加した。

次に英国トライトン社製ｒ　５ＴＩＲＲＥＲ，ＴＩＭＥ
ＲＴＹＰ　１３１　Ｊの攪拌機を用い、１１０００ｒｐ
で３０秒間攪拌を行った。このときのフロック径をｆｌ
１１定した後、６０メツシユナイロン波布を敷いたブフ
ナーロート■二に汀ぎ、１０秒後の吐水量を測定した（
ヌッチェテスト）。

次に臨在上に得たスラッジを遠心分離器（国産遠心（株
）社製商品名ｒＨ−１０３ＮＪ　）を用い２０００ｒｐ
ｍにて５分間脱水を行ない、得られた脱水ケーキの含水
率を１０５℃にて乾燥して求めた。これらの条件および
結果を表−３に示した。

表−３から線状ポリマーＣ−１に比べ部分架橋したちの
Ｃ−２の濾水性は良くなるものの含水率ではやや良い程
度である。

実験Ｎｏ３．４．５は線状ポリマーの７ニオンとカチオ
ンの混合物であり、線状ポリマー単独より濾水性、脱水
ケーキ含水率が優れることは明らかである。

実験Ｎｏ６．７．８．９は本発明の不例で一方、又は双
方を部分架橋したポリマーを使用し、アニオンとカチオ
ンを混合したものであり、特に添加量の多い１．４％の
所で濾水性が優れ、かつ、脱水ケーキ含水率も、線状ポ
リマー同もの混合ポリマーより優れることは明らかであ
る。

実施例２ し尿の生物処理に伴い発生した余剰汚泥、消化汚泥およ
び、三次処理沈澱汚泥の混合汚泥（ｐＨ８，８、Ｔ　Ｓ
　２．８２％、Ｓ　Ｓ　２．４３％、　ＶＴＳ　８９．
１５％、電導度１８００Ｍｓ／ｃｍ　）に対して脱水テ
ストを行った。

試験方法は、実施例１と同様にヌッチェテスト、遠心分
離、脱水試験を行った。その条件および結果を表−４に
示した。

アクリルアミド（ＡＭＤ）と２−アクリロイロキシエチ
ルトリメチルアンモニウムクロリド（ＤＭＡＥＡ）の共
重合体で線状のポリマー（Ｃ−ｔ）はフロックがほとん
ど出来ず、脱水が不可能であったが、−・部架橋するこ
とにより（Ｃ−２）フロックも出来、脱水が可能となっ
た。

しかし、その架橋にが増加すると（Ｃ−３）、又フロッ
クが出来なくなり、脱水も出来なくなる。

本発明の脱水剤であるアニオン油中木型エマルジョンと
カチオン油中木型エマルジョンを混合した、実験Ｎｏ５
．６．７の処方では、いずれもカチオンか部分架橋ポリ
で−であり、アニオンが線状ポリマーの混合物である。

これらの処方は、架橋ポリマー単独に比べ、明らかに濾
水性が良くなり、脱水ケニキの含水率も２％近く良くな
っている。又混合した脱水剤は、単独に比べ添加礒を増
すことにより、濾水性の低下、脱水ケーキ含水率の増加
がなく、汚泥の変化に対する対応力が優れることを示し
ている。

実施例３ 製紙工場の廃水処理系における総合汚泥（Ｓ３３．５％
ｐＨ８，２）を１文のビーカーに４００ｄ取り、あらか
じめ混合溶解した０、１％溶液の脱水剤を所定酸添加し
た後、もう一方の１文ビーカーに汚泥を移動纜拌した。

この操作を往復で１回とし７．１３．２０回後の脱水性
を測定した。

濾水性は６０メツシユの金網を付けた１面積５０Ｃ１１
２のメツチエ形漏斗を用い２０秒後の濾水量を測定した
。

加圧脱水はポテトマツシャーを用い３０秒間一定加圧ド
で脱水した後、そのケーキの含水率を測定した。

測定条件及び結果は表−５の通りであった。

Ｃ−５単独よりＡ−１を混合溶解した脱水剤（Ｎ。

２）の方がフロック性、濾水性及び含水率とも優れるが
、アニオンであるＡ−１を２５ｐｐｍ架橋したＡ−２を
混合溶解したものの方がフロックの強度があり濾水性、
含水率ともより良好となる。しかし架橋剤の１００ｐｐ
ａ＋添加したＡ−４を混合溶解したものはＡ−２を混合
したものより架橋度が高くなりすぎる為か脱水性がやや
悪くなる。

（以下余白） 表−３α流側１の結良 （注２）表−３の評価は次の基準によった。

■　優、Ｏ良、Δ可、×　不可 表−４Ｃ乾皓例２の結刺 注（１）脱水性で一印は測定不俺を示す。

注（２）評価は次の基準によった。

０　優、Ｏ良、Δ可、Ｘ　不可 発１す１の効果 以ト説明したように、本発明の脱水剤は掛着の添加でも
難脱水性汚泥に対して優れた効果を示す。

代理人　ｊｒ理十　井　」二　雅生

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アニオン性油中水型エマルジョン重合体とカチオン性油
   中水型エマルジョン重合体を、重合体有効成分比で２０
   ：１〜１：２０の重量割合で含有してなり、該エマルジ
   ョン重合体の一方又は双方がジエチレン性の架橋性モノ
   マーによって部分架橋された脱水剤。