JPH02180700A - 有機性汚泥の脱水方法 - 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、無機凝集剤と両性有機高分子凝集剤を用いた
有機性汚泥の脱水方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、下水、し尿または有機性産業廃水などの処理によ
り生ずる有機性汚泥の脱水方法として。

無機凝集剤と有機高分子凝集剤を汚泥に添加して処理す
る方法が提案されている（特開昭６０−１２９２００号
）。

特開昭６０−１２９２００号は、無機凝集剤を添加した
のち、カチオンポリマーとアニオンポリマーとを含む組
成物からなる両性高分子凝集剤を添加して脱水処理する
方法である。

しかし、この方法は汚泥の荷電中和を十分に行うため無
機凝集剤を増加すると、凝集性が著しく低下し、以後の
脱水処理が行えなくなるという問題点がある。

また、上記カチオンポリマーとアニオンポリマーとに代
えて、カチオン基とアニオン基とを備えた両性高分子凝
集剤を添加する方法も考えられる。

この方法は、無機凝集剤添加後のｐＨ値が５〜８である
有機性汚泥に対して両性有機高分子凝集剤を添加し、次
いで脱水処理する方法である。

しかし、この方法も両性有機高分子凝集剤の種類によっ
ては強固な凝集フロックが生成しないため、機械脱水す
るときの単位時間当りの処理量を大きくすることができ
ず、また脱水ケーキの含水率も十分低下させることがで
きないという問題点がある。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、上記のような問題点を解決するため、
単位時間当りの汚泥の処理能力が大きく、ＳＳ（懸濁固
形物）の回収率が高くて、ろ布からの脱水ケーキの剥離
性が良好であり、かつ脱水ケーキの含水量を低減できる
有機性汚泥の脱水方法を提案することである。

（！［１ｇを解決するための手段〕 本発明は、有機性汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに両
性有機高分子凝集剤を添加したのち脱水する方法におい
て１両性布機高分子凝集剤が、ＰＨ３におけるコロイド
当量値（ａ値）が１．０〜３．７■ｅｑ／ｇ、　ｐＨ７
におけるコロイド当量値（ｂ値）が−０，３５〜−３，
５鳳ｅｑ／ｇであり、かつアニオン量／カチオン量の比
を示す（ａ−ｂ）／ａの値が１．２〜２．０であること
を特徴とする有機性汚泥の脱水方法である。

本発明において処理対象となる有機性汚泥は特に限定さ
れないが、例えば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の有機性汚泥をあげ
ることができる。

本発明で使用する無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫
酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニ
ウム、ポリ硫酸鉄などをあげることができる。これらの
無機凝集剤の添加量は使用する化合物の種類にもよるが
、処理対象となる有機性汚泥のｐＨが３．０〜５．０の
範囲になるように添加するのが好ましい０例えば塩化第
二鉄やポリ硫酸鉄などの鉄系の無機凝集剤はｐ）１３．
５〜４．５．硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポ
リ塩化アルミニウムなどのアルミニウム系の無機凝集剤
はｐＨ４，０〜５．０になるように添加した時に最も高
い添加効果を示す、無機凝集剤の添加後のｐＨが５より
大きいときは、酸を添加してＰＨを調整してもよい。

本発明の両性有機高分子凝集剤としては、カチオン量を
示すＰＨ３でコロイド滴定したコロイド当量値（ａ値）
が１．０〜３．７ｍａｑ／ｇ、アニオン量とカチオン量
の差を示すｐＨ７でコロイド滴定したコロイド当量値（
ｂ値）が−０，３５〜−３，５ｒｍｅｑ／ｇであり、か
つアニオン量／カチオン量の比を示す（ａ−ｂ）／ａの
値が１．２〜２．０の範囲にあるものを使用する。

ｐＨ３の条件下では、両性有機高分子中のアニオン基は
ほとんど解離せず、逆に、カチオン基は大部分解離する
ものと考えられるので、ｐＨ３の条件下でコロイド滴定
して求めたコロイド当量値は、両性有機高分子の全カチ
オン量とみなすことができる。

一方、アニオンのコロイド当量値は、通常ＰＨ１０，５
で滴定するが、このｐ）ｌでは両性有機高分子中のカチ
オン基が加水分解してアニオン基となる場合があるため
、本発明においてはｐＨ７で滴定した値を用いる。この
場合、両性有機高分子中のカチオン基とアニオン基は両
者とも解離するため、コロイド滴定の結果はカチオンと
アニオンが相殺された余分のアニオン量が測定されるこ
とになる。

したがって、両性有機高分子中の全アニオン址はｐＨ３
で滴定されたカチオン量と２１！７で滴定されたアニオ
ン量の絶対値の和とみなすことができる。

Ｐ１１３で滴定したカチオン量（ａ）は正の数で表され
。

Ｐ１１７で滴定したアニオンｆｆｉ　（ｂ）は負の数と
して表されるので、両性有機高分子凝集剤中の全アニオ
ン量は（ａ−ｂ）となる。

このため本発明で用いる（ａ−ｂ）／ａが１．２〜２．
０の両性有機高分子凝集剤は２分子中にアニオン基がカ
チオン基より多く分布した凝集剤である。

本発明で使用できる両性有機高分子凝集剤としては、ｐ
Ｈ３におけるコロイド当量値（ａ）が１．０〜３．７＋
＊ｅｑ／ｇ、　ＰＨ７におけるコロイド当量値（ｂ）が
−０，３５〜−３，５＋ｍｅｑ／ｇで、かつアニオン量
／カチオン量比（（ａ−ｂ）／ａ）が１．２〜２．０の
範囲にある両性有機高分子であればいずれのものでも使
用できる。このようなものとして、例えばアニオン性の
モノマー成分およびカチオン性のモノマー成分の共重合
体、アニオン性の七ツマー成分、カチオン性のモノマー
成分およびノニオン性のモノマー成分の共重合体、ある
いはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー
成分の共重合体のマンニッヒ変性物またはホフマン分解
物などをあげることができる。

アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸
（Ａ＾）、　アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタク
リル酸、メタクリル酸ナトリウムなどをあげることがで
きる。カチオン性の七ツマー成分としては、例えばジメ
チルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリレート（ＤＡＭ）。

ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、および
それらの四級化物などをあげることができる。

四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルア
クリレートメチルクロライド四級化物（ＤＡＡ）などを
あげることができる６ノニオン性のモノマー成分として
は、　例えばアクリルアミド（ＡＡ＋ａ）。

メタアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−ジメチル（メタ）アク
リルアミドなどをあげることができる。また、これらの
化合物の共重合体として、具体的にはＤＡＡ／ＡＡ／Ａ
Ａｍ共重合体（仕込みモル比で例えば２５／３５／４０
）、　ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体（同２５／３５／
４０）、ＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体（同１５／２５
／６０、同２０／４０／４０、同３５１５０／１５）、
　　ＤＡＡ／ＡＡ共重合体（同４０／６０）、またはＮ
ａＡ／ＡＡａ＋共重合体のマンニッヒ変性物などをあげ
ることができる。

以上のような両性有機高分子凝集剤は、ＳＳに対して０
．４〜１．０重量％の割合で添加するのが好ましい。

本発明により有機性汚泥を脱水処理するには、まず、無
機凝集剤を汚泥に添加して混合撹拌した後１両性有機高
分子凝集剤を添加し、混合撹拌して凝集を行う。混合撹
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／ｓ
ｅｅとする。

次に、上記の凝集により生成したフロックをそのまま、
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、スクリュープレス
またはフィ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。

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
。

まず、無機凝集剤は分子量が非常に小さく、凝集フロッ
クを形成しないので、汚泥粒子表面や内部のアニオン性
を有する粘質物と十分反応することができ、あわせてｐ
Ｈの低下によって、タンパク質、多糖類等の粘質物のカ
ルボキシル基が非イオン化することにより荷電の中和が
行われる。

無機凝集剤による荷電中和が進行するにつれ、汚泥粒子
の抱える水分は減少すると同時に、高分子凝集剤のカチ
オン基が反応する吸着点は減少し。

一方、アニオン基の吸着、反応する酸性の金属水酸化物
が増加する。このためカチオン性有機高分子凝集剤やカ
チオン量の多い両性有機高分子凝集剤を使用した場合は
、機械脱水可能な強さのフロックを生成することができ
なくなる。またアニオン性有機高分子凝集剤を使用した
場合は、アニオン基の吸着、反応性が大きすぎるため、
１つの汚泥粒子にアニオン性有機高分子凝集剤が貼り付
いた状態になるとともに、アニオン性有機高分子自身が
収縮、析出し、他の粒子を架橋、集合させ。

粗大フロック化することができなくなる。

これに対して両性有機高分子凝集剤を用いた場合は、ア
ニオン基が汚泥粒子に反応、吸着するとき、同一分子内
にカチオン基があるために、凝集剤が汚泥に貼り付かず
、一部の基はフリーな状態で存在することになる。

このような両性有機高分子凝集剤のフリーな基が互いに
吸着し合って架橋することにより、汚泥粒子を結び付け
、大きく強固な凝集フロックを形成する。

このような凝集フロックは脱水性が良好であり、これを
機械脱水することにより、効率のよい脱水処理を行うこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、無機凝集剤およびアニオ
ン量がカチオン量より多い両性有機高分子凝集剤を用い
て脱水するようにしたので、有機性汚泥の脱水処理にお
いて、単時間当りの処理能力を大きく、ＳＳの回収率を
高く、ろ布からの脱水ケーキの剥離性を良く、かつ脱水
ケーキの含水量を低くすることができる。このため脱水
ケーキの焼却に必要な燃料費や脱水ケーキの運搬費など
の費用を節約することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。なお、％は重
量％を示している。また、実施例および比較例で使用し
た両性有機高分子凝集剤を第１表に、比較例で使用した
高分子凝集剤組成物を第２表にまとめて示す。各実施例
および比較例では、第１表または第２表に示した高分子
凝集剤の中から選択したものを使用した。

実施例１ 下水処理場の活性汚泥処理の余剰汚泥をベルトプレス用
ろ布による脱水試験に供した。その性状は、固形分濃度
（ＳＳ）９２００ｍｇ／ρ、有機質分（対５Ｓ）８３．
２％、繊維質分（対５Ｓ）０．２％で、非常に脱水し難
い汚泥であった。

試験は、汚泥２００ｍｕ　を３０Ｏｎ＋Ｑビーカーに採
取し、第３表に示す無機凝集剤および両性有機高分子凝
集剤を順次添加して反応させ凝集汚泥を得た。この凝集
汚泥をろ過面積１９．６ａＪのろ布を用いて重力ろ過し
、２０秒後のる液量を’ＪＩＢ定した。

この操作を両性有機高分子凝集剤の添加量を４〜５点変
えて行い、重力ろ過ろ液量が最大となる添加量（最適添
加量）を求めた。最適添加量の条件で１重力ろ過物を０
．５．１．０、または１．５ｋｇ／ｄの圧搾圧力で１２
０秒間圧搾脱水し、脱水ケーキの剥離性と脱水ケーキ含
水率を測定した。結果を第３表に示す。

比較例１ 実施例１で用いた両性有機高分子凝集剤の代りに第４表
に示す高分子凝集剤を用いた以外は実施例１と同様に行
った。結果を第４表に示す６′実施例２ 実施例１と同じ下水処理場の余剰汚泥につき。

ベルトプレス脱水機を用いて脱水処理し、脱水ケーキ含
水率および処理量を測定した。試験に供した汚泥の性状
は、固形分濃度（ＳＳ）８２００ｍｇ／Ｑ、有機質分（
対５Ｓ）８２．６％、繊維質分（対５Ｓ）０．２％であ
った。

上記汚泥に無機凝集剤として塩化第二鉄をＳＳに対して
鉄原子が３．２％になるように加え（この時のｐＨは４
．０であった）、さらに両性有機高分子凝集剤としてＡ
Ｒ−１をＳＳに対して０．５５％になるように加えて凝
集処理した。

凝集処理後ろ布幅４００ｍｍのベルトプレス脱水機を用
いて脱水処理し、脱水ケーキの含水量と汚泥の処理量を
測定した。なお脱水機のろ布張力は、脱水最大面圧０．
５〜１　、５ｋｇ／　ｃｄの間で変更し、脱水ケーキ剥
離性が安定している条件とした。また、給泥量を増減し
、このときのろ布走行速度は重力ろ渦部、圧搾脱水部で
、汚泥がサイトリークを生じない最低のろ布速度に設定
した。結果を第１図に示す。

第１図かられかるように、ベルトプレスの標準処理量１
００ｋｇ−０３＃ｔ？・ｈにおける含水率は７５．０％
であった。また含水率８０％としたときの処理量は、１
９８ｋｇ−ＤＳ／ボ・ｈであった。

比較例２ 実施例２の塩化第二鉄の添加量を３．２％から１．６％
に低減しくｐＨは５．２）、　また両性有機高分子凝集
剤ＡＲ−１に代えてＡＣ−１を１．１％添加した以外は
実施例２と同様に行った。結果を第１図に示す。

比較例３ 比較例２で使用したＡＣ−１に代えてＣＲ−２を０．６
５％添加した以外は比較例２と同様に行った。結果を第
１図に示す。

比較例４ 凝集剤としてＣ−ｔを単独で使用（添加量はＳＳに対し
て０．６５％）した以外は実施例２と同様に行った。

結果を第１図に示す。

第１図より、比較例２および３の標準処理量１００ｋｇ
−ＤＳ／イ・ｈにおける含水率はそれぞれ８１．４％、
８２．５％、また含水率８０％時の処理量は、それぞれ
７６ｋｔｓＤＳ／ｒｒｈｈおよび６６ｋｇ−ＤＳ／ボ・
ｈであり、実施例２の方が含水率で約７％改善され、処
理量で２．５〜３．０倍の能力を有していることがわか
る。

実施例３ し尿処理場の汚泥の遠心脱水において、固形分の回収率
が９５％以上となる最大処理量を求めた。

試験に供した汚泥の性状は、固形分濃度（ＳＳ）２３３
００ｍｇ／ｆｆｉ、有機質分（対５Ｓ）７２．８％、繊
維質分（対５Ｓ）６．０％であった。

上記汚泥に無機凝集剤として塩化第二鉄および有機高分
子凝集剤としてＡＲ−１を添加して、定格３ｍ／ｈ（Ｓ
Ｓ＝＝２００００ｍｇ／Ｑの場合）の遠心脱水機を用い
て脱水処理した。汚泥処理量は３ｍ″／ｈから徐々に増
加した。なお、無機凝集剤および両性有機高分子凝集剤
の添加量は、予備試験で求めた最適添加量とした。結果
を第５表に示す。

比較例５〜６ 実施例３で使用したＡＲ−１の代りにＣＲ−２（比較例
５）またはＣ−２（比較例６）を用いた以外は実施例３
と同様に行った。結果を第５表に示す。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２および比較例２〜４の結果を示すグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機性汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに両性有
   機高分子凝集剤を添加したのち脱水する方法において、
   両性有機高分子凝集剤が、ｐＨ３におけるコロイド当量
   値（ａ値）が１．０〜３．７ｍｅｑ／ｇ、ｐＨ７におけ
   るコロイド当量値（ｂ値）が−０．３５〜−３．５ｍｅ
   ｑ／ｇであり、かつアニオン量／カチオン量の比を示す
   （ａ−ｂ）／ａの値が１．２〜２．０であることを特徴
   とする有機性汚泥の脱水方法。