JPH0252100A - 有機性汚泥の脱水制御方法 - 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〉 本発明は下水処理場、し尿処理場、−ｍ工場等から発生
する有機性汚泥にカチオン系高分子凝集剤を添加し脱水
機により脱水処理を行う際の脱水制御方法に関するもの
である。

〈従来の技術〉 下水処理場、し尿処理場、−ｍ工場等から発生する有機
性汚泥にカチオン系高分子凝集剤を添加して脱水機で脱
水処理を行う場合、従来は汚泥の性状とカチオン系高分
子凝集剤の最適添加率との相関性が明確でないため、ジ
ャーテストを行うかあるいは実際の脱水機の運転状態を
観察しながらカチオン系高分子凝集剤の最適添加率を試
行錯誤的に決定している。

上記従来法ではカチオン系高分子凝集剤の最適添加率を
決定するまでに多大の時間と手間を要するばかりでなく
、テスト中にも汚泥の性状は刻々と変化しており、した
がって性状変化に対する最適添加率の迅速な対応が困難
である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、脱水操作における上述した問題点を解
決し、迅速かつ簡易にカチオン系高分子凝集剤の最適添
加率を決定し、脱水機の運転制御を行い、常に適正な運
転状態を維持できる有機性汚泥の脱水制御方法を提供す
るところにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を実現するためになされた本発明よりなる有機
性汚泥の脱水制御方法は、有機性汚泥にカチオン系高分
子凝集剤を添加して、脱水機で脱水処理するにあたり、
当該汚泥の粒子径、ゼータ電位および当該汚泥中の粗蛋
白質を測定し、当該汚泥の粒子径、ゼータ電位および粗
蛋白質を因子としてカチオン系高分子凝集剤の最適添加
率を下記式により決定し、このようにして決定した最適
添加率のカチオン系高分子凝集剤を有機性汚泥に添加す
ることを特徴とするものである。

Ｙ＝ａＸ、＋ｂＸ、＋ｃＸ、＋ｄ Ｙ　；最適添加率（％） Ｘ、；粒子径（μｍ） Ｘ２；ゼータ電位（ｍ　Ｖ） Ｘ　３ｉ粗蛋白質（ｆｆｆ／ｇ） ａ、ｂ、ｃ、ｄ　；係数 〈作用〉 以下に本発明をさらに詳細に説明する。

−ａに有機性汚泥の脱水処理にはベルトプレス式脱水機
、遠心式脱水機、スクリュープレス式脱水機等が使用さ
れ、各々特徴を有するが、いずれの脱水機を用いるにし
てもいかに効率的に含水率の低い脱水ケーキを得るかが
脱水操作における重要課題である。

脱水機を用いて有機性汚泥を脱水処理する場合、脱水ケ
ーキの含水率と使用するカチオン系高分子凝集剤の添加
率との間には大きな関係があり、添加率が多過ぎても、
また少な過ぎても脱水機の良好な運転が維持できず、結
果的に低含水率の脱水ケーキが得られない。したがって
使用するカチオン系高分子凝集剤の最適添加率を決定す
ることは有機性汚泥を脱水処理するうえで非常に重要な
ことである。

本発明者等は種々の有機性汚泥を用い、当該汚泥のｐＨ
，電気伝導率、酸化還元電位、藤発残留物、強熱減量、
浮遊物質、浮遊物質強熱減量、粗繊維骨、５ＶＩ−３，
０００（汚泥を３．ＯＯＯＲＰＭで遠心分離した時の沈
降体積）、粒度分布、粒子径、Ｃ５Ｔ、アニオン度、ゼ
ータ電位、酸性多ｔｉ　類、粗蛋白質、Ｍ−アルカリ度
（汚泥を遠心分離して得られる上澄液の値）、アルカリ
抽出物質、汚泥粘度等の測定を行うと同時に当該汚泥を
使用してジャーテストあるいは実際の脱水機を使用して
カチオン系高分子凝集剤の最適添加率を求める脱水テス
トを長期間系統的に行った。なお最適添加率とは、ベル
ト式脱水では汚泥の濾布よりの剥離性が良く脱水ケーキ
が低含水率である添加率、遠心式脱水機およびスクリュ
ー式脱水機では汚泥の処理量が多く、浮遊物質の回収率
が良く脱水ケーキが低含水率である添加率を指す。そし
て前述した各測定値と最適添加率との相関関係を検討し
た結果、粒子径、ゼータ電位、粗蛋白質と最適添加率の
間に相関関係があることを知見した。

またこれらの因子について多重相関解析を行った結果、
粒子径に掛ける係数ａと、ゼータ電位に掛ける係数すと
粗蛋白質に掛ける係数Ｃと、これらの係数を掛けた粒子
径の因子とゼータ電位の因子と粗蛋白質の因子とを加算
した数値にさらに加算するイ系数ｄとを用いることによ
り、以下の重回帰式（１）式によって、 Ｙ＝ａ　Ｘ、＋　ｂｘ２＋　ｃ　ｘ３＋ｃｌ　Ｈ・＋　
（１）有機性汚泥の粒子径とゼータ電位と粗蛋白質の値
からカチオン系高分子凝集剤の最適添加率が求められる
ことを見出した。

本発明は上記（１）式によって当該高分子凝集剤の最適
添加率を求めるが、係数ａないしｄは汚泥の発生源の相
違によって異なるので、脱水処理しようとする発生源が
同一の有機性汚泥について、その性状の異なるものをあ
る時間あるいはある期間をおいて数回採取し、当該数種
の汚泥について以下のような操作を行って係数ａないし
ｄを決定する。

まず当該数種の汚泥それぞれに、あらかじめ選定したカ
チオン系高分子凝集剤の添加量を変化させて添加し、充
分に反応させた後、ヌツチェのテスト法、上澄水のＣ３
Ｔ値の測定、上澄水の粘度の測定等の公知の方法や、小
型脱水機を用いる等のジャーテストによって、当該数種
の汚泥それぞれについてカチオン系高分子凝集剤の最適
添加率を測定する。

この場合、当該最適添加率はたとえば当該汚泥の全固形
物（Ｔ　−Ｓ）あたりの百分率（％）でもよいし、ある
いは当該汚泥の有機性固形物（Ｖ・Ｓ　−Ｓ）あたりの
百分率（％）でもよい。

一方前記最適添加率を測定したと同し汚泥それぞれにつ
いて汚泥の粒子径、ゼータ電位および汚泥中の粗蛋白質
を測定する。

まず汚泥の粒子径について説明すると、汚泥中には最小
粒子径から最大粒子径まで種々の粒子径の粒子が含まれ
ていて、これらの粒子の集合体で汚泥を形成しているが
、本発明における粒子径とは当該分布粒子の体積あるい
は表面積あるいは個数を粒子径の小さい順に積算し、当
該積算値の所定の百分率を占める部分の粒子径を指す。

前記体積基準の粒子径を例にすれば、たとえばレーザー
回折式粒度分布測定装置（島原製作所５ＡＬＤ−１００
０）を用いることにより、縦軸に積算体積値、横軸に粒
子径を表示したグラフ上に各測定値がプロットされた曲
線あるいは直線が描かれた出力用紙が得られるので、当
該出力用紙から前述した所定の粒子径を容易に求めるこ
とができる。また当該出力値から所定の換算値を用いる
ことにより、表面積基準の積算値と粒子径の関係あるい
は個数基準の積算値と粒子径の関係が容易に得られる。

本発明者等の検討によれば、（１）式における粒子径と
して表面積基準の積算値の３０ないし８０％の部分にお
ける粒子径を用いた時の相関性が最も高かったが、これ
に限定されるものではない。

次に汚泥のゼータ電位はたとえばＰＥＮＫＥＭ社製のモ
デル５０１で簡単に計測でき、ゼータ電位の異なる粒子
が混在する時はその平均値を用いる。

また粗蛋白質の測定方法の一例として、下水試験法によ
るケルダール窒素およびアンモニア性窒素を測定し、以
下の（２）式より求める方法を挙げることができる。

粗蛋白質＝（ケルプール窒素−アンモニア性窒素）ＸＦ
・・・・・（２） なお（２）式中のＦの値は全窒素量から粗蛋白質に関係
のないアンモニア性窒素を引いた値に掛ける換算係数で
あって、有機性汚泥中に含まれる粗蛋白質の種類によっ
て多少異なるが、本発明者等が長朋間に系統的に行った
研究によれば、６〜７の間に全て入り、たとえば後述す
る実施例における３ケ所の下水処理場の初沈汚泥と余剰
汚泥の混３汚泥においてはＦ＝６．２５という値を得た
。なおこのようにして得た粗蛋白質の値は全固形物１ｇ
あたりあるいは有機性固形物１ｇあたりの呵数として表
す。

なお上述した粗蛋白質の測定方法は一例であって、本発
明はこれに限定されるものでなく、他の測定方法を用い
ても差し支えない。

上述したような操作によって、同一発生源の数種類の汚
泥についてカチオン系高分子凝集剤の最適添加率（％）
と粒子径（μｍ）、ゼータ電位（ｍＶ）、粗蛋白質（ｍ
ｇ／　ｇ　＞を測定した後、前述した（］）式に基づい
て係数ａないしｄを決定する。

本発明者等が種々の発生源における数種の有機性汚泥に
ついて係数ａないしｄを求めたところ、ａ＝２Ｘ１０−
’〜８Ｘ１０−３、ｂ＝３ｘｌＯ−’〜９Ｘ１０−　、
ｃ＝２Ｘ１０−’〜７Ｘ１０−１ｄ＝０．１〜４を得た
が、前述したごと（当該係数ａないしｄはその汚泥の発
生源によって異なるので、これに限定されるものではな
い。

本発明に用いることのできるカチオン系高分子Ｍｌ剤は
Ｎ　−Ｎ’−ジメチルアミノアルキルアクリレートある
いはメタクリレートでアルキル基の炭素数が２あるいは
３のものの酸塩、ビニルベンジルモノ、ジ、トリメチル
アンモニウムの酸塩、アクリルアミドのカチオン変性物
の酸塩、ビニルピリジンおよびそのＷ換誘導体のような
カチオン性ｉ量体の単一重合体および共重合体等である
。

また上記のようなカチオン性＃量体とアクリルアミド、
アクリロニトリル、アクリル酸アルキルエステルのよう
な単量体との共重合物、さらにポリビニルイミダシリン
の酸塩、キトサンの酸塩、澱粉のカチオン化物等も含ま
れる。また、本発明では必要に応じポリアクリル酸ナト
リウム、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドの共重
合物、アルギン酸ナトリウム等のようなアニオン性高分
子凝集剤を併用することも差し支えない。

さらに汚泥の調質あるいは一次凝集剤として高分子凝集
剤を添加する前にＰＡＣ１硫酸バンド、塩化第２鉄、硫
酸第１鉄、石灰等の無ａ凝集剤、過酸化水素、亜塩素酸
ナトリウム等の酸化脱臭剤を添加した汚泥にも本方法は
適用できる。

〈効果〉 以上説明したように本発明によれば、脱水処理しようと
する有機性汚泥について、前述したような操作によって
、係数ａないしｄを求めれば、以後は当該汚泥中の粒子
径、ゼータ電位、粗蛋白質を測定することにより、前記
（１）式によってカチオン系高分子凝集剤の最適添加率
を知ることができる。したがって同一発生源の有機性汚
泥について、その性状が変化しても、その都度、ジャー
テストや実際の脱水機の運転を行って試行錯誤的に当該
最適添加率を求める必要がなく、迅速かつ簡単にカチオ
ン系高分子凝集剤の最適添加率を知ることができるので
、常に脱水機を適正な運転状態に維持できる。

以下に本発明の詳細な説明するが、本発明は以下の実施
例に限定されるものではない。

実施例 ＡないしＣの３ケ所の下水処理場における初沈汚泥と余
剰汚泥の混合汚泥を対象とし、それぞれについである期
間毎にその性状の異なる混合汚泥を８種類づつ採取し、
当該発生源の異なる有機性汚泥それぞれ８種類にその添
加量をそれぞれ変化させてカチオン系高分子凝集剤を添
加し、充分に反応させた後、ヌノチェのテスト法、上澄
水のＣ５Ｔ値の測定、上澄水の粘度の測定、小型ベルト
プレス式脱水機を用いる方法等のジャーテストを行い、
それぞれの汚泥についてカチオン系高分子凝集剤の最適
添加率を求めた。

なお使用したカチオン系高分子凝集剤は、ジメチルアミ
ノメタクリレートとアクリルアミドとの共重合物である
。

一方各発生源の異なるそれぞれ８種類の有機性汚泥につ
いて表面積基準の積算値と粒子径の関係を測定し、当該
積算値３０ないし８０％における粒子径を求め、また汚
泥のゼータ電位、さらにケルダール窒素とアンモニア性
窒素を測定し、前述の（２）式（Ｆ＝６．２５）を用い
て粗蛋白質を求めた。

得られた各発生源の異なる有機性汚泥におけるそれぞれ
８種類の最適添加率と粒子径、ゼータ電位、粗蛋白質の
値を用いて、前述のＹ＝ａＸ＋＋ｂＸ、＋ｃ：＜３＋ｄ
ｉ本式を求めたところ、以下のような結果となった。

へ下水処理場 Ｙ（最適添加率（％）〕−３゜４６２３６ｘｌＯ−’×
表面積基準の積算値８０％における粒子径＋６．１６３
７３ｘｌＯ−’Ｘゼータ電位＋３．５９２０４Ｘ１０−
’Ｘ粗蛋白質＋０．５１３３６、°、ａ　＝３．４　６
２３６　Ｘ　Ｉ　　Ｏ−’ｂ＝６．１６３７３Ｘ１０−
’ ｃ＝３．５９２０４．ＸＩｏ−’ ｄ＝０．５１３３６ Ｂ下水処理場 ＹＣ最適添加率（％））ニア、３６５９２Ｘ］、Ｏ−３
×表面積基準の積算値３０％における粒子径＋３．５４
００３Ｘ１０−″×ゼータ電位＋２．４０５０７Ｘ１０
−’Ｘ粗蛋白質＋３．６００２８ａ＝７．３６５９２Ｘ
１０−’ ｂ＝３．５４００３Ｘ１０ ｃ＝２．４０５０７Ｘ１．ｏ−’ ｄ＝３．６００２８ Ｃ下水処理場 Ｙ〔最適添加率（％））−２，５６００９Ｘ１０×表面
積基準の積算値５０％における粒子径子８．００６５０
ｘｌＯ−’ｘゼータ電位＋６．５４０３０Ｘ１０−’Ｘ
粗蛍白質＋Ｏ，１，１０５０３′、ａ＝２．５６００９
Ｘ１０−３ ｂミ８．００６５０ｘｌＯ−’ ｃ＝６．５　４　０　３　　Ｑｘ　１　０−’ｄ＝０．
１１０５０３ それぞれの発生源について求めた上述の式を用いて、以
後は汚泥の性状が変わる度に汚泥中の粒子径、ゼータ電
位、粗蛋白質の値のみを用い、その値をそれぞれの式に
代入してカチオン系高分子凝集剤の最適添加率を求め、
このようにして求めた当該添加率を実際の汚泥に添加し
て実装置のベルトプレス式脱水機を６ケ月運転したとこ
ろ、当該脱水機は常に適正に運転され、全く問題が生じ
なかった。

また当該６ケ月の間に、汚泥の性状が変わる度にジャー
テストによりカチオン系高分子凝集剤の最適添加量を求
めてみたが、粒子径、ゼータ電位、粗蛋白質の値を用い
る前述の式により求めた最適添加量との誤差は、添加率
の差で−０，０２％〜ＯＯ２％と非常に小さいものであ
った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有機性汚泥にカチオン系高分子凝集剤を添加して、脱水
   機で脱水処理するにあたり、当該汚泥の粒子径、ゼータ
   電位および当該汚泥中の粗蛋白質を測定し、当該汚泥の
   粒子径、ゼータ電位および粗蛋白質を因子としてカチオ
   ン系高分子凝集剤の最適添加率を下記式により決定し、
   このようにして決定した最適添加率のカチオン系高分子
   凝集剤を有機性汚泥に添加することを特徴とする有機性
   汚泥の脱水制御方法。 Ｙ＝ａＸ＿１＋ｂＸ＿２＋ｃＸ＿３＋ｄ Ｙ；最適添加率（％） Ｘ＿１；粒子径（μｍ） Ｘ＿２；ゼータ電位（ｍＶ） Ｘ＿３；粗蛋白質（ｍｇ／ｇ） ａ、ｂ、ｃ、ｄ；係数