JPH0356119B2

JPH0356119B2 -

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Publication number: JPH0356119B2
Application number: JP29589085A
Authority: JP
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1991-08-27
Also published as: GB2187180B; FR2592369A1; GB8630413D0; KR870005916A; JPS62155994A; CA1284843C; US4732684A; GB2187180A; DE3643338A1; FR2592369B1; KR940006408B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、活性汚泥のバルキング（Bulking）
防止剤及びそのバルキング防止方法に関するもの
である。更に詳しくは、活性汚泥中に
Sphaerotilusやカビ類が過剰に発生するとか他の
理由で、汚泥が膨化する現象に由来した一種の活
性汚泥の異常障害はバルキングと呼ばれている
が、本発明はこのバルキングの発生を防止する剤
及びそのバルキング防止方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

下水、し尿および各種有機性産業廃水は、普通
活性汚泥法によつて処理される。この方法によつ
て処理している間、流入廃水の流量の変動、流入
廃水中の有機物の変動がおこり、これらの変動に
応じて活性汚泥中の微生物相も変化することが知
られている。この微生物相の変化が急激なとき
は、汚泥が膨化し、沈降が悪くなり、汚泥が水面
近くまで上昇し、汚泥の隘流量がふえ、処理能力
低下、場合によつては処理不能となるいわゆるバ
ルキング現象が発生する。この現象が生ずると、
汚泥は白つぽく、非常に軽く、沈降しにくいもの
となり、BOD除去率も極端に低下する。

活性汚泥が正常に機能しているか否かの一つの
目安として、SVI（Sludge Volume Index、汚泥
指標）がある。このSVIは、１ｇの活性汚泥が30
分間の沈降により占める容積で表される。正常な
機能を発揮する活性汚泥のSVIは50〜150、特に
100以下であるが、バルキングを起こした活性汚
泥のそれは、300〜400にもなることがある。

このようなバルキングを起こした活性汚泥は、
その機能を回復するのは容易でなく、最悪の場合
には汚泥の入れ替えの必要が生じ、工場などでは
入れ替えの場合汚泥の馴養がすむまで使用を中止
しなければならず、工場の生産計画に重大な影響
を与えることとなる。

活性汚泥のバルキング発生を防止する方法とし
ては、特公昭58−14274号公報、特公昭58−14275
号公報等に記載の方法が提案されている。

特公昭58−14274号公報に記載の方法は、特定
の構造を有するジチオカルバミン酸塩の１種また
は２種以上を、水に溶解して活性汚泥に添加する
方法である。しかしこの方法は、バルキングの原
因が糸状菌類の異常繁殖にある場合のみを対象と
しており、そのほかに原因がある場合には有効で
はない。また、この方法によるときは、効果が発
現されるまでには、活性汚泥の障害の程度が比較
的軽微であつても、４日以上、場合によつては10
日以上必要であり、しかも毎日多量に添加し続け
なければならないという欠点がある。

特公昭58−14275号公報に記載の方法は、廃水
中に、バリン、ロイシン、イソロイシン、グルタ
ミン酸フエニルアラニン、チロシン等のアミノ酸
の１種または２種以上を有効成分として含んでい
る組成物を、活性汚泥に添加するものである。こ
の方法によるときは、これらの有効成分を含んで
いる組成物を、流入廃水に対して0.5〜３Kg／m³
程度で、３時間以上継続的に添加する必要があ
り、効果を発揮するまでには24時間以上の時間が
必要であるとの欠点がある。

また米国特許第3894948号に記載の活性汚泥処
理方法は、二級アミン、二官能性エポキシ化合物
及び多官能性アミンとの反応により得られ、25
℃、37重量％水溶液濃度で測定した溶液粘度が少
なくとも800cStであるカチオンポリマーを使用し
て活性汚泥を処理するものであるが、このカチオ
ンポリマーは高分子量のものであり｛本発明者は
上記カチオンポリマーを種々調製し、その溶液粘
度を25℃、37重量％水溶液濃度で測定すると共
に、その極限粘度〔η〕を25℃、2.0モルのKBr
水溶液で測定し、溶液粘度と極限粘度〔η〕との
対応関係を求めたところ、溶液粘度25cSt→極限
粘度0.11、同120cSt→同0.25、同141cSt→同0.30、
同274cSt→同0.63であり、上記米国特許記載のカ
チオンポリマーはかなりの高分子量のものと推測
される）、この方法による時には一時的に汚泥の
沈降性が良好になるのみであり、長期にわたるバ
ルキング防止方法としては不充分なものである。

活性汚泥のバルキング現象は、Sphaerotilus
（スフエロチルス属）、Thiothrix（チオスリツク
ス属）、Aspergillus（アスペルギルス属）、
Penicillum（ペニシリウム属）等の糸状性菌や糸
状菌の異常繁殖にもとづくほか、特に冬季には活
性汚泥中に粘性に富むゼリー状の物質が発生し、
これが原因で汚泥が沈降しにくくなり、バルキン
グ現象を示すこともある。後者の場合には、廃水
に対して、ZnCl₂や、陽イオン性ポリアクリルア
ミド系高分子凝集剤を添加するのが効果的である
といわれている。しかし本発明者の実験によれ
ば、この方法は曝気槽等において活性汚泥が気泡
を包含しやすく、気泡を包含した活性汚泥は廃水
を処理する能力が極端に低下し、バルキング発生
防止に顕著な効果はないことが分かつた。

〔発明が解決しようとした問題点〕

本発明は、活性汚泥のバルキング現象、特に夏
季に糸状性菌の異常繁殖にもとづくバルキング、
および冬季に高い粘性物質にもとづくバルキング
等、発生原因を問わず、処理操作が容易で、短時
間でSVI低下効果を発揮させるバルキング防止剤
及びそのバルキング防止方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の活性汚泥のバルキング防止剤は、ジア
ルキルアミン、アンモニア及びエピクロルヒドリ
ンとの反応によつて得られる水溶性陽イオン重合
体を成分とし、その水溶性陽イオン重合体の極限
粘度が0.5以下であることを特徴とする。

又、本発明の活性汚泥のバルキング防止方法
は、ジアルキルアミン、アンモニア及びエピクロ
ルヒドリンとの反応によつて得られ、極限粘度が
0.5以下である水溶性陽イオン重合体を、活性汚
泥の乾燥固形分100重量部に対して0.05〜25重量
部添加することを特徴とする。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明では、活性汚泥に対して、ジアルキルア
ミン、エピクロルヒドリンおよびアンモニアの反
応によつて得られる水溶性陽イオン性重合体を添
加する。

ジアルキルアミンとしては、ジメチルアミン、
ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチ
ルアミン、メチルプロピルアミン、エチルプロピ
ルアミン等があげられる。

アンモニアは、ジアルキルアミンに対してごく
わずか添加すればよい。その量はモル比で、アン
モニア／ジアルキルアミン＝0.0001〜0.6の範囲
で選ぶことができ、特に好ましいのはモル比で
0.001〜0.1の範囲である。

ジアルキルアミン、アンモニアおよびエピクロ
ルヒドリンを反応させるには、ジアルキルアミン
とアンモニアとのモル数と、エピクロルヒドリン
のモル数とをほぼ等モルとし、撹拌機付き密閉型
反応容器を用い、不活性ガスの雰囲気下で、反応
容器内温を30〜100℃の温度範囲とするのがよい。

より具体的には、ジアルキルアミンとアンモニ
アとの20〜70重量％濃度の水溶液を、撹拌機、還
流冷却器、温度計等を備えた密閉型反応容器に仕
込み、容器内雰囲気を窒素ガスで置換し、撹拌
下、反応容器内温が上昇しすぎないように調節し
ながら、エピクロルヒドリンを連続的または回分
式に添加するのがよい。反応容器にエピクロルヒ
ドリンとアンモニアとを添加し終えてから、反応
容器に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化
物や水酸化物を、エピクロルヒドリン１モルに対
して0.00001〜0.01モル添加し、30〜60℃の温度
範囲として数時間保持すると、生成した重合体の
分子量を上昇させることができる。なお、この反
応生成物を、水溶液のまま、窒素ガス雰囲気下
で、約30℃の温度に保持すると、約２ケ月間程度
は、緩慢に、分子量が上昇する反応が進行する。
この間、容器に空気または酸素を入れると、分子
量が上昇する反応は進行しなくなる。

反応生成物である重合体は、２モルのKBr水
溶液に溶解して25℃で測定、算出する極限粘度
〔η〕によつて、分子量の大小を判断することが
できる。

本発明では、〔η〕は0.5以下のものが好まし
い。本発明で使用する重合体の〔η〕が小さす
ぎ、重合体でなくなると、活性汚泥への吸着性が
低下し、バルキング防止効果の持続性が低下する
ので好ましくない。

また、〔η〕が0.5を越えると、活性汚泥が糸状
性細菌を抱き込んで大きなフロツクを形成し、一
時的に汚泥の沈降性が良好になるのみで、数日後
には再びバルキングが発生する。

この水溶性陽イオン性重合体の使用量は、使用
量が少なすぎると、発明の目的が達成されないの
で好ましくなく、逆に多すぎると廃水とともに系
外に流去されるので好ましくない。使用量は、活
性汚泥の乾燥固形分100重量部に対して、0.05〜
25重量部の範囲で選ぶのがよい。より好ましく
は、0.1〜10重量部の範囲である。

水溶性陽イオン性重合体を活性汚泥に添加する
には、水溶性陽イオン性重合体を水溶液としてお
き、この水溶液を、 (1) 流入廃水に混和、混合し、これを曝気槽に送
る方法。

(2) 曝気槽や沈降槽の活性汚泥のバルキングが起
こつている槽に、直接添加する方法。

(3) 返送汚泥に添加する方法。

のいづれかの方法、またはこれら２つ以上を組み
合わせた方法によればよい。

活性汚泥に対して、水溶性陽イオン性重合体
を、前記範囲で添加すると、６ケ月以上はSVIの
上昇は認められない。SVIが上昇する徴候が認め
られたら、その時点で、水溶性陽イオン性重合体
を、前記範囲で添加するのがよい。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したとおりであり、以下の
ように特別に顕著な高価を奏し、その産業上の利
用価値は、極めて大である。

(1) 本発明によるときは、活性汚泥処理系に、単
に水溶性陽イオン性重合体を添加するだけで、
短時間のうちに、活性汚泥のSVIの上昇を抑制
することができる。

(2) 本発明によるときは、曝気槽内の活性汚泥の
膨化はおこらず、沈降体積を小さくし、活性汚
泥濃度を高く保ち、BODの除去効果を著しく
高くすることができる。

(3) 本発明によるときは、沈降槽においても活性
汚泥の沈降分離が極めて容易になる。しかも、
沈降したものの体積（沈降体積）が著しく小さ
くできるため、余剰活性汚泥が生成しにくく、
余剰活性汚泥の除去、焼却処理を頻繁に行う必
要がない。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り、以下の例に限定さ
れるものではない。

実施例１ CODが380ppmの廃水原水を、容量370m³のば
つ気槽４室に、１基あたり35m³／時の速度で送
り、活性汚泥濃度3500ppm（廃水に対する乾燥固
形分を意味する）とし、更にばつ気槽での原水を
COD：窒素元素：燐元素の比較を100：５：１、
PHを７にそれぞれ調節した後、各ばつ気槽に空気
を800／時間の速度で吹き込んだ。

上記処理後、容量500m³の沈降槽に送り、汚泥
を自然沈降させ、上澄液と活性汚泥の濃縮液相と
を分離し、上澄液は流出水として河川に流した。
活性汚泥の濃縮液は、返送汚泥として80m³／時間
の速度でばつ気槽に返送し、活性汚泥の濃縮液の
うち１m³／時間を余剰活性汚泥として、これに凝
集剤を添加して汚泥を凝集させ、遠心脱水機で脱
水して含水率が90％の脱水ケーキを得た。上記の
廃水処理操作を長期間継続したところ、ばつ気槽
の活性汚泥のSVIが320に達した。

ジメチルアミン、アンモニア及びエピクロルヒ
ドリンの反応生成物（ジメチルアミン／アンモニ
ア／エピクロルヒドリンのモル比が100／１／100
のもの）であつて、２モルのKBr水溶液に溶解
して25℃で測定した極限粘度が0.26の重合体を水
に溶解し、30重量％の濃度とした処理液を調製し
た。

前記速度でばつ気槽に送つている廃水原液に対
して、上記の処理液を重合体固形分の乾燥重量と
して300Kgに相当する量を４時間を要して添加し
た。この処理液の添加終了後、ばつ気槽内の活性
汚泥のSVIを調べたところ、86と急激に低下して
いた。

また、ばつ気槽のあとに設置した沈降槽内部の
活性汚泥濃度も、前記処理液添加前7500ppmだつ
たものが添加後は12100ppmと大幅に向上した。

更に、処理液の添加による溶存酸素濃度変化及
びBODの低下率については変化がなかつた。

また処理液を添加した後、１カ月間を経過して
も沈降槽内の活性汚泥の沈降表面の水準が上昇し
ないので、余剰汚泥として処理する必要がなく、
従つて焼却処理する脱水ケーキの発生量も少なく
なる。

実施例２実施例１に記載した例におけるばつ気槽から、
乾燥後の固形分濃度が3500ppm、SVIが320の活
性汚泥をビーカーに採取した。

ジメチルアミン、アンモニア、及びエピクロル
ヒドリンの反応生成物（３成分のモル比が100／
１／100のもの）であつて、２モルのKBr水溶液
で25℃で測定した極限粘度が0.03の重合体を水に
溶解して、重合体が30重量％濃度の水溶液とした
処理液を調製した。

前記汚泥に対して、前記処理液を重合体固形分
の乾燥重量として50ppmから400ppmの範囲で添
加量を加えて添加し、活性汚泥のSVIの低下状況
を観察した。

この例で調製した処理液を採取した活性汚泥に
対して上記範囲で添加すると、SVIは170まで低
下した。

そこで上記廃水処理場の汚泥を、実際の廃水処
理場を想定したばつ気槽容量が、３沈降槽容量
が１の活性汚泥の小型模型に入れ、実施例１の
廃水原水をばつ気槽においてCOD：窒素：燐元
素の比が100：５：１になるように連続的に添加
し、ばつ気槽の溶存酸素濃度を１から4ppmに調
節し、更に汚泥返送率を50％として連続運転し
た。

この活性汚泥の活性模型で、汚泥に対してこの
例で調製した処理液を重合体固形分の乾燥重量と
して100ppmを、水道水で100倍に希釈しながら24
時間連続添加した。

前記処理液の添加終了後、ばつ気槽内の活性汚
泥のSVIは160まで低下し、沈降槽内での上澄液
と活性汚泥の濃縮液との分離性が向上した。また
処理水中のBODについては、変化がなく良好な
状態であつた。

前記処理液添加後、１カ月を経過しても沈降槽
内の活性汚泥の沈降表面の水準が上昇しなかつ
た。

実施例３実施例１に記載の廃水処理場で糸状性細菌が多
量に発生し、SVI値で450になり、沈降槽で活性
汚泥と上澄液との分離が困難になつた。

この活性汚泥をビーカーに採取し、これにジメ
チルアミン、アンモニア及びエピクロルヒドリン
の反応生成物（ジメチルアミン／アンモニア／エ
ピクロルヒドリンのモル比が100／１／100のも
の）であつて、２モルのKBr水溶液で25℃で測
定した極限粘度が0.11の重合体を水に溶解し、50
重量％濃度とした処理液を調製した。

前記ビーカー中の活性汚泥に対して、この処理
液を、重合体固形分の乾燥重量が50〜400ppmの
範囲で添加量を変えて添加し、活性汚泥のSVIの
低下の状況を観察したところ、SVI値は120まで
低下した。

また、前記廃水処理場において、上記の処理液
の重合体固形分の乾燥重量として300Kgに相当す
る量を24時間で連続添加した。この処理液の添加
終了後、ばつ気槽内の活性汚泥のSVIは110まで
低下し、添加終了から３日後にはばつ気槽内の活
性汚泥のSVIは75まで低下した。尚、処理液添加
によるBODの低下率には変化が認められなかつ
た。

更に上記の処理液を添加した後、１カ月間を経
過しても糸状性細菌の急激な増加は抑制され、沈
降槽内の活性汚泥の沈降表面の水準は上昇しなか
つた。

実施例４実施例１に記載した例におけるばつ気槽から、
乾燥後の固形分濃度が3500ppm、SVIが320の活
性汚泥をビーカーに採取した。

ジメチルアミン、アンモニア及びエピクロルヒ
ドリンの反応生成物（３成分のモル比が100／
１／100のもの）であつて、２モルのKBr水溶液
で25℃で測定した極限粘度が0.08の重合体を水に
溶解して、重合体が50重量％濃度の水溶液とした
処理液を調製した。

ビーカー中の活性汚泥に対して、この処理液を
重合体固形分の乾燥重量として50ppm〜400ppm
の範囲で添加量を変えて添加し、活性汚泥のSVI
の低下状況を観察した。

この例で調製した処理液を、採取した活性汚泥
に対し上記範囲で添加すると、SVIは140まで低
下した。

そこで、上記の廃水処理場の汚泥を実施例２の
同様の活性汚泥処理の小型模型に入れ、更に実施
例２に記載したばつ気槽の溶存酸素量の、廃水原
水添加量及び汚泥返送率と同様の条件で連続運転
した。

この活性汚泥の小型模型で、汚泥に対してこの
例で調製した処理液を重合体固形分の乾燥重量と
して150ppmを、水道水で、100倍に希釈しながら
24時間連続添加した。

前記処理液の添加終了後、ばつ気槽内の活性汚
泥のSVIは150まで低下し、添加終了から３日後
は、SVIが110まで低下して、沈降槽内での上澄
液と活性汚泥の濃縮液との分離性が向上した。ま
た、処理水中のBODについては変化がなく良好
な状態であつた。

実施例５実施例１に記載した例におけるばつ気槽から、
乾燥後の固形分濃度が3500ppm、SVIが320の活
性汚泥をビーカーに採取した。

ジメチルアミン、アンモニア及びエピクロルヒ
ドリンの反応生成物（３成分のモル比が100／
１／100のもの）であつて、２モルのKBr水溶液
で25℃で測定した極限粘度が、0.05の重合体を水
に溶解して、重合体が50重量％濃度の水溶液とし
た処理液を調製した。

前記汚泥に対してこの処理液を、重合体固形分
の乾燥重量として50ppm〜400ppmの範囲で添加
量を変えて添加し、活性汚泥のSVIの低下状況を
観察した。

この例で調製した処理液を採取した活性汚泥に
対して、上記範囲で添加すると、SVIは160まで
低下した。

また、上記の廃水処理場の汚泥を、実施例２と
同様の活性汚泥処理の小型模型に入れ、更に実施
例２に記載したばつ気槽の溶存酸素量、廃水原水
添加量及び汚泥返送率と同様の条件で連続運転し
た。

この活性汚泥の小型模型で、汚泥に対して、こ
の例で調製した処理液を、重合体固形分の乾燥重
量として150ppmとなるように水道水で100倍に希
釈しながら24時間連続添加した。

前記処理液の添加終了後、ばつ気槽内の活性汚
泥のSVIは170まで低下し、また添加終了から３
日後にはSVIが120まで低下して、沈降槽内での
上澄液と活性汚泥の濃縮液との分離性が向上し
た。

また、処理水中のBODについては変化がなく
良好な状態であつた。

比較例１実施例１における本発明のバルキング防止剤に
代えて、処理液として市販されている陽イオン性
ポリアクリルアミドであるKP355（ダイヤフロツ
ク(株)製、商品名）、ダイアクリアーMK5000（三菱
化成工業(株)製、商品名）、サンフロツクC450（三
洋化成(株)製、商品名）、クリフロツク（栗田工業
(株)製、商品名）４種の水溶液を用い、それぞれの
添加量を変えて活性汚泥のSVIの低下状況を観察
した。

上記４種の処理液の場合、ほぼ同様の挙動を示
し、活性汚泥に対して処理液中の固形分の乾燥重
量が50ppm前後において共に良好な沈降フロツク
を形成しはじめ、処理液中の固形分の乾燥重量が
100ppmとなるようにして添加した後では、活性
汚泥のSVIは130前後になつた。

しかしながら、実施例１の廃水処理場におい
て、糸状性細菌の多量発生によつてばつ気槽内の
活性汚泥のSVIが300まで上昇し、沈降槽で汚泥
と上澄液との分離が困難になつた時点で、上記の
ダイアクリアーMK5000を0.5重量％濃度に調整
し、重合体固形分の乾燥重量が300Kgに相当する
量を24時間連続添加したところ、処理液の添加終
了後ではばつ気槽内の活性汚泥のSVIは120まで
低下したが、添加終了から６日後には再びSVIが
300を越え、沈降槽内での上澄液と活性汚泥の濃
縮液との分離が困難になつた。

比較例２（比較試料の調製）予め、モル比で１：１に調節したアンモニア／
ジメチルアミンの41.2％水溶液を、アンモニアと
ジメチルアミンのモル比の和と等モル量のエピク
ロルヒドリン中に、撹拌、冷却下で30℃から40℃
の温度に保持しつつ、１時間かけて連続添加し
た。

添加終了後、温度を90℃に保持し、３時間撹拌
した。その後、50℃で３時間熟成した。得られた
混合反応組成物（重合体の乾燥固形分が73.5重量
％）は、２モルのKBr水溶液に溶解し、25℃で
測定した極限粘度が0.65であり、比較試料とし
た。

（バルキング防止性）実施例３に記載の活性汚泥を、実施例２で記載
した小型模型に入れ、実施例２と同じ条件で連続
運転した。

この活性汚泥の小型模型で、汚泥に対して比較
試料を重合体の乾燥固形重量で100ppmを、水で
100倍に希釈しつつ、24時間連続添加した。

比較試料の添加から１日後には、曝気槽内の活
性汚泥のSVIは130にまで低下した。この時の汚
泥を顕微鏡で観察すると、汚泥が糸状性細菌を包
含し、大きなフロツクを形成していた。

しかしながら、添加から３日後には再びSVIが
400を越え、沈降槽内での上澄液と活性汚泥との
分離が困難となつた。この時の汚泥を顕微鏡で観
察すると、大きな汚泥フロツクは比較試料を添加
する以前の大きさに戻り、長い糸状性細菌が多量
に観察された。

これにより、水溶性重合体の極限粘度が0.5を
越えると、本発明の効果を奏さないことがわか
る。

Claims

【特許請求の範囲】１活性汚泥のバルキング防止剤であつて、ジア
ルキルアミン、アンモニア及びエピクロルヒドリ
ンとの反応によつて得られる水溶性陽イオン重合
体を成分とし、その水溶性陽イオン重合体の極限
粘度が0.5以下であることを特徴とする活性汚泥
のバルキング防止剤。２ジアルキルアミン、アンモニア及びエピクロ
ルヒドリンとの反応によつて得られ、極限粘度が
0.5以下である水溶性陽イオン重合体を、活性汚
泥の乾燥固形分100重量部に対して0.05〜25重量
部添加することを特徴とする活性汚泥のバルキン
グ防止方法。