JPH04298300A - 汚泥脱水剤及びそれを用いた汚泥の脱水方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な汚泥脱水剤、及び
それを用いた汚泥の脱水方法に関するものである。さら
に詳しくいえば、本発明は、従来の汚泥脱水剤に比べて
、処理量が多く、かつ含水率の低い脱水ケーキを与える
汚泥脱水剤、及びこのものを用いて汚泥を効率よく脱水
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市下水し尿処理や工場排水など
の活性汚泥処理が広く行われているが、発生する有機汚
泥は含水率が高いので、廃棄、焼却及び肥料化するため
に、効率よく脱水処理することが必要である。従来、汚
泥の脱水処理には、脱水剤として主にジメチルアミノエ
チル（メタ）アクリレートの塩酸塩や硫酸塩などの三級
塩又は塩化メチル四級化物などの四級化物の単独重合体
やアクリルアミドなどとの共重合体が用いられている。 しかしながら、近年、汚泥発生量の増加や腐敗などによ
る汚泥性状の悪化に伴い、これら従来の脱水剤を用いる
方法において、ろ布からのケーキの剥離性が悪いために
、ろ布の目詰まりを起こしやすく、その結果処理量の低
下や脱水ケーキの含水率が増加するのを免れず、汚泥の
処理・処分に多大の費用を要するという欠点がある。 したがって、脱水処理方法の改善を目的として、例えば
同一分子内にカチオン性基とアニオン性基とを含む両性
高分子脱水剤を用いる方法が提案されている（特開昭６
２−２０５１１２号公報、同５３−１４９２９２号公報
、同４９−６０７８号公報など）。しかしながら、この
両性高分子脱水剤は従来主として用いられている前記高
分子脱水剤に比べて大きな凝集フロックを形成するため
汚泥処理量が多いという特徴を有するものの、フロック
強度が弱いために、脱水ケーキの含水率が高く、ろ布か
らのケーキの剥離性が悪いという欠点を有している。 また、Ｎ−ビニルホルムアミド単位又はＮ−ビニルアセ
トアミド単位を含むポリマーをケン化して得られる主鎖
にビニルアミン単位を有する脱水剤が開示されている（
特開昭５９−３９３９９号公報、同５９−３９４００号
公報、同６３−３０４号公報、同６３−２１８７１８号
公報）しかしながら、このビニルアミン単位を有する脱
水剤はフロック強度が大きく、脱水ケーキの含水率が低
い、ろ布からの剥離性が良いなどの特徴を有するものの
、Ｎ−ビニルホルムアミド単位又はＮ−ビニルアセトア
ミド単位を有するポリマーは高分子量になりにくく、し
たがって、ビニルアミン単位を有する高分子量のポリマ
ーは工業的に得ることが困難であり、その結果ビニルア
ミン単位を有する脱水剤は一般に分子量が小さいために
、凝集力が弱く、汚泥の処理量が低いという欠点があり
、この改善が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の汚泥脱水剤が有する欠点を克服し、処理量が多い上
、含水率が低く、かつろ布からの剥離性の良い脱水ケー
キを与えることのできる汚泥脱水剤、及びこのものを用
いて効率よく汚泥を脱水する方法を提供することを目的
としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記目的を達
成するために鋭意研究を重ねた結果、ビニルアミン単位
を含む水溶性ポリマーと特定の両性水溶性ポリマーと場
合により用いられる酸性物質との組合せから成る脱水剤
により、その目的を達成しうることを見い出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、（Ａ）ビニルアミン
単位を含む水溶性ポリマー、（Ｂ）カチオン性ビニル系
モノマーとアニオン性ビニル系モノマーとノニオン性ビ
ニル系モノマーとを共重合させて得られる両性水溶性ポ
リマー、及び場合により（Ｃ）酸性物質を組み合わせて
成る汚泥脱水剤、及び汚泥に、前記汚泥脱水剤を添加し
たのち、脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法を提
供するものである。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明脱
水剤の（Ａ）成分として用いられるビニルアミン単位を
有する水溶性ポリマーは、式

【０００７】

【化１】

【０００８】で表されるビニルアミン単位を有するカチ
オン性ポリマーである。式［１］におけるアミノ基は未
中和のものであってもよいし、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸
などとの塩であってもよい。このビニルアミン単位を有
する水溶性ポリマーは、Ｎ−ビニルホルムアミド若しく
はＮ−ビニルアセトアミドのホモポリマー又はそれぞれ
のモノマーと共重合可能なビニル系モノマーとのコポリ
マーを酸性又はアルカリ性条件下で加水分解することに
より得られる。該共重合可能なビニル系モノマーとして
は、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸２−ヒド
ロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、ア
クリル酸３−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸３−ヒ
ドロキシプロピルなどが挙げられる。これらの共重合可
能なビニル系モノマーは１種用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよい。

【０００９】この（Ａ）成分のビニルアミン単位を有す
る水溶性ポリマーは、該ビニルアミン単位の含有量が３
０モル％以上で、かつ分子量が、１Ｎ−塩化ナトリウム
水溶液中での温度３０℃における固有粘度で２．０ｄｌ
／ｇ以上であるものが好適である。該ビニルアミン単位
の含有量が３０モル％未満ではビニルアミンの効果が十
分に発揮されないし、また、該固有粘度が２．０ｄｌ／
ｇより小さいと凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下する
傾向がみられ、好ましくない。本発明脱水剤において（
Ｂ）成分として用いられる両性水溶性ポリマーは、カチ
オン性ビニル系モノマーとアニオン性ビニル系モノマー
とノニオン性ビニル系モノマーとを共重合させることに
より得られる。該カチオン性ビニル系モノマーとしては
、例えば一般式

【００１０】

【化２】

【００１１】で表される化合物を用いることができる。 前記一般式［２］におけるＲ１は水素原子又はメチル基
であり、Ｒ２はメチレン基、エチレン基、プロピレン基
、ブチン基などの炭素数１〜４のアルキレン基であって
、該プロピレン基およびブチレン基は直鎖状であっても
よいし、分枝を有するものであってもよい。Ｒ３はメチ
ル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ
−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブ
チル基などの炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は
水素原子、前記の炭素数１〜４のアルキル基又はベンジ
ル基である。またＡは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｘ−は塩素
イオン、ヨウ素イオン、臭素イオンなどのハロゲンイオ
ン、１／２ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＨ３ＣＯＯ−、Ｃ
Ｈ３ＳＯ４−などの陰性イオンである。

【００１２】前記一般式［２］で表されるモノマーとし
ては、例えばジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジエ
チルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）ア
クリレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−プロピルアミ
ノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレー
ト又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メチル
、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタ
クリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、
プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート
、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイ
ソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル
）アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ（
メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド
又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ（メチル、エチ
ル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリ
ルアミド、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、
プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルア
ミド、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、
ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又は
ブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｓ
ｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブ
チル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブ
チルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）ア
クリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水
素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化ア
ルキル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化
物などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるも
のではない。ハロゲン化水素としては、塩化水素、臭化
水素、ハロゲン化アルキルとしては、例えば塩化メチル
、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル
、ヨウ化エチル、ベンジルクロリドなどが挙げられる。 これらのカチオン性ビニル系モノマーは１種用いてもよ
いし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１３】また、アニオン性ビニル系モノマーとして
は、例えばアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸及
びこれらのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩、さ
らにはビニルスルホン酸、ビニルメチルスルホン酸、ア
リルスルホン酸、２−アクリルアミドエタンスルホン酸
、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
、３−メタクリルアミドプロパンスルホン酸、３−メタ
クリロイルオキシプロパンスルホン酸及びこれらのナト
リウム、カリウム、アンモニウム塩などが挙げられるが
もちろんこれらに限定されるものではない。これらのア
ニオン性ビニル系モノマーは１種用いてもよいし、２種
以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１４】さらに、ノニオン性ビニル系モノマーとし
ては、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタク
リルアミドなどのビニル基含有アミド類、アクリロニト
リルやメタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系化合
物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチルなどの（メタ）アクリル
酸のアルキルエステル類、酢酸ビニルなどのカルボン酸
のビニルエステル類、スチレン、α−メチルスチレン、
ｐ−メチルスチレンなどの芳香族ビニル系化合物などが
挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではな
い。これらのノニオン性ビニル系モノマーは１種用いて
もよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。該（
Ｂ）成分の両性水溶性ポリマーにおける各成分の割合に
ついては特に制限はないが、カチオン性ビニル系モノマ
ー単位の含有量をＣモル％、アニオン性ビニル系モノマ
ー単位の含有量をＡモル％、ノニオン性ビニル系モノマ
ー単位の含有量をＮモル％とした場合、式

【００１５】

【数１】

【００１６】の関係を満たすように、各成分を含有して
いるものが好適である。また、この両性水溶性ポリマー
の分子量は、１Ｎ−硝酸ナトリウム水溶液（ｐＨ＝３）
中での温度３０℃における固有粘度で２．０ｄｌ／ｇ以
上であるのが望ましい。この固有粘度が２．０ｄｌ／ｇ
未満では凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下する傾向が
みられ、好ましくない。

【００１７】この（Ｂ）成分の両性水溶性ポリマーの製
造方法については特に制限はなく、通常の溶液重合、懸
濁重合、エマルジョン重合など、いずれの方法も用いる
ことができる。例えば水溶液重合においては、重合開始
剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、２，
２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩など
を用いて、通常の重合条件で所定量の前記各モノマーを
重合させればよい。本発明脱水剤における前記（Ａ）成
分のビニルアミン単位を有する水溶性ポリマーと（Ｂ）
成分の両性水溶性ポリマーの使用割合については特に制
限はないが、（Ａ）成分の使用量が（Ａ）成分と（Ｂ）
成分との合計量に対して３０重量％以上であることが好
ましい。この（Ａ）成分の量が３０重量％未満では本発
明の効果が十分に発揮されない。

【００１８】本発明の汚泥の脱水方法においては、前記
（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の汚泥への添加方式について
は特に制限はなく、例えば該（Ａ）成分と（Ｂ）成分と
を同一溶解タンク中で混合して得られた混合液を汚泥に
添加してもよいし、汚泥に（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を
それぞれ別々に添加して混合してもよく、あるいはどち
らかの成分を先に添加して汚泥を凝集させたのち、もう
一方の成分を添加してもよい。該（Ａ）成分と（Ｂ）成
分とを同一溶解タンクで混合する場合、ポリマーの反応
物が生成するおそれがあるので、両性ポリマーのカルボ
キシル基の解離を抑えるために、所望に応じ（Ｃ）成分
として酸性物質を添加してもよい。この酸性物質として
は、例えばスルファミン酸、硫酸水素ナトリウム、塩化
水素、硫酸などが挙げられる。

【００１９】また、汚泥の脱水に用いられる脱水機とし
ては、例えばベルトプレス型脱水機、遠心脱水機、スク
リュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機などが挙
げられる。本発明においては、前記（Ａ）成分、（Ｂ）
成分及び場合により用いられる（Ｃ）成分と共に、必要
に応じ無機系脱水助剤、例えば硫酸バンド、塩化第二鉄
、硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄など
を併用することができる。本発明方法が適用できる汚泥
については特に制限はなく、例えば下水、し尿、一般産
業排水処理などで生じる有機性汚泥及び凝集汚泥を含む
混合汚泥などに有効に適用できる。

【００２０】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。なお、実施例、比較例で用いたポリマ
ーを第１表に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】注１）固有粘度 Ａ〜Ｄは１Ｎ−ＮａＮｏ３水溶液中における３０℃の値
。 ａ及びｂは１Ｎ−ＮａＣｌ水溶液中における３０℃の値
。 ２）略号は次を意味する。 ＤＡＭ（ＣＨ３Ｃｌ）：ジメチルアミノエチルメタクリ
レートの塩化メチル四級化物 ＤＡＭ（ＨＣｌ）：ジメチルアミノエチルメタクリレー
トの塩酸塩 ＤＡＡ（ＣＨ３Ｃｌ）：ジメチルアミノエチルアクリレ
ートの塩化メチル四級化物 ＡＡ：アクリル酸 ＡＡｍ：アクリルアミド

【００２３】また、試験に用いた汚泥はし尿処理場の余
剰汚泥と凝集沈殿汚泥との混合汚泥で、ｐＨ６．９、電
導度２４５０μｓ／ｃｍ、ｓｓ２．１５％、ｖｓｓ／ｓ
ｓ７９．５％、繊維分／ｓｓ５．３％の性状を有するも
のである。

【００２４】実施例１ 汚泥２００ｍｌを３００ｍｌポリビーカーに採り、０．
４％に調整した第２表に示す種類のポリマーの水溶液所
定量をシリンジを用いて汚泥に加え、タービン羽根を備
えた撹拌機により２５０ｒｐｍで３０秒間撹拌を行った
。その際のフロック径を測定したあと、ナイロンろ布を
敷いたヌッチュロートに内径５０ｍｍのポリ塩化ビニル
の円筒をおき、その中へ凝集した汚泥を注ぎ込み、メス
シリンダーを用いて１０秒後のろ液量を測定した。次に
、ろ布上に残った凝集汚泥をベルトプレス用のポリエス
テルろ布に一定量とり、０．５ｋｇ／ｃｍ２及び１．０
ｋｇ／ｃｍ２で１分間圧搾したのち、ケーキをヘラでか
き取り、含水率を測定した。ろ布に付着した汚泥は高圧
水で洗い落とし、固形物量を測定することにより、ろ布
剥離性を評価した。これらの結果を第２表に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】比較例１ 第３表に示す種類のポリマーの水溶液を用いて実施例１
と同様に実施した。その結果を第３表に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例２ 実施例１において、０．４％ポリマーの水溶液を加える
前に、汚泥へＦｅＣｌ３として３８％の塩化第二鉄水溶
液を３０００ｐｐｍ加え、タービン羽根付き撹拌機によ
り、５００ｒｐｍで２０秒間撹拌した。その後０．４％
ポリマー水溶液を加え、以下実施例１と同様に操作した
。その結果を第４表に示す。

【００２９】

【表４】

【００３０】比較例２ 比較例１において、０．４％ポリマーの水溶液を加える
前に、汚泥へＦｅＣｌ３として３８％の塩化第二鉄水溶
液を３０００ｐｐｍ加え、タービン羽根付き撹拌機によ
り、５００ｒｐｍで２０秒間撹拌した。その後０．４％
ポリマー水溶液を加え、以下実施例１と同様に操作した
。その結果を第５表に示す。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、（１）低含水率の脱水
ケーキが得られる、（２）ろ布からのケーキ剥離性がよ
い、（３）高圧脱水機にも使用できる強いフロックが得
られる、（４）処理量アップが図れる、などの効果が得
られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）ビニルアミン単位を含む水溶性ポリ
   マー、（Ｂ）カチオン性ビニル系モノマーとアニオン性
   ビニル系モノマーとノニオン性ビニル系モノマーとを共
   重合させて得られる両性水溶性ポリマー、及び場合によ
   り（Ｃ）酸性物質を組み合わせて成る汚泥脱水剤。
2. 【請求項２】汚泥に請求項１記載の汚泥脱水剤を添加混
   合したのち、脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法
   。