JPH06170399A - 汚泥の凝集方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フロック強度が高く、脱水効率が良好で、さ
らに汚泥性状の変化に対応しやすい汚泥の凝集方法を提
供する。 【構成】 汚泥に無機凝集剤を添加した後、ポリアクリ
ルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物にｐＨ１０にお
けるコロイド当量値が−０．２〜−１．４ｍｅｑ／ｇの
アニオン性高分子凝集剤を１〜１５重量％混合したもの
を添加し、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加するこ
とを特徴とする汚泥の凝集方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は汚泥の凝集方法に関する
ものであり、特に下水処理場、し尿処理場、産業排水処
理施設などから発生する余剰汚泥や初沈汚泥、あるいは
消化汚泥、し尿、下水等の３次処理で発生する有機性汚
泥等の脱水に好適な凝集方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、汚泥を脱水する際、汚泥中の懸濁
物質（以下ＳＳという）を凝集させるために有機高分子
凝集剤が用いられるようになった。そして、上述のよう
な有機性汚泥の脱水に使用される高分子凝集剤の一つと
して、ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性
物が知られている。しかしながら、高分子凝集剤として
ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物を単
独で使用する場合、生成するフロックが弱く壊れやすい
という欠点がある。

【０００３】その欠点を補う方法として、例えば以下の
ような方法が提案されている。

【０００４】（１）ポリアクリルアミド系ポリマーのマ
ンニッヒ変性物にポリアクリルアミドを１０〜３０重量
％混合したものを使用する方法（特開昭５５−９４６０
６号）。

【０００５】（２）汚泥に無機凝集剤を添加した後、ポ
リアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物を添加
し、さらにアニオン性高分子凝集剤を添加し汚泥中のＳ
Ｓを凝集させる方法（特開昭５７−１３５０９７号）。

【０００６】（３）無機凝集剤を添加した後、ポリアク
リルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物とｐＨ１０に
おけるコロイド当量値が−５．０〜−１．５ｍｅｑ／ｇ
でありかつ固有粘度［η］が１０ｄｌ／ｇ以上であるア
ニオン性高分子凝集剤とを予め混合した汚泥脱水剤を用
いる方法（特開昭５９−１６５９９号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のうち（１）と（２）の方法は、フロック強度が十分
でないため脱水機で圧力を加えすぎるとフロックが壊れ
やすく、濾布、パンチグメタル等から固形物がリークし
やすいという問題点がある。従って、凝集汚泥の脱水効
率を高めることが困難であり、脱水ケーキの含水率を低
減し固形物の回収率を高めることが難しい。

【０００８】また従来技術の（３）の方法は、前２法よ
りも強いフロックが生成するが、フロック強度はやはり
十分とはいえない。また（３）の方法では、ポリアクリ
ルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物と特定のアニオ
ン性高分子凝集剤を予め混合しなければならないため、
有機物含有率等の汚泥性状の変化に応じて両者の混合比
を変えることが困難であり、したがって、汚泥性状の変
化に即時に対応しにくいという問題点もある。さらに、
無機凝集剤、ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッ
ヒ変性物、アニオン性高分子凝集剤をそれぞれ単独で添
加する方法に比べ、カチオンであるポリアクリルアミド
系ポリマーのマンニッヒ変性物の使用量が増加する傾向
にある等の問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、フロック強度が高く、脱
水効率が良好で、さらに汚泥性状の変化に対応しやすい
汚泥の凝集方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
問題点について鋭意検討を行った結果、本発明を完成す
るに至ったものである。すなわち本発明は、汚泥に無機
凝集剤を添加した後、ポリアクリルアミド系ポリマーの
マンニッヒ変性物にｐＨ１０におけるコロイド当量値が
−０．２〜−１．４ｍｅｑ／ｇのアニオン性高分子凝集
剤を１〜１５重量％混合したものを添加し、次いでアニ
オン性高分子凝集剤を添加することを特徴とする汚泥の
凝集方法に関するものである。

【００１１】本発明において処理対象となる汚泥は、例
えばし尿、下水、各種産業排水の排水処理の際に発生す
る初沈汚泥、余剰汚泥、消化汚泥等の各種汚泥である
が、これらに限定されるものではない 本発明に用いられる無機凝集剤としては、例えば硫酸ア
ルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（以下「ＰＡＣ」と
略称する）などのアルミニウム塩、塩化第二鉄や硫酸第
二鉄あるいはポリ硫酸第二鉄などの鉄塩、カルシウム
塩、マグネシウム塩が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。本発明における無機凝集剤の添加量
は、汚泥の性状により異なるが、汚泥当たり１００〜２
００００ｍｇ／ｌの範囲で適宜選択すればよい。

【００１２】本発明において、ポリアクリルアミド系ポ
リマーのマンニッヒ変性物にｐＨ１０におけるコロイド
当量値が−０．２〜−１．４ｍｅｑ／ｇのアニオン性高
分子凝集剤を１〜１５重量％混合した高分子凝集剤（以
下「第１の高分子凝集剤」と略称する）におけるポリア
クリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物としては、
ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物、アクリルアミ
ドとアクリル酸ナトリウムの共重合物のマンニッヒ変性
物等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また、マンニッヒ変性の際に用いられるアミンとして
は、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルア
ミン等等の第２級アミンが好ましく用いられるが、特に
これらに限定されるものではない。

【００１３】なお、ポリアクリルアミド系ポリマーのマ
ンニッヒ変性物を酸塩としたものも用いることができる
が、酸塩を用いる場合は水溶液のｐＨが１０程度になる
ように凝集剤粉末中、もしくは溶解水中に炭酸塩や重炭
酸塩等のアルカリ剤を混合する必要がある。

【００１４】本発明の第１の高分子凝集剤において、ポ
リアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物と混合
して使用するアニオン性高分子凝集剤としては、ポリア
クリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミドとアク
リル酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドとビニル
スルホン酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドとア
クリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物等が挙
げられ、またこれらの混合物も使用できる。通常、アニ
オン性高分子凝集剤のアニオン性の強弱は、コロイド当
量値で表されるが、本発明におけるポリアクリルアミド
系ポリマーのマンニッヒ変性物と混合して使用するアニ
オン性高分子凝集剤のｐＨ１０におけるコロイド当量値
は、−０．２〜−１．４ｍｅｑ／ｇであることが必要で
ある。この範囲からはずれると、強固なフロックが形成
されず、脱水効率が低下する。

【００１５】ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッ
ヒ変性物とアニオン性高分子凝集剤の混合比は、重量比
で９９：１〜８５：１５である。この範囲からはずれる
と強固なフロックが形成されず、脱水効率が低下する。

【００１６】ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッ
ヒ変性物とアニオン性高分子凝集剤の混合方法として
は、粉末状の両者を溶解以前に混合する方法、それぞれ
の粉末を同一の溶解槽で混合溶解する方法、それぞれの
粉末を別々の溶解槽で溶解した後に溶液の状態で混合す
る方法等が挙げられる。

【００１７】本発明における、これら第１の高分子凝集
剤の添加量は、汚泥当たり１０〜５００ｍｇ／ｌの範囲
で適宜選択すればよい。

【００１８】本発明において、最後に添加するアニオン
性高分子凝集剤（以下「第２の高分子凝集剤」と略称す
る）としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリ
ルアミドの部分加水分解物、アクリルアミドとアクリル
酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドとビニルスル
ホン酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドとアクリ
ル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物が挙げら
れ、これらは単独もしくは複数の混合物として使用され
る。第２の高分子凝集剤として使用するアニオン性高分
子のアニオン性は対象とする汚泥により異なるがコロイ
ド当量値が−０．５ｍｅｑ／ｇ以下が好ましく、さらに
好ましくはコロイド当量値−１．０〜−４．０ｍｅｑ／
ｇである。本発明の第１の高分子凝集剤でポリアクリル
アミド系ポリマーのマンニッヒ変性物に混合するアニオ
ン性高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤として使用する
アニオン性高分子凝集剤は同一のものでも異なるもので
もよい。

【００１９】本発明における、これら第２の高分子凝集
剤の添加量は、汚泥当たり１０〜５００ｍｇ／ｌの範囲
で適宜選択すればよい。

【００２０】汚泥濃度、有機物含有率等の汚泥性状は、
当該汚泥の発生源である排水処理施設の処理状況によっ
て常に変化するが、本発明方法では、第１の高分子凝集
剤と第２の高分子凝集剤の添加量や添加比率を調整する
ことにより、迅速に対応することができる。

【００２１】本発明方法により得られた凝集汚泥は、脱
水機により固液分離、脱水される。脱水方法は特に限定
されないが、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス
型脱水機、遠心脱水機、フィルタープレス型脱水機等の
脱水機を用いて脱水すればよい。

【００２２】

【作用】本発明方法では、次のような過程によりＳＳが
凝集されフロックが生成するものと思われる。

【００２３】無機凝集剤により有機性汚泥のＳＳの負
電荷の一部が中和される。

【００２４】第１の高分子凝集剤により細かなフロッ
クが生成する。

【００２５】第２の高分子凝集剤により粗大で強固な
フロックが生成する。

【００２６】本発明方法により強固なフロックが生成す
る作用機構は明らかではないが、上記３段階の過程のう
ち、の段階において汚泥中でカチオン性を帯びたポリ
アクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物と汚泥Ｓ
Ｓとの反応、およびポリアクリルアミド系ポリマーのマ
ンニッヒ変性物と溶液中に混在するｐＨ１０におけるコ
ロイド当量値が−０．２〜−１．４ｍｅｑ／ｇであるア
ニオン性高分子凝集剤との反応が同時に起こることによ
り最終的に強固なフロックが生成するものと推測され
る。

【００２７】

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限
定されるものではない。実施例と比較例において使用し
た各アニオン性高分子凝集剤およびノニオン性高分子凝
集剤を表１に示す。また実施例および比較例で使用した
ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物を表
２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例で使用した汚泥の分析値を表３に示
す。

【００３１】

【表３】

【００３２】脱水テストは、供試汚泥に給泥管中でＰＡ
Ｃを所定量添加し、管内撹拌機により撹拌し、さらに第
１の高分子凝集剤を添加し、撹拌を行った後、第２の高
分子凝集剤を撹拌することにより生成した凝集フロック
を、スクリュープレス型脱水機（商品名「ＳＰＳ−３０
５ＣＰＨＳ」、オルガノ株式会社製）により脱水処理す
ることにより行った。

【００３３】比較例としてＰＡＣ添加後、ポリアクリル
アミド系ポリマーのマンニッヒ変性物とｐＨ１０におけ
るコロイド当量値が−３．０ｍｅｑ／ｇであるアニオン
性高分子凝集剤とを予め混合した汚泥脱水剤を用いる方
法を比較例１、ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニ
ッヒ変性物にポリアクリルアミドを２０重量％混合した
ものを使用する方法を比較例２、無機凝集剤添加後、ポ
リアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物を添加
しさらにアニオン性高分子凝集剤を添加し汚泥中のＳＳ
を凝集させる方法を比較例３として表４に示し、第１の
高分子凝集剤に混合するアニオン性高分子凝集剤のコロ
イド当量値、混合比率が本発明方法の範囲外のものを用
いた場合を比較例４〜９として示した。

【００３４】また、無機凝集剤と本発明方法の第１の高
分子凝集剤とを用い、第２の高分子凝集剤を使用しない
場合を比較例１０として示した。

【００３５】表４中のフロック強度は、◎が最も強く、
以下○、△、×の順で弱くなることを示す。

【００３６】

【表４】

【００３７】本発明方法と従来法に該当する比較例１〜
３の比較では、ＳＳ回収率、脱水ケーキ含水率の何れも
本発明方法が良好であった。

【００３８】第１の高分子凝集剤に混合するアニオン性
高分子凝集剤のコロイド当量値の低い、すなわちアニオ
ン強度の強い比較例６〜８は生成するフロックが小さ
く、ＳＳ回収率、脱水ケーキ含水率とも不良であった。

【００３９】第１の高分子凝集剤にポリアクリルアミド
を混合した比較例４、混合するアニオン性高分子凝集剤
のコロイド当量値が本発明の範囲より高い、すなわちア
ニオン強度の弱い比較例５はフロックは粗大化するもの
のフロック強度が不十分であった。

【００４０】また、アニオン性高分子凝集剤の混合比が
高い比較例９ではフロックは粗大化するもののフロック
強度が不十分であり、脱水ケーキ含水率、ＳＳ回収率と
もに本発明より劣っていた。無機凝集剤と本発明方法の
第１の高分子凝集剤のみを用いた比較例１０はフロック
が微細でＳＳ回収率、脱水ケーキ含水率とも本発明より
劣っていた。

【００４１】

【発明の効果】本発明方法は以下のような優れた特徴を
有している。

【００４２】（１）本発明方法により強固なフロックが
生成するため、脱水時にフロックが壊れることによる濾
布、パンチグメタル等からの固形物のリーク、遠心分離
水への固形物のリークを大幅に減少することが可能とな
り、固形物の回収率が向上する。

【００４３】（２）フロックの強度が大きいため、高圧
をかけての脱水が可能であり、より低含水率の脱水ケー
キが得られる。

【００４４】（３）第１と第２の高分子凝集剤の添加量
を調整することにより、汚泥性状の変化に速やかに対応
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥に無機凝集剤を添加した後、ポリア
   クリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物にｐＨ１０
   におけるコロイド当量値が−０．２〜−１．４ｍｅｑ／
   ｇのアニオン性高分子凝集剤を１〜１５重量％混合した
   ものを添加し、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加す
   ることを特徴とする汚泥の凝集方法。