JPH0630800B2

JPH0630800B2 - 汚泥脱水剤

Info

Publication number: JPH0630800B2
Application number: JP1306871A
Authority: JP
Inventors: 茂佐藤
Original assignee: KURITA KOGYO KK; Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: KURITA KOGYO KK; Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPH03189000A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は新規な汚泥脱水剤、さらに詳しくは、安定性及
び凝集、脱水性能に優れ、低含水率の脱水汚泥を得るこ
とのできる両性高分子重合体を含有して成る汚泥脱水剤
に関するものである。

［従来の技術］従来、下水処理、し尿処理、有機性産業廃水処理などに
より生じる有機性汚泥の脱水処理には、カチオン性高分
子脱水剤が単独で使用されていたが、近年、汚泥発生量
の増加や汚泥性状の悪化などにより、従来のカチオン性
高分子脱水剤の使用では、汚泥処理量の限界を免れない
上、脱水ケーキの含水率、ＳＳの回収率、ケーキのろ布
からの剥離性などについても必ずしも満足しうるもので
はなく、その改善が求められていた。

そこで、このようなカチオン性高分子脱水剤の欠点を改
良するために、これまでいくつかの提案がなされてい
る。例えば（１）第三級又は第四級窒素含有（メタ）ア
クリレートと第三級又は第四級窒素含有（メタ）アクリ
ルアミドとを必須成分として用いて成る共重合体（特開
昭５８−４９４１０号公報）、（２）カチオン性高分子
脱水剤とアニオン性高分子脱水剤とを併用する方法（特
開昭６２−１２９２００号公報）、（３）同一分子内に
第四級アンモニウム基を有するカチオン性構成単位とア
ニオン性構成単位とを含む両性高分子脱水剤（特開昭４
９−６０７８号公報、特開昭５３−１４９２９２号公
報）、（４）同一分子内に第三級アミノ基を有するカチ
オン性構成単位とアニオン性構成単位とを含む両性高分
子脱水剤（特開昭６２−２０５１１２号公報）などが提
案されている。

しかしながら、前記（１）の共重合体は、ＳＳの回収率
やケーキのろ布からの剥離性については、従来のカチオ
ン性高分子脱水剤に比べて若干改善される場合があるも
のの、性能的にはまだ十分であるとはいえないし、
（２）のカチオン性高分子脱水剤とアニオン性高分子脱
水剤とを併用する方法においては、ＳＳの回収率、ケー
キの含水率、ろ布からの剥離性はある程度改善されるも
のの、各成分の混合比の設定や混合操作などについては
煩雑さを免れない上、溶解時に溶解水のpHによっては不
溶解物が生成するおそれがあるなど、ハンドリング性の
点で問題が多い。

さらに、前記（３）の第四級アンモニウム基を含む両性
高分子脱水剤は、従来のカチオン性高分子脱水剤に比べ
て凝集性に優れ、大きな凝集フロックを形成する反面、
ケーキ含水率が高く、かつろ布からのケーキの剥離性も
悪いという欠点を有し、一方（４）の第三級アミノ基を
含む両性高分子脱水剤は、前記（３）の第四級アンモニ
ウム基を含む両性高分子脱水剤と同様に、従来のカチオ
ン性高分子脱水剤に比べて、凝集性に優れ、大きな凝集
フロックを形成し、ケーキ含水率やろ布からのケーキの
剥離性も比較的良好であるものの、下水処理やし尿処理
で出てくる消化汚泥などのpHの高い汚泥（pH７以上）に
適用する場合、第三級アミノ基の解離状態の問題で著し
く性能が低下するのを免れない上、pHを始め汚泥濃度な
どの汚泥性状の変化に影響を受けやすくて、安定した処
理ができにくく、しかも粉末の安定性の点については、
従来のカチオン性高分子脱水剤や前記第四級アンモニウ
ム基含有両性高分子脱水剤に比べて劣るなどの欠点を有
している。

このように、従来のカチオン性高分子脱水剤の欠点を改
良することを目的として、種々の提案がなされているも
のの、いずれの提案もまだ十分に満足しうるものではな
い。これらの提案の中で、特に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は、凝集性
の点で優れた性能を有し、好ましい汚泥脱水剤として注
目されているが、前記したような欠点を有することから
実用上まだ十分ではなく、その改良が強く望まれてい
る。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、このような事情のもとで、従来の高分子汚泥
脱水剤が有する欠点を克服し、粉末ポリマーの保存安定
性及び凝集、脱水性能に優れ、低含水率の脱水汚泥を得
ることができる上、ろ布からのケーキの剥離性やハンド
リング性なども良好な汚泥脱水剤を提供することを目的
としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］本発明者は、前記の好ましい性質を有する汚泥脱水剤を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、所定の割合の第三級
アミノ基を有する構成単位と第四級アンモニウム基を有
する構成単位とから成るカチオン性構成単位、アニオン
性構成単位及びノニオン性構成単位を、それぞれ特定の
割合で含有する両性高分子重合体がその目的に適合しう
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。

すなわち、本発明は、（Ａ）（イ）第三級アミノ基を有
するアクリレート系、メタクリレート系、アクリルアミ
ド系またはメタクリルアミド系の構成単位と（ロ）第四
級アンモニウム基を有するアクリレート系、メタクリレ
ート系、アクリルアミド系またはメタクリルアミド系の
構成単位とから成るカチオン性構成単位、（Ｂ）アクリ
ル酸、メタクリル酸またはそれらの塩のアニオン性構成
単位及び（Ｃ）アクリルアミドまたはメタクリルアミド
のノニオン性構成単位を、これらの合計量に基づき、そ
れぞれ２５〜６０モル％、５〜４０モル％及び２５〜６
５モル％の割合で含有し、かつ前記（イ）構成単位と
（ロ）構成単位とのモル比が１０：９０ないし９０：１
０の範囲にある両性高分子重合体を含有することを特徴
とする汚泥脱水剤を提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の汚泥脱水剤に用いられる両性高分子重合体は、
（Ａ）（イ）第三級アミノ基を有する構成単位と（ロ）
第四級アンモニウム基を有する構成単位とから成るカチ
オン性構成単位、（Ｂ）アニオン性構成単位及び所望に
応じて含有され（Ｃ）ノニオン性構成単位を有するもの
であって、各構成単位を形成するモノマーを共重合させ
ることにより製造することができる。

該両性高分子重合体における（Ａ）カチオン性構成単位
の中の（イ）第三級アミノ基を有する構成単位を形成す
るモノマーとしては、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クリレート、ジエ
チルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチル
メタクリレート、ジプロピルアミノエチルアクリレー
ト、ジプロピルアミノエチルメタクリレートなどのジア
ルキルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルア
ミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピル
メタクリルアミド、ジエチルアミノプロピルアクリルア
ミド、ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジプ
ロピルアミノプロピルアクリルアミド、ジプロピルアミ
ノプロピルメタクリルアミドなどのジアルキルアミノプ
ロピル（メタ）アクリルアミドなどの未中和モノマー
や、塩酸、硫酸、硝酸などの酸との中和塩が挙げられる
が、もちろんこれらに限定されるものではない。これら
の第三級アミノ基を有するカチオン性モノマーは、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。

一方、（Ａ）カチオン性構成単位の中の（ロ）第四級ア
ンモニウム基を有する構成単位を形成するモノマーとし
ては、例えば前記のジアルキルアミノエチル（メタ）メ
タクリレートやジアルキルアミノプロピル（メタ）アク
リルアミドなどのハロゲン化アルキルによる四級化物な
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。該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。これらの第四級アンモニウム基を有するカチオン性
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。

該両性高分子重合体における（Ｂ）アニオン性構成単位
を形成するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル
酸またはそれらの塩を用いる。これらのアニオン性モノ
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。

また、該両性高分子重合体に含有される（Ｃ）ノニオン
性構成単位を形成するモノマーとしては、アクリルアミ
ドまたはメタクリルアミドを用いる。これらのノニオン
性モノマーは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。

該両性高分子重合体の製造方法についは、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）の塩酸塩などを用いて、通常の重合条件で、
所定の割合の前記各モノマーを重合させればよい。

本発明の汚泥脱水剤に用いられる該両性高分子重合体
は、前記（Ａ）カチオン性構成単位、（Ｂ）アニオン性
構成単位及び（Ｃ）ノニオン性構成単位を、これらの合
計量に基づき、それぞれ２５〜６０モル％、５〜４０モ
ル％及び２５〜６５モル％の割合で含有ことが必要であ
る。該（Ａ）カチオン性構成単位の含有量が２５モル％
未満ではカチオン性基量が少なく脱水性能に劣るし、６
０モル％を超えるとカチオン性基量が多すぎて、両性ポ
リマーとしての好ましい性質が失われる。また、（Ｂ）
アニオン性構成単位の含有量が５モル％未満では両性ポ
リマーとしての好ましい性質が十分に発揮されないし、
４０モル％を超えるとケーキ含水量の上昇やろ布からの
ケーキ剥離性の低下などが著しくなる傾向がみられる。
さらに、（Ｃ）ノニオン性構成単位の含有量が６５モル
％を超えると汚泥脱水剤としての性能が低下するおそれ
が生じる。

各構成単位の好ましい含有割合は、汚泥の種類や脱水機
などの条理条件などによって、前記範囲内で適宜選ばれ
る。

また、この両性高分子重合体においては、該（Ａ）カチ
オン性構成単位が、第三級アミノ基を有する構成単位と
第四級アンモニウム基を有する構成単位とから成り、か
つそれらのモル比が１０：９０ないし９０：１０の範囲
にあることが必要である。このモル比が、前記範囲を逸
脱すると本発明の効果が十分に発揮されない。さらに、
この両性高分子重合体の分子量については、温度３０℃
のＩＮ−ＮａＮｏ_３水溶液について、外挿法により測定
した固有粘度［η］が、通常２dl/g以上であればよい
が、安定した脱水処理を達成するには、５dl/g以上であ
るのが望ましい。

本発明の汚泥脱水剤が適用される汚泥については特に制
限はなく、例えば下水、し尿、一般産業排水処理で生じ
る有機性汚泥や、凝集汚泥を含む混合汚泥などに該汚泥
脱水剤を適用することができる。

また、本発明の汚泥脱水剤の使用に際しては、所望によ
り、他のカチオン性ポリマーやアニオン性ポリマーと混
合して使用してもよいし、硫酸水素ナトリウム、硫酸ナ
トリウム、スルファミン酸などのポリマー以外の成分を
脱水処理に悪影響をもたらさないかぎり、混合して使用
してもよく、また、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウ
ム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄などの無機凝
集剤と併用することもできる。

さらに、本発明の汚泥脱水剤による処理において、使用
できる脱水機としては、例えばベルトプレス脱水機、遠
心脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス
機などが挙げられる。

［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。

実施例１〜１２、比較例１〜１２所定量の各モノマーを含有する水溶液を調製し、室温に
て２０分間窒素ガスバブリングを行ったのち、全モノマ
ーに対して０．０１〜０．２０モル％の重合開始剤を加
え、４０〜５０℃にて６〜１０時間反応を行い、次いで
得られたポリマー水溶液ゲルを細断して多量のアセトン
に加え、脱水したのち、真空乾燥を行い、第１表に示す
組成の白色粉末ポリマーを得た。

このようにして得られたポリマーの固有粘度［η］を温
度３０℃のＩＮ−ＮａＮｏ_３水溶液について、外挿法に
より測定を行った。その結果を第１表に示す。

また、実施例１、２、９、１１及び比較例２、６、７、
９、１２のポリマー粉末それぞれを、サンプルビンに入
れ、密栓したのち、４０℃の恒温器に保管して経時変化
を調べた。その結果を第１表に示す。なお、溶解性は次
の判定基準に従い評価した。

溶解性 ○：良好（不溶解分なし） △：不溶解の透明ゲルあり ×：不溶解分が多い（固有粘度が測定できない）第１表から明らかにように、本発明の両性ポリマーは、
従来の両性ポリマーに比べて、著しく安定性に優れてい
ることが分かる。

応用例１下水処理場混合汚泥（pH５．７、ＳＳ１．７ｗｔ／ｖｏ
ｌ％）を用い、ヌッチェテスト及び圧搾テストを行っ
た。操作は次のとおりである。

汚泥２００ｍを３００ｍのビーカーにとり、０．４
重量％に調製した各種ポリマー水溶液を所定量汚泥に加
えたあと、タービン羽根を備えた攪拌機で２００rpm、
３０秒間攪拌した。この際のフッロク径を測定したの
ち、ナイロンろ布を敷いたヌッチェロートに内径５cmの
塩ビパイプを置き、その中のへ凝集汚泥を注ぎ込み、１
０秒後のろ液量を測定した。また、この際のろ液を３０
０rpmで１０分間遠心分離し、リークしたＳＳ量を測定
することにより、ＳＳ回収率を算出した。さらに、ろ過
後の汚泥については、その一定量をベルトプレス用ろ布
にとり、０．５kg/cm²で１分間圧搾を行い、脱水ケーキ
のろ布からの剥離性及びケーキの含水率を測定した。そ
の結果を第２表に示す。

応用例２応用例１において、下水処理場混合汚泥の代わりに、下
水処理場消化汚泥（pH７．２，ＳＳ２．０ｗｔ／ｖｏｌ
％）を用いた以外は、応用例１と同様にしてテストを行
った。その結果を第３表に示す。

応用例３応用例１において、下水処理場混合汚泥の代りに、し尿
処理場消化方式余剰汚泥（pH７．４，ＳＳ２．６ｗｔ／
ｖｏｌ％）を用いた以外は、応用例１と同様にしてテス
トを行った。その結果を第４表に示す。

第２表〜第４表から明らかに、本発明の両性ポリマー
は、従来のカチオン性ポリマーや両性ポリマーに比べ
て、安定して優れた脱水性能を示すことが分かる。

［発明の効果］本発明の汚泥脱水剤は、第三級アミノ基を有する構成単
位と第四級アンモニウム基を有する構成単位とから成る
カチオン性構成単位、アニオン性構成単位及び所望に応
じて含有されるノニオン性構成単位を有する特定構造の
両性高分子重合体であって、安定性及び凝集、脱水性能
に優れ、低含水率の脱水汚泥を得ることができる上、ろ
布からのケーキの剥離性、ＳＳの回収率、ハンドリング
性なども良好で、従来のカチオン性高分子脱水剤や両性
高分子脱水剤に比べて、著しく優れた特性を有してい
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）（イ）第三級アミノ基を有するアク
リレート系、メタクリレート系、アクリルアミド系また
はメタクリルアミド系の構成単位と（ロ）第四級アンモ
ニウム基を有するアクリレート系、メタクリレート系、
アクリルアミド系またはメタクリルアミド系の構成単位
とから成るカチオン性構成単位、（Ｂ）アクリル酸、メ
タクリル酸またはそれらの塩のアニオン性構成単位及び
（Ｃ）アクリルアミドまたはメタクリルアミドのノニオ
ン性構成単位を、これらの合計量に基づき、それぞれ２
５〜６０モル％、５〜４０モル％及び２５〜６５モル％
の割合で含有し、かつ前記（イ）構成単位と（ロ）構成
単位とのモル比が１０：９０ないし９０：１０の範囲に
ある両性高分子重合体を含有することを特徴とする汚泥
脱水剤。