JPH07313997A - 汚泥脱水法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、し尿の凝集沈澱汚泥が含まれる混
合汚泥を凝集・脱水処理する方法に関するものである。 【構成】 し尿の活性汚泥処理において生成した余剰汚
泥に、この処理水を金属塩を使用して凝集処理し、生成
した凝集沈澱汚泥が混合されたＶＳＳが７０％以上であ
る混合汚泥に、多官能性モノマーを全モノマーに対して
０．０００５ｗｔ％から０．００３ｗｔ％の範囲で加え
て重合して得られたカチオン性ビニル系重合体を加え、
フロックを形成させ脱水させる方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、し尿の凝集沈澱汚泥が
含まれる混合汚泥を凝集・脱水処理する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１に示す、し尿の活性汚泥法により得
られた有機性汚泥をカチオン性の凝集剤を添加して凝集
脱水する方法が知られているが、一般に凝集沈澱汚泥
（３次処理）がこれに混合されると、得られるフロック
の強度が小さく、遠心脱水機等での脱水が困難になるた
め、ジメチルアミノエチルアクリレート等をカチオン性
基とするカチオン性凝集剤を使用することにより、高い
分離水の懸濁質（以後ＳＳと略記）回収率、低含水率で
の処理が提案されている（特開昭６３―２７４４０
９）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】し尿の活性汚泥法によ
り得られる有機性汚泥に凝集沈澱汚泥が混合された汚泥
は、ジメチルアミノエチルアクリレート等をカチオン性
基とするカチオン性凝集剤においても、汚泥によっては
得られるフロックの強度が不十分なため、遠心脱水機・
ベルト脱水機等での脱水が必ずしも十分な処理が出来な
い場合がある。

【０００４】本発明者らは、このような問題点を解決す
るために、鋭意研究した結果、本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は多官能性モノマ
ーを全モノマーに対して、０．０００５ｗｔ％から０．
００３ｗｔ％の範囲で加えて重合したカチオン性ビニル
系重合体を、し尿の凝集沈澱汚泥が含まれる混合汚泥に
添加し、脱水処理することを特徴とする汚泥脱水方法で
ある。

【０００６】

【作用】し尿の活性汚泥処理において生成した余剰汚泥
の処理水を凝集沈澱させるために金属塩を添加するが、
この金属塩が凝集沈澱汚泥に入っているため、余剰汚泥
に混合された場合、この金属塩の影響で、遠心脱水及び
ベルト脱水処理するのに十分な強度のフロックを形成出
来ないと考えられる。

【０００７】しかし、多官能性モノマーを加えて重合し
たビニル重合体は、ジメチルアミノエチルアクリレート
等の従来の凝集剤よりも強度が強く締まったフロックを
形成するため処理量が向上し脱水ケーキの含水率も驚く
ほど低下する。

【０００８】以下本発明について詳しく説明する。

【０００９】本発明に用いられるカチオン性ビニル系重
合体としては、非イオン性ビニルモノマー１種または２
種以上とカチオン性ビニルモノマー１種または２種以上
に多官能性モノマー１種または２種以上を加えて重合し
て得られた共重合物、及びカチオン性ビニルモノマー１
種または２種以上に多官能性モノマー１種または２種以
上を加えて重合して得られた共重合物がある。

【００１０】さらに非イオン性モノマー１種または２種
以上に多官能性モノマー１種または２種以上加えて重合
して得られた共重合物を形成させた後、その官能基を変
性することにより最終的にカチオン性ポリマーとする方
法でも良い。

【００１１】たとえば、あらかじめメチレンビスアクリ
ルアミドを加えてアクリルアミドを重合させポリアクリ
ルアミドとした後、これをマンニッヒ反応、ホフマン分
解反応などによりカチオン性ポリマーとする方法などが
含まれる。

【００１２】本発明に用いられるビニル系モノマーとし
ては、（イ）非イオン性、（ロ）カチオン性で水溶性の
ものが用いられる。その具体例は、次の通りである。

【００１３】（イ）非イオン性ビニルモノマー （メタ）アクリルアミド、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテルなど。

【００１４】（ロ）カチオン性ビニルモノマー 下記に示す（１―Ａ），（２―Ａ），（３―Ａ），（４
―Ａ）の群から選ばれたものである。

【００１５】（１―Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリ
レート［（メタ）アクリレートとはアクリレート、メタ
クリレートを指す。以下同様。］

【００１６】（ｉ）（メタ）アクリロイロキシアルキル
トリアルキルアンモニウム塩たとえば２―（メタ）アク
リロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、
２―（メタ）アクリロイロキシエチルトリメチルアンモ
ニウムメトサルフェート、２―（メタ）アクリロイロキ
シエチルトリエチルアンモニウムエトサルフェート、３
―（メタ）アクリロイロキシプロピルジメチルエチルア
ンモニウムメトサルフェートなど。

【００１７】（ｉｉ）（メタ）アクリロイロキシヒドロ
キシアルキルトリアルキルアンモニウム塩たとえば３―
メタクリロイロキシ―２―ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、３―メタクリロイロキシ―２
―ヒドロキシプロピルメチルジエチルアンモニウムクロ
リド、３―メタクリロイロキシ―２―ヒドロキシプロピ
ルトリメチルアンモニウムメトサルフェートなど。

【００１８】（２―Ａ）第３級窒素含有（メタ）アクリ
レートと酸との塩

【００１９】（ｉ）ジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリレートの塩たとえば２―ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリレート硫酸塩、２―ジエチルアミノエチ
ル（メタ）アクリレート塩酸塩など。

【００２０】（ｉｉ）ジアルキルアミノヒドロキシアル
キル（メタ）アクリレートの塩たとえば３―ジメチルア
ミノ―２―ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート塩
酸塩、３―ジエチルアミノ―２―ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート硫酸塩など。

【００２１】（３―Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリ
ルアミド

【００２２】（ｉ）（メタ）アクリルアミドアルキルト
リアルキルアンモニウム塩たとえば３―アクリルアミド
プロピルトリメチルアンモニウムクロリド、２―（メ
タ）アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウム
メトサルフェートなど。

【００２３】（ｉｉ）（メタ）アクリルアミドヒドロキ
シアルキルトリアルキルアンモニウム塩たとえば３―
（メタ）アクリロイルアミノ―２―ヒドロキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロリド、３―（メタ）アクリ
ロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムメトサルフ
ェートなど。

【００２４】（４―Ａ）第３級窒素含有（メタ）アクリ
ルアミドと酸との塩

【００２５】（ｉ）ジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリルアミドの塩たとえば２―ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリルアミド塩酸塩、２―ジエチルアミノプ
ロピル（メタ）アクリルアミド硫酸塩など。

【００２６】（ｉｉ）ジアルキルアミノヒドロキシアル
キル（メタ）アクリルアミドの塩たとえば３―ジメチル
アミノ―２―ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミ
ド酢酸塩、３―ジエチルアミノ―２―ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリルアミド硫酸塩など。

【００２７】また、多官能性モノマーとしては、Ｎ，
Ｎ’―メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’―メチレ
ンビスメタアクリルアミド、ポリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなどのジビニ
ル化合物、メチロール（メタ）アクリルアミドなどのビ
ニル系メチロール化合物、アクロレインなどのビニル系
アルデヒド化合物、メチルアクリルアミドグリコレート
メチルエーテルなどのビニル系化合物が挙げられる。

【００２８】本発明に用いられる重合体の多官能性モノ
マーの添加量は、水溶性ビニルモノマー全量に対して
０．０００５〜０．００３重量％の割合で配合し共重合
したものである。

【００２９】多官能性モノマーが０．０００５重量％未
満では通常用いられている高分子凝集剤と同等程度の効
果のものしか得られず、また０．００３重量％を越える
と汚泥に対する添加量が過大となり現実的な添加量の範
囲では、効果が認められなくなる。

【００３０】本発明に用いられるカチオン性ビニル系重
合体のカチオン度（カチオン性高分子凝集剤物性表示法
と分析法―３、高分子凝集剤工業会による）は１ｍｅｑ
／ｇ以上が好ましく、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ以上
が特に有効である。

【００３１】し尿の活性汚泥処理により生成した余剰汚
泥の処理水を凝集処理する金属塩としては、代表的には
ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第２鉄、硫酸
第１鉄、硫酸第２鉄、ポリ鉄、アルミン酸ソーダが挙げ
られる。

【００３２】これらの金属塩が１種または２種類以上で
処理されていても良い。この処理水の凝集沈澱汚泥と混
合された余剰汚泥のＶＳＳ（下水試験法による強熱減
量）が７０％以上のものに対して本高分子凝集剤は有効
である。

【００３３】金属塩の添加量は無機塩の種類や、排水の
種類によって違ってくるが、大凡１０〜２０００ｐｐ
ｍ、好ましくは１００〜１０００ｐｐｍ程度である。

【００３４】本発明に用いられる重合体は、通常使用さ
れている公知の重合法によって共重合することができ
る。

【００３５】特に、疎水性界面活性剤と有機溶媒中で前
記水溶性ビニルモノマーと小量の多官能性モノマーとを
共重合する方法が好ましい。

【００３６】また、必要に応じて連鎖移動剤、キレート
剤等を用いることができる。また、多官能基モノマーは
重合前・重合中・重合後のいずれの時期に添加しても良
い。

【００３７】たとえば、水溶性ビニルモノマーと多官能
性モノマーを含む水溶液と、ＨＬＢが３〜６である疎水
性界面活性剤を含む有機分散媒とを混合し乳化させた
後、ラジカル重合触媒の存在下、温度３０〜８０℃で重
合させ油中水型カチオン性重合体エマルションを製造す
る方法がある。（特願昭６１―２３６２５０号）。

【００３８】この油中水型エマルションに親水性界面活
性剤を添加して水に混合し、水中油型のエマルションに
転相し使用する。

【００３９】また、本発明のカチオン性ポリマーを得る
方法としては、あらかじめポリマーを形成させたあと、
その官能基を変性することにより、最終的にカチオン性
ポリマーとする方法でも良い。

【００４０】例えば、あらかじめアクリルアミドを重合
させポリアクリルアミドとした後、これをマンニッヒ反
応、ホフマン分解反応などによりカチオン性ポリマーと
する方法などが含まれる。

【００４１】本発明において使用する重合体の形状とし
ては、粉状でも、エマルション、サスペンション等の液
状品であっても良いが、水分散性の良好なエマルション
が好ましい。

【００４２】このような重合体を凝集沈澱汚泥が含まれ
たし尿の余剰汚泥に添加し、攪拌混合すると締まった堅
いフロックが得られる。

【００４３】重合体を汚泥に添加、攪拌、混合する方法
は、処理する汚泥の条件によって変わるので特定されな
いが、例えば本重合体を有効成分で０．２重量％に溶解
したものを汚泥の蒸発残留物（下水試験法による）に対
して重合体有効成分で０．１重量％以上５重量％以下好
ましくは０．３〜２重量％程度添加し、急速攪拌を短時
間行いフロックを形成させ、これを脱水するなどの方法
が挙げられる。

【００４４】以下、実施例をあげ、さらに具体的に説明
する。

【００４５】

【実施例及び比較例】ジメチルアミノエチルアクリレー
トの塩化メチル４級化物（ＤＭＡＥＡ）２４０．０ｇ、
及びアクリルアミド（ＡＭＤ）１６０．０ｇ、及びポリ
エチレングリコールジメタアクリレート（ＰＥＧＤＭ
Ａ）０ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ａ，０ｗｔ％）、０．００４
ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ｂ，０．００１０ｗｔ％）、０．０
１ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ｃ，０．００２５ｗｔ％）、０．
０２ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ｄ，０．００５０ｗｔ％）を蒸
留水３０７ｇに溶解した水溶液をＨＬＢ４．２のノニオ
ン系界面活性剤１５．４ｇをパラフィン油２０４．７ｇ
中に注ぎ、ホモジナイザーにて乳化させた。

【００４６】これを窒素ガスにて脱気し、水溶性アゾ触
媒を添加しカチオン性ビニル系重合体を重合させた。

【００４７】ジメチルアミノエチルメタクリレート（Ｄ
Ｍ）の塩化メチル４級化物２４５．０ｇ、及びアクリル
アミド（ＡＭＤ）１５５．０ｇ、及びポリエチレングリ
コールジメタアクリレート（ＰＥＧＤＭＡ）０ｇ（Ｓａ
ｍｐｌｅ Ｅ，０ｗｔ％）、０．００４ｇ（Ｓａｍｐｌ
ｅ Ｆ，０．００１０ｗｔ％）、０．０１ｇ（Ｓａｍｐ
ｌｅ Ｇ，０．００２５ｗｔ％）、０．０２ｇ（Ｓａｍ
ｐｌｅ Ｈ，０．００５０ｗｔ％）を蒸留水３０７ｇに
溶解した水溶液をＨＬＢ４．２のノニオン系界面活性剤
１５．４ｇをパラフィン油２０４．７ｇ中に注ぎ、ホモ
ジナイザーにて乳化させた。

【００４８】これを窒素ガスにて脱気し、水溶性アゾ触
媒を添加しカチオン性ビニル系重合体を重合させた。

【００４９】これらの重合物をし尿処理場から採取した
余剰汚泥とＡｌ₂Ｏ₃として８％含む硫酸バンド原液を３
００ｐｐｍ添加して凝集沈澱処理された凝集沈澱汚泥と
の混合汚泥（ＴＳ（蒸発残留物） ２．０６％，ＳＳ
（浮遊物質） １．８５％，ＶＴＳ（蒸発残留物の強熱
減量） ７３．９６％，ＶＳＳ（浮遊物質の強熱減量）
７６．２７％）１５０ｍｌを採取し、ついで上記のよう
に重合した各カチオン性ビニル系重合体をＴＳに対して
１．５％添加し，英国トライトン社製ＣＳＴミキサーで
１０００ｒｐｍ，３０秒間攪拌した後、フロックサイズ
を目視にて判定し、次に６０ｍｅｓｈのスクリーン上に
注ぎ１０秒後の濾水量をメスシリンダーにて測定した。

【００５０】更に、スクリーン上に残った汚泥を円沈管
式遠心分離器で２０００ｒｐｍ，５分間脱水することに
より含水率を測定した。これらの結果を第１表に示す。

【００５１】第１表より、本発明の方法によれば汚泥を
効率よく脱水できる。

【００５２】次にジメチルアミノエチルアクリレートの
塩化メチル４級化物（ＤＭＡＥＡ）２４０．０ｇ、及び
アクリルアミド（ＡＭＤ）１６０．０ｇ、及びメチレン
ビスアクリルアミド（ＭＢＡ）０ｇ（Ｓａｍｐｌｅ
Ｉ，０ｗｔ％）、０．００４ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ｊ，
０．００１０ｗｔ％）、０．０１ｇ（Ｓａｍｐｌｅ
Ｋ，０．００２５ｗｔ％）、０．０２ｇ（Ｓａｍｐｌｅ
Ｌ，０．００５０ｗｔ％）を蒸留水３０７ｇに溶解し
た水溶液をＨＬＢ４．２のノニオン系界面活性剤１５．
４ｇをパラフィン油２０４．７ｇ中に注ぎ、ホモジナイ
ザーにて乳化させた。

【００５３】これを窒素ガスにて脱気し、水溶性アゾ触
媒を添加しカチオン性ビニル系重合体を重合させた。

【００５４】上記の重合物をし尿処理場から採取した余
剰汚泥とＡｌ₂Ｏ₃として１０％含有するポリ塩化アルミ
ニウム原液を５００ｐｐｍ添加して凝集沈澱処理された
凝集沈澱汚泥との混合汚泥（ＴＳ ２．５５％，ＳＳ
２．４３％，ＶＴＳ ６９．００％，ＶＳＳ ７０．６
０％）１５０ｍｌを採取し、ついで上記のように重合し
た各カチオン性ビニル系重合体をＴＳに対して１．２％
添加し，英国トライトン社製ＣＳＴミキサーで１０００
ｒｐｍ，３０秒間攪拌した後、フロックサイズを目視に
て判定し、次に６０ｍｅｓｈのスクリーン上に注ぎ１０
秒後の濾水量をメスシリンダーにて測定した。

【００５５】更に、スクリーン上に残った汚泥を円沈管
式遠心分離器で２０００ｒｐｍ，５分間脱水することに
より含水率を測定した。これらの結果を第２表に示す。

【００５６】第２表より、本発明の方法によれば汚泥を
効率よく脱水できる。

【００５７】また、上記の重合物をもちいて凝集沈澱汚
泥が混合されているし尿処理場の余剰汚泥（ＴＳ ２．
１３％，ＳＳ ２．０１％，ＶＴＳ ７４．１２％，Ｖ
ＳＳ７６．３５％）に対し現場の遠心分離脱水機で処理
を行った結果を第３表に示す。

【００５８】第３表より高い処理量で効率良く脱水でき
る。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば汚泥を効率良く脱水でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】し尿の一般的な処理フロー図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 益造 横浜市栄区笠間町1190番地 三井サイテッ ク株式会社大船技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 し尿の活性汚泥処理において生成した余
   剰汚泥に、この処理水をポリ塩化アルミニウム、硫酸バ
   ンド、塩化第２鉄、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、ポリ鉄、
   アルミン酸ソーダから選ばれる金属塩を使用して凝集処
   理し、生成した凝集沈澱汚泥が混合されたＶＳＳが７０
   ％以上である混合汚泥に多官能性モノマーを全モノマー
   に対して０．０００５ｗｔ％から０．００３ｗｔ％の範
   囲で加えて重合して得られたカチオン性ビニル系重合体
   を加え、フロックを形成させ脱水することを特徴とする
   汚泥脱水方法。