JPH11347600A - 汚泥の脱水方法 - Google Patents

汚泥の脱水方法

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JPH11347600A
JPH11347600A JP11141639A JP14163999A JPH11347600A JP H11347600 A JPH11347600 A JP H11347600A JP 11141639 A JP11141639 A JP 11141639A JP 14163999 A JP14163999 A JP 14163999A JP H11347600 A JPH11347600 A JP H11347600A
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公彦 野田
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正明 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水、し尿などの微生物処理で生じる汚泥の
脱水に優れた脱水率を発揮する高分子凝集剤を用いた汚
泥の脱水方法。 【解決手段】 1級アミン塩基を有するラジカル重合性
(メタ)アクリル系モノマー(m)を必須単位とするビ
ニル系水溶性重合体(A)からなり、重合体(A)のp
H4、7、10におけるコロイド当量値をそれぞれa、
b、cとしたとき、b/a=0.1〜0.5およびc/
a=0〜0.1である高分子凝集剤と、他のカチオン性
ラジカル重合性ビニルモノマー(n)を必須単位とする
ビニル系水溶性重合体(B)からなる高分子凝集剤を併
用して汚泥に添加してフロックを形成して固液分離を行
うことを特徴とする汚泥の脱水方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は下水、し尿などの微
生物処理で生じる有機性汚泥の脱水に用いる新規な高分
子凝集剤を用いた汚泥の脱水方法に関する。さらに詳し
くは、遠心脱水、ベルトプレス脱水において優れた脱水
率を発揮する新規な高分子凝集剤を用いた汚泥の脱水方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、下水、し尿などの微生物処理で生
じる有機性汚泥の脱水に対しては、ポリメタアクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ア
クリルアミド−アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライドコポリマー、ポリビニルアミジン
等のカチオン性高分子凝集剤が広く使用されてきた。ま
た、最近ではアクリルアミド−アクリル酸−アクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドコポ
リマー等の両性高分子凝集剤が提案されている(特開昭
63−260928号公報など)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は遠心脱水、ベルトプレス脱水等において充分な脱水率
が得られなかった。とくに最近は、汚泥中の有機物含量
の増加、腐敗の進行が顕著に見られ、これとともに脱水
率は悪化傾向にある。脱水率の低下は得られるケーキの
含水率を上げ、したがってケーキ焼却時の燃料費を増加
させる問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこうした下
水、し尿などの微生物処理で生じる有機性汚泥の遠心脱
水、ベルトプレス脱水において優れた脱水率を発揮する
高分子凝集剤を見い出すべく鋭意検討した結果、本発明
に到った。すなわち本発明は、1級アミン塩基を有する
ラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー(m)を必
須単位とするビニル系水溶性重合体(A)からなり、重
合体(A)のpH4、7、10におけるコロイド当量値
をそれぞれa、b、cとしたとき、b/a=0.1〜
0.5およびc/a=0〜0.1である高分子凝集剤
と、他のカチオン性ラジカル重合性ビニルモノマー
(n)を必須単位とするビニル系水溶性重合体(B)か
らなる高分子凝集剤を併用して汚泥に添加してフロック
を形成して固液分離を行うことを特徴とする汚泥の脱水
方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明における1級アミン塩基を
有するラジカル重合性(メタ)アクリル系モノマー
(m)としては、たとえば下記一般式(1)で示される
モノマーがあげられる。 CH2=CR−CO−X−Q−NH2・HZ (1) [式中、RはHまたはCH3;XはOまたはNH;Qは
CH2CH2、CH2CH2CH2またはCH2CH(OH)
CH2;ZはCl、Br、I、NO3、1/2SO 4、C
3SO3、H2PO4またはCH3COOである] 具体例としては、アミノエチル(メタ)アクリレート塩
酸塩、アミノエチル(メタ)アクリレート硫酸塩、アミ
ノプロピル(メタ)アクリルアミド塩酸塩等があげら
れ、これらの1種以上が使用できる。
【0006】これらの中で工業的製造の容易さから、式
(1)でXがO、QがCH2CH2である化合物、すなわ
ち、アミノエチル(メタ)アクリレート塩酸塩、アミノ
エチル(メタ)アクリレート硫酸塩等が好ましく、アミ
ノエチル(メタ)アクリレート塩酸塩が更に好ましく、
アミノエチルメタアクリレート塩酸塩が最も好ましい。
【0007】本発明において、ビニル系水溶性重合体
(A)は、モノマー(m)の単独重合体であっても、他
の公知のビニルモノマーとの共重合体であってもよい。
その場合に使用される他のビニルモノマーの例としては
アクリルアミド、アクリロニトリル、ビニルピロリドン
などの非イオン性ビニルモノマー、アクリル酸(塩)、
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸(塩)、イタ
コン酸(塩)などのアニオン性ビニルモノマー、(メ
タ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
クロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチ
ルベンジルアンモニウムクロライド、(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クロライド、
ジメチルジアリルアンモニウムメチルサルフェート、ビ
ニルピリジンなどのカチオン性ビニルモノマーなどがあ
げられ、これらの1種以上が使用できる。
【0008】これらの中で工業的観点から、アクリルア
ミドと(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライドなどのカチオン性ビニルモノマー
が好ましく、より好ましくは、アクリルアミドおよび
(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライドである。
【0009】モノマー(m)と他のビニルモノマーを共
重合する場合、モノマー(m)の共重合割合は目的に応
じて自由に選びうるが、ポリマーの性能、特に高分子凝
集剤として用いた時の脱水率の観点から、カチオン性ビ
ニルモノマーの合計量に対するモノマー(m)の含量
は、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モ
ル%以上、さらに好ましくは80モル%以上である。ま
た、非イオン性、アニオン性も含めた全ビニルモノマー
の合計量に対するモノマー(m)の含量も、同じ理由
で、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モ
ル%以上、さらに好ましくは80モル%以上である。
【0010】本発明において、ビニル系水溶性重合体
(A)がモノマー(m)を必須単位とすることから、
(A)のpH4、7、10におけるコロイド当量値をそ
れぞれa、b、cとしたとき、bとa、cとaの比は、
通常b/a=0.1〜0.5およびc/a=0〜0.1
である。
【0011】また、重合体(A)のpH4におけるコロ
イド当量値は、高分子凝集剤として用いた時の脱水性能
から、5.0以上が好ましく、より好ましくは5.5〜
13.0、さらに好ましくは6.0〜12.0である。
モノマー(m)を必須単位とすることにより、pH4に
おけるコロイド当量値が5.0以上の重合体も容易に得
ることができる。
【0012】本発明において、コロイド当量値は以下に
示すコロイド滴定法により求めることができる。 (1)試料50ppm水溶液の調整 試料0.2g(乾品換算したもの)を精秤し、三角フラ
スコにとり、イオン交換水100mlで溶解する。さら
にこの溶液を10mlとりイオン交換水390mlを加
え均一溶液として測定試料とする。 (2)コロイド当量値の測定 測定試料100mlをコニカルビーカーにとり攪拌しな
がら0.5%水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加え測定
pHに調整する。つぎにトルイジンブルー指示薬を2〜
3滴加え、N/400ポリビニル硫酸カリウム(N/4
00PVSK)試薬で滴定する。滴定速度は2ml/分
とし、測定試料が青から赤紫色に変色し、30秒以上保
持する時点を終点とする。 (3)空試験 イオン交換水100mlで(2)と同様の操作をおこな
う。 (4)計算法 コロイド当量値(meq/g)=1/2×(試料の滴定
量−空試験の滴定量)×(N/400PVSKの力価)
【0013】本発明の高分子凝集剤の分子量は、固有粘
度(1NーNaNO3 中、30℃で測定、単位:dl/
g、以下同様)で通常2以上のものである。2未満では
分子量が小さすぎて一般にはポリマーとして特性が出に
くい。一般に凝集性能は分子量が高いものほど良好であ
るので、固有粘度は4以上が好ましく、より好ましくは
5以上、特に好ましくは8以上である。
【0014】本発明の高分子凝集剤製品形状は、粉末
状、フィルム状、水溶液状、w/oエマルション状、懸
濁液状等公知の任意形状でよい。
【0015】本発明の高分子凝集剤は、公知の方法、た
とえば水溶液重合、水と有機溶剤を用いた乳化重合、懸
濁重合などにより製造できる。水溶液重合の場合、モノ
マー濃度が通常10〜80質量%となるようにモノマー
水溶液として系内を不活性ガスで置換した後、公知の重
合触媒(過硫酸塩たとえば過硫酸アンモニウムおよび過
硫酸カリウム;有機過酸化物たとえばベンゾイルパーオ
キシド;アゾ系化合物たとえば2,2′−アゾビス−
(アミジノプロパン)ハイドロクロライドおよびアゾビ
スシアノバレリン酸;およびレドックス触媒(過酸化物
(H22、過硫酸カリウムなど)と還元剤(重亜硫酸ソ
ーダ、硫酸第一鉄など)との組合せ)を加えて20〜1
00℃程度で数時間重合を行う。また、光増感剤を加え
た後、紫外線等を照射してもよい。粉末化を行うには、
このようにして得られた重合物を適宜細断して熱風乾
燥、溶剤沈澱・乾燥し、粉砕すればよい。
【0016】本発明の高分子凝集剤は、水中の懸濁粒子
に高い吸着性を示して効果的な凝集性(フロック形成
性)を示すので、公知の水系懸濁液の固液分離促進にと
くに限定なく使用できるが、実用的価値の面から、下
水、し尿などの微生物処理で生じる有機性汚泥(いわゆ
る生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝沈・浮
上汚泥およびこれらの混合物)の脱水により有用であ
る。これらのなかでも、同じ理由で、有機分含有量(V
SS/SS)が70%以上の汚泥により有用である。
【0017】本発明の高分子凝集剤は、単独でも使用で
きるが、目的に応じて、たとえば他のカチオン性ラジカ
ル重合性ビニルモノマー(n)を必須単位とする、カチ
オン性または両性のビニル系水溶性重合体(B)からな
る高分子凝集剤と併用してもよい。モノマー(n)とし
ては、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエ
チルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、(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
クロライド、ジメチルジアリルアンモニウムメチルサル
フェート、ビニルピリジンなどが挙げられる。(B)の
具体例としては、ポリメタアクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド−ア
クリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロラ
イドコポリマー、ポリビニルアミジン等のカチオン性ビ
ニル系水溶性重合体、アクリルアミド−アクリル酸−ア
クリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロラ
イドコポリマー等の両性ビニル系水溶性重合体があげら
れるが、中でも、両性ビニル系水溶性重合体および、p
H4におけるコロイド等量値が4.0以上であるカチオ
ン性ビニル系水溶性重合体が好ましく、ポリメタアクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド
が特に好ましい。
【0018】また、本発明の高分子凝集剤を添加され形
成されたフロック状の汚泥の脱水方法としては、公知の
遠心脱水、ベルトプレス脱水、フィルタープレス脱水、
キャピラリー脱水等がとれるが、効果の点から遠心脱
水、ベルトプレス脱水がより好ましい。
【0019】本発明の高分子凝集剤は、0.1質量%濃
度の水溶液とした時の水溶液pHが、好ましくは4.0
以下、特に好ましくは3.0以下である。水溶液pHが
4.0を上回ると十分な脱水性能が得られないことがあ
る。
【0020】0.1質量%水溶液とした時の水溶液pH
を4.0以下とするために、本発明の高分子凝集剤は酸
性物質を併用してもよい。酸性物質としては公知の無機
もしくは有機の酸性物質が使用でき、具体例としては硫
酸、塩酸、リン酸などの鉱酸;酸性リン酸ソーダ、酸性
ぼう硝、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、重硫酸
アンモニウム、スルファミン酸などの無機固体酸性物
質;シュウ酸などの有機酸があげられるが、効果および
経済性から無機固体酸性物質が好ましく、中でもスルフ
ァミン酸、酸性ぼう硝が特に好ましい。
【0021】本発明の高分子凝集剤は、通常0.1質量
%程度の濃度の水溶液にして使用されるが、その際、使
用目的に応じて、前記の酸性物質のほか、増粘剤、加重
剤、分散剤、防腐剤および無機塩などを併用することが
できる。
【0022】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 実施例1〜4、比較例1〜3 表1に示す組成のモノマーを重合させて得た高分子凝集
剤をそれぞれイオン交換水に溶解してpH4、7、10
におけるコロイド当量値を測定した。
【0023】
【表1】
【0024】実施例5〜8、比較例4〜6 表2に示す組成のモノマーを重合させて得た高分子凝集
剤をそれぞれイオン交換水にとかして0.1%水溶液と
し、K市下水処理場余剰汚泥(pH6.9、TS(総固
形分)2.3%、有機分81%)にポリマーとして0.
85%/TSずつ添加して小型ベルトプレス脱水機を用
いて脱水試験を行い、得られた脱水ケーキの含水率を測
定した。試験結果を表2に示すが、本発明の高分子凝集
剤(実施例5〜8)は、比較例4〜6に比べて、高い脱
水性(低いケーキ含水率)を示した。
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明の高分子凝集剤は下水、し尿など
の微生物処理で生じる有機性汚泥に対し優れた脱水効果
を有する。とくに従来脱水が困難であった有機分含有量
(VSS/SS)の高い汚泥に対し際だった効果を発揮
することから、高分子凝集剤として極めて有用である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1級アミン塩基を有するラジカル重合性
    (メタ)アクリル系モノマー(m)を必須単位とするビ
    ニル系水溶性重合体(A)からなり、重合体(A)のp
    H4、7、10におけるコロイド当量値をそれぞれa、
    b、cとしたとき、b/a=0.1〜0.5およびc/
    a=0〜0.1である高分子凝集剤と、他のカチオン性
    ラジカル重合性ビニルモノマー(n)を必須単位とする
    ビニル系水溶性重合体(B)からなる高分子凝集剤を併
    用して汚泥に添加してフロックを形成して固液分離を行
    うことを特徴とする汚泥の脱水方法。
  2. 【請求項2】 該モノマー(m)が下記一般式(1)で
    示されるモノマーである請求項1記載の汚泥の脱水方
    法。 CH2=CR−CO−X−Q−NH2・HZ (1) [式中、RはHまたはCH3;XはOまたはNH;Qは
    CH2CH2、CH2CH2CH2またはCH2CH(OH)
    CH2;ZはCl、Br、I、NO3、1/2SO 4、C
    3SO3、H2PO4またはCH3COOである]
  3. 【請求項3】 ZがClである請求項2記載の汚泥の脱
    水方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010194446A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Hymo Corp 汚泥の脱水方法
JP2015150534A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 ハイモ株式会社 凝集処理剤及びそれを用いた汚泥の脱水方法

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