JPH1157800A

JPH1157800A - 汚泥脱水方法

Info

Publication number: JPH1157800A
Application number: JP9215199A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Hanami; 勇一花見; Yasuhiko Ishii; 保彦石井; Chiemi Nagano; 千恵三長野
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-03-02
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JP3787970B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない薬剤使用量で強度の大きいフロックを
形成して、高い加圧力により加圧脱水することができ、
これにより低含水率で剥離性の良好な脱水ケーキを生成
することができ、ケーキ増加率の小さい汚泥脱水方法を
提案する。【解決手段】貯槽１から有機性汚泥を第１槽２に導入
して無機凝集剤８を添加し、攪拌機７により混合してｐ
Ｈ２．５〜５に調整し、第２槽３で両性ポリマー１１を
添加して攪拌機１２で強攪拌し、両性ポリマー１３を添
加して第３槽４で攪拌機１４により緩速攪拌し、これに
より調製された汚泥をフィルタプレスにより、最高圧力
１０〜１５ＭＰａで加圧脱水する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は難脱水性の有機性汚
泥に無機凝集剤および両性ポリマーを添加して加圧脱水
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水、し尿、有機性産業排水等の処理に
より生じる難脱水性の有機性汚泥の脱水方法として、汚
泥に塩化第二鉄等の無機凝集剤、消石灰およびアニオン
性またはノニオン性ポリマーを添加して凝集させ、フィ
ルタプレスで加圧脱水する方法がある。しかしこの方法
では、含水率７０％程度の脱水ケーキが得られるが、大
量の無機凝集剤を使用する必要があり、ケーキ固形分増
加率が３０〜５０重量％にも達するほか、カルシウム成
分の溶出によりスケール障害が起きる等の問題点があ
る。

【０００３】一方、汚泥にポリ硫酸鉄、ポリ塩化アルミ
ニウム等の多量化した無機凝集剤とアニオン性またはノ
ニオン性ポリマーとを添加して凝集させ、ベルトプレス
等で脱水する方法がある。しかしこの方法ではケーキ含
水率が高く、さらに含水率を低下させることが求められ
ている。

【０００４】このような点を改善する方法として、無機
凝集剤と両性ポリマーを添加して凝集させ、ベルトプレ
スで脱水する方法が提案されている（特開平２−１８０
７００号）。この方法ではケーキ含水率が改善される
が、さらに低いケーキ含水率とすることが求められてい
る。

【０００５】一般にベルトプレスは１〜３ＭＰａ（ゲー
ジ圧）の圧力で圧搾することにより脱水しているのに対
し、フィルタプレスでは１０〜１５ＭＰａ（ゲージ圧）
の高い圧力で圧搾するため、低いケーキ含水率の脱水ケ
ーキが得られるが、凝集汚泥（フロック）の強度が大き
くないと、フロックが破壊して濾布に目詰まりを起こ
し、脱水することができなくなる。上記の無機凝集剤と
両性ポリマーを添加する場合も、低い加圧力のベルトプ
レスでは脱水可能であるが、高い加圧力のフィルタプレ
スではフロックが破壊して目詰まりにより脱水できなく
なるため、さらに強度の大きいフロックとすることが求
められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、少な
い薬剤使用量で強度の大きいフロックを形成して、高い
加圧力により加圧脱水することができ、これにより低含
水率で剥離性の良好な脱水ケーキを生成することがで
き、ケーキ増加率の小さい汚泥脱水方法を提案すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機性汚泥に
無機凝集剤および第１のポリマーとして両性ポリマーを
添加して強攪拌し、さらに第２のポリマーとして両性ポ
リマーを添加して緩速攪拌した後、加圧脱水することを
特徴とする汚泥脱水方法である。

【０００８】本発明において処理対象となる有機性汚泥
は特に限定されないが、例えばし尿の嫌気性消化汚泥、
し尿の好気性消化汚泥、し尿浄化槽汚泥、し尿消化脱離
液、下水、各種産業廃水の活性汚泥処理における余剰汚
泥、下水の最初沈澱池汚泥、し尿、下水等の三次処理で
発生する凝集汚泥、各種産業廃水の凝集汚泥などの有機
性汚泥をあげることができる。このような汚泥は有機物
のほかに、砂、凝集フロック等の無機物を含んでいても
よい。

【０００９】本発明で使用する無機凝集剤は凝集性を有
する無機薬剤であって、例えば硫酸第二鉄、塩化第二
鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化ア
ルミニウム、ポリ硫酸鉄など、従来より汚泥脱水に使用
されていた無機凝集剤を使用することができる。

【００１０】本発明で第１および第２のポリマーとして
使用する両性ポリマーはカチオン性基およびアニオン性
基を有する水溶性ポリマーであり、ノニオン性基を有し
ていてもよい。このような両性ポリマーとしては、例え
ばアニオン性モノマーおよびカチオン性モノマーの共重
合体、アニオン性モノマー、カチオン性モノマーおよび
ノニオン性モノマーの共重合体、あるいはアニオン性モ
ノマーとノニオン性モノマーの共重合体のマンニッヒ変
性ホフマン分解等のカチオン変性物などがあげられる。

【００１１】アニオン性モノマーとしては、例えばアク
リル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メ
タクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどがあげられ
る。カチオン性モノマーとしては、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、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレー
ト、それらの四級化物などがあげられる。四級化物とし
ては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレートメ
チルクロライド四級化物（ＤＡＡ）、ジメチルアミノエ
チルメタクリレートメチルクロライド四級化物（ＤＡ
Ｍ）、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドメチルク
ロライド四級化物（ＤＡＰＡＡｍ）などをあげることが
できる。ノニオン性モノマーとしては、例えばアクリル
アミド（ＡＡｍ）、メタアクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−ジ
メチル（メタ）アクリルアミドなどがあげられる。

【００１２】これらの化合物の共重合体として、具体的
にはＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＭ／ＡＡ／Ａ
Ａｍ共重合体、ＤＡＡ／ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合
体、ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＡ／Ａ
Ａ共重合体、ＮａＡ／ＡＡｍ共重合体マンニッヒ変性物
等が好適であり、特にカチオン性モノマーが２０モル％
以上、好ましくは２５モル％以上で、アニオン性モノマ
ーが１０モル％以上、好ましくは１５モル％以上のもの
が好適である。

【００１３】本発明ではこのような両性ポリマーを１種
単独で、あるいは２種以上の混合物として使用できるほ
か、両性ポリマーと他のポリマー、特にカチオン性ポリ
マーとの混合物として用いることができる。他のポリマ
ーとの混合物として用いる場合、高カチオン性ポリマー
との混合物として用いるのが好ましい。このようなカチ
オン性ポリマーとしては、アミド基、ニトリル基、アミ
ン塩酸塩、ホルムアミド基などを含むポリビニルアミジ
ンや、ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロ
ライド４級化物や、ベンジルクロライド４級化物などと
アクリルアミドの共重合物などの高カチオン性ポリマー
が有効である。これらの他のポリマーは両性ポリマー１
重量部に対して１重量部以下の混合物として使用するの
が好ましい。上記の第１および第２のポリマーは別のも
のでもよいが、同一のものを用いる方が操作が簡素化し
好ましい。

【００１４】本発明の汚泥脱水方法は前記有機汚泥に前
記無機凝集剤を汚泥のＳＳ乾燥重量に対し、１０〜８０
重量％、好ましくは４０〜７０重量％添加し、ｐＨ２．
５〜５、好ましくは３〜４．５となるように制御して混
合する。このとき無機凝集剤の種類によって添加量とｐ
Ｈを最適範囲に選ぶ。無機凝集剤の添加により上記ｐＨ
範囲に調整されない場合は必要により酸またはアルカリ
剤を添加して調整する。これにより汚泥と凝集剤が反応
して凝集が起こる。

【００１５】こうして無機凝集剤を混合した汚泥に第１
のポリマー添加として両性ポリマーまたは両性ポリマー
と他のポリマーとの混合物を添加し、第１の攪拌として
強攪拌を行う。このときのポリマーの添加量は汚泥中の
ＳＳ乾燥重量に対し０．５〜２重量％、好ましくは０．
８〜１．２重量％とする。

【００１６】第１の攪拌は強攪拌であって、攪拌機の周
速として３００〜５００ｍ／分、好ましくは３５０〜４
５０ｍ／分とするのが適している。ポリマーの添加によ
り凝集汚泥がフロック化するが、このとき強攪拌するこ
とによりフロックに強い衝撃を与えてフロック中の水分
を放出するとともに、衝突によるフロックの硬化を促進
し、強固なフロックを形成する。

【００１７】こうして第１のポリマー添加と第１の攪拌
を行った汚泥に対して第２のポリマー添加として両性ポ
リマーまたは両性ポリマーと他のポリマーとの混合物を
添加し、第２の攪拌として緩速攪拌を行う。このときの
ポリマーの種類は第１のポリマーと同一でも異なってい
てもよい。またポリマーの添加量は汚泥のＳＳ乾燥重量
に対して０．１〜１重量％、好ましくは０．２〜０．５
重量％とする。この場合、第１および第２のポリマーの
添加量を１００としたとき、第１のポリマーの添加量を
約８０、第２のポリマーの添加量を約２０の割合とする
のが好ましい。第２の攪拌は攪拌機の周速として２０〜
１００ｍ／分、好ましくは３０〜６０ｍ／分で、汚泥脱
水における通常攪拌よりも弱い強度である。このような
緩速攪拌を行うことにより、微細化されたフロックが集
合して小形の粒状フロックが生成する。

【００１８】こうして粒状のフロックが生成した汚泥を
加圧脱水する。加圧脱水の手段としてはフィルタプレス
が好ましいが、ベルトプレス、遠心分離その他の機械的
脱水手段でもよい。脱水の際の加圧力は４〜２０ＭＰａ
（ゲージ圧）、好ましくは５〜１０ＭＰａとするのが好
ましい。この圧力は通常のフィルタプレスに適用される
圧力である。ベルトプレス、遠心分離等でも、従来の方
法で調質する場合よりも低含水率の脱水ケーキが得られ
る。

【００１９】この場合フロックは強攪拌によって形成さ
れた緻密で強固な微細フロックが緩速攪拌により集合し
て粒状化しているため、濾過脱水性に優れ、高い圧力を
かけても目詰まりを生じることはなく、効率よく水が分
離されて低含水率で剥離性の良好な脱水ケーキが形成さ
れる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、有機性汚泥に無機凝集
剤および両性ポリマーを添加して強攪拌し、さらに両性
ポリマーを添加して緩速攪拌した後加圧脱水するように
したので、少ない薬剤使用量で強度の大きいフロックを
形成して、高い加圧力により加圧脱水することができ、
これにより低含水率で剥離性の良好な脱水ケーキを生成
することができ、ケーキ増加率も小さい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は実施形態の汚泥の脱水方法を示す
フローシートである。

【００２２】図１において、１は貯槽、２は第１槽、３
は第２槽、４は第３槽、５はフィルタプレスである。

【００２３】図１の汚泥の脱水方法は、まずし尿、下
水、各種有機性排水処理施設等で発生する汚泥６を貯槽
１に導入して貯留し、汚泥を均一化して汚泥の性状変化
を小さくする。

【００２４】貯槽１から均一化した汚泥６を定量ポンプ
Ｐ₁により第１槽２に導入し、ここで攪拌機７により攪
拌しながら無機凝集剤８を添加して反応させる。このと
き、ｐＨ計９によりｐＨ２．５〜５、好ましくは３〜
４．５になるように無機凝集剤８の添加量を制御する。
無機凝集剤８を設定量添加して所定ｐＨにならないとき
はｐＨ計の検出値によりｐＨ調整剤１０を注入して上記
ｐＨ範囲に制御する。攪拌機７は汚泥と無機凝集剤を混
合できる攪拌強度であればよく、平羽根またはプロペラ
型羽根を用い、周速１００〜３００ｍ／分、好ましくは
１５０〜２００ｍ／分、とする。第１槽の滞留時間は１
〜１０分間、好ましくは２〜５分間程度とする。

【００２５】第１槽２の汚泥を第２槽３に導入し、ここ
で第１のポリマー１１を添加し、攪拌機１２により強攪
拌を行う。第１のポリマーは両性ポリマーまたは両性ポ
リマーとカチオン性ポリマーとの混合物であり、前記添
加量となるように添加する。攪拌機１２は平羽根または
プロペラ型羽根を用い、第１の攪拌として周速３００〜
５００ｍ／分、好ましくは３５０〜４５０ｍ／分の強攪
拌を行う。第２槽３における滞留時間は１〜１０分間、
好ましくは３〜５分間とする。この強攪拌により汚泥と
無機凝集剤の反応がいったん微細化されて均一に反応
し、さらに両性ポリマーと反応することにより、微細で
強固なフロックが生成する。

【００２６】第２槽３の反応物は第３槽４に移送する
際、第２のポリマー１３を添加して第３槽４に導入し、
攪拌機１４により緩速攪拌を行う。第２のポリマー１３
は第１のポリマーとは同じものを使用することができ
る。この場合第１のポリマーとして約８０重量％、第２
のポリマーとして約２０重量％となるように配分して添
加する。第１および第２のポリマーの合計量は汚泥のＳ
Ｓ乾燥重量に対して１〜１．７重量％／ＳＳとするのが
好ましい。攪拌機１４は多段羽根式の攪拌機を用い、周
速２０〜１００ｍ／分、好ましくは３０〜６０ｍ／分で
緩速攪拌する。緩速攪拌により微細フロックが集合して
小形の粒状フロックが生成する。滞留時間は次工程が連
続式のベルトプレスの場合は５〜３０分間、好ましくは
１０〜１５分間とすることができるが、次工程がバッチ
式のフィルタプレスの場合には調質汚泥の貯留槽を兼ね
るために、実際上は３０〜１２０分間、好ましくは４０
〜６０分間とすることができる。

【００２７】第３槽４において粒状フロックを形成した
調質汚泥はポンプＰ₂によりフィルタプレス５に供給し
て加圧脱水を行う。フィルタプレスはポンプの吐出圧を
利用して汚泥を濾過脱水し、さらに圧搾を行って低含水
率の脱水ケーキを形成する装置である。このときの最高
圧力は４〜２０ＭＰａ（ゲージ圧）、好ましくは５〜１
０ＭＰａ（ゲージ圧）とする。このような加圧力で脱水
できる限り、任意の形状のフィルタプレスを用いること
ができる。このようなフィルタプレス５による加圧脱水
により低含水率の脱水ケーキ１５を得る。脱水により生
じる濾液１６は処理装置（図示せず）に戻す。

【００２８】第３槽４で調質を行った汚泥は弱酸性であ
るので、フィルタプレス等に腐食等のおそれがある場合
は、アルカリを添加して中和してもよい。この場合でも
フロックの脱水性に対する影響は少ないが、フィルタプ
レスへの移送直前に中和するのが好ましい。

【００２９】本発明ではフロックは強攪拌によって形成
された緻密で強固な微細フロックが緩速攪拌により集合
して粒状化しているため、濾過脱水性に優れ、フィルタ
プレスにより高い圧力をかけても目詰まりを生じること
はなく、効率よく水が分離されて、低含水率で剥離性の
良好な脱水ケーキが形成される。

【００３０】すなわち従来法のように周速１００〜２０
０ｍ／ｍｉｎで攪拌して凝集を行う場合は、フロック中
に無機凝集剤および／またはポリマーと反応しない部分
が残り、この部分は高い圧力により容易に破壊されて濾
材が目詰まりを起こすが、本発明では強攪拌によりこの
ような汚泥の未反応部分が存在しなくなり、しかもさら
に緩速攪拌により粒状のフロックが形成されるため、フ
ィルタプレスにより高い圧力に加圧しても濾材（濾布）
の目詰まりは生じず、脱水ケーキの剥離性もよい。

【００３１】フィルタプレス５の代りにベルトプレスそ
の他の加圧脱水装置を用いることができるが、この場合
も従来の方法で汚泥を調質した場合よりも低含水率の脱
水ケーキを得ることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例について
説明する。各例中、％は重量％である。実施例１〜２固形分濃度（ＳＳ）２０，０００ｍｇ／ｌ、有機物濃度
６３％（対ＳＳ）のし尿処理混合汚泥の脱水処理を図１
の方法により行った。無機凝集剤として塩化第二鉄を用
い、第１および第２のポリマーとして両性ポリマーＡ：
ＤＡＡ／ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ（モル比２３／２／１５
／６０）を用い、表１の条件で反応させ、含有効濾過面
積１２０ｍ²のフィルタプレスを用いて６ＭＰａで加圧
脱水した。結果を表１に示す。

【００３３】比較例１同一の汚泥について表１に示す薬剤を用い、第２槽にお
ける攪拌強度を変え、第３槽の処理は省略して同様の処
理を行った結果を表１に示す。

【００３４】比較例２第１槽において無機凝集剤として塩化第二鉄と消石灰を
用い、第２槽においてポリマーとしてカチオン性ポリマ
ーＢ：ＤＡＡ／ＡＡｍ（モル比２０／８０）を用いて同
様に処理した結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の注１）：添加量は汚泥のＳＳ乾燥重量に対する％（ただし
塩化第二鉄はＦｅ（ＯＨ）₃として表示）２）：攪拌強度は周速（ｍ／分）

【００３７】表１の結果より、強攪拌と緩速攪拌の組合
せによる実施例１、２は少ない薬剤使用量で、目詰まり
なしに、高い圧力で脱水可能であり、ケーキ含水率は低
く、ケーキ剥離性は良好で、ケーキ増量も少ないことが
わかる。これに対して強攪拌を行わない比較例１は目詰
まりにより脱水不可となり、消石灰を用いる比較例２は
多量の薬剤を用い、濾液ｐＨが高く、ケーキ増量も大き
いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の汚泥の脱水方法を示すフローシート
である。

【符号の説明】

１貯槽２第１槽３第２槽４第３槽５フィルタプレス６汚泥７、１２、１４攪拌機８無機凝集剤９ｐＨ計１０ｐＨ調整剤１１第１のポリマー１３第２のポリマー１５脱水ケーキ１６濾液

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性汚泥に無機凝集剤および第１のポ
リマーとして両性ポリマーを添加して強攪拌し、さらに
第２のポリマーとして両性ポリマーを添加して緩速攪拌
した後、加圧脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。