JPS5845882B2 - 懸濁液の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、上下水汚泥、河川、湖沼、港湾、海域等の底
質いわゆるヘドロ、工場排水汚泥、その他の懸濁液の処
理に関する。

さらに詳しくは、叙上の如き懸濁液、特に有機質暉濁質
を含有し、凝集しにくいあるいは凝集しても脱水濾過性
の悪いものを多く含有するような懸濁液に、ナフテン酸
をアミン系界面活性剤と水溶性酸さらに必要に応じて水
溶性塩を用いて水中に亦散させてなる水中油滴型乳剤を
添加して懸濁質を凝集、脱水性のよいフロックとして分
離させるこ１とを特徴とする懸濁液の処理方法に関する
ものである。

懸濁液の処理方法として凝集剤を添加し懸濁質を凝集ブ
ロックを形成させ固液分離し、あるいは脱水機により脱
水して脱水汚泥として体積を縮少し、これをそのままあ
るいはセメント固化して処分する。

あるいは焼却して灰として処分する方法が一般に用いら
れている。

しかし乍ら、懸濁液の懸濁液が有機質を多く含み、且つ
土粒子が粘土質やシルト質を多く含む場合は、凝集も脱
水性も悪く、脱水汚泥の固化性も悪く、その処理方法に
苦労しているのが現状である。

有機質を多く含む汚泥、たとえば下水処理工程で発生す
る生汚泥、消化汚泥、それらの混合汚泥などは、脱水濾
過を容易にするため消石灰、塩化第二鉄、塩化アルミな
どを添加して脱水濾過しているが、その添加剤の添加量
が多いために脱水汚泥を焼却したあとの焼却灰が多量に
発生し、その処分に苦労している。

また石灰を用いるため、汚泥中にクロム化合物があれば
脱水汚泥を焼却して生ずる焼却灰中に６価クロムを生じ
、そのクロムの溶出による公害問題が生ずる。

消石灰などを用いずに、有機高分子凝集剤を用いて汚泥
を凝集しフロックを形成させ、これを脱水させる方法も
ある。

しかし真空脱水機による脱水はフロックがくずれやすい
ことと、有機高分子凝集剤が親水性であるため非常に濾
過効率が悪く、また深液の濁度も犬である。

そのため遠心脱水機による脱水方法が多く採用されてい
るが、これも遠心脱水効率を高めるためにはフロックを
大きくするために高分子凝集剤の量も多量に用いる必要
がありＰ液の濁度が大きく、また処理費が高価となると
いう欠点があった。

本発明の目的は、叙上の欠点を改善するもので、特殊の
凝集剤を用い、従来の高分子凝集剤では凝集しにくい、
また凝集しても脱水ｐ過性の悪い懸濁液を凝集して効率
よく固液分離できる懸濁液の処理方法を提供するもので
ある。

本発明の目的は、本発明の方法すなわち、懸濁液に、ナ
フテン酸をアミン系界面活性剤と水溶性酸さらに必要に
応じて水溶性塩を用いて水中に分散させてなる水中油滴
型乳剤を添加して懸濁液の懸濁質を凝集分離させること
によって達成することができる。

本発明でいう懸濁液とは、上下水汚泥、河川、湖沼、港
湾、海域等の水底に堆積する底質いわゆるヘドロ、工場
その他の排水汚泥、廃棄汚泥、スラッジ等である。

本発明で使用されるナフテン酸は、商業上市販されてい
るナフテン酸で一般に酸価１２０以上のものである。

また、このナフテン酸に、その約５０重量％までオレイ
ン酸、ステアリン酸その他の脂肪酸、牛脂、硬化牛脂、
大豆油、その他の脂肪油、アスファルト、重質油等を添
加したものも※※使用することができる。

ナフテン酸は、原油中に存在するもので石油精製の際に
生産されるものである。

ナフテン酸は、化学的には一般式ＲＣＯＯＨ，ここにＲ
はナフテン基、すなわち主としてシクロペンクン、ある
いはシクロペンタンの同族体から導かれた基であり、そ
しである場合には複環シクロペンタン誘導体から導かれ
た基である。

また、シクロヘキサンから導かれたカルボン酸や脂肪酸
も少量存在する。

商業上のナフテン酸には屡々側鎖のついたグループも多
く存在する。

また、商業上のナフテン酸は、炭化水素油、フェノール
、メルカプタン（チオフェノールを含む）なども少量含
むことがある。

一例としてナフテン酸の代表的な型をあげるナフテン酸
は、原油留分の重質ナフサ、ケロシン、ガス油、潤滑油
などから得られるが、比較的高分子量のナフテン酸は潤
滑油留分から製造される。

本発明で使用されるアミン系界面活性剤は、飽和または
不飽和の脂肪族、脂環族、モノアミン、ジアミン、トリ
アミン、アミドアミン、ヒドロキシアミン、それらの酸
化エチレン付加物、ポリアミノエチルイミダシリン等で
ある。

これらのアミン系界面活性剤は単独で、または２種以上
併用して使用される。

アミン系界面活性剤の具体的な例をあげると、例えば牛
脂アミン、牛脂ジアミン、半硬化あるいは硬化牛脂ジア
ミン、大豆ジアミン、ココナツツジアミン、ステアリル
プロピレンジアミン、オレイルプロピレンジアミン、牛
脂トリアミン、半硬化あるいは硬化牛脂トリアミン、牛
脂ジアミンの酸化エチレン付加物、牛脂トリアミンの酸
化エチレン付加物、ポリアミノエチルオレイルイミダシ
リン、ポリアミノエチルステアリルイミダゾリンなどで
ある。

また、本発明で使用される水溶性酸は、塩酸、硫酸、硝
酸、燐酸、スルファミン酸、蟻酸、醋酸、蓚酸等である
。

通常塩酸、スルファミン酸、醋酸等が使用される。

これらの酸は、アミン系界面活性剤を中和し、水溶性の
乳化剤とする。

本発明で必要に応じて使用される水溶性塩とは、Ｋ、Ｎ
ａ 、Ｌｉ 、Ｓｒ 、ＮＨ４，Ｃａ、Ｍｇ 、Ｚｎ。

Ｆ ｅ 、 Ｂ ａ 、 Ａ Ｉ等の水溶性塩で、通常
塩酸、硝酸、硫酸、スルファミン酸、醋酸などの塩を作
用させたものである。

たとえば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグ
ネシウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化アルミ、硫酸
アルミ等である。

これらの塩の使用は、本発明の凝集剤の懸濁液に対する
凝集効果を向上させるのに有効である。

そして、本発明でいうナフテン酸をアミン系界面活性剤
と水溶性酸さらに必要に応じて水溶性塩を用いて水中に
分散させてなる水中油滴型乳剤（以下単に本発明される
凝集剤という）の各材料の配合割合は、大体法のようで
ある。

ナフテン酸１００重量部に対してアミン系界面活性剤２
０〜１５０重量部、通常は３０〜１２０重量部を使用す
る。

水溶性酸の量は、アミン界面活性剤を中和し、それが乳
化剤として働らくことのできる量を必要とする。

たとえば、牛脂ジアミンでは、牛脂ジアミン１００重量
部に対し醋酸で３０〜５０重量部を使用する。

水溶性塩の量は、水の１０重量部以下の量で用いる。

本発明で使用される凝集剤は、たとえば次のようにして
造ることができる。

ナフテン酸、またはナフテン酸にその重量の５０％をこ
えない量で重油、油脂等を添加したものに、アミン系界
面活性剤の一部を添加混合するか、添加しないままこれ
を約８０〜１３０℃の温度に加熱したものを、水にアミ
ン系界面活性剤と水溶性酸をさらに必要に応じて水溶性
塩を添加溶解して乳化液とし、これを５０〜８０℃の温
度に加熱したものと、ノ＼レルホモジナイザー、コロイ
ドミル、ホモミキサーなどの乳化機を用いて混合するこ
とによって水中油型の本発明の凝集剤を得ることができ
る。

本発明で使用される凝集剤は、一般に不揮発分５〜５０
重量％、通常５〜３０重量％の濃度で供給される。

これより濃度を濃くすると粘度が高くなり取扱上不便で
ある。

少量のアルコール、ケトン、セロソルブ等の添加は粘度
を下げるのに役立つ。

凝集剤におけろ水相のｐＨは８以下である。懸濁液を処
理するには、常温の懸濁液に本発明で使用される凝集剤
をそのまま、あるいは水で稀釈して所定量を添加混合す
る。

その添加量は、懸濁液の固形分（重量）に対し凝集剤の
不揮発分が０．１〜２０重量％の範囲である。

通常０．５〜１０重量％で使用される。

添加量は、懸濁液の質によってかわる。

しかし、一般に０．１重量％を下まわる量では凝集効果
が期待できない。

また、逆に２０重量％をこえるときは添加量をふやして
も凝集効果をさらに増大させることは期待できず高価と
なり経済的でない。

懸濁液に、本発明に使用される凝集剤を所定量添加混合
すると懸濁液は２〜３分で凝集をはじめ大きなフロック
を形成し固液分離する。

この固液分離速度が早く２相にきれいに分れるので、容
易に水を分離できるが、ざらに固液を真空で流過布を用
いて沢過すると急速に濾過することができる。

ｐ液はきれいで濁度が小さい。

流過残渣もｐ布から比較的容易に剥れる。

本発明に使用される凝集剤は、巨大カチオンの分散液で
あるため懸濁液の懸濁質、特に親水コロイドに対する吸
着性が大きい。

懸濁液のｐＨがアルカリ性であると凝集が早くなるが凝
集効果にはかわりがないので、アルカリ側から酸側の広
い範囲に有効である。

懸濁液の凝集には、懸濁液の温度が高い方が凝集効果が
顕著である。

懸濁液を本発明に使用される凝集剤と共に高分子凝集剤
、無機凝集剤等を併用することも可能であり、また併用
により凝集分離効果をたかめることができる。

たとえば、高分子凝集剤と併用して相乗効果が認められ
、良好な結果が得られた。

このように、本発明に使用される凝集剤と共に併用され
る高分子凝集剤や無機系凝集剤の例をあげると次のよう
である。

たとえば、高分子凝集剤では、アルギン酸ソーダ、カル
ボキシメチルセルローズ、メチルセルローズ、ヒドロキ
シエチルセルローズ、ポリアクリルアミド、ポリアクリ
ルアミドの加水分解塩、ポリメタアクリルアミド、ポリ
アクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸マレイン酸ソーダ、
ポリエチレンイミン、ポリビニールアルコール、ポリビ
ニールピリジン共重合物塩、ポリヒニールイミダゾリン
、ポリアクリルアミドの４級化アクリレート、ポリアク
リルアミドのアミノエチル化物の４級塩、などである。

無機系の凝集剤では、たとえば消石灰、塩化第二鉄、塩
化アルミ、硫酸アルミなどである。

次に本発明の懸濁液の処理方法の効果について説明する
。

（１）懸濁液の懸濁質を凝集し、大きなフロックを形成
させ効率よく固液分離できる。

本発明に使用される凝集剤は、ナフテン酸とアミン系界
面活性剤が結合あるいは組合された状態で巨大なカチオ
ンとして水中に分散しており、懸濁液に加えると乳剤の
ため懸濁液中に速かに容易に分散する。

そして懸濁液中の有機質の親水性コロイド状物質や粘土
質は殆んど水中で負に帯電しているので電気的に吸着し
、速かに凝集することができる。

しかし乍ら、本発明に使用される凝集効果は単に電気的
のものではない。

石灰石粉や消石灰のように明らかに水中で陽に帯電する
物質が多く含有されていても凝集分離効果が顕著である
。

これはナフテン酸の構造からくる親和性とアミンとを結
びつけた特別の状態の乳化状態からくるものと思われる
。

懸濁液に本発明で使用される凝集剤を添加して凝集して
できるフロックは丈夫で疎水化され、水離れがよく、そ
のため脱水濾過性能が良好になるものと推察される。

（２）本発明の処理方法により懸濁液を凝集させ脱水さ
せた汚泥は焼却後の灰分が少なく処理費が節約できる。

無機凝集剤を多量に使用することなく、本来の汚泥の固
形分を焼却した灰分だけであるからその量は少ない。

（３）本発明の処理方法に、有機高分子凝集剤を併用す
ることにより、懸濁液の凝集分離、脱水流過性能を向上
させることができる。

また本発明の処理方法に無機系凝集剤を併用することに
より本発明の処理方法の効果をたかめることができる。

（４）本発明の方法により得られた凝集脱水汚泥は乾燥
しやすく、また乾燥したものを水につけてももとの汚泥
のようにベタベタにならない。

また脱水汚泥をセメント等で固化するのが容易である。

以下２，３の実施例をあげて本発明の処理方法を実施す
る。

実施例 １ ナフテン酸（シェル石油製品、酸化１２０）５重量部に
デオミンＴ（アーマツク社製品、商品名、牛脂ジアミン
）０．１重量部を添加混合し、１１０〜１２０℃の温度
にしたものを、ホモミキサーを用いて水１００重量部に
半硬化牛脂ジアミン５重量部、醋酸２重量部、塩化カル
シウム（２水塩）３重量部を加え溶解し、温度約６０℃
に保った乳化液に添加攪拌混合し本発明に使用される凝
集剤（以下凝集剤Ａという）を得た。

下水消化汚泥（懸濁固形分３重量％、懸濁固形分の灼熱
減量５０重量％）に対し、凝集剤Ａを種種の添加量で添
加し懸濁物質の凝集して沈降する速度、ヌツチェ試験に
よる濾過性能、およびヌツチェ試験のＰ液の光透過率に
ついて測定した。

これらの試験結果を第１表に示す。

比較のために実施例と同じ下水消化汚泥について薬剤無
添加のもの、塩化第二鉄と消石灰を添加したもの、アニ
オン高分子凝集剤を添加したものについて実施例と同様
に試験を行った。

それらの試験結果を第１表に併記した。

尚実験方法は、次に示す方法によった。

（１）沈降速度の試験方法 メスシリンダー（容量１００７ｄ）に下水汚泥と添加剤
とを混ぜたものを１００ｍ１入れ、１分間上下転倒によ
り振盪した後、静置して経過時間に対する凝集沈降する
界面の高さを測定し界面の沈降速度を求める。

（２）ヌツチェテスト （社会法人）日本下水道協会発行「下水試験方法」に準
拠して、下水汚泥に凝集剤を添加し、１分間混合したも
の１００ｒＩｌｌをブクナー漏斗に入れて真空ｐ過し、
汚泥表面の水分の消えるまでの時間を測定する。

（３）光透過率 ヌツチェ試験のｐ液について光透過式試験を用いて光の
透過率を測定する。

水道水の光透過率を１００％として透過率を求める。

第１表の試験結果から明らかなように凝集剤Ａを下水消
化汚泥のＳＳ（懸濁固形分つまり不揮発分）に対し１０
重量％（不揮発分に換算すると１．３４重量％）の量で
沈降速度、ヌツチェテスト共に顕著な効果も示し酒液の
光透過率も改善され、無添加および塩化第二鉄と消石灰
との添加の場合より良好であり、３０重量％（不揮発分
に換算すると４重量％）では高分子凝集剤と比較しても
遥かに良好な結果を示す。

特に、流過時間が早く、また涙液がきれいで光の透過率
が太きい。

８０重量％（不揮発分に換算すると１０．７重量％）以
上では凝集剤Ａをそれ以上槽しても効果は殆んどかわら
ないことを示す。

実施例 ２ 下水消化汚泥（実施例１に同じ）とし原汚泥（ＳＳ
２．７重量％、ＳＳの灼熱減量７０重量％）の２種類の
汚泥について、凝集剤Ａを単独添加する場合と、凝集剤
Ａとカチオン系高分子凝集剤カヤフロック Ｋ７４４
（日本化薬■製品、商品名）を併用添加する場合のヌツ
チェ試験による流過時間の涙液の光透過率について測定
した。

これらの結果を第２表に示す。

比較例として塩化第二鉄と消石灰の添加、およびカヤブ
ロック Ｋ７４４添加について実施例２と同様に試験し
た。

それらの結果を第２表に示した。第２表の結果から明ら
かなように凝集剤Ａに高分子凝集剤を併用することによ
り、流過時間が早くなり、相乗効果が認められる。

実施例 ３ ナフテン酸（酸価１４０） ５重量部に牛脂トリアミ
ン（花王石鹸■製）０．５重量部を添加し、約１１０℃
に加熱したものを、水１００重量部に半硬化牛脂ジアミ
ン ２重量部、醋酸 ０．６重量部、塩化カルシウム
５重量部を添加溶解し、約６０℃に加熱した乳化液にホ
モミキサーを用いて分散させ、さらにホモジナイザーを
通して水中に良好に分散した。

本発明に使用される凝集剤（以下凝集剤Ｂという）を得
ることができた。

実施例１に使用した下水消化汚泥１００重量部に凝集剤
Ｂを２重量部を添加混合したところ、即時に懸濁質を凝
集大きなフロックを形成分離した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 懸濁液に、ナフテン酸をアミン系界面活性剤と水溶
   性酸さらに必要に応じて水溶性塩を用いて水中に分散さ
   せてなる水中油滴型乳剤を添加して懸濁液の懸濁質を凝
   集分離させることを特徴とする懸濁液の処理方法。