JPS5916599A - 汚泥脱水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、汚泥脱水方法に関するものである。下水、
し尿または各種産業廃水の処理において余剰汚泥や凝集
汚泥などの汚泥が発生する。

このような汚泥の脱水剤として、近年、有機高分子凝集
剤が使用されるようになった。汚泥中の懸濁固形物（以
下、ＳＳという。）を凝集する方法としては、カチオン
性有機高分子凝集剤を単独添加する方法、アニオン性有
機高分子凝集剤を添加して攪拌混合したのちカチオン性
有機高分子凝集剤を添加する方法、カチオン性有機高分
子凝集剤を添加して攪拌混合したのちアニオン性有機高
分子凝集剤を添加する方法、カチオン性有機高分子凝集
剤とアニオン性有機高分子凝集剤とを同時に添加する方
法が知られてしる。カチオン性有機高分子凝集剤の単独
添加の場合は、脱水後のケーキ含水率が高く、ＳＳ回収
率が低く丑た炉布を使用する脱水機において炉布とケー
キとの剥離性が不充分なことが多かった。またカチオン
性有機高分子凝集剤およびアニオン性有機−分子凝集剤
を１井川（順次添加、または同時添加）する場合には、
ケーキ含水率、ＳＳ回収率、剥離性などが多少改善する
場合があるものの、凝集剤の溶解槽および貯槽、凝集反
応槽などを複数個必要とし、さらに両凝集剤の添加割合
を制御しなければならない煩雑さがあった。また、カチ
オンおよびアニオン性有機高分子凝集剤を同時添加する
際、同一の溶解槽に両者を投入し薬液を調整する方法を
とると不溶化してしまうこともあった。

そのため、取扱いが容易で、凝集脱水効果の優れた汚泥
脱水剤が提供された。それはポリアクリルアミド系ポリ
マーのマンニッヒ変性物と、アニオン性有機高分子凝集
剤とを有効成分として含有する汚泥脱水剤である。

この汚泥脱水剤は、汚泥の脱水効果は優れているが、添
加量が多かったので、コスト低減のための改良が望まれ
ていた。

本発明は、このような要望に応えるため、この汚泥脱水
剤の添加量を低減しても処理効果を低下させることなく
汚泥を脱水する方法を提供することを目的とする。

本発明は無機凝集剤と汚泥脱水剤とを併用して有機性汚
泥を脱水する方法において、汚泥脱水剤としてポリアク
リルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物と、アニオン
性有機高分子凝集剤とを有効成分として含有する汚泥脱
水剤を使用することを特徴とする汚泥脱水方法である。

本発明において処理対象となる有機性汚泥は、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
、し原酒化脱離液、下水、各種産業廃水の活性汚泥処理
における余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、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
汚泥などがあるが、これに限定されるものではない。

特に、酸溶解アルミニウムが４００ｍ９／ｌ以下テある
有機性汚泥に対して有効である。酸溶解アルミニウム濃
度は、汚泥に濃硫酸を加えてｐＨを１以下としたのち、
約１０分間攪拌し、これを１ＩＩｋＬ５　（’の濾紙で
濾過し、そのろ液のアルミニウム濃度を求めることによ
って測定できる。

本発明における無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム
やポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などのアルミニウム
塩、塩化第二鉄や硫酸第二鉄などの鉄塩、塩化カルシウ
ムや水酸化カルシウムなどのカルシウム塩、塩化マグネ
シウムや硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩が挙げ
られるが、これに限定されない。無機凝集剤の添加量は
、有機汚泥中の酸溶解アルミニウム含有量によって異な
るが、通常１〜３０ｗｔ％（対ｓｓ）程度である。無機
凝集剤と汚泥脱水剤の添加順序は、通常前者を先に後者
をあととするが、同時添加でもよく、また無機凝集剤が
塩化カルシウムの場合には、汚泥脱水剤と混合して溶解
使用できる。

本発明におけるポリアクリルアミド系ポリマーのマンニ
ッヒ変性物は、ポリアクリルアミド系ポリマーにアミン
とアルデヒドとを作用させて製造されるが、ポリアクリ
ルアミド系ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポ
リメタクリルアミド、アクリルアミドとメタクリルアミ
ドとの共重合体、またはアクリルアミドおよび／あるい
はメタクリルアミドと、これと共重合し得る他の単量体
との共重合体がある。アミンとしては、メチルアミン、
エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチ
ルメチルアミンなどが挙げられるが、ジメチルアミンな
どの第二級アミンが好ましい。アルデヒドとしては、ホ
ルムアルデヒド、バラホルムアルデヒドが挙げられる。

ポリアクリルアミド系ポリマーを高ｐＨ下（ＰＨＩＯ〜
１２程度）Ｋ、上記したアミンとアルデヒドをｒ［用さ
せてマンニッヒ変性すると、ポリマーは官能基としてア
ミノメチルアミド基、アミド基、カルボキシル基、およ
びメチロール基などを有する。これらの官能基のうち、
アミノメチルアミド基は、カチオン性であり、またカル
ボキシル基はアニオン性である。カチオン性およびアニ
オン性の程度は通常コロイド当月値で示され、本発明に
おけるポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性
物は、カチオン性の度合としてｐＨ３におけるコロイド
当量値が１．５ｍｅｑ／ｆ以上であり、またアニオン性
の度合としてＰＨＩＯにおけるコロイド当量値が一２〜
Ｏｍｅｑ／ｆであることが好ましい。また、このマンニ
ッヒ変性物は、固有粘度〔η〕ｌＮ−ＮａＮ０ｍが４，
０（ｄｔ／？）以上であることが好ましい。コロイド当
量値および固有粘度が上記の範囲からはずれると、凝集
脱水効果が低下する。

アニオン性有機畠分子凝集剤は、特に限定されず、例え
ばポリアクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミ
ドとアクリル酸ナトリウムとの共重合物、ポリアクリル
酸ナトリウム、アクリルアミドとビニルスルポン酸ナト
リウムとの共重合物、およびアクリルアミドとアクリル
酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパ
ンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物などが挙げら
れ、これらの混合物も使用できる。アニオン性有機筒分
子凝゛集剤は、ｐＨ１゜におけるマイナスのコロイド当
量値の絶対値が０．７ｍｅｑ／ｆ以上であシ、固有粘度
〔η〕ｌＮ−ＮａＮ０１がｔｏ（ａｚ７’ｒ）以上であ
るものが好址しい。

本発明で使用する汚泥脱水剤は、前述のポリアクリルア
ミド系ポリマーのマンニッヒ変性物とアニオン性有機高
分子凝集剤とを有効成分として含有する汚泥脱水剤であ
るか、両者の比率は汚泥の種類によって異なるが通常、
重量基準で９０：１０〜１０：９０が好ましく、さらに
好ましく１ｊ８０：２０〜２０：８０である。この範囲
からはずれると凝集脱水効果が低下する。

本発明における汚泥脱水剤の添加量は、無機凝集剤の添
加量や汚泥の性状（ｐＨ，ＳＳ　、ＶＳＳ　、電気伝導
度など）によって異なるが、一般的には、０．５〜６ｗ
ｔ％　（対ＳＳ）程度とする。

本発明における汚泥脱水剤の添加方法としては■ポリア
クリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物とアニオン
性有機高分子凝集剤とを別々に同一の溶解槽の水中に投
入し、Ｏ１〜２％程度の水溶液とし、これを汚泥に添加
する方法と、■両者の混合物を水中に投入し水溶液とし
、これを添加する方法と、■それぞれを別々に水溶液と
し、これを混合して添加する方法があるが、特に■の方
法は、汚泥の性状に合せて予め配合割合の定められたマ
ンニッヒ変性物とアニオン性有機高分子凝集剤との混合
物を選択することによシ、取扱が容易で、しかも汚泥と
汚泥脱水剤との凝集反応が均一に行われるので好ましい
方法である。

このように本発明における汚泥脱水剤はカチオン性有機
高分子凝集剤とアニオン性有機高分子の６集剤とを汚泥
に添加する前に混合するものであり、予め混合しても両
凝集剤が反応して不溶性物を生成することはなく、また
汚泥に両凝集剤を別々に添加する場合に比べ凝集効果も
優れている。

ポリアクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物は０
．１〜２チ穆度の水溶液とするとｐＨがｌＯ程Ｍ＜、と
ＯｐＨ値ではカチオン性を示さないので、アニオン性有
機高分子凝集剤と共に同じ水中に溶解しても不溶化して
凝固物を形成することはない。ポリアクリルアミド系ポ
リマーのマンニッヒ変性物を酸塩としたものなどその水
溶液のｐＨが高くない場合は、水溶液ｐＨが１０程度と
なるように炭酸塩や重炭酸塩を予め配合しておくとよい
。また溶媒となる水のｐＨを高めておいてもよい。しか
し、マンニッヒ変性物をさらに四級化したものは高ｐＨ
でもカチオン性を示し、本発明には使えない。

有機性汚泥に、先ず無機凝集剤を添加混合すると、汚泥
中のＳＳの負電荷が一部中和される。

次に前述の汚泥脱水剤を添加すると、ｐＨは汚泥のｐＨ
となって低くなっているので、ポリアクリルアミド系ポ
リマーのマンニッヒ変性物は、カチオン性を帯び、これ
によシ汚泥中のＳＳの残りの負電荷が中和されるととも
にこの中和によシ生成した微細フロックは、アニオン性
有機高分子凝集剤により粗大で強固なフロックとなる。

このフロックは濾過性、脱水性に優れる。

凝集時の攪拌は、攪拌槽における攪拌羽根に〜よる攪拌
に限らず、配管中の流れによるものでもよい。攪拌機を
備えた攪拌槽の場合、目安として攪拌羽根の周速ｆ：０
．５〜５ｍ／Ｗｆｊとする。

以上の凝集により生成したフロックをそのまま、または
分離水を除去したのち、脱水機に供給し、従来法と同様
にして脱水を行う。脱水機としては遠心脱水機、真空脱
水機、ベルトプレス型脱水機、スクリュープレスまたは
フィルタプレス等の従来よシ使用されている脱水機が使
用可能である。

本発明方法によれば、汚泥脱水剤を冷加する前に無機凝
集剤を添加して、汚泥を調整するので汚泥脱水剤の添加
量が少なくてすむ。また、本発明における汚泥脱水剤は
、カチオン性成分とアニオン性成分の両方を含むけれど
も、不溶化することなく同一の溶解槽で溶解できるなど
取扱が容易で、しかも凝集脱水効果が優れている。

次に本発明の実施例について説明する。各実施例におい
て使用した、ポリアクリルアミドをジメチルアミンとホ
ルムアルデヒドとでマンニッヒ変性したものおよびアニ
オン性有機高分子凝集剤はそれぞれ表−１および表−２
の通りである。

表−１゜ 表−２ 実施例１ し尿の生物処理に伴い発生した嫌気性消化汚泥、余剰汚
泥および活性汚泥の処理水を硫酸アルミニウムによシ凝
集処理した三次処理汚泥の混合汚泥（ｐｆｌ、６．　Ｓ
Ｓ　１．４　％　、　ＶＳＳ　８３％対８８．酸溶解ア
ルミニウム７０ＷＬ　）に、無機凝集剤としてＰＡＣを
添加混合しさらに表−１のマンニッヒ変成物Ｍ２と表−
２のアニオン性有機高分子凝集剤Ａ４を２＝１（重量比
）で混合した粉末の汚泥脱水剤を水溶液の形で、給泥管
中に添加したのち遠心脱水機Ｈ８−４０Ｌ（石川島播磨
重工業株式会社製）により遠心力３５００Ｇで脱水処理
した。結果を表−３に示す。

また比較のため、ＰＡＣを添加しない場合、ＰＡＣを添
加したのちＭ、ｔ：たはＡ４をそれぞれ添加した場合、
ＰＡＣを添加したのちＭ２　＋　Ａ４の順に添加した場
合、ＰＡＣを添加したのちＡ４　、　Ｍ！の順に添加し
た場合、ＰＡＣを添加したのちＣ１を添加した場合、お
よびＣＩ（従来、これを単独添加して処理していた）　
Ｍ２　ｒ　Ａ４をそれぞれ単独添加した場合も併わせて
表−３に示す。

ＰＡＣを添加し、Ｍ２とＡ４を２：１（重量比）で混合
し添加した本発明はＳＳ回収率、脱水ケーキ含水率にお
いてともに優れていることがわかる。

表−３ 実施例２ し尿の生物処理に伴い発生した余剰汚泥および活性汚泥
の処理水を硫酸アルミニウムにより凝集処理した三次処
理汚泥の混合汚泥について、余剰汚泥と三次処理汚泥の
混合比率を変動させヌッチェテストを行った。

各汚泥の汚泥性状は表−４弓の通りである。

ヌツチェテストは、汚泥２００ｍＡ！をとり無機凝集剤
としてＰＡＣを添加混合し、さらに表−１の７７ニツヒ
変成’ｈ　Ｍ！と表−２のアニオン性有機高分子凝集剤
Ａｓを２＝１（重量比）で混合した粉末の汚泥脱水剤を
水溶液の形で添加した。攪拌は攪拌機（二枚平羽根）に
より５００１１１ｍ（周速２　ｍ１ＦｌＩＣ）で３０秒
間行いフロックを形成させたのち１００メツシユナイロ
ン瀘布を敷いたブフナーロート上に注ぎ２０秒後の原液
量およびフロック径を測定した。結果を表−４・２に示
す。

また比較のためＰＡＣを先に添加しない場合でＭ２とＡ
ｓを２＝１（重量比）で混合した粉末の汚泥脱水剤、お
よびｃｌについての結果も併ゎせて表−４・２に示す。

汚泥中の酸溶解アルミニウムが４００１ψ／を以下（三
次汚泥の比率が１０％以下）において、ＰＡＣを添加し
Ｍ、とＡｓを２：１（重量比）で混合した脱水剤は極め
て良好な脱水効果を示すことがわかる。また酸溶解アル
ミニウムが４００η／を以上あった場合でも不動で、汚
泥性状の変動に安定した効果を示す。

表−４・１　試験した汚泥の性状 表−４・２　ヌッチェテスト結果 実施例３ 下水の生物処理に伴い発生した初沈汚泥および余剰汚泥
の混合生汚泥（ｐＨ５，７、ＳＳ　１．９　ｓ％。

ＶＳＳ８４．６％対ＳＳ、酸溶解アルミニウム４２ｍｙ
／１３）　Ｋ無機凝集剤として硫酸アルミニウム、ポリ
塩化アルミニウム、塩化第二鉄、塩化カルシウムを用い
実施例２と同様にヌッテエテストを行った。

なお有機高分子凝集剤としては表−１のマンニッヒ変成
物Ｍ２と表−２のアニオン性有機高分子凝集剤Ａ４を２
：１（重量比）で混合した粉末の汚泥脱水剤に水溶液の
形で対８８１．８％添加した。

またＣ２（従来、これを単独添加して処理していた）を
添加した場合も併せて結果を表−５に示す。

無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アル
ミニウム、塩化第二鉄、塩化カルシウムいずれも有効な
ことが判る。なお塩化カルシウムの場合は有機高分子凝
集剤と同時溶解しても均一溶解でき効果上も別々に添加
した場合と大差なく、取扱いが容易である。

表−５ 注）　圧搾テストケーキ水分は、ヌノチヱテストでプラ
ナ−ロート上に残ったケーキの一部約１０ｆを、２枚の
炉布の間にとシ圧搾圧力０．５ｋｙ／ｄで３０秒間圧搾
脱水した脱水ケーキの含水率である。

実施例４ し尿の生物処理に伴い発生した余剰汚泥および活性汚泥
の処理水を硫酸アルミニウムにより凝集処理した三次処
理汚泥の混合汚泥（ｐＨｙ、ｏ。

ＳＳ２．４％、ＶＳＳ７４％対ＳＳ、酸溶解７　ルミニ
ラＡ３００ｍＶ′ｌ）に、無機凝集剤として硫酸アルミ
ニウムをＡｔとして２％対ＳＳ添加した後、表−１に示
したマンニッヒ変成物とアニオン性有機高分子Ａ４とを
２：１（重量比）で混合してなる粉末の汚泥脱水剤を水
溶液の形で対ＳＳ２．５％添加して実施例２と同様にヌ
ッチェテストを行った。結果を表−６に示す。

試験１■１〜４の結果から汚泥脱水剤のマンニッヒ変成
物の成分は、カチオン性の度合が高い程すなわちｐＨ３
におけるコロイド当量値が＋　１．５　ｍｅｑ　／を以
上の方が沖過脱水性に優れることがわかり、また試験１
鬼５〜７の結果からアニオン性の度合は低い程、すなわ
ちｐＨ１０におけるコロイド当量値が一２〜Ｏｍｅｑ／
ｌのものが好ましいことがわかる。また試験１■９およ
びその他からマンニッヒ変成物成分は固有粘度（〔η’
　ＩＮ”ＮａＩ’Ｊ）ｓ）か４　（ｄｔ／ｆ）以上のも
のが好ましいことがわかる。

表−７ 実施例５ 食品製造工場廃水の活性汚泥処理に伴ない発′　生した
余剰汚泥（ｐＨ６，４，ＳＳ］、５％、Ｖｓｓ８５％対
ＳＳ、酸溶解アルミニウム３０＋＋ｙ／４）に、無機凝
集剤としてポリ塩化アルミニウムをＡｔとして２係対Ｓ
Ｓ添加した後、マンニッヒ変成物Ｍ２と表−２のアニオ
ン性有機高分子凝集剤とを２＝１（重量比）で混合して
なる粉末の汚泥脱水剤を水溶液の形で対ＳＳ２．５％添
加して実施例２と同様にヌッチェテストを行った。結果
を表−７に示す。

試験陥１〜６の結果から汚泥脱水剤中のアニオン性高分
子凝集剤成分はｐ）（１０におけるマイナスのコロイド
当量値の絶対値が−０，７ｍｅｑ／　ｔより大きいもの
が好ましくまた試験歯７から固有粘度（〔η〕　　　）
が１０程度と低いものもＰＩＮ−ＮａＮ）ｓ 通説水性が優れていることがわかる。

表　−Ｂ 実施例６ 実施例５と同じ汚泥に、無機凝集剤としてポリ塩化アル
ミニウムをＡｌとして２％対ＳＳ添加した後、マンニッ
ヒ変成物Ｍ２とアニオン性有機高分子凝集剤Ａ４とを表
−９の配合比（重量）で混合した粉末の汚泥脱水剤を水
溶液の形で対Ｓ　Ｓ　２．５　ｑｂ添加して実施例２と
同様にヌノチェテストを行った。

結果を表−９に示す。

表−９から汚泥脱水剤中のマンニッヒ変成物とアニオン
性有イ幾高分子凝集剤は９０：１０〜１０　：　９０（
重量比）が好ましいことがわかる。

表−９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）無機凝集剤と汚泥脱水剤とを併用して有機性汚泥を
   脱水する方法において、汚泥脱水剤としてポリアクリル
   アミド系ポリマーのマンニッヒ変性物と、アニオン性有
   機高分子凝集剤とを有効成分として含有する汚泥脱水剤
   を使用することを特徴とする汚泥脱水方法。 ２）有機性汚泥は、酸溶解アルミニウム含有量が４００
   　ｍｇ／　１以下である特許請求の範囲第１項記載の汚
   泥脱水方法。 ３）無機凝集剤は、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミ
   ニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、塩化カルシウム、水
   酸化カルシウム、塩化マグネシウムおよび硫酸マグネシ
   ウムからなる群から選ばれる１種以上のものである特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の汚泥脱水は、ｐＨ
   ３におけるコロイド当量値が１．５ｍｅｑ／ｇ以上で、
   ｐＨ１０におけるコロイド当量値が一２〜Ｏｍｅｑ／ｇ
   であり、固有粘度〔η〕ｌＮ−ＮａＮＯｓが４．０　（
   ｄｚ／ｒ　）以上である特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の汚泥脱水方法。 ５）アニオン性有機高分子凝集剤はｐＨｘｏにおけるマ
   イナスのコロイド当量値の絶対値が０．７ｍｅｑ／ｇ以
   上であり、固有粘度〔η〕ｌＮ−ＮａＮ０ｍが１０（ｄ
   ｔ／ｆ）以上である特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載の汚泥脱水方法。 ６）汚泥脱水剤は、ポリアクリルアミド系ポリマーのマ
   ンニッヒ変成物とアニオン性有機高分子凝集剤との重量
   比率が９０：１０〜１０：９０である特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の汚泥脱水方法。 ７）アニオン性有機高分子凝集剤はポリアクリルアミド
   の部分加水分解物、アクリルアミドとアクリル酸ナトリ
   ウムとの共重合物、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリ
   ルアミドとビニルスルホン酸ナトリウムとの共重合物お
   よびアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと２−アク
   リルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム
   との三元共重合物からなる群から選ばれる１種以上のも
   の−である特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   かに記載の汚泥脱水方法。