JPS5938040B2 - 汚泥脱水方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は汚泥に凝集剤を添加して脱水する方法に関す
るものである。

下水処理汚泥などの有機性汚泥に対してカチオン性高分
子凝集剤を添加して攪拌し、次いでアニオン性高分子凝
集剤を添加してフロックを生成させて脱水する方法が提
案されている。

ところで水処理施設において発生する汚泥にはいろいろ
な種類があり、それらはそれぞれ単独で処理されるか、
混合して処理されている。

単独で処理する場合、その汚泥の性状に適した薬品（脱
水剤）および脱水機を必要とし、発生する汚泥の種類の
数だけ汚泥処理設備を要する。

２種類以上の汚泥を混合して処理する場合、脱水機は１
台でよいが、混合割合によって汚泥の性状が変るので、
薬品（脱水剤）の適正な選定が困難であり、十分な処理
効果を上げるには薬注率を高くすることが必要となる場
合がある。

例えば余剰活性汚泥と、硫酸バンドを用いた三次処理か
ら発生する凝集汚泥との混合物にキトサンを添加して一
次凝集させたのち、ポリアクリル酸ナトリウムを添加し
て二次凝集させ、生成したフロックを脱水する場合、一
次凝集に供するキトサンの薬注率を高めなければならな
い。

これは硫酸バンドを含む汚泥のように、性状の異なる汚
泥を混合することにより、適正な薬剤の選定ができなく
なシ、添加量の増加によシ対処せざるを得ないからであ
る。

この発明はこのような従来法の欠点を解消するだめのも
ので、性状の異なる汚泥ごとに、それぞれに適した一次
凝集用のカチオン性高分子凝集剤を添加して一次凝集を
行ったのち、これらの汚泥を混合し、アニオン性凝集剤
を添加して二次凝集を行い、生成したフロックを脱水す
ることによシ、少量の薬剤添加量で効率よく脱水を行う
ことのできる汚泥脱水方法を提供することを目的として
いる。

この発明は汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加して撹
拌し、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加してフロッ
クを生成させ脱水する方法において、２種類以上の異な
った汚泥を処理する場合、少なくとも１種類の汚泥に第
１のカチオン性高分子凝集剤を添加して攪拌し、他の汚
泥には第２のカチオン性高分子凝集剤を添加して攪拌し
たの執各汚泥を混合し、これにアニオン性高分子凝集剤
を添加してフロックを生成させ脱水することを特徴とす
る汚泥の脱水方法である。

本発明において処理可能な汚泥としては、し尿、下水汚
泥などの嫌気性消化汚泥、し尿の好気性消化汚泥、し尿
浄化槽汚泥、し旅情化脱離液、下水、各種廃水の活性汚
泥処理における余剰汚泥、し尿、下水、各種廃水の三次
処理汚泥などの有機性汚泥がある。

これらのうち、三次処理汚泥は金属水酸化物を含むため
、他の汚泥とは性状が異なる。

嫌気性消化汚泥と余剰汚泥は、ともに生物汚泥なので、
予め混合して処理してもよいが、嫌気性消化汚泥はｐＨ
が高いので別々に一次凝集反応を行うのが望ましい。

種類が異なっても、性質が類似している汚泥、例えば叶
気性消化汚泥と余浄汚泥とは予め混合して処理１てもよ
い。

上記の汚泥は性状別に一次凝集用のカチオン性高分子凝
集剤を選定する。

選定方法は汚泥ごとに種々の凝集剤を種々の添加量で添
加して一次凝集を行い、さらにアニオン性高分子凝集剤
を添加して二次凝集を行い、脱水試験をして凝集剤の種
類および添加量を決定する。

使用可能なカチオン性高分子凝集剤は、天然高分子化合
物としてはキトサン、カチオン化殿粉、カチオン化セル
ロース、カチオン化グアーガムなどがあシ、合成高分子
化合物としてはアミノアルキル（メタ）アクリレートの
単独重合体またはアクリルアミドもしくは他のモノマー
との共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物
、ポリアクリルアミドのホフマン分解物、ポリアミドポ
リアミン、ポリビニルイミダシリン、ポリエチレンイミ
ン、ポリジアルキルシアリンアンモニウム塩などがあシ
、それぞれ１種または２種以上の組合せ使用が可能であ
る。

余剰汚泥などのような一般的な生成処理汚泥に対しては
天然のカチオン性高分子またはその誘導体、特にキトサ
ンと、合成アニオン性高分子化合物、特にポリアクリル
酸ナトリウムが好ましい。

これに対して三次処理汚泥や高ｐＨの消化汚泥等に対し
ては、合成カチオン性高分子が一次凝集剤として好まし
い。

これらは上記の脱水試験によシ選定されるが、同じ薬剤
が効果を示す汚泥は、同じ性状のものとして混合処理が
可能である。

なおキトサンは酢酸塩その他の水溶性塩として使用する
ことができる。

以上のようにして選定した一次凝集用の凝集剤をグルー
プごとに添加し、第１の攪拌混合を行って一次凝集を行
う。

第１の攪拌混合は、フロックを生成しないか、または生
成したフロック径が２−下となるような強い攪拌である
ことが望ましい。

以上の攪拌混合における攪拌方法は特に限定されず、攪
拌槽における攪拌羽根による攪拌、配管中の流れによる
攪拌、渦巻ポンプ等のポンプを通過させることによる攪
拌などによることができる。

攪拌の程度は、攪拌機を備えた攪拌槽による場合、目安
として強攪拌は羽根の周速が１〜５ ｍ ／ ｓｅｅと
することができる。

本発明ではカンオン性凝集剤添加後の強攪拌により汚泥
全体を反応させ、汚泥の電荷を中和することにより、次
のアニオン性凝集剤を添加して生成するフロックの脱水
性を向上させる。

汚泥の電荷を中和するためには攪拌混合時にフロックが
生成しない方がよく、フロックが生成する場合でも２ｒ
ｒａｒＬ以下の小さなフロックの生成にとどめるのが好
ましい。

このため第１の攪拌は、前述のように、フロックを生成
させるだめの通常の攪拌よりも激しい攪拌を行うのであ
る。

以上のカチオン性高分子凝集剤の添加と、それに続（攪
拌混合を、それぞれ性状の異なる汚泥またはそのグルー
プごとに別々に行ったのち、汚泥を混合し、アニオン性
高分子凝集剤を添加して、二次凝集反応を行い、フロッ
クを生成させる。

アニオン性高分子凝集剤としてはポリアクリル酸もしく
はその塩、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、アク
リル酸（塩）とアクリルアミドとの共重合体、アクリル
酸（塩）と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸（塩）との共重合体、アクリル酸（塩）とアク
リルアミドとビニルスルホン酸（塩）との三元共重合体
など、通常凝集剤として使用されているものが使用でき
る。

二次凝集は混合汚泥にアニオン性凝集剤を添加し、第２
の攪拌混合を行ってフロックを生成させる。

第２の攪拌混合はフロックを形成させるものであるから
、第１の攪拌混合よりも弱く、通常汚泥の凝集の際に採
用される程度の攪拌強度である。

攪拌の手段は限定されないが、攪拌羽根を備えた攪拌槽
による場合、攪拌羽根の周速がｏ、ｉ〜０．５ｍ／ Ｓ
ｅｅとすることができる。

このような攪拌混合を行うことによシ、カチオン性凝集
剤と反応して電荷を中和された汚泥の粒子が凝集してフ
ロックを形成するため、強固で大形のフロックが生成し
、脱水性は極めて良くなる。

なお高分子凝集剤の添加量は、汚泥の性状（ｐＨ８Ｓ、
ｖＳＳ、電気伝導度など）によって異なるが、一般的に
はカチオン性高分子凝集剤では０．５〜６ｗｔ％（対Ｓ
Ｓ）程度、アニオン性高分子凝集剤では０．２〜３ｗｔ
％ （対ＳＳ）程度とする。

以上の凝集により生成したフロックはそのまままたは分
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。

脱水方法としては遠心脱水、真空脱水、圧搾脱水法など
が採用できる。

このような脱水を行うための脱水機としては、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、まだはフィルタプレス等の従来より使用されてい
る脱水機が使用可能である。

濾布を使用したベルトプレス型脱水機の場合、カチオン
性高分子凝集剤単独使用の場合は剥離性や濾布からのは
み出しの点から圧搾圧力を０．５に９／ｃｔｒｔ以上に
することができなかったが、本発明法ではＩ Ｋｇ／ｃ
ｒＡ以上の高圧をかけることができ、圧搾圧力に応じて
低い含水率の脱水ケーキを得ることができる。

以上により得られた脱水ケーキは焼却、堆肥化等の処分
を行うが、脱水ケーキの含水率が低いので、焼却に要す
る補助燃料は少な（てよく、堆肥化の場合も含水率調節
のだめのオガクズ、モミガラ、ワラ等の添加材は少なく
てもよい。

なお上記説明において、第１もしくは第２のカチオン性
高分子凝集剤またはアニオン性高分子凝集剤はそれぞれ
１種または２種以上の併用でもよい。

また第１の攪拌は、汚泥ごとにそれぞれ通常または強攪
拌を行うことができるが、この場合ある汚泥に強攪拌を
行い、他の汚泥に通常攪拌を行ってもよい。

以上説明してきたように、この発明によれば、汚泥性状
に適した一次凝集用の高分子凝集剤を、性状の異なった
汚泥ごとに選定して使用するので、少量の薬剤添加率で
汚泥の電荷の中和等の一次凝集反応が適切に行われる。

したがって、その後に一次凝集汚泥を混合して二次凝集
反応によ〃フロックを生成させると、濾過性、剥離性、
含水率の点で優れたフロックが生成し、効率的な脱水を
行うことができる。

また汚泥は一次凝集後に混合するので、二次凝集におけ
る反応槽および脱水機は１台でよく、複数系列設置する
必要はない。

一次凝集のだめの設備は複数列必要であるが、それぞれ
の操作は混合処理の場合よりもはるかに簡単であり、ま
た操作による凝集効果への影響も少ない。

実施例 し尿を生物学的に硝化脱窒処理した際に発生したＳＳ濃
度２．６６係、ｐＨ７，０の余剰汚泥を２００−とり、
これにキトサンを添加し、またし尿の生物処理水を硫酸
アルミニウムで凝集し、加圧浮上した際に発生したＳＳ
濃度１．８６％、ｐＨ６，５の三次処理汚泥を２００７
７２７１！とり、これにポリアクリルアミドのマンニッ
ヒ変性物を添加し、それぞれをバンドミキサー（２ビー
タ−）によ、！２５０Ｏｒｐｍ （周速１ ｍ／ ｓ
ｅｅ ）で３０秒間強攪拌したのち、前者と後者を容積
比で３対１に混合し、その２００ｒｒｌｌにアクリルア
ミドとアクリル酸ナトリラムとの共重合物を添加し、ス
パーチルにより約１８０ ｒｐｍで３０秒間攪拌してフ
ロックを生成させた。

このように凝集した汚泥を、１００メツシユのナイロン
濾布を敷いたプフナーロート上に注ぎ、１０秒後および
３０秒後の濾液量を測定した。

また濾過後の汚泥を１５２採取し、ベルトプレス型脱水
機用濱布（ポリエステル、杉綾織）およびスポンジでは
さみ、０．５Ｋｇ／ｃｒｔｌの圧力で２分間圧搾したの
ちのケーキの剥離性および含水率を測定した。

剥離性は濾布からケーキを剥がしたとき、剥離した湿ケ
ーキ重量の全体に対する割合（イ）であシ、含水率は湿
ケーキ重量に対する水分の割合（イ）である。

なお、比較のため、この２種類の汚泥をはじめに混合し
てから処理した場合（試験Ａ２および３）、それぞれ別
々に処理した場合（試験Ａ４および５）、およびそれぞ
れ別々に凝集処理したのち混合した場合（試験Ａ６）も
測定した。

凝集剤の物性を表１に、測定結果を表２に示した。

以上の結果より、次のことが明らかである。

■ 本発明法（試験ＡＩ）は、余剰汚泥と三次汚泥とを
予め混合して凝集処理する場合（試験羨２．３）に比べ
、凝集剤の添加量が少なくてすむ。

すなわち、試験Ａ２では、Ａ１の添加量を試験Ａ１の２
倍近くまで高めても、濾液量は少（、また試験Ａ１と同
じＡ１添加量では表２に示していないが、１０秒後の濾
液量は５〇−未満であり、重力脱水性が悪かった。

■ 汚泥の種類ごとに別々に処理する場合（試験Ａ４．
５）は、処理設備が複数必要となシ、剥離性の劣る試験
Ａ５の場合は、ＳＳ回収率が低くなるので、処理効率が
低下する。

■ 汚泥の種類ごとに別々に凝集処理したのち混合して
脱水する場合（試験扁６）は、剥離性の点では本発明と
同等であるが、含水率の点では本発明よシ劣シ、また第
２の凝集剤の反応槽も複数必要となシ、添加量の制御等
が煩雑となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加して攪拌し、
   次いでアニオン性高分子凝集剤を添加してフロックを生
   成させ脱水する方法において、２種類以上の異なった汚
   泥を処理する場合、少なくとも１種類の汚泥に第１のカ
   チオン性高分子凝集剤を添加して攪拌し、他の汚泥には
   第２のカチオン性高分子凝集剤を添加して攪拌したのち
   、各汚泥を混合し、これにアニオン性高分子凝集剤を添
   加してフロックを生成させ脱水することを特徴とする汚
   泥の脱水方法。 ２ カチオン性高分子凝集剤はキトサン、カチオン化殿
   粉、カチオン化セルロース、カチオン化グアーガム、ア
   ミノアルキル（メタ）アク９レートの単独重合体または
   アクリルアミドもしくは他のモノマーとの共重合体、ポ
   リアクリルアミドのマンニッヒ変性物、ポリアクリルア
   ミドのホフマン分解物、ポリアミドポリアミン、ポリビ
   ニルイミダシリン、ポリエチレンイミンおよびポリジア
   ルキルジアリルアンモニウム塩から選ばれる１種以上の
   ものである特許請求の範囲第１項記載の汚泥脱水方法。 ３ アニオン性高分子凝集剤はポリアクリル酸またはそ
   の塩、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、アクリル
   酸もしくはその塩とアクリルアミドまたは２−アクリル
   アミド−２−エチルプロパンスルホン酸もしくはその塩
   との共重合体およびアクリル酸もしくはその塩とアクリ
   ルアミドとビニルスルホン酸もしくはその塩との三元共
   重合体から選ばれる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項記載の汚泥脱水方法。 ４ カチオン性高分子凝集剤を添加する際の攪拌は強攪
   拌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。