JPS5949080B2 - 汚泥脱水法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は有機性汚泥に凝集剤を添加して脱水する方法
に関する。

下水処理汚泥やし尿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を行い次いでア
ニオン性高分子凝集剤を添加して攪拌を行いフロックを
生成させて脱水する方法が提案されている。

この方法において、カチオン性高分子凝集剤としてアク
リルニトリル重合体に、アミン特に三級アミンを反応さ
せて得られる化合物を用いると、脱水ケーキの含水率を
飛躍的に低下させることができるけれど、その添加量が
多かつたので、処理コスト低減のための改良が求められ
ていた。本発明は、このような要望に応えるため、カチ
オン性高分子凝集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、有機性汚泥に、カチオン性高分子凝集剤を添
加して第１の攪拌を行い、次いでアニオン性高分子凝集
剤を添加して第２の攪拌を行い、生成したフロックを脱
水する方法において、カチオン性高分子凝集剤として、
アクリロニトリル重合体に、アミンを反応させて得られ
る化合物Ａまたはその酸塩と、これ以外の合成高分子と
を併用ｌすることを特徴とする汚泥の脱水処理法である
。

本発明における有機性汚泥としては、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、し尿消
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、下水の最初沈澱池汚丁泥、し尿、下水等の三次処
理で発生する凝集汚泥などがある。これらの汚泥は単独
または混合されて処理される。本発明では、このような
有機性汚泥に対して最初に添加するカチオン性高分子凝
集剤としてアクリロニトリル重合体に、アミンを反応さ
せて得られる化合物Ａまたはその塩と、これ以外の合成
高分子とを併用する。

本発明に使用する化合物Ａは、次のようにして製造する
ことができる。

すなわち、アクリロニトリル重合体とアミンを混合し、
その混合物をあらかじめ９０〜１２０℃で１〜５時間加
熱したのち、アミノ化触媒を加え、さらに同一温度で１
〜５時間，加熱することによつて化合物Ａが得られる。
アクリロニトリル重合体は、アクリロニトリルのホモ重
合体でもよいし、あるいはアクリロニトリル５０モル％
以上と他のビニル化合物５０モル％以下との共重合体で
もよい。他のビニル化合物とし，てはアクリルアミド、
アクリル酸エステル、酢酸ビニルなどが挙げられる。ア
クリロニトリル重合体は分子量が１００万以上であるこ
とが望ましい。アクリロニトリル重合体と反応させるア
ミンとしては、一級、二級または三級アミノ基を含むア
；ミンのいずれでもよいが、三級アミン基を含むアミン
が好ましい。三級アミノ基を含むアミンとしては特に限
定されないが、例えばＮ−Ｎ−ジメチル−１・２−エチ
レンジアミン、Ｎ−Ｎ−ジメチル−１・３−プ２０パン
ジアミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）モ±ＣＨ２−Ｃ
Ｈナｘと−＋７一ＣＨ２−ＣＨノとを含む重合体。

上式においてＮ．ｍ．ｌは反応条件で決まる数値であり
、ｐは用いるアミンによつて決まる数値である。

なお、これらの式はいずれも基本的構造ルホリン、Ｎ−
（３−アミノフエニル）モルホリン、Ｎ−（３−アミノ
プロピル）ピペリジンなどを挙げることができる。この
三級アミノ基を含むアミンは他の一級または二級アミノ
基を含むアミンと混合してアクリロニトリル重合体と反
応させることもできる。一級または二級アミノ基を含む
アミンとしては、例えばエチレンジアミン、Ｎ−メチル
エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどが挙げら
れるがエチレンジアミンが好ましいアミノ化触媒として
も特に限定されす、例えば硫黄、硫化ナトリウム、チオ
アセトアミド、チオグリコール酸などが挙げられ、アク
リロニトリル重合体に対して１〜１０ｗｔ％程度の添加
量でよい〜 この発明で用いられる化合物Ａは次の構造式を有すると
考えられる。

（１）アクリロニトリル重合体に１級アミンを反応させ
た場合。

とを含む重合体。

（２）アクリロニトリル重合体に２級アミンを反応させ
た場合。

とを含む重合体。

（３）アクリロニトリル重合体に３級アミンを反応．さ
せた場合。

までもカチオン性凝集剤として使用できるが、加水分解
して使用することもでき、本発明は、この加水分解物も
包含する。

化合物Ａは、水への溶解性を高めるため酸を加え酸塩と
することが好ましい。酸としては例えば塩酸、硫酸など
の無機酸またはシユウ酸、酢酸などの有機酸が使用でき
る。化合物Ａまたはその酸塩と併用するカチオン性の高
分子としては、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
と共重合体、ポリアクリルアミドのマンニツヒ変性物、
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、ポリエチレンイミン、ポリジアルキルジアリル
アンモニウム塩などがあり、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。アミノアルキル（メタ）
アクリレートの例としては、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などが
挙げられる。

これを硫酸塩などの酸塩とするか、四級化剤（メチルク
ロライド、ベンジルクロライド、゛ジメチル硫酸など）
で第四級アンモニウム塩としたのち、単独重合するか、
アクリルアミド、アクリロニトリル、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレートなどの他のモノマーと共重合し
て得られる重合体は、本発明におけるカチオン性の合成
高分子として好ましい。また、化合物Ａまたはその酸塩
と併用するカチオン性の合成高分子は分子量が大きいも
のがよく、固有粘度（〔η〕８？ＲＮ−ＮａＣｌ）が５
（ｄｌ／ｇ）より小さいと、カチオン性高分子凝集剤の
全体の添加量をあまり低減できないので、固有粘度は５
以上であることが好ましい。

カチオン性高分子凝集剤の添加量は汚泥の性状（ＰＨ．
ＳＳ、ＳＳ、電気伝導度など）によつて異なるが一般的
には０．５〜６〜Ｖｔ％（対ＳＳ）程度とし、化合物Ａ
またはその酸塩と、合成高分子との添加割合は４：１〜
１：４程度とする。

この範囲からはずれると、コスト低減効果が低下する。
有機性汚泥に、ますカチオン性高分子凝集剤として、化
合物Ａまたはその酸塩と合成高分子とを添加し、第１の
攪拌を行つて一次凝集を行う。第１の攪拌は、汚泥と凝
集剤とを十分反応させ、電荷の中和を行うためのもので
あるから、フロツクを生成しないか、または生成したフ
ロツク径が２ｍｍ以下となるような強い攪拌であること
が望ましい。攪拌方法は特に限定されす、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攪拌羽根の周速が１〜
５ｍ／Ｓｅｃ程度とすることができる。本発明ではカチ
オン性高分子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、第２の凝集
剤を添加して生成するフロツ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ツクが
生成しない方がよく、フロツクが生成する場合でも２ｍ
ｍ以下の小さなフロツクの生成にとどめることが好まし
い。このため第１の攪拌は、前述のように、フロツクを
生成させるための通常の攪拌よりも激しい強攪拌を行う
のである。以上のようにして電荷の中和を行つたのち、
アニオン性高分子凝集剤を添加して第２の攪拌を行いフ
ロツクを生成させる。

アニオン性高分子凝集剤の添加量も、汚泥の性状によつ
て異なるが、一般的には０．２〜３ｗｔ％（対ＳＳ）程
度とする。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
三元共重合体などが使用で゛きる。第２の攪拌はフロツ
クを生成させるものであるから、第１の攪拌よりも弱く
、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０．１〜０．５ｍ／Ｓｅ
ｃとすることができる。このような攪拌混合を行うこと
により、カチオン性高分子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ツクを形成するため、
強固で大形のフロツクが生成し、脱水性は極めて良くな
る。以上の凝集により生成したフロツクはそのまま、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
、スクリユープレス、またはフイルタープレス等の従来
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、従来は剥離性や濾
布からのはみ出しの点から圧搾圧力を０．５ｋｇ／Ａｎ
似上にすることができなかつたが、本発明法では１ｋｇ
／Ｃｎｌ２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。こ
の脱水ケーキは乾燥、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、乾燥、焼却に要する補
助燃料は少なくて済み、堆肥化する場合も、含水率調節
のためのおがくず、もみがら、わら等の添加材は少なく
てよい。本発明によれば、カチオン性高分子凝集剤とし
て化合物Ａまたはその酸塩と合成高分子とを併用するの
でカチオン性高分子凝集剤全体の添加量を低減しても汚
泥の電荷の中和や粘性の消去等の反応が適切に行われる
。

したがつて、その後にアニオン性高分子凝集剤によりフ
ロツクを生成させると、フロツクは大形で粘性が弱く、
サラサラしてベトつかず、濾布等に対する付着性が弱い
ため濾過脱水性が優れており、加えてケーキ含水率も低
く、低コストで効率的な脱水を行うことができる。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する凝集剤は表−１に示すとおり
であり、化合物Ａは後述の製造例により製造したもので
ある。製造例 １ 攪拌機および窒素導入管を備えた三つロフラスコをオイ
ルバス上に設置し、エチレンジアミン６．０８ｇおよび
Ｎ−Ｎ−ジメチル−１・３−プロパンジアミン１０．０
ｇの混合液を上記フラスコ中に入れて、分子量１．１×
１０６の粉末状ポリアクリロニトリルを２．５ｇ均一に
分散させ、攪拌下に窒素ガスを吹込みながら１１０℃で
３時間加熱した後、上記と同一のアミン混合液８ｇに溶
解したチオアセトアミド０．１３ｇを添加し、さらに同
一温度にて４時間加熱した。

ポリアクリロニトリルはほとんど溶解し、黄褐色の液体
となつた。過剰の未反応のアミンを減圧蒸留し除去する
と、褐色の粘稠な液体６３ｇが得られた。この反応生成
物に塩酸２．０ｇを溶解した２５ｇの水を加えたところ
、約３３ｇの淡黄褐色の粘稠な液体が得られた。この液
体を大量のアセトン中に投入したところ、淡黄色の固体
（１式、１１式、ＩＶ式およびＩＶ″式を構造単位とし
て含む化合物Ａの塩酸塩）約７ｇが得られた。製造例
２ アミンとしてエチレンジアミンのみを用いて製造例１と
同様にして、もう１つの化合物Ａの塩酸塩（ポリビニル
イミダゾリンクロライド）を得た。

実施例 １ ド水の最初沈澱池汚泥と活性汚泥処理における余剰汚泥
との混合汚泥（？５．８、ＳＳ：２．３４％、ＶＳＳ：
６５％対ＳＳ、電気伝導度１８７０μＳ／Ｃｍ）を２０
０ｍ１とり、これに化合物Ａおよび表−２の合成高分子
凝集剤を添加して、攪拌機（２枚平羽根）により５００
ｒｐｍで３０秒間第１の攪拌を行い、次いで表−２のア
ニオン性高分子凝集剤を添加して攪拌機により２５０ｒ
ｐｍで２０秒間第２の攪拌を行い、生成したフロツクを
１００メツシユナイロン濾布を敷いたブフナーロート上
に注ぎ、１０秒後の濾液量を測定した（ヌツチエテスト
）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性汚泥に、カチオン性高分子凝集剤を添加して
   第１の攪拌を行い、次いでアニオン性高分子凝集剤を添
   加して第２の攪拌を行い、生成したフロックを脱水する
   方法において、カチオン性高分子凝集剤として、アクリ
   ロニトリル重合体に、アミンを反応させて得られる化合
   物Ａまたはその酸塩と、これ以外の合成高分子とを併用
   することを特徴とする汚泥脱水法。 ２ アミンが３級アミノ基を含むアミンである特許請求
   の範囲第１項記載の汚泥脱水法。 ３ 化合物Ａまたその酸塩と併用する合成高分子は、固
   有粘度（〔η〕＾３＾０＾℃＿０＿．＿１＿Ｎ＿−＿Ｎ
   ＿ａ＿Ｃ＿ｌ）が５（ｄｌ／ｇ）以上である特許請求範
   囲第１項または第２項記載の汚泥の脱水処理法。 ４ 第１の攪拌は、フロックが生成しないか、または生
   成したフロック径が２ｍｍ以下となるような強い攪拌で
   あることを特徴とする特許請求範囲第１項ないし第３項
   のいずれかに記載の汚泥脱水法。 ５ 有機性汚泥が、汚水を生物処理して発生する余剰汚
   泥、または余剰汚泥と他の汚泥との混合汚泥である特許
   請求範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の汚泥脱
   水法。