JPS5949900A - 有機質汚泥の脱水方法 - 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】 泥と最初沈澱池汚泥との混合汚泥、あるいは嫌気性消化
の際をこ生ずる消化汚泥などの脱水方法の改良に関する
。

従来、多くの場合、これら汚泥の脱水は真空脱水機、加
圧脱水機により行なわれているが、鉄塩、消石灰の無機
凝集剤の多ｆ添加を要し、その結果脱水ケーキが増量し
処分負担が犬となる。また消化汚泥の場合には水洗浄し
て汚泥のアルカリ度を低減する必要があることから余分
の千μＩがかかる。これに対してケーキの増量がなく、
予備水洗ｉ’ｒ不要の脱水方式として、高分子凝集剤を
添加し遠心脱水、ぺ／ｌ／　ｌプレヌ脱水する方式が用
いられている。なかでも後者のベルトプレス脱水は、使
用動力が小さく、薬注率が少くてｖ″テみ、ケーキ含水
率が低くなる点で、省エネルギーの観点から有利性が認
められる。

上記種類の有機質汚泥は、一般に、汚泥粒イが負に帯電
しコ［１イド秋に分散し脱水性を阻害している。ベルト
プレス脱水に際し、カチオン早凝集剤を使用すると、汚
泥粒子の表面電荷の中和ｔこイド用し、また小さなフロ
ックの吸着架橋による）ｉｆｆツタのす■犬死に作用し
て凝集効果をあられす、、Ｉ７かし前者作用の効果は後
者作用に較べて小さいので、高分子凝集剤を添加しただ
けで加圧脱水を行うと、汚泥のｆｉ′Ｉｉ類により、有
効に脱水され／よいことがある。例えば金剰汚犯の含有
Ｉｔの高い汚泥や合流式下水処理場等の有機物含有比の
高い汚泥に対しては高分子凝集剤のみの使用ではケーキ
含水率が下らずまた濾布よりのケーキの剥離が悪化して
脱水処理が困難となる。

汚泥粒子の負の電荷を下げる効果の高い９集剤として多
価金属イオンを含む凝集剤があり、これを高分子凝集剤
に併用することが知られている。この場合、両＠集剤の
作用機能を考１ばし、従来は、第１図（イ）の流通線図
に示すようンこ、有機質汚泥ｉｔ）に多価金属イオン凝
集剤（２）を混合し汚泥粒子の負の電荷を下げてから、
高分子凝集剤（３１を混合しフロック粗大化を計り濃！
１４１および加圧脱水（５）を行っている。しかしこの
場合においても両凝集剤の作用関連の点で次の諸問題が
生じこれら＠集剤の最適添加Ｊλの設定は９′！缶しい
ものとなる。

（Ｉ）　　多価金属イオン＠集剤−を過剰に添加すると
、汚泥粒子の表面電荷の中和が進み、次いで添加される
高分子凝集剤の電荷中和作用が阻害され、その影かによ
りフロックの粗大化が充分行われないよう１こなり、そ
の結果凝集状卯が悪化し初期の濃縮が充分に行なわれな
いため処理容量が低下しまた水切り後の濃縮ケーキ含水
率が上昇するので後工程の加圧脱水に悪影響なケ、える
。またン７ｊ泥のｐＨが下がるので、フロックの吸着架
橋作用を補助するためにアニオン系またはノニオン系の
高分子凝集剤の併用が必要となり、併用してもその効果
は充分に働かないｆｌ）　　多価金属イオン凝集剤の添
加量を過少とし高分子凝集剤が効力を現わし水切り処理
が可能な凝集状態しこなる程度にまで低下させると、ケ
ーキ含水率が下らずケーキの剥離が悪化し加圧脱水処理
が困難となる。

■　多価金属イメン凝集剤の添加量が前記（１）（ｎ）
の中間の適玖の場合には、脱水処理は比較的順調に行な
われるが、その範囲の幅は狭く、またその最適添加量は
汚泥荷電の中和の程度に関係するため適否の検出が弦し
く、汚泥性状の変動に対し添加量の制御が困難である。

■　多価金属イオン本近集剤は汚泥のアルカリ度中和に
消費される。嫌気性消化汚泥などのアルカリ度の高い汚
泥の場合、汚泥の洗浄または予備濃縮が付なわ１１．な
ければ凝集剤が多量に必要となる。

ｆＶ）　　汚泥のアルカリ度が高い場合、多価金属イオ
ン凝集剤との反応によって炭酸ガスが発生するので、凝
集後の〆Ｑ泥の取扱が困岬になる本発明は有機質汚泥の
脱水に関する上記諸困難を解決するためになされたもの
であって、有機質汚泥を水切り予備濃縮したのち多価金
属イオンを含む凝集剤を添加して汚泥粒子の負の電荷を
下げ脱水性を向上させることを持久としている。このよ
うをこすることｔこより凝集剤の添加量は減じられ有機
質汚泥の脱水性が向上することにより脱水が有利に行な
われる。

本発明を実施するには、第１図Ｃ口）の流通線図１こ示
すように、有機質汚泥（６）を水切り脱水部（７）で予
備濃縮する。この予備濃縮は、予め高分子凝集剤（８）
を添加してフロックの粗大化を図り重力脱水あるいは低
真空吸引脱水によって付う。

あるいは無薬注で遠心分離により予備濃縮してもよい。

こうして含水率８８〜９６％程度の加圧脱水に耐えるケ
ーキをつくる。

このケーキシこ多価金属イオン凝集剤（９）を添加し、
なるべく攪拌を与えたのち加圧脱水部（１ｏ）で脱水す
る。前記の攪拌を侍なわない場合でもある程度の脱水性
の改善は得られ、多価金属イオン凝集剤が薄層をなして
ケーキと濾布との接触面に当るようにするとケーキの刺
部性が改善される。

水切り脱水部（７）での予備濃縮のための重力脱水ある
いは低真空吸引脱水に適当な装置としては、ロータリー
スクリーン、無端濾布を備えたベルト濾過機などがある
。またベルトプレス脱水機、高圧ベルトプレス脱水機の
前段階の重力脱水部または低真空脱水部を利用すること
ができる。低真空脱水を利用する時は１００〜８０００
７７Ｊ７７２　）Ｔ　Ｉ　Ｏ程度の吸引圧のプロアで吸
引するのが適当である。

高分子凝集剤には溶液中の塩濃度が高くなると、カチオ
ン官能基やアニオン官能基の解離が抑制されポリマー鎖
が縮まってしまい形成したフロックを縮小させ脱水を助
ける傾向があり、高分子凝集剤を使用して予備濃縮する
と、濃縮後添加した多価金属凝集剤による凝集の際ｔこ
この効果を併せ期待することができる。

汚泥の予備濃縮後に混合する多価金属イオン凝集剤とし
ては、塩化第２鉄、硫酸第２鉄、硫酸アルミニウム、塩
化アルミニウム、硫酸Ｋｌ鉄、塩化カルシウムのうち何
れか１種の化合物、または硫酸第１鉄に過酸化水素を併
用したものを使用することができる。そして加圧脱水の
装置としては、ベルトプレス脱水機、高圧ベルトプレス
脱水機、フィルタープレス脱水機等の濾布に汚泥をはさ
みこみ圧搾する脱水機が適当である。

加圧脱水の過程は、多価金属イオン凝集剤の添加量の増
加に比例して汚泥の脱水性が改善され、また汚泥の１ｎ
ｉＪ圧搾性も増加するため圧搾圧力を大にしてさらに脱
水度の向上を図ることができ、ケーキの濾布よりの刺離
も改善される。

多価金属イオン凝集剤の添加により汚泥粒子の負の電荷
を下げ汚泥の脱水性を改善する効果は、この凝集剤の添
加風と溶液のＦ’ｆｌに依存し、添加量が多い程、また
■が２を、限度として低い程、脱水性は向上する。多価
金属イオン＠隼剤のみか、または多価金属イオン凝集剤
に硫酸、塩酸、硝酸のうちいずれか１種以上の鉱酸を併
用して添加し、汚泥粒子のゼータ電位が一２０〜半５ｏ
ｙｎｖとなるように多価金属イオン凝集剤および鉱酸の
添加量を選定する。多価金属イオン凝集剤と鉱酸を併用
する場合、鉱酸が汚泥の田を下げるので、多価金属イオ
ン凝集剤のみを用いる場合よりは、多価金属イオン凝集
剤の添加量は少くてよい。

本発明はまた、第１図Ｑ＼）に示すように、加圧脱水部
（１０）から脱水濾液を経路（０）により水切り脱水部
（７）前Ｆこ返戻し予備濃縮に再利用するようｔこして
実施することができる。予備濃縮を行うための凝集処理
ｔこ必要な高分子凝集剤の添加量は多価金属イオン凝集
剤の併用により低減することができる。　一方、加圧脱
水部（１０）においてケーキと分離された濾液中には、
濾液圧により異なるが、多価金属イオン凝集剤が溶解し
ている。この飛は加圧脱水前にケーキと凝集剤との攪拌
を行なわない場合は多くなる傾向があり、このことは加
圧脱水の凝集押工添加効果を悪くするが、脱水濾液を予
備濃縮前に返送して再利用することにより高分子凝集剤
の添加量を低減することができる効果を生み出す。

本発明を数値的に資料により実証すると次のとおりであ
る。この資料は、合流式下水処理場の汚泥について、カ
チオン系の高分子凝集剤および塩化第２鉄の多価金属イ
オン凝集剤を使用し、装置としてベルト濾過機およびベ
ルトプレス脱水機を使用し、第１図（ロ）の流通線図に
よる本発明方法と、比較のため第１図（イ）の流通線図
により従来方法を実施した結果を示す。

第２図は、横軸に次式で得られる多価金属イオン添加比
（Ｘ）をとり、縦軸に１１（δ水性の指標であるケーキ
含水＊（単位％）をとって示したものである。（Ｘ）に
ついては、塩化第２鉄の？７Ｑ加量（Ｌ）は汚泥のアル
カリ度に消費される爪（Ｌ、）と汚泥固形質中の有機物
シこ消費される（Ｌ２）の和になり次式で表わされるの
で、これがらコ厚く。

１００−５　　　Ａ Ｌ　””　Ｌ、　−１−１−、＝：＝　１．０８　’ｌ
ｓＸ前Ｘ　１００　＋ｘ　Ｈ面一−−７（％対Ｓ）ここ
に　Ｓ：汚泥濃度　　　　〔％〕 Ａ：汚泥のＭアルカリ度（ｍｇ／６　ａｓＣａＱ）３　
〕Ｖ：ρｊ犯固形物中の有機物含有比　〔％対Ｓ〕Ｘ：
汚泥固形物当りの塩化第２鉄添加Ｍを汚泥無機外爪と汚
泥固形物当との比（無機物／有機物）で補７Ｅ１．たも
の　　〔％対Ｓ〕 第２図中、塗つぶしの九、８角、４角印は本発明方法に
よったものの、非塗つぶしのそれは従来技術によったも
のを示す。線（んは余剰汚泥と初沈汚δ己との贋１合汚
泥で混合生汚泥と称するもの、綻（Ｂ）は混合生汚泥の
嫌気性消化未洗浄汚泥（Ｃ）は余剰汚泥の嫌気性消化未
洗浄汚泥で消化未洗浄（余ｆｆ１１１　）汚泥と称する
ものを供試した結果を示す。

これｒ）の特性線より、塩化第２鉄が汚泥のアルカリ度
に消費されている間、すなわち添加比（ｘｌが０より小
さい間でも塩化第２鉄とρ′ＪＷａ、の荷電粒子との間
の反応は進んでオ６す、脱水性は改善されるが、塩化第
２鉄と汚泥のアルカリ度との反応が終了しすなわち添加
比（ｘ）が０以りの間は添加した塩化第２鉄が効率よく
荷電粒子と反応しケーキ含水出が低下していることが判
る。

典型的な実例で比較すると、比較例（ａ′）と本発明例
（＋１）とでは塩化第２鉄の汚泥固形物当りの籠 添加五は同じであるがケーキ含水率は本発明例（ａ、）
の方が低くなっている。また本発明例（ａ、）は（ａｌ
）より塩化第２鉄添加量を増加したもので（ａｌ）より
ケーキ含水率は低くなっている。消化未洗浄汚泥は汚泥
のアルカリ度が高いため本発明例（ｃ＋）は比較例（ｃ
）より塩化第２鉄の汚泥固形物当りの添加Ｒは減少して
いるのにケーキ含水率は低くなっている。次の第１表は
上記実例の数値を示したものである。

第１表 本発明（ｆ’（ｊ　ａｌ　　混合生ｒ’ｊＭ　　　７．
４　　ｓｏ、ｏ　　８９０　　１．８６　７８．５本発
明例−ｉＪＡ合生ｒ’ｊＭ　　　６．５　８０．０　　
Ｂ２Ｏ５，２２７５，９比較例Ｃ′　消化未洗浄　　１
．５５　７１．０　８０６０　２７．２　８］、７（余
刺罹）犯 本ｙＭ明例ｃｒ　　消化未”’　　　５．８　６９．４
　８０８０　２０．８　　？７．７（余剰）汚泥 第８１愕は、第２図中の比較例（Ｃ）と本発明例（Ｃ−
に準する条件時において、塩化第２鉄添加爪を横軸にと
り、添加後のゼータ電位を縦軸ｔことって示したもので
ある。汚泥のゼータ電位が一２０１１１Ｖ以上ｔこなる
と、塩化第２鉄による汚泥の荷電粒子の中和作用による
脱水性の改善が始り、−＋−５ｏｙｎｖ稈度になると、
それ以上塩化第２鉄を加えても汚泥の負の荷電粒子の中
和が終了し汚泥が反対のｗＳ性を帯びるために脱水性の
改善効果は少いものになっている□。

第２図中に、本発明例（ｂｌ）で示すｉＲ７Ｒ７門生汚
泥気性消化未洗浄汚ｔｄについて、棺１図（ハ）の流通
線図により、加圧脱水の瀞Ｙαを返Ｊηする試験を行な
った。濃度１．５％、−（アルカリ度！９（１８０ｐワ
ＴＩ　Ｒｌｉ　Ｃａ■、の汚泥にカチオン系高分子肖隼
剤１．６％ｃ対固形物比）を混合して含水率９４．５％
に予備濃縮し、この濃縮汚泥に岸化瀉２鉄１２．２％（
対固形物比）を添加Ｉ７て加圧脱水しうたところ含水率
７７．４％が得られた。この加圧脱水の濾液はＰＩ（４
で塩化第２鉄７１度は２８ＱＯｐｒｘｎ　　であった。

これを回収し第１図（ハ）のＪ：うに返送することによ
りカチオン系高分子凝集剤の添加率が１．５％に低減さ
れた。第４図は横軸にＩＭＴをとり縦軸にＦｅ　　溶解
量比（％）をとって示したもので、水道水に塩化第２鉄
をｊ１０００ｐｐ＋ｎ溶解し苛性ソーダでＰＨ調整した
ときシこ沈澱する固形物がすべて水酸化第２鉄であると
仮定１７て溶液中ｔこ鵜るＦｅ　　イオンの溶解Ａ比を
示した結果である。

これから溶液ＰＨが低くなるほど、加圧脱水の濾液とし
て流出する塩化ｆｆ１２鉄量が増加することがわかる。

第５図は加圧脱水の濾液の返送の効果を示す。予（５ｉ
１　？ｆｉ％縮の際に高分子凝集剤のみを用いて凝縮し
た場合の必要添加量を１００として縦軸に高分子凝集剤
必要添加量比（％）を示し、横軸には塩化第２鉄を併用
した場合の塩化第２鉄添加量（％苅固形物）をとって表
示した。第５図より塩化第２鉄を含む加圧脱水濾液を予
備濃縮前に返送することは、カチオン系高分子凝集剤の
添加量の低減に有効であることが判る。

以」二のようｅこ、本発明によると、各種有機質汚泥の
脱水過程を有利条件のもとに遂行することかでき、脱水
ケーキの含水率を低くし、剥離性を良好とし、１７３足
粒子の凝集のための凝集剤の必要惜を少くすることがで
きる等の改善効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は従来技術の流ｉＭ線図、第１図Ｃ口）は
本発明の１実施例の流通線図、第１図（ハ）は本発明の
（［シの実施例の流通線図、第２図は横軸に多価金属イ
オン添加比をとり縦軸にケーキ含水率をとって示した図
表、第８図は横軸に塩化第２鉄添加量をとり縦軸にゼー
タ電位をとって示した図表、第４図は横軸にＰＨをとり
縦軸にＦｅｉ解量化量比って示した図表、第５図は横軸
に塩化第２鉄添加量をとり縦軸に高分子Ｍ集剤必要添加
量比をとって示した図表である。 （１）・・有機質汚泥、（２）・・多価金属イオン凝集
剤、（３）・・高分子凝集剤、（４）・・濃縮、（５）
・・加圧脱水、（６）・・有機質汚泥、（７１・・水切
り脱水部、（８）・φ高分子凝集剤、（９）・・多価金
属イオン凝集剤、（＋０）・・加圧脱水部、　（ＩＩ）
・・脱水濾液経路、（Ａ）　（Ｂ＞　（Ｃ）−・特性線
、（ａ＋）（ａρ（ｂ、）（ｃ、）　・・本発明例、（
ａ）Ｉｃ）・争比較例。 特許出願人代理人氏名 弁理士　　角　　１）　　　嘉　　宋

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　有ｍ質汚泥を水切り予備濃縮したのち、多価金
   属イオンを含む凝集剤を添加して汚泥粒子の負の電荷を
   下げ脱水性を向上させることを特徴とする有機質汚泥の
   脱水方法。
2. （２）　　前記水切り予備濃縮を有機質汚泥に無薬注で
   遠心分離によって実施することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の有機質汚泥の脱水方法。
3. （３）　　前記水切り予備濃縮を有機質汚泥にカチオン
   系高分子凝縮剤を混合して重力脱水または低真空吸引脱
   水によって実施することを特徴とする特ｒ［請求の範囲
   ＷＪ１項に記載の有機質汚泥の脱水方法。
4. （４）　　前記水切り予備ン農縮を有機質汚泥にカチオ
   ン系高分子凝集剤を混合して重力脱水または低真空脱水
   【こよって実施し、前記多価金属イオンを含む凝集剤を
   添加して加圧脱水を行なったのち、この脱水’ＯＲｎｌ
   を前記水切り子Ｍ８　ｍ縮前に返戻して再利用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有機質汚泥
   の脱水方法。
5. （５）　前記多価金属イオンを含む凝集剤の添加を汚泥
   粒子のゼータな位が一２０〜キ３　Ｑ　７７２ｖ　の範
   囲となる任意の点を上限として実施し、加圧脱水するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の有機質汚
   泥の脱水方法。