JPS5987097A - 汚泥の真空脱水法 - 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】 本発明は汚泥の真空脱水法に関するものである。

さらに詳しくは汚泥に可燃性の汚泥脱水助剤を加えて効
率よく脱水する新たな真空脱水法に関するものである。

汚泥の真空脱水に脱水助剤として塩化第二鉄。

消石灰などの無機凝集剤を用いる方法は脱水ケーキの焼
却に多量の燃料を必要とする、焼却灰分も多いなどの問
題を有するので、このような問題を有しない高分子凝集
剤の使用が検討されている。

しかし脱水ケーキ含水率およびＰ布との剥離性に問題が
あり、実際上普及していない。また、高分子凝集剤と繊
維などとを単に混合、併用する方法もあるが、脱水ケー
キ含水率およびＰ布との剥離性が無機凝集剤の場合にく
らべて悪く、その他使用に手間がかかる、保管、輸送に
大型の設備を要する。安定した効果が得られないなどの
問題があった。

本発明者らは上記問題点の解決を目的に鋭意検討した結
果、本発明に到達した。すなわち本発明はパルプとカチ
オン性高分子凝集剤との混合体を密度０．８ｆ／ｃｍ”
以」二に加圧成形したものを汚泥に添加し、フロック径
を５ｍｍ以下に調製し、真空脱水することを特徴とする
汚泥の真空脱水法である。

本発明においてパルプとしてはメカニカルパルおよび再
生パルプ〔コとえばこれらを含有するパルプを一旦抄紙
して作った紙の機械的破砕または粉砕物または故紙（新
聞紙、ダンボール紙など）の機械的破砕または粉砕物で
ある再生故紙パルプなど〕をあげることができる。

これらの中でリグニン質の比較的少ないケミカルパルプ
、セミケミカルパルプおよびこれらを優位量含有するパ
ルプを一旦抄紙して作った’４ＪＬまたは故紙（新聞紙
、ダンボール紙など）の機械的破砕または粉砕物などの
再生パルプが好ましい。

さらに、これらの中では故紙の破砕または粉砕物である
内生故紙パルプが安価で、廃物利用の面からも有用でも
つとも好ましい。

パルプの形態としては、繊維状のものが好ましいが、た
とえば故紙を破砕または粉砕した繊維状故紙パルプの中
に未粉砕の小紙片（たとえば１〜５０ｍｍ程度〕を優位
でない量含んでいる形態のものも使用できる。

パルプに加えて他の有機性の繊維質物（以下繊組という
）を併用することができる。この繊維轡爵としては天然
緋維（セルロース系のものたとえば木綿、オガクズ、ワ
ラなどおよびその他の草炭。

羊毛など）１人造繊維（セルロース系のものたとえばレ
ーヨン、アセテートなど）１合成繊維（ポリアミド、ポ
リエステル、アクリルなど）およびこれらの二種以上の
併用系があげられる。これらのうちで好ましいのはセル
ロース系の天然繊維（オガクズ、木綿およびワラ）およ
び草炭である。

繊維の形態としては粉末状および経維状たとえば単繊維
（通常１００テニール以下の太さのもの）を切断したも
の、縞、維を複数本集束し、適当な集束剤で処理して切
断したもの、繊維を複数本集束しよって糸状にして切断
したもの、その細織布。

不織布１編状布などを裁断したもの、またはそれをほぐ
したものなどがあげられる。繊維の長さはとくに限定さ
れるものではないが、通常００１〜５０＋ｎｍ　＋好ま
しくは０．１〜８０ｍｍである。

パルプと他の繊維の割合は通常１００　：　Ｏ〜１：９
９゜好ましくは１００：Ｏ〜５０　：　５０である。な
お以下においてとくに断わらない限りパルプ単独および
パルプと他の繊維の併用物の両者を含めパルプで代表さ
せて説明する。

本発明におけるカチオン性高分子凝集剤は一般に使われ
る市販のものでよく、たとえばポリアクリルアミドのカ
チオン変性物（マンニッヒ変性物。

ホフマン変性物など）、キトサン、ポリビニルイミダシ
リン、ポリジアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ
ビニルピリジン、カチオン化デンプン、エピクロルヒド
リン−アミン縮合物、３級窒素含有（メタ）アクリレー
トもしくは（メタ）アクリルアミドと酸との塩（共）重
合体、４級窒素含有（メタ）アクリレートもしくは（メ
タ）アクリルアミド（共）重合体およびこれらの二種以
」二の混合物があげられる。

３級窒素含有（メタ）アクリレートもしくは（メタ）ア
クリルアミドと酸との塩（共）重合体および４級窒素含
有（メタ）アクリレートもしくは（メタ）アクリルアミ
ド（共）重合体としては特開昭５４−１０２８８８号公
報に記載のものがあげられる。具体的には一般式 （式中、Ａは酸素原子またはＮｌ−１，Ｂは炭素数１〜
４のアルキレン基、炭素数２〜４のヒドロキシアルキレ
ン基またはフェニレン基、Ｒ１はＨまたはメチル基、　
Ｒ２，Ｒ：＋　、　Ｒ４はＨ、アルキル基またはアラル
キル基、ＸＯは対アニオンを示す。）で示される単位を
有する水溶性（共〕重合体があげられる。

具体的にはジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレ
ート類〔ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、３−ジメ
チルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレ
ートなど〕シアルキノ ルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド類〔ジメチル
アミノエチル（メタ）アクリルアミド、３−ジメチルア
ミノ−２−ヒドロキシプロピルアクリルアミドなど〕の
無機酸塩（塩酸塩、硫酸塩など）または有機酸塩（酢酸
塩など）の（共）Ｎ合体、または４級化剤（塩化メチル
、ジメチル硫酸。

塩化ベンジルなど）による第４級アンモニウム塩機酸塩
または４級化剤による第４級アンモニウム塩と他のビニ
ル単量体〔（メタ）アクリルアミド。

Ｎ％Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、
スチレン、酢酸ビニルなど〕との共重合体およびこれら
の二種以上の混合物があげられる。これらの中で好まし
いものはポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物、ポリ
ビニルイミグソリン、キトサン、ポリジアリルアミン、
３級窒素含有（メタ）アクリレートもしくは（メタ）ア
クリルアミドと酸との塩を含む（共）重合体および４級
窒素含有（メタ）アクリレートもしくは（メタ）アクリ
ルアミドを含む（共）重合体である。

さらに上記カチオン性高分子凝集剤のうちその固有粘度
〔η〕ｄｅｌｐｃ以下〔η〕で表わす）とコロイド当量
値ＣｍｅｃＬ／ｇ　（以下Ｃで表わす）ことが式６式％
（２１ 〔式中、Ｃ＞０．（η〕〉０であり、〔η〕は３０℃の
ｌＮ−ＮａＮＯ３水溶液中で測定する）で示される範囲
のものが好ましい。〔η〕が上記範囲外では汚泥に添加
、混合して脱水した場合十分な脱水効果が得られない。

本発明において、カチオン性高分子凝集剤は粉末状のも
のが好ましいが、パルプとカチオン性高分子凝集剤との
固体状の混合体を与える範囲で水溶液状またはエマルジ
ョン状の凝集剤（濃度は通常２重量％以上、好ましくは
２０重量％以上）を使用することもできる。

カチオン性高分子凝集剤とパルプの混合比率はとくに限
定されず、目的汚泥に合わせて任意に選ぶことができる
が、重量比で通常１：０１〜１０００好ましくは１：５
−１００である。パルプが０１未満では汚泥に添加して
脱水した後のケーキの炉布剥離性が悪くなり、　ｔｏｏ
ｏを超えると不経済となる。また汚泥の固形物当りの添
加重量であられすと、パルプは通常２〜２００％、好ま
しくは５〜１００％であり、カチオン性高分子凝集剤（
固形分）は通常００５〜２％、好ましくは０１〜１．５
％である。

本発明においてパルプとカチオン性高分子凝集剤（以下
凝集剤ともいう）の混合体中には任意成分として公知の
濾過助剤（Ｗｉ粉炭、ベントナイト。

ケイソウ土、カオリン、セライト、活性白土など）分散
剤（界面活性剤、無機塩など）などをパルプに対して優
位でない量、含有させることもできる。

界面活性剤としては公知のアニオン性、カチオン性１両
性および非イオン性のものが使用できるがカチオン性お
よび非イオン性の界面活性剤が好ましく、長鎖アルキル
アミンの１〜３級塩または４級アンモニウム塩などのカ
チオン性界面活性剤がさらに好ましい。無機塩は任意の
ものでよく、とくに限定されずたとえば食塩、ボウ硝、
硫安などがあげられる。

本発明において混合体中のパルプと凝集剤の合３１里は
通常５０重量％以上、好ましくは６０軍量％以」二であ
る。

パルプ（２）と凝集剤１３）との混合体には（２）と［
Ｆ］）との混合物および（４）と（Ｂ）との複合物が含
まれる。（８）と（Ｂ）との混合物を得る方法としては
、粉砕した囚と（Ｊ３）とを機械的混合装置（ナウター
ミキサ−、リボンミキサー、コニカルブレンダ−、モル
タルミキサーなど）で触５合する方法、特開昭５６−８
９８８９　　号または特願昭５６−１０８８０４号記載
の方法〔吸水性樹脂に代えて（Ｂ）を用いる〕で混合す
る方法、シートパルプまたはロールパルプ（５）間に（
Ｂ）を介在させておいて粉砕、混合を行う方法があげら
れる。また（５）と（Ｂ）との複合物を得る方法として
は、粉砕した囚をシート状に積層した上に［Ｆ］）また
は（Ｂ）と粉砕した（５）の混合物を散布し、さらにそ
の上に粉砕した（イ）をシート状に積層する方法があげ
られる。

得られた混合体は密度０３ｇ／ｃｒｒｉ”以上に加圧成
形される。加圧成形物をさらに経済的に運搬、保管する
という点を考慮すると密度は好ましくは００５ｆ／ｃｍ
３以上、さらに好ましくは０．７　ｆ／ｃｍ３以上であ
る。密度が０．８１／ｃｍ３未満の場合は汚泥に添加し
て脱水したとき、脱水ケーキの含水率が十分に低下せず
、またケーキがＰ布から剥離しにくい。

加圧成形する方法としては混合体を常温下型の中テヘレ
ット状に加圧成形する方法、および常温下、シート状、
棒状またはブロック状に加圧成形したのち、適当な大き
さに裁断または粉砕する方法があげられる。上記におい
て、加圧は加温（たとえば２０〜３００℃）、加湿（た
とえば６０〜１００％）下に行っても差支えない。

加圧成形時の圧力は得られた加圧成形物の密度が０．８
　ｇ／ｃｍ”以上になるような圧力であればよく、パル
プの種類、形態、性質などに合わせて適当に選ぶことが
できるが、通常１〜５００ｋｇ／ｃ＋ｎ２．好ましくは
ｌＯ〜８００ｋｇ／ｃｍ２である。加圧成形はロールプ
レス機、油圧プレス機、スクリュープレス機などを用い
て行うことができる。

得られた加圧成形物の形状は任意でよく、球形状２円筒
状、立方体状、直方体状９円錐状、角錐状、棒状などの
種々の形状があげられる。姶止社≠＃加圧成形物の大き
さは加圧成形物の最短径の長さが通常１０Ｃｍ以下、好
ましくは８ＣＩｎ以下になる大きさである。最短径が１
０ｃｍより長いと汚泥に添加したとき、脱水助剤の分散
に時間がかかり、短時間で十分な脱水効果をうろことが
難しい。最このようにして得られた加圧成形物は汚泥に
添加され、汚泥を脱水する場合の脱水助剤として使用さ
れる。

脱水助剤を汚泥に添加するに際し、対象となる汚泥は下
水、し尿、工場廃水などの生汚泥；活性７ｒｊ泥、消化
汚泥、凝集沈降汚泥またはそれらの組合せによる混合汚
泥など如何なる汚泥であってもよいが、微生物処理で得
られる汚泥（活性汚泥。

消化汚泥など）を含有し汚泥中の有機分が固形分当す４
０重量％以上、かつ汚泥中の有機性繊維分が２０重昂％
以下である難濾過性の汚泥がとくに有効である。

本発明における脱水助剤の汚泥への添加量は汚物 泥の固形分に対し通常５〜２００重里％、好ましくは１
０〜１００重里％、とくに好ましくは１０〜６０重里％
である。添加量が５％未満では脱水効果が不十分となり
、逆に２００％を越えると不経済になる。

脱水助剤の汚泥への添加方法は直接汚泥へ添加する方法
および脱水助剤を一旦水と混合分散してスラリー状にし
たのち汚泥に添加する方法があげられる。脱水助剤を汚
泥に添加する前後または同時に無機塩、界面活性剤など
の分散剤を添加して脱水助剤の分散を一層早めることも
可能である。

脱水助剤は汚泥に添加され、フロック径が５ｍｍ以下、
好ましくは恥ηｍ以下に調整される。フロック径の調整
の一つの方法としては、脱水助剤を７り泥に直接、添加
、混合して、通常攪拌または緩硫拌（たとえば８０〜８
００ｒｐｍ未満、１０〜１８０秒）行ってフロックを形
成させ１次いで一旦形成したフロックを強攪拌（たとえ
ば８００　ｒｐｍ以上、１０〜１０００秒）行ってフロ
ック径を５ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下になるよう
に破壊する方法があげられる。攪拌（通常攪拌、緩攪拌
および強攪拌）の方法は任意の方法（二枚羽根攪拌機、
カイ型攪拌棒を備えた攪拌機、佐竹式攪拌機など使用す
る方法）でよく、とくに限定されない。一旦形成したフ
ロックを破壊することにより、脱水後のケーキ含水率が
さらに低下し、炉布へのケーキの付着量も増加しく汚泥
処理速度が増大する）、またケーキの炉布からの剥離性
もよくなる。また別のフロック径の調整方法としては最
初からフロック径が１５ｍｍ以下、好ましくは１３ｍｍ
以下のフロックが生成するように、対象汚泥の種類を考
慮して脱水助剤の組成、添加量または汚泥への脱水助剤
添加後の攪拌条件（攪拌速度および攪拌時間）などを調
整する方法があげられる。

脱水助剤を〆り泥に添加した場合、フロック径が５１ｎ
ｌｌ（より大きい場合は脱水後のケーキ含水率が十分に
低下せず、Ｐ布へのケーキ付着量も少ない。

（汚泥処理速度が小さい。） 次いで脱水が行われる。この場合、真空脱水機を用いて
脱水される。用いられる真空脱水機としてはオリバーフ
ィルター、ベルトフィルター、ドラムフィルター、プリ
コートフィルターなどがあげられる。

脱水されたケーキは公知の方法で焼却などされる。また
コンポスト化（肥料化）することもできる。

本発明の方法は凝集剤の水溶液中に繊維などを混合、懸
濁した液を汚泥に加える方法または水に繊維と凝集剤と
を混合したものを汚泥に加える方法、さらに凝集剤と糾
維を別々に汚泥に添加する方法などにくらべて予期に反
して大「１」に脱水性能が向上（脱水ケーキの含水率の
低下およびＰ布との剥離性の向上）するという効果を奏
する。また、凝集剤と繊維を加圧成形したものは高密度
であるため保管、輸送を効率よく経済的に行なうことが
できるなどの利点を有する。

また、従来の無機凝集剤を用いた真空脱水方法にくらべ
て、その方法を１廻る脱水効果（ケーキ含水率、瀘布と
の剥離性）を得ることができる。

しかも無機凝集剤を用いる方法の重大な欠点が解決され
、脱水ケーキは可燃性に富むので焼却時の燃料が大巾に
少なくてすみ、焼却灰分の生成量も大巾に減少するとい
う効果を奏する。さらに脱水ケーキのコンポスト化（肥
料化）も容易である。

このようなことから本発明は実用上、極めて高い価値を
有する。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１および比較例１ 新聞紙を粉砕して作った故紙パルプとメタクロイロキシ
エチルトリメチルアンモニウムクロライドポリマー（以
下ＭＥＴＡＣポリマーと称す。〔η〕＝５、Ｏｄｇ／ｇ
、　Ｃ＝４．８＋ｎｅｑ／ｇ）の粉末とを表１の配合割
合で混合し、室温下、油圧プレス機で１５０ｋｇ／ｃｍ
２に加圧して、所定の大きさのペレットを作成した。

８００ｒｒ＋ｅのビーカーに採取したＡ市下水処理場の
混合生汚泥２００ｇ（固１１を分２８重Ｍ％、有機分６
５．１重量％１ｍ細分４．８重量％）に」二記で作製し
たペレットを加えて、カイ形纜拌棒を備えた実験用小型
攪拌機を用いて２５　Ｏｒ　ｐｍで３０秒間攪拌して一
旦フロックを形成させ、次いで５００ｒｐｍで２分間攪
拌して先に形成したフロックを破壊した。市販の真空脱
水用Ｐ布を装着した内径８．５ｃｍの小型リーフを。

」二記で調製したビーカーのフロック中に浸し、−４５
０ｍｍＨＦの減圧下に真空濾過を開始した。Ｐ液カ６０
ｍｅａ出ｆ　ルマでの時間（秒）を測定したのち、直ち
にビーカーがらリーフを取り出し、逆さく上向き）に立
て、さらに−４５０ｍｍＨ９で２分間吸引した。Ｐ布上
に付着したケーキの厚さく　ｍａｎ　）・ケーキ含水率
（重量％）、瀘布との剥離性、さらにＰ液の清澄性を測
定した。結果を表１に示す。

比較例１として、実施例１と同様の方法で汚泥に故紙パ
ルプのみのペレットを加えたもの、高分子凝集剤のみを
加えたもの、塩化第二鉄と消石灰まま汚泥に添加したも
のについての試験を行ない、その結果を表１に併記した
。

表　　　１ 表１（続き） ＊１　脱水後のケーキの剥離性 良・・−ケーキがほぼ完全に剥離し、１布の目詰りもな
い。

可・・剥離が不十分で、若干ケーキが〃」布上に残る。

一部泊布が目詰りしている。

不可・・剥離後、相当量のケーキが炉布上に残る。炉布
のほぼ全域が目詰りしている。

＊２沖液の清澄性 良・・・ケーキの流出がほとんど見られない。

可・・・ごく僅かにケーキがＰ液中に流出している。

各種のパルプとＭＥＴＡＣポリｖ　−（［ニア７］　＝
５．Ｏｄｅ／ｇ。

Ｃ＝　４．８　ｍｅ　ｑ／ｇ）粉末を表２の配合割合で
混合したものを型に入れ、室Ｗ１′、下油圧プレス機で
１５０ｋｇ／ｃｍ２に加圧して底辺の一辺の長さ１．５
ｃｍの直方体状ペレットを作製した。実施例１と同じ汚
泥を用い。

同様の真空脱水試験を行なった。試駆結果を表２に示す
。

比較例２として、実施例２と同じ方法で、パルプのみの
ペレットを汚泥に加えたもの、およびＭＥＴＡＣポリマ
ーのみを０２％水溶液として汚泥に加えたものについて
、それぞれ真空脱水試験を行ない、その結果を表２に併
記した。

表　　　２ 表２（続き） 実施例３ 新聞故紙パルプと各種カチオン性高分子凝集剤を表８の
配合割合で混合し、ローラーで１５０ｋｆ／ｃｍ２に加
圧して、巾２０ｃｍ＋厚さ８ｍｎ〕のンートを作製し１
次いで１．５ｃｍ角に裁断してペレットとじた。

これを約２０倍の水に分散させ、必要量を実施例１と同
じ汚泥に添加したのち、カイ形撹拌棒を備えた実験用小
型攪拌機を用いて、　５００　ｒ　ｐｍで３分間攪拌し
た。

以下、実施例１と同様の真空脱水試験を行なった。試験
結果を表３に示す。

表　　８ 表３（わ゛こき） 手続補正書 昭和ｑ年ｌ／月ノρ日 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第　１８９７８７　号２、゛発明の名
称 汚泥の真空脱水方法 ３、補正をする者 マエ　　　タ　　　ソ才　　　イヂ 代表者　前　１）常　− 〇 ６８　　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７　補正の内容 タイプ浄書した明細書。（１２頁を補充いたします。（
内容に変更なし） 脱水助剤を汚泥に添加するに際し、対象となる汚泥は下
水、し尿、工場廃水などの生汚泥４活性汚泥、消化汚泥
、凝集沈降汚泥またはそれらの組合せによる混合汚泥な
ど如何なる汚泥であってもよいが、微生物処理で得られ
る汚泥（活性汚泥。

消化汚泥など）を含有し汚泥中の有機分が固形分光す４
０重量％以」二、かつ円囲中の有機性繊維分が２０重量
％以下である難濾過性の汚泥がとくに有効である。

本発明における脱水助剤の汚泥への添加量は汚泥の固形
物に対し通常５〜２００重量％、好ましくは１０〜１０
０重里％、とくに好ましくは１０〜６０重量％である。

添加量が５％未満では脱水効果が不十分となり、逆に２
００％を越えると不経済になる。

脱水助剤の汚泥への添加方法は直接汚泥へ添加する方法
および脱水助剤を一旦水と混合分散してスラリー状にし
たのち汚泥に添加する方法があげられる。脱水助剤を汚
泥に添加する前後または同時に無機塩、界面活性剤など
の分散剤を添加手　　続　　補　　正　　内 昭和５８年１２月ノ４［１ 特訂庁良官　名杉和夫　殿 １、事ｆ１の表示 昭和５７年特許願第１８９７３７月 ２、発明の名称 ）り泥の真空脱水法 ３．７市ｉ］をりる者 Ｊｌｉｌ’ｌどの関係　　特許出願人 居所　　京都市東山区−橋野木町１１番地の１自　　弁 ５、補ｊ１にＪ、り増加する光用の数 ＋＼ ７、？ｉｎ正の内容 別紙のどＪ３す １、願書を特許法第３８条ただし書の規定による特許出
願に訂正する。（特許請求の範囲に記載された発明の数
２） ２、明細内箱１頁特許請求の範囲を 脱水用助剤。

ユ、バルブとカチオン性高分子凝集剤どの混合体を密度
０．３９／ｃＡ以上に加■成形しｌこものを汚泥に添加
し、フロック径を５　ｍｍ以下に調整し、真空１９水す
ることを特徴ど・Ｊる汚泥の真空脱水法。

ユ、パルプが再生パルプＣある特許請求の範囲第１項記
載の脱水法。」 と訂正りる。

３、同書、同頁、第１３１１の［真空脱水法ｊを［真空
脱水用助剤おにび脱水法ｊと訂正する。

４、同書、同頁、第１４行の［可燃性の汚泥脱水助剤を
」を削除づる。

５、同書、同頁、第１５行の「新たな」と「真空脱水法
」の間に［可燃性の真空脱水用助剤および」を挿入づる
。

６、同書、第２頁、第１１〜１２行の「本発明は」と「
パルプ」の間に「パルプとカチオン性高分子凝集剤との
混合体を密度０．３ｇ／’ｃ＃Ｉ以」−に加圧成形した
ものからなることを特徴とづる汚泥の真空脱水用助剤（
第一発明）および」を挿入づる。

７、同店、同頁、第１５（ｊの「真空Ｕ＋＋水法Ｊと「
である」の間に「（第二野川）」を挿入Ｊる。

８、同書、第１５頁、第３行の「木１ｉ！明の」と［方
法Ｊの間に「助剤を用いるＪを挿入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　パルプとカチオン性高分子凝集剤との混合体を密度
   ｏ、ｓ　ｐｙｃｍ３以上に加圧成形したものを汚泥に添
   加し、フロック径を５＋ｎｍ以下に調整し、真空脱水す
   ることを特徴とする汚泥の真空脱水法。 ２、　パルプが再生パルプである特許請求の範囲第１項
   記載の脱水法。