JPS60129200A - 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おる。下水、
し尿ｌたは各種産業廃水の処理に２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、従来の無機凝集剤に代
わり、近年、有＊ａ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、カナ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愼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仰られている。これ
らの従来技術においては、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＜、Ｓ
Ｓ回収率が低く、また炉布を使用する脱水機において炉
布からのケーキの剥離が不光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高分
子凝集剤を併用（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、設備費が嵩与、さら
に両凝集剤の重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
して薬液を調整する方法では凝集剤が年齢化してしまう
こともあった。

この問題を解決丁べく、本特許出頼人は先に特願昭５７
−９８６９９号として解決案を提案した。

本願発明は、この先願発明をさらに性能面において改良
したものである。

すなわｂ、本発明は無機凝集剤と有機汚泥脱水剤とを併
用して汚泥を脱水する方法に２いて。

有機汚泥脱水剤として、カチオン性有機高分子凝集剤と
１強酸基を含まないアニオン性有機高分子凝集剤と酸と
を有効成分として含有する組成物を用いることを特徴と
する汚泥脱水方法でるる。

本発明において処理対象となる汚泥は、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、し尿
消化脱離液、下水、各種産業廃水の活性汚泥処理におけ
る余剰汚泥、−１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。

本発明に２いて使用される無機凝集剤としては、ポリ硫
酸鉄、ポリ塩化鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、塩化カル
シウム、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩
化アルミニウムなどが例示される。無機凝集剤は１種類
のみ使用しても良いが、２種以上を併用しても良い。

上記の無機凝集剤の中でも、とくにポリ硫酸鉄やポリ塩
化鉄などのいわゆるポリ鉄塩が性能的に役れており、好
ましい例として挙げることができる。ポリ硫酸鉄は硫酸
第１鉄を酸化して水酸基を導入することによって得られ
、（Ｆｅ　２（ＯＨ）　ｎ　（８０４ン３−ｎ／ｚ３ｍ
なる示性式で示される（％開昭４９−５３１９５号公報
〕。一方、ポリ塩化鉄は、塩化第１鉄を硫酸根の共存下
に酸化して水酸基を導入することによって硫酸鉄との複
塩として得られ、ＣＦｅＣＯＨ）ｎｃｌｓ−ｎ−ｍｃｓ
ｏ＜）ｒｎＡ〕１３なる示性式で示される（特開昭５２
−２１２８５号公報）。これらのポリ鉄塩は市販系れて
おり、容易に入手することかできる。

本発明は、前記無機凝集剤と、有機汚泥脱水剤とを併用
するものであるが、有機汚泥脱水剤としては、カチオン
性有機高分子凝集剤と、強酸基を含まないアニオン性有
機高分子剤と酸とを有効成分として含有する有機高分子
凝集剤組成物を使用する。

ここで、カチオン性有機高分子凝集剤は、例えばジメチ
ルアミノエテルメタクリレート、ジメチルアミノエテル
アクリレートもしくはジメチルアミノエチルメタクリレ
ートまたはそれらの四級化物の単独重合体、ジメチルア
ミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエテルアク
リレートもしくはジメチルアミノエチルメタクリレート
ｌたはそれらの四級化物とアクリルアミドまたはメタク
リルアミドとの共重合体、ポリアクリルアミドもしくは
ポリメタクリルアミドのマンニッヒ変性物−＝　′ｆｃ
はその四級化物２よびポリアクリルアミドもしくはポリ
メタクリルアミドのホフマン分解物、ホリアミンスルフ
ォン、ポリビニルイミタゾリンおよびホリジメテルジア
リルアンモニウムクロライドｌたはジメテルジアリルア
ンモニクムタロライドとアクリルアミドとの共重合体な
どが挙げられるが、これに限定されない。

カチオン性有機高分子凝集剤は、常法により得られる。

たとえば、重合する七ツマ−を水あるいはメタノールな
どの有機溶媒に溶解し、重合開始剤を加え重合すること
によって得られる。

重合開始剤としては過酸化水素、過ｍＥ［アンモニウム
、過硫酸カリウム、過酸化ベンゾイル、アゾビスインブ
チロニトリル、その他一般的に使用されているものであ
り、これらを単独あるいは併用することができる。また
還元剤をさらに併用するレドックス系重合開始剤でもよ
い。

マンニッヒ変性物は、ポリ（メタ）アクリルアミドにア
ミンとアルデヒドとを作用させて得られ、またホフマン
分解物はポリ（メタ）アクリルアミドにアルカリ雰囲気
で次亜ノ・ロゲン峨塩を作用して得られる。

本発明におけるカチオン性有機高分子凝集剤は、固有粘
度（〔η、ｌ　Ｘ　、＃−４’ＪａＮ（Ｊａ　）が１．
５　（ｃｉＩ３／ｌ　）以上であることが好ましい。固
有粘度がこの範１からはずれると、凝集脱水効果が低下
する。

本発明におけるアニオン性有機高分子凝集剤は、スルホ
ン基ｆホスホン基などの強酸基を含まないものであり、
ポリアクリルアミドまたはポリメタクリルアミドの部分
加水分解物、アクリルアミドまたはメタクリルアミドと
アクリル酸ナトリウムまたはメタクリルばナトリウムと
の共重合体などが挙げられるが、これに限定されるもの
ではない。アニオン性有機高分子凝集剤も、常法により
製造することができる。一本発明におけるアニオン注有
ｍＫ分子凝集剤は固有粘度（〔η〕ＸＩ’！ｌ’ｒ’Ｊ
　ａｆ’１ｏ３）がｌ　０　（ｃｌ／？）　ｇ上である
ことが好ましい。

本発明に２ける酸は、硫酸水素ナトリウ８、ム、りん敵
二水素ナトリウム、ホウ酸、スルファミン酸、マレイン
酸、リンゴ酸、マロン酸、コノλり酸、酒石酸、ンーウ
ば、クエン酸、フマールば、アジピン酸、グルタル酸な
どが挙けられるが、これに限定されない。

本発明の有機汚泥脱水剤は、前述のカチオン。

性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤と酸
とを有効成分として含有する汚泥脱水剤であるが、前二
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９０：１０〜５０：５０とする。この範囲からはず
れると凝集脱水効果が低下する。酸は、汚泥脱水剤を０
．２％水浴液としたとき、ｐＨ３，５以下となる量とす
ることが好ましく、ｐＨが３．５を越えるとカチオン性
有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤とが反
応してゲル化するおそれがあるので好ましくない。

無機凝集剤と有機汚泥脱水剤との添加量は、汚泥の性状
（ｐＨ，ＳＳ、ＶＳＳ、電気伝導度など）によって左右
されるが、一般的には、無機凝集剤では１〜３０Ｗ％（
対８８）、有機汚泥脱水剤では、０．５〜６Ｗ％（対Ｓ
Ｓ）程度が目安となる。

無機凝集剤と有機汚泥脱水剤との添加順序は、特に限定
されないが、好ましくは先ず無機凝集剤を汚泥に添加し
て混合攪拌した後、有機汚泥脱水剤を添加し、混合攪拌
する。

なお、有機汚泥脱水剤の添加方法としては、■　カチオ
ン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤と
を別々に同一の溶解槽の酸水溶液中に投入し、ｏ、　ｉ
〜２チ程度の水溶液とし、とｎを汚泥に添加する方法と
、■　それぞれが粉末である。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酸との混合物を水
中に投入し水溶液とし、これを汚泥に添加する方法と、 ■　アニオン性有機高分子凝集剤を酸水溶液中に投入し
て水溶液とし、またカチオン性有機高分子凝集剤を別の
水中に投入して水溶液とし、雨水溶液を混合して汚泥に
添加する方法とがある。

■の方法は汚泥の性状に合わせて予め配合割合の定めら
れた混合物を選択することにより、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。

集剤とを酸の共存下に汚泥に添加する前に混合するもの
であり、予め混合、しても酸の存在にょシ両凝集剤が反
応して不溶性物を生成することはなく、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。本
発明の有機汚泥脱水剤は０．１〜２チ水溶液としても酸
の存在によりｐＨが低くアニオン性有機高分子凝集剤が
アニオン性を示さないので、カチオン性有機高分子凝集
剤と反応して不溶性凝固物を生成することはない。

本発明の脱水方法の作用機構は以下のと２り推定される
。

先ず、無機凝集剤を汚泥に添加すると、汚泥中のＳＳの
負電荷が一部中和される。

次に、有機汚泥脱水剤が添加されると、カチオン性有機
高分子凝集剤が汚泥中のｓｓの残りの負電荷を中和する
。この中オロにより、５ＳｔＩ′ｉ微細フロツクとなる
とともにｐＨ値は汚泥のｐｌ（値となって高くなってい
るのでアニオン性有機高分子畝集剤はアニオン性を帯び
、こｎが微細フロックを、よシ粗犬で強固なフロックに
成長させる。また、アニオン性有機高分子凝集剤は汚泥
を中和した無機凝集剤中の鉄やアルミニウム等の金璃イ
オンにも吸着するので、有機汚泥脱水剤単独による場合
よりも相乗的な効果を発揮して強固なフロックを形成す
る。このフロックは濾過性、脱水性に優れている。

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、配肯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ン０．５
〜５ｍ１ｓｅｔ：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
水銀、ベルトプレス型脱水機、スクリュープレヌｌたは
フィルタプレス等の従来より使用さｔている脱水機が使
用可能である。

とりわけ、本発明の場合には、商圧で脱水できるフィル
タプレスが好ｌしい。高圧で脱水丁ると通常、ケーキが
ｐ布から剥離しにくくなるが、本発明の場合には、ケー
キの剥離性は極めて良好で、また得られたケーキの含水
率も低く、濾過速度も早い。

しかも、本発明の有機汚泥脱水剤は、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
なく同一の溶解憎で溶解できるなど取扱いが容易である
という特徴も有する。

次に本発明の実施例について説明する。各実施例に２い
て使用した、カチオン性有機高分子凝集剤およびアニオ
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ない発生した余剰汚泥および凝集（
三次処理）汚泥の混合汚泥（ｐｌ（５，９、ＳＳ５．４
％、ＶＳＳ６２％対ＳＳ）２００ｍｌに無機凝集剤とし
てポリ硫酸鉄をＦｅとして所定量添加混合した後、さら
に５表−１のカチオン性有機高分子凝集剤Ｃ１と表−２
のアニオン性有機高分子凝集剤Ａ１と、酸として硫酸水
素ナトリウムを１　：　０．２５　：　０．５　（重量
比）で混合した粉末の有機汚泥脱水剤を水溶液の形で所
定量添加し攪拌機（二枚平羽根）によｐ２００１１］１
（周速２　ｍ　／ｓｅｃ　）で６０秒間攪拌を行い、フ
ロックを生成させたのち、濾過面積２１０ＣＩＩｔの横
型単式タイヤフラム型フィルタプレスを用いて、１ｚｋ
ｇ７ｃｒｔｔの圧力で圧搾脱水を行なった。

結果を表−３に示す。

また、比較のため、実施例１に２いて、ポリ硫酸鉄を添
カロしない場合、ポリ硫酸鉄を亦加したの５、Ｃｌ４Ａ
ｌおよびＡｌ→Ｃ１の朧に添加した場合についても併せ
て衣−３に示す。

表−３から、本発明の汚泥脱水方法は濾過速度、脱水ケ
ーキ含水率、ケーキの炉布からの剥離性のいずれの点に
おいても比較例よりも優れていることがわかる。

表−３ 実施例２ 下水の生物処理に伴ない発生した余剰汚泥および最初沈
殿汚泥の混合汚泥（ｐｆ（５，６ＳＳ　ｔｚチＶＳＳ　
７３　％［ＳＳ　）　２０　ｏｍｌｖｃ、　ｍ１Ｊｉｉ
剤、！：　シテポリ硫酸鉄、塩化第二鉄、ポリ塩化アル
ミニウムＣＰＡＣ）、（ｊＩ酸アルミニウム、塩化カル
シウムをそれぞれ添加混合し、さらに表−１のカチオン
性有機高分子凝集剤ＣＩと表−２のアニオン性有機高分
子凝集剤Ａ１と、酸として硫酸水５トリウムとを３：ｌ
：２（重量比）で混合した粉末脱水剤を水溶液の形で対
ＳＳ１．２％添加した３、攪拌は攪拌磯（二枚平羽根）
により、５００ｒ％　（周速２　ｍ　／ｓｅｅ　）で３
０秒間行いフロックを形成させたの５、フロック径を測
定し、凝集汚泥を６ｍｌ取り、Ｃ８Ｔ測定装置にてＣ８
Ｔ値を測定した。凝集汚泥の残量をブフナロートに通し
。

上に残ったケーキの一部（約１０？）を、二枚のｐ布の
間にとり圧搾圧力０．５に９／ｌｒｉで３０秒間圧搾脱
水して含水率を測定し、圧搾テストケーキ水分とした。

この結果を表−４に示す。

また比較のため、ＰＡＣを添加せずに、ＣＩとＡｌとＮ
ａＨ３Ｏ，を３：ｌ：２　（重量比）で混合した粉末の
有機汚泥脱水剤の今を用いた場合の結果も併わせて表−
４に示す。無機凝集斉］を併用した場合、フロック粒径
が犬きく、Ｃ８Ｔ値〃よ低くなっておシ良好な許過性を
示している。−又、圧搾テストケーキ水分が低くなり脱
水効果力；良好である。な礼無機凝集剤の中ではホ！Ｊ
　硫師鉄が他より特に捩れた効果を示すことカニわ力）
る。

表−４ 注）　特殊吸水性２紙上を凝集汚泥のＰ液が浸透すると
きの速さを１１姐定するもので、具体的には、一定距離
を浸透するに要する時間なもって、Ｃ８Ｔ値とする。

試験に用いたＦＭａＷａｔｔｍａｎ　ｆｌｋｌ　７で、
浸透距離は３０關とし実施例３ 下水処理の生物処理に伴ない発生した余剰汚泥および最
初沈殿汚泥の混合汚泥（ｐＨ６，０ＳＳ２．２チ、ＶＳ
Ｓ６６１２００ｍＪに、無ａ［集剤トｔ。

てポリ硫酸鉄をＦｅとして２チ（対ＳＳ）添加混合した
のち、表−１の各種カチオン注凝集剤と表−２のアニオ
ン注凝集剤ＡＩと酸として４４ｒｌｌｌ水素ナトリウム
をｌ　：　０．２５　：　０．５　（重量比）で混合し
てなる粉末の有機汚泥脱水剤を水溶液の形で対ＳＳ１．
４％添加し、攪拌ｍ（二枚平羽根）により５００　ｒｉ
ｌｍ　（周速２　ｍ　／ｓｅｃ　）で３０秒間攪拌を行
い、フロックを生成させたのち、１００メツシーナイロ
、ン炉布を敷いたブフナロート上に注ぎ、２０秒後のｐ
液量を測定した（ヌツテエテスト）。結果をフロック径
も併せて衣−５に示す。

表−５の結果から汚泥脱水剤中のカチオン注高分子凝集
剤成分は固有粘度（〔η）麟１’ＮａＮＯ３〕がｔ、５
（ｄ６／？）以上のものが好ましいことがわかる。

表−５ 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（ｐ）ｉ７．ｌ。

ｓｓ２．ｃｌ　ＶＳＳ７６％対５Ｓ）Ｉｃ、無機凝集剤
としてポリ硫酸鉄をＦｅとして２％対ＳＳ添加した後、
表−１に示した刀チオン性凝集剤Ｃ１と表−２に示した
各種アニオン性凝集剤と、ぽとしＮａＨ８０ａをｌ：０
．２５：０．５（重量比）で混合してなる粉末の有機汚
泥脱水剤を水溶液の形でＳＳに ２．３チ添加して実施例３と同様ヌッテエテストをハ 行った。結果を弐−６に示す。

なお比較のため、ポリ硫酸鉄を併用し、ＣＩおよびＡｌ
ｔそれぞれ単独で添加した場合も併わせて＠−６に示す
。

表−６の結果より、有機汚泥脱水剤中のノニオン証局分
子凝集剤のうち、固有粘度（〔η〕ｒ々’−’ｊＱ　ａ
Ｎｏｓ　〕が１０程度と低いものも濾過脱水性が優れて
いることがわかる。

表−６ 実施例５ 実施例４と同じ汚泥に、無機凝集剤としてポリ硫酸鉄を
Ｆｅとして２チ対ＳＳ添加した後、カチオン性凝集剤Ｃ
１とアニオン性凝集剤Ａ２とを表−７の配合比で混合し
、更にＣ１とＡ２の合計の６０チ（重量比）の硫酸水素
ナトリウムな混合した粉末の有機汚泥脱水剤を水溶液の
形で対Ｓ８２．３５ｂ添加して実施例４と同様にヌツテ
エテストを行った。

結果を表−７に示す。

次−７から有機汚泥脱水剤中のカチオン性凝集剤とアニ
オン性有機高分子凝集剤は’Ｑ：１０〜５０：５０が好
ｌしいことがわかる。

表−７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機凝集剤と有機汚泥脱水剤とを併用して汚泥を
   脱水する方法に２いて、有機汚泥脱水剤として、カチオ
   ン性有機高分子凝集剤と、強酸基を含まないアニオン性
   有機高分子凝集剤と酸とを有効成分として含有する組成
   物を用いることを特徴とする汚泥脱水方法。
2. （２）無機凝集剤は、ポリ硫ば鉄、ポリ塩化鉄、硫酸第
   二鉄、塩化第二鉄、塩化カルシウム、塩化マグネシクム
   、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アル
   ミニウムから成る群から選ばれる少くとも１種である特
   許請求の範囲第１項記載の汚泥脱水方法。
3. （３）　カチオン性有機高分子凝集剤は、固有粘度〔η
   ］梢巧軸Ｎ。３が１．．５　（ｄ召／ｒ）以上である特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の汚泥脱水方法。
4. （４）　アニオン性有機高分子凝集剤は、固有粘度〔η
   ３　Ｒｊｌ’１’４　ａ　１’Ｊ。３が１０（ｄ召／ｙ
   −）以上である特許請求の範囲３ｍ１項ないし第３項の
   いずれかに記載の汚泥脱水方法。
5. （５）　酸は硫酸水素ナトリウム、゛りん酸二水素ナト
   リウム、ホ’７酸、スルファミン酸、マレイン酸、リン
   ゴ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、ンユウ酸、クエン
   酸、フマール酸、アジピン酸、グルタル酸よりなる群か
   ら選ばれた少くとも１種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. （６）有機汚泥脱水剤は、カナ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の重量比率が９０：１
   ０〜５０：５０である特許請求の範囲第１項ないし第５
   項のいず扛かに記載の汚泥脱水方法。
7. （７）酸は、有機汚泥脱水剤を０．２％水溶液としたと
   き、ｐＨが３．５以下となる量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。
8. （８）　カチオン性有機高分子凝集剤は、ジメチルアミ
   ンエチルメタクリレートもしくはジメチルアミノエテル
   アクリレートまたはそれらの四級化物の単独重合体、ジ
   メチルアミノエチルメタクリレートもしくはジメチルア
   ミノエテルアクリレートまたはそれらの四級化物とアク
   リルアミドまたはメタクリルアミドとの共重合体、ポリ
   アクリルアミドもしくはポリメタクリルアミドのマンニ
   ッヒ変性物またはその四級化物、ポリアクリルアミドま
   たはポリメタクリルアミドのホフマン分解物、ポリアミ
   ンスルフォン、ポリビニルイミダノリン２よび、ポリジ
   メチルジアリルアンモニウムら成る群から選ばれる少く
   とも１種でおる特許請求の範囲第１項ないし第７項のい
   ずれかに記載の汚泥脱水方法。
9. （９）　アニオン性有機高分子凝集剤は、ポリアクリル
   アミドまたはポリメタクリルアミドの部分加水分解物、
   およびアクリルアミドまたはメタクリルアミドとアクリ
   ル酸ナトリウムまたはメタクリル酸ナトリウムとの共重
   合体よりなる群から選ばれる１種以上である特許請求の
   範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の汚泥脱水方
   法。