JPS6019007A - 凝集剤 - 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】 この発明は構成単位としてアクリルアミドまたはメタク
リルアミドを含む重合体のホフマン分解物の酸塩を含有
する凝集剤に関するものである。

懸濁液、特に有機性懸濁液にカチオン性高分子凝集剤を
添加して凝集処理する一方法において、構成単位として
アクリルアミドまたはメタクリルアミドを含む重合体の
ホフマン分解物の酸塩が凝集剤として使用されている。

凝集処理としては懸濁液の凝集沈殿処理、汚泥の脱水処
理などの処理があり、いずれの場合もホフマン分解物は
有効に使用されているが、処理効果向上の観点からさら
に優れた凝集剤が要望されている。

この発明は、このような要望に応えるためのもので、前
記ホフマン分解物の酸塩および特定の酸性物質を特定の
割合で含くことにより、さらに優れた凝集効果を示す凝
集剤を提供することを目的としている。

この発明は、構成単位としてアクリルアミドまたはメタ
クリルアミドを含む重合体のホフマン分解物の酸塩１重
量部に対し、前記酸塩の溶解性を損なわない酸性物質０
．３〜９重量部を含有することを特徴とする凝集剤であ
る。

構成単位としてアクリルアミドまたはメタクリルアミド
を含む重合体（以下、アクリルアミド系重合体という）
としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド
、アクリルアミドまたはメタクリルアミドと共重合可能
な他の単量体との共重合体などが挙げられる。前記共重
合可能な単量体としては、ジメチルアクリルアミド、ア
クリロニ１〜リル、メタクリロニトリル、アクリル酸メ
チルエステル、メタクリル酸メチルエステル、アクリル
酸エチルエステル、メタクリル酸エチルエステルなどが
挙げられる。

これ゛らのアクリルアミド系重合体は、アクリルアミド
単独、メタクリルアミド単独またはこれらと他の単量体
の混合物を、水、メタノール等の溶媒に溶解し、重合開
始剤を加えて重合することにより得られる。重合開始剤
としては過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリ
ウム、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル
、その他一般に使用されているものが単独または混合し
て使用できる。さらに還元剤を併用するレドックス系重
合開始剤でもよい。

アクリルアミド系重合体のホフマン分解物（以下、単に
ホフマン分解物という）は、アクリルアミド系重合体を
水溶液とし、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの
アルカリ共存下に次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナ
トリウム、次亜塩素酸カルシウムなどの次亜ハロゲン酸
塩などを作用して得られる。

こうして得られるホフマン分解物は高ｐｌ＋で、経時的
安定性が悪いため、一般的には酸で中和して酸塩として
凝集剤とされており、本発明においても酸塩として使用
する。酸としては塩酸、酢酸その他の溶解性を損なわな
い酸が使用できる。本発明において使用するホフマン分
解物の酸塩は溶液状でも粉末状でもよい。

ホフマン分解物の酸塩と併用される酸性物質は、水溶液
にしたときに酸性を示す物質で、酸、塩などがあり、ホ
フマン分解物の酸塩と混合溶液にしたときに、その溶解
性を損なわないものである必要がある。酸性物質として
は塩基度１または２のものでもよく、例えば無機酸とし
ては塩酸、硝酸など、有機酸としては酢酸、ギ酸、アジ
ピン酸、リンゴ酸など、塩としては塩化鉄（ｍ）、塩化
アルミニウムなどが挙げられる。

本発明の凝集剤はホフマン分解物の酸塩１重量部に対し
て酸性物質０．３〜９重量部含むものであり、酸性物質
１〜３重量部含むものが好ましい。

ホフマン分解物の酸塩と酸性物質とは、粉末状態で配合
（混合）したものを使用してもよく、溶解タンク内に同
時または別々に添加して混合してもよく、また凝集処理
を行う系に別々に同時に添加して混合してもよい。本発
明では、凝集剤として作用する時点においてホフマン分
解物の酸塩と酸性物質とが存在する必要があるので、い
ずれが一方を凝集処理を行う系に先に添加し、他方を後
から添加しても本発明に特有の凝集効果は得られない。

また本発明では凝集剤として作用する時点において前記
配合比となっておればよいから、酸塩とする前のホフマ
ン分解物と過剰の酸性物質とを同時または別々に、ある
゛いは混合状態で添加してホフマン分解物の酸塩を生成
させ、前記配合比に調整してもよい。また本発明の凝集
剤は、ホフマン分解物の酸塩および酸性物質を必須成分
とするが、このほかにも他の凝集剤または凝集助剤など
の他の成分を含んでいてもよい。

本発明の凝集剤は、一般の凝集剤と同様に、対象となる
系に添加して凝集処理に供することができる。凝集処理
としては、懸濁液の凝集沈殿処理や濃厚Ｍ！濁液である
汚泥の脱水処理などがあり、特に有機性懸濁液や有機性
汚泥の処理に優れた効果を示す。有機性懸濁液の例とし
ては、有機性廃液の活性汚泥処理における曝気槽内の懸
濁液などがある。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、し深
情化脱離液、下水その他各種汚水の活性汚泥処理におけ
る余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、し尿や下水等の三
次処理で発生する凝集汚泥などがあり、これらは単独ま
たは混合して処理できる。

凝集処理の方法としては、一般に採用されている方法、
例えば凝集剤を添加し、攪拌を行ってフロックを生成さ
せ、沈降分離または脱水する方法が採用できる。有機性
汚泥の脱水の場合は、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
る方法が好ましく、この方法はカチオン性またはアニオ
ン性高分子凝集剤のいずれかにより凝集する場合に比べ
て脱水効果が優れている。

本発明の凝集剤は前記−膜性における凝集剤および有機
性汚泥の脱水法におけるカチオン性高分子凝集剤として
使用できるが、この場合、本発明の凝集剤単独で使用す
るよりも、他のカチオン性高分子凝集剤と併用するのが
望ましい。併用の場合のホフマン分解物の酸塩と他のカ
チオン性高分子凝集剤の配合比は４：１〜１：４程度で
ある。

併用可能な他のカチオン性高分子凝集剤としては、キト
サン、アミノアルキル（メタ）アクリレ−１−の単独重
合体またはアクリルアミドもしくは他の七ツマ−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。

有機性汚泥の脱水法において使用できるアニオン性高分
子凝集剤としては、■ポリアクリル酸す１−リウムまた
はポリメタクリル酸す１−リウム、■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
クリル酸またはメタクリル酸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、■アクリル酸またはメタ
クリル酸とアクリルアミドまたはメタクリルアミドと２
−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸また
はビニルスルホン酸との三元重合体、■ＣＭＣなどの天
然系アニオンポリマーなどが例示できる。

これらのアニオン性高分子凝集剤は１種だけ使用しても
よく、また２種以上を使用してもよＵ）。

有機性汚泥にカチオン性高分子凝集剤およびアニオン性
高分子凝集剤を添加して脱水する方法番３ついて述べる
と、まず処理対象となる有機性汚泥に本発明の凝集剤等
のカチオン性高分子凝集剤を添加し、第１の攪拌を行っ
て１次凝集を行う。カチオン性高分子凝集剤の添加量は
、凝集剤の種類や汚泥の性状（ｐｌＬ　Ｓ　Ｓ、　ＶＳ
　Ｓ、電気伝導度など）によって異なるが、一般的には
０．５〜６重量％（対ＳＳ）程度でよい。これらは０．
１〜２％程度の水溶液として添加するのが好ましく、こ
の場合、本発明の凝集剤の添加方法は前述の通りである
が、他の凝集剤と併用する場合は、両者を同一または別
の水溶液として、同時または任意の順序で添加すること
ができる。

第１の攪拌は汚泥を均一かつ十分に凝集剤と反応させ、
電荷の中和を行うとともに、次の２次凝集によるフロッ
クの生成を容易にするためのものであり、２ＩＩ１ｍを
越える径のフロックが生成しないような強い攪拌である
ことが望ましい。ここで２ｍｍを越える径のフロックが
生成しない条件と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以下となる条件である。

第１の攪拌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攪拌羽根の周速
が１〜５ｍ／ｓｅｃとすることができる。

カチ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
せることができる。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２ｍｍ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１次凝集を行ったのち、アニオン性高分子凝集剤
を添加して第２の攪拌を行い、２次凝集反応によりフロ
ックを生成させる。アニオン性高分子凝集剤の添加量は
重合体の構造、汚泥の性状、１次凝集の条件等により異
なるが、一般的には０．２〜３重量％（対ＳＳ）である
。

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０．１〜０．５ｍ／ｓｅ
ｅ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。

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、またはフィル
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。

本発明の凝集剤は、ホフマン分解物またはその酸塩単独
使用の場合よりも優れた凝集効果を示し、凝集沈殿処理
の場合は、フロックは沈降速度が大きくて、スラッジボ
リュームが小さく、分離液の濁度が低くなる。また汚泥
脱水の場合は、濾過脱水性が優れ、得られるケーキ含水
率は小さくなる。

さらにアニオン性高分子凝集剤との２段凝集による汚泥
脱水に適用すると、フロックは大形で粘性が弱く、サラ
サラしてべとつかず、濾布に対する付着性が弱くて、濾
過脱水性が優れ、汚泥処理量を多くすることができると
ともに、ケーキ含水率が低く、低コストで効率的な脱水
処理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。

実施例１　（懸濁液の凝集処理） 下水の活性汚泥処理における曝気槽内の懸濁液（ｐｔ（
６，８，５５：　４７００ｍｇハ＋　、　ＶＳＳ／ＳＳ
　：　７８％）５００ｍＱを５０抛ａ容ビーカに採取し
、これにポリアクリルアミドのホフマン分解物の塩酸塩
（〔η繍ＩＣえ＝０．８（ｄＱ／ｇ）、コロイド当量値
（ｐｔ（４）　＝　６．０ｍｅｑ／ｇ）および酢酸を表
１に示す所定量同時に添加し、ジャーテスタを用いてｌ
　２０ｒｐｍで１８０秒間攪拌し、攪拌停止して６０秒
後のスラッジボリュームと上澄液の濁度（６６０ｎｍの
吸光度より算出）を測定した。比較例としてホフマン分
解物の塩酸塩を単独で添加した場合（Ｎｏ、　５　）、
酢酸を添加して１２０ｒｐｍで１８０秒間攪拌したのち
ホフマン分解物の塩酸塩を添加して同様の攪拌を行った
場合（Ｎｏ、　６　）、ホフマン分解物の塩酸塩を添加
して同様の攪拌を行ったのち酢酸を添加して１２０ｒｐ
ｍで１８０秒間攪拌した場合（Ｎｏ、７）につき、同様
に試験した。結果を併せて表１に示す。

実施例２（汚泥の脱水処理） 食品工場廃水の活性汚泥処理における余剰汚泥（ｐ）１
６．７、ＳＳ　：　１．８％、ＶＳＳ／ＳＳ　：　８６
％）２００ｍＲを３００ｍＱ容ビーカに採取し、アクリ
ルアミドと酢酸ビニ／Ｌ／（７０／３０モル比）共重合
体のホフマン分解物の塩酸塩（〔η〕蒔歳Ｃえ＝０．９
（ｄ　Ｑ　／ｇ）　、コロイド当量値（ｐＨ４）＝５．
３ｍｅｑ／ｇ）および表２に示す酸性物質の混合溶液を
所定量添加し、２枚羽根の攪拌機により２５０ｒｐｍで
３０秒間攪拌した。凝集後の汚泥を６０メツシユのナイ
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（ヌッチェテスト）。そして２分間濾
過した後の汚泥を１５ｇ採取し、ベルトプレス脱水機用
ポリエステル濾布とスポンジではさみ、０．５ｋｇ／ｃ
＋ｄの圧力で６０秒間圧搾脱水し、圧搾脱水後のケーキ
含水率を測定した（プレステスト）。比較例として酸性
物質を添加しない場合について同様の試験をした。結果
を併せて表２に示す。　。

來 実施例３（汚泥の脱水処理） し尿の好気性酸化処理より排出される余剰汚泥（ｐＨ６
，６、ＳＳ：２．１％、ＶＳＳ／ＳＳ　Ｃ８４％）２０
０＋ｎＱを３００ｍＱ容ビーカに採取し、これにポリア
クリルアミドのホフマン分解物の酢酸塩（〔η：１ｉＷ
ｃ、Ｌ＝０．７（ｄ　Ｑ　／ｇ）、コロイド当量値（ｐ
ｌ−１４）＝６．４ｍｅｑ／ｇ）および酢酸の混合溶液
を表３に示す所定量添加し、２枚羽根の攪拌機を用いて
５００ｒｐｍで６０秒間攪拌したのち、ポリアクリル酸
すＩ−リウム（〔η〕背雀。８；６．８（ｄ　Ｑ　／ｇ
）、コロイド当量値（ｐＨ１０，５）　＝−１０，６ｍ
ｅｑ／ｇ）を所定量添加し、２枚羽根の攪拌機を用いて
２５０ｒｐｍで２０秒間攪拌を行い、一実施例２と同様
のヌッチェテストおよびプレステストを行った。比較例
として酢酸無添加の場合（Ｎｏ、４．５．６）、実施例
］のＮｏ、６と同様に酢酸を先に添加して攪拌した場合
（Ｎｏ、　７　）、および実施例１のＮｏ、　７と同様
に酢酸を後で添加して攪拌した場合（Ｎｏ、８）につい
て同様の試験を行った。結果を併せて表３に示す。

Ｃつ 米 以上の結果より、いずれの場合も、本発明の凝集剤はホ
フマン分解物の酸塩の単独添加の場合およびいずれか一
方を先に添加する場合よりも凝集効果が優れていること
がわかる。

代理人　弁理士　柳　原　成

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）構成単位としてアクリルアミドまたはメタクリル
   アミドを含む重合体のホフマン分解物の酸塩１重量部に
   対し、前記酸塩の溶解性を損なわない酸性物質０．３〜
   ９重量部を含有することを特徴とする凝集剤。
2. （２）重合体がポリアクリルアミド、ポリメタクリルア
   ミド、またはアクリルアミドもしくはメタクリルアミド
   とジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、メタク
   リロニトリル、アクリル酸メチルエステル、メタクリル
   酸メチルエステル、アクリル酸エチルエステル、もしく
   はメタクリル酸エチルエステルとの共重合体である特許
   請求の範囲第１項記載の凝集剤。
3. （３）酸塩が塩酸塩または酢酸塩である特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の凝集剤。
4. （４）酸性物質が塩酸、硝酸、酢酸、ギ酸、アジピン酸
   、リンゴ酸、塩化鉄（ＩＩＩ）または塩化アルミニウム
   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
   記載の凝集剤。