JPS60227898A - 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】 本発明は汚泥の脱水方法に関するものである。さらに詳
しくは汚泥の加圧脱水法（但し、フィルタープレスによ
る加圧脱水は除く。以下同様。）および遠心脱水法に関
するものである。

汚泥の加圧脱水および遠心脱水に脱水剤として塩化第二
鉄、消石灰などの無機凝集剤あるいは高分子凝集剤が使
用されているが、無機凝集剤を用いる方法は添加量が多
い、脱水ケーキの焼却に多量の舶料を必要とする、焼却
灰分も多いなどの問題を有し、一方、高分子凝集剤は脱
水ケーキ含水率が十分に下がらない、炉布との剥離性が
良くない等の問題があり、いずれの方法も必ずしも満足
されていない。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、この場合も、脱水ケーキ
含水率および炉布との剥離性が十分ではなく、その他繊
維質がバルキーなため、保管、輸送に大型の設備を要す
る、使用に手間がかかる、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」−記問題点の解決を目的に鋭意検討した
結果、本発明に達した。すなわち本発明は水で個らせて
密度０．３Ｐ／ｃＪ以上に嵩比重を増大せしめた有機性
の繊維質物（ハ）と高分子凝集剤（ハ）とからなり、汚
泥に添加され、次いで得られるフロックイモを１１ｍ以
下に調整して加圧脱水機または遠心脱水機により脱水す
ることからなる汚泥の脱水方法である。

本発明において、有機性の頻雑質物としては天然繊維（
植物性繊維としてはセルロース系のものたとえば紙、木
綿、ワラ、オガクズ、草炭、パルプなど、動物性繊維と
しては絹、羊毛など）、人・告Ｍ、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）、合成ｒ維（
ポリアミド、ポリエステル、アクリルなど）およびこれ
ら二種以上の併用系があげられる。これらのうちで好ま
しいものは繊維または水中で繊維状になりうる植物性繊
維質物（以下、有機性繊維質物のことを単に繊維という
）たとえば紙、紙粉砕物、木綿、パルプ、草炭などであ
る。この中でとくに紙の粉砕物が好ましい。紙の粉砕物
の中に未粉砕の小紙片（たとえば１〜５０頭　程度）を
含んでいる形態のものも使用できる。紙の粉砕物に加え
て他の繊維を併用することができる。紙の粉砕物と他の
繊維の割合は通常１００：０〜１：９９　、好ましくは
１００：Ｏ〜５０　：　５０である。

繊維の形態としては粉末状たとえば繊維を微粉砕または
すり部して粉末状にしたもの、および繊維状たとえば単
繊維（通常１００デニール以下の太さのもの）を切断し
たもの、繊維を複数本集束し、適当な集束剤で処理して
切断したもの、その他織布、不織布、編状布、シート（
たとえば紙）を裁断したもの、またはほぐしたものがあ
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０
０１〜５０顛、好ましくは０．０１〜５藺である。

本発明において、繊維は水で湿らせて密度０．３９／ｄ
以上に嵩比重を増大せしめて使用される。

水で湿らせる前の繊維の密度は通常０．２！９／ｃｎ以
下好ましくは０．０１〜０．１５５’／ＣＩ＋？である
。水で湿らせノ て嵩比重が連部１．５倍以上、好ましくは２〜１００倍
に増大される。

繊維を水で湿らせて密度０，３９／ｌｄ　以上に嵩比重
を増大せしめる方法としては、とくに限定なく公知の方
法で行なえるが、たとえば繊維に水をスプレィする方法
、水蒸気を吹込む方法、高湿度下に保持して吸湿させる
方法、繊維と水を機械的混合装置（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）を用いて混合する方法、あるいは繊維または水
中で繊維状になりうる植物性繊維質物と水を機械的破砕
装置（紙の前解機、叩解機など）を用いて破砕してスラ
リー化する方法などが挙げられる。

繊維の密度を増大させる場合、好ましい方法は繊維に対
して０１〜１００倍の水を加えて均一混合する方法であ
る。さらに好ましくは０２〜５０倍の水を加えて均一混
合する方法である。水の添加量が繊維に対し、０１倍未
満では繊維が嵩高く、多量の空気を保持しているため、
汚泥に添加したとき、これらの空気が気泡となって繊維
と汚泥の親和性を低下させて、所望の脱水効果が得られ
なくなることが判かった。また１００倍を越えると繊維
を汚泥に添加したとき、汚泥中に余分の水を加えること
になり脱水が不経済となる。

高分子凝集剤（ハ）としては、カチオン性、アニオン性
およびノニオン性高分子凝集剤が使用でき、カチオン性
のものが好ましい。

適当なカチオン性高分子凝集剤にはカチオン性単量体の
少くとも一腫またはこれと他のエチレン性不飽和単量体
の少くとも一種の重合体および共単量体たとえば３級窒
素含有アクリレート類、３級窒素含有アクリルアミド類
、４級窒素含有アクリレート類、４級窒素含有アクリル
アミド類；複素環または芳香環含有ビニル単量体たとえ
ばビニルイミダシリン類、ビニルピリジン類、ビニルベ
ンジル４級アンモニウム塩；およびアリルアミン類があ
げられる。

カチオン性アクリル系単量体としては一般式％式％ （式中、Ａは酸素原子またはＮＨ，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、Ｒ＋　はＨまたはメチル基、Ｒ２
、Ｒ３、Ｒ４はＨ１アルキル基またはアラルキル基、着
　は対アニオンを示す。）で示されるものがあげられる
。

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）チリレート、３−ジメチ
ルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタずちりレート
など）、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルア
ミド類（ジメチルアミノエチル（メタ）アクリファミド
、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）などの無機酸塩（塩酸塩、硫酸塩。

など）、有機酸塩（酢酸塩など）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
級アンモニウム塩があげられる。

ビニルイミダシリン類としてはＮ−ビニルイミダシリン
およびその３級および４級塩；ビニルベンジル４級アン
モニウム塩としではビニルベンジルトリ０１〜４アルキ
ルアンモニウム塩たとえば英国特許８６２，７１９号明
細書に記載のもの；アリルアミン類としては（メタ）ア
リルアミン（アリルアミンおよびメタアリルアミンを表
わす。以下同様の表現を用いる。）およびそれらのモノ
−およびジーＣ＋〜４アルキル置換体、およびジ（メタ
）アリルアミンおよびそれらのアルキル置換体、ならび
にこれらのアルキル置換体の４級化物があげられる。

必要によりカチオン性単縛体と共重合される他のエチレ
ン性不飽和単量体としては（メタ）アクリルアミド、Ｎ
−モノまたはＮ、Ｎ−ジＣ１〜４アルキル（メタ）アク
リルアミド、（メタ）アクリロニトリル、Ｃ１〜４アル
キル（メタ）アクリレート、スチレン、ビニルエステル
類（酢酸ビニルなど）、ビニルエーテル類（ビニルメチ
ルエーテルなど）、ビニルハライド類（ビニルクロライ
ドなど）などのノニオン性単量体；および不飽和カルボ
ン酸〔（メタ）アクリル酸、マレイン駿など〕、不飽和
スルホン酸〔ビニルスルホン酸、（メタ）アリルスルホ
ン酸などの脂肪族スルホン酸；ビニルトルエンスルホン
酸、スチレンスルホン酸などの芳香族ビニルスルホン酸
；スルホ　Ｃ２〜４アルキル（メタ）アクリレート、２
−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリルオキシプロパンス
ルホン酸などのスルホ（メタ）アクリレート；　（メタ
）アクリルアミドＣ２〜４アルカンスルホン酸、３−　
（メタ）アクリルアミド−２−ヒドロキシプロパンスル
ホン酸などのスルホ（メタ）アクリルアミドなど〕なら
びにこれらの塩［Ｎａ、になどのアルカリ金属塩、アン
モニウム塩、モノ−、ジーおよびトリーエタノールアミ
ンアルキル（Ｃ＋−４）アミンなどのアミン塩〕などの
アニオン性単−→があげられる。

カチオン性単量体の割合は、全単量体の重量に基づいて
通常少くとも５％、好ましくは少くとも１０％、とくに
好ましくは少くとも３０％である。

（メタ）アクリルアミドの割合は通常０〜９５％、好ま
しくは０〜７０％である。アニオン性および疎水性単量
体の割合は連部２０％以下、好ましくは１０％以下であ
る。

このようなカチオン性単量体および必要により他の単量
体の重合体および共重合体の具体例としては米国特許第
４，１５２，３０７器よび第３，２５９，５７０号各明
細書に記載されているものがあげられる。

カチオン性高分子凝集剤の他の例としては、カチオン変
性されたポリアクリルアミド、キトサン。

ポリエチレンイミン、エピハロヒドリン−アミン謡合物
およびカチオン化デンプンがあげられる。

カチオン変性されたポリアクリルアミドとしてはポリア
クリルアミドのマンニッヒ変性物（たとえば米国特許第
２，３２８，９０１号明細書に記載のもの）、ホフマン
変性物があげられる。ポリエチレンイミンとしては重合
度が４００以上、好ましくは２０ｏＯ以上のポリエチレ
ンイミンおよびそのＮ−メチル置換体ならびにこれらの
３級および４級塩（たとえば米国特許第３，２５９，５
７０号明細書に記載のもの）があげられる。エピハロヒ
ドリン−アミン縮合物としてはエピクロルヒドリンとＣ
２〜６のアルキレンジアミンとの重縮合物があげられる
。カチオン化デンプンとしてはエンサイクロペディア・
オブ・ケミカル・テクノロジー（２版）、第１８巻、６
８８〜６８９頁記載のカチオン性デンプンがあげられる
。キトサンとしてはかに、えび、昆虫などの甲殻中に含
まれているキチンを濃アルカリ中で加熱、加水分；称し
て脱アセチル化されたものがあげられる。

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）ｃｌｌ／ｆｉ’（以下、〔η〕で表わす）とコ
ロイド当Ｂ　Ｉ＋Ａ　Ｃｍｅｑ／Ｆ　（以下、Ｃで表わ
す）とが式 ％式％（２１ （式中、Ｃ）Ｑ、〔η〕〉０であり（７７）　ハ３０℃
ｃ７）　ｌＮ−ＮａＮ０ａ　水溶液中で測定する）で示
される範囲のものがよい。〔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。

アニオン性高分子凝集剤およびノニオン性高分子凝集剤
としては前述のノニオン性単ｊａ体［（メタ）アクリル
アミドなど〕、アニオン性単量体〔（メタ）アクリル酸
、（メタ）アクリルアミドＣ２〜４アルカンスルホン酸
、ビニルスルホン酸などおよびそれらの塩〕またはそれ
らの二種以上の重合体および共重合体ならびにそれらの
アニオン変性物たとえばポリアクリルアミドおよびその
加水分解物；ポリエチレンオキシド；天然産ノニオンお
よびアニオン性高分子凝集剤たとえばアルギン酸ソーダ
、グアーガム、デンプン、カルボキシメチルセルロー、
スナトリウム塩などがあげられる。

高分子凝集剤のうちで好ましいものはカチオン性高分子
凝集剤である。カチオン性高分子凝集剤のうちで好まし
いものは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
リルアミドに）重合体、ポリアクリルアミドのマンニッ
ヒ変性物、ポリビニルイミダシリン、キサトン、および
ポリジアリルアミンであり、とくに好ましいものはメタ
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
ポリマーである。

本発明において高分子凝集剤（ハ）は粉末状のものカ好
ましいが、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。

本発明において（ハ）と＠に加えて必要により他の凝集
剤（塩基性塩化アルミニウム、硫酸第一および第二鉄、
塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、アルミン酸ソーダ、活
性ケイ酸などの無機凝集剤など）公知の濾過助剤（消石
灰、Ｗｉ粉炭、ベントナイト。

ケイソウ上、カオリン、セライト、活性白土など）界面
活性剤、無機塩、消臭剤、消泡剤、などを併用すること
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、
カチオン性と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。これらの添加量は繊
維と凝集剤の合計重量に基づいて通常２００％以下、好
ましくは１００％以下である。これらは予め本発明の助
剤に混合して加えてもよく、また別々に任意の順序で加
えてもよい。

本発明において（ハ）および［相］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当り４０重量％
以上、かつ汚泥中の有機性繊維分が固形分当り２０重量
％以下である難瀘過性の汚泥がとくに有効である。

本発明における（ハ）の汚泥への添加量〔（５）の固形
分として〕は汚泥の固形物に対し通常０５〜２００重量
％、好ましくは１〜１００　重量％、士÷廿モ糧叱−：
　、’４％′−’、とくに好ましくは２〜５０重量％で
ある。添加量が０５重量％未満では脱水効果が不十分と
なり、逆に２００重量％を越えると不経済となる。（ト
）の汚泥への添加量は通常０．０５〜３重量％、好まし
くは０１〜２．呼量％である。添加量が０．０５重量％
未満または３重量％を越えると脱水効果が不十分となる
。

本発明に従って、水で湿らせて密度０．３Ｆ／ｃｉ以上
に嵩比重を増大せしめた有機性の繊維質物（ハ）と高分
子凝集剤（均を汚泥に添加するに当り、（ハ）と（ロ）
は別々に任意の順序で添加してよい。（２）と（ト）は
同時に添加するか、（ハ）を汚泥と混合したのち、［相
］を添加するのが好ましい。

また、（ハ）を二捕以上（たとえばカチオン性凝集剤と
アニオン性凝集剤）併用する場合、それらは別々に任意
の順序（カチオンについでアニオン、またはその逆）で
添加することができる。

（ハ）および（ハ）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（Ａの場合）または水溶液状（Ｂの場合）にした
のち汚泥に添加する方法があげられる。

本発明において、（ハ）および◎を汚泥に添加し、次い
でフロック径を３．５〜５期　に調整される。

フロック径の調整の一つの方法としては、脱水助剤を汚
泥に添加、混合して、通常攪拌または鞍撹拌（たとえば
３０〜３００　ｒｐｍ　、　１０〜６００秒）行なって
フロックを形成させる。攪拌の方法は任意の方法（二枚
羽根！拌機、カイ形攪拌捧を備えた攪拌）、佐竹式攪拌
機などを使用する方法）でよく、とくに限定されない。

フロック径が５眉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、また、フロック径が３．５Ｍ未満
の場合は水の沢過速度が小さく、ケーキ含水率も高く、
脱水後の刺部性が悪く、本発明の目的が達成されない。

フロック径１頭以下に調整したのち、脱水が行なわれる
。脱水は加圧脱水機または遠心脱水機を用いて行なわれ
る。

用いられる加圧脱水機としてはベルトプレス。

スクリュープレス、キャタピラ−型ロールプレスなどが
あげられる。また、遠心脱水機としてはスクリューデカ
ンタ−、バスケット型デカンタ−などがあげられる。

また、（２）および＠を加えた汚泥をあらかじめ重力脱
水または適当な脱水機を用いて軽く予備脱水したのち、
上記脱水機にかけても良い。

脱水されたケーキは公知の方法で焼却などされる。また
燃料化、コンポスト化（肥料化）することも極めて容易
である。

本発明に従って、水で湿らせて密度０．３Ｆ／ｃｎ以上
に嵩比重を増大せしめた有機性の繊維質物（ハ）と高分
子凝集剤［相］を汚泥に添加し、かつフロック径ヲ３．
５〜５顛　に調整することにより、大巾に脱水性能が向
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。ここで、（９）の代わ
りに、密度０．３５７／ｃＪ以上に嵩比重を増大せしめ
ていない繊維を用いた場合、またはフロック径を３８５
〜５ｍ　以下に調整しない場合には本発明のよ゛う°な
顕著な効果は得られない。

以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、
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 新聞故紙粉砕物（嵩比重０．０３．含水率１０重量％）
ＬＭ量部に水０．５重量部を加え、十分に混練して嵩比
重を約４倍に増大させた。

３００ｍｌのビーカーに採取したＡ市下水処理場の消化
汚泥２００Ｐ　（固形分２．６　重量％、有磯分６５．
３に上記で作製した混練物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ＩＶＩ
ＥＴＡｃ　ポリマーと称す。〔η）＝５．０　ｄ　ｌ１
９　。

Ｃ＝　４．８ｍｅ（１／Ｐ）　０．３重量％水溶液を夫
々所定量加えた。カイ形〒、拌棒を備えた実験用小型攪
拌退を用′いて２５Ｏｒｐｍで３０秒間攪拌してフロッ
クを形成させた〔目視でフロック径（ロ）測定〕。

上記で調整したビーカーのフロックをＰ布を放いたメツ
チェ上に注ぎ、１０秒後のＰ液量（へ）ｌ）を測定した
。メツチェ上の濾過脱水ケーキを２枚のＰ布の間にはさ
み、小型ベルトプレス実験機を用いて１〜／ｄで６０秒
間加圧脱水した。ケーキのＰ布からの剥離性および脱水
ケーキ含水率（重量％）を測定した。結果を表１に示す
。

比較例１として、実施例１と同じ方法で、汚泥に何も加
えないもの、上記混線物のみを加えたもの、ＭＥＴＡＣ
ポリマーの水溶液のみを加えたもの、および混練物の代
わりに嵩比重００３の新聞粉砕物（含水率１０％）をそ
のまま用いて試験を行ない、その結果を表１に併記した
。

また、フロック径を本発明外の大きさに調整した点以外
は実施例１と同様にして試験を行ない、この結果も表１
に併記した。（比較例１−６．１−７）表　１ ＊１　所定量の新聞故紙粉砕物（嵩比重Ｏ，Ｏａ、含水
率ＩＯ垂ｕ％）を一旦水を加えて混線したのち、汚泥に
加えた。

＊２　上記新聞故紙粉砕物をそのまま加えた。

＊３　脱水後のケーキ剥離性 良・ケーキがほぼ完全に剥離し、痙布の目話りもない可
　剥離が不十分で、若干ケーキが瀘布上に残る。一部謔
布が目話すしている。

ぼ全域が目詰りしている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、水で湿らせて密度０．３Ｐ／ｃＪ以上に嵩比重を増
   大せしめた有機性の繊維質物（ハ）と高分子凝集剤（Ｂ
   ｌを汚泥に添加し、次いで得られるフロック吐を３゜５
   〜５ｍ　に調整して加圧脱水（ただしフィルタープレス
   による加圧脱水を除く）または遠心脱水することからな
   る汚泥の脱水になりうる植物性繊維質物である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３、植物性繊維質物が紙の粉砕物である特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４、高分子凝集剤がカチオン性高分子凝集剤である特許
   請求の範囲第１項〜第３項のいずれか記載の方法。 ５、　カチオン性高分子凝集剤が（１）３級窒素含有ア
   クリレート類、３級窒素含有アクリルアミド類、４級窒
   素含有アクリレート類、４級窒素含有アクリルアミド類
   、ビニルイミダシリン類、およびアリルアミン類からな
   る群より選ばれるカチオン性単量体の少くとも一種また
   はこれと他のエチレン性不飽和単量体の少くとも一種の
   重合体ノ２）カチオン変性されたポリアクリルアミド、
   （３）キトサン、（４）ポリエチレンイミン、（５）エ
   ピハロヒドリン−アミン縮合物および（６）カチオン化
   デンプンからなる群より選ばれる少くとも一種である特
   許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、　カチオン性単量体が一般式 （式中、Ａは酸素原子またはＮＨ，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，
   Ｒ３，ＲｓはＨ，アルキル基またはアラルキル基、戸は
   対アニオンを示す。）で示される単量体である特許請求
   の範囲第５項記載の方法。 ７、　該繊維質物が密度０．０１〜０．１／ｃｆｆｌ　
   、絽維長００１〜５１Ｅｌｌからなる特許請求の範囲第
   １項〜第６項のいずれか記載の方法。 ８、加圧脱水機がベルトプレスである特許請求の範囲第
   １項〜第７項のいずれか記載の方法。