JPS61200900A - 余剰な活性汚泥を処理する方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、余剰な活性汚泥を処理する方法に関する。更
に詳しくは、下水、し尿および各種有機性産業廃水の処
理工程から排水される汚泥を活性汚泥法で処理する過程
で、過剰になった活性汚泥を処理する方法に関するもの
である。

「従来の技術」 下水、し尿および各種有機性産業廃水は、普通活性汚泥
法によって処理される。この活性汚泥法は、一種のｌｌ
Ｉ＃であり、この醗酵は開放系における混合培養であり
、連続培養でもある。そして、曝気槽に流入した廃水中
に含まれる物質を栄養とし、通常ｐｉ（６〜８で、廃水
中の元素を、廃水中のＢＯＤ（生物的酸素必要量）ニリ
ン元素二窒素元素の比が１００：１：５の割合が好まし
いが、少なくとも１００：０．１：０．５の割合となる
ように調節し、温度を２０℃〜３５℃の範囲で、空気が
吹終こまれる条件で増殖し得て、流入してくる毒性物質
にも耐えられる微生物が定着し、この微生物が廃水を浄
化する機能を果す。

処理の対象となる廃水が定められ、曝気槽の環境条件を
可能な限り一定にして、連続醗酵を続けると、活性汚泥
片に含まれる微生物の種類も、特徴のある細菌、かび、
原生動物に限られてくる。

例えば、フェノールを含んだ廃水などではＭｉｃｒ。

ｅｏｃｃｕｓとかＭ　ｙｃｏｂａｃ　ｔｅｒ　ｉ　ｕＩ
ｌｌのようなものが主体となり、最も普通の都市下水等
ではＺ　ｏｏｇｌｅａが主体となって、生物的に７６ツ
クを形成することとなる。

曝気槽の環境条件が細菌、かび、原生動物等の醗酵に好
都合であると、これら細菌、かび、原生動物からなる活
性汚泥が過剰となり、廃水処理系から除去する必要があ
る。

従来、余剰活性汚泥の処理には、高分子量の陽イオン性
ポリアクリル７ミドが多く使用されていた。高分子量の
陽イオン性ポリアクリルアミドは、少量の添加で７０ツ
クを急速に凝集させる特性をもち、凝集性能は優れてい
るが、反面、高価であり、凝集したものを脱水しで得ら
れる脱水ケーキの含水率が高いという欠点があった。

このような欠点を排除したものとして、特公昭５１−３
３８６７号公報、特公昭５３−１３５９４号公報、特公
昭５６−５４００１号公報、特公昭ｓ’５−４１９１９
号公報等に記載の方法が提案されている。

特公昭５１−３３８６７号公報に記載の方法では、凝集
剤として、多価金属塩、有機低分子ポリカチオン化合物
および高分子量ポリアクリルアミドの三成分よりなるも
のを使用する。しかし、この方法によると、多価金属塩
を乾燥汚泥に対して、３〜５重量％も添加するために、
脱水ケーキを焼却する際に、多量の灰分が残るという欠
点がある。

特公昭５３−１３５９４号公報、特公昭５６−５４００
１号公報に記載の方法は、本発明者の実験によれば、い
ずれも少量の添加で７０ツクを凝集させるが、凝集した
ものを脱水して得られる脱水ケーキの含水率は、いずれ
も高いという欠点があることが分った。

更に、特公昭５８−４１９１９号公報に記載されている
方法は、有機性汚泥に、汚泥中の固形物の電荷を中和す
る量よりも過剰のカチオン性有機高分子凝集剤、゛また
はアニオン性有機高分子凝集剤を添加した後、当該過剰
分の有機高分子凝集剤の荷電を中和する量の、逆性のカ
チオン性有機高分子凝集剤または７ニオン性有機高分子
凝集剤を添加し、糸状の凝固物を生成させて脱水処理す
る方法である。この方法は、汚泥の種類（内容）が変わ
ることにより等電点付近のバランスが変化しやすいので
、絶えずこれを確認し、双方の有機高分子凝集剤の添加
量を調節する必要があり、作業操作が煩瑣であるという
欠点がある。

「発明が解決しようとした問題点」 本発明は、し尿および各種の有機性産業廃水を活性汚泥
法によって処理する過程で、過剰になった活性汚泥を効
率よく凝集させ、凝集物を脱水処理して得られる脱水ケ
ーキの含水率を低くする方法を提供することを目的とす
る。

「問題点を解決するための手段」 しかして本発明の要旨とするところは、余剰な活性汚泥
を処理するにあたり、余剰な活性汚泥な会右十ふ分ｔｌ
ｔｎに、ジアルキルアミンとエピクロルヒドリンとの反
応によって得られる水溶性陽イオン性重合体であって、
２モルのＫＢｒ水溶液中で測定した際の極限粘度が０．
１５以上のものを有効成分として含有する凝集剤を添加
し、前記活性汚泥を凝集させたのち、この凝集物を脱水
することを特徴とする余剰な活性汚泥を処理する方法に
存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法で使用する凝集剤は、エピクロルヒドリンと
ジアルキルアミンとの反応によって得られる水溶性陽イ
オン性重合体を、有効成分として含有するものである。

エピクロルヒドリンとジアルキルアミンとを反応させる
には、両者をほぼ等モルとし、攪拌機付き密閉型反応容
器を用い、不活性ガスの雰囲気下で、反応容器内温を３
０〜１００℃の温度範囲とするのがよい。

より具体的には、ジメチルアミン、ジメチルアミン、メ
チルエチルアミンのようなジアルキルアミンの２０〜７
０重量％の水溶液を、撹拌機、還流冷部器、温度計等を
備えた密閉型反応容器に仕込み、容器内雰囲気を窒素〃
スで置換し、撹拌下、反応容器内温が上昇しすぎないよ
うに調節しながら、エピクロルヒドリンを連続的または
回分式に添加するのがよい。反応容器にエピクロルヒド
リンを添加し終えてから、反応容器に、アルカリ金属、
アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物を、エピクロルヒ
ドリン１モルに対して０８００００１へ・０．０１モル
添加し、３０〜６０℃の温度範囲として数時間保持する
と、生成した重合体の分子量を上昇させることができる
。なお、この反応生成物を、水溶液のまま、窒素〃ス雰
囲気下で、約３０℃の温度に保持すると、約２カ月間程
度は、緩慢に、分子量が上昇する反応が進行する。二の
間、容器に空気または酸素を入れると、分子量が上昇す
る反応は進行しなくなる。

反応生成物である重合体は、２モルのＫＢｒ水溶液に溶
解して測定、算出する極限粘度［７７］によって、分子
量の大小を判断することができる。本発明の目的を達成
するには、重合体の［η］は０．１５以上としなければ
ならない。

本発明方法で使用する凝集剤には、陽イオン性ポリアク
リルアミドを、上記水溶性陽イオン性重合体１００重量
部に対して、０．１〜５００重量部混合することができ
る。

陽イオン性ポリアクリルアミドは、アクリルアミド、メ
タアクリルアミドまたはこれら両者の混合物と、２〜８
０モル％、好ましくは３〜５０モル％の陽イオン性単量
体とを共重合させて得られた分子量（粘度法による。）
２万〜ｓ、ｏｏｏ万程度のもの、および得られた単独重
合体、共重合体またはこれら重合体もしくは重合体の混
合物を鋤イオン変性させて、陽イオン基を導入したもの
をいう。

陽イオン性単量体としては、アクリル酸またはメタアク
リル酸の７ミノアルキルエステル、モノ−もしくはシー
アルキル７ミノアルキルエステル、またはこれらの第４
級アンモニウム塩、モノ−もしくはジ−アルキルアミノ
アルキルアクリルアミドまたはメタアクリルアミド、ビ
ニルピリジン、ビニルイミグゾール、アリルアミン、ジ
アリルアミン等があげられる。

陽イオン性基としては、第１級、１２級もしくはｆＪ４
３級アミン、または第４級アンモニウム塩基等があげら
れる６重合体を変性させて、これら陽イオン性基を導入
するには、マンニッヒ反応やホフマン分解等によればよ
い。

例えば、特公昭４４−８２２６号公報には、酢酸エステ
ル類を溶媒としてアクリルアマイドの重合を行ない、こ
れにホルマリンおよびアミン水溶液を加えて陽イオン性
基を導入する方法が記載されている。また、特公昭５１
−４４１０８号公報には、ポリアクリルアミドにアミン
とホルムアルデヒドを作用させて、３０モル％以上が部
分マンニッヒ塩基化した例が記載されている。更に、特
公昭５２−４０６７２号公報には、分子量５００ヘ−ｓ
　ｏ　ｏ　ｏ万の高分子量ポリアクリルアミド水溶液に
、第２級アミンを添加し、ついでホルムアルデヒドを加
えて塩基化したのち、塩化アンモニウムおよび塩酸を加
えて４級化する方法が記載されている。更にまた、ポリ
アクリルアミド水溶液に、苛性アルカリと臭素または塩
素を作用させて、部分的にホフマン分解を起させて、ア
ミ７基を導入する方法がある。

凝集剤として、水溶性陽イオン性重合体と陽イオン性ポ
リアクリルアミドの二成分を併用する場合には、次のい
ずれかの方法によって混合すればよい。

（１）水溶性陽イオン性重合体の水溶液と、陽イオン性
ポリアクリルアミドの水溶液を、別々に調製し、両者を
所定量混合する方法。

（２）水溶性陽イオン性重合体の水溶液を調製し、この
水溶液に所定量の陽イオン性ポリアクリルアミドを溶解
する方法。

（３）活性汚泥が分散している廃水中に、各成分の水溶
液を別々に、所定の割合で直接添加、混合する方法。

上記（１）、（２）の方法によるときは、有効成分が０
．０５〜５重量％の水溶液とするのがよい。

本発明方法は、余剰汚泥の凝集、”脱水に適用される。

第１図に、本発明方法に従って余剰汚泥を処理する手順
の一例の７０−シートを示すものである。

処理される廃水は、第一次沈澱池で固形物を除き、その
流出水を曝気槽に送り、数時間通気する。

この間に微生物は急速に発育し、フロックの形成、有機
物の吸着および酸化がおこる。曝気槽で処理したものを
第二次沈澱池に送ると、生成したフロックは速やかに沈
降し、透明な流出水が得られる。

この流出水は、一般の河川への放流に問題がない場合は
そのまま、問題がある場合には更に必要な処理を施して
、放流する。

第二次沈澱池で自然沈降した活性汚泥は、通常乾燥固形
分濃度を約８，０００〜１５　＋ＯＯ０ｐｐＩ１１の濃
度に濃縮され、その大部分は、返送汚泥として曝気槽に
循還させて、曝気槽の微生物の繁殖を維持するのに用い
られるが、濃縮後の活性汚泥の一部は、余剰汚泥として
、本発明方法によって処理する。

本発明方法によって余剰活性汚泥を処理するときは、活
性汚泥の濃縮液相に、前述の方法で調製した凝集剤を添
加・混合し、活性汚泥を凝集させる。

凝集剤の添加は、第二次沈澱池にある活性汚泥の濃縮液
相から余剰汚泥として処理する分を抜き出し、それに直
接添加する方法、活性汚泥の濃縮液相を脱水機に送る途
中の配管中で添加し、スタティックミキサー等の混合機
で混合する方法、活性汚泥の濃縮液を脱水機に送ったあ
と脱水機中に添加する方法、のいずれの方法によっても
よい。

凝集剤の添加量は、あらかじめ活性汚泥を採取し、ジャ
ーテスト、ヌッチェのテスト法、ト澄水のＣＳ　Ｔ　（
Ｃａｐｉｌｌａｒｙ　Ｓ　ｕｃｔｉｏｎ　Ｔ　ｉｍｅ）
値の測定、および７０ツク径の測定などの公知の方法に
よって、決定することができる。凝集剤の最適添加量は
、活性汚泥の種類、余剰汚泥に含まれる固形分の濃度に
より変えるのが経済的によいが、多少過剰に添加するこ
とにより運転の煩雑さはまぬがれる。この場合、汚泥中
の乾燥固形分に対して有効成分を５重量％以下の範囲で
選ぶことができる。

なお、凝集剤として、水溶性陽イオン性重合体のみを有
効成分として含有するものを用いるよりも、これと陽イ
オン性ポリアクリル゛？ミドとの混合物を用いると、相
乗効果が発揮されて、添加量を少なくすることができ、
しかも、含水率の低い脱水ケーキが得られるので、好適
である。特に、次の脱水処理工程で高圧フィルタープレ
ス脱水機やスクリュープレス脱水機を用いるときは、両
成分を併用するのがよく、前者１００重量部に対して後
者を２重量部以上、好ましくは５〜５００重量部の範囲
で混合した混合物がよい。

本発明方法によるときは、活性汚泥の濃縮液相に、凝集
剤を添加・混合し、凝集した凝集物を脱水して、脱水ケ
ーキとして回収する。凝集物の脱水処理は、それ自体公
知の脱水機、例えば遠心親水機、高圧フィルタープレス
式脱水機、ベルトプレス式脱水機、スクリュープレス式
脱水機等を用いて、行なうことができる。

「発明の効果」 本発明方法は、以上説明したとおりであり、次のような
特別に顕著な効果を奏し、その産業上の利用価値は極め
て大である。

（１）本発明方法によるときは、使用する凝集剤が有機
物のみよりなるので、余剰活性汚泥を凝集し、脱水して
得られる脱水ケーキを焼却した際に天分は少なく、焼却
処理しやすい。

（２）本発明方法によるときは、脱水ケーキの含水率を
著しく低くすることが７′きるので、脱水ケーキの容積
は小さく、運搬等の取り扱いら容易であり、この脱水ケ
ーキを焼却する場合には、Ｄ燃剤として添加する重油等
の燃料油を大幅に節約することができる。

（３）本発明方法で得られた脱水ケーキは、含水率が低
いので、特に夏季には悪臭が少なくなり、脱水ケーキを
開放系で取り扱っても、作業環境が悪臭で汚染されない
。

［実施例１ 以ｒ、本発明を製造例、実施例にもとづいて詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に
限定されるものではない。

（製造例） く水溶性陽イオン性重合体の製造例〉 容量２Ｍ’の撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入口
およびツヤゲットのついた耐圧密閉型反応容器（Ｓｔｌ
　Ｄ　３０４製）を準備し、容器内を窒素がスで置換し
た。この反応容器に、ツメチルアミンの５０％水溶液を
９００ｋｇ仕込んだ。反応容器のツヤゲットに一５℃の
冷媒を流して冷却しながら、エピクロルヒドリンを、１
５０ｋｇ／時〜２５　ｎ　ｋＦｉ／時の速度で、合計９
２５ｋｇ仕込んだ。

この間、反応容器内温は６０°Ｃ〜８５゛Ｃの範囲に保
たれていた。

反応容器にエピクロルヒドリンを仕込み終えてから、４
ｋｇのＮａＯＨを水に溶解して４０ｋｇの水溶液とした
ものを全量、反応容器内に加え、６０゛Ｃの温度で２時
間撹拌を継続したのち、攪拌をとめて　６０℃の温度で
１０時間窒素〃スス雰囲気下保った。

反応容器から生成物１００ｇを採取し、これを５１のア
セトン中に加え、重合体を沈澱させた。

この重合体を濾過し、乾燥したのち、２モルのＫＢｒ水
溶液に溶解し、常法により極限粘度を測定したところ、
０．２６であった。

この重合体は、水に溶は易く、２０重重景以上の比較的
濃厚な水溶液を調製することは容易であるし、水溶液の
粘度が低いので、取り扱いが容易である。

く陽イオン性ポリアクリル７ミドＡの製造例〉アクリル
アミドとツメチルアミノエチルメタアクリル酸エステル
とを、モル比で１：０，４の割合で含む単量体混合物と
し、この混合物に水を加えて単量体成分が４５重素置の
水溶液とした。この水溶液に、水溶液全量の１．５重量
倍のシクロヘキサンを加え、さらにポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテルをシクロヘキサンに対して１重
量％宛加えた。さらに、この混合物に２，２゛−アゾビ
ス（２−アミジノプロパン）ハイドロクロライドを０３
０５重量％加え、４０℃〜５５℃の温度範囲で４時間重
合反応を行なったにの反応液にサクシニミドを０．５重
量％、カテコールを０，５重量％それぞれ加え、８５℃
〜９０℃の温度範囲で、シクロヘキサンを共沸系で除去
し、固体の重合体を得た。

この重合体の平均分子量（粘度法による）は２０万であ
り、水に良好な溶解性を示した。

〈陽イオン性ポリアクリルアミドＢの製造例〉平均分子
量が５００万のポリアクリルアミドの５重量％濃度の水
溶液を準備し、これに水酸化力ルシュウムを添加してｐ
Ｈを１２に調節した。このあと、この水溶液に、パラホ
ルムアルデヒド１２．８ｇを水５０ｇに懸濁させた懸濁
液を徐々に加え、加え終ってからこの混合物を４０℃の
温度に保持しつつ４０分間撹拌を継続したところ、無色
透明な水溶性重合体の溶液が得られた。この重合体の７
チロール化率をヨード滴定法により測定したところ、９
８モル％であった。

得られた重合体の溶液に、ジメチルアミンの５０重量％
水溶ｆｉ３６ｍｌ　を加え、４０℃の温度に保持しつつ
１時間３０分間撹拌し続け、マンニッヒ化された重合体
を得た。この重合体中の未反応アミド基は５モル％であ
り、メチロール７ミド基は、３６モル％であり、Ｎ、Ｎ
’−ジメチルアミド基は５９モル％であった。また、こ
の重合体の平均分子量（粘度法による）は６００万であ
った。

叉施例１ 有機物を含有する産業工場よりの廃水を、１２０ｖａ３
／時間の速度で、容量３７０ｍコの曝気１ｆ４４室に分
散させて送った。各曝気槽は、活性汚泥濃度３−３−５
００ｐｐ廃水に対する乾燥固形分を意味する）とし、更
に曝気槽での原液をＣＯＤ　４２０ｐｐＩＩｌ、　ｐＨ
７、リン含有量　４　ｐｐｍ、窒素含有１１３０ｐｐｍ
に調節したのち、各曝気槽に空気を８００ｍ３／時開の
速度で吹き込んだ。

曝気槽からオーバーフローした流出水と活性汚泥を第二
沈澱池で自然沈降させ、流出水（このもののＣＯＤは１
２ｐｐｍ）と自然沈降した濃縮された活性汚泥（活性汚
泥の濃縮液相）とに分離し、乾燥固形分として１１１０
００ｐｐｍの濃度の活性汚泥の濃縮液の一部を、８（１
＋’／時間の速度で、返送汚泥として各曝気槽に戻し、
活性汚泥の濃縮液のうち１　ｍ’／時間を、余剰活性汚
泥として、次のように処理した。

凝集剤として、（製造例）に記載の方法で製造した水溶
性陽イオン性重合体を水に溶解して、１重量％の濃度と
したものを、あらかじ多量調製した。

活性汚泥の濃縮液を脱水機に送る間の配管に、凝集剤水
溶液添加口を設け、２００＋／時間として添加し、スタ
ティックミキサーを通して、凝集剤を活性汚泥の濃縮液
に混合した。なお濃縮液への凝集剤水溶液の添加量は、
適量と判断された。

この混合物を遠心脱水Ｗ１（石川島播磨重工業（株）製
、Ｈ８−３０Ｌ型）に供給し、遠心力３，０００Ｇ、遠
心脱水機のダム高さ５の条件下に、脱水処理した。

脱水機からの流出水に含まれていた固形分は１０ｐｐｍ
以下であり、脱水処理後得られた脱水ケーキ中の含水率
は、７９重素形であった。なお、脱水ケーキ中の含水率
は、脱水ケーキを赤外線ヒーターによって８５℃の温度
で１時間加熱し、重量減を測定して算出した値である。

比較例１ 実施例１記載の例において、凝集剤を市販されている陽
イオン性ポリアクリルアミド（ダイヤ７０ツク（株）製
、ＫＰ−３５５）の水溶液とし、その濃度、濃縮液への
添加速度、遠心脱水機の繰作条件を、次のように変えた
ほかは、同例に記載したと同様に、脱水処理した。

ＫＰ−３５５は、１重量％の水溶液でも粘度が高すぎて
ポンプ輸送ができないので、０．５＠Ｊ％の水溶液とし
た。この水溶液の活性汚泥の濃縮液への添加速度は、１
００１／時間を中心として変更し、遠心脱水機の操作条
件は、遠心力３．０００６１遠心脱水機のダムの高さを
５とした。ダムの高さの数値は、大きい方が水面が高い
ことを意味し、ダムの高さ５では、脱水不能であり、濃
縮液の脱水機内での滞留時間を長くするためダムの高さ
を７としたところ、脱水可能となった。この凝集剤水溶
液の添加速度は、１００１／時間のとき、含水率が最も
低い脱水ケーキが得られ、１００１／時間より多くする
と、脱水ケーキの含水率が高まった。

最適条件下で処理している途中に脱水機からの流出水に
含まれている固形分は、１０ｐｐｍで良好であったが、
脱水処理後得られた脱水ケーキ中の含水率は９０％と、
高い値であった。

二の例で−“定時間の処理で得られた脱水ケーキは、一
実施例１に記載の例で得られた脱水ケーキに較べ、容量
において２倍強であり、かつ、これを焼却処理するため
に要した助燃料としての重油は、実施例１記載の例で得
られた脱水ケーキを焼却処分するに要した量の２倍であ
った。

実施例２ 実施例１に記載の例において、凝集剤を、実施例１で用
いた水溶性陽イオン性重合体の１重量％水溶液３ｍ３中
に、（製造例）に記載の方法で製造した陽イオン性ポリ
アクリルアミドＡを３ｋｇ溶解したものに代え、活性汚
泥の濃縮液への添加速度を、次のように変えたほかは、
同例に記載したと同様に、脱水処理した。

活性汚泥の濃縮液への凝集剤水溶液の添加速度は、８０
１／時間が最適であり、この条件下で脱水機から出た流
出水の固形分濃度は１０ｐｐｍ以下であり、脱水処理後
得られた脱水ケーキ中の含水率は、８１重量％であった
。

実施例３ 実施例２に記載した例において、凝集剤を、実施例１で
用いた水溶性陽イオン性重合体の１重量％水溶液３Ｉ１
１３中に、（製造例）に記載の方法で製造した陽イオン
性ポリアクリルアミドＢを２．８ｋ。

溶解したものに代え、活性汚泥の濃縮液への添加速度を
、次のように変えたほかは、同例に記載したと同様に、
脱水処理した。

活性汚泥の濃縮液への凝集剤水溶液の添加速度は、８５
１／時間が最適でり、この条件下で脱水機から出た流出
水の固形分濃度は１０ｐｐｍ以下であり、脱水処理後得
られた脱水ケーキ中の含水率は、８２重量％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に従って余剰汚泥を処理する手順
の一例の、７０−シートを示すものである。 出願人　三菱モンサント化成株式会社 代理人　弁理士　　長谷用　　− （ばか１名） 第　　１１幻

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）余剰な活性汚泥を処理するにあたり、余剰な活性
   汚泥を含有する分散液に、ジアルキルアミンとエピクロ
   ルヒドリンとの反応によって得られる水溶性陽イオン性
   重合体であって、２モルのＫＢｒ水溶液中で測定した際
   の極限粘度が０．１５以上のものを有効成分として含有
   する凝集剤を添加し、前記活性汚泥を凝集させたのち、
   この凝集物を脱水することを特徴とする余剰な活性汚泥
   を処理する方法。
2. （２）凝集剤として、水溶性陽イオン性重合体１００重
   量部に対して、陽イオン性ポリアクリルアミドを０．１
   〜５００重量部を混合したものを使用することを特徴と
   する、特許請求の範囲第（１）項記載の余剰な活性汚泥
   を処理する方法。