JPS6144559B2

JPS6144559B2 -

Info

Publication number: JPS6144559B2
Application number: JP53028602A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yamamoto; Yasukazu Nakamura
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1986-10-03
Also published as: JPS54121557A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はし尿の海水希釈汚泥の有効な処理方法
に関するものである。本発明の骨子とするところは、し尿の海水希釈
汚泥に、一般式（但しＲは水素原子、又はメチル基、R₁及びR₂は
炭素数１〜４のアルキル基、R₃はベンジル基、
Ａは炭素数２〜４の鎖状又は分岐した脂肪族の
基、X^(-)はアンモニウム窒素と塩を生成する陰
性の基である）で示される第４アンモニウム塩を
モノマーの一構成単位としたカチオン性ポリマー
よりなる凝集剤を添加して脱水することを特徴と
する無機塩含有汚泥の処理方法である。近年、産業廃水、下水処理、し尿処理、その他
等で発生する汚泥の処理に各種のカチオン性ポリ
マーが高分子凝集剤として多く用いられるように
なつた。これらのカチオン性ポリマーは従来の無
機系の凝集剤に比べ低添加量で優れた凝集性能を
示し、かつ、脱水後のケーキを焼却した際、残渣
分が少ない等の特長を有する為、現在では無機系
凝集剤にかわり広く汚泥の処理に用いられつつあ
る。これらのカチオン性ポリマーには多くの種類が
あるが、現在実用的に使用されているものとして
は、合成高分子としてはポリエチレンイミン、ジ
アリールアミン系重合物、ポリアクリルアミドの
マンニツヒ反応によるカチオン変性物、ポリアミ
ノメタクリル酸エステル、天然物から誘導される
ものに、カニの甲らを原料にして得られるキトザ
ン等々がある。これらのカチオン性ポリマーは通常の汚泥に対
しては極めて優秀な凝集性能を示し、各種の汚泥
の凝集、脱水処理に大きな成果を上げている。し
かるに通常の汚泥に対しては高性能を発揮するこ
れらのカチオン性ポリマーも本発明の対象となる
特殊な汚泥、すなわち、無機塩を多量に含む汚泥
の場合には、すべて一様にその凝集性能が著しく
低下し凝集反応が起こらなくなつたり、凝集して
もフロツク強度が弱いため、すぐにこわれてしま
う等の現象が見られ、効率よく脱水処理できない
という大きな欠点があつた。そして、このような特殊な汚泥を処理する場合
にも凝集性の低下することのないカチオン性ポリ
マーの開発が強く望まれていたにもかかわらず、
未だにそのような凝集剤が見い出されるに至ら
ず、止むを得ず不満足ながら先に挙げたようなカ
チオン性ポリマーを用いているのが現状であつ
た。無機塩の存在が従来のカチオン性ポリマーによ
る汚泥の凝集、脱水反応を妨害することは、実験
２で示すように、通常の無機塩をほとんど含まな
い汚泥に、無機塩を添加してテストすることによ
り簡単に確認することができる。この結果からも
明らかなように従来のカチオン性ポリマーはいづ
れも無機塩の添加量が多い程、凝集フロツクの強
度が弱くなり、脱水性も悪くなる。本発明者等
は、上記のような無機塩含有汚泥に対しても性能
低下をきたさないようなポリマーを見い出すべ
く、種々のポリマーについてテストを行ない検討
を重ねた結果、前記一般式〔〕で示される第４
アンモニウム塩をモノマーの一構成単位としたカ
チオン性ポリマーが多量の無機塩の存在下におい
ても性能低下をきたさず、優れた凝集性能を示す
ことを見出した。かゝるカチオン性ポリマーを構
成する第４アンモニウム塩は、一般にジアルキル
アミノアルキル（メタ）アクリレートをベンジル
ハライドで４級化することにより得られるが、現
在一般に凝集剤として用いられているカチオン性
ポリマーの一つは、ベンジルハライドのかわりに
メチルハライドで４級化された第４アンモニウム
塩を有するものであり、これは実験２で明らかな
ように無機塩存在下では凝集性能の低下が著し
い。このように類似の構造を有するポリマーでも
第４アンモニウム窒素に結合する官能基の違いに
より、無機塩存在化の凝集性能が著しく異なり、
実験１が示すように本発明のベンジル基を有する
ポリマーのみが極めて特異的に良好な凝集性能を
示すことができるという驚くべき事実を発見し、
本発明を完成するに至つた。この理由は明らかで
はないが、水中に於けるポリマーの拡がりの違い
が、このような結果をもたらすものと思われる。このようにして本発明の完成により、特に無機
塩を多量に含む難脱水性の汚泥についても、一般
の汚泥と同じように簡単にかつ効率的、経済的に
処理できるようになつた。例えば後記の実施例１
および比較例１で詳しく述べられているように、
某し尿処理場では無機塩を多量に含む汚泥の脱水
処理を従来のポリアミノメタクリル酸エステル系
のポリマーと遠心脱水機の組み合せで行つている
が、懸濁質（以後SSと略記）回収率78％、脱水
ケーキ含水率89％が処理できる限界であつた。し
かるに本発明者等が、この従来のポリマーにかえ
て本発明のベンジル基を含むカチオン性ポリマー
（詳細は実施例１参照）を用いて脱水テストを行
つたところ、SS回収率99.8％、ケーキ含水率81
％というこれまで到達し得なかつた驚異的な好成
績をおさめることができた。この様な無機塩を多量に含む汚泥として、本願
発明では海水を希釈水として用いているし尿処理
場から発生するし尿の海水希釈汚泥を処理対象と
している。し尿汚泥中及び海水中には各種の無機
塩が含まれている。海水中の無機塩濃度として
は、“化学大辞典２”（昭和49年３月10日、共立出
版(株)発行）249〜250頁にあるように、塩化ナトリ
ウムが2.7％であり、無機塩合計量が3.5％であ
る。また“し尿処理施設の機能と管理”（昭和50年
１月29日、産業用水調査会発行）321頁にあるよ
うに、し尿の海水希釈は、希釈水の取得が困難な
地域で既に行われている。また、“都市と廃棄物”（昭和52年７月１日、(株)
環境産業新聞社発行）46〜54頁にあるように、海
水等の希釈水による希釈倍率は20倍を標準として
いる。かゝる無機塩には多くのものがあるが、その代
表的なものには塩化ナトリウム、塩化カリウム、
塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネ
シウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ア
ンモニウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム
等々がある。現在、汚泥の脱水には先に述べた遠心脱水法の
他に真空脱水法、フイルタープレス又はロールプ
レスによる加圧脱水法などが採用されているが、
本発明はいづれの場合にも有効に適用される。最後に本発明に用いられるカチオン性ポリマー
について具体的に説明する。一般式〔〕で示さ
れる第４アンモニウム塩の代表例としては、例え
ば、ジメチルアミノエチルアクリレート又はメタ
クリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
又はメタクリレート、ジメチルアミノプロピルア
クリレート又はメタクリレートなどを、ベンジル
ハライドで４級化された第４アンモニウム塩をあ
げることができる。本発明に使用する凝集剤はこ
の第４アンモニウム塩を単独、あるいは他の単量
体と常法にしたがつて共重合させて得ることがで
きる。この場合、共重合性単量体としてはアクリルア
マイドが最も望ましく、その他Ｎ−ビニルピロリ
ドンなども使用出来る。かゝる単量体との共重合
割合は経済的および対象となる廃水、汚泥により
任意に調整することが出来るが、充分な性能を発
揮する為には上記第４アンモニウム塩が概ね10モ
ル％以上であることが望ましい。次に本発明を実験例、実施例、比較例により具
体的に説明する。なお各例中にいうポリマーのカ
チオン密度はトルイジンブルーを指示薬としＮ／
400ポリビニルアルコールスルホン酸カリウムで
滴定するいわゆるコロイド滴定法により測定した
ものであり、単位ポリマー当りに含まれるカチオ
ン基の量を示す。また、ブルツクフイールド粘度
の測定値は25℃でローターNo.3、30rpmの条件で
測定したものである。実験例下記No.1による本発明方法における凝集剤
（実験１）およびNo.2〜No.5に示す従来のカチオ
ン性ポリマー（実験２）を用いて某食品製造工場
の廃水を活性汚泥処理して得られた固型分濃度
13000ppmの余剰汚泥（無機塩含有量300ppm主
として塩化ナトリウム）に無機塩として塩化ナト
リウムを添加した液についての凝集試験を以下の
要領で行つた。即ち汚泥200mlを300mlビーカーに採り、これに
塩化ナトリウムを所定量添加、溶解させたのち
0.2％水溶液に調整した凝集剤（カチオン性ポリ
マー）を200ppm（対液）添加し、ジヤーテスタ
ーで150rpm、2min撹拌した。フロツクの形状を
観察したのち60メツシユの網をしいた、内径115
m/mのヌツチエに液を一気に注ぎ込みろ液が50
ml、100mlになる時間、ろ液がでなくなつた時の
時間、及びその時のろ液量を測定し、またろ液の
濁りについても観察した。次にナイロン網上のス
ラツジを手でにぎり、脱水性“水切れ具合”を定
性的に判定した。結果を表１に示す。〔カチオン性ポリマー〕 No.1 本発明に用いるメタクリロイルオキシエ
チルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
とアクリルアマイドのコポリマー〔カチオン密
度1.5meq/ｇポリマー、0.5％ブルツクフイー
ルド粘度（BVと略）580cps〕 No.2 メタクリロイルオキシエチルトリメチル
アンモニウムクロライドとアクリルアマイドの
コポリマー〔カチオン密度1.7meq/ｇポリマ
ー、0.5％BV630cps〕 No.3 ジメチルアミノエチルメタクリレート硫
酸塩とアクリルアマイドのコポリマー〔カチオ
ン密度2.3meq/ｇポリマー、0.5％BV180cps〕 No.4 ポリアクリルアマイドのマンニツヒ反応
によるカチオン変性ポリマー〔カチオン密度
2.5meq/ｇポリマー、0.5％BV480cps〕 No.5 メタクリロイルオキシエチルトリメチル
アンモニウム・メチルサルフエートとアクリル
アマイドのコポリマー〔カチオン密度2.5meq/
ｇポリマー、0.5％BV580cps〕

【表】表１から明らかなように、No.2〜No.5に示す
一般のカチオン性ポリマーは塩が5000ppm以上
存在するとその凝集性能は極端に低下するのに対
し、No.1の本発明に使用するカチオン性ポリマ
ーは無機塩の少ない場合および無機塩が５％も存
在する汚泥に対してもほとんど性能低下はおこら
ず、その特異性及び優秀性を証明している。そし
てその優秀性は特に無機塩濃度0.5％以上の汚泥
に対して発揮される事が明らかである。実施例１中国地方の某し尿処理場に於いて、し尿を活性
汚泥処理して得られる余剰汚泥（PH６、懸濁質
（以下SSと略す）濃度1.4％）をメタクリロイル
オキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロ
ライドとアクリルアマイドのコポリマー（カチオ
ン密度2.3meq/ｇポリマー、0.5％BV600cps）を
用いて、デカンター型遠心分離機により脱水処理
した。この処理場では希釈水に海水を用いてお
り、汚泥中には無機塩（主として塩化ナトリウ
ム）が約３％存在している。対SS添加量2.5％、3000rpm、１m³/hrの条件で
処理して、SS回収率99.8％、ケーキ含水率81％
の成績を得た。比較例１実施例１において従来この処理場で使用してい
るカチオン性ポリマー（メタクリロイルオキシエ
チルトリメチルアンモニウムクロライドとアクリ
ルアマイドのコポリマー、カチオン密度3.0meq/
ｇポリマー、0.5％BV650cps）用いて処理したが
同一添加量では脱水ケーキを得ることができず処
理不可能であつた。ポリマーの添加量を4.3％に
増加することにより処理が可能となつたが、SS
回収率78％、ケーキ含水率89％が限界であつた。比較例２実施例１において凝集剤としてアクリロイルオ
キシエチルジメチルエチルアンモニウムクロライ
ドとアクリルアマイドのコポリマー｛カチオン密
度3.3meq/ｇポリマー（これはアクリロイルオキ
シエチルジメチルエチルアンモニウムクロライド
40モル％に相当する）、0.5％BV520cps｝を用い
た以外実施例１と同一の条件で脱水処理を行つた
が、凝集力が弱く、脱水処理不能であつた。実施例２実施例１における汚泥を、メタクリロイルオキ
シエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ドのホモポリマー（カチオン密度3.3meq/ｇポリ
マー、0.5％BV450cps）を用いて実施例１と同様
の処理を行つた。その結果対SS添加量2.3％、
3000rpm、１m³/hrの条件でSS回収率99.8％ケ
ーキ含水率77％の結果を得た。

Claims

【特許請求の範囲】１し尿の海水希釈汚泥に、一般式（但しＲは水素原子、又はメチル基、R₁及びR₂は
炭素数１〜４のアルキル基、R₃はベンジル基、
Ａは炭素数２〜４の鎖状又は分岐した脂肪族の
基、X^(-)はアンモニウム窒素と塩を生成する陰
性の基である）で示される第４アンモニウム塩を
モノマーの一構成単位としたカチオン性ポリマー
よりなる凝集剤を添加して脱水することを特徴と
する無機塩含有汚泥の処理方法。