JPS614515A - アニオン性凝集剤組成物 - 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〕 この発明はカルボキシル基およびアミド基を有する粉末
状のアニオン性高分子凝集剤を含む凝集剤組成物、特に
汚泥脱水に適したアニオン性凝集剤組成物に関するもの
である。

〔従来の技術〕

アニオン性高分子凝集剤の溶解性を高めるために、アニ
オン性高分子凝集剤に炭酸塩等の粉末状の塩基および粉
末状の酸を配合し、溶解時に発泡させて凝集剤の分散性
を良くしたものが提案されている（特開昭５３−６１６
３６号）。またアニオン性高分子凝集剤およびカチオン
性高分子凝集剤を一液に溶解するために、これらの凝集
剤とともに酸を溶解させるものが提案されている（特開
昭５８−２１６７０７号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

アニオン性高分子凝集剤に粉末状の塩基および酸を配合
したものは、発泡により分散性を改善するものであり、
凝集剤の溶解度を著しくは高くすることができす、０．
４重量％程度の濃度にしか高めることができなかった。

またアニオン性高分子凝集剤およびカチオン性高分子凝
集剤と酸とを同時に溶解するものは、対象汚泥によって
は組成物を汚泥に添加したとき、カチオン性高分子凝集
剤−が汚泥と反応する前にアニオン性高分子凝集剤と反
応して汚泥の電荷が十分中和されず、含水率が低下しに
くいという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記の問題点を解決するためのもので、粉末
状のアニオン性高分子凝集剤と粉末状の酸を配合するこ
とにより、アニオン性高分子凝集剤の溶解性を高めると
ともに、水溶液の粘度を低くして高濃度の水溶液とする
ことができ、しかも汚泥等の凝集処理性を高めることが
できるアニオン性凝集剤組成物を提供するものである。

本発明は、カルボキシル基およびアミド基を有する粉末
状のアニオン性高分子凝集剤と、粉末状の酸との組成物
からなり、前記カルボキシル基／アミド基のモル比が３
５／６５以下であり、かつ前記酸の量が組成物を水に溶
解して凝集剤純分濃度を０．４重量％としたときの水溶
液のｐＨが４以下となる量であることを特徴とするアニ
オン性凝集剤組成物である。

本発明におけるアニオン性高分子凝集剤は、カルボキシ
ル基およびアミド基を有し、カルボキシ　　　　　　　
子ル基／アミド基のモル比が３５／６５以下の粉末状の
アニオン性高分子凝集剤であり、例えばポリアクリルア
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また
はメタクリル酸との共重合物、アクリルアミドまたはメ
タクリルアミドとアクリル酸またはメタクリルアミドと
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸との共重合物
などがあげられ、固有粘度（η）？Ｓ”５ａｃ１が５　
（ｄｉ／ｇ）以上のものが好ましく、これらは１種また
は数種の組合せ使用が可能である。

粉末状の酸としては、硫酸水素ナトリウム、リン酸二水
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、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、ク
エン酸、フマール酸、アジピン酸、グルタル酸などあげ
られ、これらは１種または数種の組合せ使用が可能であ
る。

本発明のアニオン性凝集組成物は前記アニオン性高分子
凝集剤および酸を配合した粉末状の組成物であり、酸の
配合量は組成物を水に溶解してアニオン性高分子凝集剤
の純分濃度を０．４重量％水溶液としたときの水溶液の
ｐＨが４以下となる量である。

本発明のアニオン性凝集剤組成物はそのまま水に添加し
て溶解し、水溶液として使用される。水溶液は凝集剤の
純分濃度で０．４重量％以上に溶解して使用する。０．
４重量％以上の濃度では水溶液のｐＨは４以下となり、
この状態ではアニオン性凝集剤のカルボキシル基がＨ形
となって解離性が少なく、イオンの反発が小さくて、分
子の広がりが小さくなるため、溶液の粘度が小さくなり
、凝集剤純分として１重量％以上の高濃度に溶解するこ
とができる。

一般に凝集剤溶液の許容濃度は溶液の粘度によって決ま
り、凝集処理の操作性の面より溶液の粘度が１０００ｃ
Ｐｓ以下、好ましくは６００ｃＰｓ以下が適当であるが
、本発明のアニオン性凝集剤組成物は低粘性のため、１
重量％程度の純分濃度でも上記条件を満足する。また上
記凝集剤組成物は分子の広がりがホさいため、溶解速度
に比べて、分散速度が著しく大きく９分散性が良好であ
る。

上記水溶液は高濃度に溶解した状態ではアニオン性を示
さないが、これを被処理対象としての汚泥または汚水に
添加すると、酸が希釈されてｐＨが上昇し、これにより
凝集剤のカルボキシル基が解離し、アニオン性凝集剤と
して作用する。

本発明において、アニオン性高分子凝集剤のカルボキシ
ル基／アミド基のモル比が限定されるのは、上記モル比
が３５／６５を越えると、分子間会合によりカルボキシ
ル基とアミド基が反応して不溶解物を生成し、これは水
溶液を汚泥等に添加してｐＨが上昇した後も溶解しない
ためである。

本発明の組成物は汚泥、汚水等の一般の凝集処理用の凝
集剤として使用できるが、特に汚泥脱水用として使用す
るのに適している。汚泥脱水剤として使用する場合、凝
集沈殿汚泥等の無機性汚泥の脱水を行うためにはアニオ
ン性凝集剤組成物のみの添加で処理可能であり、生物処
理汚泥等の有機性汚泥の脱水を行うにはカチオン性凝集
剤によＩ　　　　　　　　り汚泥の電荷を中和した後、
アニオン性凝集剤組成物の水溶液を添加して脱水を行う
ことができる。

アニオン性凝集剤組成物のみにより汚泥または汚水の凝
集を行う場合は、従来法と同様の操作で処理を行うこと
ができるが、凝集剤純分の添加量は従来の場合よりも少
なくても凝集効果を高めることができる。

カチオン性凝集剤との組合せにより処理可能な汚泥とし
ては１例えば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、各種産
業廃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、下′　水等の三次処理で発生する凝集
汚泥などがあげられる。

カチオン性凝集剤としては塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミ
ニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化鉄、ポリ硫酸鉄な
どの無機性金属塩およびカチオン性高分子凝集剤があげ
られる。このうち、カチオン性高分子凝集剤としては、
ａ）アミノアルキルアクリレートもしくはアミノアルキ
ルメタクリレートの単独重合体”たｉｔ　７　″す′４
ドあるパ番よ他の　　　　　　　１゜モノマーとの共重
合体、ｂ）構成単位としてアクリ　　　　　　　”ルア
ミドもしくはメタクリルアミドを含む重合体のマンニッ
ヒ変性物またはホフマン分解物、Ｃ）ポリアミドポリア
ミン、ｄ）ポリビニルイミダシリン、ｅ）ポリエチレン
イミン、ｆ）ポリジアルキルジアリルアンモニウム塩、
　ｇ）キトサンなどが例示でき。

これらは１種または数種の組合せ使用が可能である。上
記のうち特にａ）は水溶液としたときにアルカリ性を呈
さない塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニ
ウム、硫酸水素ナトリウム、塩化力ルシウ１１、塩化マ
グネシウム等の無機塩を１０〜５０重旦％含有する組合
せとして使用するのが望ましい。

これらのカチオン性凝集剤を添加する場合には、添加後
汚泥と凝集剤が十分接触するように攪拌する。特にカチ
オン性凝集剤としてカチオン性高分子凝集剤を添加した
場合には、第１の攪拌として２ｍを越える径のフロック
が生成しない程度の強攪拌を行うのが好ましく、これに
より汚泥の電荷が中和さ社る。第１の攪拌後、アニオン
性凝集剤組成物の水溶液を添加し、第２の攪拌を行って
フロックを生成させる。このときの攪拌強度は汚泥脱水
に採用される通常攪拌程度でよいが、場合によってはこ
れより強い攪拌であってもよい。

上記汚泥にカチオン性凝集剤を添加し、第］の攪拌を行
うと、汚泥表面のアニオン電荷は中和され、一部は吸着
および架橋作用により凝集が起こる。このとき、第１の
攪拌が強攪拌であれば電荷の中和が中心となる。次に、
アニオン性凝集剤組成物を添加すると、この組成物は水
溶液の状態では成分中のアクリル酸ナトリウム等のカル
ボキシル基がＨ形（カルボン酸）の状態となり、分子内
会合により粘性が落ち、縮合した状態となっているため
、汚泥中に添加したときの分散性が良く、汚泥表面に吸
着したカチオン性凝集剤および液中に存在する未反応の
カチオン性凝集剤のカチオン基との反応性が良い。アニ
オン性高分子凝集剤は汚泥中に添加すると、Ｍアルカリ
変成分などのｐＨを上昇させる物質、鉄イオン等の多価
の陽イオンによって、カルボキシル基が徐々に解離し、
アニオン性を呈するようになり、アニオン基として吸着
、架橋して凝集フロックを強固なものとする。

従来のカチオン性高分子凝集剤を添加し、強攪拌を行っ
て汚泥の電荷を中和し、次いでアニオン性有機高分子凝
集剤を添加し、緩速攪拌を行い凝集させる方法では、ア
ニオン性高分子凝集剤としては反応性の面から、アニオ
ン荷電密度の高いアクリル酸ナトリウムを５０モル％以
上含むものでないと、低含水率が得られず実用的でない
が、その場合にはアミド基を含まないため、凝集フロッ
クが攪拌に対して弱くなって安定性が得られず、添加量
も多くなる場合があった。しかるに本発明のアニオン性
凝集剤組成物は、汚泥への添加当初には、分子内会合に
より縮合した状態であるために、見掛けのアニオン荷電
密度が高くなって有効に作用し、これが徐々に解離する
ため、攪拌とともに分子間会合の状態となり、凝集フロ
ックを広くおおいつくすように吸着し、攪拌に強い強大
なフロックを生成することができる。またアニオン１　
　　　　　　　性高分子凝集剤はアミド基が多いため、
汚泥への吸着および架橋作用は大きい。

上記の汚泥の脱水処理において、カチオン性凝集剤の添
加量は無機凝集剤の場合は５〜３０重量％、カチオン性
高分子凝集剤の場合は、一般的には０．３〜４重量％（
いずれも対ＳＳ）程度で良い。

またアニオン性凝集剤組成物の添加量は、一般的にはア
ニオン性高分子凝集剤の純分として０．２〜２重量％（
対ＳＳ）程度で良く、従来の酸を配合しない場合より添
加量は少なくても良好な脱水性が得られる。

上記によフて生成するフロックは従来法と同様に脱水機
により脱水処理される。脱水に使用する脱水機としては
、遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、スクリュープレ
ス、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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、粉末状のアニオン性高分子凝集剤と粉
末状の酸を配合したので、アニオン性高分子凝集剤の溶
解性を高めて、低粘度で高濃度の水溶液とすることがで
きるとともに、凝集処理性　　　　　　２′ｌ を高めて、低い凝集剤量で効率的に汚泥等を処理でき、
汚泥の含水率を低くし、ＳＳ回収率も太きくすることが
できる。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

実施例１ 表１に示すポリアクリルアミドの部分加水分解物と、硫
酸水素ナトリウム（比較例の場合は硫酸ナトリウム）と
を配合した粉末状のアニオン性凝集剤組成物を、純分が
０．４重量％となるように純水に溶解し、スターテで２
時間攪拌したときのｐＨおよび粘度を測定して第１図お
よび第２図に示す。

またアニオン性凝集剤の溶解濃度を変えた場合のｐ）Ｉ
および粘度を第３図および第４図に示す。第１図ないし
第４図中、配合比は重量比を示し、溶解濃度はアニオン
性高分子凝集剤純分の重量％を示す。

表１ 第１図および第２図の結果より、水溶液が酸の配合によ
りｐＨ４以下となると粘度が急激に低下すること、なら
びに水溶液としたときに酸性を呈さない無機塩を配合し
ても、粘度低下はそれほど大きくならないことがわかる
。また第３図および第４図の結果より本発明の凝集剤組
成物が純分で１重量％程度まで溶解しても使用可能な粘
度であることがわかる。

実施例２ 表２の凝集剤を使用して汚泥の脱水処理を行った。まず
下水処理場の最初沈殿汚泥および余剰活性汚泥の混合生
汚泥（ｐ）１６．０、ＳＳ２．３重量％、７８８７２％
（対ＳＳ）、繊維分１４％（対５Ｓ））に、Ａ薬品を添
加して２枚羽根を備えた攪拌槽において、３ＱＱｒｐｍ
で２分間、２面以下のフロック径となる程度の強攪拌を
行い、さらにＤ薬品を添加して遠心脱水機に給泥し、遠
心脱水機内で攪拌により凝集フロックを生成させて脱水
し、脱水ケーキ含水率および脱水処理量、ＳＳ回収率を
測定した。結果を表３に示す。

比較例として、Ｄ薬品の代わりにＢ薬品を添加した場合
、Ｄ薬品の代わりにＣ薬品を添加した場合の結果を併記
する。なお、遠心脱水機の差速およびオリフィスプレー
トの位置は同一にて運転した。

表３ なお、へ薬品に硫酸ナトリ・クムを４＝１　（重量比）
の割合で配合したものを同様の処理に供した結果、同一
薬剤添加量（０，７１０，６）マ″汚泥処理量は１１０
ｋｇ−ｄｓ／ｈ、ケーキ含水率は７９．７％、ＳＳ回収
率は９９％であった。

実施例３ し尿酸化処理方式の余剰活性汚泥と三次処理汚泥の混合
汚泥［ｐＨ７，０、ＳＳ１．５〜１．７重量％、ＶＳＳ
７５〜７８％（対ＳＳ）、繊維分５％（対ｌ　　　　　
　　　　ＳＳ）以下〕について実施例２と同様の試験を
行った結果を表４に示す。

表４ 実施例４ 紙パ総合廃水の加圧浮上スカム〔ＰＨ６，２、ＳＳ０．
９〜１．１重量％、７８８５８〜６１％（対ＳＳ）、繊
維分１３〜１９％（対５Ｓ））を脱水処理して得られた
汚泥にＤ薬品を添加し、ロータリースクリーンに給泥、
３０ｒｐｒａにて攪拌し、凝集フロックを生成せしめ、
重力濾過を行った。次にベルトプレス型脱水機に凝集フ
ロックを供給し、脱水ケーキを得た。比較としてＣ薬品
を用いて同様の処理を行なった。両者の結果を表５に示
す。　　　　　　　　　９表５ 実施例５ 下水処理場の最初沈殿汚泥および余剰活性汚泥の混合生
汚泥［ｐ）１５．４、ＳＳ２．０％、ＶＳＳ７４％（対
ＳＳ）、繊維分１３％（対５Ｓ））に金属塩としてポリ
硫酸鉄（Ｅ）を添加して二枚平羽根により５００ｒｐｍ
（周速２　ｍ／５ｅｃ）で３０秒間攪拌し、微細なフロ
ックを形成させた後、Ｄ薬品を添加し、さらに５００ｒ
ｐｍで３０秒間攪拌した。その後フロック径を測定し、
ブフナーロートに通して上に残ったケーキの一部を二枚
の濾布の間にとり、０．５ｋｇ／ｃｎｆの圧搾圧力で圧
搾脱水して含水率を測定した。

比較として、Ｄ薬品の代わりにＣ薬品を用い、同じ処理
を行った。両者の結果を表６に示す。

表６ 以上の結果より、実施例のものは、比較例のものと比べ
て、同等以下の添加量で、ケーキ含水率も同等以下とな
り、処理量および回収率は向上し、安定した脱水効果を
示すことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は実施例１の結果を示すグラフであ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）カルボキシル基およびアミド基を有する粉末状の
   アニオン性高分子凝集剤と、粉末状の酸との組成物から
   なり、前記カルボキシル基／アミド基のモル比が３５／
   ６５以下であり、かつ前記酸の量が組成物を水に溶解し
   て凝集剤純分濃度を０．４重量％としたときの水溶液の
   ｐＨが４以下となる量であることを特徴とするアニオン
   性凝集剤組成物。
2. （２）アニオン性高分子凝集剤は、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、アクリ
   ルアミドまたはメタクリルアミドとアクリル酸またはメ
   タクリル酸との共重合物、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またはメタクリルアミド
   とアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸との共重合
   物から選ばれる１種以上のものである特許請求の範囲第
   １項記載のアニオン性凝集剤組成物。
3. （３）アニオン性高分子凝集剤は、固有粘度〔η〕＾３
   ＾０＾℃＿１＿Ｎ−ＮａＣｌが５（ｄｌ／ｇ）以上のも
   のである特許請求の範囲第１項または第２項記載のアニ
   オン性凝集剤組成物。
4. （４）粉末状の酸は、硫酸水素ナトリウム、リン酸二水
   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、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、ク
   エン酸、フマール酸、アジピン酸、およびグルタル酸か
   ら選ばれる１種以上のもの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アニオン性凝集剤組成
   物。