JPS6229114B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は懸濁物質を含んでいたり、カチオン性
高分子凝集剤の添加によりフロツクを形成する水
溶性物質を含んでいる用水や廃水などの凝集処理
方法に関する。 従来、用水や廃水を清澄化して、利用したり、
河川に放流するために種々の凝集剤が使用されて
いる。凝集剤には無機系のものと有機系のものと
があり、それぞれ、長所と短所があり、目的に応
じて使い分けられている。近年、有機系の凝集剤
の改良が進み、使用割合が徐々に増加している。
有機系の凝集剤には非イオン性、アニオン性及び
カチオン性のものがあり、下水処理廃水、食品工
場廃水、染色工場廃水、化学薬品工場など有機物
を含有する廃水に対してカチオン性のものが有効
であることから、その需要が伸びている。 カチオン性高分子凝集剤は無機系のものに比べ
て少量で良好な凝集効果を発揮する。しかしなが
ら、カチオン性高分子凝集剤を用いる凝集処理に
おいては、生成するフロツクが微細で過性の悪
い場合がしばしば生じる。このような場合、生成
フロツクの過性を高めるためにフロツクの粗大
化処理が必要になるが、現在のところ、未だ満足
すべき方法は提案されていない。 本発明者らは、カチオン性高分子を用いる用水
や廃水など被処理水の凝集処理において、生成フ
ロツクの過性を改善すべく鋭意研究を重ねた結
果、フロツク生成水に水膨潤性アニオン性高分子
を添加すると、フロツクが２次凝集し、過性の
著しく高められた粗大なものになることを見出
し、本発明を完成した。 すなわち、本発明によれば、用水や廃水に凝集
処理を施して清澄化するにあたり、被処理水にカ
チオン性高分子凝集剤を加えてフロツクを形成さ
せたのち、水膨潤性アニオン性高分子を加えて該
フロツクを２次凝集させることを特徴とする凝集
処理方法が提供される。 本発明においては、カチオン性高分子凝集剤と
しては従来公知のものがいずれも使用可能であ
る。このようなものの例として、カチオン変性ポ
リアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ビニル
ピリジン共重合物、第四級窒素含有（メタ）アク
リル酸エステル重合物及び共重合物、カチオン変
性デンプン、カチオン変性グアーガムなどが挙げ
られる。これらのカチオン性高分子は処理すべき
水の性質に応じて適宜選択される。カチオン性高
分子凝縮剤の使用量は、被処理水が懸濁水の場合
は懸濁物質100重量部あたり、0.01〜５重量部、
好ましくは0.1〜２重量部であり、水溶性物質を
処理する場合はフロツクが形成されて濁りを生じ
るまで添加する必要がある。 本発明の凝集処理方法においては、カチオン性
高分子凝集剤を添加したのちに、アニオン性高分
子をさらに添加することが特に重要である。本発
明において使用するアニオン性高分子は水膨潤
性、すなわち、水不溶性であつてしかも多量の水
を吸収して膨潤する性質を有さなければならな
い。水溶性のアニオン性高分子、及び水不溶で水
に膨潤しないアニオン性高分子のいずれもフロツ
クを２次凝伸集させる効果がない。水膨潤性アニ
オン性高分子のアニオン性置換基はアルボキシル
基、スルホン酸基、リン酸基などいずれの基でも
よい。このような水膨潤性アニオン性高分子の具
体例として、 (イ)自己架橋型ポリアクリル酸塩、架橋剤を共重
合させた、又は架橋処理した架橋ポリアクリル酸
塩、水膨潤性アクリル酸塩−ビニルモノマー共重
合物及びその架橋物などの水膨潤性アクリル酸系
ポリマー、 (ロ)多糖類にアクリル酸、アクリル酸塩、アクリ
ロニトリル、アクリルアミド、アクリル酸エステ
ルなどのアクリル系モノマーをグラフト重合さ
せ、必要に応じて加水分解及び／又は架橋処理し
て得られる多糖類アクリル酸塩系グラフト重合
物、 (ハ)多糖類のカルボキシメチル化物の架橋処理
物、 (ニ)多糖類のリン酸エステルの架橋処理物及び (ホ)ポリビニルアルコールと環状酸無水物との反
応物が挙げられる。これらの水膨潤性アニオン性
高分子の対イオンはナトリウム、カリウム、アン
モニウムなどの１価のカチオンが適当である。ま
た架橋のために使用される重合性モノマーにはメ
チレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン、
トリメチロールプロパントリアクリレート、グリ
シジルメタクリレートなどがあり、架橋処理剤に
はエピクロルヒドリン、１・３−ジクロル−２−
プロパノール、ジメチロールウレアなどがある。
さらに、多糖類には、デンプン、加工デンプン、
セルロース及びその誘導体、グアーガムやローカ
ストビーンガスなどの天然ガム類などが挙げられ
る。 このような水膨潤性アニオン性高分子に必要な
水膨潤性は、吸水性能で表わして、好ましくは常
温で高分子１重量部あたり約10〜1000重量部のイ
オン交換水を吸収する吸収性能である。本発明で
用いる水膨潤性アニオン性高分子は、特に好まし
くは高分子１重量部あたり20〜500重量部のイオ
ン交換水を吸収する吸水性能を有するものであ
る。水膨潤性が余りにも大きいと２次凝集したブ
ロツクを分離したときに、フロツク中に含まれる
水分量が大きくなつて好ましくなく、一方、余り
にも小さいとフロツク凝集能が小さく、好ましく
ない。 水膨潤性アニオン性高分子の使用量はカチオン
性高分子凝集剤の使用量によつて決定され、使用
したカチオン性高分子中に含まれるカチオン性置
換基１当量あたり、アニオン性置換基が0.5〜３
当量の範囲となるような割合である。水膨潤性ア
ニオン性高分子の使用量がこの範囲より多くても
フロツクを２次凝集させる効果は向上せず、一
方、この範囲より少ないとフロツクの２次凝集が
十分に進行しない。 本発明の凝集処理方法においては、カチオン性
高分子凝集剤と水膨潤性アニオン性高分子の添加
順序が重要で、水膨潤性アニオン性高分子を先に
使用した場合には本発明の効果は得られない。本
発明の凝集処理方法に従つて形成される２次フロ
ツクは１次フロツクに比べて著しく粗大化するの
で、過性が高度に改善され、その結果、この２
次フロツクは凝集処理終了後、過や遠心分離な
ど公知の固液分離手段を用いて、容易に水から分
離することができる。 本発明の凝集処理方法は、用水や廃水など、通
常、凝集処理方法が適用される対象に対して同様
に適用することができる。例えば、下水処理廃
水、食品工場廃水、染色工場廃水、化学薬品工場
廃水などに適用でき、また、工業用水を循環使用
する場合にも適用できる。 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 参考例 １ （カチオン性凝集剤の製造） 80重量％のイソプロパノール水溶液150ｇに15
重量％の水酸化ナトリウム水溶液9.9ｇを加え、
均一に溶解させた後、グアーガム37.5ｇをかきま
ぜながら加えて分散させる。次にグリシジルトリ
メチルアンモニウムクロリド33.7ｇを75重量％水
溶液として加えて加温し、50℃で３時間反応させ
た。反応終了後、濃塩酸4.2ｇを溶かした80重量
％イソプロパノール水溶液150ｇを加え、室温で
１時間中和反応を行つた。中和終了後、生成物を
別した後、減圧下で乾燥し、反応生成物を得
た。 このようにして得られたカチオン変性グアーガ
ムの窒素含有量は4.1重量％でありこの窒素含有
量より第四級アンモニウム基により水酸基の置換
度を求めると0.85であつた。 参考例 ２ （カチオン性凝集剤の製造） 撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を
取り付けた500mlの４つ口フラスコにイオン交換
水250ｇ、アクリルアミド30ｇ、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート22ｇを加えて溶解する。次
いで、アゾ−ビス（イソブチルアミジン塩酸塩）
0.50ｇをイオン交換水５ｇに溶解して加え、50℃
で10時間反応を行つた。得られた粘性液の固形分
重量は17.2％、固形分中の窒素含有量は14.9重量
％であつた。 参考例 ３ （水膨潤性アニオン性高分子の製造） 水酸化ナトリウム（純度93％）13.4ｇをイオン
交換水39ｇに溶解させた後、アクリル酸30ｇを冷
却しながら滴下し、中和を行つた。次いで過硫酸
カリウム0.3ｇを加えて溶解した後、この溶液を
ガラス製のシヤーレに入れ、内温150℃の恒温槽
中に30分間放置して、重合及び乾燥を行つた。得
られた生成物を粉砕し、100メツシユの篩を通
し、吸水性高分子の粉末を得た。この吸水性高分
子のイオンの交換水（25℃）に対する吸水量は高
分子１ｇ当り300ｇであつた。 参考例 ４ （水膨潤性アニオン性高分子の製造） 水酸化ナトリウム（純度93％）13.4ｇをイオン
交換水39ｇに溶解させた後、アクリル酸30ｇを冷
却しながら滴下して中和を行つた。次いでアリル
スルホン酸ナトリム0.1ｇを加え溶解した後、過
硫酸カリウム0.2ｇを加える。得られた水溶液を
ガラス製のシヤーレに入れ、内温150℃の恒温槽
中に30分間放置して重合及び乾燥を行つた。得ら
れた生成物を粉砕し、100メツシユの篩を通して
吸水性高分子の粉末を得た。この吸水性高分子の
イオン交換水（25℃）に対する吸水量は高分子１
ｇ当り1050ｇであつた。 参考例 ５ （水膨潤性アニオン性高分子の製造） 撹拌機、温度計及び空冷管を取り付けた300ml
の４つ口セパラブルフラスコに15重量％水酸化ナ
トリウム水溶液3.4ｇ、80重量％のイソプロパノ
ール水溶液150ｇを入れ、均一溶液とした後、カ
ルボキシメチルセルロース（置換度0.9、１％水
溶液粘度100cps）30ｇを加え分散させる。次い
で、エピクロルヒドリン0.15ｇを加え、50℃で２
時間撹拌を続けた後、別し、残を80重量％メ
タノール水溶液中に分散させ、フエノールフタレ
インを指示薬として酢酸で中和を行つた。中和終
了後80重量％のイソプロパノール水溶液で洗浄を
行い、減圧下に乾燥後、粉砕し、100メツシユの
篩を通し生成物を得た。このものはイオン交換水
（25℃）に対し25ｇの吸水能を示した。 実施例 １ 内径2.5cm、内容積100mlの目盛り付きシリンダ
ーにカオリン５ｇ、イオン交換水を95ml加え激し
く振り混ぜてカオリンを懸濁させる。次いで、参
考例１で得たカチオン変性グアーガムの0.01％水
溶液５mlを加え、40秒間に10回転倒してかきまぜ
てカオリンを凝集させる。１分静置後、参考例３
で得た吸水性高分子の0.05％水分散液１mlを加
え、40秒間に10回転倒してかきまぜる。１時間静
置した後のカオリンの沈降体積は20mlであつた。
次いで、シリンダーを激しく振り、カオリンを再
分散させた後、No.２の紙を用いて自然過し、
過がメスシリンダーの目盛10から50までの40ml
過されるに要した時間を測定したところ73秒で
あつた。 一方、カチオン変性グアーガムだけを用いて同
様の試験を行つたところ、沈降体積は18.5ml、
過時間は82秒であつた。また、空試験として、カ
オリンの懸濁液について同様の試験を行つたとこ
ろ、沈降体積8.8ml、過時間214秒であつた。 実施例 ２ カチオン性高分子凝集剤として参考例２のカチ
オン変性ポリアクリルアミド及び吸水性高分子と
して、参考例５の架橋カルボキシメチルセルロー
スを用いて、実施例１と同様にして凝集試験を行
つた（但し、カチオン変性ポリアクリルアミドは
固形分が0.01％になるよう水溶液を調整した。）
この場合、沈降体積20.5ml、過時間67秒であつ
た。一方、参考例２のカチオン変性ポリアクリル
アミドだけを用いて、同様の試験を行つたとこ
ろ、沈降体積18ml、過時間80秒であつた。 実施例 ３ 内径2.5cm、内容積100mlの目盛り付きシリンダ
ーに牛乳（無脂乳固形分８％以上）５ｇ、イオン
交換水95mlを加え、振り混ぜて均一分散液とした
後、参考例１で得たカチオン変性グアーガムの
0.2％水溶液５mlを加え、40秒間に10回転倒して
かきまぜて凝集させる。１分間静置後、参考例３
で得た吸水性高分子の0.1％水分散液５mlを加
え、40秒間に10回転倒してかきまぜる。１時間静
置した後シリンダーを激しく振り再分散させた
後、No.２の紙を用いて自然過し、液がメス
シリンダーの目盛10から50までの40ml過される
に要した時間を測定したところ52秒であつた。そ
して、過終了後の残渣について固形分を測定し
たところ20.5重量％であつた。 一方、カチオン変性グアーガムだけを用いて同
様の試験を行つたところ、過時間は83秒、過
後の残渣の固形分は38.1重量％であつた。 また、比較として、参考例３で得た吸水性高分
子の代わりに、水溶性のポリアクリル酸ナトリウ
ムを用いて（0.1％水溶液を５ml添加する）、同様
の試験を行つたところ、凝集したフロツクがさら
に粗大化する現象は認められず、過時間も81秒
であつた。従つて、水溶性のポリアクリル酸ナト
リウムの添加による効果は認められなかつた。 実施例 ４ 参考例１のカチオン変性グアーガムをカチオン
性高分子凝集剤として用い、参考例４及び５の吸
水性高分子について実施例３と同様にして試験を
行つた。実施例の３の結果と併せて表−１に示
す。

【表】 表−１より用いる吸水性高分子の吸水量が大き
くなると、残の固形分の低下、即ち残中の吸
水性高分子に保持される水の量が多くなり好まし
くないことが判る。 実施例 ５ 参考例１のカチオン変性グアーガムと参考例３
の吸水性高分子の組み合わせについて、吸水性高
分子の添加量を変化させて実施例３と同様の試験
を行つた。結果を表−２に示す。

【表】 表−２より吸水性高分子の添加量を多くして
も、過性の改善は限界に達すると共に、残の
固形分を減少するので好ましくないことが判る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 用水や廃水に凝集処理を施して清澄化するに
   あたり、被処理水にカチオン性高分子凝集剤を加
   えてフロツクを形成させたのち、水膨潤性アニオ
   ン性高分子を加えて該フロツクを２次凝集させる
   ことを特徴とする凝集処理方法。