JPS6279813A - 懸濁物質の凝集方法 - 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】 〔座業上の利用分野〕 本発明は懸濁物質のフロック形成、凝集方法に関し、工
業用゛水処理、下水・し尿処理、石油化執紙パルプ、鉄
鋼、非鉄金属、鉱山・土木工事、窯業、染色、食品工業
等の廃水処理に利用される。

〔従来の技術〕

従来より１発水処理用の誦分子凝集剤としてはポリアク
リルアミドが数多く使用されており、また近年ではカチ
オン性の高分子凝集剤としてアクリルアミド−ジメチル
アミノエチルメタクリレート共１合体及びその４級塩共
重合体がその凝集性、清澄性のよさから使用量が増大し
ている。

またポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略）系の高分
子凝集剤としてはＰＶＡにエピクロルヒドリン全反応さ
せ、次いでポリエチレンポリアミンを反応させたもの〔
日本化学会誌、ｌ＠１１　、ｐ、１９９５（１９７５年
））、ＰＶＡにグリシジルトリメチルアンモニウム塩を
反応させたもの〔特公昭５７−３４８４２号公報〕等が
あり、さらに古くからカチオン性ＰＶＡの合成が試みら
れ、その用途の１つとして廃水処理に利用されないかと
いう発想はあるものの、工業的に実施されていないのが
現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来の高分子凝集剤は分子量が高いもの程凝集性能
が良くなるが、分子量が高くなるにつれて溶液の粘性及
び曳糸性が高くなり、凝集効果が悪くなるという欠点が
あった。特にポリアクリルアミド系の凝集剤についてそ
の傾向が顕著であった。例えば通常凝集剤は水溶液で添
加するが、粘性が高いと攪拌、溶解が困難となり、これ
を避ける為には低濃度にすると装置自体が犬さくなり、
汚泥脱水の場合には大量の水分を持込むことにより処理
能力の低下、ウェットケーキ倉水率が高くなるという結
果を招くことになる。

一方ＰＶＡ系の高分子凝集剤としてはカチオン性ＰＶＡ
の合成が古くから試みられ、その用途の１つとして廃水
処理に利用できないかという発想はあるものの、分子量
が低い為に凝集性能が著しく劣り現在工業的規模ではま
った〈実施されていなかった。

これらの他に、カチオン性ＰＶＡと他の凝集剤、例えば
ポリアクリルアミドと併用するという発想は誰しも容易
に考えつくことであるが、カチオン性ＰＶＡの分子量に
基因する凝集性能がポリアクリルアミド単独より著しく
劣る為に、たとえ併用したとしても同一コストあるいは
同一添加量のポリアクリルアミド単独系より性能が向上
するとは考えに＜＜、メリットが見い出せない為に実施
されていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者らは高分子凝集剤溶液の粘性及び曳糸性
を低下させかつ懸濁物質の優れた凝集・脱水方法を探索
した結果、カチオン性ＰＶＡ及びノニオン又はカチオン
性ポリアクリルアミドを添加して懸濁物質を凝集、脱水
処理したところ、驚くべきことにカチオン性ＰＶＡとポ
リアクリルアミドの相乗効果により単に併用するという
発想からは予想だにしえない、ポリアクリルアミド単独
使用に比較して溶液の粘性及び曳糸性の（氏下、優れた
凝集、脱水作用を見い出し本発明を完成するに至った。

〔問題を解決する為の手段〕

本発明は、水中懸濁物質を、カチオン性ポリビニルアル
コールとノニオン又はカチオン性ポリアクリルアミｒの
添加により凝集させること全特徴とする前記水中懸濁物
質の凝集方法である。

本発明の実施方法について説明する。まずカチオン性Ｐ
ＶＡとノニオン又はカチオン性ポリアクリルアミｖｔ−
別個に水に溶解して０．０５〜５ｑ６程度の凝集剤の溶
液を調製しておく。

次に被処理懸濁物質含有水を採取して、予備テストによ
りカチオン性ＰＶＡの添加量及びノニオン性ポリアクリ
ルアミドまたはカチオン性ポリアクリルアミＰの添加量
を種々変化させて最適凝集条件を求める。また添加順序
を逆にして同様の試験を行い、凝集性能を比較しておく
。この最適条件の決定にはジャーテスト、ヌツチェテス
ト上澄液の濁度等の公知の方法により決定される。

以上の予備テストによって各凝集剤の添加量を求めたら
次に添加順序を決めるテストを行う。これは懸濁物質の
性状・種類によってはカチオン性ｆｆＡとノニオン性ポ
リアクリルアミド又はカチオン性ポリアクリルアミドの
添加順序の違いによって生成フロックの脱水性がかなり
異なる場合があるからである。したがってカチオン性Ｐ
ＶＡ　ｔ−先に、ついでノニオン性ポリアクリルアミげ
またはカチオン性ポリアクリルアミドを後で添加する、
その逆の添加順序、両者を同時に添加したもののそれぞ
れについて凝集処理し、フロックをメツチェテスト法で
脱水性を測定して最も脱水性の優れた添加ＩＩ序を決定
する。こうして予備テストより求められた凝集剤の添加
量及び添加順序で実際の凝集処理を行う。

本発明で使用される凝集装置は従来と同様のものが使用
され、攪拌等の条件も従来通りでさしつかえない。こう
して凝集処理されたフロックは、公知の脱水方法である
遠心分離機、ベルトプレス式脱水機、スクリュープレス
式脱水機等で脱水を行うことができる。

次に本発明で使用されるカチオン性ＰＶＡであるが、こ
れまで公知のカチオン性ＰＶＡであれば使用可能であり
、特に構造・分子量・カチオン基量等は規定されない。

例えば共重合により合成したものとして酢ｒｅビニルー
ビニルピリジン共重合体ケン化物（高分子化学、旦　４
６７（１９５１）、６ｉ＆ビニル−ビニルイミダゾール
共重合体ケン化物（特開昭５６−９９２０４号公報）、
酢酸ビニルーアクリルアミドプロピルトリメチルアンモ
ニウムクロリド共重合体ケン化物（特開昭５６−１４５
０４号公報）、酢酸ビニルージメチルジアリルアンモニ
ウムクロリド共重合体ケン化物（％開昭５６−１１８９
９７号公報）、酢酸ビニルーアリルオキシーヒＰロキシ
プロビルトリメチルアンモニウムクロリド共重合体ケン
化物（特開昭５９−１３５２０２号公報）等があげられ
る。後変性により合成したものとしてはＰＶＡにカチオ
ン性不飽和モノマーをグラフト共重合したもの、ＰｖＡ
と３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアン
モニウムクロリドを反応させたもの、ＰｖＡにエビクロ
ルヒダリンを反応させ、更にポリエチレンポリアミンを
反応させたもの（日本化学会誌、Ｎ１１１１　１９９５
（１９７５年）、ラクトン環を有するＰＶＡにヒＶラジ
ンを作用させ、ヒドラジＶ化したもの（特公昭５２−２
３３８２号公報）ＰＶＡにアクリルアミｒをマイケル付
加させ、次いでホフｖｙ分解したもの（Ｂｕｌｌｅｔｉ
ｎ　ｏｆ　ＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｊ
ａｐａｎ　、　　４−乙　２９９０（１９７４））等が
あげられる。

ノニオン性ポリアクリルアミドとしては現在市販されて
いるもので、アクリルアミドの単独重合体であり、カチ
オン性ポリアクリルアミドとしては、Ｎ、Ｎ−ジメチル
アミンアルキル（メタ）アクリレートまたはその４級塩
とアクリルアミドを共重合したもの、Ｎ、Ｎ−ジメチル
アミノプロビルアクリルアミドまたはその４級塩とアク
リルアミドを共重合したもの、ポリアクリルアミドのマ
ンニッヒ、ホフマン変性物等があげられ、分子量はノニ
オン、カチオンともに１００万〜１０００万程度の範囲
から適宜選択される。

凝集剤の添加量は通常懸濁液中の固形分に対して純分で
０．００１〜５重量％であるがこの量はそれぞれの懸濁
液の状態、処理条件等に応じて変更することもできる。

宵、場合によってはポリ塩化アルミ、硫酸バンド、塩化
第二鉄、硫酸第一鉄、石灰のような無機系の凝集剤を併
用してもさしつかえない。

〔作　用〕

本発明の凝集処理方法が優れた凝集・脱水性を発現する
理論的根拠は充分明らかではないが、懸濁物質表面に吸
着したカチオン性Ｐ’ｌ／Ａのカチオン基とビニルアル
コール成分の水酸基及びポリアクリルアミ−成分のアミ
ド基の組み合わせに基づく二次的結合による懸濁粒子と
の特異的相互作用による粗大７０ツク形成の為と推測さ
れる。

尚、カチオン性ＰｖＡのみでは、粗大フロックを形成さ
せる能力に著しく欠ける。

このような効果は単に併用するという発想からは予想し
えないものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

尚、例中特にことわらないかぎりチは重ｉ％である。

実施例１ ト／不ルエ事より排出された排水汚泥を使用して凝集・
脱水処理を行った。（外観；茶褐色、−１１，５、ｓｓ
　ニア７３０ｐｐｍ　）本排水を高分子凝集剤で凝集す
るにあたって公知の予備試験によりカチオン性ＰＶＡの
添加量とポリアクリルアミドの添加量を種々変化させ、
また添加順序を逆にしたり、同時添〃口により最適添加
により最適添加量及び添加順序を決定した。その結果、
本排水の固形分はアニオン性であり、カチオン性ＰＶＡ
　（カチオン基１〜３モルチ、分子量約５〜８万）１．
８〜２．１　ｐｐｍ次いでポリアクリルアミド（ノニオ
ン性またはカチオン性　分子量約１００万〜５００万）
　１．２〜０．９　ｐｐｍを添加することにより最適凝
集・脱水することができた。また比較例としてカチオン
性ＰＶＡ単独、ポリアクリルアミド単独について同一条
件によりベルトプレス方式により脱水処理した。結果を
表１に示す。

表　　１ 実施例２ 酢酸ビニル系エマルション排水を使用して凝集・脱水処
理を行った。

（外観；乳白色、ｐ’　；　７−６．３８　；　０−９
　ｓ％）実施例１と同様に予備試験を行ったところ本排
水の固形分はアニオン性でありカチオン性ＰＶＡ（カチ
オン基４．８モルチ、分子量約１０万）２．５ｐＩ）ｍ
％　ノニオン性ポリアクリルアミド（分子量約５００万
）　２．５　ｐｐｍを同時に添加することにより最適凝
集・脱水することができた。また比較例としてカチオン
性ＰＶＡ単独、ノニオン性ポリアクリルアミｖ単独につ
いて同一条件により凝集させて、ベルトプレス方式によ
り脱水処理を行った。結果を表２に示す。

表　　２ 実施例６ し尿処理場の余剰汚泥を便用して凝集・脱水処理を行っ
た。

（外観；茶褐色、ｐＨ；　７．９、ｓｓ　：　０−８チ
）実施例１と同様に予備試験を行ったところ、本排水の
固形分はアニオン性でありカチオン性ＰＶＡ（カチオン
基６モルチ、分子量約６万）　７０１［）ｐｆｌｈ次い
でカチオン性ポリアクリルアミド（強力チオン性、分子
量約５００万）　３０　ｐｐｌｎを添加することにより
最ｉ凝集・脱水することができた。また比較例としてカ
チオン性ＰＶＡ単独、カチオン性ポリアクリルアミド単
独について同一条件により凝集させて、ベルトプレス方
式により脱水処理を行った。結果を表６に示す。

表　　６ 畳１〜費６：ジヤー２スターの夫々１ｏ分後、３０分後
及び６０分後のスラッジボリュームをメスシリンダーに
より測定した。沈降性、ケーキ含水率は数値の小さい程
、ＳＳ回収率は数値の大きい程、凝集性・脱水性は優れ
ることをあられす。

〔発明の効果〕

（１）　　カチオン性ＰＶＡ単独を使用した場合に比較
して、本発明におけるカチオン基、ビニルアルコール成
分の水酸基及びポリアクリルアミＰ成分のアミド基の組
み合わせに基づく特異的相互作用により沈降性、ケーキ
含水率、ＳＳ回収率に対して優れた相乗効果を示す。

（２）　　カチオン性ＰＶＡのような比較的低分子量の
ものを用いても、その分子量からは予想だにしえない沈
降・凝集促進効果がある。

（３）　　高価なポリアクリルアミｒの添加量を減らす
ことができ、コストを低減できる。

（４）　　カチオン性ＰＶＡとポリアクリルアミドを同
時に添加する場合、低粘性、低糸曳性の為に凝集操作が
容易であるとともに高濃度調製が可能となり装置全体が
小さくできる。

特許出願人　′１気化学工業株式会社 手　　続　　補　　正　　書 昭和６０年１０月２５日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２１８０８０号 ２、発明の名称 懸濁物質の凝集方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　■１００　東京都千代田区有楽町１丁目４番１号
ポリアクリルアミド・・・重合体であり、」を［ノニオ
ン性ポリアクリルアミドとしては、現在市販されている
ものでアクリルアミドの単独重合体である。ただのアニ
オン基（例えばアミド基が加水分解したもの）が導入さ
れているものもあり、本発明で使用するノニオン性ポリ
アクリルアミドとは、前記微量アニオン基含有ポリアク
リルアミドをも包含するものである。」と訂正する。

手続補正書 昭和６１年ダ月２ｇ日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２１８０８０号 ２、発明の名称 懸濁物質の凝集方法 ６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 〒１００ 住所　東京都千代田区有楽町１丁目４番１号明細書の発
明の詳細な説明の掴 ５、補正の内容 １）第１貞第１８行の「高分子凝集剤」を「高分子凝集
剤」と訂正する。

２）第６頁第１１〜２０行の「これらの他に、・・・〔
問題点を解決するための手段〕」を削除する。

６）第５頁第７行の「ヌツチェテスト上澄液」を「ヌツ
チェテスト、上澄液」と訂正する。

４）第８頁第８行の「カチオンともに」を「カチオン性
ポリアクリルアミドともに」と訂正する０５）第９頁第
２０行〜第１０貞第１行の「同時添加によジ最適添加に
より」を「同時添加したりして最適添加量及び添加順序
を決定した。」と訂正する。

６）第１０頁第５行の「ノニオン性またはカチオン性」
を「ノニオン性またはカチオン性ポリアクリルアミド」
と訂正する。

７）第１１頁表１、第１６頁表２及び第１４頁表３ｔ−
次のとお９訂正する。

８）第１４頁最下行の「ジャーラスター」を「ジャーテ
スター」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水中懸濁物質を、カチオン性ポリビニルアルコールとノ
   ニオン又はカチオン性ポリアクリルアミドの添加により
   凝集させることを特徴とする前記水中懸濁物質の凝集方
   法。