JPS63240998A - 有機性汚泥の脱水処理方法 - 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、下水処理場、し尿処理場、食品工場、あるい
は化学工場などから排出される有機性汚泥の脱水処理方
法に関するものである。

本発明において対象となる具体的な有機性汚泥の種類と
しては、下水処理で発生する余剰汚泥、初沈汚泥、三次
処理汚泥、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、各種産業排水処理から発生する余
剰汚泥あるいは凝集汚泥などがある。これらの汚泥は、
単独でまたは混合されて処理される。

〔従来の技術〕

従来上記汚泥は、脱水助剤として塩化第二鉄のような鉄
塩および消石灰を添加して真空脱水機あるいは加圧脱水
機により脱水処理しているが、その添加率は塩化第二鉄
で乾燥固形物ろたり５から２０％、消石灰で乾燥固形物
あたり１５から８０％と多量であり、脱水して得られる
ケーキの含水率が高いのみならず発生汚泥量の増加や汚
泥焼却時の炉の腐食、灰の増加などの問題が生じていた
。

近年、これらの問題を解決するために脱水助剤として各
種の有機高分子凝集剤が開発され、ベルトプレス型脱水
機や遠心分離機と組み合わせて使用されている。また、
有機高分子凝集剤全単独で用いる脱水方法では、脱水後
のケーキ言水率が高いため、カチオン性有機高分子凝集
剤とアニオン性有機高分子凝集剤を併用する方法が多く
用いられている（例えば特開昭５６−８７５００号、特
開昭５８−７０８９８号）。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン
性有機高分子凝集剤を併用する方法においても、カチオ
ン性有機高分子凝集剤の添加率が多く、また脱水効果も
満足できるものではなく、さらに効果的な汚泥の脱水処
理方法が要望されていた。本発明は、上記従来の問題点
に鑑みて、有機性の汚泥の脱水処理方法を種々検討した
結果光取され念ものであり、少量のカチオン性有機高分
子凝集剤の添加で機械脱水後のケーキ含水［−低下させ
ることができる効果的な汚泥の脱水処理方法を提供する
ものである。

〔問題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、有機性汚泥にｐＨ４におけるコロイ
ドカチオン荷電量が＆　Ｏｍｅｑ／ｇ−　乾物量以上で
分子量３０万以下の縮合型ポリアミンとｐＨ４，０にお
けるコロイドカチオン荷１！竜が五５　ｍｅｑ／ｆ−乾
物量以上で分子量８０万以上のカチオン性有機高分子凝
集剤を併用して添加・混合した後、アニオン性有機高分
子凝集剤を添加・混合して凝集処理し、次いで機械脱水
することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法である０ 以下本発明及びその作用を詳細に説明する。

本発明においてｐＨ４，０におけるコロイドカチオン荷
′１量が＆　０ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量５０万
以下の縮合型ポリアミン（以下ポリアミン−Ａと呼ぶ）
としては、アルキレンジクロライドとアルキレンポリア
ミンの組付物、アニリンとホルマリンとの縮合物、アル
キレンシア・ミンとエピクロルヒドリンとの縮合物、ア
ンモニアとエピクロルヒドリンとの縮合物あるいはジア
ルキルアミンとジハロゲノアルカンの縮合物などがおる
。これらのポリアミンは、種々の化学構造のものを合成
することができるが、ｐＨ４，０におけるコロイドカチ
オン荷電量が６．０ｍｅｑ／？−乾物量以上になるもの
が脱水ケーキの含水率の低下に効果的である。また、分
子量は、５０万以下のものを使用する。

ポリアミン−ＡのｐＨ４，０におけるコロイドカチオン
荷電量が６．０　ｍｅｑ／ｐ−乾物量以下であると、ポ
リアミン−Ａが汚泥中の粒子表面のアニオン性物質と十
分に反応しないので脱水後のケーキの含水率の低下が小
さい。また、ポリアミン−Ａの分子量が６０万以上でも
、汚泥中の粒子表面にポリアミン−Ａが十分に吸着しな
いので脱水後のケーキの含水率の低下が小さい。

ｐＨ４，０におけるコロイドカチオン荷電量がＡ　５　
ｍｅｑ／ｆ−乾物量以上で分子量８０万以上のカチオン
性有機高分子凝集剤（以下高分子量ポリマーＢと呼ぶ）
としては、ポリアクリルアミノエチルアクリレート、ポ
リアルキルアミノメメクリレートもしくはこれらとポリ
アクリルアミドの共重合体、またはこれらの第四級化物
、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物またはその四
級化物、ポリビニルイミダシリン、あるいはジメチルジ
アリルアンモニウムクロライドのホモポリマーなどがあ
る。これらのポリマーは、従来単独で汚泥の脱水処理に
使用されているものである。ｐＨ４，０におけるコロイ
ドカチオン荷ｉ！量が１５　ｍｅｑ／ｆ−乾物量以上の
ものが脱水後のケーキの含水率を低下させるのに効果的
テ、分子ｉ８０万以上のものが全体のカチオン性有機高
分子凝集剤の添加率を減少させるのに効果的である。

ドカテオン荷電量が五５ｍθｑ／ター乾物量以下である
と、高分子量ポリマーＢが汚泥中の粒子表面のアニオン
性物質と十分に反応しないので脱水後のケーキの含水率
の低下が小さい。また、高分子量ポリマーＢの分子量が
８０万以下であると、脱水可能なフロックを生成させる
には、全体のカチオン性有機高分子凝集剤の添加率が大
きくなる。

なお、本発明において、コロイド荷電量は下記の測定方
法に従って測定決定されるｔを言う。

１２からｊ、　０％の高分子凝集剤のイオン交換水溶液
を作る。イオン交換水を用い濃度５０ｐｐｍ　＋７）溶
液を調整し、その一定ｔ（１００ｆｆ１７りを正確に容
器にとって、Ｎ／１０　ＨＣ１ｆ加えｐＨ４，０とする
。それに、トルイジンブルー’ｅ　７１０えた後、良く
攪拌しなからＮ／　４００　ＰＶｓＫ　（ポリビニル硫
酸カリウム）で滴定する。終点は、青色から赤紫色に変
化する点とする。空試験は、同手順で行う。

計算式は、 ｐＨ４におけるコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ乾物ｔ）乾
物部定量（ｄ）　Ｘ　Ｎ／４００　ＰＶ８ＫＣ）力価〕
／２カチオン性有機高分子凝集剤の添加率は、ポリアミ
ン−Ａと高分子量ポリマーＢの合計の添加率で、有機性
汚泥の乾燥固形物当り、乾燥固形物換算でＣＬ１％以上
、好ましくはＣｌ３から１０チである。ポリアミン−Ａ
と高分子量ポリマーＢを併用して添加・混合した後アニ
オン性有機高分子凝集剤を添加・混合することによって
、ポリアミン−Ａ単独を添加・混合した後アニオン性有
機高分子凝集剤を添加・混合する場合と比べて、全体の
カチオン性有機高分子凝集剤の添加率が少なくて脱水後
のケーキの含水率を低下させることができる。

ポリアミン−Ａと高分子量ポリマーＢの割合は、ポリア
ミン−Ａの１００乾物重量部に対して高分子量ポリマー
Ｂを１０から１０００の乾物重量部の範囲内にするのが
好ましい。ポリアミン−Ａの１００乾物重量部に対して
高分子量ポリマーＢが１０乾燥重量部以下であると全体
のカチオン性有機高分子凝集剤の添加率が多いし、ポリ
アミン−Ａの１００乾物重量部に対して゛高分子量ポリ
マーＢが１，０００乾物重量部以上であると脱水後のケ
ーキの含水率の低下度が小さいからである。

本発明に訃いては、有機性汚泥にカチオン性有機高分子
凝集剤としてポリアミン−Ａと高分子ｔポリマーＢを添
加・混合する。この場合、ポリアミン−Ａｉ添加・混合
した後高分子量ポリマーＢを添加・混合する方法、高分
子量ポリ’ｖ　−Ｂを添加・混合した後ポリアミンーＡ
添加・混合する方法およびポリアミン−Ａと高分子量ポ
リマーＢを同時に添加・温合する方法があり、いずれの
方法でも良いが、通常は簡単のためポリアミン−Ａと高
分子量ポリマーＢ′ｌｒ、同時に１つの槽で溶解し、溶
解ｇを有機性汚泥に添加して混合する。

アニオン性Ｍ機高分子凝集剤としては、ポリアクリルア
ミドの部分加水分解変性物、ポリアクリル酸ソーダ、ポ
リビニルスルホン酸などが用いられる。

アニオン性有機高分子凝集剤の添加率は、汚泥の種類に
よって異なるが、有機性汚泥乾燥固形物あたり、アニオ
ン性有機高分子凝集剤の乾燥固形物換算で［１０５から
５％の範囲内が好ましい。

有機性汚泥と有機高分子凝集剤の混合方法は、最初にカ
チオン性有機高分子凝集剤を添加・混合した後、アニオ
ン性有機高分子凝集剤を添加・混合する。カチオン性有
機高分子凝集剤を添加・混合する場合、フロックの生成
が目的では無いので、有機性汚泥とカチオン性有機高分
子凝集剤が十分に反応するように、汚泥をフロック化す
るときの通常の攪拌よジも強い攪拌を行って混合する。

アニオン性有機高分子凝集剤を添加・混合する場合は、
フロックの生成が目的なので、汚泥をフロック化すると
きの通常の攪拌を行って温合する。

従来、ポリアミン−Ａとアニオン性有機高分子凝集剤の
組合せでは、脱水後のケーキの含水率は低下するが、生
成するフロックが弱いため脱水に適したフロックを生成
させるには非常に多量のポリアミンを必要とする。また
、高分子量ポリマーＢとアニオン性有機高分子凝集剤の
組合せでは、少量の高分子量ポリマーＢで脱水に適した
フロックが生成するが、脱水後のケーキの含水率の低下
は小さいことが観察されていた０ 以上のことから、本発明で処理した場合に生じる現象の
機構は必ずしも明らかではないが、次のように考えられ
る。ポリアミン−Ａが非常に強いカチオン度の低分子量
ポリマーであることからポリアミン−Ａが有機性汚泥に
含まれる粒子の表面を強く改質させ、また、高分子量ポ
リマーＢが強いカチオン度の高分子量ポリマーであるこ
とから、高分子量ポリマーＢが粒子の表面を改質させる
と同時に粒子表面を後で添加するアニオン性有機高分子
凝集剤によって強いフロックを生成する状態にすると考
えられる。

すなわち、有機性汚泥の脱水に必要な粒子表面の改質と
強いフロックの生成が、ポリアミン−Ａと高分子量ポリ
マーＢの相乗効果によって、それぞれ単独使用した場合
よりも飛躍的に効率よく行われるものと推察される。

本発明では、縮合型ポリアミンが、ｐＨ４，０における
コロイドカチオン荷電量で６．０ｍｅｑ／ｇ−乾物量以
上の強力チオン性で、分子！３０万以下の低分子量であ
ること（この条件で荷電中和によって脱水後のケーキの
含水率が低下する）、さらに高分子量のカチオン性有機
高分子凝集剤が、ｐＨ４゜０におけるコロイドカチオン
荷電量テ５．５　ｍｅｑ／ｆ−乾物量以上の強力チオン
性で、分子！８０万以上の分子量であること（この条件
でフロック強度の増大によって脱水後のケーキの含水率
の低下と有機高分子凝集剤の削減が可能となる）が重要
な点である。

次に実施例について説明する。

実施例１ 都市下水処理場から発生し次混合生汚泥（ｐＨ６，４、
＠度２五４　ｆ／ｌ）全、有機高分子凝集剤を使用して
ベルトプレス型脱水機で脱水処理を行った。

本発明の方法では、カチオン性有機高分子凝集剤として
カチオン荷電量がス０ｍｅｑ／ｇ−乾物量、分子量１万
の縮合型ポリアミン（アルキレンジアミンとエピクロル
ヒドリンの縮合物。以下ポリアミン−１と呼ぶ。）とカ
チオン荷１！量が４．８ｍθｑ／を一乾物量、平均分子
量４００万のカチオン性有機高分子凝集剤（ポリアクリ
ルアミノエチルアクリレートの４級塩。以下ポリマー１
と呼ぶ。）を使用した。また、アニオン性有機高分子凝
集剤として分子量６００万、加水分解反６０％のポリア
クリルアミド部分加水分解変性物を用いた（以下アニオ
ン−１と呼ぶ。）。

添加方法としてはポリアミン−１が［Ｌ４％、ポリマー
１が０２％になるように同一の槽で水に溶解し、この液
を混合生汚泥に添加して強い攪拌を行って十分に混合し
た。次に、アニオン性有機高分子凝集剤を添加・混合し
てフロック全生成させてベルトプレス型脱水機で脱水処
理全行った。

比較として、ポリマー１を単独で添加・混合して脱水処
理した場合、ポリアミン−１を添加・混合後アニオン−
１を添加・混合して脱水処理した場合、ポリマー１を添
加・混合後アニオン−１を添加・混合して脱水処理した
場合、本発明の方式においてポリマー１の代わりにカチ
オン荷電量が２．５　ｍｅｑ／を一乾物量、平均分子量
６００万のカチオン性有機高分子凝集剤（ポリアクリル
アミノエチルアクリレート系。以下ポリマー１′と呼ぶ
）を添加・混合して脱水処理した場合および本発明の方
式においてポリマー１の代わジにカチオン荷電量が５．
８　ｍｅｑ１５’−乾物量、平均分子ｆ１５０万のカチ
オン性有機高分子凝集剤（ジメチルジアリルアンモニウ
ムクロライドのホモポリマー。以下ポリマー１′と呼ぶ
）を添加・混合して脱水処理した場合についても試験全
行った。試験結果全第１表に示す。比較例２と比較例５
の場合、脱水可能なフロックを生成させるには、本発明
の方法よジも有機高分子凝集剤の添加率を犬きくする会
費があった。

第１表から、本発明による方法では、脱水後のケーキの
含水率の低下と固形物処理量の増加が達成され、しかも
比較例２と比較例５と比べて有機高分子凝集剤の添加率
が少なくて良いことがわかる。

実施例２ 低希釈二段活性汚泥法で処理しているし尿処理場で発生
した余剰汚泥と凝集沈澱汚泥の混合汚泥ＣｐＨ＆９、濃
度５五８り／１　）を、有機高分子凝集剤を使用してベ
ルトプレス型脱水機で脱水処理を行った。

本発明の方法では、カチオン性有機高分子凝集剤として
カチオン荷電量がａ　Ｏｍｅｑ／を一乾物量、平均分子
ｉ４０００の縮合型ポリアミン（アミンとエピクロルヒ
ドリンの縮合物。以下ポリアミン−２と呼ぶ。）とカチ
オン荷電量が６、０　ｍｅｑ／ｆ−乾物量、分子量２０
０万のカチオン性有機高分子凝集剤（ジメチルジアリル
アンモニウムクロライドのホモポリマー。以下ポリマー
２と呼ぶ。）を使用した。１念、アニオン性有機高分子
凝集剤として分子量７００万、加水分解塵５０％のポリ
アクリルアミド部分加水分解変性物（以下アニオン−２
と呼ぶ。）を用いた。添加方法としてはポリアミン−２
を混合汚泥に添加して強い攪拌を行ない、さらにポリマ
ー２を添加して強い攪拌を行なって十分に混合した。次
に、アニオン−２を添加・混合してフロックを生成させ
てベルトプレス型脱水機で脱水処理を行った。

比較として、ポリマー２を単独で添加・混合して脱水処
理した場合、カチオン荷電量が２．５ｍｅｑ／ｆ−乾物
量、分子量６００万のカチオン性有機高分子凝集剤（ポ
リアクリルアミノエチルアクリレート系。以下ポリマー
２′と呼ぶ。）を単独で添加・温合して脱水処理した場
合、ポリアミン−２を添加・混合後アニオン−２を添加
・混合して脱水処理した場合、ポリマー２を添加・混合
後アニオン−２を添加・混合して脱水処理した場合、本
発明の方式においてポリアミン−２の代わりにカチオン
荷ａｍがａ３ｍθｑ／ｆ−乾物量、平均分子１ＩＸ８０
万のジアルキルアミンとハロゲノアルカンの縮合物（以
下ポリアミン−２′と呼ぶ。）の縮合型ポリアミンを使
用して脱水処理した場合および本発明の方式においてポ
リアミン−２の代わシにカチオン荷電量が２．８ｍθｑ
／？−乾物量、平均分子量２万のジアルキルアミンとハ
ロゲノアルカンの縮合物（以下ポリアミン−２′と呼ぶ
。）の縮合型ポリアミンを使用して脱水処理した場合に
ついて試験を行った。試験結果を第２表に示す。比較例
３の場合、脱水可能なフロックを生成させるには、ポリ
アミン−２を４％以上添加する必要があった。

第２表から、本発明による方法では、脱水後のケーキの
含水率の低下と固形物処理量の増加が達成され、しかも
比較例３と比べて有機高分子凝集剤の添加率が少なくて
良いことがわかる。

実施例３ 都市下水処理場で発生した消化汚泥（ｐＨ１６、濃度！
ｌ　Ａ　８　ｆ／ｌ　）を、有機高分子凝集剤を使用し
て遠心分離脱水機で脱水処理を行った。

本発明の方法では、カチオン性有機高分子凝集剤として
カチオン荷電量がａ　６　ｍｅｑ／ｆ−乾物量、平均分
子量２５万の網金型ポリアミン（ジアルキルアミンとハ
ロゲノアルカンの縮合物。

以下ポリアミン−５と呼ぶ。）とカチオン荷電量が４．
２　ｍｅｑ／ター乾物量、分子量５００万のカチオン性
有機高分子凝集剤（ポリアクリルアミノエチルアクリレ
ート系。以下ポリマー３と呼ぶ。）を使用した。また、
アニオン性有機高分子凝集剤として分子１８００万、加
水分済度４０うのポリアクリルアミド部分加水分解変性
物（以下アニオン−３と呼ぶ。）を用いた。添加方法と
してはポリアミン−３が１１７％、ポリマー３がＣＬ２
％になるように同一の槽で水に溶解し、この液を混合生
汚泥に添加して強い攪拌を行って十分に混合した。次に
、アニオン−５を遠心分離機内に注入することによって
遠心分離機で脱水処理を行った。

比較として、ポリマー３を単独で脱水処理した場合、カ
チオン荷電量が２．５ｍｅｑ７’？−乾物量、平均分子
量７００万のカチオン性有機高分子凝集剤（ポリアクリ
ルアミドマンニッヒ変性物。

以下ポリマー３′と呼ぶ。）単独で脱水処理した場合、
ポリアミン−５を添加・混合後アニオン−５を添加して
脱水処理した場合、ポリマー３を添加・混合後アニオン
ー５ｔ−添加して脱水処理した場合、本発明の方式にお
いてポリマー３の代わりにポリマー３′を添加・１合し
て脱水処理した場合および本発明の方式においてポリマ
ー６の代わシにカチオン荷電量が五６　ｍｅｑ／ｆ　−
乾物量、平均分子ｔ５０万のカチオン性有機高分子凝集
剤（ポリアクリルアマイドのマンニツヒ変性物。以下ポ
リマー３′と呼ぶ。）を添加・温合して脱水処理した場
合についても試験を行った。試験結果を第３表に示す。

比較例３と比較例６の場合、脱水可能なフロックを生成
させるには、本発明の方法よりも有機高分子凝集剤の添
加軍を大きくする必要があった。

第３表から、本発明による方法では、脱水後のケーキの
含水率の低下と固形物処理量の増加が違反され、しかも
比較例３と比較例６と比べて有機高分子凝集剤の添加率
が少なくて良いことがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機性汚泥にカチオン性高分子凝集剤としてｐＨ４
   ．０におけるコロイドカチオン荷電量が６．０ｍｅｑ／
   ｇ−乾物量以上で分子量３０万以下の縮合型ポリアミン
   と、ｐＨ４．０におけるコロイドカチオン荷電量が３．
   ５ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量８０万以上のカチオ
   ン性有機高分子凝集剤を併用して添加・混合した後、ア
   ニオン性有機高分子凝集剤を添加・混合した凝集処理し
   、次いで機械脱水することを特徴とする有機性汚泥の脱
   水処理方法。 ２、前記ｐＨ４．０におけるコロイドカチオン荷電量が
   ６．０ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量３０万以下の縮
   合型ポリアミンと、ｐＨ４．０におけるコロイドカチオ
   ン荷電量が３．５ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量８０
   万以上のカチオン性有機高分子凝集剤の合計の添加率が
   、有機性汚泥の乾燥固形物当り、乾燥固形物換算で０．
   １％以上、好ましくは０．５から１０％である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３、前記カチオン性有機高分子凝集剤として用いるｐＨ
   ４．０におけるコロイドカチオン荷電量が６．０ｍｅｑ
   ／ｇ−乾物量以上で分子量３０万以下の縮合型ポリアミ
   ンと、ｐＨ４におけるコロイドカチオン荷電量が３．５
   ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量８０万以上のカチオン
   性有機高分子凝集剤の割合が、ｐＨ４におけるコロイド
   カチオン荷電量が６．０ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子
   量３０万以下の縮合型ポリアミン １００乾物重量部に対してｐＨ４におけるコロイドカチ
   オン荷電量が３．５ｍｅｑ／ｇ−乾物量以上で分子量８
   ０万以上のカチオン性有機高分子凝集剤を１０から１０
   ００の乾物重量部の範囲にある特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４、前記アニオン性有機高分子凝集剤の乾燥固形物換算
   の添加率が、有機性汚泥乾燥固形物あたり０．０５から
   ５％である特許請求の範囲第１項記載の方法。