JPS6391200A

JPS6391200A - 汚泥の処理方法

Info

Publication number: JPS6391200A
Application number: JP61235644A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tanaka; 和博田中; Takao Murakami; 孝雄村上; Katsuo Yasukawa; 克男安川; Masanori Kitsugi; 来次　正憲; Yoji Fukuyama; 福山　洋二; Tadao Takeuchi; 忠雄竹内
Original assignee: NIPPON GESUIDOU JIGYODAN; Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: NIPPON GESUIDOU JIGYODAN; Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1988-04-21

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］本発明は汚泥の処理方法に係り、特にリン酸塩を含む汚
水を、嫌気・好気工程を含む活性汚泥処理手段により脱
リン処理する施設、いわゆる生物脱リン処理施設から発
生する余剰汚泥の処理方法に関する。

［従来の技術］下水、し尿又は各種産業廃水の処理においては、汚水と
活性汚泥とを嫌気−好気条件をくり返して接触させて、
廃水中のリンを除去する生物脱リン法が提案されている
。この方法は、例えば第１図に示す如く汚水を最初沈殿
池１、嫌気・好気工程を含む活性汚泥処理手段２、最終
沈殿池３にて順次処理するものであり、好気条件下で汚
泥中にリンが取り込まれる。

このような生物脱リン法においては、大量の有機性汚泥
が発生する。一般に、汚水の生物学的処理法にあっては
、発生する汚泥の取扱い、主に汚泥の沈降性と脱水性が
問題とされるが、従来の余剰汚泥の脱水処理法としては
、まず汚泥を沈降濃縮し、その濃縮汚泥に高分子凝集剤
を加えて脱水するとともに、分離水な前記被濃縮汚泥に
返送する方法が提案されている（特公昭５５−２５９１
７号）。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、この方法においては、返送された残留高分子凝
集剤の作用によって被濃縮汚泥のうちの比較的粗な粒子
はよく凝集されるが、微細な粒子は凝集性沈降性が悪く
、上澄水中にコロイド状となって残留する。このため、
濃縮の際に、無機凝集剤を用いることも検討されている
が、濃縮時に無機凝集剤を加えると、無機物が水酸化物
となって後工程の脱水に悪影響を与えるため、上澄水の
みを別途、無機凝集剤を用いて、凝集ＩＡ理する必要が
あった。このため、処理工程が極めて複雑となるだけで
なく、沈降濃縮の効果も不十分となり、満足し得る脱水
効率も得られなかった。

しかも、脱リン工程でリンを取り込んだ汚泥では、その
後の濃縮工程や脱水工程でリンを放出するという問題も
あった。

即ち、汚泥中に取り込まれたリンは、汚泥が濃縮又は貯
留期間に少しでも嫌気性条件にさらされると汚泥中から
溶出し、リンが廃水処理系に戻されてしまったり、ある
いは汚泥をそのまま脱水処理すると高濃度のリンを含む
濾液が生じ、その処理が必要となる等の問題が生起する
のである。このように、汚泥からのリンの放出が起こる
と、汚水処理施設全体でみた場合、リンは殆ど除去され
ていないこととなる。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記従来の問題点を解決し、汚泥の沈降性及
び脱水性が十分であるだけてなく、汚泥からのリンの放
出を十分に抑制することができる汚泥の処理方法を提供
するものであって、嫌気及び好気工程を含む活性汚泥処
理方法によってリン酸塩含有汚水を処理する際に発生す
る余剰汚泥を処理する方法において、前記余剰汚泥に無
機凝集剤を添加して重力濃縮し、この濃縮汚泥に無機凝
集剤、アニオン系ポリマー及びカチオン系ポリマーを添
加して脱水することを特徴とする汚泥の処理方法、を要旨とするものである。

即ち、前述した従来の問題を解決するものとして、汚泥
に金属塩を添加した後、濃縮し、次いで濃縮汚泥にアニ
オン系ポリマーとカチオン系ポリマーとを添加して脱水
する汚泥の処理方法が出願されている（特願昭６０−７
３６７７以下、「先願」という。）が、本発明は、この
先願の発明に基き、特にリン酸塩含有汚水を生物脱リン
処理する際に発生する余剰汚泥の効果的な処理方法を開
発すべく鋭意検討を重ねた結果、完成されたものである
。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の方法において、処理対象である汚泥は、リン酸
塩を含有する下水、し尿又は産業廃水等の汚水を、最初
沈殿池、嫌気工程及び好気工程を含む活性汚泥処理手段
、及び、最終沈殿池よりなる処理設備で、生物脱リンす
る際に発生する汚泥である。

本発明においては、まず、この処理対象汚泥に無機凝集
剤を添加する。無機凝集剤としては、アルミニウム塩又
は鉄塩等の金属塩が好ましく、特に取扱い易さからアル
ミニウム塩が好ましい。アルミニウム塩としては、塩化
アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウ
ム（ＰＡＣ）等が好適である。なお鉄塩を用いる場合に
は、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄
、ポリ硫酸鉄等が好適である。

このような無機凝集剤を汚泥に添加した後、攪拌するこ
とにより、汚泥と無機凝集剤を十分に接触させるのが好
ましい。無機凝集剤の添加は、別途攪拌混合槽を設けて
行なってもよいが、配管中に直接添加することにより短
時間で効率よく無機凝集剤と汚泥とを接触させることも
できる。

本発明において、無機凝集剤の好ましい添加量は、無機
凝集剤が金属塩である場合、汚泥のＳＳに対し、金属と
して０．５〜１０重量％、特に好ましくは１．０〜３．
０重量％である。

このようにして、無機凝集剤と十分混合攪拌された汚泥
は次いで重力濃縮する。この濃縮には沈降濃縮槽など、
公知の濃縮手段を用いることができる。また、ピケット
フェンス等の補助手段を用いてもよい。

濃縮槽での滞留時間は、通常、３〜６時間程度で十分で
ある。これにより、例えば最初０．５〜１重景重量度で
あった汚泥中の固形分が２〜４重量％程度まで濃縮され
る。

なお、重力濃縮により分離された上澄水中には、捕捉さ
ねなかったＳＳやその他の溶解性成分が含まれているた
め、さらに処理する必要があるが、生物処理工程に返送
すれば、最初沈殿池や活性汚泥の負荷をさほど高めるこ
となく、簡単に処理することがで診る。

本発明においては、このような重力濃縮屈で得られる濃
縮汚泥に無機凝集剤、アニオン系ポリマー及びカチオン
系ポリマーを添加する。

この際、無機凝集剤とアニオン系ポリマー及びカチオン
系ポリマーとを同時に濃縮汚泥に添加しても良いが、脱
水効果の面からは、無機凝集剤を添加した後、アニオン
系ポリマー及びカチオン系ポリマーを添加するのが好ま
しい。

ここで、用いる無機凝集剤としては、前述のアルミニウ
ム塩又は鉄塩等の無機凝集剤が好ましく、その好適な添
加量は濃縮汚泥のＳＳに対して、金属として０．　５〜
１０重景％重量に好ましくは１．０〜３．０重量％であ
る。

また、アニオン系ポリマーとしては、ｐＨ１０における
マイナスのコロイド当量値の絶対値が０．７ｍｅｑ／ｇ
以上であり、固有粘度［η］ＩＮＥＮａＮＯａが１０ｄ
Ｊ２／ｇ以上のものが好ましい。具体的には、例えばポ
リアクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミドと
アクリル酸ナトリウムとの共重合物、ポリアクリル酸ナ
トリウム、アクリルアミドとビニルスルボン酸ナトリウ
ムとの共重合物、及び、アクリルアミドとアクリル酸ナ
トリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸ナトリウムとの三元共重合物などが挙げられる
。また、これらの混合物も使用できる。

カチオン系ポリマーとしては、アミノ基又は第四級アン
モニウム塩を含有するポリマーが挙げられる。具体的に
は、ジメチルアミノエヂルアクリレート等のアミノアル
キルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト等のアミノアルキルメタクリレート、ジメチルアミノ
プロピルアクリルアミド等のアミノアルキルアクリルア
ミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド等のア
ミノアルキルメタクリルアミド又はこれらのメチルクロ
ライド等による四級化物等が挙げられる。

その他、これらと共重合可能な他のＪＩｊ−量体との共
重合物も使用でき、共重合可能な他の単量体としては、
アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル
、メタクリレートリル、酢酸ビニル、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。なお、これ
らのカチオン系ポリマーの固有粘度は［η］３０″ＣＯ，ｌＮ−ＮａＣｕ　　力＜５ｄｕ／ｇ以上であること
が望ましい。

更に、本発明においては、カチオン系ポリマーとしてア
クリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物も用いるこ
とができる。アクリルアミド系ポリマーのマンニッヒ変
性物は、アクリルアミド系ポリマーにアミンとアルデヒ
ドとを作用させて製造される。この際の、原料アクリル
アミド系ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリ
メタクリルアミド、アクリルアミドとメタクリルアミド
との共重合体、又は、アクリルアミド及び／又はメタク
リルアミドと、これと共重合し得る他の単量体との共重
合体が挙げられる。また、アミンとしては、メチルアミ
ン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、
エチルメチルアミン等が挙げられるが、特にジメチルア
ミン等の第二級アミンが好ましい。アルデヒドとしては
、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等が挙げら
れる。

上記したアクリルアミド系ポリマーを高ｐＨ下（ｐＨ１
０〜１２程度）に、アミン及びアルデヒドを作用させて
マンニッヒ変性すると、該ポリマーはアミノメチルアミ
ド基、アミド基、カルボキシル基及びメチロール基等の
官能基が付与される。これらの官能基のうち、アミノメ
チルアミド基はカチオン性であり、また、カルボキシル
基はアニオン性である。カチオン性及びアニオン性の程
度は通常コロイド当量値で示され、本発明におけるアク
リルアミド系ポリマーのマンニッヒ変性物は、カチオン
性の度合としてｐＨ３におけるコロイド当量値が１．５
ｍｅｑ／ｇ以上であり、またアニオン性の度合としてｐ
Ｔ（１０におけるコロイド当量値が一２〜Ｏｍ　ｅ　ｑ
　／　ｇであることが好ましい。また、このマンニッヒ
変性物は、固有粘３０℃ 度［η”ＩＮ　　ＮａＮ０ｉが４．０ｄＩ１．／ｇ以上
であることが好ましい。コロイド当量値及び固有粘度が
上記の範囲からはずれると、凝集脱水効果が低下する。

これらアニオン系ポリマーとカチオン系ポリマーどの使
用割合は、重量比で１＝９〜９：１、好ましくは２：８
〜８：２の範囲が好適である。

また、これらのポリマーの添加量は、汚泥の性状（ｐＨ
，ｓｓ％ＶＳＳ、電気伝導率等）によっても異なるが、
汚泥のＳＳに対し総量で０．３〜５．０重量％とするの
が好ましい。

カチオン系ポリマー及びアニオン系ポリマーの添加方法
としては、 ■　カチオン系ポリマーとアニオン系ポリマーとを別々
に同一の溶解槽に投入して０．１〜２重量％程度の水溶
液とし、これを汚泥に添加する方法、 ■　それぞれが粉末である、カチオン系ポリマーとアニ
オン系ポリマーとの混合物を水中に投入し水溶液とし、
これを汚泥に添加する方法、■　アニオン系ポリマーを
水溶液とし、またカチオン系ポリマーを別の水溶液とし
、雨水溶液を混合して汚泥に添加する方法、が挙げられる。

これらのうち、■の方法は、汚泥の性状に合わせて予め
配合割合の定められた混合物を選択することができ、取
り扱いが容易でしかも汚泥とポリマーとの凝集反応が均
一に行われるので好ましい方法である。

なお、このようにカチオン系ポリマーとアニオン系ポリ
マーとを混合する場合、両者が反応してゲル化する可能
性がある。このためこれを防止する目的で、カチオン系
ポリマーがアミノ基又は第四級アンモニウム塩を含有す
るカチオン系ポリマーである場合には、必要に応じて適
当な酸を添加し、溶液のｐＨを３．５以下に調整するの
が好ましい。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、フマール酸等が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。

一方、カチオン系ポリマーとしてアクリルアミド系ポリ
マーのマンニッヒ変性物を用いる場合には、アクリルア
ミド系ポリマーのマンニッヒ変性物は０．１〜２重量％
程度の水溶液とするとｐＨが１０程度と高く、このｐＨ
値ではカチオン性を示さないので、アニオン系ポリマー
と共に同じ水中に溶解しても不溶化して凝固物を形成す
ることはない。しかし、アクリルアミド系ポリマーのマ
ンニッヒ変性物を酸塩としたものなどで、その水溶液の
ｐＨが高くない場合は、水溶液ｐＨが１０程度となるよ
うに炭酸塩や重炭酸塩を予め配合しておくとよい。また
溶媒となる水のｐＨを高めておいてもよい。

本発明において、カチオン系ポリマーとアニオン系ポリ
マーは、汚泥に添加する前に混合しておくのが好ましく
、予め混合しても両ポリマーが反応して不溶性物を生成
することはない。このように予め混合したポリマーを添
加することにより、両ポリマーを別々に添加する場合に
比べ優れた凝集効果を得ることができる。

なお、これらのポリマーの添加も、別途攪拌混合槽を設
けて行なってもよいし、配管中に直接注入してもよい。

攪拌機を備えた攪拌槽の場合、目安として攪拌羽根の周
速を０．５〜５　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃとするのが好まし
い。

カチオン系ポリマー及びアニオン系ポリマーの添加によ
り得られるフロックはそのまま、あるし１は分離水を除
去したのち、脱水機に供給し脱水を行う。脱水はベルト
プレス型脱水機、遠心脱水機、ロータリースクリーン・
ロールプレス、スクリュープレス、フィルタープレス等
の各種の手段によって実施される。

こうして脱水されたケーキは別途処分する。−方、脱水
漬液はＳＳや溶解性成分を含んでしするので、濃縮槽上
澄水量様、生物処理工程に返送して再度処理を施すこと
が好ましい。

［作用コ余剰汚泥に金属塩等の無機凝集剤を添加することにより
、汚泥からのリンの放出が防止されるようになるのであ
るが、これは主に次の作用によると考えられる。即ち、
汚泥に例えばアルミニウム塩又は鉄塩を添加すると、液
中に放出されてしするリンは、ｐｏｉ−＋Ａｘ３＋→Ａｊ２ＰＯ＋ＰＯＩ−−ｉ−Ｆｅ”−＋ＦｅＰＯ＋の反応により不溶化する。そして生成したＡ、、１２Ｐ
ｏ４又はＦ　ｅ　Ｐ　Ｏ４は汚泥あるいは７　ルミニウ
ム塩、鉄塩等に起因するフロックに取り込まれる。また
Ｆｅ３＋、Ａｕ”＋は汚泥中で多核錯体化したり、汚泥
粒子自身と界面電気的に反応すると考えられ、これらの
反応は同時に或いは相互に関係しあって起こるものと推
定される。更に、無機凝集剤の添加により、汚泥中のＣ
ＯＤ成分等も不溶化され、これらは良好に沈降濃縮され
る。

次に、濃縮汚泥に、再び無８１凝集剤を添加することに
より、汚泥からのリンの放出はより確実に防止され、ま
た、更にカチオン系ポリマーとアニオン系ポリマーとを
添加することにより、より強固な汚泥フロックが形成さ
れる。

即ち、濃縮汚泥中の金属塩とアニオン系ポリマーとが反
応して、余剰分の金属塩の電荷が中和される。また、カ
チオン系ポリマーが汚泥中のＳＳの電荷（マイナス）を
中和すると共に、この中和によりフロックが生成し、ま
た、ｐＨ値は汚泥のｐＨ値となって高くなっているので
アニオン系ポリマーはアニオン性を帯び、これがフロッ
クをより粗大で強固なフロックに成長させる。このよう
に成長したフロックは濾過性、脱水性に極めて優れてい
る。

［実施例］以下に本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

なお、実施例及び比較例において、１％」は特記しない
限り「重量％」を示す。

また、実施例及び比較例において試料として用いた余剰
汚泥は、下水の生物脱リン処理施設の最終沈殿池の汚泥
であって、その性状は下記の通りである。

ｐＨ：　　　６．３ＳＳ＋　　０．９０％ＶＳＳニア３．０％ＰＯ４−Ｐ：３０ｐｐｍ実施例１上記性状の最終沈殿池汚泥２００ｍｌ１に、ポリ塩化ア
ルミニウム（ＰＡＣ）をＡｆｌ換算て０．３％／ＳＳ添
加してスパーチルで１０秒間攪拌した後静置して重力濃
縮し、３倍濃縮汚泥（ＳＳ濃度２．７％）を得た。

この濃縮汚ン尼にＰＡＣをＡｊｌｊ換算て０．３％／Ｓ
Ｓ添加して攪拌した後、更に、ジメチルアミノエチルメ
タクリレートのメチルクロライド四級化＝５．ｏｄＩ！
、７ｇ、コロイド当量値（ｐＨ−４，０）＝４．８ｍｅ
ｑ／ｇ）、ポリアクリルアミドの部分加水分解物（Ｎａ
Ａ＝１０ｍｏＩ１％、３０℃　　＝ｔ９ｄｐ／ｇ５及び
硫固有粘度［η］ＩＮ−ＮａＣＪＺ酸水素トリウム（ＮａＨ８０４）を５０：１８：３２（
％）の割合で混合したポリマー混合物を、高分子化合物
量として１．０％／ＳＳ添加して、再度スパーチルで適
度に攪拌を行い、フロック化させた。生成したフロック
を１００メツシユのすイロン濾布を敷いたブフナーロー
ト上に注ぎ、１０秒後の濾液量を測定した（ヌッチェテ
スト）。また同時に濾液中のＰＯ４ＰＥ１度を測定し、
濾布上に残ったケーキの手絞り強度を評価した。更にケ
ーキの一部を分取し、３ｋｇ／ｃｍ’で１分間圧搾テス
トを行い、その含水率を調べた。

一方、重力濃縮処理の際に得られた上澄液のＰＯ４Ｐ濃
度を測定し、この重力濃縮上澄液と上記脱水濾液のＰＯ
４Ｐ濃度とから、上澄液及び濾液とを所定量混合してな
る系外流出液のＰＯ４−Ｐ濃度を算出した。

結果を第１表に示す。

比較例１試料汚泥にＰＡＣをＡｊ２換算で０．６％／ＳＳ添加し
、これを濃縮して得られた濃縮汚泥にはＰＡＣを添加し
なかったこと以外は、実施例１と同様にして、試験を行
った。結果を第１表に示す。

比較例２試料汚泥にＰＡＣを添加せずに濃縮し、得られた濃縮汚
泥にジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロ
ライド四級化物１．０％／ＳＳのみを添加してフロック
化させたこと以外は、実施例１と同様にして試験を行な
った。

結果を第１表に示す。

第１表より、本発明の方法によれば高い脱水率で汚泥の
脱水を行うことができ、しかも濾液等の系外流出液中へ
のリンの混入量が極めて少ないことが認められる。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の汚泥の処理方法によれば、
汚泥に無機凝集剤を添加して濃縮することにより、汚泥
から上澄液へのリンの溶出を防止することができる。ま
た、濃縮汚泥に無機凝集剤とアニオン系ポリマー及びカ
チオン系ポリマーとを添加して脱水することにより、脱
水濾液中へのリンの溶出も防止され、しかも、大きくか
つ緻密で強度の高い汚泥フロックを形成することができ
、汚泥の沈降性及び脱水性が良好になる。

このため、リン酸塩含有汚水を生物脱リンする際に発生
する余剰汚泥の効率的処理が容易となり、また、汚泥分
離水中のリンの量が極く微量となることから、この分離
水の処理の繁雑ざが解消される。

本発明によれば、効率的な汚泥処理により、汚泥の脱水
処理量の向上を図ることができるので、本発明は大量の
汚泥が発生する大型排水処理設備等にも有効に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は生物脱リン方法を説明する系統図である。１・・・最初沈殿池、　　２・・・活性汚泥処理手段、
３・・・最終沈殿池。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）嫌気及び好気工程を含む活性汚泥処理方法によっ
てリン酸塩含有汚水を処理する際に発生する余剰汚泥を
処理する方法において、前記余剰汚泥に無機凝集剤を添
加して重力濃縮し、この濃縮汚泥に無機凝集剤、アニオ
ン系ポリマー及びカチオン系ポリマーを添加して脱水す
ることを特徴とする汚泥の処理方法。
（２）無機凝集剤がアルミニウム塩又は鉄塩であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の汚泥の処理
方法。
（３）カチオン系ポリマーがアミノアルキルアクリレー
ト、アミノアルキルメタクリレート、アミノアルキルア
クリルアミド、アミノアルキルメタクリルアミド及びこ
れらの四級化物からなる群より選ばれる１種又は２種以
上の化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項に記載の汚泥の処理方法。
（４）カチオン系ポリマーがアクリルアミド系ポリマー
のマンニッヒ変性物であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の汚泥の処理方法。