JPS649076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は活性汚泥スラツジボリユーム改良剤に
関する。 活性汚泥法は廃水処理に用いられている生物学
的方法のもつとも一般的なものである。活性汚泥
法には、糸状細菌の増殖またはフロツクを形成す
るバクテリアの細胞の結合水による膨化に起因す
る汚泥比重の低下という問題がある。この汚泥比
重の低下はバルキング現象すなわちスラツジの沈
降性の低下の原因であり、その結果、汚泥の濃縮
不能や沈降槽の表面槽からの汚泥の流出といつた
問題が生じ、処理装置の運転を不可能にする。 この問題の対応策として従来から行なわれてき
ている方法は、 (イ) 塩素系消毒剤を加えて糸状細菌の増殖を抑制
する方法、 (ロ) 石灰などの添加により汚泥の比重を高める方
法、および (ハ) ジメチルアミノエチルメタクリレートまたは
その４級塩またはメタクリル酸ジメチルアミノ
エチルなどのカチオン性凝集剤を添加して汚泥
を凝集させ沈降性を向上させる方法 などがあげられ、それぞれのばあいによつて適宜
選択して用いられてきている。これらの方法のう
ち、もつとも一般的に用いられている方法は(ハ)の
方法であるが、この方法は汚泥の沈降分離装置内
で行なわなければ効果がえられない。すなわち、
曝気槽のように活性汚泥に酸素を供給するための
空気が多量に曝気によつて送り込まれているとこ
ろでは、凝集体が曝気によつて再び破壊されきわ
めて短時間で効果がみられなくなり、また凝集剤
の種類によつてはのちに行なう余剰汚泥の分離に
おいて、用いる布などのフイルターの目づまり
の原因となる。 本発明者らは叙上の従来の活性汚泥法の問題点
に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、アクリル酸ヒド
ラジド系高分子化合物および該高分子化合物とキ
レートを形成しうる重金属イオンを活性汚泥スラ
ツジボリユーム改良剤として用いることにより、
えられる凝集体が長時間の曝気に耐え、かつ後処
理におけるフイルターの目づまりなどの悪影響が
ないばかりか、むしろ過助剤的に作用すること
を見出し、本発明を完成するにいたつた。 本発明によれば、アクリル酸ヒドラジド系高分
子化合物と重金属イオンによつて、希薄状態では
カチオン性の水溶性物であるキレート化合物が生
じ、該キレート化合物が懸濁状態の弱い負電荷を
有する活性汚泥をフロツク化して高濃度化させる
だけでなく、フロツク化された活性汚泥が強い曝
気状態においても長時間安定に保持される。かか
る効果のえられる理由については未だ充分な理論
的根拠をえていないが、おそらくキレート形成が
進むことによりポリマー分子間のクロスリンキン
グが進みきわめて短時間のうちに不溶性の巨大網
状ポリマーとなつて安定なフロツクを形成するた
めと考えられる。また本発明のスラツジボリユー
ム改良剤によつてえられる活性汚泥フロツクは、
重金属イオンを含んでいるため若干比重が高く、
より沈降しやすい状態となる。さらにフロツク化
された汚泥を過によつて回収するばあい、布
などのフイルターの目づまりが殆んどなく、効率
よく過を行なうことができ、その結果えられる
余剰汚泥の脱水率に向上させることができる。 本発明に用いるアクリル酸ヒドラジド系高分子
化合物（以下、AHポリマーという）としては一
般式（）： （式中、Ｘは水素原子またはメチル基を表わし、
Ａはアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
ル酸エステルまたはメタクリル酸エステルのモノ
マー単位を表わし、Ｂはアクリルアミド、メタク
リルアミド、アクリル酸エステルまたはメタクリ
ル酸エステルと共重合可能なモノマー単位を表わ
し、ｌ、ｍおよびｎは ０モル％＜ｌ≦100モル％ ｌ＋ｍ＋ｎ＝100モル％ の関係を有する）で表わされる化合物が好まし
い。なかんづく、Ａがアクリルアミド、メタクリ
ルアミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸エチルまた
はメタクリル酸ブチルのモノマー単位であり、Ｂ
が塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、ブ
タジエン、スチレン、アクリロニトリル、アクリ
ル酸または無水マレイン酸のモノマー単位である
ものが好ましい。またAHポリマーの重合形態は
ブロツク型、交互型、ランダム型のいずれであつ
てもよい。 これらのAHポリマーは、 (1) アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
ル酸エステルおよび（または）メタクリル酸エ
ステルなどのモノマーからえられるホモポリマ
ーまたはコポリマー、 (2) それらのモノマーと共重合可能なモノマーか
らえられるコポリマー、あるいは、 (3) (1)または(2)のポリマーの部分加水分解物をそ
れらのアクリルアミド単位、メタクリルアミド
単位、アクリル酸エステル単位および（また
は）メタクリル酸エステル単位に対して0.1〜
30倍モル量のヒドラジンヒドラートと加熱反応
させることによりえられる。これらの製造法に
ついては特開昭55−144004号公報に詳細に開示
されている。 AHポリマーは、ポリマー分子内またはポリマ
ー分子間においてヒドラジド基、エステル基また
はアミド基とヒドラジド基との間で一部架橋結合
が生じていたとしても、そのAHポリマーが水溶
性である限り本発明に使用しうる。またAHポリ
マーは25℃の水溶媒中において0.1〜28の範囲の
固有粘度〔η〕を示すものが取り扱い上好まし
い。 本発明に用いる重金属イオンとしては、たとえ
ば水銀、銅、銀、ニツケル、鉄、鉛、カドミウ
ム、亜鉛、コバルトまたはマンガンなどの金属イ
オンがあげられるが、経済性および毒性の観点か
らは鉄イオンが好ましい。これら重金属イオンは
好ましくは相当する無機金属塩の形態で、それら
の１種または２種以上の混合物を用いる。これら
重金属イオンはAHポリマー中のヒドラジド基の
モル数に対して1/50〜20倍モル、好ましくは1/5
〜10倍モルを用いるのが好適である。20倍モルよ
りも多く用いてもとくに問題は生じないが、スラ
ツジボリユーム改良剤としての効果の向上はとく
に認められない。また1/50倍モル未満では満足し
うる効果がえられないため好ましくない。 これらのAHポリマーおよび重金属イオンの活
性汚泥への添加方法としては、AHポリマーの水
溶液と重金属イオンの水溶液を別々に添加する方
法または両者をあらかじめ混合したものを添加す
る方法などがあげられるが、それらの方法に限定
されるものではなく、AHポリマーおよび重金属
イオンが活性汚泥中に均一に分散するものであれ
ばよい。 つぎに参考例、実施例および比較例をあげて本
発明をより詳細に説明するが、本発明はそれらの
実施例のみに限定されるものではない。なお、以
下の参考例１〜４はアクリル酸ヒドラジド系高分
子化合物の製造例を示すものである。また％は特
記しない限り重量％である。 参考例 １ ３の４ツ口フラスコに平均分子量約200000の
ポリアクリルアミドの10％水溶液１Kgと80％ヒド
ラジンヒドラート水溶液１Kgを加え、撹拌しなが
ら55℃で３時間反応させた。反応終了後、えられ
た粘稠溶液を約15倍容量のメタノール中に注ぎ、
白色沈殿物をえた。このものを取し、再沈殿法
によつて精製したのち、60℃で減圧乾燥した。え
られた高分子化合物（以下、P₁という）におけ
るアクリル酸ヒドラジド単位の含有率は30モル％
であつた（ヨウ素滴定法による、以下同様）。 参考例 ２ ３の４ツ口フラスコに平均分子量約800000の
ポリアクリル酸メチル200ｇと80％ヒドラジンヒ
ドラート水溶液２Kgを加え撹拌しながら80℃で５
時間反応させた。えられた粘稠溶液を約20のメ
タノール中に注ぎ、白色沈殿をえた。このものを
取し、再沈殿法によつて精製したのち、60℃で
減圧乾燥した。えられた高分子化合物（以下、
P₂という）におけるアクリル酸ヒドラジド単位
の含有率は88モル％であつた。 参考例 ３ ３の４ツ口フラスコに平均分子量約45000の
ポリアクリルアミドの10％水溶液１Kgと80％ヒド
ラジンヒドラート水溶液１Kgを加え、撹拌しなが
ら55℃で６時間反応させた。えられた粘稠溶液を
約20倍容量のメタノール中に注ぎ、白色沈殿をえ
た。このものを取し、再沈殿法により精製した
のち、60℃で減圧乾燥した。えられた高分子化合
物（以下、P₃という）におけるアクリル酸ヒド
ラジド単位の含有率は60モル％であつた。 参考例 ４ ３の４ツ口フラスコにスチレン単位を10モル
％含有するアクリルアミドとスチレンの共重合体
100ｇおよび80％ヒドラジンヒドラート水溶液1.5
Kgを加え、撹拌しながらチツ素気流中にて80℃で
10時間反応させた。反応終了後、えられた粘稠溶
液を約15倍容量のメタノール中に注ぎ、白色沈殿
をえた。このものを取し、再沈殿法によつて精
製したのち、60℃で減圧乾燥した。えられた高分
子化合物（以下、P₄という）におけるアクリル
酸ヒドラジド単位の含有率は82モル％であつた。 実施例 １ スラリー濃度約5000ppmを有する活性汚泥の水
懸濁液約１を空気ではげしく曝気しながら５％
塩化亜鉛水溶液を加えて亜鉛イオン（Z_o ²⁺）の濃
度を1ppmとし、ついでP₁の１％水溶液を加えて
その濃度を5ppmとした。このものをそのまま10
時間曝気し、ついで30分放置したところ透明層
（上澄み）と汚泥層の２層に分離した。汚泥層体
積の検体全体積に対する百分率（以下、SV₃₀と
いう）は80％であつた。 実施例 ２〜４ ５％塩化亜鉛水溶液に代えて５％塩化第２鉄水
溶液を用い、第２鉄イオン（Fe³⁺）の濃度を第
１表に示す値とし、第１表に示す高分子化合物の
１％水溶液を加えてその濃度を10ppmとしたほか
は実施例１と同様にして実験を行なつた。えられ
たSV₃₀値および重金属イオンと高分子化合物中
のヒドラジド基のモル比を第１表に示す。 比較例 １ 金属塩および高分子化合物を添加しなかつたほ
かは実施例１と同様にして実験を行なつた。えら
れたSV₃₀値は99％であつた。 比較例 ２ 平均分子量2000000を有するジメチルアミノエ
チルメタクリレート系カチオン凝集剤をその濃度
が20ppmとなるように添加したほかは比較例２と
同様にして実験を行なつた。えられたSV₃₀値は
98％であつた。

【表】 実施例 ５ 600m³の曝気槽中にスラリー濃度約4000ppmを
有する活性汚泥の水懸濁液約600トンを採り、P₁
の５％水溶液をP₁の濃度が5ppmとなるように加
え、その直後に塩化第２鉄の10％水溶液を第２鉄
イオン濃度が20ppmとなるように加えた。そのの
ち５時間曝気し、SV₃₀値を測定したところ76％
であつた。 つぎに余剰汚泥を除去するためにオリバーフイ
ルターを用いて、400mmHgの減圧下で過し
た。えられた余剰汚泥の含水率は80％であり、ま
た過は円滑に行なうことができた。 なお含水率は余剰汚泥の検体を恒量に達するま
で蒸発乾固する方法によつて求めた。 比較例 ３ P₁溶液および塩化第２鉄水溶液を加えなかつ
たほかは実施例５と同様にして実験を行なつた。
このばあいのSV₃₀値は99％であつた。減圧過
してえられる余剰汚泥の含水率は84％であり、ま
た過は実施例５のばあいほど円滑に行なうこと
はできなかつた。 実施例５と比較例３の結果から、本発明のスラ
ツジボリユーム改質剤は実際の廃水処理施設にお
いて高い効果がえられることがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリル酸ヒドラジド系高分子化合物および
   該高分子化合物とキレートを形成しうる重金属イ
   オンよりなる活性汚泥スラツジボリユーム改良
   剤。 ２ 前記アクリル酸ヒドラジド系高分子化合物が
   一般式（）： （式中、Ｘは水素原子またはメチル基を表わし、
   Ａはアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
   ル酸エステルまたはメタクリル酸エステルのモノ
   マー単位を表わし、Ｂはアクリルアミド、メタク
   リルアミド、アクリル酸エステルと共重合可能な
   モノマー単位を表わし、ｌ、ｍおよびｎは ０モル％＜ｌ≦100モル％ ｌ＋ｍ＋ｎ＝100モル％ の関係を有する）で表わされる化合物である特許
   請求の範囲第１項記載の活性汚泥スラツジボリユ
   ーム改良剤。 ３ 前記重金属イオンが水銀、銅、銀、ニツケ
   ル、鉄、鉛、カドミウム、亜鉛、コバルト、マン
   ガンよりなる群から選ばれた重金属のイオンであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の活性
   汚泥スラツジボリユーム改良剤。