JPH0380523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明はカルボキシル基およびアミド基を有
する粉末状のアニオン性高分子凝集剤を含む凝集
剤組成物、特に汚泥脱水に適したアニオン性凝集
剤組成物に関するものである。 〔従来の技術〕 アニオン性高分子凝集剤の溶解性を高めるため
に、アニオン性高分子凝集剤に炭酸塩等の粉末状
の塩基および粉末状の酸を配合し、溶解時に発泡
させて凝集剤の分散性を良くしたものが提案され
ている（特開昭53−61636号）。またアニオン性高
分子凝集剤およびカチオン性高分子凝集剤を一液
に溶解するために、これらの凝集剤とともに酸を
溶解させるものが提案されている（特開昭58−
216707号）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 アニオン性高分子凝集剤に粉末状の塩基および
酸を配合したものは、発泡により分散性を改善す
るものであり、凝集剤の溶解度を著しくは高くす
ることができず、0.4重量％程度の濃度にしか高
めることができなかつた。またアニオン性高分子
凝集剤およびカチオン性高分子凝集剤と酸とを同
時に溶解するものは、対象汚泥によつては組成物
を汚泥に添加したとき、カチオン性高分子凝集剤
が汚泥と反応する前にアニオン性高分子凝集剤と
反応して汚泥の電荷が十分中和されず、含水率が
低下しにくいという問題点があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は上記の問題点を解決するためのもの
で、粉末状のアニオン性高分子凝集剤と粉末状の
酸を配合することにより、アニオン性高分子凝集
剤の溶解性を高めるとともに、水溶液の粘度を低
くして高濃度の水溶液とすることができ、しかも
汚泥等の凝集処理性を高めることができるアニオ
ン性凝集剤組成物を提供するものである。 本発明は、カルボキシル基およびアミド基を有
する粉末状のアニオン性高分子凝集剤と、粉末状
の酸との組成物からなり、前記カルボキシル基／
アミド基のモル比が35／65以下であり、かつ前記
酸の量が組成物を水に溶解して凝集剤純分濃度を
0.4重量％としたときの水溶液のPHが４以下とな
る量であることを特徴とするアニオン性凝集剤組
成物である。 本発明におけるアニオン性高分子凝集剤は、カ
ルボキシル基およびアミド基を有し、カルボキシ
ル基／アミド基のモル比が35／65以下の粉末状の
アニオン性高分子凝集剤であり、例えばポリアク
リルアミドまたはポリメタクリルアミドの部分加
水分解物、アクリルアミドまたはメタクリルアミ
ドとアクリル酸またはメタクリル酸との共重合
物、アクリルアミドまたはメタクリルアミドとア
クリル酸またはメタクリルアミドとアクリルアミ
ドメチルプロパンスルホン酸との共重合物などが
あげられ、固有粘度〔η〕30℃ 1N−NaClが５（dl／
ｇ）以上のものが好ましく、これらは１種または
数種の組合せ使用が可能である。 粉末状の酸としては、硫酸水素ナトリウム、リ
ン酸二水素ナトリウム、ホウ酸、スルフアミン
酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク
酸、酒石酸、シユウ酸、クエン酸、フマール酸、
アジピン酸、グルタル酸などあげられ、これらは
１種または数種の組合せ使用が可能である。 本発明のアニオン性凝集組成物は前記アニオン
性高分子凝集剤および酸を配合した粉末状の組成
物であり、酸の配合量は組成物を水に溶解してア
ニオン性高分子凝集剤の純分濃度を0.4重量％水
溶液としたときの水溶液のPHが４以下となる量で
ある。 本発明のアニオン性凝集剤組成物はそのまま水
に添加して溶解し、水溶液として使用される。水
溶液は凝集剤の純分濃度で0.4重量％以上に溶解
して使用する。0.4重量％以上の濃度では水溶液
のPHは４以下となり、この状態ではアニオン性凝
集剤のカルボキシル基がＨ形となつて解離性が少
なく、イオンの反発が小さくて、分子の広がりが
小さくなるため、溶液の粘度が小さくなり、凝集
剤純分として１重量％以上の高濃度に溶解するこ
とができる。 一般に凝集剤溶液の許容濃度は溶液の粘度によ
つて決まり、凝集処理の操作性の面より溶液の粘
度が1000cPs以下、好ましくは600cPs以下が適当
であるが、本発明のアニオン性凝集剤組成物は低
粘性のため、１重量％程度の純分濃度でも上記条
件を満足する。また上記凝集剤組成物は分子の広
がりが小さいため、溶解速度に比べて、分散速度
が著しく大きく、分散性が良好である。 上記水溶液は高濃度に溶解した状態ではアニオ
ン性を示さないが、これを被処理対象としての汚
泥または汚水に添加すると、酸が希釈されてPHが
上昇し、これにより凝集剤のカルボキシル基が解
離し、アニオン性凝集剤として作用する。 本発明において、アニオン性高分子凝集剤のカ
ルボキシル基／アミド基のモル比が限定されるの
は、上記モル比が35／65を越えると、分子間会合
によりカルボキシル基とアミド基が反応して不溶
解物を生成し、これは水溶液を汚泥等に添加して
PHが上昇した後も溶解しないためである。 本発明の組成物は汚泥、汚水等の一般の凝集処
理用の凝集剤として使用できるが、時に汚泥脱水
用として使用するのに適している。汚泥脱水剤と
して使用する場合、凝集沈殿汚泥等の無機性汚泥
の脱水を行うためにはアニオン性凝集剤組成物の
みの添加で処理可能であり、生物処理汚泥等の有
機性汚泥の脱水を行うにはカチオン性凝集剤によ
り汚泥の電荷を中和した後、アニオン性凝集剤組
成物の水溶液を添加して脱水を行うことができ
る。 アニオン性凝集剤組成物のみにより汚泥または
汚水の凝集を行う場合は、従来法と同様の操作で
処理を行うことができるが、凝集剤純分の添加量
は従来の場合よりも少なくても凝集効果を高める
ことができる。 カチオン性凝集剤との組合せにより処理可能な
汚泥としては、例えば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、し尿消化
脱離液、下水、各種産業廃水の活性汚泥処理にお
ける余剰汚泥、下水の最初沈殿池汚泥、し尿、下
水等の三次処理で発生する凝集汚泥などがあげら
れる。 カチオン性凝集剤としては塩化鉄、硫酸鉄、塩
化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化
鉄、ポリ硫酸鉄などの無機性金属塩およびカチオ
ン性高分子凝集剤があげられる。このうち、カチ
オン性高分子凝集剤としては、(a)アミノアルキル
アクリレートもしくはアミノアルキルメタクリレ
ートの単独重合体またはアクリルアミドあるいは
他のモノマーとの共重合体、(b)構成単位としてア
クリルアミドもしくはメタクリルアミドを含む重
合体のマンニツヒ変性物またはホフマン分解物、
(c)ポリアミドポリアミン、(d)ポリビニルイミダゾ
リン、(e)ポリエチレンイミン、(f)ポリジアルキル
ジアリルアンモニウム塩、(g)キトサンなどが例示
でき、これらは１種または数種の組合せ使用が可
能である。上記のうち特に(a)は水溶液としたとき
にアルカリ性を呈さない塩化ナトリウム、硫酸ナ
トリウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素ナトリウ
ム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の無機
塩を10〜50重量％含有する組合せとして使用する
のが望ましい。 これらのカチオン性凝集剤を添加する場合に
は、添加後汚泥と凝集剤が十分接触するように撹
拌する。特にカチオン性凝集剤としてカチオン性
高分子凝集剤を添加した場合には、第１の撹拌と
して２mmを越える径のフロツクが生成しない程度
の強撹拌を行うのが好ましく、これにより汚泥の
電荷が中和される。第１の撹拌後、アニオン性凝
集剤組成物の水溶液を添加し、第２の撹拌を行つ
てフロツクを生成させる。このときの撹拌強度は
汚泥脱水に採用される通常撹拌程度でよいが、場
合によつてはこれより強い撹拌であつてもよい。 上記汚泥にカチオン性凝集剤を添加し、第１の
撹拌を行うと、汚泥表面のアニオン電荷は中和さ
れ、一部は吸着および架橋作用により凝集が起こ
る。このとき、第１の撹拌が強撹拌であれば電荷
の中和が中心となる。次に、アニオン性凝集剤組
成物を添加すると、この組成物は水溶液の状態で
は成分中のアクリル酸ナトリウム等のカルボキシ
ル基がＨ形（カルボン酸）の状態となり、分子内
会合により粘性が落ち、縮合した状態となつてい
るため、汚泥中に添加したときの分散性が良く、
汚泥表面に吸着したカチオン性凝集剤および液中
に存在する未反応のカチオン性凝集剤のカチオン
基との反応性が良い。アニオン性高分子凝集剤は
汚泥中に添加すると、Ｍアルカリ度成分などのPH
を上昇させる物質、鉄イオン等の多価の陽イオン
によつて、カルボキシル基が徐々に解離し、アニ
オン性を呈するようになり、アニオン基として吸
着、架橋して凝集フロツクを強固なものとする。 従来のカチオン性高分子凝集剤を添加し、強撹
拌を行つて汚泥の電荷を中和し、次いでアニオン
性有機高分子凝集剤を添加し、緩速撹拌を行い凝
集させる方法では、アニオン性高分子凝集剤とし
ては反応性の面から、アニオン荷電密度の高いア
クリル酸ナトリウムを50モル％以上含むものでな
いと、低含水率が得られず実用的でないが、その
場合にはアミド基を含まないため、凝集フロツク
が撹拌に対して弱くなつて安定性が得られず、添
加量も多くなる場合があつた。しかるに本発明の
アニオン性凝集剤組成物は、汚泥への添加当初に
は、分子内会合により縮合した状態があるため
に、見掛けのアニオン荷電密度が高くなつて有効
に作用し、これが徐々に解離するため、撹拌とと
もに分子間会合の状態となり、凝集フロツクを広
くおおいつくすように吸着し、撹拌に強い強大な
フロツクを生成することができる。またアニオン
性高分子凝集剤はアミド基が多いため、汚泥への
吸着および架橋作用は大きい。 上記の汚泥の脱水処理において、カチオン性凝
集剤の添加量は無機凝集剤の場合は５〜30重量
％、カチオン性高分子凝集剤の場合は、一般的に
は0.3〜４重量％（いずれも対SS）程度で良い。
またアニオン性凝集剤組成物の添加量は、一般的
にはアニオン性高分子凝集剤の純分として0.2〜
２重量％（対SS）程度で良く、従来の酸を配合
しない場合より添加量は少なくても良好な脱水性
が得られる。 上記によつて生成するフロツクは従来法と同様
に脱水機により脱水処理される。脱水に使用する
脱水機としては、遠心脱水機、ベルトプレス型脱
水機、スクリユープレス、フイルタープレス等の
従来より使用されている脱水機が使用可能であ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、粉末状のアニオン性高分子凝
集剤と粉末状の酸を配合したので、アニオン性高
分子凝集剤の溶解性を高めて、低粘度で高濃度の
水溶液とすることができるとともに、凝集処理性
を高めて、低い凝集剤量で効率的に汚泥等を処理
でき、汚泥の含水率を低くし、SS回収率も大き
くすることができる。 〔実施例〕 以下、実施例について説明する。 実施例 １ 表１に示すポリアクリルアミドの部分加水分解
物と、硫酸水素ナトリウム（比較例の場合は硫酸
ナトリウム）とを配合した粉末状のアニオン性凝
集剤組成物を、純分が0.4重量％となるように純
水に溶解し、スターラで２時間撹拌したときのPH
および粘度を測定して第１図および第２図に示
す。またアニオン性凝集剤の溶解濃度を変えた場
合のPHおよび粘度を第３図および第４図に示す。
第１図ないし第４図中、配合比は重量比を示し、
溶解濃度はアニオン性高分子凝集剤純分の重量％
を示す。

【表】 第１図および第２図の結果より、水溶液が酸の
配合によりPH４以下となると粘度が急激に低下す
ること、ならびに水溶液としたときに酸性を呈さ
ない無機塩を配合しても、粘度低下はそれほど大
きくならないことがわかる。また第３図および第
４図の結果より本発明の凝集剤組成物が純分で１
重量％程度まで溶解しても使用可能な粘度である
ことがわかる。 実施例 ２ 表２の凝集剤を使用して汚泥の脱水処理を行つ
た。まず下水処理場の最初沈殿汚泥および余剰活
性汚泥の混合生汚泥〔PH6.0、SS2.3重量％．
VSS72％（対SS）、繊維分14％（対SS）〕に、Ａ
薬品を添加して２枚羽根を備えた撹拌槽におい
て、300rpmで２分間、２mm以下のフロツク径と
なる程度の強撹拌を行い、さらにＤ薬品を添加し
て遠心脱水機に給泥し、遠心脱水機内で撹拌によ
り凝集フロツクを生成させて脱水し、脱水ケーキ
含水率および脱水処理量、SS回収率を測定した。
結果を表３に示す。 比較例として、Ｄ薬品の代わりにＢ薬品を添加
した場合、Ｄ薬品の代わりにＣ薬品を添加した場
合の結果を併記する。なお、遠心脱水機の差速お
よびオリフイスプレートの位置は同一にて運転し
た。

【表】

【表】

【表】 なお、Ａ薬品に硫酸ナトリウムを４：１（重量
比）の割合で配合したものを同様の処理に供した
結果、同一薬剤添加量（0.7／0.6）で汚泥処理量
は110Kg−ds／ｈ、ケーキ含水率は79.7％、SS回
収率は99％であつた。 実施例 ３ し尿酸化処理方式の余剰活性汚泥と三次処理汚
泥の混合汚泥〔PH7.0、SS1.5〜1.7重量％、
VSS75〜78％（対SS）、繊維分５％（対SS）以
下〕について実施例２と同様の試験を行つた結果
を表４に示す。

【表】

【表】 実施例 ４ 紙パ総合廃水の加圧浮上スカム〔PH6.2、SS0.9
〜1.1重量％、VSS58〜61％（対SS）、繊維分13
〜19％（対SS）〕を脱水処理して得られた汚泥に
Ｄ薬品を添加し、ロータリースクリーンに給泥、
30rpmにて撹拌し、凝集フロツクを生成せしめ、
重力濾過を行つた。次にベルトプレス型脱水機に
凝集フロツクを供給し、脱水ケーキを得た。比較
としてＣ薬品を用いて同様の処理を行なつた。両
者の結果を表５に示す。

【表】 実施例 ５ 下水処理場の最初沈殿汚泥および余剰活性汚泥
の混合生汚泥〔PH5.4、SS2.0％、VSS74％（対
SS）、繊維分13％（対SS）〕に金属塩としてポリ
硫酸鉄(E)を添加して二枚平羽根により500rpm（周
速２ｍ／sec）で30秒間撹拌し、微細なフロツク
を形成させた後、Ｄ薬品を添加し、さらに
500rpmで30秒間撹拌した。その後フロツク径を
測定し、ブフナーロートに通して上に残つたケー
キの一部を二枚の濾布の間にとり、0.5Kg／cm²の
圧搾圧力で圧搾脱水して含水率を測定した。 比較として、Ｄ薬品の代わりにＣ薬品を用い、
同じ処理を行つた。両者の結果を表６に示す。

【表】 以上の結果より、実施例のものは、比較例のも
のと比べて、同等以下の添加量で、ケーキ含水率
も同等以下となり、処理量および回収率は向上
し、安定した脱水効果を示すことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は実施例１の結果を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カルボキシル基およびアミド基を有する粉末
   状のアニオン性高分子凝集剤と、粉末状の酸との
   組成物からなり、前記カルボキシル基／アミド基
   のモル比が35／65以下であり、かつ前記酸の量が
   組成物を水に溶解して凝集剤純分濃度を0.4重量
   ％としたときの水溶液のPHが４以下となる量であ
   ることを特徴とするアニオン性凝集剤組成物。 ２ アニオン性高分子凝集剤は、ポリアクリルア
   ミドまたはポリメタクリルアミドの部分加水分解
   物、アクリルアミドまたはメタクリルアミドとア
   クリル酸またはメタクリル酸との共重合物、およ
   びアクリルアミドまたはメタクリルアミドとアク
   リル酸またはメタクリルアミドとアクリルアミド
   メチルプロパンスルホン酸との共重合物から選ば
   れる１種以上のものである特許請求の範囲第１項
   記載のアニオン性凝集剤組成物。 ３ アニオン性高分子凝集剤は、固有粘度〔η〕
   30℃ 1N−NaClが５（dl／ｇ）以上のものである特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のアニオン性
   凝集剤組成物。 ４ 粉末状の酸は、硫酸水素ナトリウム、リン酸
   二水素ナトリウム、ホウ酸、スルフアミン酸、マ
   レイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、酒石
   酸、シユウ酸、クエン酸、フマール酸、アジピン
   酸、およびグルタル酸から選ばれる１種以上のも
   のである特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載のアニオン性凝集剤組成物。