JPH0445899A - 汚泥脱水凝集剤 - 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、汚泥を脱水して凝集させ、固液分離を促進す
る汚泥脱水凝集剤に関するものである。

〔従来の技術〕

河川、湖沼、海洋、下水などに発生ずる汚泥は有機物を
主成分としており、水の分子の水素結合などにより多量
の拘束水を保有している。

また、その汚泥は粒度が小さく、汚泥粒子が水の分子に
よる水素結合のため電気的な二重層を構成しており、ブ
ラウン運動などにより容易に沈降しないため固液分離が
難しく、人為的に乾燥させても雨水などにより濡れれば
再び汚泥化して悪臭を放つなど、まことに厄介なもので
ある。

こうした汚泥の性状に着目し、固液分離のために次のよ
うな方法が採られている。

■金属塩などの正電荷により電気二重層を圧縮し、粒子
間引力により凝集させる方法。

■水和反応によりゼリー状物質を生成させ、汚泥粒子を
付着凝集させる方法。

■イオン性界面活性作用により水の分子を離脱させる方
法。

■水溶性高分子物質により汚泥粒子を付着凝集させる方
法。

一方、電解法による汚泥粒子の脱水補足装置も利用され
ている。これは電気泳動の原理を用いた方法で、汚泥を
含む水を電極間に通し、これに直流の電流を通じて電極
上に汚泥粒子を補足するものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の脱水、凝集方法は、汚泥の脱水凝集効果がそ
れ程高くなく、必ずしも満足のいく方法ではない。また
、電解法による脱水補足装置は、ただ単に汚泥を補足す
るのみでなく、汚泥が拘束している水の分子をも効果的
に外すことが出来るので、各方面で利用されているが、
大量の汚泥を処理するには装置を大型化しなければなら
ず、また、処理費用も高価となり実際的ではない。

そこで本発明は、汚泥の脱水凝集効果にすぐれ、清澄効
果も高く、製造容易で廉価にて供給し得る汚泥脱水凝集
剤を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、軽石、火山灰等を主原料とし、これに硫酸を
加えて加熱撹拌した後、濾過して得られる抽出液に塩化
第二鉄を混合して得られる汚泥脱水凝集剤、軽石、火山
灰等の原料に硫酸を加えて加熱攪拌した後、濾過して得
られる抽出液を濃縮し、結晶として析出した物質に塩化
第二鉄を混合して得られる汚泥脱水凝集剤、又は、硫酸
第二鉄を３量部、硫酸アルミニウムを１５量部、硫酸カ
リウム、塩化第二鉄をそれぞれ１量部、水を８０ｉ１部
混合して得られる汚泥脱水凝集剤を以て上記課題を解決
した。

〔実施例〕

本発明の好ましい実施例につき、図面を参照しつつ説明
する。第１図は、汚泥粒子の脱水と凝集に関する模式図
である。同図（Ａ）は汚泥粒子にまとわりついている水
の分子の様子（水素結合による電気二重層が構成されて
いる）を示しており、同図（Ｂ）はイオン性界面活性剤
による脱水の様子を示している。また、同図（Ｃ）は金
属塩による電気二重層の圧縮の様子を示しており、同図
（Ｄ）はファンデルワールス力等による凝集の様子を示
している。

（Ｂ）の脱水（拘束水の離脱）は、汚泥粒子が負の電位
（ゼータ電位等）を帯びていることから、正電荷を与え
ることにより電位が中和され、拘束水が自由水に変換さ
れることを意味しており、一般的には、金属塩やカチオ
ン系高分子など正電荷を付与する物質を混和することに
より実現されるが、本発明に係る脱水凝集剤は、酸化還
元電位を利用していることが大きな特徴であり、従来に
ない全く新しい観点に立つ薬剤であるといえる。

本発明者は、永年に亘り汚泥の脱水とゼータ電位に関す
る研究を続けた結果、興味ある事実を発見した。その一
つは、汚泥粒子の電気泳動速度はゼータ電位と比例関係
にあり（第２図（Ａ））、ゼータ電位の中和速度は、酸
化還元電位とは比例関係にあるが、正電荷イ１与物質の
量には大きくは関係しない（第２図（Ｂ））ということ
である。このことから汚泥の脱水は、ただ単に正電荷付
与物質を投入してもたいした効果は期待出来ないが、酸
化還元電位がある値をとるように工夫しながら投入する
と、少量で大きな効果が発現することが分る。この原理
は、第３図並びに第４図により説明することが出来る。

第３図は湖沼汚泥を用いた電位中和試験の実施例である
が、ゼータ電位とｐＨ及び酸化還元電位との関係を示し
ている。これから明らかなように、ｐＨが低い（水素イ
オン濃度が高い）とゼタ電位は正（＋）となり、ｐＨが
高いとゼータ電位は負（−）となる（第３図（Ａ））。

また、酸化還元電位が低いとゼータ電位は負（−）であ
るが、酸化還元電位が高くなるとゼタ電位は零（０）に
なり、酸化還元電位がさらに増加してもゼータ電位は正
（＋）には転じない（第３図（Ｂ））。

第４図は、湖沼汚泥に対して硫酸鉄（Ｉ）を＝６ 正電荷付与物質として添加したときのゼータ電位と酸化
還元電位との関係を示しているが、添加量が最少となる
酸化還元電位は１５０〜４００　ｍＶである。これは、
鉄のイオン価が酸化還元電位により次のように遷移する
ためと考えられる。

＋３　　　　＋２　　　　÷３＋２ Ｆｅ　　−＋Ｆｅ　　−＊Ｆｅ　　−−−Ｆｅ即ち、硫
酸鉄が水酸化鉄に単純に化学変化するだけではなく、上
述のようなイオン価数の遷移に伴う正電荷イ１与の機会
が増えることによるものと理解出来る。

一方、酸化還元電位が更に増加した場合に硫酸鉄（ＩＩ
Ｉ）の添加量が増えるのは、汚泥粒子（有機物等）が酸
化分解されるために、見掛上のゼータ電位が増加するた
めと考えられる。

このような傾向は硫酸第二鉄以外にも塩化第二鉄、硫酸
アルミニウム、硫酸カリウム等についても同様に見られ
ることであり、特に塩化第二鉄を酸化剤として１量部、
硫酸第二鉄を３量部、硫酸カリウムを１量部、硫酸アル
ミニウムを１量量部、水を８量量部混合したものは種々
の汚泥に対して顕著な脱水効果を示した。

こうして得られる脱水凝集剤は、それぞれの薬剤を単独
で使用する従来の酸化剤、あるいは、凝集剤の作用とは
全（異なった作用を示し、脱水効果も顕著である。

また、本発明による脱水凝集剤は化学薬剤を混合するこ
とによってのみ得られるのではな（、火山灰や軽石等に
稀硫酸を作用さセても製造することが出来る。軽石や火
山灰は次のような化学組成であり（単位は％）、稀硫酸
を作用させるだけで硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、硫
酸カリウムおよび複合塩であるカリ明ばん、鉄門ばん等
を生成する。

凝灰岩を原料として製造する実施例を示せば以下の通り
である。

■２００メツシュ平均に粉砕した凝灰岩（大谷石）を、
よく水洗して３５０°Ｃ以上で焙焼したものと６０％の
稀硫酸を同量用意し、攪拌装置の付いたガラス容器に入
れて１５０°Ｃに加熱して２時間攪拌を続ける。

■ガラス繊維フィルターを用いた減圧濾過装置にて得ら
れる濾液に４５％の塩化第二鉄液を重量比で１５％加え
て攪拌する。

■４倍量の水で稀釈する。

このようにして得られた液はそのまま脱水凝集剤として
使用することが可能で、化学組成は次のようになる。

硫酸第二鉄　　　　　　　２．５％ 塩化第二鉄　　　　　　　　１％ 硫酸カリウム　　　　　　０．８％ 硫酸アルミニウム　　　　１４％ 硫酸カルシウム　　　〈１．５％ 硫酸マグネシウム　　＜　　０．０１％これは天然石が
原料であるために若干組成のばらつきがあるので、成分
比率が所定の値になるように調整し、塩化第二鉄を加え
て完成する。

また、製造時に４倍量の水で稀釈せず、濃縮して結晶化
させることも可能で、そのようにした場合は搬送や保管
に便利となる。この場合も使用時に水で稀釈し、必要量
の塩化第二鉄を加えることにより脱水凝集剤となる。

〔発明の効果］ 本発明の脱水凝集剤は添加量がわずかで済み、脱水性能
、凝集性能、清澄性能ともにすぐれており、しかも安価
な天然石が主原料なので製造価格も安く、河川、湖沼、
海洋、産業排水、下水などで生じる汚泥の処理等、産業
上の利用価値が高い。特に、余剰汚泥等有機物汚泥の脱
水に効果が高く、脱水工程で使用されるベルトプレス等
の剥離性がよく、大変に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は汚泥粒子の脱水と凝集に関する
模式図、第２図（Ａ）は汚泥粒子の電気泳動速度とゼー
タ電位の関係を示すグラフ、同図（Ｂ）はゼータ電位の
中和速度と酸化還元電位並びに正電荷付与物質量の関係
を示すグラフ、第３図（Ａ）はゼータ電位とｐＨの関係
を示すグラフ、同図（Ｂ）はゼータ電位と酸化還元電位
の関係を示すグラフ、第４図は硫酸第二鉄添加量と酸化
還元電位との関係を示すグラフである。 ｌｌ− 第 （Ａ） 第 図 図 ＣＢ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軽石、火山灰等を主原料とし、これに硫酸を加え
   て加熱攪拌した後、濾過して得られる抽出液に塩化第二
   鉄を混合して得られる汚泥脱水凝集剤。
2. （２）軽石、火山灰等の原料に硫酸を加えて加熱攪拌し
   た後、濾過して得られる抽出液を濃縮し、結晶として析
   出した物質に塩化第二鉄を混合して得られる汚泥脱水凝
   集剤。
3. （３）硫酸第二鉄を３量部、硫酸アルミニウムを１５量
   部、硫酸カリウム、塩化第二鉄をそれぞれ１量部、水を
   ８０量部混合して得られる汚泥脱水凝集剤。