JPH0556199B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿処理場、有機性産業排気
等より生じる有機質汚泥を効率的に処理する汚泥
の脱水方法に関する。 〔従来の技術〕 従来より、下水、し尿処理場及び有機性産業排
気等より生じる有機質汚泥は、高分子凝集剤を添
加してスクリユーデカンター、ベントプレス等で
脱水する処理方法が採用されている。 脱水処理された汚泥（以下「脱水ケーキ」とい
う）は埋め立て等に用いられることもあるが、主
に焼却処分される。 焼却において脱水ケーキ中の水分の蒸発に燃料
の大部分が使用され、一般に脱水ケーキ中の水分
が１％低下すると燃料の10％程度が節約可能であ
る。 しかるに、近年水処理の高度化、水処理対象排
水の性状の変化、多様化等により汚泥が脱水し難
い性状のものとなつて焼却処分における燃料費が
増大しており、脱水ケーキの低含水率化が要望さ
れている。 有機質汚泥は イ SS粒子径が小さく、強度が弱い、更に低比
重であること ロ 親水性であり、多量の内部保留水、表面付着
水を含有していること ハ 腐敗性有機物を含有し、粘着性が強いこと からそのままでは殆ど脱水することができず、通
常は有機系高分子凝集剤を添加してスクリユーデ
カンター、ベルトプレス、スクリユープレス等の
汚泥脱水機で脱水処理されている。 しかし、汚泥の性状にも依るが、これらの方法
では脱水ケーキの含水率を充分に低下させること
ができない。 また、最近、下水処理施設においても分流式の
流入方式が増加しているために汚泥中の有機質が
増加する傾向にあり、特にベルトプレス型の脱水
機を用いた場合ベルトからの脱水ケーキの剥離が
不良となり、この為含水率を比較的高い状態で脱
水を止めなければならない状況にある。 これらの問題点を解消するものとして無機凝集
剤と有機高分子凝集剤を併用する方法（特開昭58
−51998号公報及び特開昭59−16599号公報等）が
提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 特開昭58−51998号公報にはポリ硫酸鉄（無機
凝集剤）と有機高分子凝集剤を併用し有機高分子
凝集剤としてノニオン性、アニオン性もしくはカ
チオン性のものを単独で使用する方法が記憶され
ているものの、この方法では生成するフロツクの
粒径は概して小さくて強度が不充分で脱水ケーキ
は塊状になり易いため脱水ケーキの含水率を低下
させることが困難である。 また、特開昭59−16599号公報には無機凝集剤
と有機高分子凝集剤を併用し、しかも有機高分子
凝集剤としてポリアクリルアミド系ポリマーのマ
ンニツヒ変性物（カチオン性）とアニオン性有機
高分子凝集剤を用いる方法が記載されているもの
の、この方法では脱水ケーキの布剥離性が不充
分である場合が多く脱水ケーキの含水率低下も困
難である。 本発明の目的は、これらの問題点を解消し、生
成するフロツクが充分な大きさの粒径を強度を有
し、脱水ケーキの含水率が低くて布剥離性が良
好な汚泥の脱水方法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の要旨は、無機凝集剤添加後のPH値が５
〜８である有機質汚泥に対して両性有機高分子凝
集剤を添加し、次いで脱水することを特徴とする
汚泥の脱水方法にある。 本発明において、有機質汚泥とは高BOD排水
の生物処理等により発生する汚泥をいい、その例
としては下水、し尿処理場で発生する汚泥、食品
工業、化学工業等において発生する汚泥等を挙げ
ることが出来る。 本発明において、無機系凝集剤としては、硫酸
バンド、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄等
公知のものを用いることができるが、このなかで
は鉄系の無機凝集剤が好ましい。 無機凝集剤添加後の有機質汚泥のPH値は５〜８
の範囲であることが必要であり、PH値がこの範囲
より小さい場合やこの範囲を越える場合は両性有
機高分子凝集剤を加えてフロツクを生成させたと
きのフロツクの径が小さく、甚だしい場合は全く
凝集せず、従つて脱水効率が著しく低下しあるい
は全く脱水できないので好ましくない。 無機凝集剤添加後のPH値は５〜８の範囲にある
場合は特にPH調整を必要としないが、それ以外の
場合はアルカリ又は酸によつてPH調整する。 アルカリとして苛性ソーダ、苛性カリ、消石
灰、アンモニア等を用いることができるが、この
中では苛性ソーダ、消石灰が好ましい。 また酸として硫酸、塩酸、酢酸、スルフアミン
酸等を用いることができるが、この中で硫酸、塩
酸が好ましい。 このPH値は６〜７であることがより好ましい。 また、無機凝集剤を添加したときの反応時間及
びPH調整に要する時間は特に考慮を必要とせず、
無機凝集剤の添加、PH調整、両性有機高分子凝集
剤の添加を順次行なえばよい。 本発明において用いられる両性有機高分子凝集
剤とは、分子内にアニオン性基としてカルボキシ
ル基、スルホン基又はこれらの塩等を有し、カチ
オン性基として第三級アミン、その中和塩、四級
塩等を有する高分子凝集剤をいい、これらのイオ
ン性成分の他にノニオン性成分が含まれているも
のであつてもよい。 これらの中では水中での溶解性能、凝集性能等
の点からアニオン性基としてカルボキシル基又は
その塩を有する両性有機高分子凝集剤が好まし
い。 本発明において特に好ましく用いられる両性有
機高分子凝集剤を構成するカチオン性のモノマー
単位としてはジメチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリ
レート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリ
ルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アク
リルアミド、アリルジメチルアミンもしくはこれ
らの中和塩、四級塩等を、アニオン性のモノマー
単位としてはアクリル酸、メタクリル酸もしくは
これらのアルカリ金属塩等を挙げることができ、
又ノニオン性のモノマー単位としては（メタ）ア
クリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリ
ルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルア
ミド等を挙げることができる。 本発明で用いられる両性有機高分子凝集剤にお
いてカチオン当量値Cv、アニオン当量値Avは特
に限定されないが、汚泥に添加する前の溶解槽で
の水中溶解性、汚泥の凝集性能、凝集フロツクの
脱水性を考慮すると、カチオン当量値Cvが1.0〜
4.0meq／ｇ、アニオン当量値Avが0.3〜
2.0meq／ｇ、Cv／Avの比が1.5〜8.0程度の範囲
にあるものが好ましく、カチオン当量値Cvが1.3
〜3.8meq／ｇ、アニオン当量値Avが0.4〜
1.8meq／ｇ、Cv／Avの比が1.8〜7.0の範囲にあ
るものがより好ましい。 本発明において、前記の両性高分子凝集剤のカ
チオン当量値Cvおよびアニオン当量値Avは以下
に示すコロイド滴定法によつて求めることができ
る。 (1) カチオン当量値の測定 コニカルビーカーに脱イオン水90mlをと
り、試料500ppm溶液10mlを加え、塩酸水溶
液でPHを3.0とし、約１分間撹拌する。次に、
トルイジンブル−指示薬を２〜３滴加え、
Ｎ／400−ポリビニル硫酸カリウム試薬
（Ｎ／400−PVSK）で滴定する。 滴定速度は２ml／分とし、検水が青から赤
紫色に変色、10秒間以上保持する時点を終点
とする。 試料500ppm水溶液の調製 試料0.2ｇ（乾品換算しない）を精秤し、
共栓付三角コルベンにとり、脱イオン水100
mlで溶解する。この25mlを100mlメスフラス
コにて脱イオン水でメスアツプする。 計算法 カチオン当量値（meq／ｇ）＝Ｎ／400−PVSK
滴定量×Ｎ／400−PVSKの力価／２ (2) アニオン当量値の測定 コニカルビーカーに脱イオン水90mlをと
り、Ｎ／10−苛性ソーダ水溶液0.5mlを加え、
撹拌下Ｎ／200−メチルグリコールキトサン
試液５mlを滴下し、１分間以上撹拌する。次
に、試料の500ppm溶液10mlをゆつくり滴下
し、滴下後さらに５分間以上撹拌した後、ト
ルイジンブル−指示薬を２〜３滴加え、Ｎ／
400−ポリビニル硫酸カリウム試薬（Ｎ／400
−PVSK）で滴定する。 滴定速度は２ml／分とし、検水が青から赤
紫色に変色、10秒間以上保持する時点を終点
とする。 なお、上記操作に於いて、試料を添加しな
い場合をブランク試験とする。 試料500ppm水溶液の調製 試料0.1ｇ（乾品換算しない）を精秤し、
共栓付三角コルベンにとり、脱イオン水100
mlに溶解する。この50mlを100mlメスフラス
コにて脱イオン水でメスアツプする。 計算法 アニオン当量値（meq／ｇ）＝（ブランクの滴定量
−試料の滴定量）×Ｎ／400−PVSKの力価／２ 本発明においては両性有機高分子凝集剤を添加
し、フロツクを形成させた後、公知の手法により
脱水されるが、脱水機としては、たとえばスクリ
ユープレス型脱水機、フイルタ−プレス型脱水
機、ベルトプレス型脱水機、スクリユーデカンタ
ー等を使用するこができる。 〔実施例〕 以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 尚、実施例において、有機高分子凝集剤は第１
表に示すものを使用し、無機凝集剤は10重量％水
溶液として、有機高分子凝集剤は0.5重量％の水
溶液として使用した。又、これらの凝集剤の添加
量はいずれも汚泥中のSSに対する重量％として
表示した。 実施例 １及び２ PH；6.4、SS；2.0％、灼熱減量（以下「VTS」
という）；75.1％、Ｍ−アルカリ度；635mg／な
る性状のし尿余剰汚泥に対して、第２表に示す種
類と量の無機凝集剤を添加して約２分間撹拌後、
水酸化ナトリウム液を添加してPHを6.0とした。 PH調整開始から２分後に両性高分子凝集剤Ｒ−
１を各々1.6％添加してフロツクを生成させ、ス
クリユーデカンターにより脱水試験を行なつた。
いずれの場合も生成したフロツクは充分な大きさ
と強度を有しており、脱水ケーキはフレーク状で
粘着性が少なくケーキ含水率、SS回収率共に良
好な結果が得られた。 比較例 １及び２ 有機高分子凝集剤として、比較例１ではカチオ
ン性のＫ−２を、比較例２ではアニオン性のＡ−
１を用い、その他の条件は実施例１と全く同様に
して脱水試験を行なつたところ、第２表に示すよ
うに、両比較例共脱水ケーキは塊状でケーキ含水
率は高く、実施例１と比較すると著しく悪い性能
を示した。 比較例 ３及び４ PH調整値を4.0及び9.0とし、比較例４において
PH調整剤として硫酸を用いたこと以外はそれぞれ
実施例１と全く同様にして脱水試験を行なつた。
いずれの場合もフロツクの粒径が小さく、比較例
３の場合は脱水ができたもののケーキ含水率が高
く、又比較例４の場合は脱水不良であつた。 実施例 ３及び４ PH；5.1、SS；2.2％、VTS；72.8％、Ｍ−アル
カリ度；415mg／なる性状の下水混合生汚泥に
対して、第３表に示す種類と量の無機凝集剤を添
加して約20秒間撹拌後、水酸化ナトリウム液を添
加してPHをそれぞれ6.0に調整した。PH調整開始
から約10分後に両性高分子凝集剤Ｒ−１を各々
1.0％ずつ添加してフロツクを生成させ、フイル
タープレスによる脱水試験を行なつた。その結果
を第３表に示すが、フロツク粒径は良好であり、
従来高分子凝集剤系では適用が困難とされていた
フイルタ−プレス脱水法が適用でき、ケーキの
布剥離性、ケーキ含水率共に良好であつた。 比較例 ５ 実施例３の汚泥に対し、実施例３と同様にして
無機凝集剤を添加したところPH値は4.0になつた。 そこでPH調整を行なわないまま実施例３と同様
にして高分子凝集剤を添加してフロツクを生成さ
せたところ凝集状態が悪く、フイルタ−プレスで
は脱水ができなかつた。 実施例 ５及び６ PH；5.5、SS；2.1％、VTS；78.1％、Ｍ−アル
カリ度；750mg／なる性状の下水混合生汚泥に
対して、実施例３と同様にして第３表の条件で無
機凝集剤の添加、PH調整、有機高分子凝集剤の添
加を行ない、ベルトプレスによる脱水試験を行な
つたところ良好な結果が得られた。 比較例 ６〜８ 比較例７においてPH調整剤として硫酸を用いた
ことを除き、実施例５と同様にして、実施例５と
同様の汚泥に対し、第３表の条件で脱水試験を行
なつた。 比較例６のカチオン性有機高分子凝集剤を用い
た場合はフロツク粒径が小さぎて脱水ができなか
つた。 比較例７のPH調整値が低い場合もフロツク径が
小さく脱水状態が不良であつた。 比較例８のPH調整値が高い場合は脱水ができた
もののケーキ含水率が74.0％という高い値を示し
た。 実施例 ７及び８ PH；6.8、SS；1.8％、VTS；68.1％、Ｍ−アル
カリ度；3500mg／なる性状の下水消化汚泥に対
し、第３表の条件で無機凝集剤の添加、PH調整、
有機高分子凝集剤の添加を行ない、ベルトプレス
による脱水試験を行なつたところ、従来法に比較
してケーキ含水率を４〜６％程度低下させること
ができた。 比較例 ９〜12 比較例11においてPH調整剤として硫酸を用いた
ことを除き、実施例７と同様にして、実施例７と
同様の汚泥に対し、第３表の条件で脱水試験を行
なつた。 比較例９のカチオン性有機高分子凝集剤を用い
た場合は、フロツク粒径が小さすぎて脱水ができ
なかつた。 比較例10の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場合はケーキ
の剥離性が悪く、ケーキ含水率も高かつた。 比較例11のPH調整値が低い場合は、フロツク径
が小さく、ケーキの布剥離性が悪く、比較例12
のPH調整値が高い場合は、フロツク粒径が小さ
く、ケーキ含水率が高かつた。

【表】

【表】

〔発明の効果〕

実施例の結果等から明らかなように、本発明の
汚泥の脱水方法は、以下に掲げる優れた効果を有
している。 (1) 生成するフロツク粒径が大きく、フロツク強
度が優れているために、脱水ケーキの布剥離
性が優れている。 (2) 従来法と比較し、脱水ケーキの含水率がおよ
そ４〜６％程度低いので汚泥焼却用の燃料費が
著しく節約できる。 (3) 有機高分子凝集剤を用いた従来の脱水法では
適用不可能であつたフイルタ−プレス型脱水機
によつても良好に脱水することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機凝集剤添加後のPH値が５〜８である有機
   質汚泥に対して両性有機高分子凝集剤を添加し、
   次いで脱水することを特徴とする汚泥の脱水方
   法。 ２ 両性有機高分子凝集剤がアニオン性基として
   カルボキシル基又はその塩を含有し、該両性有機
   高分子凝集剤のカチオン当量値Cvが1.0〜
   4.0meq／ｇ、アニオン当量値Avが0.3〜
   2.0meq／ｇ、Cv／Avの比が1.5〜8.0であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。