JPH0771679B2

JPH0771679B2 - 汚泥脱水剤

Info

Publication number: JPH0771679B2
Application number: JP62050121A
Authority: JP
Inventors: 益造町田; 敏幸佐藤
Original assignee: 三井サイテック株式会社
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS63252600A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、カチオン性有機高分子油中水型エマルジョン
凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エマルジョン凝
集剤とを含有してなる汚泥脱水剤に関するものである。

従来の技術各種産業廃水、または、下水、し尿の処理において、凝
集沈澱汚泥や余剰汚泥が発生する。これらの汚泥の脱水
剤として近年、有機高分子凝集剤が使用されるようにな
ってきた。汚泥の凝集脱水方法としては、たとえばカチ
オン性有機高分子凝集剤を単独添加する方法、アニオン
性有機高分子凝集剤を添加して撹拌混合したのちカチオ
ン性有機高分子凝集剤を添加する方法、カチオン性有機
高分子凝集剤を添加し撹拌混合したのちアニオン性有機
凝集剤を添加する方法、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とを同時に添加する方法な
どが知られている。

しかしながら、カチオン性有機高分子凝集剤を単独使用
する方法では処理効果は充分でなく、ケーキ含水率、固
形分の回収率、処理速度などに満足する結果が得られ
ず、特に有機性物質を多量に含有する汚泥の場合、脱水
機としてベルトプレス式脱水機を用いると、濾布に対す
る汚泥の剥離性が悪く、また遠心分離式脱水機を用いる
と、凝集性が不充分で、処理不能の場合がある。

また、カチオン性有機高分子凝集剤およびアニオン性有
機高分子凝集剤を併用する場合には、ケーキ含水率、固
形分の回収率、剥離性、及び処理速度は改善される場合
があるものの、凝集剤の溶解槽、および貯槽、凝集剤反
応槽などを複数個必要とし、設備費が高価となる。

近年、特公昭60−43800号公報や特開昭58−216706号公
報等にみられるように、一夜にて、アニオン性有機高分
子凝集剤とカチオン性有機高分子凝集剤を溶解溶液のPH
をコントロールして使用する方法の場合には、使用出来
るカチオン性有機高分子凝集剤が限定されるか、また特
開昭58−216707号公報の方法の場合のように酸を添加し
溶解溶液のPHを3.5以下とする為、脱水剤の添加量が多
く、処理費が嵩み、さわに溶解液のPHが低い為に、溶解
槽、脱水剤溶液の添加装置の防錆処理を施さなけばなら
ず、その作業環境も悪い。

発明が解決しようとする問題点カチオン性およびアニオン性の両性を含む有機高分子凝
集剤を有機性汚泥の脱水剤として使用する場合、カチオ
ン性またはアニオン性の凝集剤を単独で使用する場合に
比べて、脱水ケーキの含水率が低下し、その懸濁固形物
（S.S）の回収率が良好となることは前記特許公報に示
されているとおりである。

これらの特許公報に示された方法は、両性の一方のイオ
ンを酸またはアルカリを添加することにより、解離を防
ぎ溶解水溶液の安定化を行っている。

しかし、この場合次のような問題がある。

（１）溶解水溶液のPHを調整するため、PH調節剤を添加
しなければならない。

（２）溶解水溶液のPHを３以下、または10以上とする必
要があり、作業環境が悪い。

本発明は、これら問題点を解決することを目的とするも
ので、溶解水溶液のPHを調節することなく、汚泥性状に
対応し易く、しかも溶解が早く、かつ脱水性能などの良
好な汚泥脱水用の両性高分子エマルジョン凝集剤を提供
するものである。

問題点を解決するための手段すなわち本発明は、カチオ性有機高分子油中水型エマル
ジョン凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エマルジ
ョン凝集剤とを含有してなることを特徴とする汚泥脱水
剤である。

作用本発明は、カチオン性有機高分子油中水型エマルジョン
凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エマルジョン凝
集剤とを混合し、カチオン性とアニオン性の有機高分子
重合体を含有させたものであって、従来のようにPH調節
剤やPH調節用の設備など必要とせず、汚泥性に対応し易
く、しかも溶解性が早く、かつ脱水性能に優れたもので
ある。

以上さらに本発明を詳しく説明する。

本発明において処理対象となる汚泥としては特に制限さ
れるものはなく、たとえば、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、下水、各種産業
廃水の活性汚泥処理における余剰汚泥、下水の最初沈澱
汚泥、し尿、下水などの三次処理で発生する凝集汚泥、
各種産業廃水の凝集汚泥などがあげられる。

本発明におけるカチオン性有機高分子油中水型エマルジ
ョン凝集剤の具体例としては、ジメチルアミノエチルメ
タクリレート、もしくはジメアチルアミノエチルアクリ
レートまたはそれらの四級化物及び三級塩の単独重合
体、ジメアチルアミノエチルメタクリレート、もしくは
ジメアチルアミノエチルアクリレートまたはそれらの四
級化物及び三級塩とアクリルアミドまたはメタアクリル
アミドとの共重合体、ジメチルアミノプロピルアクリル
アミドもしくはジメチルアミノプロピルメタアクリルア
ミドの四級化物及び三級塩の単独重合体、ジメチルアミ
ノプロピルアクリルアミドもしくはジメチルアミノプロ
ピルメタアクリルアミド、またはそれらの四級化物及び
三級塩とアクリルアミドまたはメタアクリルアミドとの
共重合体、ポリアクリルアミドもしくはポリメタアクリ
ルアミドのマニッヒ変性物またはその四級化物、ポリア
クリルアミドまたはポリメタクリルアミドのホフマン分
解物、ポリアミンスルフォン、ポリビニルイミダゾリン
および、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライ
ド、またはジメチルジアリルアンモニウムクロライドと
アクリルアミドとの共重合体から成る群などから選ばれ
た少なくとも１種を含む油中水型エマルジョンがあげら
れる。

このエマルジョンは、たとえば水溶性かつエチレン性不
飽和単量体を含む水性相、疏水性液体、油中水型乳化剤
およびフリーラジカル開始剤より製造されるもので、微
細に分割された重合体粒子がエマルジョン中に約20％以
上の濃度で分散して含有する安定なものである。

また、このエマルジョン凝集剤のPH4におけるコロイド
当量値が1.5meq/g以上、が3.0dl/g以上であることが好ましく、この範囲外では
凝集脱水効果が低下する。

また本発明に用いられるアニオン性有機高分子油中水型
エマルジョン凝集剤の具体例としては、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、
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
ル酸ナトリウム、またはメタクリル酸ナトリウムとの共
重合体、およびアクリルアミドまたはメタクリルアミド
と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
ナトリウムとアクリル酸ナトリウムとの三成分共重合物
などから選ばれた少くとも１種を含む油中水型エマルジ
ョンがあげられる。

このエマルジョンは、前記のカチオン性有機高分子エマ
ルジョンと同様の製法によって得られる微細な粒子がエ
マルジョン中に分散して含有する安定なものである。

このエマルジョン凝集剤のPH10におけるマイナスのコロ
イド当量値が0.5meq/g以上、が10dl/g以上であることが好ましく、この範囲外では凝
集脱水効果は得られない。

本発明は、以上説明したカチオン性有機高分子油中水型
エマルジョン凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エ
マルジョン凝集剤とをその有効成分（固形分）がそれぞ
れ重量比率で10:1〜1:10の割合で含有するように混合し
たものである。

本発明の脱水剤は、PH調節などすることなく、汚泥性状
に対応が容易で、そのまま使用でき、汚泥中のSSが効率
よく回収され、しかも脱水率の高いケーキが得られる。

以下実施例をあげさらに具体的に説明する。

実施例実施例および比較例に用いた脱水剤を表−１に示す。

なお表−１に示した固有粘度およびコロイド当量値は次
の方法によって求めたものである。

（１）固有粘度 100容積部の水に0.2重量部の試料ポリマーを溶解し、PH
4になるように塩酸にて調整する。この溶液50mlを200ml
共栓付三角フラスコに採取し、2N−NaNO₃ 50mlを加え、
ゆるやかに撹拌し均一に溶解する。次いでこの溶液から
0.02％、0.04％、0.06％、0.08％の溶液を調整する。希
釈には1N−NaNO₃を用い、PHを４に調整する。

30℃±0.1℃に調整した恒温槽にキャノンフェンスケ型
粘度計をセットし、試料10mlを粘度計に入れ、自然流下
させて測定球の上下標線間を通過する為に要する時間を
測定する。この操作を３回以上繰返し平均値を出す。1N
−NaNO₃溶液を用いブランクとする。

この同様な操作を0.02〜0.08％溶液について行なう。

次の計算より還元粘度を算出する。

相対粘度 ηrel＝t/t₀ 比粘度 ηsp＝（ｔ−t₀）/t₀＝ηrel−１還元粘度 ηsp/c グラフの横軸に各試料濃度をとり、縦軸に還元粘度をと
り、各測定値をプロットし各点を通る直線を引き、試料
濃度が０における縦軸の値をもって固有粘度とする。

t₀＝1N・NaNO₃の流下時間ｔ＝試料溶液の流下時間 ηrel＝相対粘度 ηsp＝比粘度ｃ＝試料溶液の濃度（２）コロイド当量値Ａコロイド滴定法（アニオンに用いる。）蒸留水90mlをとり、N/10・naOHを加え、PHを10に調整す
る。そこへN/200・MGC（メチルグリコールキトサン）を
10ml撹はんしながら滴下し、更に、滴下終了後１分間以
上撹はんする。次に、500ppmサンプル溶液を5mlゆっく
りと滴下し、滴下終了後５分間以上撹はんする。次に、
トルイジンブルー指示薬溶液を２−３滴添加し、N/400
・PVSK（ポリビニル硫酸カリウム）にて滴定する。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。

Ｂコロイド滴定法（カチオンに用いる。）ビーカーに蒸留水95mlをとり、試料1000ppm溶液5mlを加
え、１％HClでPH＝4.0とし、約１分間撹はんする。次
に、トルイジンブルー指示約溶液を２−３滴加え、N/40
0・PVSKで滴定する。滴定速度は2ml毎分とし、検水が青
から赤に変色、10秒間以上保持する時点を終点とする。

実施例１下水汚泥として、初沈汚泥と余剰汚泥とからなり、その
汚泥性状がPH5.5、SS.1.4、VSS75％対SS、電導度1500μ
s/cmであるものを用いた。

TRITON社製商品名「STIRRER TIMER TYPE 131」の撹拌機
を用い250mlビーカーに汚泥150mlを採取した。これに脱
水剤を0.2％水溶液の形で対SS0.7％または1.0％添加
し、1000rpmで30秒間撹拌を行い、フロックを生成させ
た後、60メッシュナ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）。次に濾布上に得られたスラッジを遠心分離器（国
産遠心（株）社製商品名「Ｈ−103N」）を用い2000rpm
にて５分間脱水を行ない、得られた脱水ケーキの含水率
を105℃にて乾燥し求めた。これらの条件および結果を
表−２に示した。

なお、比較のために溶解溶液のPHを調整をする方法、及
びカチオン性脱水剤単独添加の場合についても表−２に
示した。

アニオン性凝集剤とカチンオ性凝集剤とを混合した両性
凝集剤試験No1とNo2、No3が、No4、No5、No6の単独の凝
集剤より濾水性が良好で脱水ケーキの含水率も少ない。

また、混合した両性凝集剤No1、No2、No3の中でも、本
発明のNo1処方が濾水性と脱ケーキ含水率のバランスに
優れ、0.2％溶解溶液のPH調整を必要とせず、また作業
性にも優れたものであった。

実施例２し尿の生物処理に伴い発生した余剰汚泥、消化汚泥およ
び、三次処理凝沈汚泥の混合汚泥（PH6.7、SS1.5％ VTS
81.5％）に対し脱水テストした。

試験方法は、実施例１と同様にヌッチエテスト、遠心分
離脱水試験を行った。その条件および結果を表−３に示
した。

単独ではカチオン化度が低い物ほどフロック性が良いが
脱水ケーキの含水率が悪くなる傾向を示した。

本発明の汚泥脱水剤の処方No1、No2、No3、No4、および
No5の両性脱水剤は単独脱水剤より濾水性及び脱水ケー
キ含水率が優れる事は明らかである。

又本発明両性脱水剤は、アイオン性の油中水型エマルジ
ョンとカチオ性油中水型エマルジョンを混合するだけで
両性脱水剤としての優れた効果を示し、No5処方のよう
なPH調整をすることがないため、作業環境にも優れたも
のである。

実施例３染色整理工業廃水の活性汚泥処理に伴ない発生した余剰
汚泥（PH6.5、SS2.4、VSS51％、電導度1000μ/cm）につ
いて実施例１と同様の方法により表−４に示す処方にて
プレス脱水試験を行った。

500mlビーカーに余剰汚泥300mlを取り、二枚羽根撹拌機
にて500rpmで30秒間撹拌し、フロックを生成させた。

凝集した汚泥を径9cmの円筒にベルトペルソ型脱水機用
濾布（ポリエステル、杉絞織）を敷した筒に入れ、10秒
後の濾水性を測定した。

次に重力脱水後、汚泥上に濾布とスポンジを乗せ、汚泥
をはさみ、３分間で0.2kg/cm²まで徐々に加圧し、0.2kg
/cm²で１分間圧搾したのち、汚泥の剥離性および含水率
を測定した。その条件および結果を表−４に示した。

表−４の結果より、アニオンとカチオンとの混合の法が
単独より脱水効果が良く、特に剥離性、濾水性が優れ
る。

また、本発明のNo1の処方は、0.1％溶液のPHは中性で、
No2の処方に比べ作業性に優れ脱水効果も良好であっ
た。

発明の効果本発明品は、汚泥性状に対応し易く、しかも溶解性が早
く、かつ脱水性能などに優れたものである。

また、PH調節を必要としないため作業環境などに何ら悪
影響を及ぼすことがない優れた脱水剤である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カチオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エマルジョン
凝集剤とを含有してなることを特徴とする汚泥脱水剤。
【請求項２】カチオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤のPH4におけるコロイド当量値が1.5meq/g以
上、が3.0dl/g以上である特許請求の範囲第１項記載の汚泥
脱水剤。
【請求項３】アニオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤のPH10におけるマイナスのコロイド当量値が0.
5meq/g以上、が10dl/g以上である特許請求の範囲第１項記載の汚泥脱
水剤。
【請求項４】カチオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤とアニオン性有機高分子油中水型エマルジョン
凝集剤との有効成分がそれぞれ重量比率で10:1〜1:10で
ある特許請求の範囲第１項記載の汚泥脱水剤。
【請求項５】カチオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤が、ジメチルアミノエチルメタクリレート、も
しくはジメチルアミノエチルアクリレートまたはそれら
の四級化物もしくは三級塩の単独重合体；ジメチルアミ
ノエチルメタクリレートもしくはジメチルアミノエチル
アクリレートまたはそれらの四級化物もしくは三級塩と
アクリルアミドもしくはメタアクリルアミドとの共重合
体；ジメチルアミノプロピルアクリルアミドもしくはジ
メチルアミノプロピルメタアクリルアミドまたはそれら
の四級化物もしくは三級塩の単独重合体；ジメチルアミ
ノプロピルアクリルアミドもしくはジメチルアミノプロ
ピルメタアクリルアミド、またはそれらの四級化物もし
くは三級塩とアクリルアミドもしくはメタアクリルアミ
ドとの共重合体；ポリアクリルアミドもしくはポリメタ
アクリルアミドのマンニッヒ変性物またはその四級化
物；ポリアクリルアミドもしくはポリメタクリルアミド
のホフマン分解物；ポリアミンスルフォン、ポリビニル
イミダゾリン、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロ
ライド、またはジメチルジアリルアンモニウムクロライ
ドとアクリルアミドとの共重合体から成る群から選ばれ
た少くとも１種の油中水型エマルジョンである特許請求
の範囲第１項記載の汚泥脱水剤。
【請求項６】アニオン性有機高分子油中水型エマルジョ
ン凝集剤が、ポリアクリルアミドもしくはポリメタクリ
ルアミドの部分加水分解物；および、アクリルアミドも
しくはメタクリルアミドとアクリル酸ナトリウムもしく
はメタクリル酸ナトリウムとの共重合体；およびアクリ
ルアミドもしくはメタクリルアミドと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もしくは
アクリル酸ナトリウムとの共重合体から選ばれた少くと
も１種の油中水型エマルジョンである特許請求の範囲第
１項記載の汚泥脱水剤。