JPH0819798A - 汚泥脱水法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、活性汚泥法の一種であり比較的運
転管理が容易で、窒素除去率が高いオキシデーションデ
ィッチ処理等で硝化が進んだ汚泥を凝集・脱水処理する
方法に関するものである。 【構成】 硝化が進み全窒素含有量（Ｔ―Ｎ）として２
５ｍｇ／ｌ以下を含有する汚泥に、多官能性モノマーを
全モノマーに対して０．０００５ｗｔ％から０．００３
ｗｔ％の範囲で加えて重合したカチオン性ビニル系重合
体を加え、フロックを形成させ脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥法の一種であ
り比較的運転管理が容易で、窒素除去率が高いオキシデ
ーションディッチ処理等で硝化が進んだ汚泥を凝集・脱
水処理する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オキシデーションディッチ処理された汚
泥は一般に脱水性が悪い。これはエアレーション時間が
長いために硝化・脱窒が進み、脱水性の悪化の一つの要
因として、繊維分が分解されるためと考えられる。

【０００３】このような汚泥に対しては金属塩等の助剤
と両性ポリマーを用いた２液薬注方式で造粒濃縮処理す
る方法、アニオン凝集剤・カチオン凝集剤の２液法さら
にポリアミン・アニオン凝集剤で処理する方法等で脱水
性が改善されることが報告されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】オキシデーションディ
ッチ法は、運転管理が容易であり汚泥負荷変動にも強く
中小規模の処理場の２次処理法として普及してきてい
る。

【０００５】しかし、オキシデーションディッチ処理さ
れた汚泥の脱水性は標準活性汚泥、消化汚泥、混合生汚
泥に比べ非常に悪い。

【０００６】オキシデーションディッチ法は、好気状態
と嫌気状態が交互にあり硝化・脱窒が進み全窒素が低
下、つまり汚泥中の繊維分がかなり分解される。このよ
うに汚泥の繊維分が低くなるために脱水性が低下するも
のと考えられる。

【０００７】本発明者らは、このような問題を解決する
ために、汚泥中の全窒素量が汚泥の脱水性に与える影響
を研究した結果、本発明に到達した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は多官能性モノマ
ーを全モノマーに対して０．０００５ｗｔ％から０．０
０３ｗｔ％の範囲で加えて重合した重合体を、Ｔ―Ｎと
して２５ｍｇ／ｌ以下の汚泥に加え脱水することを特徴
とする汚泥脱水方法である。

【０００９】

【作用】オキシデーションディッチ処理等で過度に曝気
された汚泥は、繊維分が少なく、凝集の核となるものが
無くなり、通常のポリマーでは凝集不良になると考えら
れる。

【００１０】しかし、驚くべきことに本発明に記載した
ポリマーは、脱水処理に十分なフロックを形成する。

【００１１】以下本発明について詳しく説明する。

【００１２】本発明に用いられるカチオン性ビニル系重
合体としては、非イオン性ビニルモノマー１種または２
種以上とカチオン性ビニルモノマー１種または２種以上
に多官能性モノマー１種または２種以上を加えて重合し
て得られた共重合物、及びカチオン性ビニルモノマー１
種または２種以上に多官能性モノマー１種または２種以
上を加えて重合して得られた共重合物がある。

【００１３】さらに非イオン性モノマー１種または２種
以上に多官能性モノマー１種または２種以上加えて重合
して得られた共重合物を形成させた後、その官能基を変
性することにより最終的にカチオン性ポリマーとする方
法でも良い。

【００１４】たとえば、あらかじめメチレンビスアクリ
ルアミドを加えてアクリルアミドを重合させポリアクリ
ルアミドとした後、これをマンニッヒ反応、ホフマン分
解反応などによりカチオン性ポリマーとする方法などが
含まれる。

【００１５】本発明に用いられるビニル系モノマーとし
ては、（イ）非イオン性、（ロ）カチオン性で水溶性の
ものが用いられる。

【００１６】その具体例は次の通りである。 （イ）非イオン性ビニルモノマー （メタ）アクリルアミド、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテルなど。

【００１７】（ロ）カチオン性ビニルモノマー 下記に示す（１―Ａ），（２―Ａ），（３―Ａ），（４
―Ａ）の群から選ばれたものである。

【００１８】（１―Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリ
レート［（メタ）アクリレートとはアクリレート、メタ
クリレートを指す。以下同様。］

【００１９】（ｉ）（メタ）アクリロイロキシアルキル
トリアルキルアンモニウム塩たとえば２―（メタ）アク
リロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、
２―（メタ）アクリロイロキシエチルトリメチルアンモ
ニウムメトサルフェート、２―（メタ）アクリロイロキ
シエチルトリエチルアンモニウムエトサルフェート、３
―（メタ）アクリロイロキシプロピルジメチルエチルア
ンモニウムメトサルフェートなど。

【００２０】（ｉｉ）（メタ）アクリロイロキシヒドロ
キシアルキルトリアルキルアンモニウム塩たとえば３―
メタクリロイロキシ―２―ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、３―メタクリロイロキシ―２
―ヒドロキシプロピルメチルジエチルアンモニウムクロ
リド、３―メタクリロイロキシ―２―ヒドロキシプロピ
ルトリメチルアンモニウムメトサルフェートなど。

【００２１】（２―Ａ）第３級窒素含有（メタ）アクリ
レートと酸との塩

【００２２】（ｉ）ジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリレートの塩たとえば２―ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリレート硫酸塩、２―ジエチルアミノエチ
ル（メタ）アクリレート塩酸塩など。

【００２３】（ｉｉ）ジアルキルアミノヒドロキシアル
キル（メタ）アクリレートの塩たとえば３―ジメチルア
ミノ―２―ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート塩
酸塩、３―ジエチルアミノ―２―ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート硫酸塩など。

【００２４】（３―Ａ）第４級窒素含有（メタ）アクリ
ルアミド

【００２５】（ｉ）（メタ）アクリルアミドアルキルト
リアルキルアンモニウム塩たとえば３―アクリルアミド
プロピルトリメチルアンモニウムクロリド、２―（メ
タ）アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウム
メトサルフェートなど。

【００２６】（ｉｉ）（メタ）アクリルアミドヒドロキ
シアルキルトリアルキルアンモニウム塩たとえば３―
（メタ）アクリロイルアミノ―２―ヒドロキシルプロピ
ルトリメチルアンモニウムクロリド、３―（メタ）アク
リロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムメトサル
フェートなど。

【００２７】（４―Ａ）第３級窒素含有（メタ）アクリ
ルアミドと酸との塩

【００２８】（ｉ）ジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリルアミドの塩たとえば２―ジメチルアミノエチル
（メタ）アクリルアミド塩酸塩、２―ジエチルアミノプ
ロピル（メタ）アクリルアミド硫酸塩など。

【００２９】（ｉｉ）ジアルキルアミノヒドロキシアル
キル（メタ）アクリルアミドの塩たとえば３―ジメチル
アミノ―２―ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミ
ド酢酸塩、３―ジエチルアミノ―２―ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリルアミド硫酸塩など。

【００３０】また、多官能性モノマーとしては、Ｎ，
Ｎ’―メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’―メチレ
ンビスメタアクリアミド、ポリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンなどのジビニ
ル化合物、メチロールメタアクリルアミドなどのビニル
系メチロール化合物、アクロレインなどのビニル系アル
デヒド化合物、メチルアクリルアミドグリコレートメチ
ルエーテルなどのビニル系化合物が挙げられる。

【００３１】本発明に用いられる重合体の多官能性モノ
マーは、水溶性ビニルモノマー全量に対して０．０００
５〜０．００３ｗｔ％の割合で配合し共重合したもので
ある。

【００３２】多官能性モノマーが０．０００５ｗｔ％未
満では通常用いられている高分子凝集剤と同等程度の効
果のものしか得られず、また０．００３ｗｔ％を越える
と汚泥に対する添加量が過大となり現実的な添加量の範
囲では、効果が認められなくなる。

【００３３】本発明に用いられるカチオン性ビニル系重
合体のカチオン度（カチオン性高分子凝集剤物性表示法
と分析法―３、高分子凝集剤工業会による）は１ｍｅｑ
／ｇ以上、好ましくは１．５ｍｅｑ／ｇ以上が特に有効
である。

【００３４】汚泥中の全窒素含有量は特に２５ｍｇ／ｌ
以下のものが本発明の方法を実施する上で効果的であ
る。

【００３５】２５ｍｇ／ｌ以上では通常の薬剤・凝集剤
で処理可能な場合が多いが、２５ｍｇ／ｌ以下になると
前述のように非常に脱水が困難となるが本発明の重合体
を用いると容易に脱水が可能となる。

【００３６】本発明に用いられる重合体は、通常使用さ
れている公知の重合法によって共重合することができ
る。

【００３７】特に、疎水性界面活性剤と有機溶媒中で前
記水溶性ビニルモノマーと小量の多官能性モノマーとを
共重合する方法が好ましい。

【００３８】また、必要に応じて連鎖移動剤、キレート
剤等を用いることができる。また多官能性モノマーは重
合前・重合中・重合後のいずれの時期に添加しても良
い。

【００３９】たとえば、水溶性ビニルモノマーと多官能
性モノマーを含む水溶液と、ＨＬＢが３〜６である疎水
性界面活性剤を含む有機分散媒とを混合し乳化させた
後、ラジカル重合触媒の存在下、温度３０〜８０℃で重
合させ油中水型カチオン性重合体エマルションを製造す
る方法がある（特願昭６１―２３６２５０号）。

【００４０】この油中水型エマルションに親水性界面活
性剤を添加して水に混合し、水中油型のエマルションに
転相し使用する。

【００４１】また、本発明のカチオン性ポリマーを得る
方法としては、あらかじめポリマーを形成させたあと、
その官能基を変性することにより、最終的にカチオン性
ポリマーとする方法でも良い。

【００４２】例えば、あらかじめアクリルアミドを重合
させポリアクリルアミドとした後、これをマンニッヒ反
応、ホフマン分解反応などによりカチオン性ポリマーと
する方法などが含まれる。

【００４３】本発明において使用する重合体の性状とし
ては、粉状でも、エマルション、サスペンション等の液
状品であっても良いが、水分散性の良好なエマルション
が好ましい。

【００４４】次にこのような重合体を全窒素含有量２５
ｍｇ／ｌ以下の汚泥に添加し、攪拌混合すると締まった
堅いフロックが得られる。

【００４５】重合体を汚泥に添加、攪拌、混合する方法
は、処理する汚泥の条件によって変わるので特定されな
いが、例えば本重合体を有効成分で０．２ｗｔ％に溶解
したものを汚泥の蒸発残留物（下水道試験法による）に
対して重合体有効成分で０．１ｗｔ％以上，５ｗｔ％以
下好ましくは２〜０．３ｗｔ％程度添加し、急速攪拌を
短時間行いフロックを形成させ、これを脱水するなどの
方法が挙げられる。

【００４６】以下、実施例をあげ、さらに具体的に説明
する。

【００４７】

【実施例及び比較例】ジメチルアミノエチルアクリレー
トの塩化メチル４級化物（ＤＭＡＥＡ）３００．０ｇ、
及びアクリルアミド１００．０ｇ、及びメチレンビスア
クリルアミド（ＭＢＡ）０ｇ（Ｓａｍｐｌｅ Ａ，０ｗ
ｔ％）、０．００６ｇ（ＳａｍｐｌｅＢ，０．００１５
ｗｔ％）を蒸留水３０７ｇに溶解した水溶液をＨＬＢ
４．２のノニオン系界面活性剤１５．４ｇをパラフィン
油２０４．７ｇ中に注ぎ、ホモジナイザーにて乳化させ
た。これを窒素ガスにて脱気し、水溶性アゾ触媒を添加
し重合させた。

【００４８】ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化
メチル４級化物２３９．０ｇ、及びアクリルアミド１６
０．０ｇ、及びメチレンビスアクリルアミド０ｇ（Ｓａ
ｍｐｌｅ Ｃ，０ｗｔ％）、０．００２ｇ（Ｓａｍｐｌ
ｅ Ｄ，０．００５ｗｔ％）、０．００６ｇ（Ｓａｍｐ
ｌｅ Ｅ，０．００１５ｗｔ％）、０．０１ｇ（Ｓａｍ
ｐｌｅ Ｆ，０．００２５ｗｔ％）、０．０２ｇ（Ｓａ
ｍｐｌｅ Ｇ，０．００５ｗｔ％）を蒸留水３０７ｇに
溶解した水溶液をＨＬＢ４．２のノニオン系界面活性剤
１５．４ｇをパラフィン油２０４．７ｇ中に注ぎ、ホモ
ジナイザーにて乳化させた。

【００４９】これを窒素ガスにて脱気し、水溶性アゾ触
媒を添加し重合させた。

【００５０】これらの重合物を蒸留水でそれぞれ有効成
分で０．２％溶液とした後、オキシデーションデッチ処
理された下水処理場汚泥（ＴＳ（蒸発残留物）１．２０
％，ＳＳ（浮遊物質）１．００％，Ｔ―Ｎ １４ｍｇ／
ｌ，繊維分０．５４％／ＴＳ）に添加し撹拌機で４００
ｒｐｍ，３０秒間攪拌した後、フロックサイズを標準チ
ャートと目視比較判定し次に６０ｍｅｓｈのスクリーン
上に注ぎ１０秒後の濾水量を測定した。

【００５１】更に、スクリーン上に残った汚泥を簡易プ
レス機で０．０５Ｋｇ／ｃｍ²〜０．２０Ｋｇ／ｃｍ²ま
で各１分間４段階加圧脱水し、含水率を測定した。これ
らの結果を第１表に示す。

【００５２】第１表より、本発明の方法によれば汚泥を
効率よく脱水できる。

【００５３】前述の重合物を蒸留水でそれぞれ有効成分
で０．２％溶液とした後、オキシデーションデッチ処理
から発生する余剰汚泥（ＴＳ １．３５％，ＳＳ １．２
１％，Ｔ―Ｎ ９．５ｍｇ／ｌ，繊維分０．２４％／Ｔ
Ｓ）に添加しＣＳＴミキサーで１０００ｒｐｍ，３０秒
間攪拌した後、フロックサイズ標準チャート目視比較判
定し次に６０ｍｅｓｈのスクリーン上に注ぎ１０秒後の
濾水量を測定した。

【００５４】更に、スクリーン上に残った汚泥を遠沈管
式遠心分離器で２０００ｒｐｍ，５分間脱水し含水率を
測定した。これらの結果を第２表に示す。

【００５５】第２表より、本発明の方法によれば汚泥を
効率よく脱水できる。

【００５６】前述の重合物を蒸留水でそれぞれ有効成分
で０．２％溶液とした後、オキシデーション処理されて
いる下水処理場の余剰汚泥（ＴＳ １．０２％，ＳＳ
０．９８％，．Ｔ―Ｎ ２３ｍｇ／ｌ，繊維分０．１７
５％／ＴＳ）に添加し攪拌機で４００ｒｐｍ，３０秒間
攪拌した後、フロックサイズを標準チャートと目視比較
判定し次に６０ｍｅｓｈのスクリーン上に注ぎ１０秒後
の濾水量を測定した。更に、スクリーン上に残った汚泥
を簡易プレス機で０．０５Ｋｇ／ｃｍ²〜０．２０Ｋｇ
／ｃｍ²まで各１分間４段階加圧脱水し、含水率を測定
した。これらの結果を第３表に示す。

【００５７】第３表より、本発明の方法によれば汚泥を
効率よく脱水できる。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、硝化が進んだ汚泥を効
率よく脱水することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 益造 横浜市栄区笠間町1190番地 三井サイテッ ク株式会社大船技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硝化が進み全窒素含有量（Ｔ―Ｎ）とし
   て２５ｍｇ／ｌ以下の汚泥に、多官能性モノマーを全モ
   ノマーに対して０．０００５ｗｔ％から０．００３ｗｔ
   ％の範囲で加えて重合したカチオン性ビニル系重合体を
   加え、フロックを形成させ脱水することを特徴とする汚
   泥脱水方法。