JPH1053617A - 高分子凝集剤 - Google Patents

高分子凝集剤

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JPH1053617A
JPH1053617A JP9118794A JP11879497A JPH1053617A JP H1053617 A JPH1053617 A JP H1053617A JP 9118794 A JP9118794 A JP 9118794A JP 11879497 A JP11879497 A JP 11879497A JP H1053617 A JPH1053617 A JP H1053617A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水、し尿などの微生物処理で生じる有機性
汚泥の脱水に優れた脱水率を発揮する高分子凝集剤の提
供。 【解決手段】 １級アミン塩基を有するラジカル重合性
（メタ）アクリル系モノマー（ｍ）を必須単位とするビ
ニル系水溶性重合体（Ａ）からなり、重合体（Ａ）のｐ
Ｈ４、７、１０におけるコロイド当量値をそれぞれａ、
ｂ、ｃとしたとき、ｂ／ａ＝０．１〜０．５およびｃ／
ａ＝０〜０．１であることを特徴とする高分子凝集剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は下水、し尿などの微
生物処理で生じる有機性汚泥の脱水に用いる新規な高分
子凝集剤に関する。さらに詳しくは、遠心脱水、ベルト
プレス脱水において優れた脱水率を発揮する高分子凝集
剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、下水、し尿などの微生物処理で生
じる有機性汚泥の脱水に対しては、ポリメタアクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ア
クリルアミド−アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライドコポリマー、ポリビニルアミジン
等のカチオン性高分子凝集剤が広く使用されてきた。ま
た、最近ではアクリルアミド−アクリル酸−アクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドコポ
リマー等の両性高分子凝集剤が提案されている（特開昭
６３−２６０９２８号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は遠心脱水、ベルトプレス脱水等において充分な脱水率
が得られなかった。とくに最近は、汚泥中の有機物含量
の増加、腐敗の進行が顕著に見られ、これとともに脱水
率は悪化傾向にある。脱水率の低下は得られるケーキの
含水率を上げ、したがってケーキ焼却時の燃料費を増加
させる問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこうした下
水、し尿などの微生物処理で生じる有機性汚泥の遠心脱
水、ベルトプレス脱水において優れた脱水率を発揮する
高分子凝集剤を見い出すべく鋭意検討した結果、本発明
に到った。すなわち本発明は、１級アミン塩基を有する
ラジカル重合性（メタ）アクリル系モノマー（ｍ）を必
須単位とするビニル系水溶性重合体（Ａ）からなり、重
合体（Ａ）のｐＨ４、７、１０におけるコロイド当量値
をそれぞれａ、ｂ、ｃとしたとき、ｂ／ａ＝０．１〜
０．５およびｃ／ａ＝０〜０．１であることを特徴とす
る高分子凝集剤、並びに、該高分子凝集剤を汚泥に添加
してフロックを形成して固液分離を行うことを特徴とす
る汚泥の脱水方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明における１級アミン塩基を
有するラジカル重合性（メタ）アクリル系モノマー
（ｍ）としては、たとえば下記一般式（１）で示される
モノマーがあげられる。 ［式中、ＲはＨまたはＣＨ3 ；ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは
ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2またはＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）
ＣＨ2 ；ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ3、1/2ＳＯ4 、ＣＨ
3ＳＯ3、Ｈ2ＰＯ4またはＣＨ3ＣＯＯである］ 具体例としては、アミノエチル（メタ）アクリレート塩
酸塩、アミノエチル（メタ）アクリレート硫酸塩、アミ
ノプロピル（メタ）アクリルアミド塩酸塩等があげら
れ、これらの１種以上が使用できる。
【０００６】これらの中で工業的製造の容易さから、式
（１）でＸがＯ、ＱがＣＨ2ＣＨ2である化合物、すなわ
ち、アミノエチル（メタ）アクリレート塩酸塩、アミノ
エチル（メタ）アクリレート硫酸塩等が好ましく、アミ
ノエチル（メタ）アクリレート塩酸塩が更に好ましく、
アミノエチルメタアクリレート塩酸塩が最も好ましい。
【０００７】本発明において、ビニル系水溶性重合体
（Ａ）は、モノマー（ｍ）の単独重合体であっても、他
の公知のビニルモノマーとの共重合体であってもよい。
その場合に使用される他のビニルモノマーの例としては
アクリルアミド、アクリロニトリル、ビニルピロリドン
などの非イオン性ビニルモノマー、アクリル酸（塩）、
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸（塩）、イタ
コン酸（塩）などのアニオン性ビニルモノマー、（メ
タ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
クロライド、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチ
ルベンジルアンモニウムクロライド、（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クロライド、
ジメチルジアリルアンモニウムメチルサルフェート、ビ
ニルピリジンなどのカチオン性ビニルモノマーなどがあ
げられ、これらの１種以上が使用できる。
【０００８】これらの中で工業的観点から、アクリルア
ミドと（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライドなどのカチオン性ビニルモノマー
が好ましく、より好ましくは、アクリルアミドおよび
（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニ
ウムクロライドである。
【０００９】モノマー（ｍ）と他のビニルモノマーを共
重合する場合、モノマー（ｍ）の共重合割合は目的に応
じて自由に選びうるが、ポリマーの性能、特に高分子凝
集剤として用いた時の脱水率の観点から、カチオン性ビ
ニルモノマーの合計量に対するモノマー（ｍ）の含量
は、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは７０モ
ル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上である。ま
た、非イオン性、アニオン性も含めた全ビニルモノマー
の合計量に対するモノマー（ｍ）の含量も、同じ理由
で、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは７０モ
ル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上である。
【００１０】本発明において、ビニル系水溶性重合体
（Ａ）がモノマー（ｍ）を必須単位とすることから、
（Ａ）のｐＨ４、７、１０におけるコロイド当量値をそ
れぞれａ、ｂ、ｃとしたとき、ｂとａ、ｃとａの比は、
通常ｂ／ａ＝０．１〜０．５およびｃ／ａ＝０〜０．１
である。
【００１１】また、重合体（Ａ）のｐＨ４におけるコロ
イド等量値は、高分子凝集剤として用いた時の脱水性能
から、５．０以上が好ましく、より好ましくは５．５〜
１３．０、さらに好ましくは６．０〜１２．０である。
モノマー（ｍ）を必須単位とすることにより、ｐＨ４に
おけるコロイド等量値が５．０以上の重合体も容易に得
ることができる。
【００１２】本発明において、コロイド当量値は以下に
示すコロイド滴定法により求めることができる。 （１）試料５０ｐｐｍ水溶液の調整 試料０．２ｇ（乾品換算したもの）を精秤し、三角フラ
スコにとり、イオン交換水１００ｍｌで溶解する。さら
にこの溶液を１０ｍｌとりイオン交換水３９０ｍｌを加
え均一溶液として測定試料とする。 （２）コロイド当量値の測定 測定試料１００ｍｌをコニカルビーカーにとり撹拌しな
がら０．５％水酸化ナトリウム水溶液を徐々に加え測定
ｐＨに調整する。つぎにトルイジンブルー指示薬を２〜
３滴加え、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム（Ｎ／４
００ＰＶＳＫ）試薬で滴定する。滴定速度は２ｍｌ／分
とし、測定試料が青から赤紫色に変色し、３０秒以上保
持する時点を終点とする。 （３）空試験 イオン交換水１００ｍｌで（２）と同様の操作をおこな
う。 （４）計算法 コロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）＝１／２×（試料の滴定
量−空試験の滴定量）×（Ｎ／４００ＰＶＳＫの力価）
【００１３】本発明の高分子凝集剤の分子量は、固有粘
度（１ＮーＮａＮＯ3 中、３０℃で測定、単位：ｄｌ／
ｇ、以下同様）で通常２以上のものである。２未満では
分子量が小さすぎて一般にはポリマーとして特性が出に
くい。一般に凝集性能は分子量が高いものほど良好であ
るので、固有粘度は４以上が好ましく、より好ましくは
５以上、特に好ましくは８以上である。
【００１４】本発明の高分子凝集剤製品形状は、粉末
状、フィルム状、水溶液状、ｗ／ｏエマルション状、懸
濁液状等公知の任意形状でよい。
【００１５】本発明の高分子凝集剤は、公知の方法、た
とえば水溶液重合、水と有機溶剤を用いた乳化重合、懸
濁重合などにより製造できる。水溶液重合の場合、モノ
マー濃度が通常１０〜８０質量％となるようにモノマー
水溶液として系内を不活性ガスで置換した後、公知の重
合触媒（過硫酸塩たとえば過硫酸アンモニウムおよび過
硫酸カリウム；有機過酸化物たとえばベンゾイルパーオ
キシド；アゾ系化合物たとえば２，２′−アゾビス−
（アミジノプロパン）ハイドロクロライドおよびアゾビ
スシアノバレリン酸；およびレドックス触媒（過酸化物
（Ｈ2Ｏ2、過硫酸カリウムなど）と還元剤（重亜硫酸ソ
ーダ、硫酸第一鉄など）との組合せ）を加えて２０〜１
００℃程度で数時間重合を行う。また、光増感剤を加え
た後、紫外線等を照射してもよい。粉末化を行うには、
このようにして得られた重合物を適宜細断して熱風乾
燥、溶剤沈澱・乾燥し、粉砕すればよい。
【００１６】本発明の高分子凝集剤は、水中の懸濁粒子
に高い吸着性を示して効果的な凝集性（フロック形成
性）を示すので、公知の水系懸濁液の固液分離促進にと
くに限定なく使用できるが、実用的価値の面から、下
水、し尿などの微生物処理で生じる有機性汚泥（いわゆ
る生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝沈・浮
上汚泥およびこれらの混合物）の脱水により有用であ
る。これらのなかでも、同じ理由で、有機分含有量（Ｖ
ＳＳ／ＳＳ）が７０％以上の汚泥により有用である。
【００１７】本発明の高分子凝集剤は、単独でも使用で
きるが、目的に応じて、たとえば他のカチオン性ラジカ
ル重合性ビニルモノマー（ｎ）を必須単位とする、カチ
オン性または両性のビニル系水溶性重合体（Ｂ）からな
る高分子凝集剤と併用してもよい。モノマー（ｎ）とし
ては、（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシエ
チルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、（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
クロライド、ジメチルジアリルアンモニウムメチルサル
フェート、ビニルピリジンなどが挙げられる。（Ｂ）の
具体例としては、ポリメタアクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド−ア
クリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロラ
イドコポリマー、ポリビニルアミジン等のカチオン性ビ
ニル系水溶性重合体、アクリルアミド−アクリル酸−ア
クリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロラ
イドコポリマー等の両性ビニル系水溶性重合体があげら
れるが、中でも、両性ビニル系水溶性重合体および、ｐ
Ｈ４におけるコロイド等量値が４．０以上であるカチオ
ン性ビニル系水溶性重合体が好ましく、ポリメタアクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド
が特に好ましい。
【００１８】また、本発明の高分子凝集剤を添加され形
成されたフロック状の汚泥の脱水方法としては、公知の
遠心脱水、ベルトプレス脱水、フィルタープレス脱水、
キャピラリー脱水等がとれるが、効果の点から遠心脱
水、ベルトプレス脱水がより好ましい。
【００１９】本発明の高分子凝集剤は、０．１質量％濃
度の水溶液とした時の水溶液ｐＨが、好ましくは４．０
以下、特に好ましくは３．０以下である。水溶液ｐＨが
４．０を上回ると十分な脱水性能が得られないことがあ
る。
【００２０】０．１質量％水溶液とした時の水溶液ｐＨ
を４．０以下とするために、本発明の高分子凝集剤は酸
性物質を併用してもよい。酸性物質としては公知の無機
もしくは有機の酸性物質酸が使用でき、具体例としては
硫酸、塩酸、リン酸などの鉱酸；酸性リン酸ソーダ、酸
性ぼう硝、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、重硫
酸アンモニウム、スルファミン酸などの無機固体酸性物
質；シュウ酸などの有機酸があげられるが、効果および
経済性から無機固体酸性物質が好ましく、中でもスルフ
ァミン酸、酸性ぼう硝が特に好ましい。
【００２１】本発明の高分子凝集剤は、通常０．１質量
％程度の濃度の水溶液にして使用されるが、その際、使
用目的に応じて、前記の酸性物質のほか、増粘剤、加重
剤、分散剤、防腐剤および無機塩などを併用することが
できる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 実施例１〜４、比較例１〜３ 表１に示す組成のモノマーを重合させて得た高分子凝集
剤をそれぞれイオン交換水に溶解してｐＨ４、７、１０
におけるコロイド当量値を測定した。
【００２３】
【表１】 AEMC ： アミノエチルメタアクリレート塩酸塩 AEAS ： アミノエチルアクリレート硫酸塩 METAC： メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド METAS： メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェ ート AAm ： アクリルアミド
【００２４】実施例５〜８、比較例４〜６ 表２に示す組成のモノマーを重合させて得た高分子凝集
剤をそれぞれイオン交換水にとかして０．１％水溶液と
し、Ｋ市下水処理場余剰汚泥（ｐＨ６．９、ＴＳ（総固
形分）２．３％、有機分８１％）にポリマーとして０．
８５％／ＴＳずつ添加して小型ベルトプレス脱水機を用
いて脱水試験を行い、得られた脱水ケーキの含水率を測
定した。試験結果を表２に示すが、本発明の高分子凝集
剤（実施例５〜８）は、比較例４〜６に比べて、高い脱
水性（低いケーキ含水率）を示した。
【００２５】
【表２】 （注） 記号は表１と同じ。
【００２６】
【発明の効果】本発明の高分子凝集剤は下水、し尿など
の微生物処理で生じる有機性汚泥に対し優れた脱水効果
を有する。とくに従来脱水が困難であった有機分含有量
（ＶＳＳ／ＳＳ）の高い汚泥に対し際だった効果を発揮
することから、高分子凝集剤として極めて有用である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １級アミン塩基を有するラジカル重合性
    （メタ）アクリル系モノマー（ｍ）を必須単位とするビ
    ニル系水溶性重合体（Ａ）からなり、重合体（Ａ）のｐ
    Ｈ４、７、１０におけるコロイド当量値をそれぞれａ、
    ｂ、ｃとしたとき、ｂ／ａ＝０．１〜０．５およびｃ／
    ａ＝０〜０．１であることを特徴とする高分子凝集剤。
  2. 【請求項２】 該モノマー（ｍ）が、下記一般式（１）
    で示されるモノマーである請求項１記載の高分子凝集
    剤。 ［式中、ＲはＨまたはＣＨ3 ；ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは
    ＣＨ2ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2またはＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）
    ＣＨ2 ；ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＮＯ3、1/2ＳＯ4 、ＣＨ
    3ＳＯ3、Ｈ2ＰＯ4またはＣＨ3ＣＯＯである］
  3. 【請求項３】 一般式（１）におけるＸがＯ、ＱがＣＨ
    2ＣＨ2である請求項２記載の高分子凝集剤。
  4. 【請求項４】 さらにアクリルアミドおよび／または他
    のカチオン性ビニルモノマーを構成単位とする共重合体
    であって（Ａ）中のカチオン性ビニルモノマーの合計量
    に対する（ｍ）の含量が５０モル％以上である請求項１
    〜３のいずれか記載の高分子凝集剤。
  5. 【請求項５】 該ビニル系水溶性重合体（Ａ）のｐＨ４
    におけるコロイド等量値が５．０以上である請求項１〜
    ４のいずれか記載の高分子凝集剤。
  6. 【請求項６】 １Ｎ−ＮａＮＯ3 中、３０℃で測定した
    固有粘度（ｄｌ／ｇ）が４以上である請求項１〜５のい
    ずれか記載の高分子凝集剤。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか記載の高分子凝
    集剤を汚泥に添加してフロックを形成して固液分離を行
    うことを特徴とする汚泥の脱水方法。
  8. 【請求項８】 さらに他のカチオン性ラジカル重合性ビ
    ニルモノマー（ｎ）を必須単位とするビニル系水溶性重
    合体（Ｂ）からなる高分子凝集剤を併用する請求項７記
    載の汚泥の脱水方法。
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