JPH1147799A - 汚泥の脱水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、汚泥ケーキについてその含水率を
下げ、強固な凝集フロックを形成する汚泥の脱水方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 汚泥にポリオキシエチレンアルキルアミ
ンを加え、次いで高分子凝集剤を加えた後、脱水する。
ポリオキシエチレンアルキルアミンとしては、ポリオキ
シエチレンラウリルアミンが好ましい。高分子凝集剤と
しては、公知のカチオン性、両性、アニオン性またはノ
ニオン性の高分子凝集剤が使用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥の脱水方法に
関し、更に詳しくは含水率の低い脱水ケーキを得ること
ができる汚泥の脱水方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より汚泥の脱水処理にはカチオン性
高分子凝集剤が広く用いられている。このようなカチオ
ン性高分子凝集剤には、例えばジメチルアミノエチル
（メタ）アクリレートの３級塩、または４級塩の重合
体、またはアクリルアミドとの共重合体が挙げられる。
しかしながら、近年、下水道の整備などにより汚泥発生
量が増加し、汚泥中の有機物量の増加や汚泥性状の悪化
が進んでいる。上記のようなカチオン性高分子凝集剤で
は、ケーキ含水率が十分に下がらない。大量の最終処分
には、これでは既に処理速度が間に合わなくなってきて
いる。ケーキを埋立て処分しようとしてもその運搬費用
がかさみ、焼却しようとしても焼却のための燃料費用が
かさむという問題があった。こうした従来のカチオン性
高分子凝集剤の欠点を改良する方法としては、ポリ硫
酸鉄と汚泥を反応させ、次いで高分子凝集剤で脱水する
方法が、特開昭５８−５１９９８号公報に、無機凝集
剤を添加後、両性高分子凝集剤で脱水する方法が、特開
昭６３−１５８２００号公報等に、開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法では得られるケーキの含水率は下がるものの、フ
ロック強度は不十分で、そのための処理量を上げること
ができないという問題があった。一方、の方法ではケ
ーキ含水率は、従来のカチオン性高分子凝集剤による単
独の処理と大差ないのが現状である。そこで本発明者ら
はこのような状況に鑑み、強固な凝集フロックを形成
し、ケーキ含水率を低下させる方法について鋭意検討し
た結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、汚泥ケーキについてその含水率を下げ、強固な凝集
フロックを形成する汚泥の脱水方法を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の方法
で達成できる。 （１）汚泥にポリオキシエチレンアルキルアミンを加
え、次いで高分子凝集剤を加えた後、脱水することを特
徴とする汚泥の脱水方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明では、ポリオキシエチレンアルキルアミン
を汚泥に加える。加えられるポリオキシエチレンアルキ
ルアミンとしては、例えば、ポリオキシエチレン−ｎ−
オクチルアミン、ポリオキシエチレン−ｎ−ノニルアミ
ン、ポリオキシエチレン−ｎ−デシルアミン、ポリオキ
シエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンテトラ
デシルアミン、ポリオキシエチレンセチルアミン、ポリ
オキシエチレンオクタデシルアミン、ポリオキシエチレ
ンステアリルアミン等が挙げられる。その中でも、高分
子凝集剤を添加した後の凝集フロックの重力ろ過性や、
脱水ケーキの含水率低下の効果の点で、ポリオキシエチ
レンラウリルアミンが好ましい。これらは、例えば炭素
量が８〜２０のアルキル基が結合したアミンに酸化エチ
レンを反応させ、付加重合させれば製造できる。

【０００６】ポリオキシエチレンアルキルアミンの添加
量は、汚泥の性状によって変動するので一概には規定で
きないが、おおむね汚泥に対して１００〜５０００ｐｐ
ｍの範囲であるとよい場合が多い。１００ｐｐｍ未満で
は、含水率低下の効果の少ないことがある。５０００ｐ
ｐｍを越えるとケーキ含水率の低下効果は大きいが、余
り経済的はでない。なお、汚泥とポリオキシエチレンア
ルキルアミンとの混合目的は、フロックの生成ではない
ので、十分混合されるように通常の撹拌より強い撹拌を
行うのが好ましい。

【０００７】ポリオキシエチレンアルキルアミンとの混
合に引き続き、高分子凝集剤を添加・混合する。これに
より汚泥はフロックを生成する。添加・混合する高分子
凝集剤としては、公知のカチオン性、両性、アニオン性
またはノニオン性の高分子凝集剤がいずれも使用可能で
ある。本発明で用いられる高分子凝集剤の中で、例えば
カチオン性高分子凝集剤としては、下記一般式（１）で
表されるカチオン性モノマー単位を必須成分として有す
る化合物の例を挙げることができる。一般式（１）で表
されるカチオン性モノマー単位の含有量は、好ましくは
５モル％以上がよい。 一般式（１）

【０００８】

【化１】

【０００９】（上記式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル
基、Ｒ²、Ｒ³は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ⁴は水素
原子、炭素数１〜４のアルキル基またはベンジル基、Ａ
は酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン
基またはヒドロキシプロピレン基、Ｘ^-はアニオン性イ
オンを表す。） 上記一般式（１）で表されるカチオン性モノマーは、例
えば中和塩、あるいは四級化物である。以下のような各
種のアクリレート化合物またはメタクリレート化合物、
各種のアクリルアミド化合物またはメタクリルアミド化
合物、これらの中和塩、あるいは四級化物が挙げられ
る。ただし一般式（１）で表される化合物はこれらに限
定されるものではない。

【００１０】アクリレート、メタクリレート化合物とし
ては、例えば以下のようなものが挙げられる。すなわ
ち、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたは
ブチル）アクリレートまたはメタクリレート、ジエチル
アミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アク
リレートまたはメタクリレート、ジ−ｎ−プロピルアミ
ノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレ
ートまたはメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メ
チル、エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートま
たはメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、
エチル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメ
タクリレート、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エ
チル、プロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタ
クリレート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プ
ロピルまたはブチル）アクリレートまたはメタクリレー
トなどを挙げることができる。

【００１１】アクリルアミドまたはメタクリルアミド化
合物としては、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロ
ピルまたはブチル）アクリルアミドまたはメタクリルア
ミド、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまた
はブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ
−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまた
はブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ
イソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたは
ブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ−
ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブ
チル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジ−ｓ
ｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたは
ブチル）アクリルアミドまたはメタクリルアミド、ジイ
ソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピルまたはブチ
ル）アクリルアミドまたはメタクリルアミドなどを挙げ
ることができる。

【００１２】上記の中和塩としては、ハロゲン化水素、
硫酸、硝酸、酢酸などによる塩を挙げることができる。
四級化物としては、ハロゲン化アルキル、ベンジルハラ
イド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物
などが挙げられる。本発明で用いられるカチオン性高分
子凝集剤としては、上記の一般式（１）で表されるカチ
オン性モノマー単位を必須成分として有する化合物に限
らない。その他にも、アミジン単位を有するカチオン性
高分子凝集剤を挙げることができる。アミジン単位を有
するそのようなカチオン性高分子凝集剤は、下記一般式
（２）及び／または一般式（３）で表されるアミジン単
位を含有する。そのようなアミジン単位に加え、下記一
般式（４）〜（６）のいずれかで表される繰り返し単位
を含んでいてもよい。なお、一般式（２）及び／または
一般式（３）で表されるアミジン単位の含有量は、２０
〜９０モル％、好ましくは５０〜９０モル％がよい。 一般式（２）

【００１３】

【化２】

【００１４】一般式（３）

【００１５】

【化３】

【００１６】一般式（４）

【００１７】

【化４】

【００１８】一般式（５）

【００１９】

【化５】

【００２０】一般式（６）

【００２１】

【化６】

【００２２】（式中Ｒ¹、Ｒ²は水素原子またはメチル基
を、Ｒ³は炭素数１〜４のアルキル基または水素原子、
Ｘ^-は陰イオンを表す。） 上記一般式（２）または（３）が示すアミジン単位を有
するカチオン性高分子凝集剤は、１規定の食塩水中０．
１ｇ／ｄｌの溶液として、２５℃で測定した還元粘度が
０．１〜１０ｄｌ／ｇであることが好ましい。この還元
粘度が０．１ｄｌ／ｇ未満では凝集力が弱く、汚泥の処
理量が低下する傾向が見られて余り好ましくない。

【００２３】アミジン単位を有するこのようなカチオン
性高分子凝集剤の製造方法は、例えば下記一般式（７）
で表される化合物と、アクリロニトリルまたはメタクリ
ロニトリルとの共重合体を製造し、該共重合体にアミノ
基を生成せしめ、同時にまたは続いてアミノ基とシアノ
基と反応させてアミジン化することによって得ることが
できる。詳しくは、特開平５−１９２５１３号公報に記
載されている。 一般式（７）

【００２４】

【化７】

【００２５】（式中、Ｒ²は水素原子またはメチル基
を、Ｒ³は炭素数１〜４のアルキル基または水素原子を
あらわす。） 汚泥に加える凝集剤としては、上記のようなカチオン性
凝集剤に代え、あるいはそれとともに両性高分子共重合
体からなる高分子凝集剤を用いてもよい。具体的には、
分子内にビニル系カチオン性モノマー単位、ビニル系ア
ニオン性モノマー単位及びビニル系ノニオン性モノマー
単位を共重合してなる両性高分子共重合体を挙げること
ができる。アニオン性モノマーあるいはノニオン性モノ
マーと共重合するビニル系カチオン性モノマーとして
は、既に一般式（１）で表した中和塩、あるいは四級化
物などが挙げられる。これらのビニル系カチオン性モノ
マーは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用
いてもよい。

【００２６】ビニル系アニオン性モノマーとしては、ア
クリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタ
リルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルア
ミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸、２−メタアクリルアミドエタン
スルホン酸、２−メタアクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホ
ン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４
−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタクリ
ロイルオキエタンスルホン酸、３−メタアクリロイルオ
キシプロパンスルホン酸、４−メタアクリロイルオキシ
ブタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属、アルカリ
土類金属などの金属塩またはアンモニウム塩が例示され
る。これらのアニオン性モノマーは１種用いてもよい
し、２種以上組み合わせて用いてもよい。

【００２７】共重合するビニル系ノニオン性モノマーと
しては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸
エステル、（メタ）アクロニトリル、酢酸ビニルなどが
挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。
両性高分子共重合体の場合、製造方法は問題にならな
い。アクリル系高分子化合物にカチオン性単位を導入す
るには、カチオン性モノマーを使用しない方法もある。
例えば、（メタ）アクリルアミドの重合体を形成し、炭
素１〜４のジアルキルアミンとホルマリンを用いてマン
ニッヒ反応によりアミノメチル化する。中和塩の生成
は、例えばアミノメチル化したこの重合体に鉱酸、有機
酸を反応させる。第四級アンモニウム塩の生成は、例え
ば炭素数１〜４のアルキルハライドを反応させる。ベン
ジルハライドを反応させる。あるいは炭素数１〜４のア
ルコールと硫酸とからなるジエステルを反応させる。

【００２８】カチオン性単位の導入には、その他にも、
上記のビニル系アニオン性モノマーをあらかじめ共重合
させ、次いでアミジン化するという方法もある。上記の
ような両性高分子凝集剤に代えあるいはそれらととも
に、アニオン性またはノニオン性高分子凝集剤を汚泥に
加えてもよい。汚泥に加えることができるアニオン性ま
たはノニオン性高分子凝集剤としては、ポリアクリルア
ミド、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリルア
ミド・アクリル酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩共重合物な
どが挙げられる。

【００２９】なお、カチオン性高分子凝集剤以下の上述
の高分子凝集剤は、単独であるいは二種以上を組み合わ
せて用いることができる。高分子凝集剤の添加量は汚泥
の性状によって変動する。一概には規定できない。汚泥
の固形物１００重量部あたりおおむね、０．１〜５．０
重量部、好ましくは０．２〜３．０重量部の範囲であ
る。性状に制限はない。粉末、溶液、エマルジョンなど
目的に応じて任意に選ぶことができる。高分子凝集剤を
加える手順は、例えば汚泥にカチオン性あるいは両性高
分子凝集剤を加えて汚泥の凝集フロックを形成し、その
後必要があれば更にアニオン性高分子凝集剤などを添加
・混合するとよい。フロックが巨大化し、脱水は更に容
易になる。

【００３０】本実施の態様では、無機凝集剤を使用しな
いので焼却炉の腐食や焼却灰溶融処理における問題を生
じる恐れがない。しかし、これらの問題が支障とならな
い範囲であれば必要に応じて無機凝集剤と併用すること
もできる。併用される無機凝集剤としては例えば、硫酸
バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ鉄な
どを挙げることができる。フロック化した汚泥の脱水は
通常、脱水機を用いて行う。脱水に用いる脱水機には特
に制限はない。例えば、通常の汚泥処理に使用される遠
心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水
機、フィルタープレス脱水機、真空脱水機等を挙げるこ
とができる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。なお、試験に用いた高分子凝集剤は下記第１表
の通りであり、試験に際しては蒸留水により０．２％に
溶解した。

【００３２】

【表１】

【００３３】〔実施例１〜８〕、〔比較例１〜６〕 ｐＨ：６．７、ＴＳ：２．１％、ＳＳ：１．７％、ＶＴ
Ｓ：６３．４％、電気伝導率：５．１ｍＳ／ｃｍの性状
を有する下水消化汚泥２００ｍｌを３００ｍｌビーカー
に入れ、ポリオキシエチレンラウリルアミン（以下、Ｐ
ＯＥＬＡ）を所定量添加して５００ｒｐｍで３０秒間撹
拌した。

【００３４】次に、上記の高分子凝集剤ＡまたはＢを第
２表に示す量で添加して２００ｒｐｍで３０秒間撹拌し
た。撹拌により生じた凝集フロックの大きさを測定した
後、ポリエステル製ろ布上に移し、重力ろ過性を観察し
た。また重力ろ過後の汚泥を２枚のポリエステル性ろ布
に挟み、エアシリンダーで面圧０．４ｋｇ／ｃｍ²の圧
力で一分間圧搾脱水した後、常法により脱水ケーキの含
水率を測定した。結果を第２表に記載する。なお、比較
例１〜６としてＰＯＥＬＡを添加しなかった場合、及び
ＰＯＥＬＡに代えて硫酸バンドまたはポリ塩化アルミニ
ウム（ＰＡＣ）を使用した場合の試験を行った。結果を
第２表に併記する。

【００３５】

【表２】

【００３６】なお、ろ過水量とは１２０秒間にろ過で流
出したろ液の量（ミリリットル）を示す。 〔実施例９〜１４〕、〔比較例７〜１０〕 ｐＨ：５．９、ＴＳ：３．２％、ＳＳ：３．１％、ＶＴ
Ｓ：７８．０％、電気伝導率：１．８ｍＳ／ｃｍの性状
を有する下水混合生汚泥を使用した以外は、実施例１と
同様に試験を行った。結果を第３表に記載する。

【００３７】

【表３】

【００３８】なお、ろ過水量とは３０秒間にろ過で流出
したろ液の量（ミリリットル）を示す。 〔実施例１５〜２２〕、〔比較例１１〜１２〕 ｐＨ：６．９、ＴＳ：３．１％、ＳＳ：２．９％、ＶＴ
Ｓ：５８．８０％、電気伝導率：２．０ｍＳ／ｃｍの性
状を有するし尿処理汚泥を使用し、高分子凝集剤Ｃを用
いた以外は実施例１と同様に試験を行った。結果を第４
表に記載する。

【００３９】

【表４】

【００４０】なお、ろ過水量とは６０秒間にろ過で流出
したろ液の量（ミリリットル）を示す。実施例の結果か
ら明らかなように、本発明の方法は、従来の高分子凝集
剤のみを使用して脱水する場合と比較して、凝集状態は
良好で、ろ過性に優れ、特にケーキ含水率が大幅に低下
していることが分かる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、汚泥にポリオキシエチレンア
ルキルアミンを加え、次いで高分子凝集剤を加えた後、
脱水するから、含水率を大幅に下げ、強固な凝集フロッ
ク（脱水ケーキ）を形成できる汚泥の脱水方法を提供で
きる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥にポリオキシエチレンアルキルアミ
   ンを加え、次いで高分子凝集剤を加えた後、脱水するこ
   とを特徴とする汚泥の脱水方法。