(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属研磨、機械加工等の産業から発生する金属粉を含有し、へキサン抽出物が５０ｍｇ／Ｌ以上で且つ懸濁物質の強熱減量が６５％以下である無機系含油汚泥を、カチオン基を有する高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤からなる高分子凝集剤及び無機凝集剤を用いて凝集させた後、スクリュープレス型脱水機を用いて脱水することを特徴とする無機系含油汚泥の脱水方法。
【請求項２】
前記のカチオン基を有する高分子凝集剤として、Ｎ−ビニールアクリルアミジン塩単位を含有する高分子凝集剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の無機系含油汚泥の脱水方法。
【請求項３】
前記スクリュープレス型脱水機が、ストレーナーを外側から洗浄する機構を有するスクリュープレス型脱水機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無機系含油汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属研磨、機械加工等の産業から発生する金属粉を含有する無機系含油汚泥の脱水方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属研磨、機械加工等の産業から発生する金属粉を含有する無機系含油汚泥（以下、単に「無機系含油汚泥」と言う）の脱水方法としては、該汚泥に高分子系や無機系の凝集剤等の薬品を添加して凝集処理し、浮上分離や沈澱分離等で固液分離し、得られるスラッジを産業廃棄物処理する方法が行われてきた。また、上記方法では産業廃棄物の減容化が不十分なことから、凝集剤等を用いない無薬注でフィルタープレス型脱水機で脱水する方法や高分子凝集剤を用いて凝集させた後、ベルトプレス型脱水機、遠心脱水機、多重円盤型脱水機等で脱水する方法が行われてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した脱水処理方法のうち、ベルトプレス型脱水機やフィルタープレス型脱水機を用いる場合の様な濾布式圧搾脱水では、無機系含油汚泥の油分による濾布汚染に起因する濾布の目詰まりによって脱水効率が低下し、安定した脱水処理は困難で、特に無機系含油汚泥の油分含有量等の性状の変動に対応して安定的に脱水処理することは困難であった。
【０００４】
一方、遠心脱水機や多重円盤型脱水機のような濾布を用いないタイプの機械脱水は、含油汚泥に対しては効果的であるが、金属粉を含有する汚泥に対しては、効果的ではなかった。例えば、遠心脱水機の場合、１０００〜３０００ｒｐｍ程度の高速回転による脱水機の摩耗、また、多重円盤型脱水機の場合、円盤部に汚泥固形分が固着し、脱水不能になる等のトラブルを生じるという欠点がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、無機系含油汚泥の効率的な脱水方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これらの従来技術の欠点を改善する方法として、無機系含油汚泥を効率良く脱水処理するための種々の処理方法について検討した結果、本発明者等は、無機系含油汚泥を高分子凝集剤を用いて凝集させた後、スクリュープレス型脱水機を用いて脱水することによって、従来技術の欠点を解消することができ、常に効率的に安定した脱水処理を実現することができることを見出したのである。
【０００７】
即ち、本発明は、金属研磨、機械加工等の産業から発生する金属粉を含有し、へキサン抽出物が５０ｍｇ／Ｌ以上で且つ懸濁物質の強熱減量が６５％以下である無機系含油汚泥を、カチオン基を有する高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤からなる高分子凝集剤及び無機凝集剤を用いて凝集させた後、スクリュープレス型脱水機を用いて脱水することを特徴とする無機系含油汚泥の脱水方法を提供するものである。
【０００８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の処理対象である無機系含油汚泥は、金属研磨、機械加工等の産業から発生し、へキサン抽出物（ｎ−へキサン抽出物）が５０ｍｇ／Ｌ（「リットル」、以下同様）以上であり、且つ、懸濁物質（suspended solids で、通常、「ＳＳ」と略称する）の強熱減量（「volatile suspended solids 」で、通常、「ＶＳＳ」と略称する）が６５％以下である汚泥を指す。ここで、「へキサン抽出物」は、油分含有量を表す一指標で、「ＶＳＳ」は、ＳＳ中の有機物含有量の一指標である。
【０００９】
本発明に用いる高分子凝集剤について説明する。高分子凝集剤にはカチオン基を有する高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤等があるが、本発明ではカチオン基を有する高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤が併用して使用される。
【００１０】
本発明に用いることができるカチオン基を有する高分子凝集剤について詳しく説明する。本発明に用いるカチオン基を有する高分子凝集剤とは、分子構造中にカチオン性を有する官能基を含む高分子凝集剤であり、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）の重合物、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）とアクリルアミドの共重合物やＮ−ビニールアクリルアミジン塩単位含有高分子凝集剤（例えば、特開平第５−１９２５１３号公報、特開平８−１５５５００号公報、特開平第８−２４３６００号公報、特開平９−８７３２３号公報等に開示される高分子凝集剤）等のカチオン性高分子凝集剤、並びに、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）等の少なくとも一種以上のカチオン性単量体とアクリル酸及びその塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩等の少なくとも一種以上のアニオン性単量体とアクリルアミドとの共重合物である両性高分子凝集剤等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。カチオン基を有する高分子凝集剤の分子量は、１００万以上であって、効果の観点から１００万〜３０００万の範囲が好ましい。これらのカチオン基を有する高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。なお、上記のＮ−ビニールアクリルアミジン塩単位含有高分子凝集剤は、合成により最終的に得られる高分子凝集剤がＮ−ビニールアクリルアミジン塩単位を含有するという意味である。Ｎ−ビニールアクリルアミジン塩単位含有高分子凝集剤の好ましい一例は、アクリルアミド単位、アクリロニトリル単位、Ｎ−ビニールアクリルアミジン塩酸塩単位、Ｎ−ビニールアクリルアミド単位、ビニールアミン塩酸塩単位、Ｎ−ビニールホルムアミド単位からなる共重合物である。
【００１１】
カチオン基を有する高分子凝集剤の添加量も特に限定されず、該凝集剤の種類や処理対象汚泥の種類、性状によって適正な添加量が異なるが、効果と経済性の観点から、処理対象汚泥のＳＳ当たり０．１〜１０．０重量％の添加量が好ましい。
【００１２】
本発明に用いる上記アニオン性高分子凝集剤について説明する。本発明において用いることができるアニオン性高分子凝集剤としては、例えば、アクリル酸及び／又はその塩の重合物、アクリル酸及び／又はその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸及び／又はその塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の三元（又は四元）共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。アニオン性高分子凝集剤の分子量の範囲は特に限定されないが、５００万〜２０００万の範囲が好ましい。これらのアニオン性高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。
【００１３】
アニオン性高分子凝集剤の添加量も特に限定されず、該凝集剤の種類や処理対象汚泥の種類、性状によって適正な添加量が異なるが、効果と経済性の観点から、処理対象汚泥のＳＳ当たり０．１〜３．０重量％の添加量が好ましい。
【００１４】
本発明においてカチオン基を有する高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤を併用する際に、各凝集剤の添加順序は特に限定されないが、カチオン基を有する高分子凝集剤を先に添加するのが好ましい。これらの併用によって、凝集剤同士の反応によって架橋したポリイオンコンプレックス（繊維状やその他の形状）が形成され、難脱水性汚泥のフロック強度を補う作用があるので好ましい。
【００１５】
本発明に用いる無機凝集剤について説明する。本発明において用いることができる無機凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の多価金属塩等を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１６】
無機凝集剤の添加量も特に限定はされず、該凝集剤の種類や処理対象汚泥の種類、性状によって適正な添加量が異なるが、効果と経済性の観点から、金属塩として処理対象汚泥のＳＳ当たり０．１〜２０重量％の添加量が好ましい。
【００１７】
各凝集剤の添加順序は、後述するジャーテストで適切な順序を決定すればよい。高分子凝集剤添加前に無機凝集剤を添加することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１８】
本発明に用いるスクリュープレス型脱水機とは、多孔パンチングプレートやスリット状のウェッジワイヤー等からなる円筒状のストレーナー（濾過筒）の内部に導入した凝集汚泥を極低速（０．１〜２．０ｒｐｍ）で回転する特殊形状のスクリューシャフトにより搬送しながら圧搾し、脱水を行うタイプの脱水機である。従って、スクリュープレス脱水機で脱水処理するには、フロック径がストレーナーの孔やスリット巾より大きいこと、凝集汚泥がスクリューにより長時間搬送、圧搾され捩じりが加わるので、フロックが強固で壊れ難いことなどが要望される。
【００１９】
本発明に用いてもよいスクリュープレス機構について詳しく説明する。
スクリュープレスへ凝集汚泥を導く方式としては、凝集汚泥を混和槽からシュートを介してスクリュープレス投入ホッパーに溜め、自重で導入する方式や、凝集汚泥を密閉式混和槽を介して給泥ポンプ吐出圧力により強制的に圧入する方式等があるが、これらに限定されない。
【００２０】
導入された凝集汚泥を固液分離する方式としては、水平方向に設けた長く直円筒状で多孔パンチングプレートからなるストレーナーにより固液分離する方式や、水平方向に設けた長く直円筒状でスリット状の多数の孔を有するウェッジワイヤーからなるストレーナーにより固液分離する方式等があるが、これらに限定されない。
【００２１】
スクリュープレス型脱水機のストレーナー表面を洗浄する方式としては、ストレーナードラム外周に洗浄ヘッダーを組み込み、一定時間毎に高圧給水洗浄する方式や、ストレーナードラム外周に穴空き配管を固定し、常圧で給水洗浄する方式等のストレーナーを外側から洗浄する方式があるが、これらに限定されない。例えば、スクリューシャフトに給水用の穴を開けておき、ストレーナーを内側から洗浄する方式を採ることもできるが、スクリューシャフト強度の点からは、スクリューシャフトに穴が無くてもよいストレーナーを外側から洗浄する方式の方が好ましい。また、洗浄ヘッダーで一定時間毎に高圧給水洗浄する方式が洗浄効率の点で好ましい。
【００２２】
スクリュープレス出口部での圧搾方式としては、スクリュー先端の脱水ケーキ排出口に設けたテーパーコーンで押さえることによって圧搾する方式等がある。テーパーコーンのタイプとしては、テーパーコーン自体がスクリュープレス出口部のストレーナードラムに対して全開閉する様に（油圧）圧搾して同時に脱水ケーキの切断を行うタイプ（特開平６−３０８３６号公報）、また、ケーシング内部にスプリングを内蔵させ、これでロッドを介してテーパーコーンをスクリュープレス出口部のストレーナードラムに対して一定圧で押しつけることにより、スクリューシャフトで送られてきた脱水ケーキが断続的に切断される様にしたタイプ、脱水リングで圧搾するタイプ等があるが、これらに限定されない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
上述の各凝集剤の添加順序としては、好ましくはカチオン基を有する高分子凝集剤を無機系含油汚泥に添加し、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加併用することによって凝集汚泥の脱水性は飛躍的に向上する。更に、カチオン基を有する高分子凝集剤を添加する前の工程で無機凝集剤を添加するのが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２５】
上述の各凝集剤の最適な種類と最適添加量等は、各凝集剤の種類と添加量、更には複数の凝集剤の添加順序等を変化させてジャーテストを行ない、フロック径、フロック強度及び脱水ケーキ含水率等の結果から決定すればよい。
【００２６】
本発明の方法は、無機系含油汚泥の温度０〜７０℃の範囲で適応可能であるが、２０〜４０℃の範囲がより好ましい。
【００２７】
本発明においては、フロックを生成した汚泥をそのままスクリュープレス型脱水機で脱水するのが通常であるが、フロックを分離濃縮する前処理を行ってからスクリュープレス型脱水機で脱水してもよい。前処理としては、例えば、浮上分離、沈澱分離、振動ふるい等による濾過分離等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、フロックに気泡が含有されて軽い場合は浮上分離装置を用いると良く、一方、フロックの密度と粒子径が大きく、その沈降性が良い場合は凝集沈澱装置を用いると良い。
【００２８】
フロックを生成した汚泥をそのまま又は浮上分離や凝集沈澱等でフロックを濃縮して得たスラッジを脱水するのに、本発明では、スクリュープレス型脱水機を用いるが、次にスクリュープレス型脱水機の一例を図１を参照しつつ説明する。図１は、本発明に好ましく用いられるスクリュープレス型脱水機の一例の部分切欠側面図である。なお、フロックを生成した汚泥をそのままスクリュープレス型脱水機に送る場合について説明するが、スラッジの場合も同様であることは勿論である。
【００２９】
図示されていない混和槽からフロックを生成した汚泥を図示されていないシュートを介して圧入用配管１に送り、この配管を通しストレーナーとしての多孔パンチングプレート３内に投入する。パンチングプレート３にはスクリュー羽根２ａを有するスクリューシャフト２が内蔵されている。図示されていない駆動源からチェーン又はベルト等を介して、スクリューシャフト２の右端のスプロケット２１へ駆動力が伝達され、スクリューシャフト２が回転する。この回転により、投入された汚泥がスクリューシャフト２のスクリュー羽根２ａにより、図１で右方向に圧送される。
【００３０】
パンチングプレート３内は、図１の右方向に向かった順に重力濾過ゾーン、圧密ゾーン、圧搾ゾーンの３ゾーンに別けて考えることができる。投入直後の汚泥は、重力濾過ゾーンで、主にその自重でパンチングプレート３の無数の孔を通して脱水が進行する。重力濾過で或る程度脱水された汚泥は、圧密ゾーンでフロック同士の擦り合わせ効果によりパンチングプレート３の無数の孔を通して更に脱水される。次いで、脱水汚泥は、圧搾ゾーンでスクリュー羽根２ａの押圧力とスクリューシャフト２の右端側のテーパーコーン６と圧搾力によりパンチングプレート３の無数の孔を通して更に脱水され、脱水ケーキとなる。テーパーコーン６は、油圧駆動でパンチングプレート３の右端（スクリュープレス出口部）と左右方向に全開閉する様になっており、左方向に閉じる際に圧搾と共に脱水ケーキの切断を行う。パンチングプレート３の無数の孔を通して濾液受皿４に滴り落ちる濾液は、必要に応じて適当な処理を受けた後、系外に排出され、また、テーパーコーン６で切断された脱水ケーキも系外に排出される。
【００３１】
環状の洗浄ヘッダー５の内側管壁には多数の孔が開口しており、給水ゴムホース５１から送られる高圧洗浄水をパンチングプレート３に向けて噴射して、パンチングプレート３の孔を閉塞させようとするリーク汚泥を高圧洗浄水で洗い流し、濾過受皿４を介して排出し、この様にして効果的に目詰まりを防止する。この洗浄ヘッダー５は、ガイドチェーン５２により左右方向に往復移動し、パンチングプレート３の全体を目詰まりから防ぐ。
【００３２】
本発明によれば、無機系含油汚泥をスクリュープレス型脱水機で脱水するのに充分な強度を有するフロックを生成させることができ、スクリュープレス型脱水機で効率良くフロックを生成した汚泥の脱水処理を行なうことができる。その結果、脱水汚泥（脱水ケーキ）の含水率の飛躍的な低下が可能になる。
【００３３】
【実施例】
次に実施例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の表中で、単に「％」となっているのは「重量％」を表す。
【００３４】
試験例１〜２２及び比較例１〜３８
以下の試験例と比較例において使用したＮ−ビニールアクリルアミジン塩単位を含有する高分子凝集剤（Ｖ）、カチオン性高分子凝集剤（Ｃ）、両性高分子凝集剤（Ｒ）及びアニオン性高分子凝集剤（Ａ）のモノマー組成を表１に示す。また、使用した無機凝集剤は、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）及び塩化第二鉄（塩鉄）である。更に、以下の試験例に使用した無機系含油汚泥＜１＞及び＜２＞の性状を表２に示す。
【００３５】
【表１】
0003635954.tif 000002
【００３６】
【表２】
0003635954.tif 000003
【００３７】
試験例においては、表２に示した無機系含油汚泥＜１＞と＜２＞に、表１の高分子凝集剤を用いて凝集させた後、フロックを生成した汚泥をそのままスクリュープレス型脱水機〔商品名「ＳＰＳ−３０５ＣＰＨＳ」：ストレーナーの直径φ３００ｍｍ、同Ｌ／Ｄ（長さ／直径）＝５、オルガノ株式会社製〕により脱水処理した。また、比較例においては、無機系含油汚泥＜１＞と＜２＞について、従来方法により（凝集）・脱水処理した。凝集処理における温度、攪拌や遠心処理の回転数、各凝集剤添加後の攪拌時間を脱水機の種類との関連で表３に纏めた。
【００３８】
【表３】
0003635954.tif 000004
【００３９】
即ち、各試験例及び比較例において、無機系含油汚泥＜１＞及び＜２＞に表４、５、６、７に示す添加順序及び添加量で各凝集剤を添加し（但し、フィルタープレス脱水機の場合は、凝集剤の添加なし）、表３の条件下で汚泥中の懸濁物質を凝集させ、各種脱水機で脱水テストを行った。結果も表４、５、６、７に示す。なお、表中の脱水性の表示は、次のような基準に従って評価した判定結果である。
◎・・・極めて良好
○・・・良好
△・・・やや不良
×・・・不良
【００４０】
【表４】
0003635954.tif 000005
【００４１】
【表５】
0003635954.tif 000006
【００４２】
【表６】
0003635954.tif 000007
【００４３】
【表７】
0003635954.tif 000008
【００４４】
表４と表６から明らかなように、フロックを形成させ、スクリュープレス型脱水機によって脱水処理する際に、カチオン基を有する高分子凝集剤を添加した試験例１、２及び１４、１５、カチオン基を有する高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤を添加した試験例３〜８及び１６〜１８、および、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用した試験例９〜１３及び１９〜２２においては、いずれの無機系含油汚泥に対しても脱水性が良好な結果が得られ、かつ、脱水ケーキ含水率が飛躍的に低下し、安定した効率的な脱水処理が行えた。
【００４５】
これに対し、表５と表７から明らかなように、ベルトプレス型脱水機やフィルタープレス型脱水機等の濾布式脱水機及び多重円盤型脱水機や遠心脱水機等のスクリュープレス型脱水機以外の脱水機で機械的に脱水処理した比較例１〜３２では、試験例１〜２２に比べ脱水性、脱水ケーキ含水率ともに劣り、常に安定した脱水性を維持することは困難であった。また、遠心脱水機の場合は、摩耗が観察された。本発明によれば、いずれの無機系含油汚泥に対しても、上記のいずれの比較例と比べても脱水性、脱水ケーキ含水率が良好であり、連続的に安定した脱水処理が可能であった。
【００４６】
また、表８に、ケーキ発生量について、ベルトプレス型脱水機又は遠心脱水機を用いた既設処理（比較例４及び２４）と本発明に従ったスクリュープレス脱水処理（試験例１０と２０）との比較を示す。表８中のケーキ発生量（％）は既設処理での発生量に対するスクリュープレス（ＳＰ）脱水処理での発生率で示し、表８中の「（ＳＰ／既設）」はこのことを表している。
【００４７】
【表８】
0003635954.tif 000009
【００４８】
表８から明らかなように、いずれの汚泥に対しても本発明の方法に従って、高分子凝集剤と無機凝集剤を添加し、スクリュープレス型脱水機で脱水した場合、ケーキ含水率が飛躍的に減少すると共にケーキ発生量の低減が可能となった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、無機系含油汚泥をスクリュープレス型脱水機で脱水処理するのに充分な強度を有するフロックを凝集処理により生成させることができ、効率良く無機系含油汚泥の脱水処理を行なうことができる。その結果、脱水汚泥のケーキ含水率の飛躍的な低下が可能となり、また、ケーキ発生量の低減が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に好ましく用いられるスクリュープレス型脱水機の一例の部分切欠側面図である。
【符号の説明】
１  圧入用配管
２  スクリューシャフト
３  多孔パンチングプレート
４  濾液受皿
５  洗浄ヘッダー
６  テーパーコーン
【図１】
0003635954.tif 000010