(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に無機凝集剤を添加した後、両性有機高分子凝集剤を添加し、得られた凝集汚泥を重力脱水し、次いで、重力脱水汚泥に無機凝集剤を添加した後、遠心脱水機内に両性有機高分子凝集剤を注入しながら該遠心脱水機で遠心脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥の脱水方法に係り、特に、無機凝集剤と有機高分子凝集剤（以下「ポリマー」と称す。）とを用いて汚泥を凝集、脱水処理することにより、高い処理効率にて低含水率の脱水ケーキを得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水、し尿又は有機性産業廃水などの処理工程で発生する有機性汚泥の処理方法としては、
▲１▼  汚泥にカチオンポリマーを添加した後、ベルトプレス又は遠心脱水機で脱水する方法
▲２▼  汚泥にカチオンポリマーを添加して重力脱水し、脱水汚泥に更にカチオン強度が高いカチオンポリマーと無機凝集剤を添加してベルトプレス等で脱水する方法（特公平１−１７７６０号公報）
▲３▼  汚泥に無機凝集剤を添加した後両性ポリマーを添加して造粒凝集又は造粒濃縮した後、脱水機で脱水する方法（特開平４−５９１００号公報）
▲４▼  汚泥に無機凝集剤を添加して遠心脱水機に供給し、両性ポリマーを機内注入して脱水する方法
などがある。
【０００３】
なお、遠心脱水機を用いる汚泥の脱水方法としては、汚泥を脱水機に供給し、カチオンポリマーを機内に注入して脱水する方法が最も一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の汚泥の脱水方法のうち、カチオンポリマーを用いる脱水方法では、脱水効率が悪く、処理量（処理可能な汚泥量）及び得られる脱水ケーキ含水率において良好な結果が得られない。
【０００５】
また、特公平１−１７７６０号公報記載の方法でも処理効率は十分とは言えず、しかも、２種類のカチオンポリマーを用いるため、ポリマーの溶解、注入のためのラインが複雑になるという欠点がある。
【０００６】
特開平４−５９１００号公報記載の無機凝集剤と両性ポリマーとを併用する方法は、比較的脱水効率に優れた方法ではあるが、造粒汚泥を遠心脱水機で脱水する場合、遠心脱水機内の給泥部及び脱水部で汚泥フロックが破壊され、十分な脱水を行えないという不具合がある。また、両性ポリマーの必要添加量が多いという欠点もある。
【０００７】
また、汚泥に無機凝集剤を添加して遠心脱水機に供給し、両性ポリマーを機内注入して脱水する方法では、余剰汚泥等の低濃度で脱水性の悪い汚泥を対象とした場合、固形物処理量が少なく（液量が律速となるため）、その上、十分に含水率の低い脱水ケーキを得ることができない。
【０００８】
更に、カチオンポリマーを機内注入して脱水機で脱水する一般的な脱水法でも、汚泥濃度が低い場合には、液量が律速となって固形物処理量が少ない上に、フロック強度が弱いためにケーキ含水率の低減が不十分となるという欠点がある。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、凝集剤使用量の低減、固形物処理量の増大、脱水ケーキ含水率の低減が可能で、低濃度で脱水性の悪い汚泥であっても効率的な処理を行うことができる汚泥の脱水方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚泥の脱水方法は、汚泥に無機凝集剤を添加した後、両性有機高分子凝集剤を添加し、得られた凝集汚泥を重力脱水し、次いで、重力脱水汚泥に無機凝集剤を添加した後、遠心脱水機内に両性有機高分子凝集剤を注入しながら該遠心脱水機で遠心脱水することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、汚泥に無機凝集剤を添加した後、両性ポリマーを添加して得られた凝集汚泥を重力脱水するため、さほど強いフロック強度は必要とされず、このため、凝集汚泥を遠心脱水する場合に比べて薬注量を大幅に（一般には２／３程度に）低減できる。
【００１２】
そして、重力脱水により予め濃縮された重力脱水汚泥に無機凝集剤を添加した後、遠心脱水機に供給して、機内に両性ポリマーを注入して遠心脱水処理するため、機内で形成されるフロック強度が強く、水量負荷が低減されることにより、汚泥処理量が増大し、得られるケーキの含水率も十分に低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例方法を示す系統図である。
【００１５】
本実施例の方法においては、第１反応槽１において、まず被処理汚泥（原泥）に無機凝集剤を添加して撹拌することにより、汚泥の荷電を中和して汚泥を調質すると共に、溶解性リンの固定化を行う。
【００１６】
第１反応槽１の調質汚泥は、更に第２反応槽２に送給し、両性ポリマーを添加して撹拌することにより、造粒凝集させる。
【００１７】
第２反応槽２の造粒凝集汚泥は重力脱水機３で重力脱水する。
【００１８】
重力脱水汚泥は、次いで第３反応槽４において、再度無機凝集剤を添加して強撹拌し、より一層高度に汚泥の荷電中和を行う。
【００１９】
第３反応槽４の汚泥は、給泥ポンプ５で遠心脱水機６に供給し、両性ポリマーを機内に注入して脱水処理する。
【００２０】
この遠心脱水処理では、給泥される汚泥が既に十分に濃縮されており、フロックの強度が強いため、固形物処理量が多く、ケーキ含水率を十分に低下させることができる。
【００２１】
本発明において、第１反応槽１に添加する無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸鉄などを挙げることができる。
【００２２】
第１反応槽１への無機凝集剤の添加量は使用する化合物の種類にもよるが、汚泥のＳＳに対して５〜１５重量％とするのが好ましい。
【００２３】
一方、両性ポリマーとしては、カチオン性構成単位（カチオン基）量（以下「カチオン量」と称す。）を示すｐＨ３でコロイド滴定したコロイド当量値（ａ値）が１．０〜３．７ｍｅｑ／ｇ、アニオン性構成単位（アニオン基）量（以下、「アニオン量」と称す。）とカチオン性構成単位量の差を示すｐＨ７でコロイド滴定したコロイド当量値（ｂ値）が−１．７〜０．７ｍｅｑ／ｇであり、かつアニオン量／カチオン量の比を示す（ａ−ｂ）／ａの値が０．８〜１．８の範囲にあるものが好ましい。
【００２４】
このような両性ポリマーとしては、例えばアニオン性のモノマー成分及びカチオン性のモノマー成分の共重合体、アニオン性のモノマー成分、カチオン性のモノマー成分及びノニオン性のモノマー成分の共重合体、或いはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分の共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などを挙げることができる。
【００２５】
ここで、アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。カチオン性のモノマー成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、及びそれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレート四級化物（ＤＡＡ）などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩（ＤＡＰＡＡｍ）を用いても良い。ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド（ＡＡｍ）、メタアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどを挙げることができる。また、これらの化合物の共重合体として、具体的にはＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＡ／ＡＡ共重合体、又はＮａＡ／ＡＡｍ共重合体のマンニッヒ変性物などを挙げることができる。
【００２６】
第２反応槽２への上記両性ポリマーの添加量は、汚泥のＳＳに対して０．４〜１．２重量％とするのが好ましい。
【００２７】
また、重力脱水機３としては、傾斜スクリーン（ウェッジワイヤスクリーン）、濾布走行型（ベルトプレス）、ロータリースクリーン型などを採用することができる。
【００２８】
この重力脱水機３では、一般に汚泥濃度６〜１０％に脱水されるが、後工程の第３反応槽４を好適濃度とすると共に、給泥ポンプ５による安定供給を行うために、給泥ポンプ５の吐出量を所定値としたときに、第３反応槽４の液位が一定となるように、必要に応じて分離水の一部を重力脱水機３の分離水槽３Ａから第３反応槽４に溢流させる。このように、分離水を溢流させることにより、第３反応槽４における重力脱水汚泥の濃度は３〜５％に調整するのが好ましい。
【００２９】
なお、第３反応槽４に添加する無機凝集剤としては、前述の第１反応槽１に添加する無機凝集剤と同様のものを用いることができ、その添加量は、汚泥のＳＳに対して３〜７重量％とするのが好ましい。
【００３０】
給泥ポンプ５の吐出量は、第３反応槽４内の汚泥濃度が上記好適範囲となるように適宜調整する。具体的には、原泥濃度０．８％で原泥供給量が２０ｍ３  ／ｈｒのときに、第３反応槽４内の汚泥濃度４％とするためには、給泥ポンプ５の吐出量は４ｍ３  ／ｈｒ程度とされる。
【００３１】
また、遠心脱水機６に注入される両性ポリマーとしては、好ましくは、前述の第２反応槽２に添加される両性ポリマーと同一のものが使用され、その添加量は、汚泥のＳＳに対して０．２〜０．６重量％程度とするのが好ましい。
【００３２】
このような本発明の汚泥の脱水方法によれば、脱水性の悪い汚泥の処理においても、カチオンポリマーのみを用いる従来法に比べて、汚泥処理量は２倍に増大し、また、得られるケーキ含水率は４％以上低減できる。また、無機凝集剤を添加した後、両性ポリマーを添加して重力脱水し、更に無機凝集剤を添加した後両性ポリマーを添加し、これをベルトプレス脱水又は遠心脱水する方法に比べても汚泥処理量を６割以上増加させると共に、得られるケーキ含水率を１〜２％程度低減できる。
【００３３】
このような本発明の汚泥の脱水方法は、下水、廃水の処理に伴って発生する余剰汚泥、混合汚泥、消化汚泥などの脱水処理に有効である。
【００３４】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
なお、以下の実施例及び比較例においては、原泥として下水オキシデーションディッチ法余剰汚泥（濃度０．６％）の処理を行った。また、無機凝集剤、両性ポリマー、カチオンポリマーとしては、下記のものを用いた。
【００３６】
無機凝集剤：ＰＡＣ
両性ポリマー：ｐＨ３におけるコロイド当量（ａ）値が２．６ｍｅｑ／ｇ、ｐＨ７におけるコロイド当量（ｂ）値が０ｍｅｑ／ｇで（ａ−ｂ）／ａの値が１のＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体を用いた。
【００３７】
カチオンポリマー：栗田工業（株）製「クリフィックスＣＰ６０４」
また、重力脱水機としてのベルトプレス型脱水機及び遠心脱水機としては、下記のものを用いた。
【００３８】
ベルトプレス型脱水機：栗田工業（株）製「ハイドプレスＰＡ１２５０」：有効濾布幅１．０ｍ
遠心脱水機：巴工業社製「ＰＭ−３５０００」：公称能力１０ｍ３  ／ｈｒ（６０ｋｇ／ｈｒ）
実施例１
図１に示す本発明の方法により、下記条件で、原泥の脱水処理を行った。
【００３９】
処理条件
第１反応槽への無機凝集剤添加量：汚泥ＳＳに対して１０重量％
第２反応槽への両性ポリマー添加量：汚泥ＳＳに対して０．８重量％
第３反応槽への無機凝集剤添加量：汚泥ＳＳに対して５重量％
遠心脱水機６への両性ポリマー注入量：汚泥ＳＳに対して０．４重量％
第３反応槽の汚泥濃度：４％
給泥ポンプ５の吐出量：３ｍ３  ／ｈｒ
このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４０】
なお、表１に示す凝集剤添加量は、第１反応槽及び第３反応槽に添加した無機凝集剤の合計添加量、及び第２反応槽及び遠心脱水機に添加した両性ポリマーの合計添加量である。
【００４１】
比較例１
原泥に、カチオンポリマーを汚泥ＳＳに対して１．１重量％添加した後ベルトプレス型脱水機で処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４２】
比較例２
原泥にカチオンポリマーを汚泥ＳＳに対して１．２重量％添加した後、遠心脱水機で処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４３】
比較例３
実施例１において第３反応槽の後段に第４反応槽を設けると共に、遠心脱水機に代えてベルトプレス型脱水機を設け、第３反応槽の流出汚泥に、第４反応槽において両性ポリマーを汚泥ＳＳに対して０．４重量％添加した後、ベルトプレス型脱水機で脱水処理したこと以外は同様に処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４４】
比較例４
実施例１において、第１反応槽で原泥に無機凝集剤を汚泥ＳＳに対して１５重量％添加した後、直接遠心脱水機にて、両性ポリマーを汚泥ＳＳに対して１．２重量％機内注入して脱水処理したこと以外は同様に処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４５】
比較例５
比較例３において、第４反応槽の流出汚泥を遠心脱水機で脱水処理したこと以外は同様に処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４６】
比較例６
比較例５において、第４反応槽の両性ポリマー添加量を汚泥ＳＳに対して０．８重量％としたこと以外は同様に処理した。このときの凝集剤添加量、汚泥処理量及び得られた脱水ケーキの含水率は表１に示す通りであった。
【００４７】
【表１】
0003591077.tif 000002
【００４８】
表１より、本発明によれば、比較的少ない凝集剤使用量にて、汚泥を効率的に処理して、含水率の低い脱水ケーキを得ることができることが明らかである。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の汚泥の脱水方法によれば、濃度が低く、脱水性の悪い汚泥であっても、比較的少ない凝集剤使用量で、高い汚泥固形分処理量にて効率的な処理を行って、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥の脱水方法の一実施例方法を示す系統図である。
【符号の説明】
１  第１反応槽
２  第２反応槽
３  重力脱水機
４  第３反応槽
５  給泥ポンプ
６  遠心脱水機
【図１】
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