(57)【要約】【課題】汚泥濃縮性、汚泥剥離性が向上し、かつ、汚泥処理で生じる離脱水を浄水処理に再利用した場合のろ過閉塞を抑制する。【解決手段】本発明の浄水汚泥処理剤はポリカルボン酸系重合体を含有し、１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％塩粘度が２〜５ｍＰａ・ｓであり、２５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ、アニオン当量が４．５ｍｅｑ／ｇ以上である。このような浄水汚泥処理剤を浄水汚泥処理に用いた場合、浄水汚泥７の濃縮性が向上する上、濃縮汚泥９の脱水性、脱水ケーキ１１の剥離性も向上する。また、汚泥処理で生じた離脱水１０や上澄水５、８を浄水処理工程で再処理する場合に、ろ過池２５のろ過閉塞も抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカルボン酸系重合体を含有し、
１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％塩粘度が２〜５ｍＰａ・ｓであり、２５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓ以下であり、かつ、アニオン当量が４．５ｍｅｑ／ｇ以上であることを特徴とする浄水汚泥処理剤。
【請求項２】
前記ポリカルボン酸系重合体がポリ（メタ）アクリル酸又はその塩を含むことを特徴とする請求項１に記載の浄水汚泥処理剤。
【請求項３】
被処理水を凝集沈殿した後、ろ過して浄水を得る浄水処理工程と、
前記浄水処理工程から分離された凝集沈殿汚泥と、前記ろ過に用いる装置から排出されるろ過洗浄排水の少なくとも一方を含む浄水汚泥を、濃縮して濃縮汚泥を得る濃縮工程と、
前記濃縮汚泥を脱水する脱水工程と、を有し、
前記浄水汚泥と前記濃縮汚泥のいずれか一方又は両方に、請求項１又は請求項２に記載の浄水汚泥処理剤を添加する浄水汚泥処理剤の供給工程を更に有することを特徴とする浄水汚泥処理方法。
【請求項４】
前記脱水工程は、フィルタプレスを用いた機械脱水であることを特徴とする請求項３に記載の浄水汚泥処理方法。
【請求項５】
被処理水を凝集沈殿し、ろ過して浄水を得る浄水処理手段と、
前記浄水処理手段で分離された凝集沈殿汚泥と、前記ろ過に用いる装置から排出されるろ過洗浄排水の少なくとも一方を含む浄水汚泥を濃縮し、濃縮汚泥を得る濃縮手段と、
前記濃縮汚泥を脱水する脱水手段と、
前記浄水汚泥および前記濃縮汚泥の何れか一方又は両方に、請求項１又は請求項２に記載の浄水汚泥処理剤を添加する供給手段と、
を有することを特徴とする浄水汚泥処理装置。
【請求項６】
前記脱水手段は、フィルタプレス型脱水手段であることを特徴とする請求項５に記載の浄水汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水汚泥処理剤及びそれを用いた汚泥処理方法と汚泥処理装置に関するものであり、より詳しくは、汚泥の濃縮性や脱水効率が向上した浄水汚泥処理剤、汚泥処理方法及び汚泥処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浄水処理においては、懸濁物質を含有する被処理水（以下「原水」ともいう）に硫酸バンドやポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤を注入し、懸濁物質を取り込んだ凝集フロックを形成させ、この凝集フロックを沈降分離させることによって、懸濁物質を除去していた。沈降分離された懸濁物質は汚泥（浄水汚泥）として沈殿槽から引き抜かれ、通常は濃縮槽で濃縮した後、天日乾燥や機械脱水で処分していた。
【０００３】
ところで、原水として湖沼水やダム水を使用している場合には、高温時にアオコなどの藻類が発生し凝集不良を引き起こすことがある。凝集不良時の凝集フロックは、沈降性も不良であり、沈殿槽で十分沈降しないので発生する汚泥も濃度が低いものとなる。そのため、濃縮槽でも満足できる濃度まで濃縮できず、低濃度のまま機械脱水しなければならない。特に、脱水機がフィルタプレスの場合には、打ち込み時間が長くなり、かつ脱水ケーキも含水率が高く、フィルタからの脱水ケーキの剥離性が悪くなるという問題があり、更には、フィルタの洗浄に時間が掛かるといった問題も生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０８７００号公報
【特許文献２】特開平９−２２５２０８号公報
【特許文献３】特開昭５５−８４５０５号公報
【特許文献４】特公昭３４−    ６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の浄水汚泥の処理方法では、浄水汚泥の濃縮性を改善するために、ポリアクリルアミド系のアニオン系高分子凝集剤を濃縮槽で併用することが検討されている。この方法によれば、確かに、汚泥の濃縮性は著しく改善され、高濃度の汚泥が得られる。しかし、この濃縮汚泥を構成する凝集フロックは粘性の高いものとなり、この濃縮汚泥をフィルタプレスにより脱水した場合、フィルタからの脱水ケーキの剥離性が悪くなる恐れがある。
【０００６】
また、浄水処理では汚泥脱水工程で脱水ケーキと分離した脱離水についても全量が着水井に返送されて再利用されるため、脱離水中の残留ポリマーは系外に排出されることなく循環して再び浄水処理工程に戻ってくる。したがって、この残留ポリマーが浄水処理におけるろ過工程のろ抗（ろ過抵抗）上昇に影響を与える恐れがあった。
【０００７】
特許文献１では、浄水工程から生じる濃縮された汚泥にポリアクリル酸ソーダを添加しているが、濃縮汚泥は一般に高濃度である為、凝集剤との均一な混合が困難であり、汚泥と未反応の余剰凝集剤が残留する場合がある。凝集剤は粘着性を有するため、特にフィルタプレスで脱水した場合、ろ布からの脱水ケーキの剥離性が悪くなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑み成されたものであり、その目的は、浄水処理工程、特にろ過処理工程に悪影響を与えることなく、高濃度の濃縮汚泥を脱水や乾燥した場合に脱水ケーキの剥離性を向上させ、適度な含水率の乾燥汚泥を生成する浄水汚泥の処理剤、浄水汚泥の処理方法及びその処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成とすることができる。
【００１０】
（１）本発明の浄水汚泥処理剤はポリカルボン酸系重合体を含有するものであれば特に限定されないが、浄水汚泥処理剤全体で次の特性（ａ）〜（ｃ）を全て充足する。（ａ）１ｍｏｌ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％塩粘度が２ｍＰａ・ｓ〜５ｍＰａ・ｓ、（ｂ）２５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム溶液に溶解した場合の０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓ以下、（ｃ）アニオン当量が４．５ｍｅｑ／ｇ以上。
【００１１】
（２）ポリカルボン酸系重合体は特に限定されないが、ポリ（メタ）アクリル酸又はその塩を含むことが好ましく、より好ましくはポリ（メタ）アクリル酸又はその塩を主成分とし、特に好ましくはポリ（メタ）アクリル酸とポリ（メタ）アクリル酸塩のいずれか一方又は両方からなるものを用いる。
【００１２】
（３）本発明は浄水汚泥処理剤に限定されず、浄水処理工程と、濃縮工程と、脱水工程と、供給工程とを有する浄水汚泥処理方法にも関するものであって、浄水処理工程は被処理水を凝集沈殿した後、ろ過して浄水を得、濃縮工程は浄水処理工程から分離した凝集沈殿汚泥と、ろ過に用いる装置から排出されるろ過洗浄排水の少なくとも一方を含む浄水汚泥を濃縮して濃縮汚泥を得、脱水工程は濃縮汚泥を脱水し、更に、供給工程は浄水汚泥と濃縮汚泥のいずれか一方又は両方に、前述の浄水汚泥処理剤を添加する工程である。
【００１３】
（４）上記各工程は特に限定されないが、脱水工程は、フィルタプレスを用いた機械脱水であることが好ましい。
【００１４】
（５）本発明は更に浄水汚泥処理装置にも関するものであって、この浄水汚泥処理装置は浄水処理手段と、濃縮手段と、脱水手段と、供給手段とを有し、浄水処理手段は被処理水を凝集沈殿し、ろ過して浄水を得、濃縮手段は浄水処理手段で分離した凝集沈殿汚泥と、ろ過用の装置から排出されるろ過洗浄排水の少なくとも一方を含む浄水汚泥を濃縮し、脱水手段は濃縮汚泥を脱水し、供給手段は浄水汚泥および濃縮汚泥の何れか一方又は両方に前述の浄水汚泥処理剤を添加する。
【００１５】
（６）上記各手段は特に限定されないが、脱水手段にはフィルタプレス型脱水手段を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、浄水汚泥の濃縮性が改善され、高濃度汚泥を得ることができる。また、濃縮汚泥の剥離性が向上し、機械脱水の際に装置やフィルタの汚染が防止される上、適度な含水率の脱水ケーキを得ることができる。さらに、汚泥の濃縮や脱水で発生する離脱水を着水井に返送しても、浄水処理工程でのろ過障害が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による浄水汚泥処理を説明するフロー図である。
【図２】本発明の浄水汚泥処理装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は特定の具体例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は浄水汚泥処理の一例を示すフローであり、被処理水は凝集、沈殿、ろ過などの浄水処理を経て処理水（浄水）となる。他方、浄水処理で発生する汚泥は濃縮、脱水などの汚泥処理を経て脱水ケーキとなり、固液分離した上澄水や離脱水は浄水処理で再処理する。本発明の浄水汚泥処理剤は、上記のような汚泥処理に特に適している。
【００２０】
先ず、上記浄水汚泥処理で用いる薬剤、すなわち、浄水処理の工程でフロック生成に用いる凝集剤と、汚泥処理で用いる本発明の浄水汚泥処理剤について具体例を説明する。
【００２１】
［フロック生成用の凝集剤］
この凝集剤はフロック生成に適したものであれば特に限定されないが、一般に無機凝集剤を使用する。
【００２２】
無機凝集剤は特に限定されず、浄水処理に通常使用される無機凝集剤を使用することができる。具体的には、鉄系凝集剤とアルミニウム系凝集剤のいずれか一方あるいは両方を使用可能であり、より具体的には、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）、塩化第二鉄及びこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか１種以上を用いることができる。
【００２３】
なお、フロック成長促進の目的で、凝集助剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、高分子凝集剤、沈降促進剤から選択される１種以上の助剤を、無機凝集剤と一緒に或いは無機凝集剤とは別に添加してもよい。フロック成長用の高分子凝集剤は、無機凝集剤を添加、急速撹拌した後の被処理水に添加することが好ましい。
【００２４】
この高分子凝集剤は特に限定されないが、ポリ（メタ）アクリル酸系、ポリ（メタ）アクリルアミド系、ポリ（メタ）アクリルアミド共重合体系、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系、ポリ（メタ）アクリル酸エステル共重合体系など多様なものを用いることができるが、好ましくは、下記の浄水汚泥処理剤と同じものを使用する。
【００２５】
［浄水汚泥処理剤］
汚泥濃縮および汚泥脱水の用途に用いる浄水汚泥処理剤は、ポリカルボン酸系重合体を含むものであって、好ましくはポリカルボン酸系重合体を主成分（５０質量％）とするが、ポリカルボン酸系重合体の含有量は７０質量％以上が好ましく、より好ましくは９０質量％以上とすることも可能であり、実質的にポリカルボン酸系重合体からなる浄水汚泥処理剤が最も好ましい。
【００２６】
ポリカルボン酸系重合体は、天然物、合成品のいずれも用いることができる。例えば、合成品の場合は、カルボン酸とカルボン酸塩の少なくとも一方を用いて生成した重合体の他、カルボン酸又はその塩以外の他のモノマーで重合体を生成後、その重合体の置換基の少なくとも一部を加水分解などの化学変性でカルボキシル化したものも含む。
【００２７】
すなわち、ポリカルボン酸系重合体は、カルボン酸とカルボン酸塩の少なくとも一方を構造単位として有する重合体であれば特に限定されず、ホモポリマーでもよいし、コポリマーでもよい。以下、カルボン酸又はその塩をカルボン酸（塩）と略記し、他の化合物についても塩を使用可能な場合は同様に略記する。
【００２８】
ポリカルボン酸系重合体の原料となるカルボン酸（塩）は特に限定されず、不飽和カルボン酸（塩）、飽和カルボン酸（塩）の一方又は両方を用いることができるが、例えば、（メタ）アクリル酸（塩）、マレイン酸（塩）、イタコン酸（塩）、クロトン酸（塩）、ビニル安息香酸（塩）などの不飽和カルボン酸（塩）から選択される１種以上を用いることができる。
【００２９】
最も好ましいカルボン酸（塩）は（メタ）アクリル酸（塩）、すなわち、アクリル酸とその塩、メタクリル酸とその塩から選択される。塩としてはナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩の他、アンモニウム塩も用いることができるが、アルカリ金属塩、特にナトリウムが好ましい。
【００３０】
カルボン酸（塩）と、カルボン酸（塩）以外のコモノマーを共重合させてポリカルボン酸系（共）重合体を生成する場合、コモノマーの種類は特に限定されないが、例えば、ビニルスルホン酸（塩）などの１種以上のアニオン性モノマー：（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリレート（塩）又はこれらの誘導体から選択される１種以上のノニオン性モノマー：窒素含有（メタ）アクリレート（塩）、アミノ基含有エチレン性不飽和化合物（塩）、アミンイミド基含有化合物（塩）から選択される１種以上のカチオン性モノマーなどを用いることができる。
【００３１】
上記のようなコモノマーは１種以上を組み合わせて使用することが可能であり、その量も特に限定されない。しかし、後述するように処理剤全体のアニオン当量を高くするためには、カチオン性モノマーの使用量はモノマー原料全体の５ｍｏｌ％未満にすべきであり、好ましくはカチオン性モノマーを使用しない。また、ノニオン性モノマーを用いる場合も、アニオン当量が後述する最適値になるようその使用量を制限する。更に、アニオン性モノマーのみを用いることもできる。
【００３２】
ノニオン性モノマーのうち、（メタ）アクリルアミドのように毒性があるものは、その使用量をモノマー原料全体の１０ｍｏｌ％以下とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｏｌ％以下とする。また、（メタ）アクリルアミドを使用せずにカルボン酸系重合体を製造しても、本発明の処理剤の汚泥濃縮能力への影響は少ない。なお、（メタ）アクリルアミドとは、アクリルアミドとメタクリアミドの両方を含む概念である。
【００３３】
上記のようにモノマーを重合させた合成品とは別に、または合成品と共に天然物（抽出物、化学変性品を含む）を用いる場合も、その種類は特に限定されない。天然物由来のポリカルボン酸系重合体としては、例えば、アルギン酸（塩）、カルボキシメチルセルロース（塩）、ポリグルタミン酸（塩）、ペクチン（塩）などから１種以上を選択することができる。
【００３４】
このように、ポリカルボン酸系重合体としては、合成品、天然物、コポリマー、ホモポリマー、化学変性物など多様な種類を１種以上選択して使用することができるが、安全性を考慮すると、食品添加物としても使用できるポリカルボン酸系重合体、具体的には、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）、アルギン酸（塩）、カルボキシメチルセルロース（塩）、ポリグルタミン酸（塩）からなる群より１種以上が選択される。
【００３５】
これらの中でも、汚泥濃縮性能の高いポリ（メタ）アクリル酸（塩）が最も好ましく、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）と１種以上の他の好適なポリカルボン酸系重合体を組み合わせて使用することもできるが、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）がポリカルボン酸系共重合体全体に占める割合を５０質量％以上とすることが好ましく、より好ましくは７５質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上であり、実質的にポリ（メタ）アクリル酸（塩）のみをポリカルボン酸系共重合体として使用することもできる。
【００３６】
ポリ（メタ）アクリル酸（塩）は特に限定されず、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸カリウム、ポリメタクリル酸アンモニウムからなる群より選択されるいずれか１種以上を用いることが可能であるが、特に好ましくはポリアクリル酸ナトリウムである。
【００３７】
上記のようなポリカルボン酸系重合体以外の浄水汚泥処理剤成分は特に限定されず、１種以上の他の高分子凝集剤、１種以上の添加剤を添加することも可能である。他の高分子凝集剤の具体例は、ポリ（メタ）アクリルアミド、アミン縮合系、ＤＡＤＭＡＣ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、メラミン酸コロイド、スルホン酸系、ポリ（メタ）アクリルエステル系、ジシアンジアミド系などがある。しかし、より好ましくは、ポリカルボン酸系重合体以外の高分子凝集剤は使用しない。
【００３８】
このように、本発明の浄水汚泥処理剤は、ポリカルボン酸系重合体を必須として含むのであれば、１種または２種以上のポリカルボン酸系重合体のみからなる場合、ポリカルボン酸系重合体以外の物質（他の高分子凝集剤、添加剤など）をも含む場合などが考えられるが、いずれの場合も浄水汚泥処理剤全体では、０．１質量％塩粘度が２ｍＰａ・ｓ〜５ｍＰａ・ｓ、０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓ以下、かつ、アニオン当量が４．５ｍｅｑ／ｇ以上になるように、ポリカルボン酸系重合体の種類及び量、並びにポリカルボン酸系重合体以外の物質の種類及び量を調整する。
【００３９】
ここで、０．１質量％塩粘度とは、塩化ナトリウム１ｍｏｌ（約５８．４４ｇ）を、１Ｌの水に溶解した塩化ナトリウム水溶液（１ｍｏｌ／Ｌ）に、浄水汚泥処理剤をその固形分濃度が０．１質量％になるよう溶解して試料を作成し、この試料をＢ型粘度計にて２５℃の条件で測定した値であり、単位はｍＰａ・ｓである。
【００４０】
上記の０．１質量％塩粘度は凝集フロックの凝集性の指標となるもので、０．１質量％塩粘度が２ｍＰａ・ｓ未満では、凝集フロックがさほど大きくならず沈降性の改善が望めない。他方、０．１質量％塩粘度が５ｍＰａ・ｓを超えると、脱水時の剥離不良や、ケーキ含水率上昇の原因となる。
【００４１】
アニオン当量は以下の測定法で求めることができる値であって、単位はｍｅｑ／ｇである。浄水汚泥処理剤１ｇ（固形分）を水１Ｌに溶解した水溶液（１ｇ／Ｌ）を調整し、Ｎ／２００メチルグリコールキトサン溶液を５ｍｌ添加し、攪拌後、トルイジンブルー指示薬を２〜３滴添加し、ＰＶＳＫ溶液（Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム溶液）で滴定し、変色して１０秒以上保持する時点を終点とする。同上の操作で試料を添加せずにブランク試験を行い、下記式によりアニオン当量Ａｖを算出する。
【００４２】
アニオン当量（Ａｖ）[ｍｅｑ／ｇ]  ＝  
(ブランクの滴定量[ml]−サンプルの滴定量[ml])×１／２×ＰＶＳＫ溶液の力価
【００４３】
なお、アニオン性の高分子重合体は負にコロイド荷電しており、コロイド当量値にマイナスの符号を付したコロイド荷電量として表記する方法も用いられてはいるが、ここでは、非負数のアニオン当量として表記する。すなわち、アニオン当量が大きいほど高（強）アニオンであり、アニオン当量が小さいほど低（弱）アニオン、すなわちノニオン性に近づくことになる（例：アニオン当量０〜０．７はノニオン性）。
【００４４】
本発明の浄水汚泥処理剤はアニオン当量が４．５以上であり、好ましいアニオン当量は４．５〜１１．０であり、特に好ましいアニオン当量は９．０以上である。アニオン当量が４．５より小さい値となると、強固なフロック（例えば粗大凝集汚泥フロック）が形成されず、脱水時の剥離不良やケーキ含水率上昇の原因となる。
【００４５】
０．１質量％溶液粘度とは、塩化ナトリウムの量を１ｍｏｌから２５ｇに変更して塩化ナトリウム水溶液（２５ｇ／Ｌ）を調整した以外は、上記０．１質量％塩粘度と同じ方法で測定した粘度であり、単位はｍＰａ・ｓである。
【００４６】
前述の０．１質量％塩粘度やアニオン当量は、従来より高分子凝集剤の凝集性能の評価に利用される場合があったが、これらの指標は浄水処理工程におけるろ過装置（砂ろ過池）のろ過抵抗との関連で論じられることはなかった。本願発明者らが鋭意検討した結果、高分子凝集剤が使用されたときのろ過抵抗への影響度は、２５ｇ／Ｌの塩化ナトリウムで測定した０．１質量％溶液粘度で評価することが最適であることを見出した。
【００４７】
この０．１質量％溶液粘度は、汚泥処理の離脱水や上澄水を浄水処理工程（例：着水井）に返送して再処理する場合の、砂ろ過池のろ過抵抗の指標となる。すなわち、高分子凝集剤（浄水汚泥処理剤）の０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓ以下であると、高分子凝集剤を使用しない場合と同程度かそれ以下のろ抗（ろ過抵抗）上昇ですむ。これに対し、浄水汚泥処理剤の０．１質量％溶液粘度が６ｍＰａ・ｓを超えると、ろ抗上昇率が速くなり、ろ過障害を招く要因となる。
【００４８】
このように、本発明では、浄水汚泥処理剤の０．１質量％塩粘度及びアニオン当量を好適範囲にすることで、汚泥の脱水性や濃縮性、脱水ケーキの剥離性を向上させ、かつ、浄水汚泥処理剤の０．１質量％溶液粘度を好適範囲とすることで、離脱水や上澄水によるろ過障害の抑制をも可能にする。
【００４９】
次に、浄水汚泥処理剤が用いられる浄水汚泥処理装置と、浄水汚泥処理剤を用いた浄水汚泥処理法について具体的に説明する。
【００５０】
［浄水汚泥処理装置］
本発明が適用できる浄水汚泥処理設備（浄水汚泥処理装置）は特に限定されず、実用化されている通常の設備を全て採用することが可能であるが、具体的には浄水処理設備と汚泥処理設備を兼ね備えたものであり、例えば横流式沈殿設備を有する浄水施設、高速凝集沈殿設備を有する浄水設備が挙げられる。
【００５１】
高速凝集沈殿設備としてはスラリー循環型、スラッジ・ブランケット型いずれも適用可能である。また、マイクロサンドのような、通常の凝集フロックよりも比重が大きい沈降促進剤を併用する超高速凝集沈殿設備の適用も可能である。ただし、いずれの場合も、本発明の浄水汚泥処理剤は、ろ過池などろ過装置を有する浄水汚泥処理装置に特に適している。
【００５２】
以下に、横流式沈殿設備を有する装置を例として具体的に説明する。図２は浄水汚泥処理装置の一例を示しており、この浄水汚泥処理装置１５は、浄水処理を行う浄水処理手段２０と、浄水汚泥を濃縮する濃縮手段３０とを有し、浄水処理手段２０内に、または、浄水処理手段２０とは別にろ過池２５等のろ過装置が設置されている。
【００５３】
より具体的には、浄水処理手段２０は、着水井２１と、凝集混和池（凝集混和槽）２２と、フロック形成池（フロック形成槽）２３と、沈殿池（沈殿槽）２４と、ろ過池２５とを有しており、着水井２１には、水源から取水された被処理水１（原水）が導入され、場合により、後段の処理で分離される上澄水５、８、離脱水１０、ろ過洗浄排水４、凝集沈殿汚泥３（又は沈殿前の粗大化フロック）のいずれか１種以上も着水井２１に導入され、浄水処理に再利用される。
【００５４】
以下、原水のみならず、再利用されるものを含めて「被処理水」として説明する。凝集混和池２２は着水井２１の下流側に設置されており、被処理水１は着水井２１から凝集混和池２２に導入される。凝集混和池２２には、直接又は間接的に薬剤の供給手段が接続され、この供給手段から被処理水１に無機凝集剤１２が注入される。
【００５５】
凝集混和池２２には、攪拌羽、攪拌ポンプなどの攪拌手段が設置されている。この攪拌手段は、所定の撹拌エネルギーを付与する撹拌速度（回転数）が設定され、無機凝集剤が注入された被処理水を急速撹拌する。撹拌エネルギーの指標は特に限定されないが、その一例はＧ値（単位時間単位体積あたりの仕事量Ｐから被処理水の粘性係数μを除した値の平方根、日本水道協会水道施設設計指針２０００、Ｐ１８８より）である。
【００５６】
凝集混和池２２における急速撹拌の結果、被処理水中の濁質が凝集して微細フロック（マイクロフロック）として成長し、微細フロックを含む被処理水１が下流側に設置されたフロック形成池２３に導入される。
【００５７】
凝集混和池２２と同様、フロック形成池２３には、攪拌羽、攪拌ポンプなどの攪拌手段が設置されている。この撹拌手段は、凝集混和池２２の撹拌手段よりも低攪拌エネルギー（低Ｇ値）を付与するように撹拌速度が設定され、微細フロックが崩壊することなく、フロック同士が接触を繰り返して粗大フロックが形成される。
【００５８】
沈殿池２４はフロック形成池２３の下流側に設置されており、粗大フロックを含む被処理水は、重力沈降により凝集沈殿汚泥３と沈殿上澄水に固液分離される。沈殿池２４の構造は特に限定されないが、一般的に、その内部に傾斜板又は傾斜管を設置して粗大フロックの沈殿を促進させる。通常、凝集沈殿汚泥３は集積されて沈殿池２４の底部から排出され、濃縮手段３０へ送られる。
【００５９】
ろ過池２５は沈殿池２４の下流側に設置されており、沈殿池２４で固液分離した沈殿上澄水は沈殿池２４の終端部からろ過池２５に送水される。ろ過池２５はろ過材を有しており、例えばろ過材は粒状、繊維状、又は膜状であって、その種類や形状は特に限定されない。
【００６０】
好ましいろ過材は粒状であって、例えば、ろ過砂（珪砂）（有効径０．３５〜１．０ｍｍ、均等係数１．７以下、比重２．５７〜２．６７）、アンスラサイト（有効径０．７〜４．０ｍｍ、均等係数１．４以下、比重１．４〜１．６）、ガーネット（有効径約０．３ｍｍ、均等係数１．５以下、比重３．８〜４．１）、マンガン砂（有効径０．３５〜０．６０ｍｍ、均等係数１．５以下、比重２．５８〜２．６５）、セラミック（有効径０．３〜２．０ｍｍ、比重１．０〜１．２）のうち、１種以上を用いることができるが、上水道用途の場合は、珪砂とアンスラサイトのいずれか一方又は両方を含むものが最も好ましく、これらのろ過材に他のろ過材を更に組み合わせることも可能である。ろ過材は単層又は多層構造とし、これらろ過材とフィルターとを組み合わせることも可能である。
【００６１】
沈殿上澄水中の残留フロックや過剰な添加剤（例：高分子凝集剤）は上記ろ過材によりろ過除去され、清浄なろ過水となる。このろ過水には、必要に応じて塩素剤１３（例えば、次亜塩素酸ナトリウム、液体塩素）が供給手段を介して添加され、処理水２（浄水）が得られる。
【００６２】
なお、浄水処理手段２０は上記構成に限定されない。例えば、塩素剤１３はろ過池２５の上流側や着水井２１に添加してもよい。また、伏流水のような低濁度の被処理水２を処理対象とする場合には、沈殿池２４を経由せず、凝集混和池２２又はフロック形成池２３の下流側に直接ろ過池２５を配置してもよい。
【００６３】
また、オゾン接触池と活性炭吸着池の組合せをろ過池２５の上流側あるいは下流側のいずれか一方又は両方に設置してもよい。さらに、近年ろ過膜の発展が目覚ましいことから、固液分離手段として、ろ過池２５の代わりに、または、ろ過池２５と併用して、ろ過膜を使用することもできる。
【００６４】
いずれの態様の固液分離手段（ろ過池２５）を使用する場合でも、使用により残留フロックや過剰な添加剤（高分子凝集剤など）が集積すると、ろ過抵抗が上昇してろ過効率が低下するため、必要に応じて洗浄が行われる。洗浄方法は特に限定されないが、ろ過池２５は通常逆洗により洗浄され、洗浄後の排水はろ過洗浄排水４として濃縮手段３０に送られる。また、ろ過洗浄排水４はそのまま着水井２１に送られ再度浄水処理に供される場合もある。
【００６５】
次に、濃縮手段３０について具体的に説明する。濃縮手段３０は、排水池３１と、排泥池３２と、濃縮池３３とを有しており、ろ過洗浄排水４は排水池３１に送水され、重力沈降により排水池上澄水５と汚泥スラリー６に分離され、排水池上澄水５は浄水処理手段２０（例：着水井２１）に返送され、再度浄水処理に供される。排水池３１は排泥池３２に接続されており、排泥池３２にはろ過洗浄排水４とろ過洗浄排水４由来の汚泥スラリー６のいずれか一方又は両方が送られる。
【００６６】
排泥池３２は沈殿池２４にも接続されており、ろ過洗浄排水４（汚泥スラリー６）の他、沈殿池２４から凝集沈殿汚泥３も排泥池３２に導入することが可能である。排泥池３２には撹拌手段が設置されており、排泥池３２は、凝集沈殿汚泥３とろ過洗浄排水４（汚泥スラリー６）の少なくとも一方を含む浄水汚泥７を撹拌しながら貯蔵する。浄水汚泥７は所定量が、所定間隔を空けてまたは連続して排泥池３２からその下流側の濃縮池３３へ送られる。
【００６７】
濃縮池３３は浄水汚泥７を濃縮可能な装置であれば特に限定されないが、重量濃縮と機械濃縮のいずれか一方又は両方、好ましくは重量濃縮により浄水汚泥７を濃縮する。濃縮された浄水汚泥７（濃縮汚泥９）は、例えば濃縮池３３の底部に沈降して固液分離し、濃縮池上澄水８は浄水処理手段２０（例：着水井２１）へ返送され、濃縮汚泥９は脱水手段５０へ送られる。
【００６８】
脱水手段５０は濃縮汚泥９から過剰水分を除去するものであれば特に限定されず、機械脱水と乾燥（天日や熱乾燥）のいずれか一方又は両方により脱水を行うことができるが、効率面からは少なくとも機械脱水を行う脱水装置５１を有する。
【００６９】
この機械脱水は多様な方法を採用可能であり、例えば、ベルトプレス型、遠心脱水型、スクリュープレス型、真空脱水型などを単独で或いは２種以上を組み合わせて使用することができるが、処理能力が高く、ランニングコストも低いという点でフィルタプレス型の脱水装置５１が最も好ましい。
【００７０】
フィルタプレス型の脱水装置５１は、ろ布走行式、ろ布固定式、ダイヤフラム型等特に限定されないが、いずれも、加圧により、ろ布（フィルタ）を介して汚泥固形分から水分を分離する装置である。
【００７１】
フィルタは特に限定されないが、例えば、単繊維径が０．１〜０．３ｍｍ程度の繊維を、不織布又は織布（朱子織、平織、綾織、杉綾織、フェルト、二重織等）としてシート状に成形したものであって、その材質も特に限定されず、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、プロミックス、キュプラ、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリエチレン、ポリウレタン、炭素繊維、フッ素繊維、ポリアミド等から選択されるいずれか１種以上の繊維を用いることができる。
【００７２】
いずれのフィルタを使用した場合も、浄水汚泥の水分は加圧によりフィルタを通過して脱水離脱水１０となるが、固形分はフィルタを通過せず、脱水ケーキ１１としてとして排出される。一方、脱水離脱水１０は浄水処理手段２０（例：着水井２１）に返送される。
【００７３】
この浄水汚泥処理装置１５は、更に浄水汚泥処理剤１４の供給手段４０を有しており、この供給手段４０は、排泥池３２から脱水装置５１までの間のいずれか一カ所以上、例えば、排泥池３２を濃縮池３３に接続する配管、濃縮池３３を脱水装置５１へ接続する配管のいずれか一カ所以上に接続され、浄水汚泥７と濃縮汚泥９のいずれか一方又は両方に浄水汚泥処理剤１４を添加する。なお、浄水汚泥処理剤１４の添加位置または添加位置の下流側に混合槽を設置し、この混合槽で浄水汚泥処理剤１４と、汚泥７、９を混合してもよい。
【００７４】
供給手段４０は特に限定されないが、好ましくは溶解槽を設置し、この溶解槽に浄水汚泥処理剤１４を溶解又は分散させた水溶液を収容する。この水溶液と被処理汚泥のいずれか一方又は両方の流量を流量制御手段で調整すれば、所望量の浄水汚泥処理剤１４を注入することができる。
【００７５】
次に、この浄水汚泥処理装置１５を用いた浄水汚泥処理方法について説明する。
【００７６】
［浄水汚泥処理方法］
本発明で処理する被処理水１は特に限定されず、工場排水、家庭排水、海水などの処理も可能ではあるが、特に適しているのは河川水、湖沼水、貯水地水、雨水、伏流水、地下水、井水である。
【００７７】
必要であれば被処理水１の水質をジャーテストなどで予め調べ、水質に合わせて無機凝集剤の注入量を予め設定しておき、被処理水１リットルあたり５〜２００ｍｇ、好ましくは１０〜１００ｍｇの添加量で無機凝集剤１２を注入し、凝集混和池２２で急速撹拌する。なお、上記添加量は、無機凝集剤が硫酸アルミニウムや塩化第二鉄の場合は固形分の質量であり、無機凝集剤がＰＡＣ（酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３換算１０質量％のポリ塩化アルミニウム溶液）の場合は、その液体質量である。
【００７８】
次いで、微細フロックが生成した被処理水をフロック形成池２３で緩速攪拌し、フロックを粗大化させる。緩速攪拌の開始前または緩速攪拌の間、必要であれば、フロック成長用の高分子凝集剤を適量（１リットルの被処理水１当たり０．０５〜２０ｍｇ程度）添加してもよい。更に、無機凝集剤若しくは高分子凝集剤と一緒に又はこれら凝集剤とは別に、ｐＨ調整剤、緩衝剤、凝集助剤、殺菌剤、沈降促進剤の１種以上の添加剤を添加してもよい。
【００７９】
粗大フロックが成長した被処理水１は、沈殿池２４で固液分離し、分離した沈殿上澄水はろ過池２５でろ過されて清澄なろ過水となり、さらに塩素消毒などを経て処理水２（浄水）となる。一方、沈殿分離された凝集沈殿汚泥３は排泥池３２に送泥される。
【００８０】
他方、ろ過池２５は定期的に、または、検査結果によりろ抗が一定以上になったと判断される時に洗浄（逆洗）する。そのろ過洗浄排水４はろ過材から剥離された固形分（残留フロック、過剰添加剤）と共に排水池３１に送られ、排水池上澄水５と汚泥スラリー６に固液分離される。排泥池３２では、任意に汚泥スラリー６（ろ過洗浄排水４）と凝集沈殿汚泥３を混合して浄水汚泥７とする。
【００８１】
浄水汚泥７は排泥池３２で撹拌され、固形分が均一分散した状態で濃縮池３３へ送られる。この浄水汚泥７に浄水汚泥処理剤１４を添加しておくと、濃縮池３３での汚泥の沈降性が向上するので、重力濃縮や機械濃縮により高濃度の濃縮汚泥９が得られ、しかも濃縮池上澄水８の清澄度が改善される。汚泥濃縮時の浄水汚泥処理剤１４の添加量は、例えば、浄水汚泥７の乾燥汚泥換算重量（ＳＳ）に対し０．０１〜３質量％、好ましくは０．１〜１質量％程度であるが、濃縮条件により適宜変更可能である。
【００８２】
濃縮汚泥９は、加圧ろ過、加圧圧搾ろ過、真空ろ過、遠心分離、造粒脱水などの機械脱水法と、乾燥、から選択される１以上の機械脱水法と、添付や熱乾燥による乾燥法のいずれか１以上の方法で脱水されるが、好ましくは機械脱水、より好ましくは加圧ろ過又は加圧圧搾ろ過により脱水する。
【００８３】
いずれの脱水法でも、濃縮汚泥が浄水汚泥処理剤１４を含む場合、脱水性が向上して脱水汚泥（脱水ケーキ１１）の含水率が低下する上、脱水汚泥のろ布剥離性も向上するので、脱水工程を効率良く行うことができる。
【００８４】
脱水工程に利用される浄水汚泥処理剤１４は、汚泥濃縮に利用した浄水汚泥７由来の残留物であってもよいし、汚泥濃縮後の濃縮汚泥９に添加してもよい。濃縮汚泥９に添加する場合、浄水汚泥処理剤１４の添加量は、例えば、濃縮汚泥９の乾燥汚泥換算重量（ＳＳ）に対し０．００５〜２質量％、好ましくは０．０５〜０．５質量％程度であるが、脱水条件により適宜変更可能である。
【００８５】
脱水後の濃縮汚泥９は脱水ケーキ１１として排出され、路盤材、土壌改良剤、セメント原料などにリサイクル利用可能であり、廃棄物として焼却処分あるいは埋立て処分することもある。
【００８６】
他方、濃縮手段３０や脱水手段５０で生じる上澄水や離脱水、具体的には、排水池上澄水５、濃縮池上澄水８、脱水離脱水１０はいずれも浄水処理手段２０（例：着水井２１）に返送され、被処理水１やろ過洗浄排水４と共に、或いは、被処理水１やろ過洗浄排水４とは別に浄水処理工程に付される。
【００８７】
従って、上澄水５、８や離脱水１０を、浄水汚泥処理装置１５の処理系外部には流出させずに再処理可能であるため、上澄水５、８や離脱水１０に浄水汚泥処理剤１４やその添加剤（高分子凝集剤）が残留していても、これら残留物質の処理系外部へ流出させず、補足することができる。しかも、上澄水５、８や離脱水１０残留する浄水汚泥処理剤１４は、凝集フロックの粗大化にも寄与し、強固な粗大化フロックを形成させるため、水処理用（高分子）凝集剤の使用量を抑制することも可能である。
【００８８】
上澄水５、８や離脱水１０を再処理する場合、従来は残留物質によるろ過池２５のろ抗上昇が問題になった。本発明の浄水汚泥処理剤１４は上澄水５、８や離脱水１０に残留しても、ろ抗上昇の影響が無機凝集剤のみで凝集、沈殿、ろ過した場合と同程度かそれ以下に抑制される。すなわち、従来の汚泥処理剤を使用した場合と比較して、本発明の浄水汚泥処理剤１４を使用すれば、上澄水５、８や離脱水１０の再処理によるろ過障害が起こり難い。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例および比較例により、本発明を具体的に説明する。本発明の浄水汚泥処理剤として６種類のポリマＩ〜ＶＩを用意し、比較対象として５種類の比較ポリマＩ〜Ｖを用意した。その組成を下記表１、２に記載する。
【００９０】
【表１】
2018153730.tif 000003
【００９１】
上記表１中、成分Ａはポリアクリル酸Ｎａ（ホモポリマー）を示し、成分Ｂはポリアクリル酸Ｎａとアルギン酸Ｎａとの混合物であり、成分Ｃはポリアクリル酸ＮａとカルボキシメチルセルロースＮａとの混合物であり、成分Ｄはポリアクリル酸ＮａとポリアクリルアミドＮａの混合物であって、成分ＤのポリアクリルアミドＮａはそのアニオン構造単位にカルボキシル基を含むアニオン系のポリカルボン酸共重合体である（アクリルアミドとアクリル酸Ｎａの共重合体）。
【００９２】
【表２】
2018153730.tif 000004
【００９３】
上記表２の成分Ｄは、表１の成分Ｄと同様、ポリアクリル酸Ｎａと、アニオン系のポリカルボン酸共重合体であるポリアクリルアミドＮａとの混合物である。
【００９４】
＜汚泥スラリー濃縮試験＞
上記ポリマＩ〜ＶＩ及び比較ポリマＩ〜Ｖを用いて汚泥スラリーの濃縮試験を行った。浄水汚泥処理剤としてのポリマＩ〜ＶＩ、比較ポリマＩ、ＩＩの種類及び注入率を、試験結果と共に下記表３に記載する。
【００９５】
【表３】
2018153730.tif 000005
【００９６】
＜比較例１＞
和光純薬株式会社製の試薬カオリン（以下、カオリンと記す）および多木化学株式会社製のポリ塩化アルミニウムＡ−２５０（以下、ＰＡＣと記す）を質量比１：２の割合で袖ヶ浦市水に添加して混合し、水酸化ナトリウムでｐＨ７に中和して汚泥スラリー原液を調製した。この汚泥スラリー原液の固形物濃度（ＳＳ）を測定し、この値を基に袖ヶ浦市水で希釈してＳＳ濃度１．３ｇ／Ｌの汚泥スラリーを調製した。
【００９７】
この汚泥スラリー２００ｍＬをビーカーに採取し、ポリマＩ〜ＶＩ（比較ポリマＩ〜Ｖ）を添加せずにジャーテスターによりインペラ回転数１５０ｒｐｍで２分間撹拌後、共栓メスシリンダーに移して混合静置し、２分経過後の沈降スラリーの占める容積をスラリー界面から計測した。このスラリー容積％（以下、ＳＶ２と記す）を求めたところ８５％であった。さらに静置を継続し、３０分経過後に上澄水（以下、濃縮上澄水と記す）を１００ｍＬ採取し、日本電色工業社製の濁度計ＷＡ  ６０００を用いて濁度を測定したところ、濁度は３０度を超えていた。
【００９８】
ついで、径１５０ｍｍのＮｏ．５種Ａ定量ろ紙を１６分割ヒダ折にしたものをロートに設置し、上記の静置３０分後上澄水１００ｍＬを全量一気に注ぎ入れ、３０秒間にろ過される水量（ｍＬ）を計量（以下この計量値を、濃縮上澄水ろ過指数と記す）したところ６５ｍＬ／３０秒であった。
【００９９】
＜実施例１＞
浄水汚泥処理剤として、ポリマＩを表３の注入率で汚泥スラリーに添加した以外は、比較例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、ＳＶ２は２８％、濃縮上澄水濁度は８．３度、濃縮上澄水ろ過指数は７２ｍＬ／３０秒であった。すなわち、実施例１は比較例１よりもＳＶ２、濃縮上澄水濁度とも低下し、汚泥スラリーの濃縮性、上澄水の清澄度は著しく改善されており、しかも比較例１と同等以上の高いろ過指数が得られている。比較例１はポリマが添加されておらず、無機凝集剤のみを使用して浄水処理（凝集、沈殿、ろ過）を行った場合に該当すると考えられており、本発明はこのような比較例１よりもろ抗が軽減されることが確認された。
【０１００】
＜実施例２＞
浄水汚泥処理剤であるポリマＩの注入率を０．３質量％（対ＳＳ）に変更した以外は実施例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、ＳＶ２は２７％、濃縮上澄水濁度は１．５度、濃縮上澄水ろ過指数は８１ｍＬ／３０秒であり、ＳＶ２、濃縮上澄水濁度および濃縮上澄水ろ過指数の何れも、比較例１や実施例１よりも改善された。
【０１０１】
＜実施例３〜実施例７＞
浄水汚泥処理剤をポリマＩＩ〜ＶＩに変えて上記表３の注入率で添加した以外は、実施例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７のＳＶ２はそれぞれ２７％、２７％、２８％、２１％、２２％、濃縮上澄水濁度はそれぞれ４．５度、５．４度、５．２度、１．６度、１．８度、濃縮上澄水ろ過指数はそれぞれ７８ｍＬ／３０秒、７０ｍＬ／３０秒、６６ｍＬ／３０秒、７５ｍＬ／３０秒、６６ｍＬ／３０秒であり、ＳＶ２、濃縮上澄水濁度および濃縮上澄水ろ過指数の何れも比較例１より改善された。ただし、同量の注入率（０．３％）で比較すると、実施例４〜７は実施例２、３よりも濃縮上澄水のろ過指数の点で劣っており、ろ抗抑制が特に要求される場合は、ポリ（メタ）アクリル酸塩を主成分とする浄水汚泥処理剤が適していることが分かる。
【０１０２】
＜比較例２、比較例３＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩを上記表３の注入率で添加した以外は、実施例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、比較例２、比較例３のＳＶ２はそれぞれ２６％、２３％、濃縮上澄水濁度はそれぞれ２．０度、２．３度であり、これらの結果は比較例１よりも改善されたものの、濃縮上澄水ろ過指数はそれぞれ４８ｍＬ／３０秒、３５ｍＬ／３０秒と比較例１よりも著しく少なくなっており、ろ過障害リスクが比較例１よりも更に高いことが確認された。
【０１０３】
＜比較例４、比較例５＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩＩを上記表３の注入率で添加した以外は、実施例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、比較例４、比較例５のＳＶ２はそれぞれ２４％、２３％、濃縮上澄水濁度はそれぞれ３．２度、０．３度と比較例１よりも改善されたものの、濃縮上澄水ろ過指数はそれぞれ３５ｍＬ／３０秒、３６ｍＬ／３０秒と比較例１よりも著しく少なくなっており、比較例４、５は比較例２、３と同様に、ろ過障害リスクが高いことが確認された。
【０１０４】
次に、汚泥スラリーの濃度を高めて濃縮試験を行った。浄水汚泥処理剤としてのポリマＩ〜ＶＩ、比較ポリマＩ〜Ｖの種類を、試験結果と共に下記表４に記載する。
【０１０５】
【表４】
2018153730.tif 000006
【０１０６】
＜比較例６＞
ＳＳ濃度２．０ｇ／Ｌに調製した汚泥スラリーを試験に供した以外は、比較例１と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、ＳＶ２は９９％、濃縮上澄水濁度は３０度を超え、濃縮上澄水ろ過指数は６１ｍＬ／３０秒であった。
【０１０７】
＜実施例８〜１３＞
浄水汚泥処理剤として、それぞれポリマＩ〜ポリマＶＩを汚泥スラリーに０．３質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、比較例６と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３のＳＶ２はそれぞれ３９％、３７％、３５％、３５％、５５％、５０％、濃縮上澄水濁度はそれぞれ１．７度、１．０度、８．２度、７．２度、０．４度、０．４度、濃縮上澄水ろ過指数はそれぞれ８６ｍＬ／３０秒、８２ｍＬ／３０秒、６７ｍＬ／３０秒、６２ｍＬ／３０秒、６８ｍＬ／３０秒、６８ｍＬ／３０秒であり、これら実施例８〜１３は比較例６よりも汚泥スラリーの濃縮性、上澄水の清澄度は著しく改善された上に、比較例６よりもろ過指数が高く、ろ抗が軽減されることが確認された。
【０１０８】
また、ＳＳ濃度が高い場合においても、ポリアクリル酸Ｎａを単独で用いた実施例８、９は他のポリマーとの混合物を用いた実施例１０〜１３よりもろ過指数の点で各段に優れており、ろ抗の抑制が特に要求される場合は、ポリ（メタ）アクリル酸塩を主体とする浄水汚泥処理剤が特に適していることが分かる。
【０１０９】
＜比較例７〜比較例１１＞
浄水汚泥処理剤として、それぞれ比較ポリマＩ〜比較ポリマＶを汚泥スラリーに０．３質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、比較例６と同じ条件で汚泥スラリー濃縮試験を行ったところ、比較例７、比較例８、比較例９、比較例１０、比較例１１のＳＶ２はそれぞれ３１％、３３％、２４％、２５％、５７％、濃縮上澄水濁度はそれぞれ０．４度、１．７度、２．１度、２．４度、０．５度、濃縮上澄水ろ過指数はそれぞれ４９ｍＬ／３０秒、４８ｍＬ／３０秒、４５ｍＬ／３０秒、４３ｍＬ／３０秒、４８ｍＬ／３０秒であり、ＳＶ２および濃縮上澄水濁度が比較例６よりも改善されたものの、濃縮上澄水ろ過指数は比較例６よりも低く、ろ過障害のリスクが高いことが確認された。
【０１１０】
＜脱水試験＞
次に、浄水汚泥処理剤の濃縮汚泥の脱水性について検討した。脱水条件、脱水試験結果を下記表５に記載する。
【０１１１】
【表５】
2018153730.tif 000007
【０１１２】
＜比較例１２＞
カオリンおよびＰＡＣを重量比１：２の割合で袖ヶ浦市水に添加して混合し、水酸化ナトリウムでｐＨ７に中和して汚泥スラリー原液を調製した。この汚泥スラリー原液の固形物濃度（ＳＳ）を測定し、その測定値を基に袖ヶ浦市水で希釈してＳＳ濃度２０ｇ／Ｌの濃縮汚泥を調製し、濃縮汚泥脱水試験に供した。
【０１１３】
上記濃縮汚泥２００ｍＬを容器に採取し、別容器との間で移し替えを５回行って混合（後述の「移し替え５回凝集法」凝集操作に相当）後、トミー工業株式会社製の高速遠心機ＭＸ−３０７を用い、回転数５０００ｒｐｍ×２分の条件で固液分離を行い、上澄液と沈殿汚泥を採取した。
【０１１４】
上澄液については、径１５０ｍｍのＮｏ．５種Ａ定量ろ紙を１６分割ヒダ折にしたものをロートに設置し、前記上澄液１００ｍＬを全量一気に注ぎ入れて濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数（３０秒間にろ過される水量（ｍＬ））を計量したところ、５８ｍＬ／３０秒であった。
【０１１５】
沈殿汚泥については、４０メッシュ篩網付き円錐形ろ過器（自社製）に入れて重力ろ過による水切を行い、水切後の汚泥をポリエステルろ布に挿み入れ、ピストン型加圧脱水機（自社製：面圧０．０４ＭＰａ）で２分間脱水後、ろ布をから剥離させた脱水ケーキについてろ布からの汚泥剥離性評価と含水率を測定したところ、汚泥剥離性は「不良」、含水率は８３．５質量％であった。
【０１１６】
＜実施例１４、１５＞
浄水汚泥処理剤として、表１に記載の本発明のポリマIを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加してから「移し替え５回凝集法」による凝集操作を実施した以外は、比較例１２と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、実施例１４、実施例１５の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ６０ｍＬ／３０秒、７７ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７６．５質量％、７３．２質量％であった。すなわち、比較例１２と比較して、実施例１４、１５は、汚泥脱水性、汚泥剥離性が改善された上、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池閉塞リスクも、無機凝集剤のみを使用して凝集沈殿ろ過を行う場合（比較例１２）よりむしろ軽減されることが確認された。
【０１１７】
＜実施例１６、実施例１７＞
浄水汚泥処理剤として、表１に記載の本発明のポリマIIを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、上記実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、実施例１６、実施例１７の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ６６ｍＬ／３０秒、７６ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７３．１質量％、７２．５質量％であり、いずれの指標も比較例１２より改善された。
【０１１８】
＜実施例１８、実施例１９＞
浄水汚泥処理剤として、表１に記載の本発明のポリマＩＩＩ、ＩＶを濃縮汚泥にそれぞれ０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、上記実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、実施例１８、実施例１９の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ７６ｍＬ／３０秒、６８ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７８．０質量％、７８．５質量％であり、いずれの指標も比較例１２より改善された。
【０１１９】
＜実施例２０、実施例２１＞
浄水汚泥処理剤として、表１に記載の本発明のポリマＶを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、上記実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、実施例２０、実施例２１の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ７０ｍＬ／３０秒、６２ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７２．０質量％、７１．５質量％であり、いずれの指標も比較例１２より改善された。
【０１２０】
＜実施例２２、実施例２３＞
浄水汚泥処理剤として、表１に記載の本発明のポリマＶＩを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、上記実施例１４、１５同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、実施例２２、実施例２３の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ６６ｍＬ／３０秒、６５ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７２．２質量％、７６．５質量％であり、いずれの指標も比較例１２より改善された。
【０１２１】
＜比較例１３、比較例１４＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、比較例１３、比較例１４の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ３９ｍＬ／３０秒、３０ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７６．５質量％、７３．５質量％であり、汚泥剥離性および含水率は比較例１２より改善されたものの、濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数は比較例１２よりも低く、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池に与えるろ過閉塞リスクは比較例１２よりも高くなった。
【０１２２】
＜比較例１５、比較例１６＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩＩを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は、実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、比較例１５、比較例１６の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ４５ｍＬ／３０秒、４０ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７６．５質量％、７２．５質量％であり、汚泥剥離性および含水率は比較例１２より改善されたものの、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池に与えるろ過閉塞リスクは比較例１２よりも高くなった。
【０１２３】
＜比較例１７、比較例１８＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩＩＩを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、比較例１７、比較例１８の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ４５ｍＬ／３０秒、３４ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ８０．０質量％、８０．２質量％であり、汚泥剥離性および含水率は比較例１２より改善されたものの、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池に与えるろ過閉塞リスクは比較例１２よりも高くなった。
【０１２４】
＜比較例１９、比較例２０＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＩＶを濃縮汚泥にそれぞれ０．１５質量％対ＳＳ、０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加した以外は実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、比較例１９、比較例２０の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ４４ｍＬ／３０秒、２８ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性はいずれも「良」、含水率はそれぞれ７４．５質量％、７２．５質量％であり、汚泥剥離性および含水率は比較例１２より改善されたものの、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池に与えるろ過閉塞リスクは比較例１２よりも高くなった。
【０１２５】
＜比較例２１＞
浄水汚泥処理剤として、比較ポリマＶを濃縮汚泥に０．２０質量％対ＳＳの注入率で添加して以外は実施例１４、１５と同じ条件で濃縮汚泥脱水試験を行ったところ、比較例２１の濃縮汚泥遠心分離液ろ過指数はそれぞれ４５ｍＬ／３０秒、脱水汚泥ケーキの汚泥剥離性は「良」、含水率は７２．３質量％であり、汚泥剥離性および含水率は比較例１２より改善されたものの、脱水離脱水（遠心分離上澄液）を浄水処理系に返送した場合のろ過池に与えるろ過閉塞リスクは比較例１２よりも高くなった。
【０１２６】
上述のとおり、本発明の浄水汚泥処理剤を使用すれば、汚泥スラリーの濃縮性および濃縮汚泥の脱水性を改善できるだけでなく、従来のアクリルアミド系高分子凝集剤併用時の問題点であった濃縮池上澄水や脱水離脱水が浄水処理系に返送された場合のろ過池でろ過障害を引き起こすリスクを画期的に軽減することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１  被処理水（原水）
２  処理水（浄水）
３  凝集沈殿汚泥
４  ろ過洗浄排水
５  排水池上澄水
６  汚泥スラリー
７  浄水汚泥
８  濃縮池上澄水
９  濃縮汚泥
１０  脱水離脱水
１１  脱水ケーキ
１２  無機凝集剤
１３  塩素剤
１４  浄水汚泥処理剤
１５  浄水汚泥処理装置
２０  浄水処理手段
２１  着水井
２２  凝集混和池
２３  フロック形成池
２４  沈澱池
２５  ろ過池
３０  濃縮手段
３１  排水池
３２  排泥池
３３  濃縮池
４０  供給手段
５０  脱水手段
５１  脱水装置
【図１】
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【図２】
2018153730.tif 000009