(57)【要約】【課題】汚泥の電気浸透脱水処理において、電気浸透脱水装置の陽極へのスケール析出を防止する。【解決手段】排水の生物処理で発生する汚泥を電気浸透脱水処理するに当たり、脱水処理に供する汚泥に、塩酸、ポリ塩化アルミニウム、次亜塩素酸（塩）等の塩素を含む薬剤を添加する。塩素を含む薬剤の添加量は、Ｃｌ換算で０．３重量％／ＤＳ以上が好ましい。被処理汚泥に塩素を含む薬剤を添加することにより、電気浸透脱水装置の陽極でのスケール析出を効果的に防止することができ、陽極の通電性を維持して長期に亘り安定かつ効率的な電気浸透脱水処理を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を電気浸透脱水処理する方法において、該脱水処理に供する汚泥に塩素を含む薬剤を添加することを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項２】
請求項１において、前記塩素を含む薬剤が酸性薬剤であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記塩素を含む酸性薬剤が塩酸、塩化アルミニウム及びポリ塩化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項４】
請求項１ないし３において、前記塩素を含む薬剤のＣｌ換算の添加量が、前記脱水処理に供する汚泥の絶対乾燥汚泥重量当たり０．３重量％以上であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記脱水処理に供する汚泥が、凝集、脱水処理を経た汚泥であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業排水の処理過程で発生する汚泥を電気浸透脱水処理する方法に係り、特に、電気浸透脱水前の汚泥に塩素を含む酸性薬剤を添加することにより、電気浸透脱水装置の陽極へのスケール析出を防止する電気浸透脱水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業排水の処理過程で発生する汚泥は多くの水分を含んでいるため、脱水処理した後、廃棄物として処分されている。従来、汚泥の脱水には、ベルトプレスやフィルタープレス等の加圧式脱水機や遠心脱水機などの機械的脱水装置が用いられてきたが、これらの脱水装置では、一部の汚泥（繊維質や砂分といった脱水し易い成分が多く含まれている汚泥）を除き、含水率を十分に低くすることはできず、得られる脱水汚泥の含水率は８０％程度が限度である。
【０００３】
これに対して、汚泥に直流電流を印加し、電気浸透作用により脱水する電気浸透脱水処理であれば、被処理汚泥に通電して、マイナス荷電した汚泥を陽極側に引き寄せ、一方、汚泥の間隙水を陰極側に移動させて分離させながら加圧力をかけて脱水するため、機械的脱水処理の場合に比べて、脱水効率が高く、汚泥の含水率を更に低減することが可能である。
【０００４】
しかし、電気浸透脱水時には、汚泥に電圧が印加されるため、マイナスに帯電した微粒子やアニオンが電気浸透脱水装置の陽極側に移動し、陽極表面にスケールとして析出することがある。この析出物が絶縁体である場合、陽極の表面電位が上昇して通電性が悪化し、脱水性能が悪化する。
【０００５】
従来、この陽極へのスケール析出を抑制するために、陽極表面に弱アルカリ水溶液を散布して随時洗浄する方法が採られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９６３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、次のような課題がある。
（１）  ドラム構造のような、陽極が回転して上を向く装置には適用可能だが、ピストン構造のような、陽極が常に下を向いている装置では適用できない。
（２）  弱アルカリ水溶液を常に散布し続けるため、弱アルカリ水溶液が汚泥に混入して汚泥含水率を上昇させることになり、脱水性能が悪化する。
（３）  通常、電気浸透脱水用の陽極は基材金属に貴金属が薄くコーティングされたものであるが、基材金属と貴金属との界面はアルカリ存在下では劣化して貴金属コーティングが剥離しやすくなる。このため、常に弱アルカリ水溶液を散布すると陽極の劣化が進行する恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記（１）〜（３）の問題を生じることなく、電気浸透脱水装置の陽極へのスケール析出を抑制する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、電気浸透脱水処理に供する汚泥に塩素を含む薬剤を添加することにより、陽極でのスケール析出を防止することができることを見出した。
【００１０】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１１】
［１］  汚泥を電気浸透脱水処理する方法において、該脱水処理に供する汚泥に塩素を含む薬剤を添加することを特徴とする電気浸透脱水方法。
【００１２】
［２］  ［１］において、前記塩素を含む薬剤が酸性薬剤であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【００１３】
［３］  ［１］又は［２］において、前記塩素を含む薬剤が塩酸、塩化アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【００１４】
［４］  ［１］ないし［３］において、前記塩素を含む薬剤のＣｌ換算の添加量が、前記脱水処理に供する汚泥の絶対乾燥汚泥重量当たり０．３重量％以上であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【００１５】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記脱水処理に供する汚泥が、凝集、脱水処理を経た汚泥であることを特徴とする電気浸透脱水方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気浸透脱水処理に供する汚泥に塩素を含む薬剤を添加することにより、電気浸透脱水装置の陽極でのスケール析出を効果的に防止することができ、陽極の通電性を維持して長期に亘り安定かつ効率的な電気浸透脱水処理を行うことができる。
この方法は、電気浸透脱水装置の型式、陽極の形態に関わらず有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例で用いた電気浸透脱水試験機の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の電気浸透脱水方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の電気浸透脱水方法は、電気浸透脱水処理に供される汚泥に、塩素を含む薬剤を添加することを特徴とする。
【００２０】
本発明で用いる塩素を含む薬剤は、好ましくは、水中で解離して塩素イオンや次亜塩素酸イオンを放出し得る塩素を含む薬剤であり、例えば、塩酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、次亜塩素酸や、次亜塩素酸ナトリウムなどの次亜塩素酸塩が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
本発明において、添加する薬剤は酸性薬剤であることがより好ましい。塩化ナトリウムのように中性の薬剤であっても、水中で解離して塩素を放出するためスケール析出防止効果は得られるが、汚泥の電気伝導度が高まるために、スケール析出速度が高まって、本発明の効果が相殺されて小さくなる。
【００２２】
塩素を含む薬剤として酸性薬剤を用いる場合、薬剤の酸性の程度としては、その１０ｇを水１００ｍＬに溶解させたときに得られる水溶液のｐＨが５以下、例えば−１．０〜３．０となる程度であることが好ましい。
なお、上記の塩素を含む酸性薬剤の１０ｇ／１００ｍＬ水溶液のｐＨは以下の通りである。
塩酸：ｐＨ−０．４
ポリ塩化アルミニウム：ｐＨ２．４５
【００２３】
このような塩素を含む薬剤による陽極へのスケール析出防止効果の作用機構の詳細は明らかではないが、汚泥中にＣｌ−イオンやＣｌＯ−イオンが存在すると、塩化物イオンとＣｌＯ−のアルカリにより、コンクリートの劣化に代表されるアルカリシリカ反応が起き、陽極へのスケール付着が防止ないし抑制されるものと考えられる。
【００２４】
このような塩素を含む薬剤の添加量は、汚泥性状や電気浸透脱水処理時の印加電圧処理時間等により異なるが、電気浸透脱水処理に供する汚泥の絶対乾燥汚泥重量（ＤＳ）当たり、Ｃｌ換算で０．３重量％以上（以下、この割合を「％−Ｃｌ／ＤＳ」と記載する。）、特に１．４％−Ｃｌ／ＤＳ以上とすることが好ましい。汚泥への塩素を含む薬剤の添加量が少な過ぎると、塩素を含む薬剤を添加することによる陽極へのスケール析出防止効果を十分に得ることができない。ただし、塩素を含む薬剤の添加量が多過ぎると、薬剤コストが高くつく上に、汚泥の電気伝導率が上昇し過剰通電が起こるおそれがあるため、その添加量は５％−Ｃｌ／ＤＳ以下、特に３％−Ｃｌ／ＤＳ以下とすることが好ましい。
【００２５】
なお、汚泥への塩素を含む薬剤の添加方法としては特に制限はなく、電気浸透脱水装置に導入される汚泥に塩素を含む薬剤を添加して均一に分散させることができる方法であればよく、例えば、汚泥に塩素を含む薬剤を添加してミキサーで混合する方法、配管移送される汚泥に塩素を含む薬剤を散布して移送中に混合する方法、その他電気浸透脱水前の汚泥にスプレー添加する方法等を挙げることができる。
【００２６】
塩素を含む薬剤の添加形態としても特に制限はなく、固体の塩素を含む薬剤を粉体として添加してもよく、また水溶液として添加してもよいが、汚泥への均一分散混合性の面で１０〜５０重量％程度の水溶液として添加することが好ましい。
【００２７】
本発明において、電気浸透脱水処理に供される汚泥としては特に制限はないが、各種産業排水の生物処理過程で発生する濃縮汚泥（生物処理液を沈殿槽、浮上槽、膜分離装置等で固液分離して得られる含水率９５〜９９重量％（以下、含水率の単位は「％」と記す。）の汚泥）に適当な凝集剤を添加して凝集処理し、重力脱水機、遠心脱水機、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタプレス等の機械的脱水装置等で脱水処理して得られる、含水率９０％以下程度の汚泥であることが好ましい。電気浸透脱水処理に供される汚泥が凝集、脱水処理を経た汚泥でないと、電気浸透脱水処理による脱水効率が悪く、低含水率の脱水汚泥を得ることができない場合がある。
【００２８】
濃縮汚泥の凝集処理に用いる凝集剤としては特に制限はなく、汚泥性状等に応じて、凝集効果に優れたものが用いられるが、一般的には、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド（Ａｌ２（ＳＯ４）３）、その他、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を塩酸（ＨＣｌ）又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）で溶解したものなどのアルミニウム塩などのアルミニウム系凝集剤や、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）等の鉄塩などの鉄系凝集剤、その他、シリカ系凝集剤などの各種の無機系凝集剤の１種又は２種以上を用いることができる。好ましくはポリ硫酸第二鉄が用いられる。
【００２９】
なお、無機系凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムは、塩素を含む酸性薬剤でもあるが、生物処理汚泥にポリ塩化アルミニウムを無機系凝集剤として添加して凝集処理し、前述の機械的脱水処理して得られる汚泥は、塩化物イオンが脱離液とともに排出されることにより、電気浸透脱水処理装置での陽極のスケール防止効果を得ることは困難である。従って、本発明では、凝集、脱水処理後、電気浸透脱水処理に供される汚泥に塩素を含む酸性薬剤を添加することが重要であるが、本発明は、凝集処理において、ポリ塩化アルミニウムのような塩素を含む酸性薬剤に該当しない無機系凝集剤を用いて凝集、脱水処理された汚泥の電気浸透脱水処理に特に有効である。
【００３０】
また、これらの無機系凝集剤と高分子凝集剤とを併用してもよい。併用する高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等の各種の高分子凝集剤を用いることができるが、両性高分子凝集剤（両性ポリマー）を用いることが好ましい。両性高分子凝集剤としては、アミノ基若しくはアンモニウム塩基を有するモノマー、(メタ)アクリルアミド及び(メタ)アクリル酸若しくはその塩の共重合体が好ましく、アミノ基又はアンモニウム塩基を有するモノマーとしては、例えば、(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)アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドなどの(メタ)アクリロイルオキシアルキル４級アンモニウム塩、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルアミン硫酸塩又は塩酸塩、(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルアミン塩酸塩などの(メタ)アクリロイルオキシアルキル３級アミン塩、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェートなどの(メタ)アクリロイルアミノアルキル４級アンモニウム塩などを挙げることができる（ここで、「（メタ）アクリル」とは「アクリル及び／又はメタクリル」を意味する。「（メタ）アクリロイル」についても同様である。）。これらのモノマーは、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、(メタ)アクリロイルオキシアルキル４級アンモニウム塩は脱水効果に優れるので好適に用いることができ、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及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を特に好適に用いることができる。
【００３１】
また、(メタ)アクリル酸又はその塩としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸アンモニウム、(メタ)アクリル酸カルシウムなどを挙げることができる。これらの中で、アクリル酸及びアクリル酸ナトリウムを特に好適に用いることができる。
【００３２】
両性高分子凝集剤には、さらに他のコモノマーを共重合することができる。他のコモノマーとしては、例えば、ビニルピロリドン、マレイン酸、アクリル酸メチルなどを挙げることができる。これらのコモノマーの共重合量は、通常２０モル％以下であることが好ましく、１０モル％以下であることがより好ましい。
【００３３】
これらの高分子凝集剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３４】
これらの凝集剤の添加量は、所望の含水率の脱水汚泥が得られるように適宜決定されるが、通常、無機系凝集剤のみを用いて凝集処理する場合は、汚泥の絶対乾燥汚泥重量（ＤＳ）に対して１〜２０重量％／ＤＳ程度、無機系凝集剤と高分子凝集剤とを併用する場合は、無機系凝集剤を１〜１０重量％／ＤＳ程度、高分子凝集剤を１〜１０重量％／ＤＳ程度とすることが好ましい。
【００３５】
このように、生物処理の濃縮汚泥を好ましくは凝集、脱水処理して得られる汚泥の電気浸透脱水処理に用いる電気浸透脱水処理装置としては特に制限はなく、一般に市販されている電気浸透脱水処理装置を用いることができる。
また、その電気浸透脱水処理条件にも特に制限はないが、例えば次のような条件を採用することができ、このような電気浸透脱水処理により、含水率７０％以下、例えば６０〜６５％程度の低含水率汚泥を得ることが好ましい。
加圧力：０．１〜２００ｋＰａ
印加電圧量：２０〜１００Ｖ
脱水時間：５〜６０分
【実施例】
【００３６】
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。
【００３７】
［実施例１〜８、比較例１〜３］
図１に示すカラム型の電気浸透脱水試験機を用い、食品排水の好気性生物処理汚泥にポリ硫酸第二鉄を５重量％／ＤＳ、両性ポリマーを３重量％／ＤＳ添加してベルトプレス脱水して得られた含水率８０％の脱水汚泥の電気浸透脱水処理を行った。
【００３８】
この電気浸透脱水試験機は、底部にステンレスメッシュ製の陰極１が設けられた汚泥カラム（直径１００ｍｍ）２に汚泥３を投入し、ピストン型の陽極４で荷重Ｆをかけると共に、電源５により陽極４と陰極１との間に電圧を印加して加圧条件下に電気浸透脱水処理するものである。
【００３９】
電気浸透脱水処理条件は以下の通りである。
＜脱水条件＞
汚泥量：１７０ｇ
脱水時間：１０分
印加電圧：５０〜６０Ｖ
加圧力：０．３ｋｇｆ／ｃｍ２
【００４０】
電気浸透脱水処理に供する汚泥には表１に示す薬剤を表１に示す量添加した（ただし、比較例１では薬剤は添加せず。）。
【００４１】
なお、各々の薬剤は１０〜５０重量％程度の水溶液として汚泥に添加し、各汚泥への水添加量は同一となるように調整した。
各例で得られた電気浸透脱水処理汚泥の含水率（到達含水率）は表１に示す通りである。
【００４２】
電気浸透脱水試験後、陽極を取り外して２０重量％水酸化ナトリウム水溶液に１２時間浸漬してスケール成分を溶解させ、溶解液中のスケール成分重量を測定することにより、スケール析出量を調べた。また、薬剤添加なしの比較例１のスケール析出量を１とした場合の相対値をスケール析出比として算出した。
これらの結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１より、本発明によれば、電気浸透脱水処理に供される汚泥に塩素を含む酸性薬剤を添加することにより、陽極へのスケール析出防止効果を得ることができることが分かる。
これに対して、単なる酸（比較例２，３）では効果はなかった。また、塩素含有薬剤であっても酸性でない場合（実施例８）は酸性の場合（実施例１〜７）よりもスケール析出防止効果は小さかった。
【符号の説明】
【００４５】
１  メッシュ陰極
２  カラム
３  汚泥
４  陽極
５  電源
【図１】
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