(57)【要約】【課題】汚染物質を含む廃水を効率的に浄化でき、かつ、生成するスラッジボリュームの小さい廃水処理剤及び廃水処理方法を提供する。【解決手段】０．５％塩粘度１０ｍＰａｓ・ｓ−１以上の高分子量カチオン性水溶性高分子（Ａ）、０．５％塩粘度３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン性水溶性高分子（Ｂ）および無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）を含有することを特徴とする廃水処理剤を用いて廃水を処理する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５％塩粘度１０ｍＰａｓ・ｓ−１以上の高分子量カチオン性水溶性高分子（Ａ）、０．５％塩粘度３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン性水溶性高分子（Ｂ）および無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）を含有することを特徴とする廃水処理剤。
【請求項２】
０．５％塩粘度１０ｍＰａｓ・ｓ−１以上の高分子量カチオン性水溶性高分子（Ａ）が一般式（１）で表される構造単位を有する水溶性高分子であり、０．５％塩粘度３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン性水溶性高分子（Ｂ）がポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドである水溶性高分子であり、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）がポリ塩化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の廃水処理剤。
【化１】
2019130514.tif 000006
（ここで、Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基又はベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。）
【請求項３】
０．５％塩粘度１０Ｐａｓ・ｓ−１以上の高分子量カチオン性水溶性高分子（Ａ）を０．１〜３．５％、０．５％塩粘度３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン性水溶性高分子（Ｂ）を０．１〜３．５％、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）を９３〜９９．８％の範囲で含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃水処理剤。
【請求項４】
廃水に、請求項１〜３いずれかに記載の廃水処理剤を添加することを特徴とする廃水の処理方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、各種産業廃水の処理剤及びこれを用いた廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  汚染物質を含む各種産業廃水の処理は、一般に、廃水に無機凝集剤を添加して汚染物質を微細な凝結物にした後、アニオン系高分子凝集剤を加えて、これを大きな凝集物（フロック）とし、沈殿あるいは浮上させて除去する方法が多用されている。無機凝集剤としては、通常、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム（ばん土）、ポリ硫酸鉄などが用いられるが、多量の添加を要するため、大量の凝集スラッジが生成し、凝集スラッジの処理に多大なコストを要し、また、汚染成分（ＣＯＤ，ＳＳ）の除去効果の点でも不十分なケースが多かった。このため、生成する凝集スラッジ量（スラッジボリューム）が小さく、かつ、汚染成分（ＣＯＤ，ＳＳ）の効果的な除去が可能な処理方法が待望されていた。【０００３】  これに対して、「カチオン水溶性高分子（Ａ）、無機多価金属塩（Ｂ）及び非金属アンモニウム塩（Ｃ）からなる混合水溶液を廃水に添加し混合する工程（１）；工程（１）に引き続き、アニオン高分子凝集剤（Ｄ）を添加し、混合する工程（２）；並びに工程（２）に引き続き、固液分離する工程（３）を含む廃水の処理方法（特許文献１）」、「有機物含有廃水を１段処理する沈殿剤であって、ポリ塩化アルミニウム及び水溶性アルカリ土金属化合物を含有し、さらに水可溶性成分として高分子凝集剤、タンニン、水溶性セルロース化合物の少なくとも１成分、又はこれらと水溶性シリカを含有する沈殿剤（特許文献２）を用いる方法」、「ポリジメチルジアリルアンンモニウムクロライドと硫酸イオンをＳＯ４として１〜５重量％含有するポリ塩化アルミニウムとの混合物を用いて凝集処理することを特徴とする染色排水の処理方法（特許文献３）」が知られている。しかし、これらの方法でも、市場の要求を十分満たせないケースがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１９６５７７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９３０４号公報
【特許文献３】特開平６−１８２３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の目的は、汚染物質を含む各種産業廃水において生成する凝集スラッジ量（スラッジボリューム）を極小化すると同時に、高品質の処理水を得ることができる廃水処理剤及びこれを用いる廃水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、０．５％塩粘度１０ｍＰａｓ・ｓ−１以上の高分子量カチオン性水溶性高分子（Ａ）、０．５％塩粘度３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン性水溶性高分子（Ｂ）および無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）を含有することを特徴とする廃水処理剤（以下、本発明の廃水処理剤と略記する）及びこれを用いた廃水処理方法である。
【発明の効果】
【０００７】  本発明の廃水処理剤を用いると、廃水中に存在する汚染成分が効率的に補足されるため、高い浄化効果が得られ、かつ、生成するスラッジボリュームが極めて小さい。【０００８】
【発明を実施するための形態】
【０００９】  水溶性高分子（Ａ）としては、公知の組成のカチオン性水溶性高分子が使用できるが、その一例としては、一般式（１）で表される構造単位を有する水溶性高分子
【００１０】
【化１】
2019130514.tif 000002
（ここで、Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基又はベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン縮合物、エチレンジアミン・ジベンジルクロライド縮合物、ポリビニルイミダゾリン、ポリアミジン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミンなどがあげられる。
【００１１】  一般式（１）で表される構造単位を有する水溶性高分子の具体例としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド四級塩単独重合物、ジメチルアミノエチルアクレート・メチルクロライド四級塩／アクリルアミド共重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレート・ベンジルクロライド四級塩／アクリルアミド共重合物、ジメチルアミノエチルメタクリルアミド・ジメチルサルフェート四級塩／アクリルアミド共重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレート硫酸塩／ヒドロキシエチルメタクリレート共重合物、ジメチルアミノエチルアクレート・メチルクロライド四級塩／アクリルアミド／アクリル酸共重合物、およびこれらの部分微架橋物などが挙げられる。これらの組成で０．５％塩粘度１０ｍＰａｓ・ｓ−１以上のものが使用できる。これらのうち、好ましい組成は、一般式（１）で表される構造単位を有する水溶性高分子であり、その中でも、ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド四級塩単独重合物が最も好ましい。
【００１２】  水溶性高分子（Ｂ）としては、水溶性高分子（Ａ）の組成として前記に例示した公知の組成のものの中で、０．５％塩粘度が３ｍＰａｓ・ｓ−１未満の低分子量カチオン系水溶性高分子が使用できる。水溶性高分子（Ａ）と水溶性高分子（Ｂ）の組成系は、同じであっても、違っていても良いが、水溶性高分子（Ｂ）のうち好ましい組成は、これらのうち、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドである。
【００１３】  ここで、０．５％塩粘度は、それぞれの水溶性高分子を４ｗｔ％食塩水に純分濃度０．５ｗｔ％になるように溶解し、２．５℃で測定した粘度であり、具体的測定方法は特開２００５−１１２８９８の記載に準じる。なお、０．５％塩粘度が１０ｍＰａｓ・ｓ−１未満の場合には、常法通り、付属のＵＬアダプターを装着して測定する必要がある。
【００１４】  無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）としては、公知の無機アルミニウム塩化合物が含まれ、例えば、硫酸アルミニウム（ばん土）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、アルミニウムクロロハイドレート（ＡＣＨ）、硝酸アルミニウム等などがあげられる。このうち好ましいものは、硫酸アルミニウム（ばん土）およびポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）である。
【００１５】  本発明において、水溶性高分子（Ａ）、水溶性高分子（Ｂ）および無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）の混合比率は、対象廃水の性状などによって適宜選択できるが、通常は、純分の質量で、性水溶性高分子（Ａ）が０．１〜３．５％、水溶性高分子（Ｂ）が０．１〜３．５％、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）が９３〜９９．８％であり、好ましくは、水溶性高分子（Ａ）が０．２〜２．５％、水溶性高分子（Ｂ）が０．２〜２．５％、水溶性高分子（Ｃ）が９５〜９９．６％である。なお、ここで、純分は、固形分を意味し、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）の場合は、酸化物換算値を用いる。酸化物換算値とは、当業界で用いられる金属酸化物に換算した値であって、例えば、硫酸アルミニウム（硫酸ばんど）であればＪＩＳＫ１４５０−１９９６に準拠して、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）であればＪＩＳＫ１４７５−１９９６に準拠しＡｌ２Ｏ３に換算され、その他の無機アルミニウム塩化合物も同様に換算する。
【００１６】  本発明の廃水処理剤の調製方法は特に限定なく、例えば、予め準備したそれぞれの水溶液を単に混合する方法、いずれか１成分あるいは２成分の水溶液に残りの成分を粉末状もしくは水溶液状で混合する方法、それぞれを粉末状で混合する方法などの方法が採用できる。混合温度は常温でよく、公知の装置を用いて行うことができる。
【００１７】  これら本発明の廃水処理剤の調製方法のうち、水溶液状で混合する場合は、水溶性高分子（Ａ）および水溶性高分子（Ｂ）は、あらかじめ、純分０．１〜０．５％程度の水溶液にしておき、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）は純分８〜１２％程度の濃度の水溶液にしておいてから、これらを混合することが実用上好ましい。
【００１８】  本発明の廃水処理剤は、対象とする廃水に添加して使用される。その使用方法は、従来用いられてきた無機凝集剤の使用方法と変わるところはなく、例えば、特開２０１７−１９６５７７号広報に記載の方法に準じて、廃水に本発明の廃水処理剤を加えて混合し、次いでアニオン高分子凝集剤の水溶液を加えて混合し固液分離を行う。
【００１９】廃水と本発明の廃水処理剤の混合方法は、混合槽で行う方法、廃水の流路の管中で行う方法など公知の方法で適宜行うことができる。
【００２０】廃水への本発明の廃水処理剤の添加量は、対象廃水によって適宜選択することができるが、水溶性高分子（Ａ）、水溶性高分子（Ｂ）及び無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）の合計純分で、通常は、５〜１０００ｐｐｍ、好ましくは１０〜５００ｐｐｍの範囲である。
【００２１】  本発明において、対象とする廃水としては、汚染成分を含む廃水が特に限定なく含まれるが、その例としては、食品加工廃水、染色廃水、メッキ廃水、化学工場廃水、製紙廃水、金属加工廃水、生活廃水、し尿処理廃水、畜産排水およびこれらの二、三次処理廃水などが挙げられる。
【００２２】  以下を実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は質量部を、％は質量％を意味する。
【００２３】  実施例および比較例において使用した水溶性高分子（Ａ）、水溶性高分子（Ｂ）および無機多価金属塩化合物（Ｃ）の水溶液、およびアニオン高分子凝集剤は、具体的には、以下の通りである。
【００２４】水溶性高分子（Ａ）の水溶液：
Ａ１：メタクリロイルエチルトリメチルアンモニウムクロライド重合物（三洋化成工業社製サンフロックＣ−００９ｐ、０．５％塩粘度１５ｍＰａｓ・ｓ−１）の０．３％水溶液
Ａ２：アクリロイルエチルトリメチルアンモニウムクロライド（８０モル）・アクリルアミド（２０モル）共重合物（三洋化成工業社製サンフロックＣＥ−７０８ｐ、０．５％塩粘度３５ｍＰａｓ・ｓ−１）の０．３％水溶液
水溶性高分子（Ｂ）の水溶液：
Ｂ１：ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（エス・エヌ・エフ（株）社製ＤＢ４５ＳＨ、０．５％塩粘度１．３ｍＰａｓ・ｓ−１）の純分濃度０．３％水溶液
Ｂ２：ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物（三洋化成工業（株）製サンフロック７００、０．５％塩粘度２．０ｍＰａｓ・ｓ−１）の純分濃度０．３％水溶液
無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）の水溶液：
Ｃ１：ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ、浅田化学製）の水溶液、Ａｌ２Ｏ３として濃度１０％
Ｃ２：硫酸アルミニウム（ばん土、浅田化学製）の水溶液、Ａｌ２Ｏ３として濃度８％、アニオン高分子凝集剤：
アクリルアミド／アクリル酸ソーダ共重合物（三洋化成工業社製サンフロックＡＨ−２０２５ｐ）
【実施例１〜５】
【００２５】（廃水処理剤１〜５の調製）
水溶性高分子（Ａ）および水溶性高分子（Ｂ）の水溶液と、無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）の水溶液を表１に示す割合で混合し、本発明の廃水処理剤を調製し、それぞれ廃水処理剤１〜５とした。
【００２６】
【表１】
2019130514.tif 000003
【比較例１〜５】
【００２７】（比較処理剤１〜５の調製）
無機アルミニウム塩化合物であるＣ１及びＣ２のみの水溶液をそれぞれ比較処理剤１及び２とし、無機アルミニウム化合物を用いることなく、水溶性高分子（Ａ）と（Ｂ）の水溶液とを表１（前出）に示す割合で混合し、比較処理剤３とした。また、水溶性高分子（Ａ）又は（Ｂ）のみの水溶液と無機多価金属塩化合物（Ｃ）の水溶液を表１（前出）に示す割合で混合し、それぞれ比較処理剤４、５とした。
【００２８】＜廃水処理試験１＞
次に、Ａ化学工場廃水（淡黄色微濁状、ＣＯＤ２８０ｐｐｍ、ＳＳ１５０ｐｐｍ、ｐＨ６．９）を用いて、次の方法で廃水処理試験を行った。試験結果は表２に示す。
【００２９】＜廃水処理試験方法＞
廃水５００ｍｌを５００ｍｌビーカーに入れてジャーテスター（宮本理研工業株式会社製、形式ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ）にセットし、廃水処理剤１〜５又は比較処理剤１〜５のうちのいずれかを、廃水に対して純分で１５０ｐｐｍ添加し、室温、２００ｒｐｍで１分間攪拌し、次に、アニオン高分子凝集剤の０．１％水溶液を純分で５ｐｐｍ添加し攪拌した後、攪拌を停止し３分間静置した後に、上澄み液の外観、ＳＳ，ＳＶ（スラッジボリューム）、およびＣＯＤを測定した。また、ＳＶ低減率（スラッジボリューム低減率）を下式で求めた。
ＳＶ低減率（％）＝Ａ／Ｂ  ×  １００
ここで、
Ａ＝Ｂ−［各廃水処理剤または比較処理剤の試験結果におけるスラッジボリューム（ｍｌ）］
Ｂ＝ブランクの試験結果におけるスラッジボリューム（ｍｌ）
なお、ブランクは、用いた無機アルミニウム化合物（Ｃ）がＣ１の場合は比較処理剤１とし、Ｃ２の場合は比較処理剤２とした。
【００３０】
【表２】
2019130514.tif 000004
【００３１】＜廃水処理試験２＞
廃水処理試験１で用いたＡ化学工場廃水に代えて、Ｂ食品工場廃水（微褐色微濁状、ＣＯＤ２５０ｐｐｍ、ＳＳ１９０ｐｐｍ、ｐＨ７．０）を用いて、廃水処理試験１と同様に廃水処理試験を行った。試験結果は表３に示す。
【００３２】
【表３】
2019130514.tif 000005
【００３３】  廃水処理試験１、廃水処理試験２のいずれにおいても、実施例１〜５で調整した本発明の廃水処理剤１〜５を用いた場合は、ＳＳ、ＣＯＤともに顕著に低い無色透明な処理液が得られ、これに加えて、それぞれの廃水処理剤を構成する成分のうちの無機アルミニウム化合物のみを使用した場合に比較して、高いＳＶ（スラッジボリューム）低減率を示す。すなわち、廃水処理剤１、２及び４を用いた場合は比較処理剤１を用いた場合に比較して、廃水処理剤３，５を用いた場合は比較処理剤２を用いた場合に比較して、顕著に高いＳＶ低減率を示した。これに対し、無機アルミニウム化合物のみ（比較処理剤１及び２）を使用した場合、水溶性高分子（Ａ）及び（Ｂ）のみの混合物（比較処理剤３）を使用した場合、水溶性高分子（Ａ）と無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）のみの混合物（比較処理剤４）を用いた場合及び水溶性高分子（Ｂ）と無機アルミニウム塩化合物（Ｃ）のみの混合物（比較処理剤５）を用いた場合には、こうした結果は得られない。これらの結果から、本発明の優位性、有用性は明らかである。
【００３４】  本発明の廃水処理剤を用いる処理方法によって、各種産業廃水の高度な浄化（ＳＳ低減、ＣＯＤ低減）が可能である。加えて、生成するスラッジのボリュームが極めて小さいことから、スラッジの二次処分（焼却）に要する燃料使用量、それに伴う二酸化炭素排出量も大幅に低減でき、地球環境保護にも多大の貢献をすることができ、本発明は、各種産業廃水処理に極めて有用である。