(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属含有汚泥をｐＨ１０〜１３となるよう調整した後、まず、ノニオン性構造単位を５
〜１０質量％、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート塩化アルキル４級塩構造単位を
５〜２０質量％、ジアルキルアミノアルキルアクリレート塩化アルキル４級塩構造単位を
７０〜９０質量％有するカチオン性高分子凝集剤を添加し、ついでアニオン性高分子凝集
剤を添加して脱水処理を行う金属含有汚泥の処理方法であって、
前記カチオン性高分子凝集剤中のノニオン性構造単位がアクリルアミド構造単位、
ジアルキルアミノアルキルメタクリレート塩化アルキル４級塩構造単位がジメチルアミノ
エチルメタクリレート塩化メチル４級塩構造単位、
ジアルキルアミノアルキルアクリレート塩化アルキル４級塩構造単位がジメチルアミノエ
チルアクリレート塩化メチル４級塩構造単位、
である金属含有汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記金属含有汚泥がチタンを含む金属含有汚泥である請求項１に記載の金属含有汚泥の
処理方法。
【請求項３】
前記金属含有汚泥中のチタン濃度が０．０１〜１質量％である請求項１又は請求項２に
記載の金属含有汚泥の処理方法。
【請求項４】
金属含有汚泥がチタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥である請求項
１〜３のいずれか一項に記載の金属含有汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属含有汚泥の処理方法に関し、特に、チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥にアルカリを添加し、ついで高分子凝集剤を添加する金属含有汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
金属含有汚泥は、鉱山廃水、化学工場廃水、製錬所廃水、製鉄所廃水、メッキ工場廃水、塗料系廃水、ゴミ焼却場廃水等の処理過程より生じる。
【０００３】
従来、重金属を含め、金属を含有する汚泥や水の処理方法としては、カチオン系高分子凝集剤を添加し、続いてアニオン系又はノニオン系の高分子凝集剤を添加する方法（特許文献１）、アルカリ凝集沈殿を行った後に、高分子凝集剤で処理を行う方法（特許文献２、３）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１〜３の方法は、いずれもフロック形成後、機械脱水に耐え得る十分に強固なフロックを形成させることができなかった。そのため、単位時間当たりの汚泥の処理量を大きくすることができず、脱水後のケーキ含水率も十分に低下させることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２００６７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４１６４１号公報
【特許文献３】特開２００８−２６４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、金属含有汚泥の脱水処理において、凝集フロックの強度を高めて機械脱水に耐え得る十分に強固なフロックを形成させることで汚泥の脱水効率を向上し、ケーキ含水率の低下が達成できる金属含有汚泥の脱水方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため鋭意検討した結果、金属含有汚泥、特にチタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥に、アルカリでｐＨ調整した後、特定の高分子凝集剤を添加することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、金属含有汚泥をｐＨ１０〜１３となるよう調整した後、まず、ノニオン性構造単位を５〜１０質量％、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート塩化アルキル4級塩構造単位を５〜２０質量％、ジアルキルアミノアルキルアクリレート塩化アルキル4級塩構造単位を７０〜９０質量％有するカチオン性高分子凝集剤を添加し、ついでアニオン性高分子凝集剤を添加して脱水処理を行う金属含有汚泥の処理方法に存する。
【０００９】
また、本発明は、前記金属含有汚泥がチタンを含む金属含有汚泥である前記の金属含有汚泥の処理方法に存する。
【００１０】
また、本発明は、前記金属含有汚泥中のチタン濃度が０．０１〜１質量％である前記の金属含有汚泥の処理方法に存する。
【００１１】
更に、本発明は、前記カチオン性高分子凝集剤中のノニオン性構造単位がアクリルアミド構造単位、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート塩化アルキル4級塩構造単位がジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩構造単位、ジアルキルアミノアルキルアクリレート塩化アルキル4級塩構造単位がジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級塩構造単位である前記の金属含有汚泥の処理方法に存する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の金属含有汚泥の処理方法によれば、金属含有汚泥の脱水処理において、凝集フロックの強度を高めて機械脱水に耐え得る十分に強固なフロックを形成させることで汚泥の脱水効率を向上し、ケーキ含水率の低下が達成できる金属含有汚泥の脱水方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を詳細に説明する。
尚、以下「ｐｐｍ」は特に断りのない限り質量基準とする。本発明の金属含有汚泥の処理方法は、チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥をｐＨ１０以上に調整することにより金属を水酸化物として析出させる。ここに、まず、カチオン性高分子凝集剤を添加して懸濁粒子を吸着してフロックを形成すると同時に汚泥全体を正に荷電させる。ついでアニオン性高分子凝集剤を添加することで、正に荷電した汚泥を荷電中和することにより凝集作用を高めてフロックの巨大化・高密度化を促進させることができるので、後工程の機械脱水に十分耐え得る強度を持ち合わせたフロックを形成することができる。そのため、汚泥の処理量の向上、かつ、ケーキの脱水効果の向上を期待することができる。
【００１４】
前記金属含有汚泥のｐＨ調整は、汚泥にアルカリを添加して行うことができる。前記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物などを挙げることができる。中でも汚泥中の金属の析出のし易さより、前記ｐＨ調整用のアルカリとしては、水酸化カルシウムが好ましい。
【００１５】
チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥に水酸化カルシウムを添加して、ｐＨを調整し、金属水酸化物を析出させる。ｐＨ調整後のｐＨは１０以上が好ましく、１０．５以上がより好ましい。また、１３以下が好ましく、１２．０以下がより好ましい。ｐＨ１０未満では汚泥中の金属を十分に捕集できず、ｐＨ１３をこえると後工程で使用するカチオン性高分子凝集剤がエステル系化合物である場合にはエステル基が加水分解を引き起こしてしまい、十分な強度を持つフロックを形成することができなくなる。
【００１６】
金属含有汚泥としては、チタンを０．０１〜１質量％含み、更にマグネシウム及びカルシウムが含まれていれば、その他の成分の種類や濃度については特に限定されないが、前記金属含有汚泥中の固形物（以下ＴＳと記す）の濃度は通常１．０％以上が好ましく、２．０％以上がより好ましい。また、６．０％以下が好ましく、５．０％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、前記金属含有汚泥をｐＨ調整して析出した金属を凝集フロックに巻き込みながら凝集フロックを形成できるので、前記汚泥中の金属と固形物を効率的に除去することができる。
【００１７】
高分子凝集剤は水溶液にして汚泥と混合する。水溶液の濃度は、通常０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましい。また、２質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、高分子凝集剤を効率よく前記汚泥に添加することができる。
【００１８】
前記高分子凝集剤の汚泥への添加量は、汚泥のＴＳに対し、通常０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましい。また、５質量％以下が好ましく、４質量％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、析出した金属を凝集フロックに巻き込みながら凝集フロックを形成できるので、前記汚泥中の金属と固形物を効率的に除去することができる。
【００１９】
前記カチオン性高分子凝集剤のカチオン性モノマー構造単位としてはジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩構造単位及びジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級塩構造単位であることが好ましい。
【００２０】
前記カチオン性高分子凝集剤の全モノマー構造単位に対するジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩構造単位の含有量は７０〜９０質量％、ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級塩構造単位の含有量は５〜２０質量％であることが好ましい。また、前記カチオン性高分子凝集剤のノニオン性モノマー構造単位としてはアクリルアミド構造単位であることが好ましい。前記カチオン性高分子凝集剤の全モノマー構造単位に対するアクリルアミド構造単位の含有量は５〜１０質量％であることが好ましい。
【００２１】
前記アニオン性高分子凝集剤のノニオン性モノマー構造単位としてはメタクリルアミド構造単位、アクリルアミド構造単位、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド構造単位等を挙げることができる。凝集性能から、中でもアクリルアミド構造単位が好ましい。前期アニオン性高分子凝集剤のアニオン性モノマー構造単位としてはアクリル酸（塩）構造単位、２−アクリルアミド−２−メチルプロパン−１−スルホン酸（塩）構造単位等を挙げることができる。凝集性能から、中でもアクリル酸（塩）構造単位が好ましい。
【００２２】
前記アニオン性高分子凝集剤の全モノマー構造単位に対するアクリル酸（塩）構造単位の含有量は特に限定されないが、２質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、３０質量％以上が更に好ましい。また、７０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましく、４０質量％以下が更に好ましい。前記範囲内であれば、析出した金属を凝集フロックに巻き込みながら凝集フロックを形成できるので、前記汚泥中の金属と固形物を効率的に除去することができる。
【００２３】
水酸化カルシウムなどのアルカリを用いてｐＨ１０〜１３となるように調整したチタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥に、まずカチオン性高分子凝集剤を添加し、ついでアニオン性高分子凝集剤を添加して脱水処理を行う際の全高分子凝集剤に対する各高分子凝集剤の添加割合は、カチオン性高分子凝集剤が５５質量％以上となることが好ましく、６０質量％以上となることがより好ましい。また、７０質量％以下となることが好ましく、６５質量％以下となることがより好ましい。カチオン性高分子凝集剤の添加割合が前記範囲内であれば、高分子凝集剤を添加・撹拌する際に、高分子凝集剤が未反応となって残ることが無いため、ケーキの脱水効率が向上する。
【００２４】
カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤を前記金属含有汚泥に添加する場合には、カチオン性高分子凝集剤を添加してからアニオン性高分子凝集剤を添加するまでの時間は特に限定されないが、通常、カチオン性高分子凝集剤を添加するとフロックが形成され、次いで、アニオン性高分子凝集剤を添加すると前記フロックが更に強固で大きいフロックとなる。
【００２５】
フロックを形成した後は、脱水機を用いてフロックを脱水し、脱水ケーキを得ることができる。脱水機の形式としては、例えば、フィルタープレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、圧入式スクリュープレス型脱水機、真空型脱水機、ベルトプレス型脱水機、遠心型脱水機、多重円板型脱水機などが挙げられる。中でも、汚泥の脱水効率が高いことから、フィルタープレス型脱水機、ベルトプレス型脱水機が好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって限定されるものではない。なお、本実施例および比較例における「％」は特に断りのない限り「質量％」を示す。
【００２７】
実施例及び比較例に使用した高分子凝集剤を表１に示す。表中の数値は、各高分子凝集剤中のカチオン性モノマー構造単位、アニオン性モノマー構造単位、ノニオン性モノマー構造単位の含有率を質量％で示したものである。
【００２８】
【表１】
0006515593.tif 000002
ＡＡｍ：アクリルアミド
ＤＭＥ：ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩
ＤＭＣ：ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩化メチル４級塩
ＡＡ：アクリル酸（塩）
【００２９】
（実施例１）
チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む塗料系金属含有汚泥に水酸化カルシウムを添加してｐＨ１０．７に調整した。ｐＨ調整後の汚泥のＴＳは、財団法人日本下水道協会編「下水試験方法上巻１９９７年度版」ｐ１１６に従い測定したところ、３．７８％であった。また、ｐＨ調整後の汚泥のチタン含有量はＪＩＳ  Ｈ  １６３２−１：２０１４に記載のＩＣＰ発光分光分析法で測定したところ０．０３質量％であった。前記汚泥３００ｍＬを５００ｍＬビーカーに取り、カチオン性高分子凝集剤Ａ（水溶液濃度０．３質量％）を１５ｍＬ（汚泥への添加率１５０ｐｐｍ）添加し、スパチュラを用いて２００ｒｐｍで３０秒撹拌した。ついでアニオン性高分子凝集剤Ｅ（水溶液濃度０．１質量％）を３０ｍＬ（汚泥への添加率１００ｐｐｍ）添加し、スパチュラを用いて２００ｒｐｍで３０秒撹拌してフロックを形成した。目視により平均フロック径を測定することでフロック径とした。５０メッシュのナイロン製の濾布でフロックが形成した汚泥を濾過し、濾液の濁度を目視で評価した。濾液の濁度は以下の基準で判断した。
【００３０】
−：濾液がほとんど透き通っており、浮遊物はほぼ見られない（ＳＳ量目安：５０ｐｐｍ未満）
＋：濾液に一部濁りが見られ、浮遊物がわずかに存在する（ＳＳ量目安：５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満）
＋＋：濾液に一部濁りが見られ、浮遊物がところどころ存在する。（ＳＳ量目安：１００ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満）
＋＋＋：濾液に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在する。（ＳＳ量目安：２００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ未満）
＋＋＋＋：濾液全体に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在し、一部粗大な大きさで存在する。（ＳＳ量目安：５００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ未満）
【００３１】
濾過後、濾布上に残ったフロックを０．１ＭＰａの圧力で１分間プレス脱水して脱水ケーキを得、脱水ケーキの含水率を測定した。含水率の測定は、財団法人日本下水道協会編「下水試験方法上巻１９９７年度版」ｐ２９６〜２９７に従い測定した。
【００３２】
（実施例２）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ１２．３にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３３】
（実施例３）
アニオン性高分子凝集剤Ｅの添加量を４５ｍＬ（汚泥への添加率１５０ｐｐｍ）とした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３４】
（比較例１）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ９．１にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３５】
（比較例２）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ１４．０とした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３６】
（比較例３）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｂにした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３７】
（比較例４）
カチオン性高分子凝集剤Ａを２５ｍＬ（汚泥への添加率２５０ｐｐｍ）添加し、アニオン性高分子凝集剤Ｅを添加しない以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３８】
（比較例５）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｃ（水溶液濃度０．３質量％）にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００３９】
（比較例６）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｄ（水溶液濃度０．３質量％）にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４０】
（比較例７）
カチオン性高分子凝集剤Ａを添加せず、アニオン性高分子凝集剤Ｅのみを７５ｍＬ（汚泥への添加率２５０ｐｐｍ）添加した以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４１】
実施例および比較例における各試験結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
0006515593.tif 000003
【００４３】
（実施例４）
チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む塗料系金属含有汚泥に水酸化カルシウムを添加してｐＨ１１．０に調整した。ｐＨ調整後の汚泥のＴＳは４．０２％であった。また、ｐＨ調整後の汚泥のチタン含有量はＪＩＳ  Ｈ  １６３２−１：２０１４に記載のＩＣＰ発光分光分析法で測定したところ、０．５質量％であった。前記汚泥３００ｍＬを５００ｍＬビーカーに取り、カチオン性高分子凝集剤Ａ（水溶液濃度０．３質量％）を２５ｍＬ（汚泥への添加率２５０ｐｐｍ）添加し、スパチュラを用いて２００ｒｐｍで３０秒撹拌した。ついでアニオン性高分子凝集剤Ｅ（水溶液濃度０．１質量％）を４５ｍＬ（汚泥への添加率１５０ｐｐｍ）添加し、スパチュラを用いて２００ｒｐｍで３０秒撹拌した。フロック径の測定、濾液の濁度の測定、脱水ケーキの作製及び含水率の測定は実施例１と同様に行った。
【００４４】
（実施例５）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ１２．７にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４５】
（実施例６）
アニオン性高分子凝集剤Ｅの添加量を６０ｍＬ（汚泥への添加率２００ｐｐｍ）にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４６】
（比較例８）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ８．９にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４７】
（比較例９）
水酸化カルシウムの添加によるｐＨ調整をｐＨ１４．２にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４８】
（比較例１０）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｂにした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００４９】
（比較例１１）
カチオン性高分子凝集剤Ａを４０ｍＬ（汚泥への添加率４００ｐｐｍ）添加し、アニオン性高分子凝集剤Ｅを添加しない以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００５０】
（比較例１２）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｃ（水溶液濃度０．３質量％）にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００５１】
（比較例１３）
カチオン性高分子凝集剤Ａをカチオン性高分子凝集剤Ｄ（水溶液濃度０．３質量％）にした以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００５２】
（比較例１４）
カチオン性高分子凝集剤Ａを添加せず、アニオン性高分子凝集剤Ｅのみを１２０ｍＬ（汚泥への添加率４００ｐｐｍ）添加した以外は実施例１と同様にして処理を行った。
【００５３】
実施例及び比較例における各試験結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
0006515593.tif 000004
【００５５】
表２及び表３の通り、本発明の処理方法である実施例１〜３及び実施例４〜６は、フロック径が大きくなり、含水率が低下する。これに対し、比較例１、２、８及び９は、ｐＨが１０〜１３を外れるとフロック径が小さく、含水率が高くなることが確認できる。
また、カチオン性高分子凝集剤のみで処理した比較例４及び比較例１１においてはフロックが形成されず、カチオン性高分子凝集剤の組成比を変えたものを使用した比較例３、５、６、１０、１２及び１３、アニオン性高分子凝集剤のみで処理した比較例７及び比較例１４は、フロック径が小さく、含水率は高くなっていることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、チタン、マグネシウム及びカルシウムを含む金属含有汚泥にアルカリを添加し、ついで高分子凝集剤を添加する金属含有汚泥の処理方法として広く適用できる。