(57)【要約】【課題】畜産関係の排水から発生する汚泥は、塩類濃度が非常に高く、電気伝導度として８００〜２０００ｍＳ／ｍあるいは３０００ｍＳ／ｍにも達することがある。そのため添加する高分子凝集剤分子が懸濁液中で収縮し、分散しにくいため懸濁粒子に吸着が起こりにくく、その結果上澄み液濁度が下がらないこと、ＣＯＤが下がらないことなどが特徴的である。またこのような状況では、添加量がそれだけ多量に必要であることを意味する。本発明の目的は、畜産汚泥の処理において上記特徴にも十分対応し、効率良く処理できる処方を提供することにある。【解決手段】畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、カチオン性あるいは両性高分子凝集剤必要量を７：３〜９．５：０．５の割合に二回に分割し、この順で添加することによって達成できる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）〜（２）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上を含有するカチオン性高分子凝集剤によって畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、必要量を７：３〜９.５：０．５の割合で二分割しこの順で添加、混合を繰り返した後、脱水機により脱水することを特徴とする畜産施設より発生する汚泥の処理方法。
【化１】
2004202401.tif 000011
2004202401.tif 000012
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす。
【化２】
2004202401.tif 000013
2004202401.tif 000014
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす
【請求項２】
前記一般式（１）〜（２）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上と下記一般式（３）で表されるアニオン性構造単位を有する両性高分子凝集剤によって畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、必要量を７：３〜９．５：０．５の割合で二分割しこの順で添加、混合を繰り返した後、脱水機により脱水することを特徴とする畜産施設より発生する汚泥の処理方法。
【化３】
2004202401.tif 000015
2004202401.tif 000016
Ｒ９は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ１０は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【請求項３】
前記カチオン性高分子凝集剤あるいは前記両性高分子凝集剤の分子量が、１００万〜２０００万であることを特徴とする請求項１〜２に記載の畜産施設より発生する汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は畜産施設より発生する汚泥の処理方法に関するものであり、詳しくは特定の構造単位から選択される一種以上を含有するカチオン性あるいは両性高分子凝集剤によって畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、必要量を二分割し添加することを特徴とする畜産施設より発生する汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−２５２６８２号公報
従来、牛、馬、鶏等の畜産施設では、これらの家畜から排出される糞尿を、敷き藁、木粉、籾殻等に吸収する等のことで回収し、それを堆肥化することで、その有効利用に対処していた。しかし、堆肥化するには広いスペースが必要なこと、堆肥化するまでに時間がかかるなどこの方法は限界にきている。一方、畜産排水を生物処理によって対処する方法も検討されている。例えば一次処理槽へ送り込んで前処理し、それを二次処理槽で活性汚泥処理しながら膜処理し、活性汚泥中の余剰汚泥を汲み上げて汚泥濃縮貯留槽へ送り込む。その際、一次処理槽の一次処理汚水を沈殿分離しつつ濾過処理し、その内、濾過処理した一次処理汚水を二次処理槽へ移流すると共に、沈殿した堆積汚泥を汲み上げて汚泥濃縮貯留槽へ送り込んでいる（特許文献１）。あるいは一次処理槽の沈殿物をメタン醗酵などの嫌気性消化を施し、生成した消化汚泥を脱水処理し、上澄みは活性汚泥処理するなどの方法である。従って高分子凝集剤による処理の対象となる汚泥としては、一次処理汚水からの懸濁成分と二次処理槽で行なわれる活性汚泥の余剰汚泥が混合された濃縮汚泥、あるいは前記消化汚泥などである。
【０００３】
上記のような畜産排水から発生する汚泥の特徴としては、塩類濃度が非常に高いことであり、電気伝導度として８００〜２０００ｍＳ／ｍあるいは３０００ｍＳ／ｍにも達することがある。そのため処理時の顕著が現象としては、添加する高分子凝集剤分子が懸濁液中で収縮し、分散し難く強攪拌が必要になること、懸濁粒子に吸着が起こり難く、その結果上澄み液濁度が下がらないこと、ＣＯＤが下がらないことなどが特徴的である。高分子凝集剤分子が懸濁液中で収縮し、分散し難いことは添加量がそれだけ多量に必要であることを意味する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
畜産関係の排水から発生する汚泥は、上記のような特徴的性質を有しており、処理が困難であり、高分子凝集剤添加量を増加させ、処理コストを上昇させている。本発明の目的は、畜産汚泥の処理において処理コストを抑え、固液分離後の上澄み液濁度を十分低下させ、ＣＯＤも低下させることの可能な処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下に述べる発明に到達した。即ち本発明の請求項１の発明は、下記一般式（１）〜（４）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上を含有するカチオン性高分子凝集剤によって畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、必要量を７：３〜９．５：０．５の割合で二分割しこの順で添加、混合を繰り返した後、脱水機により脱水することを特徴とする畜産施設より発生する汚泥の処理方法に関する。
【化１】
2004202401.tif 000002
2004202401.tif 000003
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす、Ｘ１は陰イオンをそれぞれ表わす。
【化２】
2004202401.tif 000004
2004202401.tif 000005
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２は陰イオンをそれぞれ表わす。
【０００６】
請求項２の発明は、前記一般式（１）〜（２）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上と下記一般式（３）で表されるアニオン性構造単位を有する両性高分子凝集剤によって畜産施設より発生する汚泥を処理するに際し、必要量を７：３〜９．５：０．５の割合で二分割しこの順で添加、混合を繰り返した後、脱水機により脱水することを特徴とする畜産施設より発生する汚泥の処理方法である。
【化３】
2004202401.tif 000006
2004202401.tif 000007
Ｒ９は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３、
ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ１０は水素またはＣＯＯＹ２、Ｙ１あるいはＹ２は水素または陽イオン
【０００７】
請求項３の発明は、前記カチオン性高分子凝集剤あるいは前記両性高分子凝集剤の分子量が、１００万〜２０００万であることを特徴とする請求項１〜２に記載の畜産施設より発生する汚泥の処理方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するカチオン性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（２）で表される構造単位から選択される一種以上及び非イオン性構造単位を各々含有する。一般式（１）で表される構造単位を含有する高分子としては、（メタ）アクリル系カチオン性高分子である。この高分子は、カチオン性単量体と非イオン性単量体との共重合によって合成することができる。カチオン性単量体の例としては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート類である（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチル、あるいはこれら単量体のモノハロゲン化物による四級アンモニウム塩である。その例としては、（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塩化物、（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塩化物、（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塩化物などがあげられる。これらカチオン性単量体は、二種以上を併用して用いることもできる。カチオン性単量体のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％である。
【０００９】
非イオン性単量体の例としては、アクリルアミドを使用することが最も好ましいが、アクリルアミド以外の非イオン性単量体を共重合しても良い。そのような例としてＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリンなどがあげられる。非イオン性単量体のモル％は、０〜９５モル％であり、好ましくは０〜９０モル％、最も好ましくは０〜８０モル％である。
【００１０】
一般式（２）で表される構造単位を含有するカチオン性高分子凝集剤としては、ジアルキルジ（メタ）アリルアンモニウム塩類と非イオン性単量体との共重合によって合成することができる。ジアルキルジ（メタ）アリルアンモニウム塩類の例としては、ジメチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、ジエチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、メチルベンジルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物などである。非イオン性単量体は、前記非イオン性単量体が使用できる。カチオン性単量体のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％である。非イオン性単量体のモル％は前記と同様である。
【００１１】
また、本発明で使用する両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（２）で表される構造単位から選択される一種以上を５〜１００モル％、前記一般式（３）で表される構造単位から選択されるアニオン性基の一種以上を５〜６０モル％及び非イオン性構造単位を０〜９０モル％各々含有する。これら両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（２）で表される構造単位を有するカチオン性高分子凝集剤の製造時、アニオン性単量体を同時に共重合することにより合成することができる。アニオン性単量体の例としては、スルフォン基、カルボキシル基を有する単量体であってもさしつかいなく、両方を併用しても良い。スルフォン基含有単量体の例は、ビニルスルフォン酸、ビニルベンゼンスルフォン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルフォン酸などである。またカルボキシル基含有単量体の例は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどである。これら両性高分子凝集剤分子中のカチオン性基のモル％としては、前記一般式（１）〜（２）で表される構造単位から選択される一種以上を５〜１００モル％、アニオン性基のモル％は前記一般式（３）で表される構造単位を５〜６０モル％及び非イオン性構造単位を０〜９０モル％各々含有する。
【００１２】
また、カチオン性あるいは両性高分子凝集剤の分子量としては、１００万〜２０００万であり、好ましくは３００万〜２０００万、さらに好ましくは５００万〜１５００万である。
【００１３】
本発明で使用するカチオン性高分子凝集剤あるいは両性高分子凝集剤は、どのような形態でも適用可能である。例えば、水溶液重合法によるペースト状製品、油中水型エマルジョン重合法によるラテックス製品、油中水型分散重合による粉末状製品あるいは塩水溶液中分散重合による分散液状品などである。溶解時間を考慮するとラテックス製品や塩水溶液中分散重合品が便利である。
【００１４】
本発明の畜産施設より発生する汚泥の処理方法は、高分子凝集剤の溶解溶液を複数回に分けて汚泥に添加することに特徴があり、回数は２回あるいは３回に分けて添加することが考えられるが、３回以上では煩雑すぎ、実際的には２回に分割して添加する。特に畜産施設より発生する汚泥の場合は、塩類濃度が非常に高いことであり、その結果添加する高分子凝集剤分子が懸濁液中で収縮し、分散しにくく懸濁粒子に吸着が起こりにくい。その結果上澄み液濁度が下がらないこと、ＣＯＤが下がらないことなどが特徴的である。また分散しにくいことは添加量がそれだけ多量に必要であることも意味する。そのための対策として本発明者等は、高分子凝集剤の必要量を７：３〜９．５：０．５に分割しこの順で添加すると良い結果が得られることを発見した。この理由としては以下のように考えられる。すなわち第一回目の薬品添加により比較的懸濁成分のうち粒径が大きく、あるいは疎水的な粒子が凝集しフロックが形成され、固液分離が行なわれる。しかし、まだ懸濁成分のうち粒径が小さいか、あるいは親水性の強い成分は濾液に残存する。この濾液に残存する成分を第2回目の薬品添加によって表面電荷の中和を行い、すでに第一回目の薬品添加により形成されているフロックに吸着させ、固液分離の完成を完全なものにする。その結果、濾液ＣＯＤも低減できる。もしここで高分子凝集剤の必要量を一回で全量添加してしまえば、分散性の悪い汚泥中で懸濁粒子への吸着は不完全なものになり、取り残しが発生し、ＣＯＤ値も低下しない。また分割比を５：５のようにすると、第一回目の添加量が少なすぎ固液分離が全く不完全になり、多量の大きな懸濁粒子が残存してしまう。この状態で第二回目の薬品添加が行なわれると残存する大きな懸濁粒子に対しては過剰添加になり、また既に形成されているフロック表面にも凝集剤は吸着することにより、表面電荷が中和された小さい粒子、あるいは微細フロックは第一回目に形成されたフロック表面に吸着できず、濾液の上澄み液清澄性が向上しない。
【００１５】
このような処理を行なう添加場所としては、従来、凝集剤の添加、混合を行う凝集混和槽などに加えもう一基凝集槽を新設する選択も考えられる。あるいは従来、汚泥の一時的貯蔵に使用している汚泥供給槽などに、まず凝集剤を添加し、凝集させ、その後従来の凝集混和槽にもう一度添加すれば、新設の必要がなく経済的である。
【００１６】
脱水機は、デカンタ−、フィルタ−プレス、ベルトプレスあるいはスクリュ−プレスなど従来からの機種を用いて脱水処理が行えるが、好ましくはフィルタ−プレス、スクリュ−プレスあるいはベルトプレスである。また畜産汚泥の他、下水の生汚泥あるいは余剰汚泥、その他工業排水の生物処理汚泥、製紙工業におけるパルプスラッジ、総合排水汚泥などにも適用できる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【００１８】
【実施例１〜６】
畜産消化汚泥（ｐＨ８．１３、全ｓｓ分３２，５００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度１９７０ｍＳ／ｍ、コロイド滴定によるアニオン量１７．４３ｍｅｑ／Ｌ）２００ｍＬをポリビ−カ−に採取し、表１に示すカチオン性あるいは両性高分子凝集剤試料−１〜試料−６を対汚泥液量１４００ｐｐｍ添加し、ビ−カ−移し変え攪拌３０回行った後、再度同じカチオン性あるいは両性高分子凝集剤試料−１〜試料−６を１６０ｐｐｍ添加し、ビ−カ−移し変え攪拌１５回を行った後、目視によりフロック径を読み、その後Ｔ−１１７９Ｌの濾布（ナイロン製）により濾過し、３０秒後の濾液量を測定した。また、濾液のＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）、ＣＯＤを測定した。結果を表２に示す。
【００１９】
【比較例１〜７】
表１のカチオン性あるいは両性高分子凝集剤試料−１、２、４、６を一度に添加した処方、また試料−２に関して一回目と２回目の比率を変えて添加した処方、すなわち一回目と２回目の比率を３：７、５：５、６：４に分割する各処方を行なった。結果を表２に示す。
【００２０】
【表１】カチオン性あるいは両性高分子凝集剤の組成
2004202401.tif 000008
ＤＭＱ：アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物構造単位
ＤＭＣ：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塩化物構造単位
ＤＤ：ジメチルジアリルアンモニウム塩化物構造単位
ＡＡＣ：アクリル酸構造単位、ＡＡＭ：アクリルアミド構造単位
【００２１】
【表２】
2004202401.tif 000009
1回目添加量,2回目添加量とも対液ｐｐｍ
３０秒後濾液量：ｍｌ、濾液ＳＳ濃度；ｍｇ／Ｌ、濾液ＣＯＤ；ｍｇ／Ｌ
【００２２】
【実施例７〜１２】
実施例１〜６で使用した畜産消化汚泥（ｐＨ８．１３、全ｓｓ分３２，５００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度１９７０ｍＳ／ｍ、コロイド滴定によるアニオン量ｍｇ／Ｌ）と同一の汚泥により、添加量を削減した場合ついて試験した。試料としては、
試料−２試料−６を用いた。結果を表３に示す。
【００２３】
【比較例８〜１５】
表１のカチオン性あるいは両性高分子凝集剤試料−２あるいは試料−６を一度に添加した処方、一回目と２回目の比率を変えて添加した処方、すなわち一回目と２回目の比率を３：７、５：５、６：４に分割する各処方を行なった。結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
2004202401.tif 000010
1回目添加量,2回目添加量とも対液ｐｐｍ
３０秒後濾液量：ｍｌ、濾液ＳＳ濃度；ｍｇ／Ｌ、濾液ＣＯＤ；ｍｇ／Ｌ