(57)【要約】【課題】強固な凝集フロックを形成し、ケーキ含水率を低下させる汚泥の脱水方法を提供する。【解決手段】有機質汚泥にオレイン酸を加え、次いで有機性高分子凝集剤を加えた後、機械脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法としたものであり、前記オレイン酸は汚泥に対し、１００〜５０００ｐｐｍで添加し、また、有機性高分子凝集剤は、公知のものが使用でき汚泥の固形物当りの０．１〜５．０重量％の範囲で用いることができ、また脱水は公知の脱水機、例えば、遠心脱水機等が使用できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質汚泥にオレイン酸を加え、次いで有機性高分子凝集剤を加えた後、機械脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項２】
有機質汚泥を順次流入して処理する内部に撹拌手段を有する第１混和槽及び第２凝集混和槽と、該混和槽からの汚泥を脱水する機械脱水機とを有する汚泥の脱水装置において、前記第１混和槽にオレイン酸を添加する手段と、前記第２凝集混和槽に有機性高分子凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする汚泥の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の脱水に係り、特に含水率の低い脱水ケーキを得ることができる汚泥の脱水方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、汚泥の脱水処理には、カチオン性高分子凝集剤が広く用いられている。このようなカチオン性高分子凝集剤には、例えばジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩、又は４級塩の重合体、又はアクリルアミドとの共重合体が挙げられる。
しかしながら、近年、下水道の整備などにより汚泥発生量が増加し、汚泥中の有機物量の増加や汚泥性状の悪化が進んでいるため、上記のようなカチオン性高分子凝集剤では、ケーキ含水率が下がらず、ケーキの埋め立て処分の場合には、ケーキの運搬費用が嵩み、焼却の場合には、焼却のための燃料費用が嵩むという問題があった。
【０００３】
従来のカチオン性高分子凝集剤の欠点を改良する方法としては、（１）ポリ硫酸鉄と汚泥を反応させ、次いで高分子凝集剤で脱水する方法（特開昭５８−５１９９８号公報）、（２）無機凝集剤を添加後、両性高分子凝集剤で脱水する方法（特開昭６３−１５８２００号公報）等が開示されている。
しかしながら、（１）の方法では、得られるケーキの含水率は下がるものの、フロック強度は不十分で、そのため処理量を上げることができないという問題があった。一方、（２）の方法では、ケーキ含水率は従来のカチオン性高分子凝集剤による単独の処理と大差ないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、強固な凝集フロックを形成し、ケーキ含水率を低下させることができる汚泥の脱水方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、有機質汚泥にオレイン酸を加え、次いで有機性高分子凝集剤を加えた後、脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法としたものである。
また、本発明では、有機質汚泥を順次流入して処理する内部に撹拌手段を有する第１混和槽及び第２凝集混和槽と、該混和槽からの汚泥を脱水する機械脱水機とを有する汚泥の脱水装置において、前記第１混和槽にオレイン酸を添加する手段と、前記第２凝集混和槽に有機性高分子凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする汚泥の脱水装置としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の方法は、有機質汚泥にオレイン酸を添加・混合する。オレイン酸の添加量は、汚泥の性状によって変動するので一概には規定できないが、汚泥に対して１００〜５０００ｐｐｍの範囲である。１００ｐｐｍ未満では、含水率低下の効果が少なく、一方５０００ｐｐｍを超えると、ケーキ含水率低下の効果は大きいが経済的でない。
なお、汚泥とオレイン酸を反応させる場合の撹拌の目的は、フロックの生成ではないので、オレイン酸と汚泥が十分混合されるように通常の撹拌より強い撹拌を行うのが好ましい。
次に、有機性高分子凝集剤を加えるが、本発明で用いられる有機性高分子凝集剤のうち、カチオン高分子凝集剤は、下記一般式（１）で表されるカチオン性モノマー単位を必須成分として有するカチオン性高分子凝集剤であり、好ましくは該カチオン性モノマー単位を５モル％以上含有するものである。
【０００７】
下記一般式（１）で表されるカチオン性モノマーとしては、以下のようなものが挙げられる。すなわち、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−Ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【０００８】
【化１】
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ただし、式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基、Ａは酸素原子又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はヒドロキシプロピレン基、Ｘ−は、陰イオンを表す。
本発明で用いられる別のカチオン性高分子凝集剤は、アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤である。該アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、下記一般式（２）及び／又は一般式（３）で表されるアミジン単位を２０〜９０モル％好ましくは５０〜９０モル％含有する。また、一般式（２）及び／又は一般式（３）で表されるアミジン単位のほかに、下記一般式（４）、一般式（５）及び一般式（６）で表される繰り返し単位を含んでいても良い。
【０００９】
【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【化６】
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式中、Ｒ１、Ｒ２は水素原子又はメチル基を、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基又は水素原子、Ｘ−は陰イオンを表す。
【００１０】
前記アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、１規定の食塩水中０．１ｇ／ｄｌの溶液として、２５℃で測定した還元粘度が０．１〜１０ｄｌ／ｇであることが好ましく、この還元粘度が０．１ｄｌ／ｇ未満では凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下する傾向がみられる。なお、アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤の製造方法については、特開平５−１９２５１３号公報に記載されている。すなわち、
【化７】
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（式中、Ｒ２は水素原子又はメチル基を、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基又は水素原子を表す。）で表される化合物と、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルとの共重合体を製造し、該共重合体にアミノ基を生成せしめ、同時に又は続いてアミノ基とシアノ基と反応させてアミジン化することによって得ることができる。
【００１１】
本発明で用いられる別の凝集剤としては、分子内にビニル系カチオン性モノマー単位、ビニル系アニオン性モノマー単位及びビニル系ノニオン性モノマー単位を共重合してなる両性高分子重合体からなる高分子凝集剤である。
原料となるビニル系カチオン性モノマーとしては、前記一般式（１）で表されるカチオン性モノマー単位として例示したカチオン性モノマーのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられる。
これらのビニル系カチオン性モノマーは１種用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。また、アクリル系高分子中にカチオン性単位を導入する方法としては、（メタ）アクリルアミドを初めに重合した後、炭素数１〜４のジアルキルアミンとホルマリンを用いたマンニッヒ反応により、アミノメチル化する方法がある。この生成物を鉱酸、有機酸による塩及び炭素数１〜４のアルキルハライド、ベンジルハライド、炭素数１〜４のアルコールと硫酸のジエステルによる第四級アンモニウム塩として使用することができる。
【００１２】
次に、原料となるビニル系アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタアクリルアミドエタンスルホン酸、２−メタアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタアクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−メタアクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタアクリロイルオキシブタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属塩又はアンモニウム塩が例示される。これらのアニオン性モノマーは１種用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
さらに、原料となるビニル系ノニオン性モノマーとしては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。
【００１３】
また、前述のアミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を製造する際に、上記アニオン性モノマーを予め共重合させ、次いでアミジン化することにより製造された両性高分子凝集剤を使用することも可能である。
上述の高分子凝集剤は、単独で、あいるは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの高分子凝集剤の添加率も汚泥の性状によって変動するので一概には規定できないが、汚泥の固形物当り０．１〜５．０重量％、好ましくは０．２〜３．０重量％の範囲である。また製品形態についても制限はなく、粉末、溶液、エマルジョンなど、目的に応じて任意に選ぶことができる。
【００１４】
本発明の方法は、カチオン性あるいは両性高分子凝集剤で凝集フロックを形成させた後、必要であれば、さらにアニオン性高分子凝集剤等を添加・混合してフロックを巨大化させて脱水する方法も含むものである。
本発明の方法は、無機凝集剤を使用しないので、焼却炉の腐食や焼却灰溶融処理における問題を生じる恐れがない。しかし、これらの問題が支障とならない範囲で、必要に応じて無機凝集剤と併用することもできる。併用される無機凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第２鉄、ポリ鉄等を挙げることができる。汚泥の脱水に用いられる脱水機としては、特に制限はなく、通常の汚泥処理に使用される遠心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機、真空脱水機等を挙げることができる。
次に、本発明の汚泥の脱水装置の概略構成図を図１に示す。
図１において、原液の有機質汚泥は、撹拌機４を有する第１混和槽でオレイン酸６を添加して撹拌され、次いで、撹拌機４を有する第２凝集混和槽２で有機性高分子凝集剤を添加して撹拌されて凝集し、凝集された汚泥は機械脱水機３で脱水ケーキ８と脱水分離機９に分離される。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
なお、試験に用いた高分子凝集剤は、表１の通りであり、試験に際しては０．２％水溶液として使用した。
【表１】
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また、実施例中の結果表示は以下の通りである。
○…良好
△…普通
×…不良
【００１６】
実施例１〜３、比較例１
ｐＨ６．１、ＴＳ２．５％、ＳＳ２．１％、ＶＴＳ７５．０％，電気伝導率４７９０μＳ／ｃｍの性状を有する下水消化汚泥２００ｍｌを３００ｍｌビーカーに入れ，オレイン酸を所定量添加して５００ｒｐｍで３０秒間撹拌した。
次に、高分子凝集剤Ａを表２に示す量添加して、２００ｒｐｍで３０秒間撹拌した。撹拌により生じた凝集フロックの大きさを測定した後、ポリエステル製ろ布上に移し、重力ろ過水量を測定した。重力ろ過後の汚泥を、２枚のポリエステル製ろ布に挟み、エアシリンダーで面圧０．４ｋｇ／ｃｍ２の圧力で１分間圧搾脱水した後、常法により脱水ケーキの含水率を測定した。結果を表２に記載する。
なお、比較としてオレイン酸を添加しなかった場合の試験を行った。結果を表２に併記する。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
実施例４〜６、比較例２
ｐＨ８、３、ＴＳ３．９％、ＳＳ３．１％、ＶＴＳ４１．０％、電気伝導率５９３０μＳ／ｃｍの性状を有する下水消化汚泥を使用し、高分子凝集剤Ｂを使用した以外は、実施例１と同様に試験を行った。結果を表３に記載する。
【表３】
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【００１９】
実施例７〜９、比較例３
ｐＨ６．３、ＴＳ１．６％、ＳＳ１．５％、ＶＴＳ７５．８％、電気伝導率４１３μＳ／ｃｍの性状を有する下水余剰汚泥を使用し、高分子凝集剤Ｃを用いた以外は実施例１と同様に試験を行った。結果を表４に記載する。
【表４】
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【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、強固な凝集フロックを形成し、ケーキ含水率を低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥の脱水装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１：第１混和槽、２：第２凝集混和槽、３：脱水機、４：撹拌機、５：有機質汚泥、６：オレイン酸、７：有機性高分子凝集剤、８：脱水ケーキ、９：脱水分離水
【図１】
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