(57)【要約】【課題】取り扱いが容易で、バルキング等の沈降障害がある、多量に懸濁物質を有する水に短時間で効果的に作用して確実に汚泥を沈降させ、且つ処理コストの安い凝集沈降剤および凝集沈降処理方法を提供する。【解決手段】カチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを混合してなる凝集沈降剤。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを混合してなることを特徴とする凝集沈降剤。
【請求項２】
上記フェライト粉末の配合量がカチオン性高分子液体凝集剤中のカチオン性高分子成分とフェライト粉末の配合量との和に対して０．２重量％以上３５重量％以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の凝集沈降剤。
【請求項３】
上記フェライト粉末がマグネタイト粉末であることを特徴とする請求項１に記載の凝集沈降剤。
【請求項４】
排水に活性汚泥を混合して行う曝気処理中にカチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを添加することを特徴とする凝集沈降処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排水を活性汚泥と混合し曝気処理した後、沈殿槽で活性汚泥を沈降させ、清澄な処理済み水を得る活性汚泥処理法などにおいて、水中の懸濁物質を短時間に効果的に凝集沈降させる凝集沈降剤および凝集沈降方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥の沈殿槽など、多量の懸濁物質を有する水などからその懸濁物質を沈降させる技術に関し、沈降障害を防止する方法として下記の５つの方法が行われている。
【０００３】
（１）磁化された磁性体の粉状物を曝気槽に投入し、活性汚泥にこの粉状体を含有させた後、この活性汚泥を磁気を帯びた回転体に磁着させることで沈降障害を回避させ、容易に活性汚泥と処理済み水とを分離させる（特許文献１）（特許文献２）。
【０００４】
（２）磁性体の磁化粉末を含む沈降促進剤を曝気槽に添加して、汚泥の沈降性を促進し、高濃度の沈殿汚泥を得る（特許文献３）。
（３）無機質多孔性粉状担体とカチオン系高分子凝集剤の粉状混合物を曝気槽に投入して、汚泥の沈降分離を促進させる（特許文献４）。
【０００５】
（４）曝気槽にカチオン系高分子凝集剤（粉末）と無機剤（粉末）を別々に又はあらかじめブレンドした状態で添加し、バルキング（糸状性細菌等の望ましくない細菌類が繁殖して汚泥微粒子が膨潤し沈降性を失った状態）を解消し、汚泥沈降性を改善する（特許文献５）。
【０００６】
（５）バルキングの原因となる糸状性微生物に対して殺菌又は静菌効果のある薬剤とカチオン性の有機凝集剤との混合物を添加してバルキングを解消する（特許文献６）。
【０００７】
しかしながら上記（１）〜（５）の技術はそれぞれ問題点を抱えていた。
すなわち従来技術（１）で磁化された磁性体を使用しているため、磁性体が曝気槽壁やポンプその他・磁化されている物体に吸着されて、障害を起こす。また装置全体が汚れ美観を損ない、さらに汚泥を充分に磁着させるにはかなりの量の磁性体を投入する必要があり、コスト高になる。また、磁性体が効果的に汚泥から脱着されず、回転体に汚泥が付着し、効率が悪い。さらに回転体装置が高価でコスト高になる。
【０００８】
従来技術（２）では磁化された磁性体の添加必要量が多く（ＭＬＶＳＳ（揮発性活性汚泥）に対して５〜５０％相当）コスト高になる。さらに磁性体のみの投入のため、即効性に欠ける。
【０００９】
従来技術（３）で用いる添加剤は粉状であるために、投入に際して飛び散ってしまうため作業性が悪い。粉体用注入装置で投入することも考えるが、投入装置が高価であり、また、湿気があると粉体が「団子状」になり実用的ではない。さらに、充分な効果が得られない。
【００１０】
従来技術（４）で用いるカチオン凝集剤は粉末状のものであり、一方、無機剤はカオリン、ゼオライト、珪藻土等の水不溶性のものであるため従来技術（３）と同様の問題点がある。また、沈降性については（３）と同じく充分な効果が得られない。
【００１１】
従来技術（５）では殺菌剤や静菌剤を使用するために活性汚泥中の有用微生物にも悪影響を及ぼし、微生物相が正常に復帰するまでに相当な時間がかかる。
このように従来技術（１）〜（５）はそれぞれ問題を抱え、そのため、短時間で即効性のある汚泥沈降剤であって、使いやすい液体状ないし流体状の汚泥沈降剤が作業性、コスト削減の面から望まれていた。
【００１２】
【特許文献１】
特公昭６３−５９７５９号公報（第１〜３頁）
【特許文献２】
特開昭４８−５７４７２号公報（第１〜３頁）
【特許文献３】
特開平１０−２４９３７３号公報（第１〜４頁）
【特許文献４】
特開昭６２−１８６９９７号公報（第１〜３頁）
【特許文献５】
特開平２−１７９９８号公報（第１〜３頁）
【特許文献６】
特開平６−７１２８６号公報（第１〜４頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、取り扱いが容易で、バルキング等の沈降障害がある、多量に懸濁物質を有する水に短時間で効果的に作用して確実に汚泥を沈降させ、且つ処理コストの安い凝集沈降剤および凝集沈降処理方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記従来技術のうち、（４）について着目して、その問題点を詳細に検討した。その結果、無機剤である無機質多孔性粉状担体はケイ酸質鉱物の微粉砕物、粘土、ベントナイト、珪藻土等であり、いずれも物質表面に負に帯電していて、カチオン性高分子凝集剤と同時に対象系に添加するとこれらが瞬間的に結合してしまう部分が多く、効果的に機能しないため、充分な効果が得られていないことが判り、様々な物質を用いて検討した結果、この従来技術の欠点を解決し、本発明に至った。
【００１５】
すなわち、本発明の凝集沈降剤は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、カチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを混合してなる凝集沈降剤であり、この構成により取り扱いが容易で、バルキング等の沈降障害がある汚泥に短時間で効果的に作用して確実に汚泥を沈降させることができ、かつ、処理コストが安い。
【００１６】
本発明の凝集沈降処理方法は請求項４に記載の通り、排水に活性汚泥を混合して行う曝気処理中にカチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを添加する活性汚泥沈降処理方法であり、バルキング等の沈降障害がある汚泥に短時間で効果的に作用して確実に汚泥を沈降させることができ、かつ、粉末用投入装置等の特別な施設がなくても容易に実施できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において、用いるカチオン性高分子液体凝集剤は一般に市販されているポリメタアクリル酸エステル系、ポリアクリル酸エステル系、メタリル酸ジメチルアミノエチル系、ポリアミン系、アクリルアマイドエステルカチオン共重合物等を含むカチオン性高分子液体凝集剤を単独で、あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１８】
ここでカチオン性高分子液体凝集剤とは、カチオン性高分子成分を有効成分として含有する液体凝集剤である。本発明で用いる凝集剤は液体であることが必要で、固体（粉状）の凝集剤を用いた場合では投入が困難になったり、添加後に溶解するまで時間がかかるため、効果的に作用せず、本発明の効果が得られない。
【００１９】
本発明で用いるフェライトとしては、マグネタイト（ＦｅＯＦｅ２Ｏ３）、ＺｎＯＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯＦｅ２Ｏ３、ＮｉＯＦｅ２Ｏ３、ＣｕＯＦｅ２Ｏ３など、ＭＯＦｅ２Ｏ３（ただし、Ｍは二価の金属イオン）で示される鉄酸化物中から１種、あるいは２種以上を組み合わせて、適宜選択する。
【００２０】
また、本発明で用いるフェライト粉末は磁化されていないもの（非磁化フェライト）を用いることが望ましい。磁化されていると、曝気槽壁やポンプその他・磁化されている物体に付着してしまい充分な効果が得られない場合がある。
なお、非磁化フェライトのうち、非磁化マグネタイトであると入手が比較的容易で、安定供給が可能であるので特に好ましい。
【００２１】
フェライト粉末の配合量はカチオン性高分子液体凝集剤中のカチオン性高分子成分とフェライト粉末の配合量との和に対して０．２重量％以上３５重量％以下の範囲であると高い沈降効果が得られる。特に好ましい範囲は３重量％以上２０重量％以下である。
【００２２】
フェライト粉末の含有率が多いと凝集沈降剤中でフェライト粉末が沈殿し不均一となりやすく、分離する等の障害が起き、自動投入装置等への応用が困難になる。フェライト粉末の含有率が低すぎる場合、充分な沈降効果が得られない。
本発明の凝集沈降剤ではフェライト粉末の使用量はきわめて少なく、ＭＬＶＳＳに対して、０．０１％以上０．１％以下相当でも充分な効果が得られる。
【００２３】
ここで、カチオン性高分子液体凝集剤にフェライト粉末の代わりに、上記従来技術（４）で用いられたケイ酸質鉱物の微粉砕物、粘土、ベントナイト、珪藻土等を混合しても凝集した大きな固まりとなり、取り扱い性が劣悪となる上に、水系に添加しても凝集沈降剤として機能しない。
【００２４】
なお、本発明の効果に関し、その原理は明確には判らないが、次のように考えられる。
フェライト粉末は正に帯電していて、負に帯電している汚泥の表面に効果的に付着し、表面が中和された微細フロックが形成される。この表面が中和された微細フロックが物理的吸着力により互いに吸着しあい、小さな集合体を形成する。この集合体に液体の高分子凝集剤が作用するために、高分子凝集剤単独使用で得られるフロックよりは小さいものの、堅くて強く沈降性の良いフロックが迅速に形成される。
【００２５】
フェライトを含む汚泥は比重が大きく、重質化する。このように、本発明ではフェライト粉末とカチオン性高分子液体凝集剤との相乗効果で嵩が小さく沈降性の良いフロックが形成される。
一方、カチオン性高分子液体凝集剤単独では多くの汚泥塊を水を含んだ形で覆い包むため、大きなフロックになるものの、軽くて沈降性が劣るフロックとなる。
【００２６】
本発明の凝集沈降剤は直接に対象系に投入する場合にも、粉体ではないため、風による飛散もなく、また、作業者の身体や衣服についてべたつくなどの障害も発生せず、優れた取り扱い性を有する。
【００２７】
また、フェライト粉末は比較的高添加量であってもカチオン性高分子液体凝集剤中に均一に分散するので取り扱いが容易で、液体（流体）用のポンプなどで容易に自動投入を行うことができる。
本発明の凝集沈降剤の投入位置は曝気槽出口又は沈殿槽入り口付近で汚泥とよく混ざるところであればどこでも良い。
【００２８】
本発明の凝集沈降剤の活性汚泥への投入濃度は通常は性能と処理コストとを考慮すると、本発明の凝集沈降剤中の有効成分（カチオン性高分子成分とフェライト成分との和）重量で５ｍｇ／Ｌ以上１００ｍｇ／Ｌ以下の範囲で添加することが望ましいが、汚泥濃度や汚泥性状を確認し、増減する。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の凝集沈降剤の実施例について説明する。
ポリアクリル酸エステル系カチオン性高分子液体凝集剤（三井サイテック社製カチオン性高分子液体凝集剤、スーパーフロック３１３０、カチオン性高分子成分の含有率：４０重量％）（９７重量％）に対して磁化されていないマグネタイト粉末（戸田工業社製ＣＷＭ−３０５）を３重量％となるよう混合したものを凝集沈降剤Ａとして用いた。
【００３０】
１Ｌのビーカーにバルキングを起こしている活性汚泥（食品工場活性汚泥、汚泥濃度ＭＬＳＳ：５２００ｍｇ／Ｌ、汚泥沈降率ＳＶ（３０分）：９４％、汚泥沈降指標ＳＶＩ（３０分）１８０）を５００ｍｌ入れ、活性汚泥沈降剤を所定量（１２．５ｍｇ）入れて、２３℃に保ち、１５０ｒｐｍの回転速度で２分攪拌して、３０分後の汚泥沈降率を下水道法の測定方法に準拠してＳＶ３０として求めた。
【００３１】
汚泥沈降剤を入れないものをブランク（▲１▼）として、本発明に係る凝集沈降剤Ａ（▲２▼）、上記ポリアクリル酸エステル系カチオン性高分子液体凝集剤のみ（▲３▼）、アクリル酸エステル重合体の第４級アンモニウム塩を主成分とする粉末状のカチオン性高分子凝集剤とベントナイトを混合してなる粉末状汚泥沈降剤（アクアス（株）社製アンバルカー２００）（▲４▼）、磁化されたマグネタイト粉末（戸田工業社製ＣＷＭ−３０５を市販の永久磁石により磁性化したもの）（▲５▼）、磁化されていないマグネタイト粉末品（戸田工業社製ＣＷＭ−３０５）（▲６▼）をそれぞれ同量ずつ添加したときの結果を図１に示す。
【００３２】
図１よりポリアクリル酸エステル系カチオン性高分子液体凝集剤とマグネタイトとを混合してなる本発明の凝集沈降剤Ａでの汚泥沈降率ＳＶ３０は、ポリアクリル酸エステル系カチオン性高分子液体凝集剤の単独使用時や、カチオン性高分子凝集剤にベントナイトを配合してなる凝集沈降剤使用時よりも著しく早く、またマグネタイト単独使用はマグネタイトの磁化の有無にかかわらず、凝集沈降剤を添加しなかったブランクに等しく全く効果がないことが判る。
【００３３】
このように本発明に係るポリアクリル酸エステル系カチオン性高分子液体凝集剤とマグネタイトとを併用する本発明の凝集沈降剤Ａではこれらカチオン性高分子液体凝集剤とマグネタイトとの相互作用により相乗的に高い汚泥沈降率が得られる。
【００３４】
次に、カチオン性高分子液体凝集剤とマグネタイトとの配合比について検討を行った。
カチオン性高分子液体凝集剤中のカチオン性高分子成分と、フェライト粉末の配合量との和に対し、マグネタイト粉末の重量％を変化させた様々な凝集沈降剤を調製した。
【００３５】
これら様々な配合比の凝集沈降剤を用いて上記と同様に、凝集沈降剤の添加量を上記と同じ、バルキングを起こしている汚泥５００ｍｌに対して１２．５ｍｇとして凝集沈降力評価を行った。凝集沈降剤添加後３０分後の汚泥沈降率とマグネタイトの配合量との関係を図２に示した。
【００３６】
これら結果よりカチオン性高分子液体凝集剤中のカチオン性高分子成分とフェライト粉末との配合量との和に対して、フェライト粉末（この場合、マグネタイト粉末）の配合量が０．５％以上のときに高い汚泥沈降率が得られることが判る。なお、１２重量％を超えてマグネタイト粉末を配合しても汚泥沈降率の向上効果はほとんど飽和してしまうことも判る。
【００３７】
なお、上記において、活性汚泥の凝集沈降について主として示したが、本発明の凝集沈降剤は活性汚泥のみならず、湖沼水や活性汚泥処理水、濾過器の逆洗水などの懸濁物質を有する水系からの凝集沈降にも有用である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の凝集沈降剤によれば、安価な液体用の投入機での自動投入が可能となり、取り扱いが容易で、バルキング等の沈降障害がある、多量に懸濁物質を有する水に短時間で効果的に作用して確実に汚泥等の懸濁物質を沈降させることができる。しかも、活性汚泥中の有用菌に対して悪影響を及ぼさないので、その循環利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る凝集沈降剤を用いた場合の汚泥沈降率と従来技術に係る凝集沈降剤を用いた場合との汚泥沈降率とを示すグラフである。
【図２】本発明に係る凝集沈降剤において、マグネタイト配合量を変化させたときの、凝集沈降剤添加後３０分後の汚泥沈降率への影響を示すグラフである。
【図１】
2004154684.tif 000002
【図２】
2004154684.tif 000003