(57)【要約】【課題】有機性汚泥の脱水性を向上させる無機凝集剤の使用量を減らし、脱水ケーキの焼却灰の増加を抑制する。【解決手段】（ａ）有機性汚泥へ、有機性汚泥の焼却灰をｐＨ２以下の酸水溶液に加えて得られるスラリーおよび無機凝集剤を添加するステップ、（ｂ）次いで有機高分子凝集剤を添加するステップ、及び（ｃ）得られる有機質汚泥を脱水するステップ、を含む有機性汚泥の脱水方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）有機性汚泥へ、有機性汚泥の焼却灰をｐＨ２以下の酸水溶液に加えて得られるスラリーおよび無機凝集剤を添加するステップ、
（ｂ）次いで有機高分子凝集剤を添加するステップ、及び
（ｃ）得られる有機質汚泥を脱水するステップ、
を含む有機性汚泥の脱水方法。
【請求項２】
前記酸水溶液は塩酸水溶液である請求項１の脱水方法。
【請求項３】
前記無機凝集剤は水溶性鉄（ＩＩＩ　）塩および／または水溶性アルミニウム塩である請求項１の脱水方法。
【請求項４】
前記有機高分子凝集剤は（メタ）アクリレート系カチオン高分子凝集剤及び（メタ）アクリレート系両性高分子凝集剤から選ばれる請求項１の脱水方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）において、焼却灰スラリーは焼却灰として汚泥の蒸発残分（ＴＳ）の２〜２０重量％添加され、無機凝集剤は焼却灰の１〜３０重量％添加される請求項１ないし４のいずれかの脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は排水処理技術の分野、詳しくは排水処理において発生する汚泥の処理技術に関する。
【０００２】
【背景技術および課題】
下水道処理施設やし尿処理施設において日常的に発生する汚泥は高割合の有機分を含み、そのため凝集剤（脱水剤）を添加して脱水性を向上させない限り効率良く脱水し、減容化することはできない。この目的のため無機凝集剤および有機高分子凝集剤が単独または組合せて使用される。
【０００３】
一般に使用される無機凝集剤は、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄など水溶性アルミニウム塩および水溶性鉄（ＩＩＩ　）塩である。これらは有機高分子凝集剤に比較して安価であるが、多量に添加する必要があり、脱水した汚泥ケーキをさらに減容化するため焼却した場合焼却灰の発生が増加する。
【０００４】
焼却灰を焼き固めてレンガとするなどその有効利用も試みられているが、そのような用途に利用できる量には限りがあり、もっと多量に有効利用できる用途の開拓が求められている。
【０００５】
【課題の解決方法】
そこで本発明者らは汚泥の焼却灰を元の汚泥の脱水性を向上させるための脱水剤として利用することを考えた。汚泥の焼却灰は酸化物の形でカルシウム、アルミニウム、鉄などの金属を含んでおり、そのままの形で汚泥の脱水性を向上させることはできないが、これを強酸へ投入し、一部が該強酸の塩の形で溶けている酸性スラリーの形で添加することにより、無機凝集剤の少なくとも一部に代って汚泥の脱水に利用できることがわかった。しかしながら有機性汚泥の焼却灰には多量のリン酸化物が含まれているので、その酸性スラリーはリン酸の形で可溶化されたリンを含むことになる。そのため焼却灰の酸性スラリーを単独で汚泥に添加するとリン酸が汚泥の脱水により生ずる濾液に含まれて下水処理系を循環し、下水処理系への負荷を増加させることになる。
【０００６】
本発明は、焼却灰の酸性スラリーの添加後または添加と同時に鉄系またはアルミニウム系の無機凝集剤を添加し、リン酸を固定化する。固定化されたリンは脱水ケーキに含まれて回収され、下水処理系へ再循環されない。
【０００７】
有機高分子凝集剤の添加は焼却灰酸性スラリーおよび無機凝集剤を添加した後に行う。これにより汚泥の脱水性が満足なレベルに向上し、汚泥を含水率の低い脱水ケーキへ脱水することができる。
【０００８】
このように本発明によれば、焼却灰をリサイクルすることにより新規に添加される無機凝集剤の量を減らし、従って無機凝集剤による焼却灰発生の増加を抑制することができる。
【０００９】
【好ましい実施態様】
有機性汚泥の焼却灰は、酸化物の形でアルミニウム、鉄、カルシウムなどの金属を含んでいる。焼却灰をスラリー化するために使用する酸は、これら酸化物のうち少なくともアルミニウムおよび鉄を可溶化できる無機の強酸であれば良い。しかしながら経済性などの面から塩酸および硫酸が好ましく、特にカルシウムを可溶化し凝集に役立たせることができることから塩酸が好ましい。酸の量はスラリーのｐＨを２以下とする量であり、塩酸の場合塩化水素として一般に焼却灰の２０〜１００重量％である。スラリーは焼却灰を酸水溶液へ投入し、酸と十分な時間反応させた後に用いるのが好ましい。
【００１０】
焼却灰スラリーの添加量は可溶化された金属の含有量および汚泥の性質、蒸発残分（ＴＳ）などによって変動するが、一般に汚泥ＴＳに対して焼却灰として２〜２０重量％が適当である。この量は汚泥１Ｌあたり焼却灰５００〜５，０００ｍｇに相当するであろう。
【００１１】
無機凝集剤は慣用のものであり、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などから選ばれる。無機凝集剤の添加量は焼却灰スラリーを添加しない場合と比較して少なくてすむけれども、しかし前に説明したように、焼却灰スラリーに含まれるリン酸を固定化するのに十分な量でなければならない。この量は一般にスラリー中の焼却灰の１〜３０重量％である。無機凝集剤は汚泥へ焼却灰スラリーを添加した後に添加するか、または焼却灰スラリーと混合して同時に添加することができる。焼却灰と反応させる酸水溶液へ添加しても有効である。
【００１２】
汚泥へ最後に添加される有機高分子凝集剤は水処理技術の分野で良く知られたものから選ぶことができる。中でも有機性汚泥の脱水に特に効果があることが知られている（メタ）アクリレート系カチオン高分子凝集剤または（メタ）アクリレート系両性高分子凝集剤が好ましい。その添加量は汚泥のＴＳに対して１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下で十分である。
【００１３】
好ましい有機高分子凝集剤の例は以下のものを含む。
（メタ）アクリレート系カチオン高分子凝集剤：
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩化メチル４級塩重合体；
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩化メチル４級塩と（メタ）アクリルアミドの共重合体；
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート酸付加塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体
（メタ）アクリレート系両性高分子凝集剤：
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩化メチル４級塩と（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸の共重合体
これらは単独で、または混合して用いることができる。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例および比較例により本発明を例証する。これらにおいて「％」は特記しない限り重量基準による。
【００１５】
実施例１〜３および比較例１〜３
【材料】
１．汚泥
Ａ下水処理場汚泥を用いた。汚泥の性質は次のとおり。
蒸発残分（ＴＳ）＝２．５０％
浮遊物質（ＳＳ）＝２．３１％
灰分＝２０．０％ＴＳ
焼却灰成分の分析値＝ＳｉＯ２　　４２．９％；Ａｌ２　Ｏ３　　１７．９％；Ｆｅ２　Ｏ３　　５．３％；ＣａＯ　４．７％；ＭｇＯ　１．５％；Ｋ２　　Ｏ　２．０％；Ｐ２　Ｏ５　　２１．５％；その他　４．２％
２．焼却灰スラリー
上の焼却灰３０ｇを３５％塩酸２０ｇと水２０ｇの溶液へ投入し、十分に攪拌した後１２時間放置して用いた。
３．無機凝集剤：
４０％塩化第二鉄水溶液を用いた。
４．有機高分子凝集剤：
（１）アクリレート系カチオン高分子凝集剤
ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級化塩（ＤＡＣ）８０モルと、アクリルアミド（ＡＡｍ）２０モルとの共重合体を用いた。固有粘度＝５０ｄｌ／ｇ
（２）アクリレート系両性高分子凝集剤
ＤＡＣ６０モルと、ＡＡｍ１０モルと、アクリル酸（ＡＡｃ）２０モルとの共重合体を用いた。固有粘度＝６０ｄｌ／ｇ
【００１６】
【汚泥調質方法】
汚泥２００ｍｌを３００ｍｌビーカーに取り、焼却灰スラリー、４０％塩化第二鉄水溶液および高分子凝集剤を表１に示すように添加した。
【００１７】
【表１】
2004081959.tif 000002
【００１８】
高分子凝集剤は０．２％水溶液として添加し、攪拌機で１０００ｒｐｍ×３０秒攪拌した。高分子凝集剤の添加率は結果と共に表２に示されている。
１．凝集性の評価
調質した汚泥をナイロン製濾布（６０メッシュ）を敷いたヌッチェ（径７０ｍｍ）に注ぎ、３０秒後の濾液を測定する。
２．脱水性および分離液の評価
調質した汚泥を遠心機中の６０メッシュ濾布袋の中に静かに入れ、試料が安定した状態になったのを確認した後、徐々に遠心機の回転数を上げ、４，０００ｒｐｍに達した時点より６０秒間遠心分離し、濾布に付着した脱水ケーキの含水率を測定する。また分離した濾液についてＳＳおよびリン濃度を測定する。
３．結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
2004081959.tif 000003
【００２０】
【考察】
焼却灰スラリー単独と高分子凝集剤を添加した比較例３と比べると、焼却灰スラリーを無機凝集剤と組合せ、さらに高分子凝集剤を添加した実施例では、濾液中のリン濃度が有意に低くなることがわかる。さらに焼却灰スラリーと無機凝集剤をあらかじめ混合して添加した場合、分離濾液中のリン濃度の低下のみならず、分離水中のＳＳも有意に減少する。焼却灰スラリーと無機凝集剤を添加し、高分子凝集剤として両性高分子凝集剤を添加した実施例３は、試験した項目のすべてにおいて最良の結果を示した。
【００２１】
実施例４〜６および比較例４〜５
【材料】
１．汚泥
Ｂ下水処理場汚泥を用いた。汚泥の性質は次のとおり。
蒸発残分（ＴＳ）＝３．７５％
浮遊物質（ＳＳ）＝３．５０％
灰分＝２５．０％ＴＳ
焼却灰成分の分析値＝ＳｉＯ２　　３９．１％；Ａｌ２　Ｏ３　　１８．７％；Ｆｅ２　Ｏ３　　７．３％；ＣａＯ　８．２％；ＭｇＯ　２．２％；Ｋ２　　Ｏ　２．３％；Ｐ２　Ｏ５　　１８．５％；その他　３．２％
２．焼却灰スラリー
上の焼却灰３０ｇを３５％塩酸２０ｇと水２０ｇの溶液へ投入し、十分に攪拌した後１２時間放置して用いた。
３．無機凝集剤：
４０％塩化第二鉄水溶液を用いた。
４．有機高分子凝集剤：
（１）メタクリレート系カチオン高分子凝集剤
ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級化塩（ＤＭＣ）の重合体を用いた。固有粘度＝１０ｄｌ／ｇ
（２）メタクリレート系両性高分子凝集剤
ジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩６０モルと、ＡＡｍ１０モルと、アクリル酸（ＡＡｃ）１５モルとの共重合体を用いた。固有粘度＝２０ｄｌ／ｇ
【００２２】
【汚泥調質方法】
汚泥２００ｍｌをビーカーに取り、焼却灰スラリー、４０％塩化第二鉄水溶液および高分子凝集剤を表３に示すように添加した。
【００２３】
【表３】
2004081959.tif 000004
【００２４】
高分子凝集剤は０．２％水溶液として添加し、攪拌機で２００ｒｐｍ×３０秒攪拌した。高分子凝集剤の添加率は結果と共に表４に示されている。
１．凝集性の評価
調質した汚泥をナイロン製濾布（９６メッシュ）を敷いたヌッチェ（径７０ｍｍ）に注ぎ、３０秒後の濾液を測定する。別に調質した汚泥のフロック径を目視で評価する。
２．脱水性および分離液の評価
上の１で得た濾過ケーキを２０ｃｍ四方の濾布ではさみ、０．１ＭＰａ×１分の圧力でプレス脱水し、脱水後のケーキ含水率と、１および２の操作で分離した濾液のＳＳとリン濃度を測定する。結果を表４に示す。
【００２５】
【表４】
2004081959.tif 000005
【００２６】
【考察】
実施例１〜３および比較例１〜３についての考察は実施例４〜６および比較例４〜５にも同様に当てはまる。