(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市下水、し尿処理、民間の産業排水から発生する生物処理汚泥を含む有機性汚泥スラリーに、固有粘度が３ｄｌ／ｇ以上であり、Ｂ型回転粘度計を用いて回転速度３０ｒｐｍで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と溶媒として１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を用い、３０℃で測定した固有粘度（ｄｌ／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（ｍｍ）で除した商が５０〜２００であるジメチルアミノエチルアクリレートの中和塩若しくは四級化物とアクリルアミドの共重合体又はジメチルアミノエチルメタクリレートの中和塩若しくは四級化物とアクリルアミドとの共重合体からなるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水するに際して、ろ過された汚泥のフロック強度を向上させ、かつ、ろ過された汚泥を圧縮して含水率の低い脱水ケーキを形成して脱水することを特徴とする有機性生物処理汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚泥の脱水方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、少量の薬剤の添加により、難脱水性汚泥を効果的に脱水することができ、含水率の低いケーキを得ることができる有機性汚泥の脱水方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市下水、し尿処理、民間の産業排水などから発生する生物処理汚泥を含む有機性汚泥は、有機物含有量の増加や腐敗などにより、汚泥脱水に必要な脱水剤の添加率が増加し、脱水ケーキの含水率が高く、汚泥処理量も低く抑えざるを得ないなど難脱水化の傾向にある。これらの脱水しにくい汚泥に対して、従来より、種々の脱水方法が試みられている。
例えば、特開昭６３−１５８２００号公報や特開平２−１８０７００号公報には、有機性汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに両性有機高分子凝集剤を添加したのち脱水する方法が提案されている。また、特公平３−４７１６０号公報には、余剰汚泥に硫酸バンドなどの金属塩を使用して凝集処理し、さらに第４級アンモニウム基を有するカチオン性高分子凝集剤を添加して脱水する方法が提案されている。このような２種以上の薬剤を併用して脱水する方法は、難脱水性汚泥の脱水性改善に効果があり、広く用いられるようになっている。
しかし、これらの従来の技術には、薬品コストが高い、効果に汎用性が乏しい、設備や作業が煩雑になるなどの問題点があった。このために、下水、し尿、産業排水などから生ずる生物処理汚泥を含む有機性汚泥を、少量の薬剤の添加により効果的に脱水して、フロック強度が大きく、ろ布からの剥離性が良好で、含水率の低いケーキを得ることができる有機性汚泥の脱水方法が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、少量の薬剤の添加により効果的に脱水して、フロック強度が大きく、脱水ケーキのろ布からの剥離性が良好で、含水率の低いケーキを得ることができる有機性汚泥の脱水方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、有機性汚泥に、固有粘度が３ｄｌ／ｇ以上で、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（ｄｌ／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（ｍｍ）で除した商が特定の範囲にあるカチオン性ビニル系ポリマーを添加することにより、容易に効果的な脱水を行い得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）都市下水、し尿処理、民間の産業排水から発生する生物処理汚泥を含む有機性汚泥スラリーに、固有粘度が３ｄｌ／ｇ以上であり、Ｂ型回転粘度計を用いて回転速度３０ｒｐｍで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と溶媒として１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を用い、３０℃で測定した固有粘度（ｄｌ／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（ｍｍ）で除した商が５０〜２００であるジメチルアミノエチルアクリレートの中和塩若しくは四級化物とアクリルアミドの共重合体又はジメチルアミノエチルメタクリレートの中和塩若しくは四級化物とアクリルアミドとの共重合体からなるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水するに際して、ろ過された汚泥のフロック強度を向上させ、かつ、ろ過された汚泥を圧縮して含水率の低い脱水ケーキを形成して脱水することを特徴とする有機性生物処理汚泥の脱水方法、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（２）カチオン性ビニル系ポリマーのＢ型回転粘度計を用いて回転速度３０ｒｐｍで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（ｄｌ／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（ｍｍ）で除した商が５０〜８０である第(１)項記載の有機性汚泥の脱水方法、及び、
（３）カチオン性ビニル系ポリマーが有するカチオン性ビニルモノマー単位の割合が、全モノマー単位の４０〜７０モル％である第(１)項記載の有機性汚泥の脱水方法、
を挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の有機性汚泥の脱水方法においては、有機性汚泥に、固有粘度が３dl／ｇ以上であり、Ｂ型回転粘度計を用いて回転速度３０rpmで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水する。
本発明方法において、カチオン性ビニル系ポリマーとしては、カチオン性ビニルモノマーとノニオン性ビニルモノマーとのコポリマーのほかに、カチオン性ビニルモノマーとアニオン性モノマーとノニオン性ビニルモノマーとのコポリマーである両性ビニル系ポリマーも使用することができる。このようなカチオン性ビニル系ポリマーを得るためのカチオン性ビニルモノマーには特に制限はなく、例えば、一般式［１］で表されるモノマーを挙げることができる。
【化１】
0004771187.tif 000002
一般式［１］において、Ｒ1は水素又はメチル基であり、Ｒ2はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数１〜４のアルキレン基であり、プロピレン基及びブチレン基は直鎖状であっても、側鎖を有するものであってもよい。Ｒ3及びＲ4はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基などの炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ3とＲ4は同一であっても、異なっていてもよい。Ｒ5は水素、炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基である。また、Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−であり、Ｘ-は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、１／２ＳＯ42-、ＮＯ3-、ＣＨ3ＣＯＯ-、ＣＨ3ＳＯ4-、Ｃ2Ｈ5ＳＯ4-などの陰性イオンである。
【０００６】
一般式［１］で表されるモノマーとしては、例えば、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、ハロゲン化ベンジル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などを挙げることができる。ハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素などを、ハロゲン化アルキルとしては、例えば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル、ヨウ化エチルなどを、ハロゲン化ベンジルとしては、塩化ベンジル、臭化ベンジルなどを挙げることができる。これらのカチオン性ビニルモノマーは、１種を単独で用いることができ、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０００７】
カチオン性ビニルモノマーと共重合してカチオン性ビニル系ポリマーの製造に用いるノニオン性ビニルモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルメタクリルアミドなどのアミド類、アクリロニトリルやメタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、酢酸ビニルなどのビニルエステル類、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳香族ビニル系化合物などを挙げることができる。これらのノニオン性ビニルモノマーは、１種を単独で用いることができ、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
両性ビニル系ポリマーのアニオン性構成単位となるアニオン性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸などの不飽和モノカルボン酸及びこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などや、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸及びこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などを挙げることができる。これらのアニオン性モノマーは、１種を単独で用いることができ、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０００８】
本発明方法において、カチオン性ビニル系ポリマーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物とアクリルアミドとのコポリマー及びジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物とアクリルアミドとのコポリマーを特に好適に使用することができる。
本発明方法に用いるカチオン性ビニル系ポリマーにおいて、カチオン性ビニルモノマー単位が全モノマー単位に占める割合が４０〜７０モル％であることが好ましい。カチオン性ビニルモノマー単位の割合が４０〜７０モル％であるカチオン性ビニル系ポリマーを有機性汚泥に加えることにより、ろ過性が良好となり、フロック強度が大きく、含水率の低いケーキを容易に得ることができる。
本発明方法に用いるカチオン性ビニル系ポリマーの製造方法には特に制限はなく、常法である溶液重合、懸濁重合、乳化重合など、いずれの方法をも用いることができる。水溶液重合においては、モノマーを水に溶解し、雰囲気を不活性ガスで置換し、重合温度まで昇温したのち、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、２,２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)二塩酸塩などの重合開始剤を加えて重合することができる。
本発明方法においては、少量の架橋構造を有するカチオン性ビニル系ポリマーを用いることができる。架橋構造を有するカチオン性ビニル系ポリマーは、その重合に際して、モノマー混合物に共有結合架橋剤を添加することにより製造することができる。このような共有結合架橋剤としては、水溶性ポリマーに架橋結合を与えるために通常用いられるジエチレン性又はポリエチレン性不飽和モノマー、例えば、メチレンビスアクリルアミドなどを挙げることができる。添加する共有結合架橋剤の量は、１００ppm以下の微量であることが好ましい。
【０００９】
本発明において、カチオン性ビニル系ポリマーの固有粘度、Ｂ型回転粘度計による粘度及び曳糸長は、十分に精製した試料を用いて測定した値である。カチオン性ビニル系ポリマーの精製方法には特に制限はなく、例えば、エマルジョンポリマーについては、次のようにして精製することができる。すなわち、試料約１０ｇを５０mlガラスビーカーにとり、鉱物油約１０mlを添加して均一に混合する。１リットルのビーカーにアセトン約５００mlを入れ、スターラーで強く撹拌しながら、鉱物油と混合した試料を少しずつ添加してポリマーを析出させる。撹拌を止めて、ろ紙を敷いたブフナーロートで析出したポリマーを吸引ろ過し、さらにアセトンで４〜５回洗浄する。洗浄したポリマーは、真空乾燥機を用いて室温（２５℃）で７２時間乾燥させる。カチオン性ビニル系ポリマーが粉末状ポリマーである場合は、真空乾燥機を用いて室温（２５℃）で５時間乾燥させる。
本発明方法において、カチオン性ビニル系ポリマーの固有粘度は３dl／ｇ以上であり、より好ましくは４dl／ｇ以上であり、さらに好ましくは５dl／ｇ以上である。カチオン性ビニル系ポリマーの固有粘度が３dl／ｇ未満であると、ろ過性が不良となり、脱水能力が不足して、ケーキの含水率が十分に低下しないおそれがある。本発明方法において、カチオン性ビニル系ポリマーの固有粘度は、溶媒として１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を用い、３０℃で測定した値である。固有粘度は、カチオン性ビニル系ポリマーが、カチオン性ビニルモノマーとノニオン性ビニルモノマーとのコポリマーである場合はpH４として、また、カチオン性ビニル系ポリマーが、カチオン性ビニルモノマーとアニオン性モノマーとノニオン性ビニルモノマーとのコポリマーである場合はpH３で測定することが好ましい。
【００１０】
本発明方法においては、カチオン性ビニル系ポリマーのＢ型回転粘度計を用いて回転速度３０rpmで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であり、より好ましくは５０〜８０であり、さらに好ましくは５５〜７５である。０.２重量％水溶液のＢ型回転粘度計による回転速度３０rpmで測定した粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０未満であっても、２００を超えても、ろ過性が不良となり、脱水能力が不足して、ケーキの含水率が十分に低下しないおそれがある。
本発明において、カチオン性ビニル系ポリマーの０.２重量％水溶液は、次のようにして調製することができる。すなわち、精製したポリマー１.００ｇを精秤し、脱イオン水４９９ｇをスターラーで撹拌しながら、粒状のかたまりが生じないよう少量ずつ添加し、５００rpmで２時間撹拌したのち、室温で１日放置して溶解させる。カチオン性ビニル系ポリマーの０.４重量％水溶液は、精製したポリマー２.００ｇと脱イオン水４９８ｇを用いて、同様に調製することができる。
本発明において、カチオン性ビニル系ポリマーのＢ型回転粘度計を用いて回転速度３０rpmで測定した０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）は、３０℃において測定した値である。Ｂ型粘度計としては、(株)東京計器製のＢ型粘度計などのブルックフィールド形単一円筒回転粘度計を用いることができる。ローターの回転速度は３０rpmとし、回転速度とローター番号の組み合わせによって粘度測定時に目盛板の指針が２０〜１００％の範囲に入るものを選定する。ローター回転時間は、指針が安定するまでの約５分程度とすることが好ましい。
【００１１】
本発明において、カチオン性ビニル系ポリマーの０.４重量％水溶液の曳糸長は、３０℃において測定した値である。曳糸長は、ポリマー溶液の糸引き性を測定するものであり、ポリマー分子間又は分子内の架橋、枝分かれの有無、分子量分布に関係する指標として用いられる。使用する測定器としては、例えば、協和界面科学(株)製の曳糸長測定器などを挙げることができる。ポリマーの０.４重量％水溶液約１００mlをビーカーにとり、曳糸長測定器のガラス製回転楕円体をその長径に相当する液面下１１mmまで浸漬し、１０〜１５秒間浸漬を続けたのち、上昇速度１５.２mm／秒で引き上げ、糸が切れるまでの液面からの上昇距離を測定する。測定は１０回繰り返して行い、その平均値を曳糸長とする。
本発明方法に使用する脱水機には特に制限はなく、例えば、遠心力を利用する遠心脱水機、多数のロールの間に２枚のろ布を連続的に移動させ、１台の機械で重力によるろ過と圧搾及び圧縮による脱水を行うベルトプレス脱水機、ろ布に付着させた汚泥中の水分を真空により吸引し脱水する真空脱水機、圧力をかけて圧搾することにより脱水する加圧脱水機などを挙げることができる。これらの中で、遠心脱水機及びベルトプレス脱水機を特に好適に使用することができる。
本発明の有機性汚泥の脱水方法によれば、少量の薬剤の添加により効果的に脱水して、フロック強度が大きく、ろ布からの剥離性が良好で、含水率の低いケーキを得ることができる。
【００１２】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例で使用したポリマーＡ−１〜Ａ−７の組成、０.２重量％水溶液の粘度、固有粘度、０.４重量％水溶液の曳糸長及び（水溶液粘度×固有粘度／曳糸長）の値を第１表に、比較例で使用したポリマーＢ−１〜Ｂ−６の組成、０.２重量％水溶液の粘度、固有粘度、０.４重量％水溶液の曳糸長及び（水溶液粘度×固有粘度／曳糸長）の値を第２表に示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【表２】
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【００１５】
［注］ＤＡＡ：ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物。
ＤＡＭ：ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物。
ＡＡｍ：アクリルアミド。
固有粘度：１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃において測定。
また、実施例及び比較例において、フロック強度とケーキの剥離性は、下記の方法により評価した。
（１）フロック強度
１００メッシュのナイロンろ布を敷いたヌッチェロートに注ぎ、ろ過後の汚泥を手に取り、徐々に絞ってそのときの強度を以下の通り判定する。
強：１回の手絞りで、すぐに絞り込まれたケーキとなり、最大握力で最後まで絞ることができる。
中：１回の手絞りで、絞り込まれるが、最大握力では、ケーキが指の間に侵入する。
弱：４〜５回ゆっくり絞ると、水が抜け、固形状のケーキが得られるが、握力を高めると、指の間から抜け出る。
不可：手の中にケーキが残らず、ほとんど指の間から抜け出る。
（２）ケーキの剥離性
前記のろ過後の汚泥をろ布に取り、ベルトプレス用ろ布（ポリエステル、杉綾織）及びスポンジではさみ、０.５kg／cm2の圧力で１分間圧搾したのち、ろ布を剥がしたとき、剥離し得る湿ケーキ重量の全体に対する割合を％で表す。
実施例１（遠心脱水機適用机上試験）
し尿処理場の消化汚泥を、凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。消化汚泥の性状は、pH６.９、電気伝導率２０５ｍＳ／ｍ、ＳＳ１.６１重量％、ＶＳＳ／ＳＳ７４.５重量％、繊維分／ＳＳ２.５重量％であった。
汚泥２００mlを容量５００mlのステンレス製容器に採取し、ホモジナイザー［ＮＩＨＯＮＳＥＩＫＩ ＫＡＩＳＨＡ、ＥＸＣＥＬ ＡＵＴＯ ＨＯＭＯＧＥＮＩＺＥＲ］にセットし、回転数が５,０００rpmで安定になった時点でポリマーＡ−１の０.２重量％水溶液をポリマー濃度が２１０mg／リットルになるよう添加したのち、５秒間撹拌した。次いで、ナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径５０mmの硬質塩化ビニル製円筒を置き、その中へ凝集した汚泥を一気にそそぎ込み、２０秒後の重力ろ液量を測定したところ、１２０mlであった。
ナイロンろ布上に堆積した汚泥のフロック強度は、中〜強であった。ろ過後の汚泥をベルトプレス用ろ布に取り、０.５kg／cm2の圧力で１分間圧搾を行って脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキの含水率は、８１.５重量％であった。
実施例２〜３
ポリマーＡ−１の代わりに第３表に示すポリマーを用いて、実施例１と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第３表に示す。
比較例１〜２
ポリマーＡ−１の代わりに第３表に示すポリマーを用いて、実施例１と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第３表に示す。
【００１６】
【表３】
0004771187.tif 000005
【００１７】
固有粘度が３dl／ｇ以上であり、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水した実施例１〜３においては、２０秒後のろ液量は１１０〜１２５mlと多く、ろ過性が良好であり、フロック強度は中〜強ないし強であり、ケーキの含水率は８１.０〜８１.５重量％と小さく、脱水性も良好である。
これに対して、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０未満であるカチオン性ビニル系ポリマーを添加した比較例１〜２においては、２０秒後のろ液量は８６〜９６mlと実施例１〜３より約２５ml少なく、ろ過性が不良であり、フロック強度は弱ないし弱〜中であり、ケーキの含水率は８２.２〜８２.７重量％と実施例１〜３より約１重量％大きく、脱水性も不良である。
実施例４（遠心脱水機適用机上試験）
し尿処理場の消化汚泥を、凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。消化汚泥の性状は、pH６.７、電気伝導率１６５ｍＳ／ｍ、ＳＳ１.７０重量％、ＶＳＳ／ＳＳ６０.６重量％、繊維分／ＳＳ２.９重量％であった。凝集ろ過試験及び圧搾試験の操作は、ポリマーＡ−４を濃度１７０mg／リットルになるよう添加した以外、実施例１と同じである。
２０秒後のろ液量は、１３２mlであった。汚泥のフロック強度は、中〜強であった。脱水ケーキの含水率は、８２.５重量％であった。
実施例５〜７
ポリマーＡ−４の代わりに第４表に示すポリマーを用いて、実施例４と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第４表に示す。
比較例３〜６
ポリマーＡ−４の代わりに第４表に示すポリマーを用いて、実施例４と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第４表に示す。
【００１８】
【表４】
0004771187.tif 000006
【００１９】
固有粘度が３dl／ｇ以上であり、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水した実施例４〜６においては、２０秒後のろ液量は１３２〜１５０mlと多く、ろ過性が良好であり、フロック強度は中〜強ないし強であり、ケーキの含水率は８１.９〜８２.５重量％と小さく、脱水性も良好である。
これに対して、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０未満であるカチオン性ビニル系ポリマーを添加した比較例３〜６においては、２０秒後のろ液量は１１２〜１２０mlと実施例４〜７より約２５ml少なく、ろ過性が不良であり、フロック強度は弱ないし弱〜中であり、ケーキの含水率は８３.０〜８３.７重量％と実施例４〜７より約１重量％大きく、脱水性も不良である。
実施例８（ベルトプレス脱水機適用机上試験）
水産団地の余剰汚泥を、凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。用いた余剰汚泥の性状は、pH６.５４、電気伝導率１２４ｍＳ／ｍ、ＳＳ２.３９重量％、ＶＳＳ／ＳＳ７６.３重量％、繊維分／ＳＳ０.５重量％であった。
汚泥２００mlを５００mlビーカーに採取し、ポリマーＡ−５の０.２重量％水溶液を、ポリマーＡ−５の濃度が２００mg／リットルになるよう添加し、スパーテルを用いて１８０rpmの回転速度で３０秒間撹拌した。次いで、ナイロンろ布を敷いたブフナーロートに内径５０mmの硬質塩化ビニル製円筒を置き、その中へ凝集した汚泥を一気にそそぎ込み、２０秒後の重力ろ液量を測定したところ、１１０mlであった。
ろ過後のナイロンろ布上に堆積した汚泥をベルトプレス用ろ布に取り、１.０kg／cm2の圧力で１分間圧搾を行って脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキのろ布からの剥離性は１００％であり、含水率は７４.４重量％であった。
実施例９〜１０
ポリマーＡ−５の代わりに第５表に示すポリマーを用いて、実施例８と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、ケーキの剥離性及びケーキの含水率を第５表に示す。
比較例７〜９
ポリマーＡ−５の代わりに第５表に示すポリマーを用いて、実施例８と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、ケーキの剥離性及びケーキの含水率を第５表に示す。
【００２０】
【表５】
0004771187.tif 000007
【００２１】
固有粘度が３dl／ｇ以上で、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水した実施例８〜１０においては、２０秒後のろ液量は１１０〜１２０mlと多く、ろ過性が良好であり、脱水ケーキのろ布からの剥離性はすべて１００％であって、剥離性も良好であり、さらにケーキの含水率は７３.２〜７４.４重量％と小さく、脱水性も良好である。
これに対して、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０未満であるカチオン性ビニル系ポリマーを添加した比較例７〜９においては、２０秒後のろ液量は８０〜９０mlと実施例８〜１０より約３０ml少なく、ケーキの剥離性は８０〜８５％と低く、ケーキの含水率は７５.７〜７６.０重量％と実施例８〜１０より約２重量％大きく、ろ過性、剥離性、脱水性のいずれもが不良である。
実施例１１（遠心脱水機適用机上試験）
下水処理場の混合汚泥を、凝集ろ過試験及び圧搾試験に供した。混合汚泥の性状は、pH４.８０、電気伝導率４３６ｍＳ／ｍ、ＳＳ４.１８重量％、ＶＳＳ／ＳＳ７７.２重量％、繊維分／ＳＳ７.４重量％であった。凝集ろ過試験及び圧搾試験の操作は、ポリマーＡ−１を濃度２３０mg／リットルになるよう添加した以外、実施例１と同じである。
２０秒後のろ液量は、４１mlであった。汚泥のフロック強度は、やや強であった。脱水ケーキの含水率は、７５.４重量％であった。
実施例１２〜１７
ポリマーＡ−１の代わりに第６表に示すポリマーを用いて、実施例１１と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第６表に示す。
比較例１０〜１５
ポリマーＡ−１の代わりに第６表に示すポリマーを用いて、実施例１１と同じ操作を繰り返した。２０秒後のろ液量、フロック強度及びケーキの含水率を第６表に示す。
【００２２】
【表６】
0004771187.tif 000008
【００２３】
固有粘度が３dl／ｇ以上であり、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを加えて脱水した実施例１１〜１７においては、２０秒後のろ液量は４１〜４６mlと多く、ろ過性が良好であり、フロック強度はやや強ないし強であり、ケーキの含水率は７３.１〜７５.４重量％と小さく、脱水性も良好である。
これに対して、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０未満であるカチオン性ビニル系ポリマーを添加した比較例１０〜１５においては、２０秒後のろ液量は１７〜２２mlと実施例１１〜１７のろ液量の１／２以下で、ろ過性が不良であり、フロック強度は弱ないし中であり、ケーキの含水率は７６.０〜７６.８重量％と実施例１１〜１７より約２重量％大きく、脱水性も不良である。
実施例１８（遠心脱水機による実機評価試験）
し尿処理場で発生する余剰汚泥と浄化槽汚泥の混合汚泥について、遠心脱水機［巴工業(株)、型式Ｐ−３４００］を用いて実機試験を行った。この混合汚泥の性状は、pH７.２、電気伝導率１５５ｍＳ／ｍ、ＳＳ１.７８重量％、ＶＳＳ／ＳＳ７１.５重量％、繊維分／ＳＳ８.６重量％であった。
混合汚泥にポリマーＡ−５を１００mg／リットル、すなわちＳＳに対して１.０重量％になるように添加し、遠心脱水機のボール部とスクリューの回転数の差すなわち差速を４rpmとして遠心脱水処理を行った。得られたケーキの含水率は７９.８重量％であり、分離水中のＳＳ濃度は８５mg／リットルであった。
遠心脱水機の差速を３rpmに変更したところ、ケーキの含水率は７７.６重量％となり、分離水中のＳＳ濃度は７７mg／リットルとなった。さらに、遠心脱水機の差速を２rpmに変更したところ、ケーキの含水率は７６.０重量％となり、分離水中のＳＳ濃度は７８mg／リットルとなった。
比較例１６
ポリマーＡ−５の代わりにポリマーＢ−４を用いて、実施例１８と同じ実機評価試験を行った。
遠心脱水機の差速４rpmのとき、ケーキの含水率は８１.５重量％であり、分離水中のＳＳ濃度は１,５７０mg／リットルであった。遠心脱水機の差速を３rpmに変更したところ、ケーキの含水率は８０.０重量％となり、分離水中のＳＳ濃度は２,０００mg／リットル以上となった。さらに、遠心脱水機の差速を２rpmに変更したところ、脱水処理は不可能であった。
実施例１８及び比較例１６の結果を、第７表に示す。
【００２４】
【表７】
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【００２５】
第７表に見られるように、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５５であるカチオン性ビニル系ポリマーＡ−５を加えて遠心脱水処理した実施例１８においては、ケーキの含水率は７６.０〜７９.８重量％と低く、分離水のＳＳ濃度も７７〜８５mg／リットルと低い。すなわち、凝集フロックの強度を著しく向上することができたために、遠心脱水機の差速を小さくしても十分脱水処理が可能となり、脱水ケーキ含水率を約４重量％も低減することができた。
これに対して、ポリマーＡ−５とモノマー単位の構成が同じであっても、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が４４であるカチオン性ビニル系ポリマーＢ−４を加えて遠心脱水した比較例１６においては、遠心脱水機の差速４rpmのとき、ケーキの含水率は８１.５重量％、分離水のＳＳ濃度１,５７０mg／リットルであり、遠心脱水機の差速３rpmのとき、ケーキの含水率は８０.０重量％、分離水のＳＳ濃度２,０００mg／リットル以上であり、実施例１８に比べてケーキの含水率が高く、また分離水のＳＳ濃度が極端に高くなっている。さらに、比較例１６においては、遠心脱水機の差速を２rpmにすると、脱水処理が不可能になってしまう。
この結果から、０.２重量％水溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）と固有粘度（dl／ｇ）の積を０.４重量％水溶液の曳糸長（mm）で除した商が５０〜２００であるカチオン性ビニル系ポリマーを添加して汚泥を脱水することにより、含水率の低いケーキを得ることが可能であり、分離水のＳＳ濃度が低く、ＳＳ回収率も高くなることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の有機性汚泥の脱水方法によれば、少量の薬剤の添加により効果的に脱水して、フロック強度が大きく、ろ布からの剥離性が良好で、含水率の低いケーキを得ることができる。