(57)【要約】【課題】  汚濁物質がコロイド状に微細分散した排水に対しても凝集速度及び沈降速度が速く、迅速に排水処理を行うことが可能な凝集剤を提供する。【解決手段】  １００重量部の粘土鉱物に０．０１乃至４重量部の高分子凝集剤が担持された第１の凝集剤粒子と、１００重量部の粘土鉱物に３０乃至８０重量部の無機凝集剤が担持された第２の凝集剤粒子との粒子混合物からなり、該高分子凝集剤と無機凝集剤とを１：１００乃至１：５の重量比で含有していることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００重量部の粘土鉱物に０．０１乃至４重量部の高分子凝集剤が担持された第１の凝集剤粒子と、１００重量部の粘土鉱物に３０乃至８０重量部の無機凝集剤が担持された第２の凝集剤粒子との粒子混合物からなり、該高分子凝集剤と無機凝集剤とを１：１００乃至１：５の重量比で含有していることを特徴とする瞬間凝集性に優れた複合凝集剤。
【請求項２】
前記第１の凝集剤及び第２の凝集剤における粘土鉱物が、モンモリロナイト粘土鉱物であり、５重量％水懸濁液でのｐＨ（２０℃）が４．５乃至１０の範囲にある請求項１に記載の複合凝集剤。
【請求項３】
前記無機凝集剤が水溶性アルミニウム塩である請求項１または２に記載の凝集剤。
【請求項４】
前記高分子凝集剤が非イオン系であり、且つ分子量が１００万乃至８００万の範囲にある請求項１乃至３の何れかに記載の凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な粒子を含む排水等の処理に使用される凝集剤に関するものであり、より詳細には、高分子凝集剤を含む粒子と無機凝集剤を含む粒子との混合物からなる複合凝集剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種工場等から排出される排水は、凝集剤による処理により、汚濁成分などのフロックを生成させ、沈降分離させることにより、その浄化が行われている。このような凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）やポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などの無機凝集剤が広く使用されているが、近年では、高分子凝集剤も使用されている。
【０００３】
ところで、高分子凝集剤は高価であり、且つ水中に分散しにくいことから、一般に、無機質の担体に担持させて使用に供されている。例えば、特許文献１には、酸性白土の多孔質体とカチオン系高分子凝集剤との組み合わせからなる粒状排水処理剤が提案されている。
【特許文献１】特開平２−１８７１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている粒状排水処理剤は、攪拌下は勿論のこと、静水下に投入された場合においても、液面に浮遊することなく速やかに水中に分散し、しかもフロック凝集性及び沈降性に優れているという特性を有している。しかしながら、この粒状排水処理剤は、汚濁物質が比較的大径で分散している排水に対しては、上記特性を示すとしても、汚濁物質が微細であり、コロイド状に分散した排水系には、凝集速度や沈降速度が未だ不満足であり、さらなる特性向上が求められている。
【０００５】
また、上記の粒状排水処理剤に、硫酸アルミニウム等の無機凝集剤を併用することも考えられるが、無機凝集剤の単なる併用では、全く特性向上が認められない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、汚濁物質がコロイド状に微細分散した排水に対しても凝集速度及び沈降速度が速く、迅速に排水処理を行うことが可能な凝集剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、１００重量部の粘土鉱物に０．０１乃至４重量部の高分子凝集剤が担持された第１の凝集剤粒子と、１００重量部の粘土鉱物に３０乃至８０重量部の無機凝集剤が担持された第２の凝集剤粒子との粒子混合物からなり、該高分子凝集剤と無機凝集剤とを１：１００乃至１：５の重量比で含有していることを特徴とする瞬間凝集性に優れた複合凝集剤が提供される。
【０００８】
本発明の複合凝集剤においては、
（１）前記第１の凝集剤及び第２の凝集剤における粘土鉱物が、モンモリロナイト粘土鉱物であり、５重量％水懸濁液でのｐＨ（２０℃）が４．５乃至１０の範囲にあること、
（２）前記無機凝集剤が水溶性アルミニウム塩であること、
（３）前記高分子凝集剤が非イオン系であり、且つ分子量が１００万乃至８００万の範囲にあること、が好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、高分子凝集剤と無機凝集剤とを併用するものであるが、何れの凝集剤も、それぞれ一定の重量比で粘土鉱物（特にモンモリロナイト粘土鉱物）に担持した形態で組み合わされて使用されることが極めて重要であり、これにより、汚濁物質がコロイド状に微細分散されている排水に対しても優れた凝集性及び沈降性を示す。例えば、後述する実施例及び比較例の実験結果から明らかなように、高分子凝集剤及び無機凝集剤を、何れか一方或いは両方を単独で（粘土鉱物に担持させず）混合した場合には、何れの場合にも、上記排水に対しての凝集性及び沈降性は不満足となってしまう。即ち、本発明では、高分子凝集剤及び無機凝集剤の何れをも粘土鉱物に担持して用いることにより、各凝集剤の性能が十分に発揮され、凝集性及び沈降性の著しい向上が発現するのである。
【００１０】
また、本発明では、高分子凝集剤が担持された凝集剤粒子（第１の凝集剤粒子）と無機凝集剤が担持された凝集剤粒子（第２の凝集剤粒子）とに分けて、両者を混合して用いることも重要である。例えば、高分子凝集剤及び無機凝集剤を同時に粘土鉱物に混合して担持させて使用する場合には、凝集性や沈降性の向上は、ある程度は認められるものの、十分な向上は認められない。即ち、高分子凝集剤の使用量は、無機凝集剤に比して極めて少量であるため、高分子凝集剤が担持された粒子を独立して存在させないと、その機能が十分に発揮されなくなるためではないかと考えられる。
【００１１】
このように、本発明の複合凝集剤では、高分子凝集剤と無機凝集剤とが、それぞれ、粘土鉱物に担持された粒子として機能分離されているため、汚濁物質がコロイド状に分散された排水の処理に有効であり、特に排水処理を多段で行う場合には、最後の段階での処理に有効に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（粘土鉱物）
本発明においては、高分子凝集剤や無機凝集剤を担持させる担体として粘土鉱物を使用するが、これにより、静水下においても排水表面に浮遊させることなく、各凝集剤を排水中に分散させることができ、例えば沈降池などでの排水処理が可能となる。
【００１３】
本発明においては、排水中への分散性などの点から、粘土鉱物の中でもモンモリロナイトが好適である。モンモリロナイトは、ＳｉＯ４四面体層−ＡｌＯ６八面体層−ＳｉＯ４四面体層から成る三層構造、或いはこれらの四面体層、八面体層が異種金属で同型置換された三層構造を基本構造とし、これらの積層層間に、水やカチオンが存在している構造を有している。即ち、このような層状構造を有しているモンモリロナイトは、排水への分散性が極めて良好であり、各凝集剤を排水中に分散させ、その機能を十分に発揮させることができる。
【００１４】
また、モンモリロナイトの中でも酸性白土は、基本三層構造中のＡｌＯ６八面体層のＡｌ原子の一部が、ＭｇやＦｅ(II)等の金属で置換され、その原子価を補うように水素イオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオンが結合しているという化学構造を有しており、例えば５重量％水懸濁液でのｐＨ（２０℃）が４．５乃至１０の範囲にある。このような酸性白土は、排水への分散性が良好であるとともに、微細な汚濁成分に対する吸着性にも優れ、各凝集剤への担体として用いたとき、そのフロック生成機能を高めることができ、本発明では、特に好適に使用される。
このような酸性白土の代表的なものとしては、例えばアルカリ金属成分をＲ、アルカリ土類金属成分をＭで表して、酸化物モル基準でのモル組成が下記の範囲にあるものを例示することができる。
Ｒ２Ｏ／ＳｉＯ２＝０．１×１０−２乃至１．５×１０−２
（特に、Ｎａ２Ｏ／ＳｉＯ２＝０．３×１０−２乃至１．０×１０−２）
且つ
Ｍ２Ｏ／ＳｉＯ２＝４．５×１０−２乃至１０．５×１０−２
【００１５】
また、上記酸性白土においては、特にそのＢＥＴ比表面積は、２５ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。比表面積が小さいものでは、汚濁成分への吸着性が不満足となる傾向がある。
【００１６】
（第１の凝集剤粒子）
本発明において、第１の凝集剤粒子は、高分子凝集剤を上記粘土鉱物に担持させたものである。
【００１７】
高分子凝集剤としては、それ自体公知のものを使用することができるが、特に（メタ）アクリルエステルまたはアミド系のものが好ましく、さらに、カチオン系（第４級アミノ基などを有するもの）、アニオン系（カルボキシル基などを有するもの）、非イオン系（イオン性基を有していないもの）の何れをも使用可能であるが、特に非イオン系のポリメタクリルアミドが最も好適に使用される。即ち、前述した粘土鉱物や後述する無機凝集剤は、荷電粒子に対する凝集性を示すが、非イオン系の高分子凝集剤では、非荷電粒子に対する凝集性を示すため、他の成分の凝集機能を補うこととなり、最も優れた凝集性を確保することができるものと信じられる。また、排水への分散性等の見地から、高分子凝集剤の分子量（数平均分子量）は１００万〜８００万の範囲にあることが好ましい。
【００１８】
第１の凝集剤粒子において、上記の高分子凝集剤は、粘土鉱物１００重量部当り０．０１乃至４重量部、特に０．１乃至２重量部の量で該粘土鉱物に担持される。この量が、上記範囲よりも少ないと、後述する第２の凝集剤粒子と混合して本発明の複合凝集剤を調製する際、必要量の高分子凝集剤を確保するために、多量の粘土鉱物が使用されることとなり、結果として、高分子凝集剤の機能を十分に活かすことができなくなってしまう。また、上記範囲よりも多量に配合すると、逆に粘土鉱物の使用量が少なくなってしまい、粘土鉱物の分散性等の特性を十分に活かすことができなくなってしまう。
またこの粒子には分散性向上を図る目的で炭酸カルシム、シリカ、パーライト、石膏、ゼオライト等比較的低比表面積の無機粉末を３０重量部以下で添加しても良い。
【００１９】
本発明において、上述した第１の凝集剤粒子は、例えば所定量の高分子凝集剤の水溶液もしくは水分散液と粘土鉱物とを混合造粒し、乾燥し、微粉砕して粒度調整することにより得られる。造粒手段としては、粉末と液体とを原料として造粒する公知の手段を採用することができ、その例として、転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、解砕造粒、スプレー乾燥造粒、圧縮成形、押出成形等の方法を挙げることができる。
【００２０】
このようにして調製される第１の凝集剤粒子は、その粒径が０．００５乃至１ｍｍ、特に０．０１乃至０．１ｍｍの範囲にあることが好ましい。即ち、粒径があまり小さいと、排水表面に浮遊し易くなり、静水下での処理が困難となるおそれがあり、また粉塵飛散などによりハンドリング性も低下するおそれも生じる。さらに、粒径があまり大きいと、凝集機能のバラツキなどを生じ易くなるおそれがある。
【００２１】
（第２の凝集剤粒子）
本発明において、第２の凝集剤粒子は、無機凝集剤を上記粘土鉱物に担持させたものである。
【００２２】
無機凝集剤としては、それ自体公知のもの、例えば硫酸アルミニウム及びその塩基性塩やアルミン酸ソーダ等の水溶性アルミニウム塩や、ポリ塩化アルミニウムなどを使用することができるが、水溶性アルミニウム塩、特に硫酸アルミニウム及びその塩基性塩が凝集性や水中への分散性の点で最も好適である。
【００２３】
また、第２の凝集剤粒子において、上記の無機凝集剤は、粘土鉱物１００重量部当り３０乃至８０重量部、特に４０乃至７０重量部の量で該粘土鉱物に担持される。この量が、上記範囲よりも少ないと、前述した第１の凝集剤粒子と混合して本発明の複合凝集剤を調製する際、必要量の無機凝集剤を確保するために、多量の粘土鉱物が使用されることとなり、無機凝集剤の機能を十分に活かすことができなくなってしまう。また、上記範囲よりも多量に配合すると、逆に粘土鉱物の使用量が少なくなってしまい、粘土鉱物の分散性等の特性を十分に活かすことができなくなってしまう。さらに、無機凝集剤を担持させず、単独で第１の凝集剤粒子と組み合わせて使用した場合には、無機凝集剤の排水中への分散が不十分となり、コロイド状に微細に分散している排水中の汚濁成分のフロック形成能が低下したり、或いはフロックの沈降速度が低下する等の不都合を生じるようになってしまう。又無機凝集剤を担持する際に塩基度調整用として炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等を加えてもよい。これらの塩基度調節剤は無機凝集剤１００重量部に対し、１０乃至８０重量部の割合で添加することが望ましい。
【００２４】
このような第２の凝集剤粒子は、粘土鉱物と無機凝集剤とを乾式で混合し、微粉砕して粒度調整することにより得られる。また、かかる第２の凝集剤粒子は、前述した第１の凝集剤粒子と同様の粒径を有していることが好ましい。
【００２５】
（複合凝集剤）
本発明の複合凝集剤は、上述した第１の凝集剤粒子と第２の凝集剤粒子とを乾式で混合することにより得られるが、この場合、両者の混合割合は、高分子凝集剤と無機凝集剤とが１：１００乃至１：５、特に１：８０乃至１：１０の重量比となるように設定されるべきである。例えば、高分子凝集剤の量が上記範囲よりも多量であると、コストの増大を招くばかりか、分散性が低下し、フロックの生成速度や沈降速度の低下を招いてしまう。また、高分子凝集剤の量が上記範囲よりも少量であると、特に汚濁成分がコロイド状に微細に分散している排水に対しての処理性が低下してしまう。
【００２６】
また、本発明においては、高分子凝集剤が第１の凝集剤粒子に担持され、無機凝集剤が第２の凝集剤に担持され、両者が機能分離されていることが重要であり、例えば、高分子凝集剤及び無機凝集剤を一括で粘土鉱物に担持させてしまうような場合には、これら凝集剤の機能が半減してしまい、さらには、少量で使用される高分子凝集剤の濃度が不均一となってしまい、安定した特性を発現させることもできなくなってしまうからである。
【００２７】
このような本発明の複合凝集剤は、瞬間凝集性に優れ、フロック生成速度及びフロック沈降速度が速いという特性を有し、しかも、汚濁成分がコロイド状に微細に分散している排水に対しても優れた凝集性を示す。また、静水下で排水表面に浮遊することなく、直ちに水中に分散するため、特に沈降池など、多段で排水処理を行うときの最終処理に好適に使用される。尚、第１の凝集剤粒子と第２の凝集剤粒子とを別個に排水中に投入して処理を行う場合には、最初に投入された凝集剤粒子により形成されたフロック等によって、次に投入される凝集剤粒子のフロック生成等が妨害されてしまうため、本発明の複合凝集剤を用いた場合のような凝集性能を得ることはできない。
【実施例】
【００２８】
第１の凝集剤粒子の調製
１−１
酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃３００、ｐＨ９．２／２０℃）１ｋｇに２％濃度になるように溶解・調製したゲル状高分子ポリマー（ノニオン系高分子凝集剤；分子量５００万）７００ｇ添加混合後、押出成型機で径１ｍｍに成型し、１１０℃のオーブン乾燥機で５時間乾燥する。
次いで高速回転スピードミルで数回粉砕し４８〜１００メッシュ範囲に７５％以上含まれるように粒度調製を行い第１の凝集剤粒子１−１を調製した。
【００２９】
１−２
酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃３００、ｐＨ９．２／２０℃）７００ｇ、石膏粉末(和光純薬製)３００ｇとした以外は１−１と同様に調製を行い第１の凝集剤粒子１−２を調製した。
【００３０】
１−３
高分子ポリマーをアニオン系高分子凝集剤；分子量２６０万とした以外は１−１と同様に調製を行い第１の凝集剤粒子１−３を調製した。
【００３１】
１−４
カチオン系高分子ポリマー(分子量７５０万)を用いた以外は１−１と同様に調製し第１の凝集剤粒子１−４を調製した。
【００３２】
第２の凝集剤粒子の調製
２−１
硫酸アルミニウム粉末（水澤化学工業（株）製、Ａｌ２Ｏ３分１７％）７００ｇに酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃４００、ｐＨ６．２／２０℃）３００ｇを小型ハイスピードミキサーを使用し１分間混合する。
次いで水３００ｇ加え１−１と同様に押出成型機で径１ｍｍに成型し、１１０℃のオーブン乾燥機で５時間乾燥する。
次いで高速回転スピードミルで数回粉砕し６０〜１５０メッシュ範囲に７０％以上含まれるように粒度調製を行い第２の凝集剤粒子２−１を調製した。
【００３３】
２−２
酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃４００、ｐＨ６．２／２０℃）２００ｇと炭酸カルシウム(和光純薬製)１００ｇを小型ハイスピードミキサーを使用して１分間混合する。次いで硫酸アルミニウム溶液（水澤化学工業（株）製Ａｌ２Ｏ３分８％）を８００ｇ加える。
アルミニウム溶液注加後発泡が収まるまでしばらく放置し、更に硫酸アルミニウム粉末（水澤化学工業（株）製、Ａｌ２Ｏ３分１７％）２００ｇ加え２−１と同様に押出成型機で径１ｍｍに成型し、１１０℃で５時間乾燥後２−１と同様に調製し第２の凝集剤粒子２−２を調製した。
【００３４】
実施例１〜６
第２の凝集剤粒子１００重量部（５０ｇ）に表１に示した重量部割合で第１の凝集剤粒子をポリ袋に秤取り十分混合する。
ついで汚濁水１（土木工事現場付近から流出する沈殿槽中の難沈降性コロイド状上澄液）、汚濁水２（米の研ぎ汁（洗米排水））を、１Lのビーカーに各１,０００ｍｌ秤取り、表１に示した割合で混合した試料０．２ｇを添加（２００ｐｐｍ）し、添加後径８ｍｍのガラス棒で５秒間攪拌して静置させ、凝集沈殿効果を目視で評価した。
凝集沈殿効果については（１）沈降速度、（２）フロック生成スピード、（３）水の透明度の３項目について次のように評価・判定し、結果を表２にまとめて示した。
（１）沈降速度
１：６０分以上経過しても沈降しない
２：３０分程度で沈降分離する
３：１０分程度で沈降分離する
４：  ５分程度で沈降分離する
５：  １分以内に沈降分離する
（２）フロック生成スピード
１：６０分経過してもフロックを生成しない
２：３０分程度でフロックを生成する
３：１０分程度でフロックを生成する。
４：  ５分以内にフロックを生成する。
５：  １分以内にフロックを生成する。
（３）水の透明度
１：原水(濁水)と同等
２：若干の透明感あり
３：反対側が僅かに見える程度
４：ほぼ透明
５：透明
【００３５】
実施例７
実施例１で凝集剤添加量を０．６ｇ（６００ｐｐｍ）とした以外は実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２にまとめて示した。
【００３６】
比較例１〜６
表１に示した第１の凝集剤粒子、第２の凝集剤粒子を各々単独で０．２ｇ添加し実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２にまとめて示した。
【００３７】
比較例７
他社品瞬間凝集剤Ａ（高分子凝集剤＋塩基性塩化アルミニウム粉末）について実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２にまとめて示した。
【００３８】
比較例８
第１の凝集剤粒子調製でオドソルブ＃３００に変えて活性白土Ｎ(水澤化学工業（株）製、ｐＨ３．９／２０℃)を使用した以外は実施例１と同様に調
製し、凝集効果を比較した。結果を表２に示した。
【００３９】
比較例９
硫酸アルミニウム粉末（水澤化学工業（株）製、Ａｌ２Ｏ３分１７％）３５０ｇと酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃４００、ｐＨ６．２／２０℃）１５０ｇを小型ハイスピードミキサーを使用して１分間混合する。
ついで２％濃度になるように溶解・調製したゲル状高分子ポリマー（ノニオン系高分子凝集剤；分子量５００万）５００ｇを加えポリ袋中で混合後、押出成型機で径１ｍｍに成型し、１１０℃のオーブン乾燥機で５時間乾燥する。
次いで高速回転スピードミルで数回粉砕し６０〜１５０メッシュの範囲に７５％以上含まれるように粒度調製を行い凝集剤粒子を調製した。
この粒子を用いて実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２に示した。
【００４０】
比較例１０
硫酸アルミニウム粉末（水澤化学工業（株）製、Ａｌ２Ｏ３分１７％）を用いて実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２に示した。
【００４１】
比較例１１
硫酸アルミニウム粉末（水澤化学工業（株）製、Ａｌ２Ｏ３分１７％）１４０ｇとノニオン系高分子凝集剤（分子量５００万）６ｇを乾式で十分混合する。
この混合した粉末を使用して実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２に示した。
【００４２】
比較例１２
比較例１１でさらに酸性白土粉末（黒崎白土工業（株）社製オドソルブ＃３００、
ｐＨ９．２／２０℃）１００ｇ加えて乾式で混合した以外は比較例１１と同様に混合粉末を調製した。この混合した粉末を使用して実施例１と同様に凝集効果を比較した。結果を表２に示した。
【００４３】
【表１】
2005329288.tif 000002
【００４４】
【表２】
2005329288.tif 000003