(57)【要約】【課題】 本発明は、汚泥処理工程から発生する脱水汚泥の含水率を高めることなく、ポンプ圧送による効率的な搬送が可能な脱水汚泥の処理方法を提供する。【解決手段】脱水汚泥に特定の界面活性剤及び／又は多塩基酸型アミノカルボン酸化合物を添加することにより、脱水汚泥の粘性を低減し、良好なポンプ圧送性を確保できることができる。これにより、脱水汚泥のハンドリング性の改善、ポンプ圧送における圧力の低減や焼却処理における燃料費の削減等のコストの削減を見込めるので、下水汚泥の減容化促進に貢献できる【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理の工程で発生する脱水汚泥の処理方法において、化合物（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）から選ばれるいずれか１種以上を、脱水工程後の脱水汚泥に添加することを特徴とする脱水汚泥の処理方法。
（Ａ）アニオン界面活性剤
（Ｂ）カチオン界面活性剤
（Ｃ）多塩基酸型アミノカルボン酸化合物
【請求項２】
Ａ、Ｂ、Ｃが下記に示す化合物であることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
（Ａ）αオレフィンスルホン酸及び／又は塩、アルキル硫酸エステル及び／又は塩、アル
キルベンゼンスルホン酸及び／又は塩
（Ｂ）モノ（ジ）アルキルアンモニウムクロライド、EO付加型アルキルアンモニウムクロ
ライド
（Ｃ）エチレンジアミン四酢酸（ Ｅ Ｄ Ｔ Ａ ） 、ニトリロ三酢酸（ Ｎ Ｔ Ａ ） 、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ Ｈ Ｅ Ｄ Ｔ Ａ ） 、ジエチレントリアミン五酢酸（ Ｄ Ｔ Ｐ Ａ ） 、トリエチレンテトラアミン六酢酸（ Ｔ Ｔ Ｈ Ａ ） 、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ Ｈ Ｉ Ｄ Ａ ） 、ジヒドロキシエチルグリシン（ Ｄ Ｈ Ｅ Ｇ ） およびこれらのナトリウム塩
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下水汚泥処理工程で発生する脱水汚泥の処理方法に関し、ハンドリング性を改善し、効率的なポンプ圧送を可能とする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭などから排出された下水は下水処理場に集められ、スクリーンなどでゴミを除去されてから最初沈殿池に送られて沈殿しやすい汚れを除去する。次いで生物反応槽（活性汚泥槽）へ送られ、高濃度の微生物によって有機物の吸着、摂取、消化分解が行われる。最終沈殿池では活性汚泥をゆっくりと沈殿させながら、上澄み液は放水される。一方、最初沈殿池及び最終沈殿池で発生した汚泥は余剰汚泥として汚泥処理工程へ搬送される。また、最終沈殿池の汚泥の一部は返送汚泥として生物反応槽に送られ、再利用される。
汚泥処理工程へ搬送された余剰汚泥は水分が９９％程度と多いため、沈殿による濃縮、機械による脱水等により脱水汚泥が作成されてから焼却設備や溶融設備へ搬送し、焼却処理、溶融処理が行われる。
脱水汚泥の搬送には、ベルトコンベアやバケットコンベアなどの搬送装置を用いる方式や、一軸ネジ式ポンプやピストンポンプに代表される圧送手段を用い、配管を介して圧送する方式が知られている。特に、後者の圧送方式は、脱水汚泥を流体として扱って、送り元であるポンプと送り先の焼却設備などとを配管で接続することができるので、前者の搬送装置を用いる場合に比べて、設備構成が簡単かつコンパクトであり、従って施工も簡便かつ安価であるとともに、搬送経路も柔軟に設定することができ、さらに配管の気密性による汚泥臭気の拡散も防止できる点で優れている。
しかしながら、ポンプを用いる圧送方式では、脱水汚泥の含水率の低減化に伴って圧送に要するエネルギーが大きくなるため、ポンプ動力を大きくしなければならなかったり、配管内での圧力損失を小さくするために配管径を大きくする必要性が生じる。従って、ポンプの動力費や配管施工費が増加することになる。そのため、現場ではせっかく脱水した脱水汚泥の含水率を再び高めて圧送せざるを得ないという課題を抱えている。
しかる課題を解消するため、例えば、特許文献1では、脱水汚泥を圧送する圧送配管の内面を、特定の合成樹脂の粉体あるいはシートでライニングし、圧送配管の内面の摩擦を低減することが提案されている。また、特許文献２では、脱水汚泥を軟化させるべく親水性グリセリンなどの潤滑剤を添加することが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１２０９７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９６４７８号公報しかしながら、特許文献１の技術では当該ライニングを別途施さなければならないこと、また、大掛かりなメンテナンスが必要となる。また、特許文献２提案の潤滑剤添加量は含水率４ ０ 〜 ８ ５ ％ の汚泥の脱水ケーキに対し、親水性グリセリンを重量比で５ 〜 ４ ０ ％とされており、コスト的にも現実性に乏しいという問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、汚泥処理工程から発生する脱水汚泥の含水率を高めることなく、ポンプ圧送による効率的な搬送を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の界面活性剤及び多塩基酸型アミノカルボン酸化合物を脱水汚泥に添加することにより、脱水汚泥の粘性を顕著に低減化させて良好なポンプ圧送性を確保できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、下記構成からなる脱水汚泥の処理方法を提供する。
（１）下水処理の工程で発生する脱水汚泥の処理方法において、（Ａ）アニオン界面活性剤
（Ｂ）カチオン界面活性剤、（Ｃ）多塩基酸型アミノカルボン酸化合物から選ばれるいずれか１種を脱水工程の後に添加することを特徴とする脱水汚泥の処理方法。
（２）前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）が下記に示す化合物であることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
（Ａ）アニオン界面活性剤：αオレフィンスルホン酸、アルキル硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの塩
（Ｂ）カチオン性界面活性：モノ（ジ）アルキルアンモニウムクロライド、EO付加型アルキルアンモニウムクロライド
（Ｃ）多塩基酸型アミノカルボン酸化合物：エチレンジアミン四酢酸（ Ｅ Ｄ Ｔ Ａ ） 、ニトリロ三酢酸（ Ｎ Ｔ Ａ ） 、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ Ｈ Ｅ Ｄ Ｔ Ａ ） 、ジエチレントリアミン五酢酸（ Ｄ Ｔ Ｐ Ａ ） 、トリエチレンテトラアミン六酢酸（ Ｔ Ｔ Ｈ Ａ ） 、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ Ｈ Ｉ Ｄ Ａ ） 、ジヒドロキシエチルグリシン（ Ｄ Ｈ Ｅ Ｇ ） およびこれらのナトリウム塩
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、脱水汚泥の粘性を低減することができるため、ポンプ圧送性を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、特定の界面活性剤及び／又は多塩基酸型アミノカルボン酸化合物を使用した脱水汚泥の処理方法である。
本発明で用いられる脱水汚泥とは、汚泥処理工程で濃縮後、更に脱水された汚泥であり、下水や活性汚泥由来の有機物の他に無機物を含んでいてもよい。また、凝集剤などの処理薬剤が添加されていてもよい。
本発明で用いられる脱水汚泥の含水率は、汚泥処理工程で使用される脱水機の種類、操業方法等により様々であり、特に制限されない。含水率が少なくなると脱水汚泥の粘性が増加し、必要となる薬剤量が増加するため経済的に不利である。また、含水率が多いと本発明の効果が小さくなる可能性があるため、含水率としては６０〜８５％程度が好ましい。より好ましくは７０〜８０％である。
本発明で用いられる特定の界面活性剤および多塩基酸型アミノカルボン酸化合物について、以下に示す。
（Ａ）アニオン界面活性剤
本発明で用いられるアニオン界面活性剤としては、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸および／又は塩（ＬＡＳ）、高級アルコール硫酸エステルおよび／又は塩（ＡＳ）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸および／又は塩（ＡＥＳ）、α−スルホ脂肪酸エステル（α−ＳＦ）および／又は塩、α−オレフィンスルホン酸および／又は塩、アルカンスルホンおよび／又は酸塩（ＳＡＳ）、アルキル（ジアルキル）スルホコハク酸および／又は塩が挙げられる。塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩が好ましい。
具体的な例としてはドデシル硫酸エステル塩、ラウリル硫酸エステル塩、ミリスチル硫酸エステル塩、セチル硫酸エステル塩、オレイル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、テトラデセンスルホン酸塩、ヘキサデセンスルホン酸塩、ジオクチルスルホスルホコハク酸塩があり、ＡＥＳとしてはポリオキシエチレン（３）ラウリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレン（５）ミリスチルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレン（４）セチルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレン（５）ステアリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレン（２）オレイルエーテル硫酸エステル塩等が挙げられる。尚、カッコ内の数字はエチレンオキシド基の平均付加モル数である。より好ましくは、ドデシル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ジオクチルスルホコハク酸塩であり、塩としてはナトリウム塩が好ましい。
（Ｂ）カチオン界面活性剤
本発明で用いられるカチオン界面活性剤としては、モノアルキルアンモニウムクロライド（式１）、ジアルキルアンモニウムクロライド（式２）、EO付加型アルキルアンモニウムクロライド（式３）が挙げられる。
モノアルキルアンモニウムクロライドは、下記（式1）に示す構造の化合物である。
2013226514.tif 000002
【０００７】
（但し、前記構造式１において、Ｒ２は炭素数１２〜２２のアルキル基を表す。）
具体的な例としては、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ラルリルトリメチルアンモニウムクロライド、ミリスチルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オレイルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、好ましくは、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドである。
ジアルキルアンモニウムクロライドは、下記（式２）に示す構造の化合物である。
2013226514.tif 000003
【０００８】
（但し、前記構造式２において、Ｒ3は炭素数１０〜１８のアルキル基を表す。）
具体的な例としては、ジデジルジメチルアンモニウムクロライド、ジドデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジラルリルジメチルアンモニウムクロライド、ジミリスチルジメチルアンモニウムクロライド、ジセチルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジオレイルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、好ましくは、ジドデシルジメチルアンモニウムクロライドである。
【０００９】
ＥＯ付加型アルキルアンモニウムクロライドは、下記（式３）に示す構造の化合物である。
2013226514.tif 000004
【００１０】
（前記構造式３において、Ｒ４は炭素数１０〜２０のアルキル基を表す。ｍおよびｎはいずれもエチレンオキサイドの付加モル数を示し、ｍ＋ｎ＝２〜１５である。）
具体的には、ポリオキシエチレンデシルメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンドデシルメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンテトラデシルメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンヘキサデシルメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンオレイルメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、好ましくは、ポリオキシエチレンドデシルメチルアンモニウムクロライドである。      
（Ｃ）多塩基酸型アミノカルボン酸化合物
多塩基酸型アミノカルボン酸化合物は、２基以上のカルボキシル基を有する多塩基酸型アミノカルボン酸及び／ 又はその塩である。具体的な例としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、トリエチレンテトラアミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ＨＩＤＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）およびこれらの塩が挙げられる。また、多塩基酸型アミノカルボン酸の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩があり、その完全中和塩、部分中和塩、複合完全中和塩、複合部分中和塩がある。これらの１ 種あるいは２種以上を用いることができる。好ましくはエチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸およびこれらのＮａ塩である。
本発明において、脱水汚泥に添加する薬剤の量については特に制限されず、脱水汚泥の含水率や圧送ポンプの吐出圧に合わせて調整することができるが、脱水汚泥に対して薬剤の有効分にして０．２〜１０重量％添加することが好ましい。薬剤の添加量が０．２重量％未満では本発明の効果が低くなる場合がある。脱水汚泥への添加率が１０％を超えると薬剤費用が嵩むため好ましくない。より好ましくは０．２〜５重量％、更に好ましくは、０．２〜１重量％である。
薬剤の形態としては特に制限はないが、水溶液として脱水汚泥に添加することが好ましい。薬剤を水溶液として添加すれば、脱水汚泥に薬剤が速やかに拡散し、脱水汚泥と薬剤との反応が速やかに進みやすくなる。また、水溶液濃度が低いと薬剤添加量が嵩むだけでなく脱水汚泥の濃度低下を招く恐れがあり、水溶液濃度が高いと水溶液の粘度が上昇しハンドリング性を損なう場合がある。このため、水溶液濃度として好ましくは、２０〜９５％であり、より好ましくは３０〜７５％である。
本発明における薬剤の添加位置としては、搬送する脱水汚泥に均一に添加できる場所であれば特に制限はないが、脱水汚泥を圧送するポンプのサクション口に定量ポンプを用いて添加したり、搬送前の脱水汚泥を公知の混合手段を用いて攪拌混合しながら添加することができる。また、管内を流れている脱水汚泥に対して薬剤を添加することで、管内で薬剤と脱水汚泥が混ざるようにしても良い。管内での薬剤の混合し易さの点から、脱水汚泥を圧送するポンプのサクション口に定量ポンプを用いて添加することが好ましい。また、薬剤の添加装置としては、薬液注入用のポンプであれば特に制限はなく、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどを使用することができる。
薬剤を添加する際の脱水汚泥の温度は特に制限されないが、水溶液として添加する場合には、温度が低すぎると薬剤の凍結、薬剤の粘度が上昇により定量ポンプでの添加が難しくなるため、０℃以上での添加が好ましい。また、温度が高すぎると薬剤の比重が大きく変り、添加量のコントロールが煩雑となるため４０℃以下であることが好ましい。
本発明の方法で薬剤が添加された脱水汚泥は、そのまま焼却されてもよく、炭化して燃料化されてもよい。本発明で用いられる薬剤は有機物であるので燃焼性を低下させることはない。
本発明に従って、脱水汚泥に薬剤を添加すると、せん断応力が低下し、ポンプ圧送性を向上させることができる。メカニズムの詳細は明らかではないが、薬剤成分が汚泥を構成している微生物などの細胞膜や細胞壁を破壊することで細胞内に内包されている水分を溶出させ、その水分によりせん断応力が低下するためと推測している。
【実施例】
【００１１】
以下、実施例及び比較例の結果を示すが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜８、比較例１、２）
＜脱水汚泥＞
某下水汚泥処理施設より入手した脱水汚泥（含水率：７７%）を使用。脱水汚泥の含水率はＫｅｔｔ水分計（型式：ＦＤ-９００）を用いて１０５℃、４０分で測定を行った。
＜試料の調整方法＞
脱水汚泥１０ｇを５０ｍｌの蓋付ガラス瓶に秤取り、（表１）に示した各薬剤を有効分換算で所定の添加率となるよう添加した。添加後直ちに、薬さじを用いて5分間練り混ぜ、試料とした。
＜降伏値の測定方法＞
Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社製回転型レオメーター（Ｐｈｙｓｉｃａ・ＭＣＲ３０１）にて、測定治具としてコーン・プレート（直径２４ｍｍ、２°）を用い、測定温度２５℃で応力制御による粘度測定を行い、せん断速度０．１ｓ−１におけるせん断応力を、降伏値とした。
（表１）
2013226514.tif 000005
【００１２】
（表２）
2013226514.tif 000006
【００１３】
（表２）から明らかなように、比較例１及び２と比較して本発明の薬剤の添加により脱水汚泥の粘度が大幅に低減した。