(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式［１］で表されるアミジン単位又は一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を添加して脱水する余剰汚泥の汚泥脱水方法において、一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル若しくはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル又は一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルからなる自己乳化型消泡剤を前記カチオン性高分子凝集剤とともに余剰汚泥に添加した後に脱水処理して、脱水ろ液におけるスカム発生を防止することを特徴とする汚泥脱水方法。
【化１】
0003975490.tif 000008
（ただし、式中、Ｘ-は塩形成性アニオンである。）
【化２】
0003975490.tif 000009
（ただし、式中、Ｙ-は塩形成性アニオンである。）
Ｒ1Ｏ［(ＥＯ)m(ＰＯ)n］Ｒ2            …［３］
（ただし、式中、Ｒ1は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、Ｒ2は水素又は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｍはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｎはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
Ｒ3Ｏ［(ＥＯ)p(ＰＯ)q］Ｈ            …［４］
（ただし、式中、Ｒ3は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｐはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｑはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
Ｒ4Ｏ［(ＥＯ)r(ＰＯ)s］Ｒ5            …［５］
（ただし、式中、Ｒ4は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ5は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｒはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｓはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥脱水方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、アミジン単位又はアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を汚泥に添加して脱水する際に、脱水ろ液におけるスカムの発生を防止することができる汚泥脱水方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、汚泥の脱水処理には、カチオン性高分子凝集剤が広く用いられている。このようなカチオン性高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの３級塩又は４級アンモニウム塩の単独重合物、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートとアクリルアミドなどとの共重合物などのほか、アンモニウム塩などのカチオン性単位とアクリル酸などのアニオン性単位を有する両性高分子凝集剤なども用いられている。
しかしながら、近年、下水道の整備などにより、汚泥発生量が増加し、汚泥中の有機物量の増加、腐敗などの汚泥性状の悪化が進んでいる。そのために、現在主として使用されている上記のようなカチオン性高分子凝集剤には以下のような問題があり、処理方法の改善が求められている。すなわち、(１)凝集フロックは大きいが、強度が弱い。そのため、重力ろ過性が悪く汚泥の処理量が上がらず、汚泥のＳＳが分離液にリークし、ろ布からのケーキの剥離性が悪く脱水機の運転トラブルを起こしやすい。(２)ケーキ含水率が下がらない。そのため、ケーキの埋め立て処分の場合には、ケーキの運搬費用が嵩み、焼却の場合には、焼却炉のトラブルを起こしやすく、焼却のための燃料費が嵩む。(３)汚泥の脱水処理が安定しない。
これらの問題を解決するため、特開平４−２９３５９９号公報にはビニルアミン単位を有する重合物とアクリルアミド単位を有する重合物のマンニッヒ変性物を組み合わせた汚泥脱水方法が提案され、特開平４−３００７００号公報にはビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とを組み合わせた汚泥脱水剤が提案されている。また、特開平５−１９２５１３号公報にはアミジン構造を有するカチオン性高分子凝集剤が提案され、特開平７−２２３０００号公報にはアミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤と両性高分子凝集剤との組み合わせによる汚泥脱水剤が提案されている。
このようなビニルアミン単位を有する高分子凝集剤及びアミジン単位を有する高分子凝集剤は、汚泥の脱水に対して優れた脱水性能を有しているが、対象とする汚泥の性状によっては、脱水ろ液にスカムが発生する場合がある。スカムは、脱水ろ液が受槽に落下する際に泡が生成し、その表面に懸濁物が付着して水面上に滞留して生成する。いったん脱水ろ液にスカムが発生すると、配管やポンプへの付着や詰まりなどを、その都度水洗浄して破壊、除去しなければならず、多大の労力を必要とするので、脱水ろ液にスカムの発生しない汚泥脱水方法が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、脱水ろ液中におけるスカムの発生を防止し、人的労力をかけることなく、安定して汚泥の脱水処理を行うことができる汚泥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、特定の構造を有するポリオキシアルキレン化合物を自己乳化型消泡剤として添加することにより、アミジン単位又はビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を使用して汚泥を脱水する際の、脱水ろ液中におけるスカムの発生を防止し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、一般式［１］で表されるアミジン単位又は一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を添加して脱水する余剰汚泥の汚泥脱水方法において、一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル若しくはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル又は一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルからなる自己乳化型消泡剤を前記カチオン性高分子凝集剤とともに余剰汚泥に添加した後に脱水処理して、脱水ろ液におけるスカム発生を防止することを特徴とする汚泥脱水方法を提供するものである。
【化３】
0003975490.tif 000002
（ただし、式中、Ｘ-は塩形成性アニオンである。）
【化４】
0003975490.tif 000003
（ただし、式中、Ｙ-は塩形成性アニオンである。）
Ｒ1Ｏ［(ＥＯ)m(ＰＯ)n］Ｒ2            …［３］
（ただし、式中、Ｒ1は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、Ｒ2は水素又は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｍはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｎはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
Ｒ3Ｏ［(ＥＯ)p(ＰＯ)q］Ｈ            …［４］
（ただし、式中、Ｒ3は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｐはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｑはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
Ｒ4Ｏ［(ＥＯ)r(ＰＯ)s］Ｒ5            …［５］
（ただし、式中、Ｒ4は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ5は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｒはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｓはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。）
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては、一般式［１］で表されるアミジン単位又は一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を使用する。
【化５】
0003975490.tif 000004
一般式［１］で表されるアミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド及びアクリロニトリルを共重合し、得られた共重合物を加水分解及びアミジン化することによって得ることができる。Ｎ−ビニルカルボン酸アミドとしては、例えば、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルプロピオンアミド、Ｎ−ビニルブチルアミド、Ｎ−ビニルバレルアミドなどを挙げることができる。また、必要に応じて、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド及びアクリロニトリルと共重合可能な他の単量体を共重合することができる。Ｎ−ビニルカルボン酸アミドとアクリロニトリルとの共重合方法には特に制限はなく、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などを選ぶことができる。例えば、使用する単量体も生成する共重合物も水溶性であれば、水溶液重合が可能である。水溶液重合により得られたポリマーは、そのまま又は単離したのち、加水分解及びアミジン化反応に供することができる。重合開始剤としては、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、一般的な開始剤を用いることができる。
【０００６】
Ｎ−ビニルカルボン酸アミドとアクリロニトリルの共重合物の水溶液又は水分散液を、酸又はアルカリの存在下に加熱することにより、共重合物中の酸アミド単位を加水分解してアミン単位とし、さらにアミン単位と隣接するニトリル単位との反応により一般式［１］で示されるアミジン単位を生成するアミジン化反応を行う。共重合物の構造と目的の加水分解率及びアミジン化率に応じて、反応条件を選択することができる。通常は上記の共重合物を５〜８０重量％の水溶液又は水分散液とし、酸を加えて４０〜１００℃に加熱することにより加水分解及びアミジン化反応を行うことができる。酸による加水分解及びアミジン化反応を行うことにより、得られるカチオン性高分子凝集剤のアミノ基はアンモニウム塩を形成する。加水分解に使用する酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸などを挙げることができ、一般式［１］におけるＸ-は、Ｃｌ-、ＮＯ3-、ＨＳＯ4-、ＣＨ3ＣＯＯ-などとなる。
本発明の汚泥脱水方法において、カチオン性高分子凝集剤中の一般式［１］で示されるアミジン単位は、共重合物中の全構造単位の２０〜９０モル％であることが好ましく、５０〜９０モル％であることがより好ましい。本発明方法に用いるアミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、高分子量であることが好ましく、分子量の指標となる１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が１dl／ｇ以上であることが好ましく、３dl／ｇ以上であることがより好ましい。
【０００７】
一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、Ｎ−ビニルカルボン酸アミドを重合し、得られた重合物を加水分解することによって得ることができる。Ｎ−ビニルカルボン酸アミドとしては、例えば、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルプロピオンアミド、Ｎ−ビニルブチルアミド、Ｎ−ビニルバレルアミドなどを使用することができる。また、必要に応じて、Ｎ−ビニルカルボン酸アミドと共重合可能な他の単量体を共重合することができる。Ｎ−ビニルカルボン酸アミドを重合する方法には特に制限はなく、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などを選ぶことができる。得られた重合物の水溶液又は水分散液を酸又はアルカリの存在下に加熱することにより、酸アミド単位を加水分解して一般式［２］で示されるビニルアミン単位とすることができる。通常は上記の重合物を５〜８０重量％の水溶液又は水分散液とし、酸又はアルカリを加えて４０〜１００℃に加熱することにより加水分解を行うことができる。酸による加水分解の場合には、得られるカチオン性高分子凝集剤のアミノ基はアンモニウム塩を形成する。加水分解に使用する酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸などを挙げることができ、一般式［２］におけるＹ-は、Ｃｌ-、ＮＯ3-、ＨＳＯ4-、ＣＨ3ＣＯＯ-などとなる。
本発明方法に用いるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤において、一般式［２］で示されるビニルアミン単位は、重合物中の全構造単位の３５〜１００モル％であることが好ましく、６０〜８０モル％であることがより好ましい。ビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、高分子量であることが好ましく、分子量の指標となる１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が４dl／ｇ以上であることが好ましく、５dl／ｇ以上であることがより好ましい。
本発明方法において、アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤及びビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、１種類のみを使用することができ、あるいは、２種類以上を併用することができる。
【０００８】
本発明方法においては、一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル若しくはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル又は一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルからなる自己乳化型消泡剤を添加する。
Ｒ1Ｏ［(ＥＯ)m(ＰＯ)n］Ｒ2            …［３］
一般式［３］において、Ｒ1は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、Ｒ2は水素又は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｍはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｎはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。
Ｒ3Ｏ［(ＥＯ)p(ＰＯ)q］Ｈ            …［４］
一般式［４］において、Ｒ3は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｐはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｑはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。
Ｒ4Ｏ［(ＥＯ)r(ＰＯ)s］Ｒ5            …［５］
一般式［５］において、Ｒ4は炭素数１２〜２２の脂肪族炭化水素基であり、Ｒ5は炭素数１２〜２２の脂肪族アシル基であり、ＥＯはオキシエチレン基であり、ＰＯはオキシプロピレン基であり、ｒはオキシエチレン基の付加モル数で２〜２０であり、ｓはオキシプロピレン基の付加モル数で１０〜３０であり、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の付加状態は、ランダム状であってもブロック状であってもよい。
【０００９】
一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステルは、炭素数１２〜２２の脂肪酸に、エチレンオキシド２〜２０モル及びプロピレンオキシド１０〜３０モルを付加し、さらに必要に応じて末端の水酸基を炭素数１２〜２２の脂肪酸又はその誘導体によってエステル化することにより得ることができる。炭素数１２〜２２の脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキン酸、ベヘン酸などの飽和脂肪酸、オレイン酸、エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ステアロール酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。これらの脂肪酸又はその誘導体は、１種類のみを使用することができ、２種類以上を混合して使用することができる。
一般式［３］で表される化合物を製造するには、脂肪酸１モルに対してエチレンオキシド２〜２０モル及びプロピレンオキシド１０〜３０モルを付加する。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加は、加圧加熱条件下に行うことができる。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加の形態には特に制限はなく、例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを完全にランダム状に付加することができ、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを任意の個数及び順序のブロックに分けてブロック状に付加することができ、あるいは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドがランダム状に付加したブロックとエチレンオキシド又はプロピレンオキシドのみからなるブロックを形成したブロック状に付加することができる。脂肪酸にエチレンオキシド及びプロピレンオキシドを付加することにより、一般式［３］においてＲ2が水素である化合物を得ることができる。この化合物を、さらに炭素数１２〜２２の脂肪酸又はそのハロゲン化物、エステル、無水物などと反応することにより、末端の水素を脂肪族アシル基で置換して、Ｒ2が脂肪族アシル基である一般式［３］で表される化合物を得ることができる。
一般式［３］で表される化合物は、脂肪族アシル基の炭素数が小さくなり、エチレンオキシドの付加モル数が大きくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が小さくなるほど親水性が強くなり、水に対する溶解性が大きくなって消泡効果が低下する。脂肪族アシル基の炭素数が大きくなり、エチレンオキシドの付加モル数が小さくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が大きくなるほど疎水性が強くなり、水に対する分散性が低下して消泡効果が低下する。一般式［３］で表される化合物において、Ｒ1で表される脂肪族アシル基の炭素数が１２〜２２であり、Ｒ2が水素又はＲ2で表される脂肪族アシル基の炭素数が１２〜２２であり、エチレンオキシドの付加モル数が２〜２０であり、プロピレンオキシドの付加モル数が１０〜３０であるときのみに、一般式［３］で表される化合物の優れたスカム抑制効果が発揮される。
【００１０】
一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル及びポリオキシアルキレンアルケニルエーテルは、炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールに、触媒の存在下に、エチレンオキシド２〜２０モル及びプロピレンオキシド１０〜３０モルを付加することにより得ることができる。使用する脂肪族アルコールの炭化水素基は、飽和又は不飽和、直鎖状又は分岐状のいずれともすることができる。炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールとしては、例えば、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコールなどを挙げることができる。これらの脂肪族アルコールは、１種類のみを使用することができ、２種類以上を混合して使用することができる。
一般式［４］で表される化合物を製造するには、脂肪族アルコール１モルに対してエチレンオキシド２〜２０モル及びプロピレンオキシド１０〜３０モルを付加する。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加は、触媒の存在下に加圧加熱して反応することにより行うことができる。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加の形態には特に制限はなく、例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを完全にランダム状に付加することができ、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを任意の個数及び順序のブロックに分けてブロック状に付加することができ、あるいは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドがランダム状に付加したブロックとエチレンオキシド又はプロピレンオキシドのみからなるブロックを形成したブロック状に付加することができる。
一般式［４］で表される化合物は、脂肪族炭化水素基の炭素数が小さくなり、エチレンオキシドの付加モル数が大きくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が小さくなるほど親水性が強くなり、水に対する溶解性が大きくなって消泡効果が低下する。脂肪族炭化水素基の炭素数が大きくなり、エチレンオキシドの付加モル数が小さくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が大きくなるほど疎水性が強くなり、水に対する分散性が低下して消泡効果が低下する。一般式［４］で表される化合物において、Ｒ3で表される脂肪族炭化水素基の炭素数が１２〜２２であり、エチレンオキシドの付加モル数が２〜２０であり、プロピレンオキシドの付加モル数が１０〜３０であるときのみに、一般式［４］で表される化合物の優れたスカム抑制効果が発揮される。
【００１１】
一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルは、炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールに、触媒の存在下に、エチレンオキシド２〜２０モル及びプロピレンオキシド１０〜３０モルを付加し、末端の水酸基を炭素数１２〜２２の脂肪酸又はその誘導体によってエステル化することにより得ることができる。使用する脂肪族アルコールの炭化水素基は、飽和又は不飽和、直鎖状又は分岐状のいずれともすることができる。炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールとしては、例えば、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコールなどを挙げることができる。これらの脂肪族アルコールは、１種類のみを使用することができ、２種類以上を混合して使用することができる。
脂肪族アルコールへのエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加は、触媒の存在下に、加圧加熱して反応することにより行うことができる。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加の形態には特に制限はなく、例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを完全にランダム状に付加することができ、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを任意の個数及び順序のブロックに分けてブロック状に付加することができ、あるいは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドがランダム状に付加したブロックとエチレンオキシド又はプロピレンオキシドのみからなるブロックを形成したブロック状に付加することができる。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドを付加して得られる化合物を、さらに炭素数１２〜２２の脂肪酸又はそのハロゲン化物、エステル、無水物などと反応することにより、末端の水素を脂肪族アシル基で置換して、Ｒ5が脂肪族アシル基である一般式［５］で表される化合物を得ることができる。炭素数１２〜２２の脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキン酸、ベヘン酸などの飽和脂肪酸、オレイン酸、エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ステアロール酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。これらの脂肪酸又はその誘導体は、１種類のみを使用することができ、２種類以上を混合して使用することができる。
一般式［５］で表される化合物は、脂肪族炭化水素基及び脂肪族アシル基の炭素数が小さくなり、エチレンオキシドの付加モル数が大きくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が小さくなるほど親水性が強くなり、水に対する溶解性が大きくなって消泡効果が低下する。脂肪族炭化水素基及び脂肪族アシル基の炭素数が大きくなり、エチレンオキシドの付加モル数が小さくなり、プロピレンオキシドの付加モル数が大きくなるほど疎水性が強くなり、水に対する分散性が低下して消泡効果が低下する。一般式［５］で表される化合物において、Ｒ4で表される脂肪族炭化水素基の炭素数が１２〜２２であり、Ｒ5で表される脂肪族アシル基の炭素数が１２〜２２であり、エチレンオキシドの付加モル数が２〜２０であり、プロピレンオキシドの付加モル数が１０〜３０であるときのみに、一般式［５］で表される化合物の優れたスカム抑制効果が発揮される。
【００１２】
本発明方法においては、一般式［１］で表されるアミジン単位又は一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を水溶液などとして処理対象汚泥に添加し、撹拌し、十分に凝集処理したのち脱水機を用いて脱水する。カチオン性高分子凝集剤の添加量には特に制限はないが、処理対象汚泥のＳＳに対して０.１〜３.０重量％となるように添加することが好ましい。
本発明方法においては、一般式［１］で表されるアミジン単位又は一般式［２］で表されるビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を１種類のみ用いることができ、２種類以上を併用することができる。また、これらのカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤を併用することができ、必要に応じて、他のカチオン性ポリマー、ノニオン性ポリマー、アニオン性ポリマーを加えて混合一液としたり、あるいは、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、スルファミン酸などの脱水処理に悪影響を及ぼさない他の成分と併用することができる。さらに、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄などの無機凝集剤と併用することができる。
本発明方法において使用する脱水機には特に制限はなく、例えば、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、ろ布の間に汚泥を圧入し、さらに圧力をかけて圧搾することにより脱水するフィルタープレス脱水機、多数のロールの間に２枚のろ布を連続的に移動させ一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、遠心力を利用した遠心脱水機、スクリュー羽根の回転搬送機構で汚泥を移送しスクリューの外側に設けた円筒スクリーンからろ液を排除しつつ圧搾脱水するスクリュープレス脱水機などを用いることができる。
【００１３】
本発明方法において、一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル若しくはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル又は一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルからなる消泡剤の添加量には特に制限はないが、通常は脱水ろ液に対して０.１〜１００mg／リットルになるように添加することが好ましく、２〜２０mg／リットルになるように添加することがより好ましい。
本発明方法において、一般式［３］で表されるポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、一般式［４］で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル若しくはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル又は一般式［５］で表されるポリオキシアルキレンエーテルエステルからなる消泡剤の添加方法には特に制限はなく、カチオン性高分子凝集剤と消泡剤を含有する水溶液を調製して添加することができ、カチオン性高分子凝集剤と消泡剤を同時に汚泥に添加することができ、あるいは、カチオン性高分子凝集剤を添加し凝集脱水処理を行ったのちの脱水ろ液に消泡剤を添加することができる。
【００１４】
【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。
実施例及び比較例に使用したカチオン性高分子凝集剤を第１表に、消泡剤を第２表に示す。なお、固有粘度は、１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した値である。
【００１５】
【表１】
0003975490.tif 000005
【００１６】
【表２】
0003975490.tif 000006
【００１７】
また、図１は、スカム試験に用いた装置の説明図である。メスシリンダー１の底部に、直径２０mm、Ｇ３ガラス製の散気球２を設け、エアポンプ３及び流量計４を用いてメスシリンダーに入れた分離水５の中へ気泡を送り込み、水面上に溜まるスカム６の量を観察する。
実施例１
化学工場排水の余剰汚泥（pH：６.１、ＳＳ：６,２００mg／リットル）、ビニルホルムアミド／アクリロニトリル共重合物の塩酸変性物（固有粘度３.８dl／ｇ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−１）及びステアリルアルコールにプロピレンオキシド１１モル、エチレンオキシド３モル及びプロピレンオキシド１５モルをこの順に付加して得られた高級アルコール系自己乳化型消泡剤（消泡剤Ｒ−１）を用いてスカム試験を行った。
汚泥２００mlを３００mlのビーカーに入れ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−１の０.２重量％水溶液を、凝集剤の濃度がＳＳに対して１.６重量％になるよう添加したのち、ケミスターラー（回転数３００rpm）で３０秒間撹拌し、汚泥を凝集させた。この凝集フロックを、６０メッシュのナイロンろ布でろ過して分離水を得た。分離水中の凝集剤残留量は３１.４mg／リットルであった。得られた分離水１６０mlを容量２００mlのメスシリンダーに入れ、さらに消泡剤Ｒ−１を１０mg／リットルになるように添加し、２５ml／秒の空気を４５秒間メスシリンダーの底部に設けた直径２０mmのＧ３ガラス製散気球からバブリングした。スカムの発生は認められなかった。
実施例２
消泡剤Ｒ−１の代わりに、プロピレンオキシド１１モル、エチレンオキシド１６モル及びプロピレンオキシド１１モルがブロック状に付加し、両末端がステアロイル基によりエステル化された、脂肪酸エステル系自己乳化型消泡剤Ｒ−２を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
分離水中の凝集剤残留量は、３１.５mg／リットルであった。スカムの発生は認められなかった。
実施例３
消泡剤Ｒ−１の代わりに、ステアリルアルコールにエチレンオキシド１０モル及びプロピレンオキシド２６モルをランダム状に付加し、さらに末端をステアロイル基によりエステル化したエーテルエステル系自己乳化型消泡剤Ｒ−３を用いた以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
分離水中の凝集剤残留量は、３１.６mg／リットルであった。スカムの発生は認められなかった。
実施例４
実施例１に用いた化学工場排水の余剰汚泥、ビニルホルムアミド重合物の硝酸変性物（固有粘度５.３dl／ｇ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−２）及び消泡剤Ｒ−１を用いてスカム抑制試験を行った。
汚泥２００mlを３００mlのビーカーに入れ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−１の０.２重量％水溶液を、凝集剤の濃度がＳＳに対して１.６重量％になるように、また消泡剤Ｒ−１を分離水中の消泡剤の濃度が１０mg／リットルになるように添加したのち、ケミスターラー（回転数３００rpm）で３０秒間撹拌し、汚泥を凝集させた。この凝集フロックを、６０メッシュのナイロンろ布でろ過して分離水を得た。分離水中の凝集剤残留量は３０.９mg／リットルであった。得られた分離水１６０mlを容量２００mlのメスシリンダーに入れ、２５ml／秒の空気を４５秒間メスシリンダーの底部に設けた直径２０mmのＧ３ガラス製散気球からバブリングした。スカムの発生は認められなかった。
実施例５
消泡剤Ｒ−１の代わりに、消泡剤Ｒ−２を用いた以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。
分離水中の凝集剤残留量は、３２.７mg／リットルであった。スカムの発生は認められなかった。
実施例６
消泡剤Ｒ−１の代わりに、消泡剤Ｒ−３を用いた以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。
分離水中の凝集剤残留量は、３１.８mg／リットルであった。スカムの発生は認められなかった。
比較例１
消泡剤を添加しないこと以外は、実施例１、実施例２及び実施例３と同じ操作を繰り返した。
スカムの発生が認められ、消泡剤Ｒ−１、Ｒ−２及びＲ−３の添加が分離水におけるスカムの発生を抑制する効果を有することが確かめられた。
比較例２
消泡剤を添加しないこと以外は、実施例４、実施例５及び実施例６と同じ操作を繰り返した。
スカムの発生が認められ、消泡剤Ｒ−１、Ｒ−２及びＲ−３の添加が分離水におけるスカムの発生を抑制する効果を有することが確かめられた。
比較例３
実施例１に用いた化学工場排水の余剰汚泥及びジメチルアミノエチルメタクリレート重合物の塩化メチル４級化物（還元粘度４.８dl／ｇ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−３）を用いてスカム抑制試験を行った。
汚泥２００mlを３００mlのビーカーに入れ、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−３の０.２重量％水溶液を、凝集剤の濃度がＳＳに対して１.６重量％になるよう添加したのち、ケミスターラー（回転数３００rpm）で３０秒間撹拌し、汚泥を凝集させた。この凝集フロックを、６０メッシュのナイロンろ布でろ過して分離水を得た。分離水中の凝集剤残留量は５３.９mg／リットルであった。得られた分離水１６０mlを容量２００mlのメスシリンダーに入れ、２５ml／秒の空気を４５秒間メスシリンダーの底部に設けた直径２０mmのＧ３ガラス製散気球からバブリングした。スカムの発生は認められなかった。
カチオン性高分子凝集剤Ｃ−３を用いると、スカムの発生を防止することができるが、この凝集剤は脱水剤としての性能が劣り、分離水中に多量に残留することが分かった。
比較例４
消泡剤Ｒ−１の代わりに、高級アルコール系エマルション型消泡剤Ｒ−４を用いたこと以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
スカムが大量に発生し、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−１との組み合わせにおいて、高級アルコール系エマルション型消泡剤Ｒ−４にはスカム抑制効果がないことが分かった。
比較例５
消泡剤Ｒ−１の代わりに、シリコーン系エマルション型消泡剤Ｒ−５を用いたこと以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。
スカムが大量に発生し、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−１との組み合わせにおいて、シリコーン系エマルション型消泡剤Ｒ−５にはスカム抑制効果がないことが分かった。
比較例６
消泡剤Ｒ−１の代わりに、高級アルコール系エマルション型消泡剤Ｒ−４を用いたこと以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。
スカムが大量に発生し、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−２との組み合わせにおいて、高級アルコール系エマルション型消泡剤Ｒ−４にはスカム抑制効果がないことが分かった。
比較例７
消泡剤Ｒ−１の代わりに、シリコーン系エマルション型消泡剤Ｒ−５を用いたこと以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。
スカムが大量に発生し、カチオン性高分子凝集剤Ｃ−２との組み合わせにおいて、シリコーン系エマルション型消泡剤Ｒ−５にはスカム抑制効果がないことが分かった。
実施例１〜６及び比較例１〜７の結果を、まとめて第３表に示す。
【００１８】
【表３】
0003975490.tif 000007
【００１９】
【発明の効果】
本発明方法によれば、アミジン単位又はビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を添加する汚泥の脱水方法において、脱水ろ液のスカムの発生を抑制することが可能となり、アミジン単位又はビニルアミン単位を有するカチオン性高分子凝集剤の有する優れた脱水性能を十分に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、スカム試験に用いた装置の説明図である。
【符号の説明】
１  メスシリンダー
２  散気球
３  エアポンプ
４  流量計
５  分離水
６  スカム
【図１】
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