JPS5829159B2 - テンネンスイノ セイチヨウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は天然の原水（ｒａｗ ｗａｔｅｒ）または天然
水中の濁りを減少させる改善された方法に関するもので
ある。

詳説すれば本発明は天然水中の濁りの少なくとも一部分
が極めて微細な懸濁粒子に関連する時に成る種のポリ第
４級凝結剤を以て処理することによって濁りを減少させ
る方法に関するものである。

凝結とは水性分散系中に存在する固体を除去させる操作
である。

水性分散系は固体粒子が連続相を形成している水中に分
散している系であり、また分散粒子の大きさと組成とが
種々に変化する広い範囲にわたる系を指している。

天然水は川、湖、貯水池および類似の天然の源からの水
であって各種々の目的に用いられる。

これらの水の大部分のものはその中に懸濁する固体によ
る濁りを持つので、使用前の何らかの処理を必要とする
。

一般的に考えられる理想的な凝結剤とは、処理すべき懸
濁液と容易に混合し懸濁固体粒子の急速な集合を生起さ
せてフロックを生成し、生成フロックの迅速な沈降をも
たらすものである。

このような性質を持つ理想的な凝結剤は極めて効果的な
方式で多量の水性懸濁液を迅速に処理することができる
。

近年までに工業的に使用するために開発された凝結剤は
理想的凝結剤と呼ぶものには程遠い。

近年の凝結剤分野における進展は高分子量第４級凝結剤
の開発である。

これらポリ第４級凝結剤は従来の凝結剤に比してよりす
ぐれた効果を持ち理想的凝結剤の性能に近い性能を有す
る。

工業的用途においてこれら高分子量ポリ第４級凝結剤は
成る種の天然水、工業用廃水および都市廃水の処理に効
果的に用いられている。

下水汚泥の脱水のような特殊の用途にこのような高分子
量ポリ第４級凝結剤は良好な性能を示している。

種々の凝結剤の効率を比較評価するに便利な実験室的方
法はカオリン粘土懸濁液を用いる方法である。

これら懸濁液は適当に調製すれば多くの天然水に極めて
類似したものになる。

カオリン粘土懸濁液を用いた実験室的試験でポリ第４級
凝結剤の分子量の増加に伴って効率も増加することが示
された。

高分子量ポリ第４級凝結剤によって多くの利点が示され
るにも拘わらず、成る種の天然水に該凝結剤を用いて清
澄化をおこなう時に清澄化の程度が所望されるものより
も劣ることが見出される。

性能を改善するために処理法ならびに装置に対して多く
の変形が導入されて来た。

これらの変化は清澄法を複雑化して来たがそれでも高分
子量ポリ第４級凝結剤による所期の高度の清澄化を達成
することが出来ないでいる。

従ってこの種の天然水に適用して所望の高度の清澄化が
得られるような改善された方法が広く要望されている。

本発明によって提供される改善された方法は懸濁固体物
を含有する天然水の清澄法であって、その懸濁固形物の
一部分は直径０．０９〜１．５ミリ、’クロンの範囲の
コロイド性粒子で、該天然水の有する約４乃至２５０ま
たはそれ以上のＪ 、Ｔ 、Ｕ 。

（ジャクソン濁度単位）の範囲の総濁度のうち少なくと
も０．５Ｊ、Ｔ、Ｕ、がこの懸濁固体によるものである
。

ここに濁度単位として用いたＪ 、Ｔ 、Ｕ。は「工業
用水および工業廃水に関するＡＳＴＭ便覧（ＡＳＴＭ
ｍａｎｕａｌ ｏｎ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＷａｔｅｒ
ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＷａｓｔｅＷａｔ
ｅｒ）、第２版、１９６４年、第１１８頁に定義されて
おり、特にその中では濁度がジャクソンろうそく濁度計
を用いることにより測定できることが述べられている。

この濁度計は目盛りを有するガラス管、標準ろうそくお
よびこれらの支持台で構成され、水を丁度ろうそくの焔
の像が見えなくなるまで管内に注ぎ、その時の水の深さ
から濁度を定める。

通常装置に付された表により直接濁度単位に換算できる
。

ジャクンン水濁度計は諸所から市販されており、アメリ
カ科学製品カタログ１９８１〜１９８２、第１０１９頁
にも載っている。

本発明の方法は、上記ポリ第４級化合物の陽イオン成分
重量が水溶液中に３７重量％含まれている溶液の粘度が
２５°Ｃにおいて約４０乃至１５０センチストークスで
あるようなポリ第４級凝結剤の有効量を天然水に対し、
水中に懸垂して残留する最初のフロックが生ずるに至る
まで混合し：上記コロイド性粒子の著量または有効量が
その上に吸着されて沈降性フロックを形成するに至るま
で該最初のフロックがこの水中に懸垂して残るにまかせ
：続いて該沈降性フロックを、その上に吸着されたコロ
イド性粒子と共に沈降させることからなる方法である。

本発明の方法は上述の如くにして天然水の清澄化に使用
すると、もつと高粘度のポリ第４級凝結剤を用いた場合
に比較して一層大きな清澄度を得ることが同一測定条件
下の測定によってわかる。

この事は極めて驚くべきことであり、また全く予期でき
なかったことである。

従って本発明の方法は上に特記した天然水に適用した時
に従来の方法に比して一層清澄で且つ懸濁固体の少ない
精製水を与える。

低分子量重合体を用いる方が却って良好な清澄効果を示
すという特異的なことが見られる理由については確かな
ことは分らないし、また本願出願人はどのような理論に
も拘束されることは望まないが、おそらく高分子量ポリ
第４級凝結剤はその凝結の迅速性のために却ってコロイ
ド性懸濁微細粒子の凝結を有効に惹起しえなくなり、そ
のため本発明の凝結剤に匹敵する効果が得られないもの
と考えられる。

本発明の方法を実施するためには、処理すべき天然水と
して約４乃至２５０の範囲のＪ、Ｔ、Ｕ。

を持ち、少なくともその濁度の約０．５さらに一般的に
は０．５乃至１０Ｊ、Ｔ−Ｕ−は直径約０．０９乃至１
．５□リミクロンの懸濁コロイド性粒子に関連するもの
を選ぶことが必要である。

必ずしもすべての天然水がこの要件を満たすものではな
く、従って本発明の方法は必ずしもあらゆる天然水に適
用されるものではない。

天然水の特定の性質を決定するいくつかの方法がある。

一つの詳細な方法は懸濁固体粒子の粒径の測定および種
々の粒径の粒子が水の濁度に対して示す寄与の測定より
成る。

もつと便利な方法は慣用法による高分子量ポリ第４級凝
結剤を用いて水の清澄化をおこない、処理された水の濁
度を測定することである。

このように処理された天然水がもし容認し難い濁度な有
する時には、残留する濁度は特定な性質を有する微粒子
によって示されるものであることが明らかであり、本発
明の方法によってこのような天然水を容認しうる濁度ま
でに効果的に清澄化することができる。

処理すべぎ特定の天然水の選定が定まった後に先ず必要
なことは、この試料水に特定の溶液粘度を持つポリ第４
級凝結剤の有効量を混合することである。

すでに述べたようにポリ第４級凝結剤は２５℃における
溶液粘度が該凝結剤の陽イオン部分が３７重量％含有さ
れる水溶液として約４０乃至１５０センチストークスの
範囲になげればならない。

もし溶液粘度測定値が約１５０センチストークスをこえ
ると清澄化の利点はいちじるしく減少する。

本発明の方法に有用な陽イオン性凝結剤は特定の溶液粘
度が得られるまでアミドとエポキシ化合物とを反応させ
て得られるものである。

一層好適な調製法はエビクロロヒドリンを、大部の第二
アミン例えばジメチルアミンと反応させることによる。

一般に全アミン使用量の１５モル％まではジメチルアミ
ンと組合わせて多官能アミンの少量を用いることもでき
る。

好適な多官能アミン類は一般式 ％式％ （但しｎはＯ乃至約４の整数） を有するポリアルキレンポリアミン類で、例えばエチレ
ンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテト
ラミンおよびテトラエチレンペンタミンである。

これらのポリ第４級化合物ならびにその調製法は周知で
あり、必要な唯一つのことはポリ第４級化合物が特定の
溶液粘度を有することである。

本発明の方法に用いられるポリ第４級凝結剤の他の型は
第１アミンを２官能工ポキシ化合物と反応させ、重合後
に第４級化して溶液粘度が所要の値に達するようにした
ものである。

例えばメチルアミンをエビクロロヒドリンと反応させて
重合体を形成せしめ、得られた重合体を塩化メチルと共
に第４級化し適当な溶液粘度に到達させることができる
。

重合体の調製について米国特許第３５６７６５９号およ
び同第３７３８９４５号およびそれらの中に引用された
文献は適切な参考となる。

本発明の方法に必要なポリ第４級凝結剤の使用量は清澄
化すべき特定の天然水および使用する特定のポリ第４級
凝結剤によって変化する。

一般に有効な使用量は処理すべき水の重量を基準として
本釣０．ｌｐｐｍ乃至１００ ｐｐｍの範囲の真の重合
体の重量である。

この重合体重量はポリ第４級凝結剤の陽イオン部と陰イ
オン部の合量を意味する。

最も普通の使用水準は同じ基準で１〜４０ｐｐｍ好まし
くは０．５〜２５ｐｐｍの範囲である。

実際の使用水準は気候条件に帰因して一年の異なる時期
により、また天然水源の水の多少、および天然水中に存
在する懸濁固形物の型と量を支配する他の要素によって
変化する。

所望の清澄度もまた凝結剤の使用水準に成る程度影響す
る。

とにかく所望の清澄度を得るために有効なポリ第４級凝
結剤の量は試行によって容易に決定される。

本発明の実施にあたって、天然水に対するポリ第４級凝
結剤の所要量の添加は渦流を生ずるような条件下でおこ
なわれることが望ましい。

一般に凝結剤は天然水全体にわたって分布され、必要と
する凝結開始がおこるまで懸濁固形物と接触状態に保た
れる。

処理された水を清澄装置の凝結区域に移動させ、と瓦で
凝結剤と懸濁フロックおよび懸濁粒子がさらに接触して
残留する時間を与えられる。

滞留時間を長くすると清澄度は増すが、この方法を実施
する装置によって制限をうけるので長い時間を用いるこ
とは常に可能とはいえない。

乱流条件下で水と凝結剤を混合し例えば１分乃至５分の
ような短時間中に処理をおこない、処理された水を通常
の清登槽または沈降槽を経ずに濾過するような方式で本
発明を実施することも可能である。

かくて、水源から得られる天然水のノくイブラインが処
理装置の少なくとも一部分として有効に作用することも
あり得る。

成る場合には沈降操作をおこなう時に沈殿剤を添加する
ことが望ましい。

本発明によって得られる水の清澄度は慣習的な方法によ
るものよりも高い。

残留濁度の値は慣習的な方法におけるよりも少なくとも
約０．５ Ｊ、ＴＪＪ。

低く、さらに一般的には約２〜５Ｊ、Ｔ−Ｕ、だげ低い
。

図面には２本の線が示され、曲線はカオリン粘土懸濁液
の残留濁度をポリ第４級凝結剤の溶液粘度の函数として
あられしたものである。

直線は成る天然水の清澄化後に残る濁度を同じく凝結剤
の溶液粘度の函数と示したものである。

本発明をさらに詳細に説明するために次の実施例を示す
。

例中の部および百分率は特に指示のない限り重量に関す
る表示である。

比較実施例 Ａ 最初の濁度がＪ、Ｔ、Ｕ、（ジャクソン濁度単位）で２
５に該当するような水中カオリン粘土懸濁液を調製する
。

この懸濁液に対する清澄効果を評価するために、ポリ第
４級凝結剤の陽イオン部重量を基準として水中に３７％
溶解した一連のポリ第４級凝結剤の２５℃における異な
る溶液粘度の凝結剤溶液を試験した。

調製した懸濁液の同一量の分割液に対し処理水の重量１
００万部につき陽イオン部、陰イオン部を合わせた真の
ポリ第４級化合物重量の２部を加える。

電気攪拌機を使用し１０１００ｒ−ｐ−で１分間かきま
ぜ、さらに４０ｒ−ｐ−ｍ−で１５分間かきまぜた後、
１５分間静置する。

上澄液を取り出し残留濁度を測定、得た濁度の最初の濁
度に対する百分率を計算して、使用した凝結剤の２５°
Ｃにおける溶液粘度に対照してプロットする。

該溶液粘度は上述のようにポリ第４級凝結剤の陽イオン
部重量が溶液中に３７％含まれる時の溶液粘度をいう。

その結果は添付図面中の曲線として示される。

図に示されるようにカオリン粘土懸濁液を凝結させる時
に残留濁度の百分率はポリ第４級凝結剤の溶液粘度の増
大に伴い減少する。

このことは米国特許第３７３８９４５号（Ｐａｎｚｅｒ
その他、１９７３年６月１２日付）に述べられている。

実施例 １〜５ この一連の実施例においては清澄化する天然水はテキサ
ス州 オーソリティ カナルのローアーニューエセス
バレーから得られた水でその最初の濁度は４２Ｊ、Ｔ、
Ｕ、である。

水中の微細懸濁コロイド固体粒子は上記濁度中の約５Ｊ
、Ｔ、Ｕ。

に寄与することが予備実験により測定された。

この一連の実施例においては該天然水の同一量に対し凝
結剤を加え、比較実施例Ａの方法をおこなった。

上澄液を取り出し残留濁度を分析する。残留濁度な最初
の濁度に対する百分率として計算し、ポリ凝結剤の陽イ
オン部重量を基準として溶液中に該凝結剤を３７％含む
溶液の２５℃における溶液粘度に対してプロットする。

米国特許第３７３８９４５号の方法に従ってエビクロロ
ヒドリンとジメチルアミンの反応により種々の溶液粘度
のポリ第４級凝結剤を調製する。

さまざまな溶液粘度を評価する、そして比較実施例Ａに
おけると同様に２ｐｐｍの凝結剤を用いて得た結果を溶
液粘度と対照させて第１表に示す。

この場合残留濁度と溶液粘度の相関は図に示すように直
線を形成する。

第１表 溶 液粘度※ 残留濁度 実施例（センチストークス） （％） １ ５０ １１２
７５ １７３
１００ ２１４
１２５ ２９５
１４０ ３２比較実施 流側Ｂ※※ ３８５ ９１※ ポリ第
４級化合物の陽イオン部を基準として該化合物を溶液中
に３７％含有する溶液の粘度（２５℃） ※※比較実施流側は、使用する高分子量第４級凝結剤の
陽イオン部を基準としてこれを３７重量％含有する溶液
の２５℃における溶液粘度が１５０センチストークスを
超える高いものである点を除き実施例１〜５と同様に行
なわれる。

第１表の結果および図に示すプロットから使用した天然
水の処理において溶液粘度の減少と共に凝集性能は効果
を高めることがわかる。

これはカオリン粘土懸濁液で示された性能と正反対であ
る。

比較実施例Ｂは従来の方法によって用いた高分子量ポリ
第４級化合物の典型的な性能を示す。

次に本発明の実施の態様を列挙する。

（１）総濁度に対するコロイド粒子の濁度寄与が０．５
乃至１０Ｊ、Ｔ、Ｕ、である特許請求の範囲の方法。

（２）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミンとエビクロロ
ヒドリンの反応によって得られる特許請求の範囲記載の
方法。

（３）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミン、ポリアルキ
レンボリア□ンおよびエビクロロヒドリンの反応より得
られ、該ポリアルキレンポリアミンはアミン総使用量の
１５モル百分率までである特許請求の範囲記載の方法。

（４）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミン、エチレンジ
アミンおよびエビクロロヒドリンの反応より得られる前
第（３）項の方法。

（５）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミンとエビクロロ
ヒドリンの反応より得られる上記第（１）項の方法。

（６）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミン、ポリアルキ
レンボリア□ンおよびエビクロロヒドリンの反応より得
られ、該ポリアルキレンポリアミンはアミン総使用量の
１５モル％までからなる上記第（１）項の方法。

（７）ポリ第４級凝結剤がジメチルアミン、エチレンジ
アミンおよびエビクロロヒドリンの反応より得られる前
第（６）項の方法。

（８）沈降工程に沈殿剤を用いる特許請求の範囲記載の
方法。

（９）総濁度に対するコロイド粒子の濁度寄与が０．５
乃至１０Ｊ、Ｔ、Ｕ、である前第（８）項の方法。

【図面の簡単な説明】

添付の図は陽イオン性重合体凝結剤と水の残留濁度の関
係を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陽イオン部重量が水溶液中に３７％含有されるポリ
   第４級化合物凝結剤の水溶液の溶液粘度が約４０乃至１
   ５０センチストークスであるポリ第４級凝結剤の有効量
   を、総濁度が４乃至２５０Ｊ、Ｔ、Ｕ、（ジャクソン濁
   度単位）の範囲にあって該濁度のうち少なくとも０．５
   Ｊ、Ｔ−Ｕ−は直径約０．０９乃至１．５ｍμの範囲の
   コロイド粒子の存在によるような懸濁固形物を含有する
   天然水に対して添加混合し、該天然水中に最初のフロッ
   クを生成せしめた後該フロックを水中に懸濁残留せしめ
   ることによって該コロイド粒子の有効量をフロック上に
   吸着せしめて沈降性フロックを形成せしめた後、該沈降
   性フロックを吸着されたコロイド粒子と共に沈降除去す
   ることを特徴とする上記天然水の清澄法。