JPS5913278B2 - 有機性排水汚泥の凝集方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水その他の有機性排水を活性汚泥処理する
際に発生する最初沈澱池汚泥、余剰活性汚泥あるいは混
合性汚泥の凝集方法に関するものである。

従来、下水その他の有機性排水を活性汚泥処理する際に
発生する有機性汚泥はカチオン性有機高分子凝集剤（以
下刃チオンポリマーとよぶ）を用いて凝集させた後、濃
縮あるいは脱水などの操作を行なっていたが、カチオン
ポリマーはノニオン性有機高分子凝集剤（以下ノニオン
ポリマーとよぶ）、あるいはアニオン性有機高分子凝集
剤（以下アニオンポリマーとよぶ）などにくらべ毒性が
強いため〔ヒメダカによる４８時間ＴＬｍ（４８時間半
数到死濃度）がカチオンポリマーはアニオン、ノニオン
ポリマーにくらべ低い値を示す〕問題になっている。

一般にカチオンポリマー、たとえばメタクリル酸エステ
ルアクリルアミド共重合物、ポリエチレンイミン、ポリ
アミン、ポリアミンスルフォン、ポリアミド、ポリアク
リルアミドカチオン変性物などを用いて有機性汚泥、す
なわち最初沈澱池汚泥、余剰活性汚泥混合生汚泥などを
脱水機、たとえば真空脱水機、加圧脱水機、ロールプレ
ス型脱水機、遠心脱水機などで脱水する場合、その注入
率は２〜１０ｋｇ／１−ｓｓの範囲であり、汚泥固形物
濃度を５０ ｋｇ／ ｍ″とすると、汚泥容量当りの注
入量は１００〜５００ｇ／ｍ３（１００〜５００ｐｐｍ
）であり、注入されたカチオンポリマーの大部分は汚泥
に吸着されてしまうが、一般力チオンポリマーのヒメダ
カ４８時間ＴＬｍ値ｌｐｐｍ以下よりはるかに多く注入
されており、脱水機より排出されるｐ液あるいは炉布洗
浄排水などの分離水中に注入されたカチオンポリマーが
残留する可能性が犬で、もとの有機排水処理装置に返送
された場合、曝気槽内の活性汚泥に悪影響を与えるとい
われている。

また、脱水機より排出された分離水を直接河川、海など
に放流した場合、これら水域に生息している生物に悪影
響を与えるといわれている。

しかし、カチオンポリマーより毒性のはるかに弱い、あ
るいは毒性のないと言われているアニオン、ノニオンポ
リマーは有機性汚泥の凝集にほとんど効果を示さない。

即ちポリマーの使用量（消費量）が大きく、この不経済
な大量使用にも拘らず得られた凝集体の強度が小さく、
含水率も高い上に脱水性が悪いので事後処理が極めて面
倒高価となり大量処理にも適さないため、これらポリマ
ーだけを注入して有機汚泥を凝集あるいは脱水する操作
は行なわれていないのが現状である。

本発明は、有機性汚泥の凝集にほとんどあるいはまった
く効果を示さないノニオン、アニオンあるいはこれら混
合物ポリマーにアルカリ剤と塩化カルシウムなどを有効
に用い、そのポリマーの使用量も少く有機性汚泥の凝集
を適確で効率よく行なわせる方法を提供することを目的
とするものである。

本発明は、有機排水処理場より発生する最初沈澱池汚泥
、余剰活性汚泥、混合性汚泥などいわゆる有機性排水を
活性汚泥処理した際発生する有機性汚泥に、苛性ソーダ
、消石灰、苛性カリなどのアルカリ剤を添加した後、塩
化カルシウムをＣａＣ１１２・２Ｈ２０に換算して先に
添加したアルカ３ り剤の一〜−量（重量比）に相当する量を添加し。

４ さらにノニオンまたはアニオンあるいはノニオンポリマ
ーとアニオンポリマーとの混合ポリマー（以下混合ポリ
マーとよぶ）を添加して、有機性排水汚泥を凝集させる
方法である。

本発明はまず、有機性汚泥に苛性ソーダ、消石灰、苛性
カリ、アンモニア水、炭酸ソーダなどのアルカリ剤を汚
泥ｐＨが１０以上になるまで添加し。

次に塩化カルシウムをＣａＣ１１２・２Ｈ２０として先
３ に添加したアルカリ剤注入率の−〜−に相当する４ 量を添加してゆっくり或いは比較的急速に攪拌混合し、
若しくは攪拌混合する前にさらにアニオンポリマーまた
はノニオンポリマーまたは混合ポリマーを添加してのち
ゆっくり攪拌する。

例えば４０〜７０ ｒ、ｐ、ｍ、好ましくは６０ ｒ、
ｐ、ｍ、前後の速度で１〜５分好ましくは２〜３分間攪
拌すると汚泥粒子はしだいに大きなフロックとなり、攪
拌を中止し放置するとただちに沈降濃縮し、より汚泥到
達固形物濃度が高くなる。

なお有機性汚泥あるいは有機性汚泥に単にアニオンまた
はノニオンポリマーのみを添加したものなどをゆっくり
攪拌後放置しても、汚泥は沈降濃縮するが、その速度は
非常におそく、汚泥到達固形物濃度もアルカリ剤と塩化
カルシウムを併用した場合とくらべ、その値が非常に低
く実用的ではない点で、本発明方法の有用性が極めて高
い。

また本発明法で、凝集した有機性汚泥は粒子がフロック
化し、脱水性がよくなるため、凝集した汚泥を脱水機で
脱水する場合、汚泥の脱水速度が大きく、より早く脱水
が完了する。

一方有機汚泥をそのまま、あるいは有機性汚泥にノニオ
ンポリマーまたはアニオンポリマーまたは混合ポリマー
を添加したものなどを脱水機で脱水する場合では、汚泥
粒子が凝集フロックとくらべ分散しているため、脱水速
度が小さく、特に有機性汚泥にノニオンポリマーまたは
アニオンポリマーまたは混合ポリマーを添加したものは
汚泥粒子がより分散し、しかも注入したポリマーのため
水の粘度が上昇し、脱水性が悪くなり、脱水に長時間を
要することからみても本発明方法の優位性が認められる
。

さらに本発明法で使用するノニオンポリマー、アニオン
ポリマーなどはカチオンポリマーとくらべ、まったくあ
るいはほとんど毒性がないため、これらの凝集汚泥を脱
水機で脱水する場合、排出された分離水はそのまま河川
、海などに放流、あるいは有機性排水処理装置に返送し
ても、ポリマーによる毒性問題はほとんど生じない。

本発明に使用するノニオンポリマーあるいはアニオンポ
リマーの種類は有機性汚泥の種類あるいは発生処理場な
どによって、それぞれ異なり適切な種類を選定する必要
があるが、主としてポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリ
ルアミドあるいはポリアクリルアミドの部分加水分解物
などが適しており、その注入率の範囲はやはり有機性汚
泥の種類、あるいは発生処理場などによって異なるが、
効果を示す範囲は０．５〜６ｋｇ／１−ｓｓである。

本発明におけるアルカリ剤と塩化カルシウムの作用につ
いての理論的な解明はまだなされていないが、現象的に
は有機性汚泥をアルカリ剤でｐＨ１０以上にすることに
よって、有機性汚泥が膨潤し、粘性が増加し、これに塩
化カルシウムを添加すると有機性汚泥は見た目ではまた
もとに近い状態にもどるが、汚泥粒子表面がアニオンポ
リマーあるいはノニオンポリマーあるいは混合ポリマー
を吸着、架橋しやすい状態に変化していると推定され、
これらポリマーを添加しゆっくり攪拌すると汚泥粒子は
凝集し、大きなフロックとなり、アルカリ剤、塩化カル
シウムは汚泥を凝集させるのに重要な働きをしている。

すなわち、推定ではあるが、有機性汚泥に直接ノニオン
ポリマー、アニオンポリマーを注入しても汚泥粒子表面
に存在するポリサッカライドがノニ−）ｒンポリマー、
アニオンポリマーの吸着、架橋現象を妨害するため、あ
るいは汚泥粒子表面電荷とノニオン、アニオンポリマー
自身のもつ電荷が反発しあうためによって、汚泥粒子に
ポリマーが吸着、架橋されず、凝集がおこらないものと
推定されるが、あらかじめ汚泥にアルカリ剤を添加し汚
泥ｐＨを１０以上にすると、汚泥粒子が膨潤し、あるい
は一部が溶解し、これに塩化カルシウムを添加すると膨
潤あるいは溶出した汚泥がふたたび収縮あるいは析出し
て、汚泥粒子表面はより活性化あるいは新しい部分が析
出し、アニオンまたはノニオンポリマーと吸着されやす
い状態になり、凝集が進行する現象の存在することが原
因のようである。

さらに有機性汚泥にアルカリ剤を加え、汚泥ｐＨを１０
以上にしたものに塩化カルシウムを添加せずに、アニオ
ンポリマーまたはノニオンポリマーまたは混合ポリマー
を添加しても汚泥は多少凝集するが、アルカリ剤のため
汚泥粒子が膨潤しており、到達固形物濃度がひくく、あ
まり濃縮しないことからも塩化カルシウムの添加は重要
な意味を持っている。

なお、この塩化カルシウムの注入率はＣａＣ１１２・＊
１３ ２Ｈ２０としてアルカリ剤注入率の一〜−量に相４ 当する量が適轟で、注入率がすくなすぎると、膨潤ある
いは溶出した汚泥粒子が収縮あるいは析出せず、これに
ポリマーを添加しても到達固形物濃度がひくく、あまり
濃縮はしない。

また注入率が多すぎると汚泥粒子が完全にもとの状態に
もどってしまい、アニオンポリマーあるいはノニオンポ
リマーあるいは混合ポリマーを添加しても凝集は） お
こらず、到達固形物濃度がひくく濃縮性が悪いのでその
注入率を前記範囲内で処理すべきである。

このように本発明法により、有機性汚泥にアルカリ剤を
添加し、汚泥ｐＨを１０以上にした後、塩３ 、化カルシウムをアルカリ剤注入率の−〜−に相当４ する塩化カルシウムを添加し、さらにノニオンポリマー
あるいはアニオンポリマーあるいは混合ポリマーを添加
し、汚泥粒子を凝集させることによって、汚泥粒子がフ
ランク化し、汚泥の濃縮性あ： るいは脱水性が改善さ
れ、しかも使用するポリマーがカチオンポリマーと異な
り、はとんどあるいはまったく毒性をもたないため、汚
泥濃縮後の上澄水あるいは脱水機からの分離水にポリマ
ーが残留しても、もとの排水処理装置あるいは直接河川
、海などに放流した場合、問題は生じない。

次に実験に使用した汚泥分析値および実験例を示す。

今回実験に使用した汚泥、ポリマーなどの性状を次に示
す。

■）有機性汚泥分析値（下水処理場より発生した汚泥） ■）有機高分子凝集剤 ■ カチオンポリマー 商品名 ハイモロツクＭｐ−３７３（協立有機■製品〕 主成分 メタクリル酸エステルアミド共重合物 使用濃度 １ｇ／ｌ ＠ ノニオンポリマー 商品名 アコフロックＮ−７００（三井すイアナミツド
社製品〕 主成分 ポリアクリルアミド 使用濃度 １９／１ ■ アニオンポリマー 商品名 アコフロックＡ−１１０（三井すイアナミツド
社製品〕 主成分 ポリアクリルアミド部分加水分解物 使用濃度 １ ｇ／ｌ 実験例−１ （従来法による実験例） 余剰活性汚泥にカチオンポリマー、ノニオンポリマー、
アニオンポリマーあるいはノニオンとア＊＊ニオンの混
合ポリマーを直接注入し攪拌した汚泥、および余剰活性
汚泥にアルカリ剤として苛性ソーダを注入し、汚泥ｐＨ
を１０以上にしたものにアニオンポリマー、ノニオンポ
リマー、混合ポリマーを注入し攪拌した汚泥等について
沈降濃縮カラム試験を行なった。

使用した沈降カラムは７０朋φＸ １．１００ｍｔｎＨ
、レーキ付カラムである。

実験結果を下記表−１に示す。

表−１に示すように、余剰汚泥に直接ノニオンポリマー
またはアニオンポリマーまたは混合ポリマーを注入して
も、あるいは余剰汚泥に苛性ソーダを注入し、汚泥ｐＨ
を１０以上にしたのち、ノニオンポリマーまたはアニオ
ンポリマーまたは混合ポリマーを注入しても、汚泥の凝
集はほとんどおこらず、汚泥の沈降性も改善されない。

即ち第１図は表−１の汚泥性状衣及び表−２のデータを
用いてアルカリ剤によるｐＨ調整の値と、２４時間後到
達汚泥濃度及び等速沈降速度の関係を示している。

第１図より、汚泥ｐＨをアルカリ性にすれば効果的であ
るが、とりわけｐＨ１０以上の領域でその程度が著しく
ｐＨ７〜１０のアルカリ性にすることだけでは満足し
たものは得られない。

実験例−２ （本発明法による実験例） 実験例−１で用いた同一の余剰活性汚泥に、苛性ソーダ
を添加し、汚泥−を１０以上にしたのち塩化カルシウム
を注入し、さらにノニオンポリマー、アニオンポリマー
、混合ポリマーなどを注入して、攪拌し凝集した汚泥の
沈降濃縮カラム試験を行なった。

実験結果を表−２に示す。

使用したカラムは実験例−１と同じもの。

表−２に示すように本発明法による効果は犬である。

しかしアルカリ剤、塩化カルシウム、ポリマー等を適正
範囲以上の注入率にするとその効果はあまり表われない
。

第２図は、前記衣−１及び表−２のデータを用いて塩化
カルシウム添加量の影響を示したものであるが、第２図
より、塩化カルシウム添加量には上限及び下限をもつ最
適領域があってＣａＣ１１２・３ ２Ｈ２０に換算してアルカリ剤の注入率の一〜−量４ 以外は極端に悪い結果となることがわかる。

実験例−３ （本発明による実験例、従来法実験例） 最初沈澱池汚泥、混合生汚泥などを本発明法で凝集させ
、沈降濃縮カラム試験を行ない得られた結果を下記表−
３に示す。

表−３に示すように最初沈澱池汚泥および混合生汚泥を
従来法で凝集させて沈降濃縮試験を行なっても効果はほ
とんど表われないが、本発明法で汚泥を凝集させ、沈降
濃縮試験を行なうとその効果は犬である。

実験例−４ （本発明法、アルカリ剤の種類について） 刈・ 実
験例−１で用いた余剰活性汚泥を本発明法のうちアルカ
リ剤として苛性ソーダ、苛性カリ、消石灰、アンモニア
水、炭酸ソーダなどを用いて汚泥の凝集を行ない、沈降
濃縮カラム試験を行なった。

得られた結果を下記表−４に示す。

表−４に示すようにこれらアルカリ剤は種類によって多
少効果の差はあるが、従来法にくらべすべて効果的であ
った。

なお上記表−４に示したアルカリ剤の注入率で汚泥ｐＨ
はすべて１０以上であった。

実験例−５ （本発明法で生成した凝集汚泥の脱水試験）実験例−１
で用いた同一の余剰活性汚泥に苛性ソーダを１０ｍ９／
９−ｓｓ添加攪拌し、次に塩化カルシウムをＣａＣｌ２
・２Ｈ２０として５ ｍ９／ ｊ；ｌ−ｓ ｓ添加攪拌
し、さらにノニオンポリマーヲ２．０ｍ９／Ｅｌ−ｓｓ
添加し攪拌後凝集した汚泥について、脱水試験を行なっ
た。

実験に使用した脱水機はロールプレス式脱水機で、試験
条件は瀘布巾２０ｃｒｒＬ、Ｐ布スピードｌ、い・ ｍ
／ｍｉｎ、Ｆ布緊張圧力は４．Ｏｋｇｆ／ｉであった。

試験結果を表−５に示す。

表−３に示すように本発明法によって凝集した汚泥は、
従来法汚泥とくらべ脱水速度が大きくケーキ含水率が低
下し、共によい結果を得ることができた。

以上のように本発明は、有機性汚泥をｐＨ１０以上にし
たのち有機性汚泥の凝集にほとんどあるいはまったく効
果を示さないノニオン、アニオンあるいはこれら混合物
ポリマーにアルカリ剤と塩化カルシウムなどを併用して
有機性汚泥の凝集を行なわせることにより、汚泥処理が
有機高分子凝集剤の消費量を著しく節減して行なうこと
ができ、しかも得られる凝集体は強度大で含水率が低い
ものとして分離処理できるので凝集効率も著しく良好に
すると共に、脱水性良好な凝集体を液中より適確で能率
的に分離生成することを可能にして、事後処理の簡素化
に役立つほか処理作業も簡易で、経済的な凝集処理と処
理能力の増大とを容易にはかれるなどの有益な特長があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は汚泥ｐＨの影響線図、第２図は塩化カルシウム
添加量の影響線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下水処理場あるいは産業排水処理場など、いわゆる
   有機性排水処理場より発生する最初沈澱池汚泥、余剰活
   性汚泥、あるいはこれら混合汚泥（混合生汚泥）などの
   有機性汚泥にアルカリ剤を添加して汚泥ｐＨを１０以上
   にしたのち、添加したアルカリ剤注入量（重量比）に対
   応した量即ちＣａＣｌ２・２Ｈ２０に換算して、前記ア
   ルカリ剤の３ 注入率の一〜−量（重量比）に相当する塩化カル４ シウムを添加し、さらにアニオン性、ノニオン性または
   これらの混合物有機高分子凝集剤の少（ともいずれかを
   添加して有機性汚泥を凝集処理することを特徴とする有
   機性排水汚泥の凝集方法。