説明

バルキング解消剤

【課題】活性汚泥中の有用な微生物には影響を与えることなく、多種多様な原因に適応してバルキングを解消できるバルキング解消剤の実現。
【解決手段】下記式(1)および(2)で表される単量体単位を有する水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有することを特徴とするバルキング解消剤。
[化1]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バルキング解消剤に関する。
【背景技術】
【0002】
有機性排水の活性汚泥処理法では、排水を曝気槽において活性汚泥(以下、単に「汚泥」という場合がある。)と混合して曝気し、汚泥の沈降槽や浮上槽などの固液分離槽において汚泥を分離し、分離液を処理水として排出する一方、分離した汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽に返送し、残りを余剰汚泥として排出している。このような活性汚泥処理法では、ズーグレアという細菌群を中心に、各種微生物が集まったフロック(活性汚泥)により有機物が分解されると言われているが、有機性排水の性状や各種処理条件によっては、固液分離槽において汚泥が分離不良となったり、発生する気泡を汚泥が巻き込んで曝気槽や沈降槽で浮上したりする現象が発生する。本発明では、これらの汚泥の分離不良や、汚泥の浮上現象を総称してバルキングと呼ぶ。バルキングが起こると、汚泥界面が上昇したり、汚泥が浮上したり、場合によっては汚泥が固液分離槽で分離しきれずにキャリーオーバーすることもある。
【0003】
バルキングが起こる原因としては、例えば、汚泥フロックの解体により沈降性が低下する、活性汚泥中の微生物がフロックを形成しなくなる、活性汚泥中の微生物が粘性物質を生成して固液分離性が悪化する、油や放線菌等により汚泥が低比重となり沈降槽にて沈降しにくくなったり、汚泥が高比重となり浮上槽にて浮上しにくくなったりする、糸状性細菌が増殖してフロックを架橋し汚泥が膨潤化して固液分離性が悪化する、膨潤化した汚泥が気泡を巻き込んで曝気槽や沈降槽で浮上する、などといった様々な要因が挙げられる。
【0004】
活性汚泥が一度バルキングを起こすと、その機能を回復するのは容易ではなく、汚泥の入れ替えの必要が生じる場合もあり、このような場合、工場等では汚泥の馴養期間は操業を中止しなければならなくなる。また、汚泥が流出すれば環境を汚染する他、汚泥濃度が低下することよりBOD(Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量)および/またはCOD(Chemical Oxygen Demand:化学的酸素要求量)の除去能率が低下して環境汚染につながることもある。
【0005】
そこで、バルキングの対処法として、例えば、薬剤の添加に頼らず嫌気性好気処理を実施する方法、SRT(活性汚泥滞留時間)を短くするなどの運転条件だけで正常な微生物相に復帰させ、バルキングのない活性汚泥を得る方法(例えば、特許文献1参照。)、糸状性細菌に対し、塩化物や界面活性剤などの殺菌剤を添加してバルキングを解消する方法(例えば、特許文献2、3参照。)、カチオン系高分子凝集剤や無機凝集剤などの凝集剤を添加してバルキングを解消する方法(例えば、特許文献4参照。)、凝集剤とガラス粉末を添加し低比重の汚泥を沈降促進させる方法(例えば、特許文献5参照。)、糸状性細菌を溶菌する作用をもつ微生物群を活性汚泥の処理槽中に添加してバルキングを解消する方法(例えば、特許文献6参照。)等が提案されている。
【特許文献1】特開昭50−47459号公報
【特許文献2】特開平6−63580号公報
【特許文献3】特開平8−103788号公報
【特許文献4】特開平10−244287号公報
【特許文献5】特開2006−130458号公報
【特許文献6】特開平3−154696号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載のように、運転条件だけで正常な微生物相に復帰させる方法では、数週間を費やす必要があった。
また、特許文献2、3に記載のように、殺菌剤を添加する方法では、糸状性細菌のみならず活性汚泥中の有用な微生物も殺滅し、活性汚泥が解体されることがあった。
さらに、特許文献4、5に記載のように、凝集剤を添加する方法は、活性汚泥を強制的に沈降させるため一時的な効果は有するものの、糸状性細菌の異常増殖の解消に対する根本的な解決には至らなかった。また、活性汚泥中の微生物を凝集させ大きなフロックを形成させるため、微生物活性が低下する問題があった。
また、特許文献6に記載のように、糸状性細菌を溶菌する微生物群を添加する方法では、活性汚泥中においてそれらの微生物群を糸状性細菌に特定的に作用させることが困難であった。
以上のように、従来の方法は技術的問題が多く、また、多種多様な原因に適応してバルキングを解消できるものは知られていなかった。
【0007】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、活性汚泥中の有用な微生物には影響を与えることなく、多種多様な原因に適応してバルキングを解消できるバルキング解消剤の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のバルキング解消剤は、下記式(1)および(2)で表される単量体単位を有する水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有することを特徴とする。
【0009】
【化1】

【0010】
また、前記水溶性陽イオン重合体は、上記式(1)で表される単量体単位を繰り返し単位として1〜99.9モル%、上記式(2)で表される単量体単位を繰り返し単位として0.1〜99モル%含有し、1規定の食塩水にて0.1g/dLの溶液とした際の25℃における還元粘度が0.01〜15dL/gであることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、活性汚泥中の有用な微生物には影響を与えることなく、多種多様な原因に適応してバルキングを解消できるバルキング解消剤を実現できる。
また、本発明のバルキング解消剤によれば、活性汚泥の解体やフロック形成不良によるもの、粘性によるもの、糸状性細菌を原因とするもの、低比重によるものなど、多種多様な原因により生じるバルキングを解消できる。特に、活性汚泥中の少なくとも1種の糸状性細菌に起因して生じるバルキングをより効果的に解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明を詳細に説明する。
[バルキング解消剤]
本発明のバルキング解消剤は、水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有する。
【0013】
水溶性陽イオン重合体は、下記式(1)および(2)で表される単量体単位を有する。
【0014】
【化2】

【0015】
このような水溶性陽イオン重合体の製造方法は、特に制限されないが、例えば、アセトアルデヒドとホルムアミドとメタノールを反応させて得られるN−メトキシエチルホルムアミドを、N−ビニルホルムアミド及びメタノールに熱分解し、得られたN−ビニルホルムアミドを重合し、得られるポリ−N−ビニルホルムアミドのホルミル基を加水分解することにより製造できる。
【0016】
N−ビニルホルムアミド等の重合の方法としては、通常のラジカル重合法が用いられ、塊状重合、水溶液重合、懸濁重合、乳化重合等のいずれも用いることができる。溶媒中で重合させる場合、原料モノマー濃度が通常5〜80質量%、好ましくは20〜60質量%で実施される。重合開始剤には一般的なラジカル重合開始剤を用いることができるが、アゾ化合物が好ましく、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)の塩酸塩等が例示される。また、重合反応は、一般に、不活性ガス気流下、30〜100℃の温度で実施される。得られた重合物は、そのままの状態あるいは希釈して、すなわち、溶液状もしくは懸濁状で加水分解できる。
【0017】
加水分解の方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、重合物の水溶液に酸もしくはアルカリ性の水溶液を添加し、通常20〜120℃、好ましくは30〜90℃の温度で、通常0.1〜24時間加熱することにより、重合物中のホルミル基の少なくとも一部が分裂放出された水溶性陽イオン重合体の溶液が得られる。
得られた水溶性陽イオン重合体の溶液は、そのままバルキング解消剤として用いてもよく、乾燥もしくは不溶性の溶媒(例えば、アセトンなど)を添加して、水溶性陽イオン重合体を析出させ、固体状の水溶性陽イオン重合体として取り出した後、使用時に水などに溶解させてもよい。
【0018】
本発明に用いられる水溶性陽イオン重合体は、最も典型的には、上記で説明したところに従い、N−ビニルホルムアミドを水中で重合させ、生成した重合物を、通常、アルカリの存在下に加熱して加水分解させ、上記式(1)および(2)で表される単量体単位を形成させることにより製造されるのが好ましい。そして、重合に供するN−ビニルホルムアミドのモル濃度、および重合条件や加水分解条件などを選択することにより、各種の組成の水溶性陽イオン重合体が得られる。
【0019】
このようにして得られる水溶性陽イオン重合体は、当該水溶性陽イオン重合体100モル%中、上記式(1)で表される単量体単位を繰り返し単位として1〜99.9モル%含有するのが好ましく、より好ましくは10〜99.9モル%である。含有率が1モル%未満であると、ビニルアミン単位の含有率が少なすぎるため、バルキング解消剤としての効果が弱く、バルキング解消剤を使用する際に使用量が多くなる。一方、含有率が99.9モル%を超えるものは、上述した方法で製造することが困難である。
また、水溶性陽イオン重合体100モル%中、上記式(2)で表される単量体単位を繰り返し単位として99〜0.1モル%含有するのが好ましく、より好ましくは90〜0.1モル%である。含有率が0.1モル%未満であると、上述した方法で製造することが困難である。一方、含有率が99モル%を超えるものは、バルキング解消剤としての効果が弱く、バルキング解消剤の使用量が多くなる。
【0020】
なお、水溶性陽イオン重合体は、上記式(1)および(2)で表される単量体単位以外のその他の単量体単位を含有してもよい。
その他の単量体単位としては、例えば、アクリロニトリル、アクリルアミド、アクリル酸などが挙げられ、これらの単量体単位をN−ビニルホルムアミドの重合の際に共重合させればよい。
【0021】
上記式(1)および(2)で表される単量体単位や、その他の単量体単位の組成は、水溶性陽イオン重合体の13C−NMR(13C−核磁気共鳴)を測定することにより求めることができ、具体的には、各繰り返し単位に対応した13C−NMRスペクトルのピーク(シグナル)の積分値より算出できる。
【0022】
本発明のバルキング解消剤は、上述した水溶性陽イオン重合体のみからなってもよいが、該水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有し、その性能を阻害しない限りその他の成分を含有してもよく、他のバルキング剤等と併用してもよい。
その他の成分としては、例えば、蟻酸、塩化アンモニウムなどが挙げられる。
他のバルキング剤としては、例えば、ポリアクリル酸エステル、塩化ベンゼトニウムなどが挙げられる。
なお、本発明において「有効成分」とは、バルキング解消剤100質量%中の水溶性陽イオン重合体の含有量を意味し、通常、10〜100質量%含有するのが好ましい。
【0023】
バルキング解消剤がその他の成分を含有する場合、水溶性陽イオン重合体を製造した後に所望の配合量となるようにその他の成分を添加してもよく、予め水溶性陽イオン重合体の原料にその他の成分を混合させておいてもよい。
【0024】
このようにして得られるバルキング解消剤は、1規定の食塩水にて0.1g/dLの溶液とした際の25℃における還元粘度が0.01〜15dL/gであることが好ましく、より好ましくは0.05〜10dL/gであり、特に好ましくは0.1〜10dL/gである。還元粘度が0.01dL/g未満であると、バルキング解消剤を製造することが困難となったり、バルキング解消剤の機能が低下したりする傾向にある。一方、還元粘度が15dL/gを超えると、バルキング解消剤の粘度が高くなりすぎるため、バルキングが発生した水溶液に添加する際、取り扱いに不都合を生じる。
【0025】
なお、上述した還元粘度は、バルキング解消剤の分子量、イオン性の割合、分子量分布、製造方法、組成分布等の調整によって制御できる。
例えば、バルキング解消剤の分子量を大きくすると、還元粘度は増加する傾向になる。
【0026】
[バルキング解消剤の使用方法]
本発明のバルキング解消剤は、予め活性汚泥に添加して用いてもよく(前添加)、バルキングが発生した後に、曝気槽や固液分離槽に添加して用いてもよい(後添加)。予めバルキング解消剤を活性汚泥に添加して用いれば、活性汚泥に悪影響を与えることなくバルキングを予防できる。
【0027】
(前添加)
予めバルキング解消剤を活性汚泥に添加する場合、バルキング解消剤の添加量は活性汚泥の乾燥固形分100質量部に対して0.0001〜25質量部が好ましく、0.0001〜10質量部がより好ましい。添加量が0.0001質量部未満であると、バルキング解消剤の効果が十分に得られにくくなる。一方、添加量が25質量部を超えると、活性汚泥中の微生物活性に悪影響を与える可能性がある。
【0028】
なお、本発明において「活性汚泥に添加する」とは、活性汚泥処理系内の任意の場所に添加し活性汚泥中の微生物に接触させることを意味し、例えば、活性汚泥と共に原水槽に添加して曝気槽に導く、曝気槽に直接添加する、活性汚泥の沈降槽や浮上槽などの固液分離槽に直接添加する、脱窒等を目的とした無酸素槽がある施設で無酸素槽に直接添加するなどの他、バルキング解消効果がある限りいずれの添加方法を用いてもよい。さらには、各槽を連結する側溝や配管などの流路やこれら各槽の前に設けられた流量調整槽に添加することも可能である。
【0029】
但し、本発明のバルキング解消剤を活性汚泥中の微生物に接触させる場合であっても、例えば、全量を廃棄する余剰汚泥の固液分離促進や脱水を目的として使用し、かつ当該バルキング解消剤を曝気槽に流入しない場合は、活性汚泥中の有用な微生物に悪影響を与えずに多種多様な原因に適応できるバルキング解消剤を実現するという本発明の主旨とは異なるため、本発明の及ぶところではない。しかし、このような場合でも、固液分離槽から一部を曝気槽などに返送したり、上流の曝気槽の汚泥浮上解消などに使用したりする等、本発明の効果が得られる場合は、本発明の範囲となる。
【0030】
(後添加1)
バルキングが発生した後にバルキング解消剤を添加する場合、特に、活性汚泥の解体やフロック形成不良、粘性物質の生成、汚泥が低比重または高比重となることが原因で固液分離槽において汚泥の分離が不良となる場合は、通常、固液分離槽にそのまま、または水等に溶解させて直接添加するか、固液分離層に流入する汚泥等のラインに注入して固液分離層に導けばよい。
【0031】
バルキング解消剤の使用量は、活性汚泥の種類により異なるので特に限定されないが、例えば活性汚泥の乾燥固形分100質量部に対して0.0001〜10質量部が好ましい。
また、バルキング解消剤の使用量は、バルキングを起こしている汚泥をビーカー等に採取して、当該バルキング解消剤を加え、SV30(活性汚泥沈殿率)(社団法人 日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p271)、上澄液の濁度(JIS K 0102)等を評価することでも決定できる。
【0032】
なお、本発明によるところのバルキング解消剤は、他のバルキング解消剤や、無機凝集剤、高分子凝集剤などの沈降促進効果を有する薬剤と併用することができる。
汚泥が低比重となることが原因で、沈降槽において沈降不良となる場合は、上述した使用量のバルキング解消剤を添加すればよいが、高比重の物質を同時に添加すればより効果的にバルキングを解消できる。
高比重の物質としては、例えば、ゼオライト、ケイソウ土、活性炭、焼却灰、粘土鉱物、ガラスなどの不溶性固形粉末の他、鉄系、アルミ系、水ガラスなど、活性汚泥に結合し比重を高める性質を有する溶解性物質等を使用することができ、使用量は活性汚泥に合わせてバルキング解消剤と共に適宜調整すればよい。
【0033】
また、汚泥が高比重となることが原因で、浮上槽において浮上不良となる場合は、上述した使用量のバルキング解消剤を添加すればよいが、低比重の物質を同時に添加すればより効果的にバルキングを解消できる。
低比重の物質には、例えば、植物、動物、鉱物を原料とするエステル構造を有する中性油、リン脂質のような酸性油などを使用することができ、使用量は活性汚泥に合わせてバルキング解消剤と共に適宜調整すればよい。
【0034】
本発明のバルキング解消剤は、活性汚泥中の微生物活性を低下させることなく、フロック並びに微生物などを結合させる作用があるので、特に、活性汚泥の解体やフロック形成不良が原因で発生したバルキングに添加すると、フロックが大きくなるので、沈降が促進され速やかにバルキングが解消される。
また、バルキング解消剤は、粘性物質の粘性を低下させる効果が著しいので、特に、粘性物質の生成が原因で発生したバルキングに添加すると、固液分離性が向上してバルキングが速やかに解消される。
【0035】
さらに、バルキング解消剤は、比重が低い部分を比重が高い部分に結合させる作用があるので、特に油や放線菌により汚泥が低比重となることが原因で発生したバルキングに添加すると、汚泥の沈降不良が低減してバルキングが解消される。また、バルキング解消剤は、例えば鉱物など比重が高いものを低比重の汚泥に結合させる作用もあるので、鉱物などと共に添加すれば、沈降槽における沈降不良の効果的な解消も可能である。
同様の作用により、汚泥が高比重となることが原因で、常圧・加圧浮上などの浮上分離時に、高比重の部分だけが浮上しない場合においても、バルキング解消剤を添加すれば、バルキングを解消できる。また、例えば油のような比重が低いものと共に添加すれば、浮上槽における浮上不良の効果的な解消も可能である。
【0036】
(後添加2)
バルキングが発生した後にバルキング解消剤を添加する場合、特に、糸状性細菌が原因で固液分離槽において汚泥の分離が不良となる場合は、糸状性細菌が発生した全槽に添加すれば糸状性細菌をより多く殺滅し、バルキングを根本的に短時間で解消できるため望ましい。
繁殖した糸状性細菌に対する殺滅効果は、バルキング解消剤を添加したのち数分から数時間で現れ、糸状性細菌の細胞が破壊、切断されることにより生じる細かな断片状の浮遊物や、細胞内容物が漏出したり、細胞が折れ曲がったりするなどの細胞の損傷が顕微鏡下で観察できる。
本発明のバルキング解消剤は、糸状性細菌を殺滅することによって、小さくなったフロックを大きくする作用があり、結果として固液分離が促進され、バルキングが解消し、活性汚泥が正常な状態に回復する。
【0037】
バルキング解消剤の使用量は、活性汚泥の種類により異なるので特に限定されないが、例えば活性汚泥の乾燥固形分100質量部に対して0.1〜25質量部が好ましい。
また、バルキング解消剤の使用量は、バルキングを起こしている汚泥をビーカー等に採取して、当該バルキング解消剤を加え、SV30(活性汚泥沈殿率)(社団法人 日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p271)、上澄液の濁度(JIS K 0102)等を評価することでも決定できる。さらに、必要に応じて、位相差顕微鏡等により、細胞の切断(浮遊物)や細胞の損傷を観察することで決定することもできる。
また、膨潤化した汚泥が気泡を巻き込んで曝気槽や沈降槽で浮上する場合は、ビーカー等に採取した活性汚泥に小型散気管等を用いて曝気し、バルキング解消剤添加前後での汚泥の浮上度合いを評価することで使用量を決定できる。
【0038】
本発明のバルキング解消剤は、糸状性細菌類を短時間のうちに殺滅することができる。その際、断片化された菌体や細胞残渣の固液分離を促進する作用もあるので、バルキング解消剤の添加によって活性汚泥の固液分離性が相乗的に改善される。また、断片化された糸状性細菌の菌体や細胞残渣が処理水中へ混入し、処理水質が悪化するのを防ぐこともできる。さらに、発生した糸状性細菌の菌糸の間の空隙に気泡を含んで糸状性細菌が浮上するような現象に対しても、糸状性細菌を断片化する作用があるため短時間に解消できる。しかも、糸状性細菌を殺滅させる根本的解決法であるため、効果は長期間持続する。
【0039】
以上説明したように、本発明のバルキング解消剤は、特定の単量体単位を有する水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有する。このようなバルキング解消剤は、活性汚泥中の有用な微生物や原生動物の生育に悪影響を及ぼしにくく、また、良好な水質の処理水を得ることができる。
従って、本発明によれば、活性汚泥に悪影響を与えることなく、良好な水質を保ちながら、多種多様な原因に適応してバルキングを解消できる。特に、活性汚泥中の少なくとも1種の糸状性細菌に起因して生じるバルキングをより効果的に解消できる。
【0040】
また、本発明によれば、活性汚泥が流出することによる環境汚染を抑制することもできる。さらに、曝気槽内での活性汚泥の膨化を解消し、活性汚泥濃度を高く保ち、BODおよび/またはCODの除去効果を著しく向上できる。さらに、沈降体積を小さくできるため、沈降槽においても活性汚泥の沈降分離が極めて容易になり、余剰活性汚泥の除去を頻繁に行う必要がない。
【実施例】
【0041】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0042】
[評価]
<SVI(汚泥容量指標)の測定>
SVIとは、活性汚泥の沈殿性状を表す指標で、活性汚泥混合液を30分間静置したときに1gの活性汚泥浮遊物質が占める容積を示したものであり、SV30(活性汚泥沈殿率)とMLSS(活性汚泥浮遊物質)から次式により算出し、SVIが200mL/g以下の場合を良好な状態とした。
SVI[mL/g]=SV30[%]×10,000/MLSS[mg/L]
なお、SV30は常法(社団法人 日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p271)に準じて、一方、MLSSは常法(社団法人 日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p269)に準じて測定した。
【0043】
<糸状性細菌の生育数の測定>
位相差顕微鏡(レイマー顕微鏡、「BX−2700TPH」)にて、活性汚泥混合液中の糸状性細菌の生育数を数えた。糸状性細菌の生育数の判定は、出現状態の分類(社団法人 日本下水道協会編、「下水道試験法上巻1997年度版」p375)に基づいて行った。なお、「1」を非常に少ない、「6」を非常に多いとし、6段階にて判定した。
【0044】
<上澄液の濁度の測定>
活性汚泥混合液の上澄液の濁度を、濁度計(アズワン(株)製、「TN−100」)にて測定した。
【0045】
<原生動物の運動性への影響の判定>
位相差顕微鏡にて、活性汚泥混合液中の原生動物の運動性への影響の有無を、目視にて判定した。原生動物の運動性が通常に比べて低下している時、影響有りと判断した。
【0046】
[バルキング解消剤1の製造]
攪拌器、温度計、窒素導入管を備えたフラスコ内に脱イオン水65gと次亜リン酸ナトリウム0.2gを入れ、窒素を流通して脱気した後、70℃に昇温し、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩の10質量%水溶液8gを加え、N−ビニルホルムアミド80質量%水溶液100gを2時間かけて滴下し、さらに2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩の10質量%水溶液4gを追加し、70℃で2時間攪拌した。得られた重合物溶液に35質量%塩酸112gを加え70℃で3時間攪拌し、水溶性陽イオン重合体の水溶液を得た。これをバルキング解消剤1とした。
【0047】
<バルキング解消剤1の特性>
(組成)
先に得られた水溶性陽イオン重合体の水溶液(バルキング解消剤)を少量取り、アセトン中に添加し、析出せしめ、これを真空乾燥して固体状の水溶性陽イオン重合体を得た。該水溶性陽イオン重合体を重水に溶解させ、NMRスペクトロメーター(日本電子社製、270MHz)にて13C−NMRスペクトルを測定した。13C−NMRスペクトルの各繰り返し単位に対応したピークの積分値より各単量体単位の組成を算出した。
その結果、バルキング解消剤1は、上記式(1)で表される単位が95モル%、上記式(2)で表される単位が5モル%からなる水溶性陽イオン重合体を含んでいた。
【0048】
(還元粘度測定)
組成の測定の際に得た固体状の水溶性陽イオン重合体0.1gを、1規定の食塩水100mLに溶解させ、0.1g/dLの溶液を調製した。該溶液の25℃における還元粘度をオストワルド粘度計(ハリオ研究所社製)にて測定した。
その結果、還元粘度は、0.3dL/gであった。
【0049】
[試験1]
<実施例1>
糸状性細菌(Thiothrix sp、Type0961)が優占化してバルキングを起こしている製糖工場の排水処理施設の活性汚泥(MLSS:5800mg/L、SV30:77%)1Lをビーカーに入れ、バルキング解消剤1を脱イオン水で10倍に希釈し、活性汚泥浮遊物質量に対して重合体添加量が5質量%になるように添加して2時間撹拌した後、12時間放置した。12時間放置後のバルキング解消効果を判定した。結果を表1に示す。
【0050】
<比較例1>
バルキング解消剤1を添加しなかった以外は実施例1と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表1に示す。
【0051】
【表1】

【0052】
[試験2]
<実施例2>
糸状性細菌(Type021N、Nostocoida limicola、Type1701)が優占化してバルキングを起こしている化学工場のメチルアミン製造排水処理施設の活性汚泥(MLSS:8100mg/L、SV30:100%)1Lを用いた以外は実施例1と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表2に示す。
【0053】
<比較例2>
バルキング解消剤1を添加しなかった以外は実施例2と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表2に示す。
【0054】
【表2】

【0055】
[試験3]
<実施例3>
糸状性細菌(Type021N、Beggiatoa、Sphaerotilus natans、Type0041)が優占化してバルキングを起こしているコーンスターチ製造排水処理施設の活性汚泥(MLSS:3800mg/L、SV30:92.8%)1Lを用いた以外は実施例1と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表3に示す。
【0056】
<比較例3>
バルキング解消剤1を添加しなかった以外は実施例3と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表3に示す。
【0057】
【表3】

【0058】
[試験4]
<実施例4>
汚泥フロックの解体(顕微鏡観察において直径100μm以下のフロックの存在比率が50%以上の状態)により沈降不良を起こしている化学工場の医薬中間体製造排水を処理している施設の活性汚泥(MLSS:4670mg/L、SV30:96.5%)1Lを用いた以外は実施例1と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表4に示す。
なお、試験4で用いた活性汚泥中には、糸状性細菌として、Type1851、Gordona amarae、Type0092が優占化していた。
【0059】
<比較例4>
バルキング解消剤1を添加しなかった以外は実施例4と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表4に示す。
【0060】
【表4】

【0061】
[試験5]
<実施例5−1〜5−6>
汚泥フロックの分散(顕微鏡観察において分散状細菌の出現量が5.0×10個/cm以上の状態)により沈降不良を起こしている製紙工場の抄紙系排水処理施設の活性汚泥(MLSS:7800mg/L、SV30:94%)1Lをビーカーに入れ、市販のポリ塩化アルミニウムの1質量%水溶液を表5に示す濃度になるように添加した。ついで、バルキング解消剤1を表5に示す濃度になるように添加して3分間撹拌した後、12時間放置した。12時間放置後のバルキング解消効果を判定した。ポリ塩化アルミニウム水溶液とバルキング解消剤1の添加濃度、及び結果を表5に示す。
【0062】
<比較例5−1、5−2>
バルキング解消剤1を添加しなかった以外は実施例5−1〜5−6と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表5に示す。
【0063】
【表5】

【0064】
[バルキング解消剤2の製造]
攪拌器、温度計、窒素導入管を備えたフラスコ内に、分散媒としてシクロヘキサンを投入し、これに0.5質量%エチルセルロースを添加し、N−ビニルホルムアミド60質量%水溶液を分散媒に対し容量比1/2になるよう加え、攪拌下、窒素を流通して脱気した後、70℃に昇温し、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩3000ppm対N−ビニルホルムアミドを10質量%水溶液として加え、そのまま2時間攪拌し重合を行った。その後、反応液を多量のアセトンに加え、析出した重合体を取り出し、乾燥した。
水酸化ナトリウム2.1gを脱イオン水に溶かし94.8gとしたアルカリ水に、取り出した重合体5.2gを攪拌しながら添加して溶解し、さらに80℃に昇温し、3.5時間保持し、水溶性陽イオン重合体の水溶液を得た。これをバルキング解消剤2とした。
【0065】
<バルキング解消剤2の特性>
(組成)
バルキング解消剤1と同様にして13C−NMRスペクトルを測定し、各単量体単位の組成を算出した。
その結果、バルキング解消剤2は、上記式(1)で表される単位が62モル%、上記式(2)で表される単位が38モル%からなる水溶性陽イオン重合体を含んでいた。
【0066】
(還元粘度測定)
バルキング解消剤1と同様にして還元粘度を測定した。
その結果、還元粘度は8.0dL/gであった。
【0067】
[試験6]
<実施例6>
汚泥フロックの分散(顕微鏡観察において分散状細菌の出現量が5.0×10個/cm以上の状態)により沈降不良を起こしている水産物加工工場の排水処理施設の活性汚泥(MLSS:11600mg/L、SV30:98%)1Lをビーカーに入れ、バルキング解消剤2を脱イオン水で100倍に希釈し、活性汚泥混合液量に対して0.03質量%添加して3分間撹拌した後、12時間放置した。12時間放置後のバルキング解消効果を判定した。結果を表6に示す。
【0068】
<比較例6>
バルキング解消剤2を添加しなかった以外は実施例6と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表6に示す。
【0069】
【表6】

【0070】
[バルキング解消剤3の製造]
水酸化ナトリウムの量を3.2gとした以外は、バルキング解消剤2と同様の方法で、バルキング解消剤3を得た。
【0071】
<バルキング解消剤3の特性>
(組成)
バルキング解消剤1と同様にして13C−NMRスペクトルを測定し、各単量体単位の組成を算出した。
その結果、バルキング解消剤3は、上記式(1)で表される単位が82モル%、上記式(2)で表される単位が18モル%からなる水溶性陽イオン重合体を含んでいた。
【0072】
(還元粘度測定)
バルキング解消剤1と同様にして還元粘度を測定した。
その結果、還元粘度は5.4dL/gであった。
【0073】
[試験7]
<実施例7>
活性汚泥の粘性増加により沈降不良を起こしている化学工場の樹脂工場の乳化重合排水処理施設の活性汚泥(MLSS:7200mg/L、SV30:96%)1Lをビーカーに入れ、バルキング解消剤3を脱イオン水で100倍に希釈し、活性汚泥混合液量に対して0.02質量%添加して3分間撹拌した後、12時間放置した。12時間放置後のバルキング解消効果を判定した。結果を表7に示す。
【0074】
<比較例7>
バルキング解消剤3を添加しなかった以外は実施例7と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表7に示す。
【0075】
【表7】

【0076】
[バルキング解消剤4の製造]
攪拌器、温度計、窒素導入管を備えたフラスコ内に、水133gとN−ビニルホルムアミド70gを入れ、N−ビニルホルムアミドを溶解させた。これに2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩0.9gを添加した。次いで、窒素の導入により酸素を排除し、反応混合物を1時間以内に70℃に加温した。さらに70℃で3時間保持し、重合物溶液を得た。
得られた重合物溶液に、10質量%水酸化ナトリウム溶液502gを混合し、80℃に5時間加熱し、水溶性陽イオン重合体の水溶液を得た。この水溶液をバルキング解消剤4とした。
【0077】
<バルキング解消剤4の特性>
(組成)
バルキング解消剤1と同様にして13C−NMRスペクトルを測定し、各単量体単位の組成を算出した。
その結果、バルキング解消剤4は、上記式(1)で表される単位が95モル%、上記式(2)で表される単位が5モル%からなる水溶性陽イオン重合体を含んでいた。
【0078】
(還元粘度測定)
バルキング解消剤1と同様にして還元粘度を測定した。
その結果、還元粘度は0.5dL/gであった。
【0079】
[試験8]
<実施例8>
汚泥フロックの解体(顕微鏡観察において直径100μm以下のフロックの存在比率が50%以上の状態)により沈降不良を起こしている製紙工場の抄紙系排水処理施設の活性汚泥(MLSS:6300mg/L、SV30:100%)1Lをビーカーに入れ、バルキング解消剤4を脱イオン水で100倍に希釈し、活性汚泥混合液量に対して0.02質量%添加して3分間撹拌した後、12時間放置した。12時間放置後のバルキング解消効果を判定した。結果を表8に示す。
【0080】
<比較例8>
バルキング解消剤4を添加しなかった以外は実施例8と同様にし、バルキング解消効果を判定した。結果を表8に示す。
【0081】
【表8】

【0082】
表1〜8より明らかなように、各実施例では汚泥の沈降性が改善された。また、位相差顕微鏡で菌体の様子を観察すると、各糸状性細菌の糸状体が切断、断片化されており、生育数が各比較例(バルキング解消剤無添加の場合)に比べて減少した。さらに、上澄液の濁度が低下し、原生動物の運動への影響も認められなかった。
一方、各比較例では、糸状性細菌は断片化されず、生育数も実施例に比べて多かった。また、上澄液の濁度も実施例比べて高かった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)および(2)で表される単量体単位を有する水溶性陽イオン重合体を有効成分として含有することを特徴とするバルキング解消剤。
【化1】

【請求項2】
前記水溶性陽イオン重合体は、上記式(1)で表される単量体単位を繰り返し単位として1〜99.9モル%、上記式(2)で表される単量体単位を繰り返し単位として0.1〜99モル%含有し、1規定の食塩水にて0.1g/dLの溶液とした際の25℃における還元粘度が0.01〜15dL/gであることを特徴とする請求項1に記載のバルキング解消剤。

【公開番号】特開2009−675(P2009−675A)
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−131129(P2008−131129)
【出願日】平成20年5月19日(2008.5.19)
【出願人】(301057923)ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Fターム(参考)】