汚泥の脱水処理方法
【課題】下水消化汚泥を脱水処理する方法において、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理にも好適であり、脱水ケーキにおける含水率をより低減できるとともに、ＭＡＰスケールの生成を低減できるようにする。
【解決手段】下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理する。
【解決手段】下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水消化汚泥の脱水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿処理場及び食品工業等有機性廃水より生じる有機質汚泥は、高分子凝集剤を用いてスクリューデカンター（遠心脱水機）、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス等で脱水処理した後、埋め立て或いは焼却処分されている。脱水された汚泥（以下脱水ケーキという）の焼却に使用される燃料の大部分は脱水ケーキ中の水分の蒸発に使用される。一般的に脱水ケーキ中の水分が１％低下すると焼却に使用される燃料を約１０％程度節約できるとされている。
ところが、近年は水処理の高度化、汚泥有機分の上昇等の理由により脱水ケーキの含水率が高くなる傾向にある。このため、焼却処分における燃料費用が増大しており、燃料費削減のほか、ＣＯ２ガスの削減、温暖化防止の観点からも脱水ケーキにおける含水率の低減が切望されている。
【０００３】
ところで、一般的に、混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥）或いは初沈汚泥を、微生物により嫌気性消化処理した汚泥を下水消化汚泥というが、かかる下水消化汚泥は次のような特徴があり、他の汚泥に比較して含水率を低くすることが難しい。
１．浮遊固定物（ＳＳ）の粒子径が小さく、低比重である。
２．凝集フロックの核になる砂分、繊維分が少ない。
３．汚泥コロイド値に示される負荷電を有するコロイド物質を多く含有する。
４．燐酸塩、炭酸塩等の無機塩類を多量に含有する。
【０００４】
また、特に遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理においては、凝集フロックが大きくて強度が高いことが好ましいが、下水消化汚泥の処理において、このような凝集フロックを形成させることは難しい。
このため、下水消化汚泥を脱水処理する場合、遠心脱水機による方法では含水率が高く、得られた脱水ケーキの形状が高粘着性の固まり状となり、搬送、焼却処理が大変困難となる。また、スクリュープレス型脱水機による方法では、圧搾ゾーンで形成フロックが壊れ、パンチングプレートよりＳＳがもれてしまい、その結果、分離性が悪くなり、含水率が高くなる場合が多い。
【０００５】
汚泥の脱水処理に関して、脱水ケーキの含水率を低下させる方法として、（１）有機質汚泥に無機系凝集剤を添加後、両性系高分子凝集剤を用いて脱水処理する方法（特許文献１）、（２）下水消化汚泥に無機系凝集剤添加後、アクリレート系カチオン高分子凝集剤を用いて脱水処理する方法（特許文献２）、（３）汚泥にポリ硫酸鉄を添加後、ポリアミジンを含有し、カチオン当量値が５以上であるカチオン性高分子凝集剤を添加混合し、ペルトプレス型脱水機で脱水する方法（特許文献３）等が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１５８２００号公報
【特許文献２】特開平７−２１４１００号公報
【特許文献３】特開平８−１７３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記（１）の方法は一般的な有機質汚泥に対しては有効であり、含水率を大幅に低下させることができる。しかし下水消化汚泥に対しては、汚泥のアルカリ度が大変高いため多量の無機系凝集剤の添加が必要となる。このため、カチオン系凝集剤を単独で用いる場合に比較して薬品コストが２倍以上かかる結果となり実用的でない。
（２）の方法は（１）の方法に比べ、比較的少ない無機系凝集剤添加量で良好な脱水処理が可能になり有効な手段で実用化されているが、より一層の含水率の低下が求められている。
（３）の方法は必ずしも種々の脱水機に最適とは言い難い。
また、下水消化汚泥の脱水処理においては、脱水分離液配管等に燐酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）スケールが発生し配管を閉塞させるトラブルが発生しやすいため、かかるＭＡＰスケールの生成を低減することが要求される。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、下水消化汚泥を脱水処理する方法において、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理にも好適であり、脱水ケーキにおける含水率をより低減できるとともに、ＭＡＰスケールの生成を低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは下水消化汚泥の性状及び脱水性能について詳細に検討した結果、下水消化汚泥中には燐酸アルカリ塩類等の無機物質や、多糖類、タンパク質等の有機物が多く含まれていてこれらの物質が汚泥の脱水性に大きな影響を与えていることをつきとめた。
そして、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えることにより、無機系凝集剤中に含まれるＡｌ、Ｆｅ等の金属イオンが、汚泥中の燐酸イオン、多糖類、タンパク質等と反応して、これらを不溶化でき、その結果、ＭＡＰスケールの生成を防止でき、脱水性を向上できることを見出した。
また、単に無機系凝集剤で凝結させた下水消化汚泥は非常に細かいため、そのままでは脱水処理することが困難であるが、高分子凝集剤を用いればより大きな凝集フロックを形成することが可能である。本発明者等はさらに検討を重ねた結果、高分子凝集剤としてポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を併用することにより、より粗大な凝集フロックが形成され、脱水ケーキの含水率がより低減されること、このとき形成される凝集フロックは粗大かつ強固であり、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて下水消化汚泥を脱水処理できることを見出して、本発明に至った。
【０００９】
すなわち本発明の汚泥の脱水処理方法は、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理することを特徴とする。
前記高分子凝集剤組成物が、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有することが好ましい。
前記脱水処理を遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の汚泥の脱水処理方法によれば、下水消化汚泥を高効率で脱水処理することができ、脱水ケーキにおける含水率をより低減することができる。また、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理も適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜下水消化汚泥＞
本発明における下水消化汚泥とは、混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥）あるいは初沈汚泥を、嫌気性消化処理した汚泥を意味する。
【００１２】
＜無機系凝集剤＞
本発明で使用する無機系凝集剤としては、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄等、公知の無機系凝集剤を用いることができる。これらは市販品から入手できる。無機系凝集剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１３】
＜高分子凝集剤組成物＞
本発明における高分子凝集剤組成物は、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する。さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有してもよい。
［ポリアミジン系凝集剤］
本発明で用いられるポリアミジン系凝集剤は、下記化学式（Ｉ）で表される繰り返し単位（Ｉ）を有する重合体（Ｐ）からなる。該重合体（Ｐ）は該繰り返し単位（Ｉ）以外の他の繰り返し単位を有していてもよい。該重合体（Ｐ）における繰り返し単位（Ｉ）の含有割合は５０モル％以上であり、８０モル％以上が好ましく、１００モル％でもよい。
【００１４】
【化１】
【００１５】
繰り返し単位（Ｉ）を有する重合体（Ｐ）は公知の製法、例えば特許第２６２４０８９号公報に記載された方法で製造できる。
重合体（Ｐ）は、Ｎ−ビニルホルムアミド及びアクリロニトリルを共重合し、得られた共重合体を塩酸酸性下、加水分解した後に熱処理を行うことにより、分子内側鎖の一級アミノ基とシアノ基が環化されてアミジン環が形成された重合体が好ましい。
【００１６】
重合体（Ｐ）の分子量は１０万〜５００万が好ましく、１００万〜５００万がより好ましい。１０万未満では、凝集力が低下し、５００万を超える分子量の重合体を商業ベースで生産することは現在のところ難しい。
重合体（Ｐ）のカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、４．０〜８．０が好ましく、５．０〜７．０がより好ましい。上記範囲の下限値より小さいとフロックは大きいものの含水率が劣り、上限値より大きいとフロックが小さく、弱くなり脱水性が悪化する。
重合体（Ｐ）の分子量を示す極限粘度[η]は、４ｄｌ／ｇ以上が好ましく、５ｄｌ／ｇ以上がより好ましい。[η]が高いほど大きく強いフロックを形成しやすく脱水処理がより良好となる。[η]が４ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなりやすく遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。
重合体（Ｐ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは１２ｄｌ／ｇ以下が好ましく、１０ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
なお、重合体のカチオン当量値Ｃｖおよび極限粘度[η]の測定方法は後述する。
ポリアミジン系凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００１７】
［両性高分子凝集剤］
両性高分子凝集剤は、分子内にアニオン性基を有する繰り返し単位とカチオン性基を有する繰り返し単位を含有する重合体（Ｒ）からなる。さらにノニオン性繰り返し単位を有していてもよい。
アニオン性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基等が挙げられる。カチオン性基としては第三級アミン、その中和塩、四級塩等が挙げられる。
重合体（Ｒ）はアニオン性単量体と、カチオン性単量体と、任意に用いられるノニオン性の単量体の共重合体であることが好ましい。
アニオン性単量体としてはアクリル酸、マレイン酸、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられ、アクリル酸が好ましい。
カチオン性単量体としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、アリルジメチルアミンもしくはこれらの中和塩、四級塩等が挙げられる。これらのうちで、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのメチルクロライド４級塩が好ましい。
ノニオン性単量体としては（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらのうちでアクリルアミドが好ましい。
いずれの単量体も、単独又は２種以上を使用することができる。
【００１８】
重合体（Ｒ）の重合方法は特に限定されず、沈殿重合、塊状重合や、分散重合、水溶液重合等が挙げられる。
また重合体（Ｒ）とともに、溶解性の向上、溶解液の保存安定性向上の目的で固体酸を用いても構わない。固体酸としてはスルファミン酸、酸性亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
重合体（Ｒ）は市販の高分子凝集剤から入手できる。
【００１９】
重合体（Ｒ）のカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、１．０〜４．０が好ましく、２．０〜３．０がより好ましい。上記範囲の下限値より小さいと含水率が高くなり好ましくない。上限値より大きいとフロックが小さく、弱くなり脱水性が悪化する。
重合体（Ｒ）の極限粘度[η]は、１０ｄｌ／ｇ以上が好ましく、１２ｄｌ／ｇ以上がより好ましい。[η]が高いほど大きく強いフロックを形成しやすく脱水処理がより良好となりやすい。[η]が１０ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなり遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。
重合体（Ｒ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは２０ｄｌ／ｇ以下が好ましく、１８ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
両性高分子凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００２０】
［アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤］
本発明において用いられるアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤はアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体の単独重合体、またはアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体とノニオン性単量体との共重合体である（以下、これらを総称して重合体（Ｋ）ということがある）。
アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体の例としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩酸塩、硫酸塩等の３級塩；
該ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩化メチル付加物等のハロゲン化アルキル付加物及び塩化ベンジル等のハロゲン化アリール付加物等の４級塩；
Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等のジアルキル（メタ）アクリルアミド等の塩酸塩及び硫酸塩等の３級塩；
ジアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化メチル付加物等のハロゲン化アルキル付加物及び塩化ベンジル付加物等のハロゲン化アリール付加物等の４級塩が挙げられる。
これらのうちで、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩化メチル付加物４級塩が好ましく、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのメチルクロライド４級塩がより好ましい。
【００２１】
ノニオン性単量体の例としては（メタ）アクリルアミド、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸アルキル等が挙げられる。中でも（メタ）アクリルアミドが好ましい。
いずれの単量体も、単独又は２種以上を使用することができる。
重合体（Ｋ）の重合方法は特に限定されず、沈殿重合、塊状重合や、分散重合、水溶液重合等が挙げられる。
また重合体（Ｋ）とともに、溶解性を向上、溶解液の保存安定性向上の目的で上記固体酸を用いても構わない。
【００２２】
重合体（Ｋ）のカチオン当量値Ｃｖは、特に制限がなくポリアミジン系凝集剤（重合体（Ｐ））との混合比を調整することにより良好な脱水性能を得ることができる。
重合体（Ｋ）の極限粘度[η]は、５ｄｌ／ｇ以上が適当であり、[η]が高いほど大きく強いフロックになり良好な脱水処理が可能となる。[η]が５ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなり遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。また重合体（Ｋ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは２５ｄｌ／ｇ以下が好ましく、２０ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００２３】
［配合割合］
本発明における凝集剤組成物（Ａ）は水に溶解した水溶液として脱水処理に用いられる。該水溶液の濃度は特に限定されないが０．０５〜１．５質量％が好ましく、０．２〜０．５質量％がより好ましい。
高分子凝集剤組成物における、ポリアミジン系凝集剤およびアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤の合計量と、両性高分子凝集剤との配合比率（該合計量／両性高分子凝集剤）は、特に制限はないが質量基準で７０／３０〜９９／１が好ましく、８０／２０〜９５／５がより好ましい。両性高分子凝集剤の配合割合が１質量％未満であると両性高分子凝集剤を配合することによる効果が充分に得られず、３０質量％を超えると高分子凝集剤の添加量が多く、含水率も高くなり脱水性が劣る結果となる。
またポリアミジン系凝集剤とアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤との配合比率は特に限定はなく、汚泥性状、無機系凝集剤の添加量に対応して適切な配合比率に調整できる。
【００２４】
［カチオン当量値Ｃｖの測定方法］
本発明におけるカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、以下に示すコロイド滴定法によって求められる値である。
（１）コニカルビーカーに脱イオン水９０ｍｌをとり、下記（２）の方法で調製した試料５００ｐｐｍ溶液の１０ｍｌを加え、塩酸水溶液でｐＨを３．０とし、約１分間撹拌する。次に、トルイジンブルー指示薬を２、３滴加え、Ｎ／４００−ポリビニル硫酸カリウム試薬（Ｎ／４００−ＰＶＳＫ）で滴定する。滴定速度は２ｍｌ／分とし、検水が青から赤紫色に変色、１０秒間以上保持する時点を終点とする。Ｎ／４００−ポリビニル硫酸カリウム試薬の滴定量から、下記の式（１）によりカチオン当量値（Ｃｖ）を求める。
（２）上記試料５００ｐｐｍ溶液の調製は以下の方法で行う。すなわち試料０．２ｇ（乾品換算しない）を精秤し、共栓付三角コルベンにより、脱イオン水１００ｍｌで溶解する。この２５ｍｌを１００ｍｌメスフラスコにて脱イオン水でメスアップする。
【００２５】
【数１】
【００２６】
［極限粘度[η]の測定方法］
本発明における極限粘度［η］は、以下の方法で求められる値である。
（１）まず溶媒ブランクの粘度を測定する。
すなわち、３０±０．０５℃に調整した恒温槽中にウベローデ型粘度計をセットし、この粘度計の中に１Ｎ−硝酸ナトリウム溶液を入れ、１０〜３０分間放置後、この溶液を上昇させてから自然流下させたときの粘度計に表示されている上下標線間を通過するのに要する流下時間を３回以上測定して、その平均値をもって溶媒ブランクの粘度（ｔ０）とする。
（２）次いで、以下の方法で還元粘度の算出を行う。
上記と同様の操作を試料濃度０．１０〜０．０２質量％の各１Ｎ−硝酸ナトリウム溶液を用いて行い、各々の溶液の、粘度計に表示されている上下標線間を通過するのに要する平均の流下時間を測定し、それらの平均値をもって各試料溶液の粘度（ｔ）とする。次にそれぞれの試料についての比ｔ／ｔ０を求めて相対粘度ηｒとし、これらからそれぞれの比粘度ηｓｐ＝ηｒ−１を求め、これらを各々それぞれの試料濃度で除して各試料の還元粘度ηｓｐ／Ｃを算出する。
（３）次いで、以下の方法で極限粘度を算出する。
試料溶液の濃度（ｇ／ｄ１）と還元粘度をプロットし、外挿法により極限粘度［η］を求める。
【００２７】
＜脱水処理方法＞
まず、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加え、混合した後、高分子凝集剤組成物を添加する。無機系凝集剤を添加してから高分子凝集剤組成物を添加するまでの時間は特に限定されない。
こうして無機系凝集剤と高分子凝集剤組成物が添加された被処理物を公知の手法で脱水処理する。脱水処理はスクリューデカンター（遠心脱水機）、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス等の公知の脱水機を用いて行うことができる。
本発明は、従来下水消化汚泥の脱水処理が難しかった、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機によっても良好に脱水処理を行うことできる。
高分子凝集剤組成物を添加してから脱水処理を行うまでの時間は特に限定されない。
【００２８】
本発明によれば、下水消化汚泥に無機系凝集剤を添加することにより、汚泥中の燐酸イオン、多糖類、タンパク質等を不溶化することができる。その後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含む高分子凝集剤組成物を添加することにより、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いての脱水処理が良好に行える程度に、粗大かつ強固なフロックを形成することができる。
したがって、下水消化汚泥を高効率で脱水処理することができ、脱水ケーキにおける含水率をより低減することができる。これにより汚泥処理コストの削減を実現できる。また、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を好適に用いて脱水処理を行うことができる。
また脱水分離液中の燐濃度を低減できるため、これによりＭＡＰスケールの生成を抑制できる。
【００２９】
ここで、ポリアミジン系凝集剤はアクリレート系凝集剤と比較すると比較的分子量が低いが、汚泥に対する吸着性が強く、無機系凝集剤に比較して少量の添加量で親水性の多糖類、タンパク質等を疎水化させることができる。しかし、本発明者等の知見によれば、ポリアミジン系凝集剤は分子量が低いため単独では大きく且つ強度の強いフロックを形成することが困難な場合が多く、特に無機系凝集剤を併用するとその傾向が強いが、両性高分子凝集剤を併用すると、遠心脱水機及びスクリュープレス型脱水機に適する大きく且つ強度の強いフロックを形成できる。
また高分子凝集剤組成物に、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を配合することにより、種々の消化汚泥において、また遠心脱水機及びスクリュープレス型脱水機等、高いフロック強度を必要とする脱水機において、幅広く高効率の脱水処理を行うことが可能となる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下の実施例および比較例で用いた高分子凝集剤組成物は、表１に示す重合体を表２に示すように配合し、０．３質量％水溶液としたものである。
【００３１】
表１は各重合体の合成に用いた単量体とその比率を示している。この表に示す単量体の略号は以下の通りである。
ＰＶＡＤ：ポリビニルアミジン。
ＤＭＣ：ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド４級塩。
ＤＭＥ：ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド４級塩。
ＡＡｍ：アクリルアミド。
ＡＡ：アクリル酸。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
〔実施例１〜８〕
表３に示す無機系凝集剤および高分子凝集剤組成物を用い、次の手順で下水消化汚泥の脱水試験を行った。
以下において、各特性の測定は以下の方法で行った。
・ＳＳ濃度：定法に基づき測定した（財団法人日本下水道協会編、「下水試験方法上巻１９９７年版」，平成９年８月２５日発行、ｐ．１１６）。
・ＶＴＳ（強熱減量）値：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ２９７）。
・凝集フロック平均粒径：目視により測定した。
・コロイド荷電量：定法に基づき測定した（東京都下水道サービス（株）編、ポリマー凝集剤手引きｐ４７−４９）。
・Ｍアルカリ度：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ３００）。
・脱水ケーキ含水率：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ２９６−２９７）。
【００３５】
下水消化汚泥としては、ＳＳ濃度：２．３５質量％、ｐＨ：７．５、ＶＴＳ：６５．２質量％、コロイド荷電量：−１．２ｍｅｑ／ｌ、Ｍアルカリ度：５，６００ｍｇ／ｌの汚泥を用いた。
攪拌装置は図１のものを用いた。この撹拌装置は可変式攪拌機１１と伸縮架台１２を有し、可変式攪拌機１１には、例えば、直径が７．５〜７．９Φの攪拌軸１１ａと、幅Ｗが６０ｍｍ、厚さＴが２ｍｍの攪拌翼１１ｂが備わっている。
【００３６】
（１）まず、５００ｍｌのビーカーに上記汚泥を３００ｍｌ採取し、図１の攪拌装置にセットした。
（２）表３に示す無機系凝集剤を、表３に示す添加量となるように添加し、９００ｒｐｍの回転数で１０秒間攪拌混合した。
（３）次いで表３に示す高分子凝集剤組成物を、表３に示す添加量となるように添加し、９００ｒｐｍの回転数で２０秒間攪拌混合した。
（４）次いで、凝集した汚泥をろ布を敷いたヌッチェにあけて濾過し、最初の１０秒間の濾液量を測定した。その結果を表３の「濾液量」の欄に示す。また、濾液を採取して全燐含有量（ＴＰ濃度）を測定した。測定方法は、「下水試験法上巻」Ｐ．１９９、「３.全リン（１）ペルオキソ二硫酸カリウムによる分解法」に準拠する方法で行った。その結果を表３に示す。
（５）続いて１分間経過後、ろ布上にある濃縮した汚泥を、ろ布で挟んで０．１ＭＰａの圧力で１分間圧搾脱水し、脱水ケーキの含水率を求めた。その結果を表３に示す。
【００３７】
〔比較例１、２〕
実施例１における高分子凝集剤組成物を、比較例１ではアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤に変更し、比較例２ではポリビニルアミジンに変更した。その他は実施例１と同様に行った。添加量および各測定結果を表３に示す。
【００３８】
〔比較例３、４〕
比較例３では無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を実施例１の１．５倍とした他は実施例１と同様に行った。
この比較例３では凝集フロックが殆ど形成されず、脱水不可能であったため、比較例４では無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を実施例１の２倍量とした。その他は実施例１と同様に行った。添加量および各測定結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
実施例１〜８は何れも形成フロックの粒子径が大きく、濾過速度（１０秒間濾液量）、濾液のＴＰ濃度、および脱水ケーキの含水率も大変優れた結果であった。
高分子凝集剤として、アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤のみを用いた比較例１、およびポリアミジン系凝集剤のみを用いた比較例２は、実施例に比べてフロック粒径が小さく、濾過速度が実施例１〜８に比べて遅く、含水率が実施例１〜８に比較して４％程度劣る結果であった。
無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を多くした比較例４は、フロックは形成されたが、実施例１〜８に比べて濾過速度が遅く、濾液のＴＰ濃度が高く、含水率が大きく劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例で用いた撹拌装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ 可変式攪拌機、１１ａ 攪拌軸、１１ｂ 攪拌翼、１２ 伸縮架台。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水消化汚泥の脱水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿処理場及び食品工業等有機性廃水より生じる有機質汚泥は、高分子凝集剤を用いてスクリューデカンター（遠心脱水機）、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス等で脱水処理した後、埋め立て或いは焼却処分されている。脱水された汚泥（以下脱水ケーキという）の焼却に使用される燃料の大部分は脱水ケーキ中の水分の蒸発に使用される。一般的に脱水ケーキ中の水分が１％低下すると焼却に使用される燃料を約１０％程度節約できるとされている。
ところが、近年は水処理の高度化、汚泥有機分の上昇等の理由により脱水ケーキの含水率が高くなる傾向にある。このため、焼却処分における燃料費用が増大しており、燃料費削減のほか、ＣＯ２ガスの削減、温暖化防止の観点からも脱水ケーキにおける含水率の低減が切望されている。
【０００３】
ところで、一般的に、混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥）或いは初沈汚泥を、微生物により嫌気性消化処理した汚泥を下水消化汚泥というが、かかる下水消化汚泥は次のような特徴があり、他の汚泥に比較して含水率を低くすることが難しい。
１．浮遊固定物（ＳＳ）の粒子径が小さく、低比重である。
２．凝集フロックの核になる砂分、繊維分が少ない。
３．汚泥コロイド値に示される負荷電を有するコロイド物質を多く含有する。
４．燐酸塩、炭酸塩等の無機塩類を多量に含有する。
【０００４】
また、特に遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理においては、凝集フロックが大きくて強度が高いことが好ましいが、下水消化汚泥の処理において、このような凝集フロックを形成させることは難しい。
このため、下水消化汚泥を脱水処理する場合、遠心脱水機による方法では含水率が高く、得られた脱水ケーキの形状が高粘着性の固まり状となり、搬送、焼却処理が大変困難となる。また、スクリュープレス型脱水機による方法では、圧搾ゾーンで形成フロックが壊れ、パンチングプレートよりＳＳがもれてしまい、その結果、分離性が悪くなり、含水率が高くなる場合が多い。
【０００５】
汚泥の脱水処理に関して、脱水ケーキの含水率を低下させる方法として、（１）有機質汚泥に無機系凝集剤を添加後、両性系高分子凝集剤を用いて脱水処理する方法（特許文献１）、（２）下水消化汚泥に無機系凝集剤添加後、アクリレート系カチオン高分子凝集剤を用いて脱水処理する方法（特許文献２）、（３）汚泥にポリ硫酸鉄を添加後、ポリアミジンを含有し、カチオン当量値が５以上であるカチオン性高分子凝集剤を添加混合し、ペルトプレス型脱水機で脱水する方法（特許文献３）等が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１５８２００号公報
【特許文献２】特開平７−２１４１００号公報
【特許文献３】特開平８−１７３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記（１）の方法は一般的な有機質汚泥に対しては有効であり、含水率を大幅に低下させることができる。しかし下水消化汚泥に対しては、汚泥のアルカリ度が大変高いため多量の無機系凝集剤の添加が必要となる。このため、カチオン系凝集剤を単独で用いる場合に比較して薬品コストが２倍以上かかる結果となり実用的でない。
（２）の方法は（１）の方法に比べ、比較的少ない無機系凝集剤添加量で良好な脱水処理が可能になり有効な手段で実用化されているが、より一層の含水率の低下が求められている。
（３）の方法は必ずしも種々の脱水機に最適とは言い難い。
また、下水消化汚泥の脱水処理においては、脱水分離液配管等に燐酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）スケールが発生し配管を閉塞させるトラブルが発生しやすいため、かかるＭＡＰスケールの生成を低減することが要求される。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、下水消化汚泥を脱水処理する方法において、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理にも好適であり、脱水ケーキにおける含水率をより低減できるとともに、ＭＡＰスケールの生成を低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは下水消化汚泥の性状及び脱水性能について詳細に検討した結果、下水消化汚泥中には燐酸アルカリ塩類等の無機物質や、多糖類、タンパク質等の有機物が多く含まれていてこれらの物質が汚泥の脱水性に大きな影響を与えていることをつきとめた。
そして、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えることにより、無機系凝集剤中に含まれるＡｌ、Ｆｅ等の金属イオンが、汚泥中の燐酸イオン、多糖類、タンパク質等と反応して、これらを不溶化でき、その結果、ＭＡＰスケールの生成を防止でき、脱水性を向上できることを見出した。
また、単に無機系凝集剤で凝結させた下水消化汚泥は非常に細かいため、そのままでは脱水処理することが困難であるが、高分子凝集剤を用いればより大きな凝集フロックを形成することが可能である。本発明者等はさらに検討を重ねた結果、高分子凝集剤としてポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を併用することにより、より粗大な凝集フロックが形成され、脱水ケーキの含水率がより低減されること、このとき形成される凝集フロックは粗大かつ強固であり、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて下水消化汚泥を脱水処理できることを見出して、本発明に至った。
【０００９】
すなわち本発明の汚泥の脱水処理方法は、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理することを特徴とする。
前記高分子凝集剤組成物が、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有することが好ましい。
前記脱水処理を遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の汚泥の脱水処理方法によれば、下水消化汚泥を高効率で脱水処理することができ、脱水ケーキにおける含水率をより低減することができる。また、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機による脱水処理も適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜下水消化汚泥＞
本発明における下水消化汚泥とは、混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥）あるいは初沈汚泥を、嫌気性消化処理した汚泥を意味する。
【００１２】
＜無機系凝集剤＞
本発明で使用する無機系凝集剤としては、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄等、公知の無機系凝集剤を用いることができる。これらは市販品から入手できる。無機系凝集剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１３】
＜高分子凝集剤組成物＞
本発明における高分子凝集剤組成物は、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する。さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有してもよい。
［ポリアミジン系凝集剤］
本発明で用いられるポリアミジン系凝集剤は、下記化学式（Ｉ）で表される繰り返し単位（Ｉ）を有する重合体（Ｐ）からなる。該重合体（Ｐ）は該繰り返し単位（Ｉ）以外の他の繰り返し単位を有していてもよい。該重合体（Ｐ）における繰り返し単位（Ｉ）の含有割合は５０モル％以上であり、８０モル％以上が好ましく、１００モル％でもよい。
【００１４】
【化１】
【００１５】
繰り返し単位（Ｉ）を有する重合体（Ｐ）は公知の製法、例えば特許第２６２４０８９号公報に記載された方法で製造できる。
重合体（Ｐ）は、Ｎ−ビニルホルムアミド及びアクリロニトリルを共重合し、得られた共重合体を塩酸酸性下、加水分解した後に熱処理を行うことにより、分子内側鎖の一級アミノ基とシアノ基が環化されてアミジン環が形成された重合体が好ましい。
【００１６】
重合体（Ｐ）の分子量は１０万〜５００万が好ましく、１００万〜５００万がより好ましい。１０万未満では、凝集力が低下し、５００万を超える分子量の重合体を商業ベースで生産することは現在のところ難しい。
重合体（Ｐ）のカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、４．０〜８．０が好ましく、５．０〜７．０がより好ましい。上記範囲の下限値より小さいとフロックは大きいものの含水率が劣り、上限値より大きいとフロックが小さく、弱くなり脱水性が悪化する。
重合体（Ｐ）の分子量を示す極限粘度[η]は、４ｄｌ／ｇ以上が好ましく、５ｄｌ／ｇ以上がより好ましい。[η]が高いほど大きく強いフロックを形成しやすく脱水処理がより良好となる。[η]が４ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなりやすく遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。
重合体（Ｐ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは１２ｄｌ／ｇ以下が好ましく、１０ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
なお、重合体のカチオン当量値Ｃｖおよび極限粘度[η]の測定方法は後述する。
ポリアミジン系凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００１７】
［両性高分子凝集剤］
両性高分子凝集剤は、分子内にアニオン性基を有する繰り返し単位とカチオン性基を有する繰り返し単位を含有する重合体（Ｒ）からなる。さらにノニオン性繰り返し単位を有していてもよい。
アニオン性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基等が挙げられる。カチオン性基としては第三級アミン、その中和塩、四級塩等が挙げられる。
重合体（Ｒ）はアニオン性単量体と、カチオン性単量体と、任意に用いられるノニオン性の単量体の共重合体であることが好ましい。
アニオン性単量体としてはアクリル酸、マレイン酸、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられ、アクリル酸が好ましい。
カチオン性単量体としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、アリルジメチルアミンもしくはこれらの中和塩、四級塩等が挙げられる。これらのうちで、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのメチルクロライド４級塩が好ましい。
ノニオン性単量体としては（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらのうちでアクリルアミドが好ましい。
いずれの単量体も、単独又は２種以上を使用することができる。
【００１８】
重合体（Ｒ）の重合方法は特に限定されず、沈殿重合、塊状重合や、分散重合、水溶液重合等が挙げられる。
また重合体（Ｒ）とともに、溶解性の向上、溶解液の保存安定性向上の目的で固体酸を用いても構わない。固体酸としてはスルファミン酸、酸性亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
重合体（Ｒ）は市販の高分子凝集剤から入手できる。
【００１９】
重合体（Ｒ）のカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、１．０〜４．０が好ましく、２．０〜３．０がより好ましい。上記範囲の下限値より小さいと含水率が高くなり好ましくない。上限値より大きいとフロックが小さく、弱くなり脱水性が悪化する。
重合体（Ｒ）の極限粘度[η]は、１０ｄｌ／ｇ以上が好ましく、１２ｄｌ／ｇ以上がより好ましい。[η]が高いほど大きく強いフロックを形成しやすく脱水処理がより良好となりやすい。[η]が１０ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなり遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。
重合体（Ｒ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは２０ｄｌ／ｇ以下が好ましく、１８ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
両性高分子凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００２０】
［アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤］
本発明において用いられるアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤はアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体の単独重合体、またはアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体とノニオン性単量体との共重合体である（以下、これらを総称して重合体（Ｋ）ということがある）。
アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン単量体の例としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩酸塩、硫酸塩等の３級塩；
該ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩化メチル付加物等のハロゲン化アルキル付加物及び塩化ベンジル等のハロゲン化アリール付加物等の４級塩；
Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等のジアルキル（メタ）アクリルアミド等の塩酸塩及び硫酸塩等の３級塩；
ジアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化メチル付加物等のハロゲン化アルキル付加物及び塩化ベンジル付加物等のハロゲン化アリール付加物等の４級塩が挙げられる。
これらのうちで、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの塩化メチル付加物４級塩が好ましく、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのメチルクロライド４級塩がより好ましい。
【００２１】
ノニオン性単量体の例としては（メタ）アクリルアミド、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸アルキル等が挙げられる。中でも（メタ）アクリルアミドが好ましい。
いずれの単量体も、単独又は２種以上を使用することができる。
重合体（Ｋ）の重合方法は特に限定されず、沈殿重合、塊状重合や、分散重合、水溶液重合等が挙げられる。
また重合体（Ｋ）とともに、溶解性を向上、溶解液の保存安定性向上の目的で上記固体酸を用いても構わない。
【００２２】
重合体（Ｋ）のカチオン当量値Ｃｖは、特に制限がなくポリアミジン系凝集剤（重合体（Ｐ））との混合比を調整することにより良好な脱水性能を得ることができる。
重合体（Ｋ）の極限粘度[η]は、５ｄｌ／ｇ以上が適当であり、[η]が高いほど大きく強いフロックになり良好な脱水処理が可能となる。[η]が５ｄｌ／ｇ未満ではフロックが小さく弱くなり遠心脱水及びスクリュープレス脱水における脱水性が悪化するので好ましくない。また重合体（Ｋ）の極限粘度[η]の上限は特に制限されないが、生産性の点からは２５ｄｌ／ｇ以下が好ましく、２０ｄｌ／ｇ以下がより好ましい。
アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤は１種を単独で用いてもよく、複数類を併用してもよい。
【００２３】
［配合割合］
本発明における凝集剤組成物（Ａ）は水に溶解した水溶液として脱水処理に用いられる。該水溶液の濃度は特に限定されないが０．０５〜１．５質量％が好ましく、０．２〜０．５質量％がより好ましい。
高分子凝集剤組成物における、ポリアミジン系凝集剤およびアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤の合計量と、両性高分子凝集剤との配合比率（該合計量／両性高分子凝集剤）は、特に制限はないが質量基準で７０／３０〜９９／１が好ましく、８０／２０〜９５／５がより好ましい。両性高分子凝集剤の配合割合が１質量％未満であると両性高分子凝集剤を配合することによる効果が充分に得られず、３０質量％を超えると高分子凝集剤の添加量が多く、含水率も高くなり脱水性が劣る結果となる。
またポリアミジン系凝集剤とアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤との配合比率は特に限定はなく、汚泥性状、無機系凝集剤の添加量に対応して適切な配合比率に調整できる。
【００２４】
［カチオン当量値Ｃｖの測定方法］
本発明におけるカチオン当量値Ｃｖ（単位：ｍｅｑ／ｇ）は、以下に示すコロイド滴定法によって求められる値である。
（１）コニカルビーカーに脱イオン水９０ｍｌをとり、下記（２）の方法で調製した試料５００ｐｐｍ溶液の１０ｍｌを加え、塩酸水溶液でｐＨを３．０とし、約１分間撹拌する。次に、トルイジンブルー指示薬を２、３滴加え、Ｎ／４００−ポリビニル硫酸カリウム試薬（Ｎ／４００−ＰＶＳＫ）で滴定する。滴定速度は２ｍｌ／分とし、検水が青から赤紫色に変色、１０秒間以上保持する時点を終点とする。Ｎ／４００−ポリビニル硫酸カリウム試薬の滴定量から、下記の式（１）によりカチオン当量値（Ｃｖ）を求める。
（２）上記試料５００ｐｐｍ溶液の調製は以下の方法で行う。すなわち試料０．２ｇ（乾品換算しない）を精秤し、共栓付三角コルベンにより、脱イオン水１００ｍｌで溶解する。この２５ｍｌを１００ｍｌメスフラスコにて脱イオン水でメスアップする。
【００２５】
【数１】
【００２６】
［極限粘度[η]の測定方法］
本発明における極限粘度［η］は、以下の方法で求められる値である。
（１）まず溶媒ブランクの粘度を測定する。
すなわち、３０±０．０５℃に調整した恒温槽中にウベローデ型粘度計をセットし、この粘度計の中に１Ｎ−硝酸ナトリウム溶液を入れ、１０〜３０分間放置後、この溶液を上昇させてから自然流下させたときの粘度計に表示されている上下標線間を通過するのに要する流下時間を３回以上測定して、その平均値をもって溶媒ブランクの粘度（ｔ０）とする。
（２）次いで、以下の方法で還元粘度の算出を行う。
上記と同様の操作を試料濃度０．１０〜０．０２質量％の各１Ｎ−硝酸ナトリウム溶液を用いて行い、各々の溶液の、粘度計に表示されている上下標線間を通過するのに要する平均の流下時間を測定し、それらの平均値をもって各試料溶液の粘度（ｔ）とする。次にそれぞれの試料についての比ｔ／ｔ０を求めて相対粘度ηｒとし、これらからそれぞれの比粘度ηｓｐ＝ηｒ−１を求め、これらを各々それぞれの試料濃度で除して各試料の還元粘度ηｓｐ／Ｃを算出する。
（３）次いで、以下の方法で極限粘度を算出する。
試料溶液の濃度（ｇ／ｄ１）と還元粘度をプロットし、外挿法により極限粘度［η］を求める。
【００２７】
＜脱水処理方法＞
まず、下水消化汚泥に無機系凝集剤を加え、混合した後、高分子凝集剤組成物を添加する。無機系凝集剤を添加してから高分子凝集剤組成物を添加するまでの時間は特に限定されない。
こうして無機系凝集剤と高分子凝集剤組成物が添加された被処理物を公知の手法で脱水処理する。脱水処理はスクリューデカンター（遠心脱水機）、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス等の公知の脱水機を用いて行うことができる。
本発明は、従来下水消化汚泥の脱水処理が難しかった、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機によっても良好に脱水処理を行うことできる。
高分子凝集剤組成物を添加してから脱水処理を行うまでの時間は特に限定されない。
【００２８】
本発明によれば、下水消化汚泥に無機系凝集剤を添加することにより、汚泥中の燐酸イオン、多糖類、タンパク質等を不溶化することができる。その後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含む高分子凝集剤組成物を添加することにより、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いての脱水処理が良好に行える程度に、粗大かつ強固なフロックを形成することができる。
したがって、下水消化汚泥を高効率で脱水処理することができ、脱水ケーキにおける含水率をより低減することができる。これにより汚泥処理コストの削減を実現できる。また、遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を好適に用いて脱水処理を行うことができる。
また脱水分離液中の燐濃度を低減できるため、これによりＭＡＰスケールの生成を抑制できる。
【００２９】
ここで、ポリアミジン系凝集剤はアクリレート系凝集剤と比較すると比較的分子量が低いが、汚泥に対する吸着性が強く、無機系凝集剤に比較して少量の添加量で親水性の多糖類、タンパク質等を疎水化させることができる。しかし、本発明者等の知見によれば、ポリアミジン系凝集剤は分子量が低いため単独では大きく且つ強度の強いフロックを形成することが困難な場合が多く、特に無機系凝集剤を併用するとその傾向が強いが、両性高分子凝集剤を併用すると、遠心脱水機及びスクリュープレス型脱水機に適する大きく且つ強度の強いフロックを形成できる。
また高分子凝集剤組成物に、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を配合することにより、種々の消化汚泥において、また遠心脱水機及びスクリュープレス型脱水機等、高いフロック強度を必要とする脱水機において、幅広く高効率の脱水処理を行うことが可能となる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下の実施例および比較例で用いた高分子凝集剤組成物は、表１に示す重合体を表２に示すように配合し、０．３質量％水溶液としたものである。
【００３１】
表１は各重合体の合成に用いた単量体とその比率を示している。この表に示す単量体の略号は以下の通りである。
ＰＶＡＤ：ポリビニルアミジン。
ＤＭＣ：ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド４級塩。
ＤＭＥ：ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド４級塩。
ＡＡｍ：アクリルアミド。
ＡＡ：アクリル酸。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
〔実施例１〜８〕
表３に示す無機系凝集剤および高分子凝集剤組成物を用い、次の手順で下水消化汚泥の脱水試験を行った。
以下において、各特性の測定は以下の方法で行った。
・ＳＳ濃度：定法に基づき測定した（財団法人日本下水道協会編、「下水試験方法上巻１９９７年版」，平成９年８月２５日発行、ｐ．１１６）。
・ＶＴＳ（強熱減量）値：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ２９７）。
・凝集フロック平均粒径：目視により測定した。
・コロイド荷電量：定法に基づき測定した（東京都下水道サービス（株）編、ポリマー凝集剤手引きｐ４７−４９）。
・Ｍアルカリ度：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ３００）。
・脱水ケーキ含水率：定法に基づき測定した（（財）日本下水道協会編、「下水道試験法上巻１９９７年度版」ｐ２９６−２９７）。
【００３５】
下水消化汚泥としては、ＳＳ濃度：２．３５質量％、ｐＨ：７．５、ＶＴＳ：６５．２質量％、コロイド荷電量：−１．２ｍｅｑ／ｌ、Ｍアルカリ度：５，６００ｍｇ／ｌの汚泥を用いた。
攪拌装置は図１のものを用いた。この撹拌装置は可変式攪拌機１１と伸縮架台１２を有し、可変式攪拌機１１には、例えば、直径が７．５〜７．９Φの攪拌軸１１ａと、幅Ｗが６０ｍｍ、厚さＴが２ｍｍの攪拌翼１１ｂが備わっている。
【００３６】
（１）まず、５００ｍｌのビーカーに上記汚泥を３００ｍｌ採取し、図１の攪拌装置にセットした。
（２）表３に示す無機系凝集剤を、表３に示す添加量となるように添加し、９００ｒｐｍの回転数で１０秒間攪拌混合した。
（３）次いで表３に示す高分子凝集剤組成物を、表３に示す添加量となるように添加し、９００ｒｐｍの回転数で２０秒間攪拌混合した。
（４）次いで、凝集した汚泥をろ布を敷いたヌッチェにあけて濾過し、最初の１０秒間の濾液量を測定した。その結果を表３の「濾液量」の欄に示す。また、濾液を採取して全燐含有量（ＴＰ濃度）を測定した。測定方法は、「下水試験法上巻」Ｐ．１９９、「３.全リン（１）ペルオキソ二硫酸カリウムによる分解法」に準拠する方法で行った。その結果を表３に示す。
（５）続いて１分間経過後、ろ布上にある濃縮した汚泥を、ろ布で挟んで０．１ＭＰａの圧力で１分間圧搾脱水し、脱水ケーキの含水率を求めた。その結果を表３に示す。
【００３７】
〔比較例１、２〕
実施例１における高分子凝集剤組成物を、比較例１ではアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤に変更し、比較例２ではポリビニルアミジンに変更した。その他は実施例１と同様に行った。添加量および各測定結果を表３に示す。
【００３８】
〔比較例３、４〕
比較例３では無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を実施例１の１．５倍とした他は実施例１と同様に行った。
この比較例３では凝集フロックが殆ど形成されず、脱水不可能であったため、比較例４では無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を実施例１の２倍量とした。その他は実施例１と同様に行った。添加量および各測定結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
実施例１〜８は何れも形成フロックの粒子径が大きく、濾過速度（１０秒間濾液量）、濾液のＴＰ濃度、および脱水ケーキの含水率も大変優れた結果であった。
高分子凝集剤として、アミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤のみを用いた比較例１、およびポリアミジン系凝集剤のみを用いた比較例２は、実施例に比べてフロック粒径が小さく、濾過速度が実施例１〜８に比べて遅く、含水率が実施例１〜８に比較して４％程度劣る結果であった。
無機系凝集剤を添加せず、高分子凝集剤組成物の添加量を多くした比較例４は、フロックは形成されたが、実施例１〜８に比べて濾過速度が遅く、濾液のＴＰ濃度が高く、含水率が大きく劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例で用いた撹拌装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ 可変式攪拌機、１１ａ 攪拌軸、１１ｂ 攪拌翼、１２ 伸縮架台。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理することを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【請求項２】
前記高分子凝集剤組成物が、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有することを特徴とする請求項１記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項３】
前記脱水処理を遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項１】
下水消化汚泥に無機系凝集剤を加えた後、ポリアミジン系凝集剤と両性高分子凝集剤を含有する高分子凝集剤組成物を添加した被処理物を脱水処理することを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【請求項２】
前記高分子凝集剤組成物が、さらにアミノアルキル（メタ）アクリレート系カチオン凝集剤を含有することを特徴とする請求項１記載の汚泥の脱水処理方法。
【請求項３】
前記脱水処理を遠心脱水機またはスクリュープレス型脱水機を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の脱水処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１８３８８８（Ｐ２００９−１８３８８８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６６９（Ｐ２００８−２７６６９）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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