特許 5855845 汚泥処理剤、それを用いた汚泥処理方法、及び汚泥処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5855845

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】汚泥処理剤、それを用いた汚泥処理方法、及び汚泥処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/00 20060101AFI20160120BHJP

   C02F 11/14 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   C02F11/00 FZAB

   C02F11/14 D

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-107519(P2011-107519)

(22)【出願日】2011年5月12日

(65)【公開番号】特開2012-236160(P2012-236160A)

(43)【公開日】2012年12月6日

【審査請求日】2013年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100105474

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 弘徳

(74)【代理人】

【識別番号】100108589

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 利光

(72)【発明者】

【氏名】安永 利幸

(72)【発明者】

【氏名】槙田 則夫

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２８３２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１９５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１０６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０００７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０５５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８３２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２８６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７３９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４１８９４７９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２０９２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６４９５０９６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １１／００

Ｃ０２Ｆ １１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸水性繊維素材に亜硝酸塩、亜硫酸塩及びソルビン酸塩から選ばれる少なくとも１種の静菌剤が含浸され、含水率が２０〜８０質量％であり、前記吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に前記含水率にて静菌剤が水とともに繊維に吸着され、汚泥または水に投与したときに１５〜６０分間は溶出されない状態であることを特徴とする汚泥処理剤。

【請求項2】

前記吸水性繊維素材はセルロース系繊維であることを特徴とする請求項１記載の汚泥処理剤。

【請求項3】

前記吸水性繊維素材の長さが１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥処理剤。

【請求項4】

汚泥に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥処理剤を、静菌剤の汚泥に対する添加量が１０〜２０００ｍｇ／リットルとなるように添加し、次いで凝集剤を添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。

【請求項5】

汚泥に、静菌剤の汚泥に対する添加量が１０〜２０００ｍｇ／リットルとなる量の請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥処理剤と、凝集剤とを同時に添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。

【請求項6】

汚泥に対する汚泥処理剤の添加率が、汚泥中のＳＳ成分に対して０．１〜２０質量％であることを特徴とする請求項４または５記載の汚泥処理方法。

【請求項7】

汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
吸水性繊維素材に亜硝酸塩、亜硫酸塩及びソルビン酸塩から選ばれる少なくとも１種の静菌剤が含浸され、含水率２０〜８０質量％であり、前記吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に前記含水率にて静菌剤が水とともに該繊維に吸着され、汚泥または水に投与したときに１５〜６０分間はで溶出されない状態である汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置と、
汚泥及び前記汚泥処理剤を混合し、混合物を得る混合装置と、
前記混合物と凝集剤溶液とを混合し、凝集汚泥を調製する凝集装置と、
前記凝集汚泥を脱水し、分離液と、臭気が抑制され含水率が低減された脱水ケーキを得る脱水装置と、
を備え、
前記凝集汚泥を前記脱水装置により固液分離した時、該静菌剤が該分離液側へ移行するのを低減したことを特徴とする汚泥処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥処理剤、それを用いた汚泥処理方法、及び汚泥処理装置に関するものであり、特に、下水、し尿、産業排水等の排水処理に伴って発生する有機性汚泥の処理に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から下水処理施設、し尿処理施設、その他排水処理施設から発生する汚泥に、有機高分子凝集剤を添加し機械脱水する処理が行われているが、近年生活様式の変化等により汚泥が難脱水性となり、汚泥の含水率が低下し難いものとなっている。特に、オキシデーションディッチ処理された汚泥の脱水性は、混合生汚泥、標準活性汚泥、消化汚泥等に比較して脱水性が非常に悪い。オキシデーションディッチ法は、エアレーション時間が非常に長いため、硝化・脱窒が進み、汚泥中の繊維分がかなり分解され、凝集の核となる汚泥中の繊維分が少なくなるためであると考えられている。更には、ベルトプレス脱水機やフィルタープレス脱水機のような加圧式脱水機を使用する場合には、ろ布からの剥離性が不良になり、生じたろ布目詰まりの影響でろ過不良を起し、安定した脱水ができなくなると共に、ろ布の洗浄に時間が掛かるといった問題も生じている。

【0003】

同様に、し尿処理施設から発生する汚泥も、生物処理前段に設けられているスクリーンにより殆どの夾雑物が除去されるため、発生する汚泥には繊維分が少なくなり、汚泥の含水率低下が難しい。
汚泥の含水率を低下させる手段として、汚泥に繊維状物又はおが屑や籾殻等の植物素材を混合した後、高分子凝集剤を添加し脱水する方法が提案されている。
例えば、一次脱水汚泥と古紙等の繊維を含むものを裁断して得られた脱水助剤とを混合し、二次脱水する方法（特許文献１）、有機性汚泥に、合成繊維と凝集剤を添加した後脱水処理する方法（特許文献２）、機械的裁断によりメカノケミカル活性が付与されたセルロースファイバーを主成分とする脱水助剤（特許文献３）などである。

【0004】

しかしながら、古紙裁断物やごみ等を混合する方法では、汚泥固形物に対する添加量は一般に２０〜１００％程度であり、脱水可能な凝集フロックを生成させるのに高分子凝集剤添加量が増大する傾向があり、汚泥処理コストの上昇が避けられない。また、ごみの種類によっては撥水性を有するため、汚泥へ均一に馴染ませることが難しい場合がある。
汚泥に合成繊維を混合する方法では、ある程度のケーキ含水率の低減が可能であるが、合成繊維の汚泥への親水性が不十分な場合には、合成繊維を汚泥貯留槽などへ投入する場合に槽内全体を十分攪拌できる装置がない限り、汚泥中での開繊が困難で汚泥へ均一に混合することがでないこと、また、均一に混合できたとしても、脱水機内中で圧搾される時に汚泥から分離し、脱水に寄与しないため安定した処理ができない場合があるという問題がある。

【0005】

一方、汚泥に亜硝酸塩に代表される静菌剤を添加して硫化水素やメチルメルカプタンなどの悪臭物質に由来する臭気を防止する方法が提案されている（特許文献４）。
この方法は、汚泥スラリーや脱水ケーキの臭気抑制を長期間にわたって持続できる点で効果的な方法である。しかしながら、臭気抑制効果を長時間持続させる目的で亜硝酸塩を多量に添加した場合には、脱水ろ液中の亜硝酸イオンが増加し、水処理工程に返送させたろ液中の亜硝酸イオンの殺菌効果により、生物処理工程に悪影響を与える可能性があり好ましくない。また、一般の脱水施設においては、亜硝酸塩と脱水用の高分子凝集剤とを、二液型として、別個に添加するので亜硝酸塩用のタンク及びポンプが更に必要となり、２種の薬品の添加量の制御をしなければならないというデメリットが発生するという問題があった。

【0006】

上記問題の解決方法として、汚泥スラリーに高分子凝集剤を添加した後、機械脱水する方法において、高分子凝集剤として、亜硝酸塩を混合した高分子凝集剤溶液を使用することを特徴とする汚泥スラリーの脱水方法が提案されている（特許文献５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１−１２１１９９号公報

【特許文献2】特開２００２−２１９５００号公報

【特許文献3】特開２００５−２４８３３７号公報

【特許文献4】特開２００１−３４０８９５号公報

【特許文献5】特開２００５−７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の方法では一液型の薬剤とすることで薬注制御の問題は解決されたが、亜硝酸塩に代表される静菌剤の効果を発現させるには汚泥スラリーとある程度の接触時間が必要であるが、上記の方法での接触時間は凝集槽中の滞在時間に限定されるので装置によっては十分な接触時間が得られず、亜硝酸塩がそのままろ液側に移行し無駄に添加された亜硝酸塩が発生してしまう可能性がある点において今だ完全とは言えない。
本発明は、上記従来の技術の問題点を解消し、有機性汚泥に添加された亜硝酸塩等の静菌剤を有効に利用することができ、しかも有機性汚泥と静菌剤の接触時間が短くても脱水ケーキを消臭ことができ、且つ脱水ケーキ含水率を低減できる汚泥処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下のとおりである。
１）吸水性繊維素材に静菌剤が含浸され、含水率が１５〜８０質量％であることを特徴とする汚泥処理剤。
２）前記吸水性繊維素材はセルロース系繊維であることを特徴とする上記１）の汚泥処理剤。
３）前記吸水性繊維素材の長さが１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする上記１）又は２）の汚泥処理剤。
４）前記静菌剤は亜硝酸塩、亜硫酸塩、ソルビン酸塩のいずれかであることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか１項の汚泥処理剤。
５）汚泥に、上記１）〜４）のいずれか１項の汚泥処理剤を添加し、次いで凝集剤を添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
６）汚泥に、上記１）〜４）のいずれか１項の汚泥処理剤と、凝集剤を同時に添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
７）汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
吸水性繊維素材に静菌剤を含浸させた状態の汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置と、
汚泥及び前記汚泥処理剤を混合し、混合物を得る混合装置と、
前記混合物と凝集剤溶液とを混合し、凝集汚泥を調製する凝集装置と、
前記凝集汚泥を脱水し、分離液と、臭気が抑制され含水率が低減された脱水ケーキを得る脱水装置と、
を備え、
前記凝集汚泥を前記脱水装置により固液分離した時、該静菌剤が該分離液側へ移行するのを低減したことを特徴とする汚泥処理装置。

【0010】

本発明の特徴は、静菌剤を吸水性繊維素材に含浸させた状態の汚泥処理剤を汚泥に添加することで、静菌剤を徐々に吸水性繊維素材から滲み出させるようにして、凝集汚泥を固液分離したときに静菌剤のろ液側への移行を防止乃至低減したことである。そのため汚泥と薬剤の接触（攪拌）時間が数分であったとしても次の脱水工程中あるいは脱水ケーキとなった後からでも静菌剤が徐々に滲み出すことで長期にわたって抑臭効果が持続できる。しかも添加された汚泥処理剤の吸水性繊維素材は脱水助剤としても作用するので得られる脱水ケーキは含水率が大きく低減されたものとなる。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、以下の効果を有する。
（１）汚泥と汚泥処理剤の接触時間が短くても抑臭効果が発現する。
（２）汚泥処理剤から静菌剤が除放されるので効果が長時間持続する。
（３）ケーキ含水率が低下する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る装置の構成の一例を表す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を説明する。
初めに、本発明の汚泥処理剤について説明する。
本発明の汚泥処理剤は、吸水性繊維素材に静菌剤が含浸され、含水率が１５〜８０質量％である。
本発明において、汚泥処理剤の含水率とは、以下の測定方法で得られる値である。
下水道試験法に準拠して、試料（汚泥処理剤）を蒸発乾固し１０５〜１１０℃で２時間加熱乾燥したときに残留する蒸発残留物の質量を測定して、試料に対する蒸発残留物の割合を算出し、以下の式から質量百分率で表す。
含水率（％）＝１００−蒸発残留物（％）
本発明では、含水率は１５〜８０％が好ましく、２０〜４０％が更に好ましい。
また、本発明では、静菌剤を吸水性繊維素材に含浸させることにより、吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に上記含水率にて静菌剤が水とともに該繊維と十分に吸着されているので、汚泥あるいは水に投与したときに１５〜６０分間程度はほぼ溶出されないか、溶出しても微量である状態が可能である状態にさせることができる。
本発明の汚泥処理剤を保管する場合、汚泥処理剤は、温度、湿度が管理された低温、高湿環境に保管するか、汚泥処理剤の水分が蒸発しないように包装がされていることが望ましい。

【0014】

本発明において、汚泥処理剤で処理される汚泥とは、下水、屎尿、厨芥、産業排水などの有機性物質を処理する工程で排出された、初沈汚泥、メタン発酵汚泥、腐敗汚泥、余剰汚泥や初沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥等の有機性汚泥をいう。

【0015】

本発明の汚泥処理剤を構成する吸水性繊維素材は、吸水性の繊維素材であれば何でも使用でき、木綿、リンター、麻、わら、ヤシガラ、ジュート、ケナフ等の植物性繊維、クラフトパルプ、サルファイトパルプ等の木材パルプ、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン、アセテート、リヨセル等のセルロース系再生繊維、絹、羊毛などの動物性繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、ナイロン等の合成繊維を親水化、中空化して吸水性を付与したもの、木材、竹、笹、わら、古紙などの粉砕物、その他オカラ、オガクズ、コーヒーカス、落葉、イネワラ、ムギワラ、野菜クズなどが挙げられる。
中でもセルロース系の繊維は吸水力が大きく静菌剤を高濃度に保持できるので好ましい。また、長さ等の形状が均質化された短繊維状物に加工できるので静菌剤を含浸させた状態での定量供給が可能となる利点を有している。短繊維状物とはフィラメントのように一本ずつの繊維の単位が区別できるものを言う。材質としてはビスコースレーヨンが最も好ましい。ポリエステルやアクリルのような合成繊維では吸水力が不十分で静菌剤が表面に付着しただけで繊維内部にまで含浸されず静菌剤を直接汚泥に添加したと同じになり、本発明の効果が発揮できない。

【0016】

本発明において使用される静菌剤には特に制限はなく亜硝酸塩、亜硫酸塩、ソルビン酸塩などが使用できるが、臭気抑制効果やコストの点で亜硝酸塩が好ましい。亜硝酸塩としては、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ルビジウム、亜硝酸セシウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸ニッケル、亜硝酸銅、亜硝酸銀、亜硝酸亜鉛、亜硝酸タリウムなどを挙げることができる。これらの亜硝酸塩は１種を単独で用いることができ、また２種以上を混合して用いることもできる。これらの亜硝酸塩の中では、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムが効果やコストの面で好ましい。

【0017】

汚泥処理剤に含まれる静菌剤の汚泥に対する添加量は、処理する汚泥の性状にもより異なるので一概には言えないが、１０〜２０００ｍｇ／リットル、好ましくは５０〜１０００ｍｇ／リットルである。添加量が１０ｍｇ／リットル未満では消臭効果が十分発揮できず、一方、２０００ｍｇ／リットルを超える場合はそれ以上の消臭効果はなく経済的でないばかりでなく、水処理工程に返送された時に、生物処理工程に悪影響を与える可能性があり好ましくない。

【0018】

次に、汚泥処理剤の含水率が１５〜８０質量％、好ましくは３０〜６０質量％の範囲にあることが重要である。含水率が１５質量％以下では、静菌剤の効果を発現する為に汚泥処理剤の添加量を多くする必要が生じるため経済的に好ましくない。また、汚泥や高分子凝集剤溶解槽へ添加した際に混合がうまく行かず、不均一に分散された状態になり、本発明の効果が発揮できない。一方、８０質量％を超えると、繊維素材に含浸していない遊離の水分が多くなり、フィーダー等で機械的に供給する場合に定量供給が困難になり、また繊維素材分の割合が少なくなり経済的に不利である。

【0019】

本発明で用いる汚泥処理剤は、例えばビスコースを常法により紡糸浴中に紡出し、延伸再生したものを切断して製造することができる。静菌剤の含浸は延伸再生工程中に静菌剤を溶解した浴中を通させるか、紡糸後に噴霧させた後、所定の長さに切断して製造することができる。また、紡糸して一旦乾燥したフィラメントを、静菌剤を溶解した浴中を通させるか、紡糸後に噴霧させた後、所定の長さに切断してもよい。
汚泥処理剤の長さは、０．１〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ程度としておくことが、汚泥への添加、混合また脱水時の作業性から好ましい。また、太さは０．１μｍ〜１ｍｍ程度でよい。

【0020】

次に本発明の汚泥処理方法及び汚泥の処理装置について説明する。
汚泥処理剤の汚泥への添加方法は、汚泥濃縮槽や汚泥貯留槽に上記範囲となるように一括投入すればよい。また、常時又は間欠的に汚泥の流入、引抜きがある場合には、汚泥の流入量、引抜き量に対して汚泥処理剤を追加添加すればよい。また、脱水機前で添加する場合には、脱水機への汚泥流量に対して汚泥処理剤が上記範囲となるように添加すればよい。汚泥処理剤の添加は、凝集剤の添加前後どちらでも構わないが、汚泥中への均一な混合の点からは凝集剤の添加前の方が好ましい。凝集剤の添加後の汚泥処理剤の添加場所としては、凝集槽内、造粒濃縮槽内、凝集ろ過後の何れも可能である。近年、ろ過濃縮機を有するスクリュープレス脱水機が開発されているが、このタイプの脱水機の場合には、ろ過濃縮後、凝集汚泥が脱水機本体に供給される箇所に、同時に汚泥処理剤を添加しても汚泥への汚泥処理剤の均一混合は可能である。汚泥処理剤は、繊維状のまま添加しても良いし、水などを使用してスラリー状にして添加しても良い。何れの場合も、形状にあった供給装置を用いて定量添加が可能である。

【0021】

本発明は、汚泥処理剤の汚泥への添加は、凝集剤の汚泥への添加と同時でもよい。その添加方法は、上記が適用される。また、汚泥処理剤と高分子凝集剤は、そのままでもそれらを一液化したものを用いてもよい。

【0022】

汚泥処理剤と高分子凝集剤を一液化する方法は特に問わない。すなわち、高分子凝集剤溶解用水に予め汚泥処理剤を所定の添加量になるように投入・混合しておき、その後高分子凝集剤の溶解を開始しても良いし、高分子凝集剤溶解後に汚泥処理剤を投入・混合しても良い。

【0023】

本発明の方法においては、静菌剤が上記範囲の添加量となるように、予め高分子凝集剤の希釈液に汚泥処理剤を混合しておき、次いで高分子凝集剤を溶解するか、高分子凝集剤溶解液に静菌剤が上記範囲の添加量となるように汚泥処理剤を投入し混合することができる。即ち、脱水時に添加する静菌剤と高分子凝集剤の量が目標値となるように、まず希釈水に汚泥処理剤を混合し、次いで高分子凝集剤を溶解すれば、高分子凝集剤溶液の汚泥に対する添加量を一定にすることで、静菌剤と高分子凝集剤を目標値通りに添加できる。脱水状態や臭気の発生状態により、希釈水に混合する汚泥処理剤や高分子凝集剤の量を変更すればよい。

【0024】

本発明の方法において、汚泥に対する汚泥処理剤の添加率は、対象となる汚泥の種類や汚泥処理剤の含水率により一概には言えないが、汚泥中のＳＳ分に対して０．１〜２０質量％、好ましくは１〜１０質量％である。汚泥処理剤の添加率が０．１質量％未満では、本発明の効果が得られない。一方、２０質量％を超えると、汚泥中に汚泥処理剤を均一に混合させることが難しくなり、また経済的にも不利である。

【0025】

本発明において用いられる高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤及びカチオン系高分子凝集剤を好ましく挙げることができ、特にカチオン系高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤が好ましい。また、形状は粉末状のもの、エマルジョン状のものがいずれも使用可能である。なお、脱水に際して使用する高分子凝集剤の添加量は特に問わないが、一般的には、汚泥量のＳＳに対して０．３〜２．０％ある。

【0026】

カチオン系高分子凝集剤としては、カチオン性モノマーを必須成分として有し、カチオン性モノマーの共重合体又はカチオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体からなるカチオン系高分子凝集剤、及び分子内にアミジン単位を有するカチオン系高分子凝集剤を好ましく用いることができる。カチオン性モノマーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートもしくはこれらの中和塩、４級塩及びこれらの組み合わせなどを好ましく挙げることができる。ノニオン性モノマーとしては、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニル等及びこれらの組み合わせを好ましく挙げることができる。本発明において用いることができるカチオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体からなるカチオン系高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート及び／又はジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物／アクリルアミド共重合体、を好ましく挙げることができる。また、本発明において用いることができる分子内にアミジン単位を有するカチオン系高分子凝集剤としては、例えば、Ｎ−ビニルホルムアミド／アクリロニトリル共重合体のアミジン化物を好ましく挙げることができる。

【0027】

両性高分子凝集剤としては、カチオン性モノマー単位、アニオン性モノマー単位及びノニオン性モノマー単位の共重合体を好ましく用いることができる。本発明において用いることができる両性高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート及び／又はジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物／アクリルアミド／アクリル酸共重合体を好ましく挙げることができる。

【0028】

アニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体を好ましく挙げることができる。アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アリルアミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミドエタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタクリロイルオキシブタンスルホ酸、及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属塩又はアンモニウム塩を好ましく挙げることができる。アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体としては、アクリルアミド・アクリル酸共重合体、アクリルアミド・２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸共重合体を好ましく挙げることができる。

【0029】

ノニオン系高分子凝集剤としては、ノニオン性モノマーの重合体又は共重合体を好ましく用いることができ、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニル等及びこれらの組み合わせを用いることができ、より好ましくはポリアクリルアミドを用いることができる。

【0030】

本発明の高分子凝集剤の添加工程においては、上述のカチオン系高分子凝集剤を添加した後に、さらに上述のアニオン系高分子凝集剤を添加する二剤法を用いることもできる。

【0031】

さらに、本発明においては、高分子凝集剤を添加する前に、混合した汚泥に無機凝集剤及び／又は有機高分子凝結剤を添加することもできる。無機凝集剤としては、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸第２鉄（ポリ鉄）、塩化第２鉄及びこれらの混合物を好ましく用いることができる。有機高分子凝結剤としては、縮合系ポリアミン、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダリン、ポリビニルピリジン、ジアリルアミン塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・アクリルアミド共重合体、ポリジメチルアジアリルアンモニウム塩・ジアリルアミン塩酸塩誘導体共重合体、アクリルアミン塩共重合体などを好ましく用いることができる。

【0032】

以下、本発明の汚泥処理装置の実施態様の一例を、図１を参照して説明する。
本発明の汚泥処理装置１は、汚泥貯留槽２と、汚泥処理剤５を汚泥３に注入する注入装置６と、汚泥３及び前記汚泥処理剤５を混合する混合装置７と、凝集剤溶解装置８と、汚泥３及び前記汚泥処理剤５の混合物９と凝集剤溶解装置８にて調製された凝集剤溶液１０とを混合し、凝集汚泥１２を調製する凝集装置１１と、前記凝集汚泥１２を脱水し、分離液１５と脱水ケーキ１４を調製する脱水装置１３とを備える。
上記装置を用いた本発明法の具体的態様としては、以下が挙げられる。
汚泥３を汚泥貯留槽２から引抜き、混合装置７に移送し、汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置６から汚泥処理剤を混合装置７に注入する。混合装置７にて汚泥３と汚泥処理剤５とを混合した混合物９を凝集装置１１へ移送する。凝集装置１１には、凝集剤溶解装置８にて調製された凝集剤溶液１０が注入されるとともに前記混合物９を凝集剤により凝集処理が施され、凝集汚泥１２が調製される。調製された凝集汚泥１２は、脱水装置１３にて脱水され、分離液１５と臭気が抑制された脱水ケーキ１４が調製される。上記汚泥等の移送手段としては、管、ポンプ、バルブ、コンプレッサー、等が適宜各装置間に用いられ、適宜、それら装置の制御装置が用いられる。

【実施例】

【0033】

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、以下に制限されないことは明らかである。

【0034】

（汚泥処理剤の製造）
セルロース繊維として市販のビスコースレーヨンフィラメント（ダイワボウレーヨン社製、１．７デシテックス）を用意した。このセルロース繊維を亜硝酸ナトリウム質量４０％水溶液に１時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率３６％に調整後、長さ１０ｍｍに切断した汚泥処理剤Ａ（本発明例）および長さ５ｍｍに切断した汚泥処理剤Ｂ（本発明例）を得た。また、亜硝酸ナトリウム質量４０％水溶液に１時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率２４％に調整後、長さ１０ｍｍに切断した汚泥処理剤Ｃ（本発明例）を得た。
別途セルロース繊維を純水に１時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率６０％に調整後、長さ１０ｍｍに切断した亜硝酸ナトリウムが含浸していない汚泥処理剤Ｄ（比較例）を得た。
セルロース繊維を１０ｍｍに切断したものに、含水率が１２％となるように亜硝酸ナトリウム質量４０％水溶液を均一に噴霧し汚泥処理剤Ｅ（比較例）を得た。
汚泥処理剤Ａに、水道水を更に噴霧して加湿し含水率を９０％に調整し汚泥処理剤Ｆ（比較例）を得た。
市販のポリエステルフィラメント（含水率１％）を１０ｍｍに切断したものの含水率が３６％となるように亜硝酸ナトリウム質量４０％水溶液を噴霧し汚泥処理剤Ｇ（比較例）とした。繊維は水分を吸収せず、繊維と水分が分離した状態であった。

【0035】

実施例１
下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー（ｐＨ５．５、ＳＳ：３３２００ｍｇ／リットル、ＶＳＳ：８１．３％）２００ｍｌを３００ｍｌのビーカーに入れ、上記汚泥処理剤ＡをＳＳに対して２質量％添加してスパチュラで３０秒間攪拌し混合させた。次に、高分子凝集剤としてジメチルアミノエチルメタクリレート４級塩の重合体（エバグロースＣ−１０４Ｇ（商品名：水ｉｎｇ（株）製品、溶解濃度０．２％））をＳＳに対して１質量％添加した後、ビーカー間の移し変えを１０回行い凝集させた。引き続き、凝集汚泥を重力脱水した後、２枚のろ布に挟みピストン型脱水機を用いて、２分間圧搾して脱水ケーキを得た。臭気測定用袋（容量：７００ｍｌ）に上記脱水ケーキを入れ、ゴム栓で密栓しシリンジで６００ｍｌの無臭空気を注入した後３０℃の恒温槽に保管し、所定時間毎に北川式検知管で硫化水素、メチルメルカプタンを測定する。結果を表１に記載する。

【0036】

実施例２〜６、比較例１〜２
添加する汚泥処理剤の種類と量を変更した以外は実施例１と同様に試験を行った。結果を表１に記載する。

【0037】

比較例３〜８
汚泥処理剤を添加せずに脱水試験を行った（比較例３）。また、汚泥処理剤に代えて亜硝酸ナトリウム４０％水溶液を亜硝酸ナトリウムとして３１８ｐｐｍになるよう添加して試験を行った（比較例４）。なお、この亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_２）添加量としてのｐｐｍは、単位容量あたりの亜硝酸ナトリウムの質量の濃度であり、汚泥処理剤を用いた場合はそれに含まれる亜硝酸ナトリウム相当量の同濃度である。
汚泥処理剤Ｅを使用して脱水試験を行った（比較例５、６）。汚泥処理剤Ｇを使用して脱水試験を行った（比較例７、８）
結果を表１に記載する。

【0038】

【表1】

【0039】

表１の実施例の結果はいずれも脱水直後から臭気抑制効果が発現されており、その効果も持続されている。また、脱水ケーキを目視観察すると汚泥処理剤が全面に均一に分散されていた。これに対して汚泥処理剤単独添加の場合（比較例１、２）には脱水ケーキ含水率は低下しているが臭気抑制効果は薬剤無添加の場合（比較例３）と大差ない。亜硝酸ナトリウムのみ添加した場合（比較例４）には同一添加量（実施例２、４）と比較すると脱水直後の臭気抑制が不十分で、７２時間後にも臭気が発生している。汚泥に添加した亜硝酸ナトリウムの静菌効果が発現される前に汚泥を脱水ケーキにした事と、ろ液側に流出されて全量が有効に利用されていない事が原因と推測される。汚泥処理剤中の含水率を低減させた場合（比較例５、６）には汚泥への混合が不均一となりケーキ含水率が実施例と比較すると高くなったが、臭気抑制効果は十分ではない。ポリエステル繊維を使用した場合（比較例７、８）には脱水ケーキ含水率は実施例１、２と比較して若干高い程度であるが、比較例４と同様に脱水直後の臭気抑制が不十分で、７２時間後には臭気が発生している。

【0040】

実施例７〜９
高分子凝集剤として前記エバグロースＣ−１０４Ｇを水に０．２質量％濃度に溶解中に、前記汚泥処理剤Ａを０．４質量％、０．６質量％、１質量％濃度となるように添加し、３０分間撹拌することで混合溶液を作製した。以下、溶解液ア、イ、ウと称する。
別途、前記汚泥処理剤Ｄを１％濃度になるように添加した混合溶液を作製した。以下、溶解液エと称する（後述の比較例９で使用）。いずれの場合も汚泥処理剤は均一に混合されていた。
下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー（ｐＨ５．３、ＳＳ：２９６００ｍｇ／リットル、ＶＳＳ：８４．１％）２００ｍｌを３００ｍｌのビーカーに入れ上記作製した高分子凝集剤と汚泥処理剤の混合溶液（溶解液ア、イ、ウ）を、高分子凝集剤添加率がＳＳに対して１質量％となるよう添加した後、実施例１と同様に脱水試験を行った。結果を表２に記載する。

【0041】

比較例９〜１２
溶解液エを使用して上記実施例７〜９と同様に脱水試験を行った（比較例９）。また、実施例７〜９において、汚泥処理剤を添加せずに脱水試験を行った（比較例１０）。また、汚泥処理剤に代えて亜硝酸ナトリウム４０％水溶液を亜硝酸ナトリウムとして１４２ｐｐｍまたは３５５ｐｐｍになるよう添加して試験を行った（比較例１１、１２）。なお、この亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_２）添加量としてのｐｐｍは、上記と同義であり、汚泥処理剤を用いた場合も同様である。結果を表２に記載する。

【0042】

比較例１３
前記高分子凝集剤エバグロースＣ−１０４Ｇを水に０．２％濃度に溶解中に、汚泥処理剤Ｅを０．４％、０．６％、１％濃度となるように添加し、３０分間撹拌することで混合溶液を作製したが、分散状態は不均一で繊維の塊状が見られ、実用性に欠けるとともに汚泥処理剤分の正確な分取が困難と判断されたため脱水試験は実施しなかった。

【0043】

【表2】

【0044】

表２の実施例の結果はいずれも脱水直後から臭気抑制効果が発現されており、その効果も持続されている。また、脱水ケーキを目視観察すると汚泥処理剤が全面に均一に分散されていた。これに対して汚泥処理剤単独添加の場合（比較例９）には脱水ケーキ含水率は低下しているが臭気抑制効果は薬剤無添加の場合（比較例１０）と大差ない。亜硝酸ナトリウムのみ添加した場合（比較例１１、１２）には同一添加量（実施例７、９）と比較すると脱水直後の臭気抑制が不十分で、７２時間後には臭気が発生している。前述したように、汚泥に添加した亜硝酸ナトリウムの静菌効果が発現される前に汚泥を脱水ケーキにした事と、ろ液側に流出されて全量が有効に利用されていない事が原因と推測される。

【0045】

実施例１０、１１
図１に示すような構成の処理装置にて実施した。
汚泥３として下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー（ｐＨ５．３、ＳＳ：２４９００ｍｇ／リットル、ＶＳＳ：８５．１％）を汚泥貯留槽２から引抜き、混合装置４に移送し、汚泥処理剤５として前記汚泥処理剤Ｂを、注入装置６のスクリューフィーダーを用いて表３の量を混合装置４に注入する。混合装置４にて汚泥３と汚泥処理剤５とを混合した混合汚泥を凝集装置１１へ移送する。凝集剤溶液１０として、高分子凝集剤のジメチルアミノエチルアクリレート４級塩とアクリルアミド共重合体（エバグロースＣ−１０９（商品名：（株）荏原エンジニアリングサービス社製品、溶解濃度０．２％））溶液を凝集装置１１にＳＳに対して０．８質量％となるよう添加して汚泥を凝集させた後、凝集装置１１にて調製された凝集汚泥１２を脱水装置１１のスクリュープレス脱水機（スクリーン径３００ｍｍΦ）に供給し、スクリュー回転数０．６ｒｐｍの条件で脱水を行い、分離液１２と脱水ケーキ１３を得た。得られた脱水ケーキ５０ｇを臭気測定用袋（容量：７００ｍｌ）に入れ、ゴム栓で密栓しシリンジで６００ｍｌの無臭空気を注入した後３０℃の恒温槽に保管し、所定時間毎に北川式検知管で硫化水素、メチルメルカプタンを測定した。結果を表３に記載する。

【0046】

比較例１４
汚泥処理剤Ｂに代えて汚泥処理剤Ｆ（含水率：９０％）を使用した以外は、実施例１０と同様に試験を行ったが、汚泥処理剤Ｆは、遊離した水分が多くホッパーやフィーダー内での付着し供給が困難であった。

【0047】

比較例１５〜１７
汚泥処理剤Ｂに代えて第１凝集槽に亜硝酸ナトリウム４０％水溶液を所定量添加して脱水試験を行った（比較例１５、１６）。また、高分子凝集剤のみで脱水試験を行った（比較例１７）。結果を表３に記載する。なお、ＮａＮＯ_２添加量は、上記と同義である。

【0048】

【表3】

【0049】

表３の実施例の結果は、上記実施例と同様に、いずれも脱水直後から臭気抑制効果が発現されており、その効果も持続されている。また、脱水ケーキを目視観察すると短繊維が全面に均一に分散されていた。これに対して亜硝酸ナトリウムのみ添加した場合（比較例１５、１６）には同一添加量（実施例１０、１１）と比較すると脱水直後の臭気抑制が不十分で、７２時間後には臭気が発生している。上記と同様、汚泥に添加した亜硝酸ナトリウムの静菌効果が発現される前に汚泥を脱水ケーキにした事と、ろ液側に流出されて全量が有効に利用されていない事が原因と推測される。

【符号の説明】

【0050】

１…汚泥処理装置、２…汚泥貯留槽、３…汚泥、５…汚泥処理剤、６…注入装置、７…混合装置、８…凝集剤溶解装置、９…混合物、１０…凝集剤溶液、１１…凝集装置、１２…凝集汚泥、１３…脱水装置、１４…脱水ケーキ、１５…分離液。

【図1】