JP4167919B2

JP4167919B2 - Sludge dewatering method

Info

Publication number: JP4167919B2
Application number: JP2003086834A
Authority: JP
Inventors: 慎介池田; 豪一林田
Original assignee: Hymo Corp
Current assignee: Hymo Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004290823A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の脱水処理方法に関するものであり、詳しくはイオン性水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを、水混合による希釈過程を経ず製品濃度の状態で汚泥に添加、混合、脱水を行なう処理工程において、前記油中水型エマルジョンが水溶性単量体水溶液と水に非混和性の有機液体を高ＨＬＢ（親水性親油性バランス）界面活性剤を用い有機液体を連続相、水溶性単量体水溶液を分散相となるよう乳化し重合した後、適宜高ＨＬＢ界面活性剤を追加し製造したイオン性水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを用いることを特徴とする汚泥の脱水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平Ｈ１１−２７７０９４号公報
【特許文献２】
特許第３２２２２７８号公報
高分子凝集剤は、廃水処理薬剤や製紙用添加剤として広範囲に使用され、既に工業的になくてはならない薬剤となっている。前記高分子凝集剤は、水溶性高分子物質から構成されているので水に溶解すると高粘性溶液となり、従来、濃度を０．０５〜０．３重量％程度に希釈して排水や汚泥に添加してきた。そのため高粘性液体を攪拌するための特別な溶解装置が必用であり、その設置場所も必用になり設備投資計画に一定の負担を強いているのが現状である。
【０００３】
この高分子凝集剤は、粉末製品が主流であるが、溶解時間が短縮可能などメリットとして油中水型エマルジョンあるいは塩水中分散重合品も並行して発展している。この二つのタイプはパイプライン中で溶解可能など使用方法において工夫が残されていると推定され、今後まだ発展の余地がある。塩水中分散重合品の原液添加法は、特許文献１に開示されている。すなわち、任意形態からなるカチオン性高分子凝集剤希釈水溶液添加後、塩水中分散重合品アニオン性水溶性高分子を原液あるいは分散液の状態で添加し、有機汚泥の脱水を行なう処方である。一方、油中水型エマルジョン製品は、重合後親水性界面活性剤を添加し、水への分散性を高めてあるが、多量に添加すると水溶性高分子水への溶解性は向上するが製品の安定性は低下するため添加量を制限してある。そのためこの製品を原液の状態で添加しても汚泥中への溶解、分散が悪く効率的な処理はできない。これに関連した処方は、特許文献２に開示されている。すなわち、スクリュープレス型脱水機により汚泥脱水する場合、油中水型エマルジョン製品あるいは塩水中分散重合品をそのまま、あるいは未溶解粒子の存在する水溶液で汚泥に添加し、脱水機のスクリューにより汚泥と未溶解粒子を混錬し、その溶解により再凝集を行い凝集フロックの高密度化を意図した処方である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶解装置の省略と排水設備面積の縮小を行い、設備投資計画の低減を図り、更にケーキ含水率の低下を目的として高濃度液状タイプ凝集剤を排水、特に有機汚泥に製品濃度の状態で添加する処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者等は鋭意検討した結果、以下に述べるような発明に達した。すなわち請求項１の発明は、水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを、水混合による希釈過程を経ず製品濃度の状態で有機汚泥に添加、混合、脱水を行なう処理工程において、前記油中水型エマルジョンが水溶性単量体水溶液と水に非混和性の有機液体を高ＨＬＢ（親水性親油性バランス）界面活性剤を用い有機液体を連続相、水溶性単量体水溶液を分散相となるよう乳化した後、重合し製造した水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを用いることを特徴とする汚泥の脱水処理方法に関する。
【０００６】
請求項２の発明は、前記界面活性剤のＨＬＢが、１１〜２０であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥の脱水処理方法である。
【０００７】
請求項３の発明は、前記水溶性高分子が、下記一般式（１）及び／又は（２）で表わされる単量体を５〜１００モル％、下記一般式（３）で表わされる単量体を０〜６０モル％、非イオン性単量体０〜９５モル％、適宜更に架橋性単量体を追加した単量体混合物を共重合することにより製造したカチオン性あるいは両性水溶性高分子であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の汚泥の脱水処理方法である。
【化１】
Ｒ _１は水素又はメチル基、Ｒ _２、Ｒ _３は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ _４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす、Ｘ _１は陰イオンをそれぞれ表わす。
【化２】
Ｒ _５は水素又はメチル基、Ｒ _６、Ｒ _７は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ _２は陰イオンをそれぞれ表わす
【化３】
Ｒ _８は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、ＱはＳＯ _３、Ｃ _６Ｈ _４ＳＯ _３、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ _３） _２ＣＨ _２ＳＯ _３、Ｃ _６Ｈ _４ＣＯＯあるいはＣＯＯ、Ｒ _９は水素またはＣＯＯＹ _１、Ｙ _１あるいはＹ _２は水素または陽イオン
【０００８】
請求項４の発明は、脱水機の種類が遠心脱水機であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか 1 項に記載の汚泥の脱水処理方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する油中水型高分子エマルジョンの製造方法としては、水溶性の非イオン性単量体、カチオン性単量体、あるいはアニオン性単量体などからなる単量体水溶液と、水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型エマルジョンを形成させた後重合する。重合後、非イオン性、カチオン性あるいは両性の各イオン性を持った水溶性高分子が生成する。この場合界面活性剤は、高ＨＬＢのものを使用する。このような界面活性剤を使用することによって重合後、希釈時、特に転相剤を添加しなくても水に溶解可能な油中水型エマルジョンを形成させることが可能である。
【００１０】
前記油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、ＨＬＢ１１〜２０の界面活性剤であり、その具体例としては、カチオン性界面化成剤や非イオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系、ポリオキシエチレンアルキルエステル系などである。具体的には、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレート、ポリオキシエチレン（４）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（５）ソルビタンモノオレートなどである。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して０．５〜１０質量％であり、好ましくは１〜５質量％である。
【００１１】
また分散媒として使用する炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物があげられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して２０〜５０質量％であり、好ましくは２０〜３５質量％である。
【００１２】
重合後、転相剤と呼ばれる高ＨＬＢ界面活性剤を添加して油の膜で被われたエマルジョン粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。本発明において転相剤は、必須に使用する必要はなく適宜、溶解速度を調節するため使用しても良い。高ＨＬＢ界面活性剤の例としては、前記と同様なカチオン性界面活性剤やＨＬＢ９〜２０のノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系、ポリオキシエチレンアルキルエステル系などで前記と同様なものである。
【００１３】
本発明で使用する水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを製造する際使用する単量体は、カチオン性、非イオン性あるいはアニオン性から選択される一種以上の単量体を使用する。カチオン性単量体のうち、一般式（１）で表されるものは以下ようなものである。すなわち（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、メチルジアリルアミンなどの重合体や共重合体が上げられ、四級アンモニウム基含重合体の例は、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。また、一般式（１）であらわされるものは、ジメチルジアリルアンモニウム系単量などがあり、その例としてジメチルジアリルアンモニウム塩化物、ジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【００１４】
アニオン性単量体の例としては、一般式（３）で表されるものがあり、スルホン基でもカルボキシル基でもさしつかいなく、両方を併用しても良い。スルホン基含有単量体の例は、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸などである。またカルボキシル基含有単量体の例は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどである。
【００１５】
非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミドアクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどがあげられる。
【００１６】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル％によって適宜決めていき、温度としては０〜１００℃の範囲で行なう。特に油中水型エマルジョン重合法を適用する場合は、２０〜８０℃、好ましくは２０〜６０℃で行なう。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられ、水混溶性溶剤に溶解し添加する。
【００１７】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素,ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t-ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００１８】
重合濃度は２０〜５０質量％であり、好ましくは２５〜４０質量％である。重合温度としては、０〜８０℃であり、好ましくは２０〜５０℃、最も好ましくは２０〜４０℃であり、単量体の組成、重合法、開始剤の選択によって適宜重合温度を設定する。
【００１９】
前記単量体を重合して得られる水溶性高分子の分子量は、３００万〜２，０００万であり、好ましくは５００万〜１５００万、さらに好ましくは５００万〜１０００万である。
【００２０】
本発明の水溶性高分子は、前記非イオン性あるいはイオン性単量体に架橋性単量体を共重合することにより架橋性水溶性高分子を製造することもできる。そのような架橋性単量体の例は、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドあるいはエチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどであり、更にＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどの熱架橋型単量体も使用できる。
【００２１】
架橋性単量体の前記単量体に対する添加量は、単量体混合物質量に０．００５〜０．１質量％であり、好ましくは０．０１〜０．１質量％でる。重合温度は前記のような通常の重合条件で行なうことができる。また、重合度を調節するためイソプロピルアルコールを対単量体０．０１〜３質量％など併用すると効果的である。
【００２２】
本発明の水溶性高分子を供給製品濃度の状態で有機汚泥に添加、混合、脱水する方法は、高粘性液体を攪拌するための特別な溶解装置及びその設置場所に関する設備投資計画を軽減するだけではなく、その作用機構として脱水ケーキ含水率が低下する可能性を有する。すなわち、従来の希釈水溶液を汚泥に添加すると高分子凝集剤は、攪拌によって速やかに汚泥に分散し、汚泥の凝集が起こる。凝集した汚泥フロックは、その後攪拌その他のせん断力によって破壊されていくだけであり、凝集フロックの再結合、より緻密なフロックの形成など凝集の高密度化という現象はない。従って添加した高分子凝集剤の分子量、化学組成、攪拌条件及び脱水機により脱水ケーキ含水率は決定されてしまう。
【００２３】
一方、希釈水溶液ではなく製品状態のまま、すなわち油中水型エマルジョンの状態で汚泥に添加された場合は、以下のような現象により脱水ケーキ含水率が低下する。本発明で使用する油中水型エマルジョンは、親水性界面活性剤により乳化、重合したものであり、いわゆる転相剤を添加せずそのまま水に溶解する事ができる。そのためエマルジョン粒子の水への溶解速度は、通常の油中水型エマルジョン粒子に緩やかである。このような油中水型エマルジョンが汚泥に添加されるとまず粒子表面の一部イオン性高分子が溶解し、汚泥を凝集させる。その後、攪拌によってさらに粒子表面が溶解していき一度凝集した汚泥フロックは、後から溶解した水溶性高分子と攪拌によってさらに密度の高い凝集フロックへと進化していく。その結果、これら高密度化した凝集フロックを脱水することによりケーキ脱水率の低下が起こると見られる。
【００２４】
ここでもし従来の油溶性界面活性剤により乳化、重合し転相剤を加えた油中水型エマルジョンを使用して、原液のまま添加するとエマルジョン粒子の水への溶解速度が速いため、粒子表面が高粘性を帯び溶解がそれ以上進行せず、汚泥中に未溶解粒子として多数残存し、ケーキ脱水率の低下どころか効率的な脱水処理は到底期待できない。従って本発明の方法は、遠心脱水機やベルトプレスに適用することによりメリットがあると考えられる。特許第３２２２２７８号公報に開示されているようなスクリュウープレスでは、汚泥と未溶解粒子が混錬される時間が相対的に長く、従来の油溶性界面活性剤により乳化、重合し転相剤を加えた油中水型エマルジョンでも対応可能と考えられる。
【００２５】
適用排水としては、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水など処理、これら排水の生物処理したときに発生する余剰汚泥、あるいは都市下水の生汚泥、混合生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥などの有機汚泥である。従って一般的に有機汚泥には、カチオン性あるいは両性水溶性高分子が好ましいが、製紙排水の汚泥には非イオン性水溶性高分子で処理できる場合もある。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【００２７】
（合成例１）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１３５ｇにポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレート１５．０ｇを仕込み溶解させた。別にアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物８０％水溶液２１１．８ｇ、アクリルアミド５０％水溶液３１．１ｇ、イソプロピルアルコール０．１９ｇ（対単量体０．１重量％）、イオン交換水１０２．４ｇを各々採取し、混合し完全に溶解させた。その後ｐＨを４．３５に調節し、油と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて１０００ｒｐｍで１５分間攪拌乳化した。この時の単量体組成は、ＤＭＱ／ＡＡＭ＝８０／２０（モル％）である。
【００２８】
得られたエマルジョンを単量体溶液の温度を３０〜３３℃に保ち、窒素置換を３０分行った後、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．７ｇ（対単量体０．０３８質量％）を加え、重合反応を開始させた。反応温度を３２±２℃で１２時間重合させ反応を完結させた。反応後、Ｂ型粘度計により製品粘度を測定すると、３３０ｍＰａ・ｓであり、カチオン当量値は、高分子純分当たり４．２２ｍｅｑ／ｇであった。これを脱水試験用試料として用い、試料−１とする。また、静的光散乱法による分子量測定器（大塚電子製ＤＬＳ−７０００）によって重量平均分子量を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
（合成例２〜４）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１２６．０ｇおよびポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレート１２．０ｇを仕込み溶解させた。別に脱イオン水８０．０ｇ、アクリル酸の８０％水溶液１４．６ｇ（以下ＡＡＣと略記）、アクリルアミド５０％水溶液１３８．０ｇ混合し水酸化ナトリウムで８５当量％中和したの後、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物８０％水溶液１１５．５ｇを中和した溶液に添加した（単量体のモル比はＤＭＱ／ＡＡＣ／ＡＡＭ＝３０／１０／６０）。その後、油と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて１０００ｒｐｍで６０分間攪拌乳化した。得られたエマルジョンにイソプロピルアルコール１０％水溶液０．８ｇ（対単量体０．０５質量％）を加え、単量体溶液の温度を２５〜２８°Ｃに保ち、窒素置換を３０分行った後、過酸化水素の１０％水溶液２．３ｇ（体単量体０．１質量％）を加え、重合反応を開始させ、３時間反応させた後、６０℃に昇温しそのまま３０分間保ち、反応を完結させた。重合後、生成した油中水型エマルジョンに転相剤としてポリオキシエチレントリデシルエ−テル１２．５ｇ（対液２．５質量％）を添加混合して試験に供する試料（試料−２）とした。また、静的光散乱法による分子量測定器（大塚電子製ＤＬＳ−７０００）によって重量平均分子量を測定した。更に合成例１あるいは２と同様な操作によりＤＭＱ／ＡＡＭ＝５０／５０（試料−３）、ＤＭＱ／ＡＡＣ／ＡＡＭ＝６０／２０／２０（試料−４）からなるイオン性水溶性高分子を合成した。結果を表１に示す。
【００３０】
（比較合成例１〜２）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１３５．０ｇにソルビタンモノオレート１２．０（対単量体２．４質量％）ｇ及びポリリシノ−ル酸／ポリオキシエチレンブロック共重合物３．０ｇ（対単量体０．６質量％）を仕込み溶解させた。別にアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物８０％水溶液１７７．１ｇ、アクリルアミド５０％水溶液６９．２ｇ、イソプロピルアルコール０．１ｇ（対単量体０．１質量％）、イオン交換水１０２．４ｇを各々採取し、混合し完全に溶解させた。その後ｐＨを４．３５に調節し、油と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて１０００ｒｐｍで１５分間攪拌乳化した。この時の単量体組成は、ＤＭＱ／ＡＡＭ＝８０／２０（比較−１）である。
【００３１】
得られたエマルジョンを単量体溶液の温度を３０〜３３℃に保ち、窒素置換を３０分行った後、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．７ｇ（対単量体０．０３８質量％）を加え、重合反応を開始させた。反応温度を３２±２℃で１２時間重合させ反応を完結させた。重合後、生成した油中水型エマルジョンに転相剤としてポリオキシエチレントリデシルエ−テル１５．０ｇ（対液３質量％）を添加混合した。その後、Ｂ型粘度計により製品粘度を測定すると、３２０ｍＰａ・ｓであり、カチオン当量値は、高分子純分当たり４．１８ｍｅｑ／ｇであった。これを比較試験に使用することとした。また、比較合成例１と同様にＤＭＱ／ＡＡＣ／ＡＡＭ＝６０／２０／２０（比較−２）からなるイオン性水溶性高分子を合成した。
【００３２】
【表１】
ＤＭＱ：アクロルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、ＡＡＣ：アクリル酸、ＡＡＭ：アクリルアミド、エマルジョン粘度；ｍＰａ・ｓ、分子量；万
【００３３】
【実施例１〜１２】
合成例１〜４で製造した水溶性単量体水溶液と水に非混和性の有機液体を高ＨＬＢ（親水性親油性バランス）界面活性剤を用い有機液体を連続相、水溶性単量体水溶液を分散相となるよう乳化し重合し製造したイオン性水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンを用いて汚泥脱水試験を行なった。下水処理場の消化汚泥を該水溶性高分子からなる油中水型エマルジョンの未溶解高濃度原液を用いて造粒凝集させ、得られた凝集フロックの重力濾過及び圧搾脱水試験を行なった。供試汚泥の性状は以下の通りである。ＴＳ：１６，０００ｍｇ／ｌ、ＶＴＳ：７１．９％／ＴＳ、ＳＳ：１２，５００ｍｇ／ｌ（２００メッシュ濾過）ｐＨ７．８５。
【００３４】
上記下水消化汚泥２００ｍｌを３００ｍｌビーカーに採取し、表１に示す前記イオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン、試作−１〜試作−４を対汚泥液重量２００〜４００ｐｐｍ添加後、高速撹拌機を用いて４０００ｒｐｍで１０秒間撹拌して汚泥凝集フロックを生成させ、フロックの粒径を測定した。その後、４０メッシュ濾布をフィルターとして用いて、前記汚泥凝集フロックの生成した分散液を重力濾過した。５及び２０秒後の各濾液量を測定した。また、得られた濾液の外観を目視にて下記５段階で評価した。
濾液の外観の評価基準
○：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳ（懸濁粒子）が見られない
○-：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳが見られる
△：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られない
△-：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られる
×：濾液の濁りがひどく、濾液中にＳＳが見られる
得られた汚泥ケーキを汚泥脱水試験装置によって、ナイロン＃２０２を濾布として用い３．０Ｋｇ／cm²、３０秒間の条件にて圧搾脱水し、汚泥ケーキ含水率を測定した。それらの結果を表2に示す。
【００３５】
【比較例１〜６】
比較例1〜２は疎水性乳化剤により乳化後、重合、親水性乳化剤からなる転相剤を加えた通常のイオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン比較−１〜比較−２の原液、比較例３は比較−１の０．２質量％溶解液を用いた場合、比較例４は合成例１の親水性乳化剤により乳化後、重合したイオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン試作−１の０．２％溶解液を用いた場合であり、試験条件は、実施例１〜１２と同様である。結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
薬注量；対汚泥重量ｐｐｍ、添加濃度；重量％、フロック径；ｍｍ、
濾液量；ｍＬ、濾液状態；試験条件に記載、含水率；重量％
【００３７】
比較例１は、圧搾脱水処理可能になる十分なフロックを形成しなかった。比較例２で微細なフロックを形成し、圧搾脱水が可能となったが濾液の清澄性は非常に悪かった。比較例１、２と実施例とを比べても明らかに実施例の方が効果は良好であった。比較例３〜４は現在一般的に行なわれている脱水処理方法である。これと実施例を比較してみても凝集力は同等程度であるが、含水率、濾過速度がやや低下している。
【００３８】
【実施例１３〜２１】
養豚場の汚泥を用いて、実施例１〜１２と同様な操作によって脱水処理試験を行なった。供試汚泥の性状は以下の通りである。ＳＳ：１４，５００ｍｇ／ｌ、（２００メッシュ濾過）ｐＨ７．３３。それらの結果を表３に示す。
【００３９】
【比較例５〜８】
比較例５〜６は疎水性乳化剤により乳化後、重合、親水性乳化剤からなる転相剤を加えた通常のイオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン比較−１〜比較−２の原液、比較例７は比較−１の０．２％溶解液を用いた場合、比較例８は合成例１の親水性乳化剤により乳化後、重合したイオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン試作−１の０．２％溶解液を用いた場合であり、試験条件は、実施例１〜１２と同様である。結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
薬注量；対汚泥重量ｐｐｍ、添加濃度；重量％、フロック径；ｍｍ、
濾液量；ｍＬ、濾液状態；試験条件に記載、含水率；重量％
【００４１】
比較例５〜６は、圧搾脱水処理可能になる十分なフロックを形成しなかった。比較例５〜６と実施例とを比べても明らかに実施例の方が効果は良好であった。比較例５〜６は現在一般的に行なわれている脱水処理方法である。これと実施例を比較してみると凝集力は同等程度であるが、含水率、濾過速度がやや低下している。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sludge dewatering method, and more specifically, a water-in-oil emulsion composed of an ionic water-soluble polymer is added to and mixed with sludge in a product concentration state without going through a dilution process by water mixing. In the dehydration treatment step, the water-in-oil emulsion is composed of a water-soluble monomer aqueous solution and a water-immiscible organic liquid using a high HLB (hydrophilic lipophilic balance) surfactant as a continuous phase, A sludge characterized by using a water-in-oil emulsion comprising an ionic water-soluble polymer produced by emulsifying and polymerizing an aqueous solution of a water-soluble monomer into a dispersed phase and then adding a high HLB surfactant as appropriate. Relates to a dehydration method.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. H11-277094 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3222278 The polymer flocculant is widely used as a wastewater treatment chemical or a papermaking additive, and has already become an industrially essential chemical. The polymer flocculant is composed of a water-soluble polymer substance, so when dissolved in water, it becomes a highly viscous solution. Conventionally, it is diluted to a concentration of about 0.05 to 0.3% by weight and added to waste water and sludge. I have done it. For this reason, a special dissolution apparatus for stirring the highly viscous liquid is necessary, and the installation location is also necessary, which places a certain burden on the capital investment plan.
[0003]
This polymer flocculant is mainly a powder product, but as a merit such that the dissolution time can be shortened, a water-in-oil emulsion or a dispersion polymer in brine is also developing in parallel. These two types are presumed to have some ingenuity in usage such as being soluble in the pipeline, and there is still room for development in the future. A method for adding a stock solution of a dispersion polymer product in salt water is disclosed in Patent Document 1. In other words, after adding a dilute aqueous solution of cationic polymer flocculant having an arbitrary form, an anionic water-soluble polymer in a dispersion solution in salt water is added in the state of a stock solution or dispersion to dehydrate organic sludge. On the other hand, water-in-oil emulsion products have a hydrophilic surfactant added after polymerization to improve water dispersibility, but if added in large amounts, the solubility in water-soluble polymer water is improved. The amount of addition is limited because the stability of is reduced. Therefore, even if this product is added in the state of a stock solution, it cannot be efficiently processed due to poor dissolution and dispersion in sludge. A prescription related to this is disclosed in US Pat. That is, when sludge is dehydrated with a screw press type dehydrator, the water-in-oil emulsion product or the dispersion polymer in salt water is added to the sludge as it is or with an aqueous solution containing undissolved particles, and the sludge and undissolved product are added with the screw of the dehydrator. It is a formulation intended to increase the density of aggregated flocs by kneading dissolved particles and reaggregating them by dissolution.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to eliminate the melting device and reduce the area of the drainage facility, to reduce the capital investment plan, and to drain the high-concentration liquid type flocculant for the purpose of reducing the moisture content of the cake, especially for organic sludge. An object of the present invention is to provide a treatment method for adding in a concentration state.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent investigations by the present inventors in order to solve the above problems, the inventors have reached the invention as described below. That is, the invention according to claim 1 is a process in which a water-in-oil emulsion composed of a water-soluble polymer is added to organic sludge in a product concentration state without diluting by water mixing, mixing, and dehydrating. A water-in-water emulsion is composed of a water-soluble monomer aqueous solution and a water-immiscible organic liquid using a high HLB (hydrophilic lipophilic balance) surfactant, the organic liquid being a continuous phase, and a water-soluble monomer aqueous solution being a dispersed phase. The present invention relates to a method for dewatering sludge characterized by using a water-in-oil emulsion comprising a water-soluble polymer produced by polymerization after emulsification.
[0006]
The invention according to claim 2 is the sludge dewatering method according to claim 1, wherein the surfactant has an HLB of 11 to 20.
[0007]
The invention according to claim 3 is characterized in that the water-soluble polymer is a monomer represented by the following general formula (1) and / or (2) in an amount of 5 to 100 mol% and represented by the following general formula (3). A cationic or amphoteric water-soluble polymer produced by copolymerizing a monomer mixture in which 0 to 60 mol% of a non-ionic monomer and 0 to 95 mol% of a nonionic monomer are further added as appropriate. The method for dewatering sludge according to claim 1 or 2, wherein:
[Chemical 1]
R ₁ is hydrogen or a methyl group, R ₂ and R ₃ are alkyl or alkoxyl groups having 1 to ₃ carbon atoms, R ₄ is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group, or a benzyl group. A may be oxygen or NH, B may be an alkylene or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X ₁ may be an anion.
[Chemical 2]
R ₅ represents hydrogen or a methyl group, R ₆ and R ₇ each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group or a benzyl group, and X ₂ represents an anion.
R ₈ is hydrogen, methyl group or carboxymethyl group, Q is SO ₃ , C ₆ H ₄ SO ₃ , CONHC (CH ₃ ) ₂ CH ₂ SO ₃ , C ₆ H ₄ COO or COO, R ₉ is hydrogen or COOY ₁ , Y ₁ or Y ₂ is hydrogen or a cation
The invention of claim 4 is a dehydration process of the sludge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the type of dehydrator is a centrifugal dehydrator.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for producing the water-in-oil polymer emulsion used in the present invention includes a monomer aqueous solution comprising a water-soluble nonionic monomer, a cationic monomer, an anionic monomer, etc., and water. And an oily substance composed of immiscible hydrocarbons and an effective amount to form a water-in-oil emulsion and at least one surfactant having HLB are mixed and stirred vigorously to form a water-in-oil emulsion. After polymerization. After the polymerization, a water-soluble polymer having nonionic, cationic or amphoteric ionicity is formed. In this case, a surfactant having a high HLB is used. By using such a surfactant, it is possible to form a water-in-oil emulsion which can be dissolved in water after the polymerization and at the time of dilution, in particular without adding a phase inversion agent.
[0010]
Examples of at least one surfactant having an amount effective to form the water-in-oil emulsion and HLB are surfactants of HLB 11-20, and specific examples thereof include a cationic surfactant. And nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alcohol ether, polyoxyethylene alkyl ester, and the like. Specifically, polyoxyethylene (20) sorbitan trioleate, polyoxyethylene (4) sorbitan monostearate, polyoxyethylene (5) sorbitan monooleate and the like. The amount of these surfactants to be added is 0.5 to 10% by mass, preferably 1 to 5% by mass, based on the total amount of the water-in-oil emulsion.
[0011]
Examples of oily substances composed of hydrocarbons used as dispersion media include paraffins, mineral oils such as kerosene, light oil, and middle oil, or hydrocarbon-based synthetics having characteristics such as boiling point and viscosity substantially in the same range as these. An oil or a mixture thereof may be mentioned. As content, it is 20-50 mass% with respect to the water-in-oil type emulsion whole quantity, Preferably it is 20-35 mass%.
[0012]
After the polymerization, a high HLB surfactant called a phase inversion agent is added to make the emulsion particles covered with the oil film easy to adjust to water, and the water-soluble polymer therein is easily dissolved. Dilute and use for each application. In the present invention, the phase inversion agent is not necessarily used, and may be used appropriately for adjusting the dissolution rate. Examples of high HLB surfactants are the same cationic surfactants as described above and nonionic surfactants of HLB 9 to 20, polyoxyethylene alkyl ether systems, polyoxyethylene alcohol ether systems, A polyoxyethylene alkyl ester type is the same as described above.
[0013]
As the monomer used in producing the water-in-oil emulsion comprising the water-soluble polymer used in the present invention, one or more monomers selected from cationic, nonionic or anionic are used. Among the cationic monomers, those represented by the general formula (1) are as follows. That is, polymers and copolymers such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and methyldiallylamine are raised, and examples of quaternary ammonium group-containing polymers include the above-mentioned tertiary amino-containing monomer (Meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (Meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyldimethylbenzylammonium Beam chloride, and the like. Moreover, what is represented by the general formula (1) is a dimethyldiallylammonium monomer, such as dimethyldiallylammonium chloride or diallylmethylbenzylammonium chloride.
[0014]
Examples of the anionic monomer include those represented by the general formula (3), which may be either a sulfone group or a carboxyl group, and both may be used in combination. Examples of the sulfone group-containing monomer are vinyl sulfonic acid, vinyl benzene sulfonic acid, 2-acrylamido 2-methylpropane sulfonic acid, and the like. Examples of the carboxyl group-containing monomer include methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and p-carboxystyrene.
[0015]
Examples of nonionic monomers include (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, vinyl acetate, acrylonitrile, methyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, diacetone acrylamide, and N-vinyl pyrrolidone. N-vinylformamide, N-vinylacetamidoacryloylmorpholine, acryloylpiperazine and the like.
[0016]
The polymerization conditions are usually appropriately determined depending on the monomer used and the copolymerization mol%, and the temperature is in the range of 0 to 100 ° C. In particular, when the water-in-oil emulsion polymerization method is applied, it is carried out at 20 to 80 ° C, preferably 20 to 60 ° C. For the initiation of polymerization, a radical polymerization initiator is used. These initiators may be either oil-soluble or water-soluble, and can be polymerized by any of azo, peroxide, and redox systems. Examples of oil-soluble azo initiators are 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 4,4-azobis (4-methoxy-2,4dimethyl) valeronitrile and the like are mentioned and dissolved in a water-miscible solvent and added.
[0017]
Examples of water-soluble azo initiators include 2,2′-azobis (amidinopropane) dichloride, 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] And dihydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), and the like. Examples of redox systems include a combination of ammonium peroxodisulfate and sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, trimethylamine, tetramethylethylenediamine, and the like. Examples of peroxides include ammonium or potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, succinic peroxide, t-butylperoxy 2-ethylhexanoate, etc. I can give you.
[0018]
The polymerization concentration is 20 to 50% by mass, preferably 25 to 40% by mass. The polymerization temperature is 0 to 80 ° C., preferably 20 to 50 ° C., and most preferably 20 to 40 ° C. The polymerization temperature is appropriately set depending on the monomer composition, the polymerization method, and the selection of the initiator.
[0019]
The water-soluble polymer obtained by polymerizing the monomer has a molecular weight of 3 million to 20 million, preferably 5 million to 15 million, and more preferably 5 million to 10 million.
[0020]
The water-soluble polymer of the present invention can also be produced by copolymerizing a crosslinkable monomer with the nonionic or ionic monomer. Examples of such a crosslinkable monomer are N, N-methylenebisacrylamide or ethylene glycol di (meth) acrylate, and a thermally crosslinkable monomer such as N, N-dimethylacrylamide can also be used.
[0021]
The addition amount of the crosslinkable monomer with respect to the monomer is 0.005 to 0.1% by mass, preferably 0.01 to 0.1% by mass, based on the amount of the monomer mixed substance. The polymerization temperature can be carried out under the usual polymerization conditions as described above. In order to adjust the degree of polymerization, it is effective to use isopropyl alcohol in combination with 0.01 to 3% by mass of the counter monomer.
[0022]
The method of adding, mixing, and dewatering the water-soluble polymer of the present invention to the organic sludge at the concentration of the supplied product only reduces the capital investment plan related to the special dissolution apparatus for stirring the highly viscous liquid and its installation location. However, there is a possibility that the moisture content of the dehydrated cake is lowered as its mechanism of action. That is, when a conventional dilute aqueous solution is added to sludge, the polymer flocculant is quickly dispersed in the sludge by stirring, and sludge aggregation occurs. The agglomerated sludge flocs are only subsequently destroyed by stirring and other shearing forces, and there is no phenomenon of agglomeration densification such as recombination of the agglomerated flocs or formation of a denser floc. Accordingly, the water content of the dehydrated cake is determined by the molecular weight, chemical composition, stirring conditions and dehydrator of the added polymer flocculant.
[0023]
On the other hand, when it is added to sludge in a product state, not in a dilute aqueous solution, that is, in the state of a water-in-oil emulsion, the moisture content of the dehydrated cake decreases due to the following phenomenon. The water-in-oil emulsion used in the present invention is emulsified and polymerized with a hydrophilic surfactant and can be dissolved in water as it is without adding a so-called phase inversion agent. Therefore, the dissolution rate of the emulsion particles in water is slower than that of normal water-in-oil emulsion particles. When such a water-in-oil emulsion is added to the sludge, first, a part of the ionic polymer on the particle surface is dissolved to coagulate the sludge. After that, the particle surface is further dissolved by stirring, and once sludge flocs are aggregated, the water-soluble polymer dissolved later and stirring are further evolved into dense flocs flocs. As a result, it is considered that the cake dewatering rate is lowered by dewatering these high-density aggregated flocs.
[0024]
Here, if a water-in-oil emulsion emulsified and polymerized with a conventional oil-soluble surfactant and added with a phase inversion agent is added as a stock solution, the dissolution rate of the emulsion particles in water is high, so the particle surface However, it is highly viscous and dissolution does not proceed any more, and a large number of undissolved particles remain in the sludge. Therefore, it is considered that the method of the present invention is advantageous by being applied to a centrifugal dehydrator or a belt press. In a screw press as disclosed in Japanese Patent No. 3222278, the time during which sludge and undissolved particles are kneaded is relatively long, and is emulsified and polymerized with a conventional oil-soluble surfactant, and a phase inversion agent is added. A water-in-oil emulsion can be used.
[0025]
Applicable wastewater includes papermaking wastewater, chemical industry wastewater, food industry wastewater, etc., surplus sludge generated by biological treatment of these wastewater, or organic wastewater sludge, mixed raw sludge, surplus sludge, digested sludge, etc. It is sludge. Therefore, in general, a cationic or amphoteric water-soluble polymer is preferable for organic sludge, but the sludge for papermaking wastewater may be treated with a nonionic water-soluble polymer.
[0026]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail with an Example and a comparative example, this invention is not restrict | limited to a following example, unless the summary is exceeded.
[0027]
Synthesis Example 1 15.0 g of polyoxyethylene (20) sorbitan trioleate was charged and dissolved in 135 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C. to 230 ° C. in a reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller. Separately, 211.8 g of 80% aqueous solution of acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 31.1 g of 50% aqueous solution of acrylamide, 0.19 g of isopropyl alcohol (0.1% by weight of monomer), and 102.4 g of ion-exchanged water were collected. , Mixed and completely dissolved. Thereafter, the pH was adjusted to 4.35, the oil and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 15 minutes. The monomer composition at this time is DMQ / AAM = 80/20 (mol%).
[0028]
The obtained emulsion was maintained at a temperature of the monomer solution at 30 to 33 ° C., and after nitrogen substitution for 30 minutes, dimethyl-2,2-azobisisobutyrate (V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 7 g (0.038% by mass with respect to the monomer) was added to initiate the polymerization reaction. The reaction was completed at a reaction temperature of 32 ± 2 ° C. for 12 hours to complete the reaction. After the reaction, when the product viscosity was measured with a B-type viscometer, it was 330 mPa · s, and the cation equivalent value was 4.22 meq / g per pure polymer. This is used as a sample for a dehydration test and is referred to as Sample-1. Moreover, the weight average molecular weight was measured with the molecular weight measuring device (DLS-7000 by Otsuka Electronics) by a static light scattering method. The results are shown in Table 1.
[0029]
(Synthesis Examples 2 to 4) 126.0 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C to 230 ° C and 12.0 g of polyoxyethylene (20) sorbitan trioleate were charged and dissolved in a reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller. Separately, 80.0 g of deionized water, 14.6 g of an 80% aqueous solution of acrylic acid (hereinafter abbreviated as AAC) and 138.0 g of an acrylamide 50% aqueous solution were mixed and neutralized with sodium hydroxide at 85 equivalent percent, and then acryloyloxyethyltrimethyl. 115.5 g of an 80% aqueous solution of ammonium chloride was added to the neutralized solution (monomer molar ratio DMQ / AAC / AAM = 30/10/60). Thereafter, the oil and the aqueous solution were mixed and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 60 minutes. After adding 0.8 g of isopropyl alcohol 10% aqueous solution (0.05% by mass of monomer) to the obtained emulsion, maintaining the temperature of the monomer solution at 25 to 28 ° C., and performing nitrogen substitution for 30 minutes Then, 2.3 g of a 10% aqueous solution of hydrogen peroxide (0.1% by mass of the body monomer) was added to initiate the polymerization reaction, and the reaction was allowed to proceed for 3 hours. Then, the temperature was raised to 60 ° C. and maintained for 30 minutes. Was completed. After the polymerization, 12.5 g of polyoxyethylene tridecyl ether (2.5% by mass with respect to the liquid) was added to and mixed with the resulting water-in-oil emulsion as a phase inversion agent to prepare a sample for use in the test (sample-2). . Moreover, the weight average molecular weight was measured with the molecular weight measuring device (DLS-7000 by Otsuka Electronics) by a static light scattering method. Further, an ionic water-soluble polymer comprising DMQ / AAM = 50/50 (sample-3) and DMQ / AAC / AAM = 60/20/20 (sample-4) is synthesized by the same operation as in Synthesis Example 1 or 2. did. The results are shown in Table 1.
[0030]
(Comparative Synthesis Examples 1 and 2) In a reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller, 135.0 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C to 230 ° C and sorbitan monooleate 12.0 (2.4% by mass of monomer) g and 3.0 g of polyricinoleic acid / polyoxyethylene block copolymer (0.6% by mass of monomer) were charged and dissolved. Separately, 177.1 g of 80% aqueous solution of acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 69.2 g of 50% aqueous solution of acrylamide, 0.1 g of isopropyl alcohol (0.1% by mass of monomer) and 102.4 g of ion-exchanged water were collected. , Mixed and completely dissolved. Thereafter, the pH was adjusted to 4.35, the oil and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 15 minutes. The monomer composition at this time is DMQ / AAM = 80/20 (Comparative-1).
[0031]
The obtained emulsion was maintained at a temperature of the monomer solution at 30 to 33 ° C., and after nitrogen substitution for 30 minutes, dimethyl-2,2-azobisisobutyrate (V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 7 g (0.038% by mass with respect to the monomer) was added to initiate the polymerization reaction. The reaction was completed at a reaction temperature of 32 ± 2 ° C. for 12 hours to complete the reaction. After the polymerization, 15.0 g of polyoxyethylene tridecyl ether (3% by mass with respect to the liquid) was added and mixed as a phase inversion agent to the resulting water-in-oil emulsion. Thereafter, when the product viscosity was measured with a B-type viscometer, it was 320 mPa · s, and the cation equivalent value was 4.18 meq / g per pure polymer. This was used for the comparative test. Further, as in Comparative Synthesis Example 1, an ionic water-soluble polymer composed of DMQ / AAC / AAM = 60/20/20 (Comparative-2) was synthesized.
[0032]
[Table 1]
DMQ: acryloxyethyltrimethylammonium chloride, AAC: acrylic acid, AAM: acrylamide, emulsion viscosity; mPa · s, molecular weight: 10,000
Examples 1-12
The water-soluble monomer aqueous solution prepared in Synthesis Examples 1 to 4 and the water-immiscible organic liquid are mixed into a continuous phase using a high HLB (hydrophilic lipophilic balance) surfactant, and the water-soluble monomer aqueous solution. The sludge dewatering test was carried out using a water-in-oil emulsion made of an ionic water-soluble polymer produced by emulsifying and polymerizing to a dispersed phase. The digested sludge from the sewage treatment plant was granulated and aggregated using an undissolved high-concentration stock solution of the water-in-oil emulsion composed of the water-soluble polymer, and the resulting aggregated floc was subjected to gravity filtration and a compression dehydration test. The properties of the test sludge are as follows. TS: 16,000 mg / l, VTS: 71.9% / TS, SS: 12500 mg / l (200 mesh filtration) pH 7.85.
[0034]
200 ml of the above sewage digested sludge was collected in a 300 ml beaker, and after adding the water-in-oil emulsion consisting of the ionic water-soluble polymer shown in Table 1, trial-1 to trial-4 to the sludge liquid weight of 200-400 ppm, stirring at high speed The mixture was stirred for 10 seconds at 4000 rpm to produce sludge aggregation flocs, and the floc particle size was measured. Then, using a 40 mesh filter cloth as a filter, the dispersion liquid in which the sludge aggregation floc was generated was gravity filtered. The amount of each filtrate was measured after 5 and 20 seconds. Moreover, the external appearance of the obtained filtrate was visually evaluated in the following five stages.
Criteria for evaluating the appearance of the filtrate ○: Clearness of the filtrate is good, SS (suspended particles) is not found in the filtrate ○-: Clearness of the filtrate is good, SS is seen in the filtrate Δ: The filtrate is cloudy, SS is not seen in the filtrate Δ-: The filtrate is turbid, SS is seen in the filtrate ×: The filtrate is extremely turbid and SS is seen in the filtrate, the obtained sludge cake is sludge dewatering test apparatus, Nylon # 202 was used as a filter cloth and pressed and dehydrated under the conditions of 3.0 Kg / cm ² and 30 seconds, and the moisture content of the sludge cake was measured. The results are shown in Table 2.
[0035]
[Comparative Examples 1-6]
Comparative Examples 1-2 were emulsified with a hydrophobic emulsifier, then polymerized, and a stock solution of water-in-oil emulsion comparisons 1 to 2 comprising a normal ionic water-soluble polymer to which a phase inversion agent comprising a hydrophilic emulsifier was added, In Comparative Example 3, when 0.2% by mass solution of Comparative-1 was used, Comparative Example 4 was emulsified with the hydrophilic emulsifier of Synthesis Example 1, and then a water-in-oil emulsion made of polymerized ionic water-soluble polymer. -1 0.2% solution, and the test conditions are the same as in Examples 1-12. The results are shown in Table 2.
[0036]
[Table 2]
Chemical injection amount: against sludge weight ppm, addition concentration: wt%, floc diameter: mm,
Filtrate amount: mL, filtrate state; described in test conditions, moisture content: wt%
[0037]
Comparative Example 1 did not form a sufficient floc that could be squeezed and dewatered. In Comparative Example 2, fine flocs were formed and compression dehydration became possible, but the clarity of the filtrate was very poor. Even when the comparative examples 1 and 2 were compared with the examples, the effects of the examples were clearly better. Comparative Examples 3 to 4 are dehydration methods that are currently generally performed. Even if this and an Example are compared, although the cohesion force is a comparable grade, the moisture content and the filtration speed have fallen a little.
[0038]
Examples 13 to 21
A dehydration test was performed by the same operation as in Examples 1 to 12, using the sludge of a pig farm. The properties of the test sludge are as follows. SS: 14,500 mg / l, (200 mesh filtration) pH 7.33. The results are shown in Table 3.
[0039]
[Comparative Examples 5 to 8]
Comparative Examples 5 to 6 were emulsified with a hydrophobic emulsifier, then polymerized, and a stock solution of water-in-oil emulsions consisting of ordinary ionic water-soluble polymers to which a phase inversion agent consisting of a hydrophilic emulsifier was added, Comparative 1 to Comparative-2, In Comparative Example 7, when the 0.2% solution of Comparative-1 was used, Comparative Example 8 was emulsified with the hydrophilic emulsifier of Synthesis Example 1, and then a water-in-oil emulsion prototype composed of a polymerized ionic water-soluble polymer- No. 1 0.2% solution is used, and the test conditions are the same as in Examples 1-12. The results are shown in Table 3.
[0040]
[Table 3]
Chemical injection amount: against sludge weight ppm, addition concentration: wt%, floc diameter: mm,
Filtrate amount: mL, filtrate state; described in test conditions, moisture content: wt%
[0041]
Comparative Examples 5 to 6 did not form sufficient flocs that could be squeezed and dehydrated. Even when the comparative examples 5 to 6 were compared with the examples, the effects of the examples were clearly better. Comparative Examples 5 to 6 are dehydration methods that are generally performed at present. When this is compared with the examples, the cohesive force is about the same, but the water content and the filtration rate are slightly reduced.

Claims

A water-in-oil emulsion composed of a water-soluble polymer is added to sludge in a product concentration state without going through a dilution process by water mixing, mixing, and dehydrating. An aqueous liquid immiscible with aqueous body solution and water are emulsified using a high HLB (hydrophilic lipophilic balance) surfactant so that the organic liquid is a continuous phase and the aqueous aqueous monomer solution is a dispersed phase, and then polymerized. A method for dewatering sludge, comprising using a water-in-oil emulsion comprising a water-soluble polymer produced.

The sludge dewatering method according to claim 1, wherein the surfactant has an HLB of 11 to 20.

The water-soluble polymer is a monomer represented by the following general formula (1) and / or (2) in an amount of 5 to 100 mol%, and a monomer represented by the following general formula (3) in an amount of 0 to 60 mol%. A cationic or amphoteric water-soluble polymer produced by copolymerizing a monomer mixture in which a nonionic monomer is added in an amount of 0 to 95 mol% and a crosslinkable monomer is added as appropriate. The method for dewatering sludge according to claim 1 or 2.
R ₁ is hydrogen or a methyl group, R ₂ and R ₃ are alkyl or alkoxyl groups having 1 to ₃ carbon atoms, R ₄ is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group, or a benzyl group. A may be oxygen or NH, B may be an alkylene or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X ₁ may be an anion.
R ₅ represents hydrogen or a methyl group, R ₆ and R ₇ each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group or a benzyl group, and X ₂ represents an anion.
R ₈ is hydrogen, methyl or carboxymethyl group, Q represents _{_{_{_{SO 3, C 6 H 4 SO}}}} 3, CONHC (CH 3) 2 CH 2 SO 3, C 6 H 4 COO or COO, _{R 9} was hydrogen or is COOY ₁ , Y ₁ or Y ₂ is hydrogen or cation

Dehydration treatment methods sludge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the type of dehydrator is a centrifugal dehydrator.