JP2001179300A

JP2001179300A - パルプ又は製紙工業汚泥の脱水方法

Info

Publication number: JP2001179300A
Application number: JP37084499A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Mori; 嘉男森; Minoru Atsuji; 稔阿津地
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】パルプ又は製紙工業廃水に対して、凝集脱水性
能に優れ、かつ低含水率のケーキを与えることのできる
汚泥脱水方法の提供。【解決手段】パルプ又は製紙工業汚泥に対し、下記両性
高分子凝集剤を添加し脱水処理することを特徴とするパ
ルプ又は製紙工業汚泥の脱水方法。両性高分子凝集剤：
アルキルアミノエチルメタクリレートの４級塩で代表さ
れる化合物(1)、アルキルアミノエチルアクリレートの
４級塩で代表される化合物(2)、（メタ）アクリル酸で
代表される化合物(3)及び（メタ）アクリルアミドで代
表される化合物(4)で表される化合物を構成単量体単位
とし、それらの組成モル比が(3)／〔(1)＋(2)〕＜０．
８である共重合体からなる両性高分子凝集剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルプ又は製紙工
業汚泥の脱水方法に関するものであり、本発明の脱水方
法によれば、強度、濾過速度及び含水率等のバランスに
優れるフロックを得ることが出来る。

【０００２】

【従来の技術】パルプ工業においては、スクリーニング
工程、蒸解工程、漂白工程、及び抄紙工程等といった、
水の使用を不可欠とする工程が多く含まれるため、生じ
る廃水は膨大な量となる。これらの工程で発生する廃水
は、物理的処理を経た後、活性汚泥法等の生物化学処理
により有機物が除去され、この際発生する余剰汚泥は高
分子凝集剤を添加して脱水されている。

【０００３】しかしながら、前記生物化学処理により発
生する余剰汚泥は、主成分が生物体の細胞であるため非
常に脱水し難い。即ち、ＳＳ当り１重量％以上の高分子
凝集剤を添加して脱水ケーキを得ているが、ケーキ含水
率は８５重量％以上であり、他の産業廃水を脱水処理す
る場合に比べ、ケーキの含水率が高くなってしまう。
又、場合によっては、ＳＳ当り３重量％以上の高分子凝
集剤を添加しないと凝集フロックが生成しないこともあ
る。

【０００４】更に、得られる凝集フロックは、非常に脆
いことが多く、フロックをスクリュープレス脱水機を使
用して脱水する場合においては、スクリーンからの流出
が多く、またベルトプレス脱水機を使用して脱水する場
合においては、脱水ケーキの剥離が困難となることがあ
った。

【０００５】これらの問題を解決する脱水処理方法とし
ては、通常の汚泥の脱水方法として知られている、ポリ
硫酸鉄を添加・混合した後、高分子凝集剤を添加する方
法、縮合型ポリアミンを添加・混合した後、高分子凝集
剤を添加する方法、及び無機凝集剤を添加・混合した
後、両性高分子凝集剤を添加する方法を転用することが
考えられる。

【０００６】しかしながら、いずれの脱水方法も満足の
行く方法ではなく、得られるフロックが機械脱水に耐え
得る強度を有するものでなかったり、粒径が不十分であ
ったり、又濾過速度が不十分であったりするため、単位
時間当りの処理量を大きくすることが出来ず、更に得ら
れるケーキ含水率を低下させることもできなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パルプ又は
製紙工業汚泥に対して、凝集脱水性能に優れ、かつ低含
水率のケーキを与えることのできる汚泥脱水方法を提供
することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定のカチオン性構成
単位２種と特定のアニオン性構成単位と特定のノニオン
性構成単位とを必須構成単位とし、かつ該カチオン性構
成単位２種とアニオン性構成単位とを特定の組成比で含
有する両性高分子共重合体を有効成分とする両性高分子
凝集剤を使用することにより、当初の目的を達成できる
ことを見出し本発明を完成した。以下、本発明を詳細に
説明する。尚、本明細書においては、アクリレート又は
メタクリレートを（メタ）アクリレートと表し、アクリ
ルアミド又はメタクリルアミドを（メタ）アクリルアミ
ドと表す。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で使用する両性高分子脱水
剤は、下記一般式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される化合
物を構成単量体単位とし、それらの組成モル比が(3)／
〔(1)＋(2)〕＜０．８である共重合体からなる。

【００１０】

【化５】

【００１１】〔式(1)において、のＲ¹は炭化水素基又は
ヒドロキシアルキル基、Ｒ²及びＲ³はそれぞれ炭素数１
〜４のアルキル基であり、それらは互いに同一でも異な
っていても良い。(Ｘ¹)^-は陰イオンである。〕

【００１２】

【化６】

【００１３】〔式(2)において、Ｒ⁴は炭化水素基又はヒ
ドロキシアルキル基、Ｒ⁵及びＲ⁶はそれぞれ炭素数１〜
４のアルキル基であり、それらは互いに同一でも異なっ
ていても良い。(Ｘ²)^-は陰イオンである。〕

【００１４】

【化７】

【００１５】〔式(3)において、Ｒ⁷は水素原子又はメチ
ル基、Ｍは水素原子、アンモニウムイオン又はアルカリ
金属イオンである。〕

【００１６】

【化８】

【００１７】〔式(4)において、Ｒ⁸は、水素原子又はメ
チル基である。Ｒ⁹及びＲ¹⁰は水素原子又は炭素数１〜
３のアルキル基であり、それらは互いに同一でも異なっ
ていても良い。〕

【００１８】前記一般式(1)で表される化合物〔以下化
合物(1)という〕及び一般式(2)で表される化合物〔以下
化合物(2)という〕において、Ｒ¹及びＲ⁴の炭化水素基
としては、メチル基及びエチル基等のアルキル基、並び
にベンジル基等のアリール基等が挙げられる。ヒドロキ
シアルキル基としては、ヒドロキシメチル基等が挙げら
れる。又、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁵及びＲ⁶において、炭素数１〜
４のアルキル基としては、メチル基及びエチル基等が挙
げられ、該Ｒ²とＲ³、Ｒ⁵とＲ⁶は、それぞれにおいて互
いに同一であっても良いし、異なっていても良い。さら
に、(Ｘ¹)^-及び(Ｘ²)^-の陰イオンとしては、Ｃｌ^-、Ｂ
ｒ^-、Ｉ^-、ＨＳＯ₄ ^-、１／２ＳＯ₄ ^-、ＮＯ₃ ^-、ＣＨ₃Ｃ
ＯＯ^-、ＨＣＯＯ^-、ＣＨ₃ＳＯ₄ ^-及びＣ₂Ｈ₅ＳＯ₄ ^-等が
挙げられる。

【００１９】化合物(1)は、ジアルキルアミノエチルメ
タクリレートの四級アンモニウム塩であり、具体例とし
ては、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチ
ル四級化物やジメチルアミノエチルメタクリレートの塩
化ベンジル四級化物等を挙げることができる。

【００２０】化合物(2)は、ジアルキルアミノエチルア
クリレートの四級アンモニウム塩であり、具体例として
は、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四
級化物やジメチルアミノエチルアクリレートの塩化ベン
ジル四級化物等を挙げることができる。

【００２１】前記一般式(3)で表される化合物〔以下化
合物(3)という〕において、Ｒ⁷は水素原子又はメチル
基、Ｍは水素原子又はナトリウムやカリウム等のアルカ
リ金属イオンである。

【００２２】化合物(3)としては、例えばアクリル酸及
びメタクリル酸、並びにこれらのアンモニウム塩及びア
ルカリ金属塩を挙げることができる。

【００２３】前記一般式(4)で表される化合物〔以下化
合物(4)という〕において、Ｒ⁸は、水素原子又はメチル
基である。Ｒ⁹及びＲ¹⁰は水素原子又はメチル基、エチ
ル基及びプロピル基等の炭素数１〜３のアルキル基であ
り、それらは互いに同一であっても良いし、異なってい
てもよい。

【００２４】化合物(4)としては、例えばアクリルアミ
ド、メタクリルアミド、ジメチルアクリルアミド及びイ
ソプロピルアクリルアミド等を挙げることができる。

【００２５】化合物(1)〜(4)においては、２種以上を組
み合わせて使用することもできる。

【００２６】該両性高分子共重合体における各構成単位
の含有量は化合物(1)単位が０．１〜１０モル％、化合
物(2)単位が５〜８０モル％、化合物(3)単位が１〜３０
モル％及び化合物(4)単位が２０〜９０モル％の範囲に
あるのが望ましい。

【００２７】さらに、本発明においては、該構成単位の
含有割合は、それらの組成モル比が(3)／〔(1)＋(2)〕
＜０．８である。各構成単位の含有割合が前記関係式を
満たさない場合は、本発明の目的が達せられない。

【００２８】共重合体は、前記化合物(1)、(2)、(3)及
び(4)構成単位を必須構成単量体単位として含有するも
のであるが、これらの単位を形成するモノマーと共重合
可能なその他のモノマー（以下その他モノマーという）
とを所望に応じ共重合させたものであっても良い。その
他モノマーとしては、カチオン性モノマー、アニオン性
モノマー及びノニオン性モノマーがある。カチオン性モ
ノマーとしては、例えばジアルキルアミノエチル（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、硝酸塩及び酢酸塩
等の三級アンモニウム塩、ジアルキルアミノプロピル
（メタ）アクリルアミド等ジアルキルアミノアルキル
（メタ）アクリルアミドの塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩及び
酢酸塩等の三級アンモニウム塩又は塩化メチル、臭化メ
チル、ヨウ化メチル、ジメチル硫酸及び塩化ベンジル及
び臭化ベンジル等の四級化剤を反応させた四級アンモニ
ウム塩、ビニルピリジンの四級化誘導体を挙げることが
できる。アニオン性モノマーとしては、例えばビニルス
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、マレイン酸等及びそれらのアルカリ金属塩を
挙げることができる。ノニオン性モノマーとしては、例
えば、ジアルキルアミノプロピル（メタ）アクリルアミ
ド等ジアルキルアミノアルキル（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、メタクリル酸アルキル、ビニルピリジ
ン、ビニルイミダノール及びアリルアミン等を挙げるこ
とができる。これらその他モノマーは、２種以上を組み
合わせることもできる。

【００２９】該共重合体の分子量については、分子量の
指標である固有粘度で示すと、１Ｎ−硝酸ナトリウム又
は１Ｎ−塩化ナトリウム水溶液中、温度３０℃での測定
値が２デシリットル／ｇ以上であることが好ましく、安
定した脱水処理を達成するには５デシリットル／ｇ以上
がより好ましい。

【００３０】この共重合体の重合方法については特に制
限はなく、一般的な重合方法を採用することができる。
例えば、水溶液重合であれば、重合開始剤として過硫酸
カリウム、過硫酸アンモニウム、２,２'−アゾビス（２
−アミジノプロパン）二塩酸塩や、レドックス系の開始
剤等を用いることができる。又、逆相の懸濁重合であれ
ば、重合開始剤として前記と同様なものを用いることが
できるし、一方逆相のエマルション重合であれば、前記
重合開始剤以外に、アゾビスイソブチロニトリルや過酸
化ベンゾイル等の水不溶性開始剤を用いて重合を行って
も良い。

【００３１】又、該汚泥脱水剤の使用に際しては、硫酸
水素ナトリウム、硫酸ナトリウム及びスルファミン酸
等、脱水処理に悪影響がでないかぎり公知の添加剤と混
合して使用しても良い。

【００３２】本発明の脱水方法の処理対象は、パルプ又
は製紙工業から排出される廃水を処理する際に発生する
汚泥である。パルプ廃水としては、クラフトパルプ廃
水、亜硫酸パルプ廃水、晒し廃水、グランドパルプ廃
水、及びセミケミカルパルプ廃水等が挙げられる。

【００３３】当該汚泥の具体例としては、パルプ又は製
紙工業廃水に対して無機凝集剤を添加し、必要に応じて
更に有機高分子凝集剤を添加するという凝沈処理で得ら
れた凝沈汚泥、凝沈処理後の廃水を活性汚泥処理して得
られる余剰汚泥、及び凝沈汚泥と余剰汚泥の混合汚泥等
が挙げられ、本発明は特に混合汚泥に好ましく適用でき
るものである。又、汚泥には、パルプ又は製紙工場で発
生する生活廃水、その他廃水処理により発生する各種汚
泥を含んでいても良い。

【００３４】脱水方法は、具体的には、汚泥に前記両性
高分子凝集剤を添加し、これにより汚泥フロックを形成
させるものである。フロックの形成方法は、公知の方法
に準じる。

【００３５】本発明においては、無機凝集剤及び／また
は有機カチオン性化合物を併用することができ、汚泥
に、無機凝集剤及び／または有機カチオン性化合物を添
加した後、前記両性高分子凝集剤を添加することが好ま
しい。

【００３６】無機凝集剤及び／または有機カチオン性化
合物を添加した後、ｐＨを４〜８調整することが好まし
く、より好ましくは５〜７である。

【００３７】無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム、
ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄及びポ
リ硫酸鉄等を例示できる。

【００３８】有機カチオン性化合物としては、ポリマー
ポリアミン、ポリアミジン及びカチオン性界面活性剤等
を例示できる。

【００３９】両性高分子凝集剤、無機凝集剤及びカチオ
ン性化合物の添加量、攪拌速度、攪拌時間等は、従来行
われている脱水条件に従えば良い。又、他のカチオン性
ポリマーやアニオン性ポリマーと併用したり、脱水剤に
添加して混合一液として使用することもできる。

【００４０】このようにして形成したフロックは、公知
の手段を用いて脱水し、脱水ケーキとする。

【００４１】脱水装置としては、スクリュープレス型脱
水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス型脱水
機及びスクリューデカンター等を例示することが出来
る。

【００４２】

【実施例】以下実施例により更に具体的に説明する。（参考例１）ステンレス製デュワー瓶にジメチルアミノ
エチルメタクリレート塩化メチル４級塩水溶液（以下Ｄ
ＡＭと言う）、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化
メチル４級塩水溶液（以下ＤＡＣと言う）、アクリル酸
（以下ＡＡと言う）及びアクリルアミド水溶液（以下Ａ
Ｍと言う）を入れ、それぞれが６．０、１４．０、８．
０及び７２．０モル％の組成で、全重量が１Ｋg、全単
量体濃度が３３重量％になる様に蒸留水を加えた。続い
て窒素ガスを６０分間溶液に吹き込みながら溶液温度を
１５℃に調節し、これにより重合用単量体混合物水溶液
を得た。次いで、全単量体重量を基準として、塩化第二
銅を銅イオンとして０．３ｐｐｍ、重合開始剤としてア
ゾビスアミジノプロパン塩酸塩〔和光純薬（株）製商品
名V-50〕を１０００ｐｐｍ及び亜硫酸水素ナトリウム
（NaHSO₃）を１０ｐｐｍとなる様に加えて重合を開始
し、静置状態で３時間重合を続けた。得られた含水ゲル
状の重合体をデュワー瓶から取り出し、細断した。これ
を８０℃で５時間乾燥後粉砕して目的の両性高分子凝集
剤を得た。

【００４３】（参考例２、比較参考例１）単量体、重合
開始剤等を表1記載の条件に変更する以外は、実施例１
と同様にして両性高分子凝集剤を得た。実施例、比較参
考例で得られた各高分子凝集剤を用いて、以下の物性を
測定した（表１）。０．１％不溶解分量：高分子凝集剤
を純粋に溶解し、４００mlの０．１重量％（固形分換
算）溶液を調製した。この溶液全量を直径２０ｃｍ、８
３メッシュの篩で濾過し、篩上に残った不溶解分を集め
てその容量を測定した。０．５％塩粘度：高分子凝集剤
を４重量％の塩化ナトリウム水溶液に溶解し、０．５重
量％凝集剤溶液を調製した。Ｂ型粘度計を用いて、２５
℃、６０ｒｐｍ、５分後の凝集剤溶液粘度を測定した。

【００４４】（実施例１及び同２、比較例１）製紙工場
から排出される余剰混合汚泥（ＳＳ：２８６００ｇ／ｍ
ｌ、ＶＳＳ：５９．１％対ＳＳ）２００ｍｌを３００ｍ
ｌのビーカーに採取し、硫酸バンドを３．５％（対Ｓ
Ｓ）添加攪拌、続いて参考例１、２及び比較参考例１で
合成した両性高分子凝集剤のいずれかを添加後、ジャー
テスターを用いて２００rpmで１分間攪拌して汚泥フロ
ックを生成させ、フロックの粒径を測定した。その後、
８０メッシュの網をフィルターとして用いて、前記汚泥
フロック分散液を重力濾過した。１０秒後の濾液容量を
測定しこれを濾過速度として示した。得られたケーキを
ベルトプレス機を使用して圧縮脱水し含水量を測定し
た。これらの測定結果を表２に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表２から明らかな様に、両性高分子凝集剤
のアニオン性単量体単位／カチオン性単量体単位の比が
０．８未満の共重合体を使用した実施例及び同２の場合
は、良好な脱水性能を示すのに対し、この比が０．８を
超える１．０である共重合体を使用した比較例１の場合
は、脱水性に劣っていた。

【００４８】

【発明の効果】本発明の汚泥方法によれば、パルプ又は
製紙工業汚泥に対して、各種凝集脱水性能に優れ、かつ
低含水率のケーキを与えることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルプ又は製紙工業汚泥に対し、下記両性
高分子凝集剤を添加し脱水処理することを特徴とするパ
ルプ又は製紙工業汚泥の脱水方法。両性高分子凝集剤：
下記一般式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される化合物を構
成単量体単位とし、それらの組成モル比が(3)／〔(1)＋
(2)〕＜０．８である共重合体からなる両性高分子凝集
剤。【化１】〔式(1)において、のＲ¹は炭化水素基又はヒドロキシア
ルキル基、Ｒ²及びＲ³はそれぞれ炭素数１〜４のアルキ
ル基であり、それらは互いに同一でも異なっていても良
い。(Ｘ¹)^-は陰イオンである。〕【化２】〔式(2)において、Ｒ⁴は炭化水素基又はヒドロキシアル
キル基、Ｒ⁵及びＲ⁶はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル
基であり、それらは互いに同一でも異なっていても良
い。(Ｘ²)^-は陰イオンである。〕【化３】〔式(3)において、Ｒ⁷は水素原子又はメチル基、Ｍは水
素原子、アンモニウムイオン又はアルカリ金属イオンで
ある。〕【化４】〔式(4)において、Ｒ⁸は、水素原子又はメチル基であ
る。Ｒ⁹及びＲ¹⁰は水素原子又は炭素数１〜３のアルキ
ル基であり、それらは互いに同一でも異なっていても良
い。〕
【請求項２】パルプ又は製紙工業汚泥に対し、カチオン
性化合物又は無機凝集剤を添加した後、上記両性高分子
凝集剤を添加して脱水処理することを特徴とする請求項
１記載のパルプ又は製紙工業汚泥の脱水方法。