高分子凝集剤の特性と効果的活用法

高分子凝集剤技術説明資料
高分子凝集剤の特性と効果的活用法
（1）｢凝集の概念・高分子凝集剤の特性」
（2）｢高分子凝集剤の選定と活用方法」
（3）｢エマルション型高分子凝集剤の優位性」
ＭＴアクアポリマー（株）
1
１．凝集の概念・高分子凝集剤の特性
1-1.
廃水処理の流れ
粗大粒子
比重差で、沈降・浮上
懸濁粒子
凝結
固形物
凝集
廃水
無機系・・・化学的処理など
水溶性物質
有機系・・・活性汚泥処理など
高分子凝集剤
汚濁の原因となっている微細な懸濁粒子を、
凝集作用によって集めて固まりにし、
効率よく、水と分離させる薬剤。
MTアクアポリマー（株）
2
1-１凝集による廃水の減量効果
固形分
0.2％
固形分
原廃水
2％
固形分
汚泥
20％
脱水ケーキ
1000L
体積1／10
固形分
2Kg
100L
凝集沈殿
MTアクアポリマー（株）
体積1／100
脱水
10L
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1-２対象となる懸濁粒子径と処理方法
粒子径
10-1(cm)
1ｍｍ
粒子の
種類
懸濁粒子
砂
処理法
10-2
100μｍ
10-3
100μｍ
10-4
1μｍ
10-5
100nm
10-6
10ｎｍ
コロイド粒子
繊維くず
デンプン粒
←自然沈降濾過
←
バクテリア
顔料
凝集、沈殿、濾過
MTアクアポリマー（株）
10-7
1nm
分子
タンパク質
ベントナイト
染料
界面活性剤
→
→活性炭吸着、活性汚泥処理
→イオン交換法
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1-３フロックの形成過程
凝結
（無機・有機凝結剤）
コロイド粒子
微小フロック
凝結＋吸着・架橋
（高分子凝集剤）
粗粒、細粒
吸着・架橋
（高分子凝集剤）
粗大フロック
吸着・架橋
（高分子凝集剤）
MTアクアポリマー（株）
5
1-４凝結、凝集の概念図
MTアクアポリマー（株）
6
1-５凝結剤の種類
無機凝結剤 (例)
有機凝結剤 (例)
・硫酸バンド
・ポリアミン
・塩化アルミ
・ＤＡＤＭＡＣ
→上澄SS低減
・PAC（ポリ塩化アルミ）
→清澄性の向上
・メラミン酸コロイド
→COD低減
→上澄SS低減
・塩化第二鉄
・ジシアンジアミド
→脱色
・ポリ硫酸第二鉄
→リン低減
→硫化水素低減
①無機との併用で効果増大
②スラッジの低減（無機との比較）
添加量：数百ppm
添加量：数十ppm
MTアクアポリマー（株）
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1-６高分子凝集剤の種類
イオン性
モノマー種
主な適正懸濁液
主な処理効果
アニオン性
カルボン酸系
無機、有機系
コロイド分散液
凝集沈殿、加圧
浮上、脱水
スルホン酸系
〃
〃
ｐH変動の大きい廃水に有効
〃
〃
酸性廃水に効果大
有機系コロイド
分散液
脱水
〃
〃
遠心脱水機に効果大
〃
〃
無機凝結剤との併用により、
難脱水汚泥に効果大
ノニオン性
カチオン性
メタアクリル
酸エステル系
アクリル酸
エステル系
両
性
MTアクアポリマー（株）
特徴
凝集沈殿処理に幅広く対応
ベルトプレス脱水機に効果大
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1-７高分子凝集剤の構造
（−）
アニオン
100%
大
（０）
ノニオン
0%
（モノマー例）
アクリル酸（Ｎａ塩）
ＨＨ
｜｜
――Ｃ―Ｃ――
｜｜
ＨＣ＝Ｏ
｜−
Ｏ
：＋
Ｎａ
アクリルアミド
ＨＨ
｜｜
――Ｃ―Ｃ――
｜｜
ＨＣ＝Ｏ
｜
ＮＨ２
MTアクアポリマー（株）
大
（＋）
カチオン
100%
ジメチルアミノエチル
メタアクリレート（ﾒﾁｸﾛ塩）
ＨＣＨ３
｜｜
――Ｃ―Ｃ――
｜｜
ＨＣ＝Ｏ
｜
Ｏ
｜
ＣＨ２
｜
ＣＨ２
｜＋
ＣＨ３―Ｎ―ＣＨ３
｜
ＣＨ３
： −
Ｃｌ
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1-８粉末高分子凝集剤の溶解方法
○
×
撹拌回転数：200∼400rpm
MTアクアポリマー（株）
撹拌時間：約１時間
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1-９凝結、凝集の実例
廃水：砂利廃水
凝結作用
凝集作用
凝結
↓
凝集
PACのみ
高分子
凝集剤
のみ
PAC
高分子凝集剤
併用
無機凝結剤：
(PAC)
1000ppm
高分子凝集剤：
強アニオンA130
凝集剤添加量：10ppm
転倒撹拌１０回後、
１０分間静置
※PAC：ポリ塩化アルミニウム
（無機凝結剤）
無添加
MTアクアポリマー（株）
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2．高分子凝集剤の選定と活用方法
凝集剤の使用箇所
凝集沈殿
廃水③
脱
水
（凝結剤・
高分子凝集剤）
廃水②
廃水①
凝結剤
高分子凝集剤
クラリファイヤー
脱
凝集沈殿
凝結剤
ｐＨ調節
無機の種類
脱水機
水
添加量、添加方法
凝集剤銘柄選定
有機凝結剤の併用
２液処理の検討
添加量の検討
凝集剤
銘柄選定
高分子凝集剤
添加量ｐＨの影響
MTアクアポリマー（株）
各流入汚泥の凝集状態
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2-１高分子凝集剤の選定方法
机上試験
凝集沈殿試験
適正銘柄選定
ジャーテスター
シリンダーテスター
フローテーションテスター
適正処理条件
脱水試験
遠心脱水試験
ベルトプレス脱水試験
スクリュープレス脱水試験
MTアクアポリマー（株）
実機試験
適正銘柄性能確認
最適運転条件の検討
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2-２机上試験の例（凝集：ジャーテスター）
凝結剤添加
ｐH調節
凝集剤添加
MTアクアポリマー（株）
凝集
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2-３机上試験の例（凝集：シリンダーテスター）
凝結、ｐH調節
凝集反応
シリンダーテスター
凝集性の観察
沈降速度（線速度）
沈降速度(m/h)＝
一定幅の液量(ml)／
［沈降時間（秒）×0.2671※］
※シリンダー内径35ｍｍφの場合
手撹拌
MTアクアポリマー（株）
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2-４机上試験の例（脱水：ベルトプレス）
MTアクアポリマー（株）
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2-５机上試験の例（脱水：デカンター）
MTアクアポリマー（株）
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３．エマルション型高分子凝集剤の優位性
エマルションポリマーの原液組成
W／O（水／油）型
有効分30∼45%
粒径0.5∼5μm
MTアクアポリマー（株）
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3-1 各種製品形態による特徴
項目
粉末
エマルション
ディスパージョン
ペースト
１．取り扱い
作業性
▲ 粉塵の発生
◎
クリーン
◎
クリーン
○
クリーン
吸湿性
▲ 湿気で固まる
◎
◎
◎
▲ 分散溶解の必要
◎
◎
○
粘性が高い
△ 約１時間
◎
１５∼３０分
◎
▲
約３時間
▲ 大型化
◎
コンパクト
○
△
溶解槽が大型
△ 可能だが高価
◎
省力化
◎
省力化
◎
省力化
▲ 極めて困難
◎
対応可能
○
ある程度対応
▲
極めて困難
２．溶解
作業性
溶解時間
１５∼３０分
３．溶解設備
規模
自動化
４．性能
難脱水性汚泥
MTアクアポリマー（株）
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3-2 エマルションポリマー溶解性の比較
×
○
◎
MTアクアポリマー（株）
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3-３エマルションポリマーの溶解速度
粉末との比較
溶解方法の比較
溶解方法の比較（連続・バッチ）
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
溶解度（％）
溶解度（％）
溶解時間の比較（エマルション・粉末）
50
40
エマルション(2360)
粉末(A130)
30
連続溶解
バッチ溶解
50
40
30
20
20
常温、４００ｒｐｍプロペラ撹拌で溶解
10
エマルションポリマー（２３６０）
10
0
0
0
5
10
15
20 25 30 35
溶解時間（分）
40
45
50
MTアクアポリマー（株）
0
5
10
溶解時間（分）
15
20
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3-４エマルションポリマーの粒子径
拡大
MTアクアポリマー（株）
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3-５エマルションポリマーの効果
例）難処理汚泥(腐敗進行)と凝集性能変化
フロックサイズ（ｄ）
8
7
粉末ポリマー
6
5
ｄ
4
3
2
1
0
エマルションポリマー
C496H
汚泥：下水・混合生
ポリマー
添加率
(%/TS)
3580
脱水：遠心脱水
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0
3
静置日数（日）
7
腐敗の進行→
0
3
静置日数（日）
粉末：C496H（中カチオン）
Em：3560（中カチオン）
7
腐敗の進行→
重力濾水量（Vol%/10s）
80
ポリマー
添加率
(%/TS)
70
60
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
％ 50
40
30
20
0
静置日数（日）
3
7
腐敗の進行→
0
静置日数（日）
3
ケーキ含水率（％）
86
ポリマー
添加率
(%/TS)
84
82
％
80
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
78
76
74
72
70
7
0
腐敗の進行→
静置日数（日）
MTアクアポリマー（株）
3
7
腐敗の進行→
0
静置日数（日）
3
7
腐敗の進行→
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3-６エマルションポリマーの溶解装置
MTアクアポリマー（株）
24
3-７エマルションポリマー実機装置
自動溶解装置
製品納入
貯留タンク
実機試験
MTアクアポリマー（株）
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3-８エマルションポリマー溶解装置材質
耐油性の素材を使用する
ポンプ
モノーポンプ
耐油性の素材不要
エマルション貯留タンク
◎
材質
ＦＲＰ（耐油性）
溶解槽
◎
ギアポンプ
○
ステンレスSUS316
◎
ダイヤフラムポンプ
△
ステンレスSUS304
○
ポリエチレン（高圧・
ラミネート）
○
ポリエチレン（低圧）
△
鉄
×
Viton
◎
Tygon
△
NBR
×
パッキン・ｽﾃｰﾀｰ
Viton
パッキン
◎
MTアクアポリマー（株）
粉末ポリマーの設備
と同様でよい
26

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