1. 凝集剤、凝固剤、コンディショナーとは何ですか？
これらの薬剤は、汚泥プレスろ過処理における用途の違いに応じて、以下のカテゴリーに分類できます。
凝集剤：凝集剤とも呼ばれ、固液分離を強化する手段として、一次沈殿槽、二次沈殿槽、浮上槽、三次処理または高度処理プロセスで使用されます。
凝固促進剤：補助凝集剤は、凝固効果を高める役割を果たします。
コンディショナー：脱水剤とも呼ばれ、脱水前に残った汚泥を調整するために使用され、その種類には、上述の凝集剤や凝固剤の一部が含まれます。
2. 凝集剤
凝集剤とは、水中に分散した粒子の沈殿安定性や重合安定性を低下または消失させ、分散粒子を凝集させて凝集塊を形成し、除去できるようにする物質の一種である。
化学組成に基づいて、凝集剤は無機凝集剤と有機凝集剤に分類できる。
無機凝集剤
従来の無機凝集剤は、低分子量のアルミニウム塩と鉄塩です。アルミニウム塩には主に硫酸アルミニウム（AL2(SO4)3∙18H2O）、ミョウバン（AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O）、アルミン酸ナトリウム（NaALO3）があり、鉄塩には主に塩化第二鉄（FeCl3∙6H20）、硫酸第一鉄（FeSO4∙6H20）、硫酸第二鉄（Fe2(SO4)3∙2H20）があります。
一般的に、無機凝集剤は、原料の入手が容易で、製造が簡単で、価格が安く、処理効果が中程度であるという特徴を持つため、水処理において広く用いられている。
無機ポリマー凝集剤
Al(III)とFe(III)の水酸基および酸素系ポリマーはさらに凝集体を形成し、特定の条件下で水溶液中に保持され、その粒子サイズはナノメートル範囲になります。これは高用量の結果です。
反応速度と重合速度を比較すると、アルミニウムポリマーの反応は穏やかで形状も安定しているのに対し、鉄の加水分解ポリマーは急速に反応し、容易に安定性を失って沈殿する。
無機ポリマー凝集剤の利点は、硫酸アルミニウムや塩化第二鉄などの従来の凝集剤よりも効率が高く、有機ポリマー凝集剤よりも安価である点に表れています。現在、ポリ塩化アルミニウムは、給水、産業廃水、都市下水などの様々な処理工程（前処理、中間処理、高度処理を含む）で成功裏に使用されており、徐々に主流の凝集剤となっています。しかし、形態、重合度、およびそれに対応する凝集・凝結効果の観点から見ると、無機ポリマー凝集剤は依然として従来の金属塩凝集剤と有機ポリマー凝集剤の中間的な位置にあります。
ポリ塩化アルミニウム、PAC、MSDSポリ塩化アルミニウム、CAS番号1327 41 9、ポリ塩化アルミニウム、PAC水処理用化学薬品、ポリ塩化アルミニウムは、化学式ALn(OH)mCL3n-mです。PACは、水中の粘土状不純物（複数の負電荷）のコロイド電荷を大幅に低減できる多価電解質です。相対分子量が大きく、吸着能力が強いため、形成されるフロックは大きく、凝集および沈降性能は他の凝集剤よりも優れています。
ポリ塩化アルミニウムは重合度が高く、添加後に素早く撹拌することで凝集形成時間を大幅に短縮できます。ポリ塩化アルミニウム（PAC）は水温の影響を受けにくく、水温が低い場合でも良好に機能します。水のpH値の低下が少なく、適用可能なpH範囲が広いため（pH=5～9の範囲で使用可能）、アルカリ剤を添加する必要はありません。PACの添加量は少なく、発生する泥の量も少ないため、使用、管理、操作が容易で、機器や配管への腐食性も低くなっています。そのため、PACは水処理分野で硫酸アルミニウムに徐々に取って代わる傾向にありますが、従来の凝集剤よりも価格が高いことが欠点です。
さらに、溶液化学の観点からは、PACポリ塩化アルミニウムは、アルミニウム塩の加水分解-重合-沈殿反応プロセスの速度論的中間生成物であり、熱力学的に不安定です。一般的に、液体PAC製品は短期間で使用する必要があります（固体製品は安定した性能を持ち、より長期間保存できます）。無機塩（CaCl2、MnCl2など）や高分子（ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドなど）を添加すると、PACの安定性が向上し、凝集力も向上します。
製造工程においては、PACの製造工程に1つまたは複数の異なる陰イオン（SO42-、PO43-など）を導入することで、重合によってポリマー構造や形態分布をある程度変化させることができ、それによってPACの安定性と有効性を向上させることができます。また、PACの製造工程にFe3+などの他の陽イオン成分を導入してAl3+とFe3+を交互に加水分解重合させることで、複合凝集剤であるポリアルミニウム鉄を得ることができます。
有機ポリマー凝集剤
合成有機高分子凝集剤は、主にポリプロピレンやポリエチレンなどの物質であり、ポリアクリルアミドやポリエチレンイミンなどが挙げられる。これらの凝集剤はすべて水溶性の直鎖状高分子であり、各高分子は荷電基を含む多数の繰り返し単位から構成されているため、高分子電解質とも呼ばれる。正電荷を持つ基を含むものはカチオン性高分子電解質、負電荷を持つ基を含むものはアニオン性高分子電解質、正電荷も負電荷も持たないものは非イオン性高分子電解質と呼ばれる。
現在、最も広く使用されているポリマー凝集剤はアニオン性であり、水中の負に帯電したコロイド状不純物の凝集を補助する役割しか果たせない。多くの場合、単独では使用できず、アルミニウム塩や鉄塩と組み合わせて使用される。一方、カチオン性凝集剤は凝集と凝結の両方の役割を果たすことができ、単独で使用できるため、急速に発展している。
現在、我が国ではポリアクリルアミド系非イオン性ポリマーがより頻繁に使用されており、鉄塩やアルミニウム塩と組み合わせて使用されることが多い。鉄塩やアルミニウム塩のコロイド粒子に対する電気的中和効果と、ポリマー系凝集剤の優れた凝集機能を利用して、良好な処理効果が得られる。ポリアクリルアミドは、使用量が少なく、凝集速度が速く、使用時に大きくて丈夫なフロックを形成できるという特徴がある。現在、我が国で生産されている合成有機ポリマー系凝集剤の80%はこの製品である。
ポリアクリルアミド PAM、ポリ電解質用途、ポリ電解質カチオン粉末、カチオン性ポリ電解質、カチオン性ポリマー、カチオン性ポリアクリルアミドは、最も広く使用されている合成有機ポリマー凝集剤、ポリ電解質であり、凝集剤としても使用されることがあります。ポリアクリルアミドの製造原料はポリアクリロニトリル CH2=CHCN です。特定の条件下で、アクリロニトリルは加水分解されてアクリルアミドを形成し、アクリルアミドは懸濁重合にかけられてポリアクリルアミドを得ます。ポリアクリルアミドは水溶性樹脂であり、製品は粒状の固体と、一定濃度の粘性のある水溶液です。
水中におけるポリアクリルアミドの実際の存在形態はランダムコイルである。ランダムコイルは一定の粒子サイズを持ち、表面にアミド基が存在するため、それに応じた架橋および吸着能力を発揮することができ、すなわち、一定の粒子サイズに対して一定の凝集能力を有する。
しかし、ポリアクリルアミドの長い鎖はコイル状に巻かれているため、架橋範囲が狭くなっています。2つのアミド基が結合すると、相互作用が相殺され、2つの吸着サイトが失われます。さらに、一部のアミド基はコイル構造に巻き込まれているため、その内部は水中の不純物粒子と接触して吸着することができず、吸着能力を十分に発揮できません。
連結したアミド基を再び分離し、隠れたアミド基を外部に露出させるために、ランダムコイルを適切に拡張したり、長い分子鎖に陽イオンや陰イオンを持つ基を追加したりすることで、吸着・架橋能力、電気二重層の電気的中和・圧縮効果を向上させようと試みている。このようにして、PAMをベースとした、特性の異なる一連のポリアクリルアミド凝集剤または凝固剤が開発されている。
3.凝固剤
廃水の凝集処理において、単一の凝集剤では十分な凝集効果が得られない場合があり、凝集効果を高めるために補助剤を添加する必要がある場合が多い。この補助剤は凝集助剤と呼ばれる。一般的に使用される凝集剤には、塩素、石灰、活性ケイ酸、骨膠、アルギン酸ナトリウム、活性炭、各種粘土などがある。
凝集剤の中には、それ自体は凝集に直接関与しないものの、凝集条件を調整・改善することで、凝集剤の凝集効果を促進する役割を果たすものがある。また、凝集剤の中には、フロックの形成に関与したり、フロックの構造を改善したりすることで、無機系凝集剤によって生成された微細で緩いフロックを、粗く密なフロックに変えることができるものもある。
4. コンディショナー
脱水剤とも呼ばれるコンディショナーは、無機コンディショナーと有機コンディショナーの2種類に分けられます。無機コンディショナーは一般的に汚泥の真空ろ過や板枠式ろ過に適しており、有機コンディショナーは汚泥の遠心脱水やベルトフィルター脱水に適しています。
脱水剤とは、汚泥の脱水前に添加される薬剤、すなわち汚泥調整剤のことであり、脱水剤と調整剤の意味は同じである。脱水剤または調整剤の添加量は、一般的に汚泥の乾燥固形分重量に対する割合（パーセント）で算出される。
凝集剤は下水中の浮遊物質を除去するために使用され、水処理分野において重要な薬剤である。凝集剤の添加量は一般的に、処理対象水量1単位あたりに添加する量で表される。
脱水剤（調整剤）、凝集剤、および凝固助剤の添加量を投与量と呼ぶことができる。同一の薬剤を、下水処理における凝集剤として、また余剰汚泥処理における調整剤または脱水剤として使用することができる。
凝集剤は、水処理分野で凝集剤として使用される場合、凝集剤と呼ばれます。一方、同じ凝集剤は、一般的に余剰汚泥の処理においては凝集剤とは呼ばれず、調整剤または脱水剤と総称されます。
使用する際凝集剤水中の懸濁固形物の量が限られているため、凝集剤と懸濁粒子との完全な接触を実現するには、混合および反応設備に十分な時間を確保する必要があります。たとえば、混合には数十秒から数分、反応には15分から30分かかります。汚泥の脱水では、通常、調整剤が脱水機に入る汚泥に添加されてから数十秒しかかかりません。つまり、凝集剤に相当する混合プロセスのみで、反応時間はありません。また、経験上、調整効果は滞留時間とともに増加し、時間の経過とともに減少することがわかっています。
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Bjx.comより抜粋
投稿日時：2022年7月9日