JP2015217343A - 凝集処理剤及びそれを使用した汚泥の脱水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
下水、し尿、産業排水の処理で生じる有機汚泥に対して、効率が良い脱水処理を可能とする凝集処理剤及びそれを用いた脱水方法を開発すること。
【解決手段】
特定の単量体混合物水溶液を分散相、水に非混和性の有機液体を界面活性剤によって有機液体を連続相となるよう乳化重合したカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤であり、その凝集処理剤を有機汚泥に添加することで効率が良い脱水処理が達成できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、凝集処理剤あるいは凝集処理剤を用いた汚泥の脱水方法に関するものであり、詳しくは、特定の構造単位を有する単量体混合物を乳化重合し製造したカチオン性あるいは両性水性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、及びその凝集処理剤を有機汚泥に添加する汚泥の脱水方法に関する。

都市下水などの処理場において、下水から沈降させた初沈生汚泥、活性汚泥槽からの流出水から沈降させた余剰汚泥あるいは混合生汚泥といった有機性の汚泥に対してポリアクリルアミド（ＰＡＭ）系高分子凝集剤を添加、脱水処理する汚泥の脱水方法が汎用されており、特定の構造や組成を有する種々の凝集剤が提案されている。中でもカチオン化度の高いＰＡＭ系高分子凝集剤の使用により汚泥中の懸濁粒子との中和作用により脱水効果の改善を図る手法が採られることがある。例えば、特許文献1では、特定の構造単位を有する高カチオン性であり、高架橋性水性高分子からなる油中水型高分子エマルジョンを汚泥に添加する方法が開示されている。特許文献２では、ジアルキルアミノエチルメタクリレートのベンジルクロライド四級塩をカチオン性構成単位として５０モル％以上有するカチオン性ポリマーと、カチオン性構成単位２０〜３０モル％、アニオン性構成単位３０〜４５モル％及びノニオン性構成単位２５〜５０モル％を有し、かつ、カチオン性構成単位をアニオン性構成単位の０.５〜１モル倍有する両性ポリマーとを含有する汚泥脱水剤の技術が開示されている。しかし、近年の難脱水汚泥に対して、これらカチオン化度の高い高分子凝集剤で対応する場合、分子量を上げる必要があり、高分子量にすると凝集フロックが大きくなりフロック中に水分を取り込んだ結果、脱水効果が低下する現象が生じており、更なる脱水効果の改善が要望されている。

特開２０１２−１７０９４３号公報 特開２００４−１２１９９７号公報

本発明の課題は、下水、し尿、産業排水の処理で生じる有機汚泥に対して、効率が良い脱水処理を可能とする凝集処理剤、及びその凝集処理剤を添加する汚泥の脱水方法を開発することである。

上記課題を解決するため本発明者は、鋭意検討した結果、以下に述べる発明に達した。即ち、特定の構造単位を有する単量体混合物を乳化重合し製造したカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、及びその凝集処理剤を有機汚泥に添加する汚泥の脱水方法である。

本発明における凝集処理剤は有機汚泥に対して、従来の凝集処理剤を添加するよりも優れた脱水処理効果が達成できる。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、特定のカチオン性基とモル組成を導入したものであり、特定のカチオン性基とモル組成あるいは物性を有することにより優れた脱水性能を有するものである。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、下記一般式（１）及び／又は（２）で表されるカチオン性単量体７０〜９０モル％、下記一般式（３）で表されるカチオン性単量体１０〜２０モル％、下記一般式（４）で表されるアニオン性単量体０〜２０モル％、非イオン性単量体０〜２０モル％、及び該単量体混合物に対して質量で０〜５０ｐｐｍの架橋性単量体を含有させた単量体混合物水溶液を分散相、水に非混和性の有機液体を界面活性剤によって有機液体を連続相となるよう乳化重合して得たものである。
一般式（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ヒドロキシアルキル基、Ｒ_４は水素、炭素数１〜３のアルキル基であり、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のアルキレン基を表わす、Ｘ_１ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式（２）
Ｒ_５は水素又はメチル基、Ｒ_６、Ｒ_７は炭素数１〜３のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、Ｘ_２ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式（３）
Ｒ_８は水素又はメチル基、Ｒ_９、Ｒ_１０は炭素数１〜３のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、Ｒ_１１は炭素数７〜２０のアルキル基あるいはアリール基であり、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基を表わす、Ｘ_３ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。

一般式（４）
Ｒ_１２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_１３は水素またはＣＯＯＹ_２、Ｙ_１あるいはＹ_２は水素または陽イオンをそれぞれ表わす。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤の製造時、一般式（１）及び／又は一般式（２）で表されるカチオン性単量体として、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート等、ジアリルアルキルアミン等の３級塩、塩化メチル等のハロゲン化アルキル等が挙げられ、これらのカチオン性ビニル系単量体は１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。具体的な例としては一般式（１）で表されるカチオン性単量体として、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートあるいはジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩化メチルや塩化エチルなど低級アルキル基のハロゲン化物による四級化物である。例えば（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等である。一般式（２）で表されるカチオン性単量体としては、ジアリルメチルアンモニウム塩化物、ジアリルジメチルアンモニウム塩化物等がある。

一般式（３）で表されるカチオン性単量体は、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートあるいはジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩化ベンジル等のハロゲン化アリール化合物や炭素数が７〜２０のハロゲン化アルキルによる４級化物等が挙げられ、これらのカチオン性ビニル系単量体は１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。具体的な例としては、（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ベンジルジ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ジメチルベンジルアンモニウム塩化物等である。

本発明においては両性水溶性高分子を使用しても良好な脱水効果を達成できる場合があり、一般式（４）で表されるアニオン性単量体を使用して製造したものである。一般式（４）で表されるアニオン性単量体としては、（メタ）アクリル酸あるいはそのナトリウム塩等のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、マレイン酸あるいはそのアルカリ金属塩、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等のアクリルアミドアルカンスルホン酸あるいはそのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩等が挙げられる。アニオン性単量体のモル数としては、０〜２０モル％の範囲である。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤は、一般式（３）で表されるカチオン性単量体を使用して製造される、一般式（３）で表される単量体はベンジル基など疎水的な側鎖を有する（メタ）アクリル系水溶性高分子である。このカチオン性単量体は１０〜２０モル％の範囲を有し、且つ一般式（１）及び／又は一般式（２）で表されるカチオン性単量体を７０〜９０モル％を有するアクリル系水溶性高分子の脱水性能が優れることを見出し本発明に至った。一般式（１）及び／又は一般式（２）で表されるカチオン性単量体７０〜９０モル％のカチオン性基による汚泥懸濁粒子の中和作用と、一般式（３）で表されるカチオン性単量体１０〜２０モル％のカチオン性基の疎水性作用との相乗効果で脱水性が従来のアクリル系高分子凝集剤に比べて各段に向上すると考えられる。

又、必要に応じて共重合される非イオン性単量体としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、（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等が挙げられる。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤を製造するために、重合時に構造改質剤、即ち、高分子を構造変性する架橋性単量体を使用しても良い。繊維分が少ない、いわゆる難脱水性汚泥の場合には非常に有効な方法である。本発明における架橋性単量体を含有させて重合した油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤、即ち架橋型水溶性高分子は、直鎖性高分子に比べて水中における分子の広がりが抑制される。そのためにより「密度の詰まった」分子形態として存在する。架橋型高分子が汚泥中に添加されると懸濁粒子に吸着し、粒子同士の接着剤として作用し結果として粒子の凝集が起こる。この時「密度の詰まった」分子形態であるため懸濁粒子表面と多点で結合し巨大フロック化せず、より締った強度の高いフロックを形成すると推定される。しかも強度の高いフロックが形成され汚泥脱水性の改善が発現する。架橋性単量体を使用する場合は、本発明における油中水型エマルジョンを製造する際に使用する前記一般式（１）及び／又は（２）で表されるカチオン性単量体、前記一般式（３）で表されるカチオン性単量体、前記一般式（４）で表されるアニオン性単量体、非イオン性単量体の単量体総量に対し質量で１〜５０ｐｐｍ、また好ましくは３〜５０ｐｐｍ、更に好ましくは５〜５０ｐｐｍ存在させる。５０ｐｐｍを超えると架橋の進行度が大きく凝集剤として使用する際に添加量が増加し好ましくはない。架橋性単量体の例としては、Ｎ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸−１，３−ブチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸ポリエチレングリコール、Ｎ−ビニル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルアリルアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アクロレイン、グリオキザール、ビニルトリメトキシシラン等があるが、この場合の架橋剤としては、水溶性ポリビニル化合物がより好ましく、最も好ましいのはＮ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミドである。又、重合度を調節するため連鎖移動剤として、イソプロピルアルコール等を対単量体０．１〜５質量％併用すると効果的な場合がある。

架橋型水溶性高分子の架橋度合いについては、製造時の架橋性単量体の添加率だけによるのではなく重合条件や組成によっても変化するため、一概には言えないが、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、高分子濃度０．２質量％水溶液粘度と、高分子濃度０．５質量％の４質量％食塩水溶液中粘度の比（０．２質量％水溶液粘度／０．５質量％の４質量％食塩水溶液中粘度）を架橋度合いの指標として使用することができる。例えば、０．２質量％水溶液粘度２６０ｍＰａ・ｓ、０．５質量％の４質量％食塩水溶液中粘度１７ｍＰａ・ｓの時、この値は１５．２となる。架橋型のイオン性水溶性高分子は、分子内で架橋しているために、水中においても分子が広がり難い性質を有し、直鎖状高分子に較べれば水中での広がりは小さいはずであるが、架橋度が増加するに従い、Ｂ型粘度計（回転粘度計の一種）に測定した場合の粘度は大きくなる。この原因はＢ型粘度計のローター（測定時の回転子）と溶液との摩擦かあるいは絡み合いによるものと推定されるが正確には不明である。一方、架橋型のイオン性水溶性高分子の塩水中の粘度は、架橋度が増加するに従い低下していく。架橋によって分子が収縮しているので、塩水の多量のイオンによってその影響をより大きく受けるものと考えられる。従ってこれらの理由によって二つの粘度測定値の比は、架橋度が高くなるに従い大きくなる。架橋が更に進み水不溶性になった場合は、この関係は成り立たない。本発明における油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤を構成するカチオン性あるいは両性水溶性高分子を架橋型水溶性高分子として使用する場合、難脱水汚泥に対しては、前記粘度測定値の比が、１２以上が好ましく、１５以上が更に好ましい場合がある。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤の製造方法としては、イオン性単量体、あるいはイオン性単量体と共重合可能な非イオン性単量体、あるいは架橋性単量体を含有する単量体混合物を水、少なくとも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重合することにより合成する。

又、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挙げられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して２０質量％〜５０質量％の範囲であり、好ましくは２０質量％〜３５質量％の範囲である。

単量体の重合濃度は２０〜５０質量％の範囲であり、単量体の組成、重合法、開始剤の選択によって適宜重合の濃度と温度を設定する。

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、ＨＬＢ１〜８のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノパルミテートなどが挙げられる。これら低ＨＬＢの界面活性剤により乳化、重合した場合は重合後に転相剤と呼ばれる親水性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。親水性界面活性剤の例としては、カチオン性界面活性剤やＨＬＢ９〜１５のノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系、ポリオキシエチレンアルコールエーテル系等である。
高ＨＬＢ界面活性剤を使用すると乳化させ油中水型エマルジョンを形成させ重合したエマルジョンは、このままで水となじむので転相剤を添加する必要がない場合もある。高ＨＬＢ界面活性剤としては、ＨＬＢ９〜２０の界面活性剤があり、その具体例としては、カチオン性界面活性剤や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ーテル系、ポリオキシエチレンアルコールエーテル系、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エート、ポリオキシエチレン（６）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（６）ソルビタンモノオレエート等である。高ＨＬＢ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。これら界面活性剤の添加率としては、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％の範囲である。

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℃の範囲で行なう。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、レドックス系何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−メチルプロピオネート、４、４’−アゾビス−（４−メトキシ−２、４−ジメチル）バレロニトリル等が挙げられる。

水溶性アゾ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−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）等が挙げられる。またレドックス系の例としては、ペルオキ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等との組み合わせが挙げられる。更に過酸化物の例としては、ペルオキ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−エチルヘキサノエート等を挙げることができる。

重合は窒素雰囲気下にて、重合開始剤、例えば２、２’−アゾビス（アミジ
ノプロパン）二塩化水素化物または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］二塩化水素化物のような水溶性アゾ系重合開始剤、あるいは過硫酸アンモニウムおよび亜硫酸水素ナトリウム併用のような水溶性レドックス系重合開始剤を添加し、撹拌下ラジカル重合を行う。

本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子は、カチオン性単量体の総量が８０〜１００モル％であり、好ましくは８５〜１００モル％、更に好ましくは９０〜１００モル％のものが適している。これは、低モルよりも中高モルの方が汚泥中の懸濁粒子の有するアニオン電荷をできる限り低下させることにより汚泥の含水率低下に対して有効に作用するためである。通常、汚泥の性状によっては、モル数が高くなりすぎると高い分子量が得られ難いため好ましくない場合があるが、本発明の凝集処理剤は、高モルによるアニオン電荷の中和作用と、ベンジル基の様な疎水性基による疎水作用との相乗効果により脱水効果が優れることを見出し本発明に至った。本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子を４質量％食塩水中に高分子濃度が０．５質量％になるように完全溶解したときの２５℃において回転粘度計にて測定した塩水溶液粘度は、１５ｍＰａ・ｓ以上、８０ｍＰa・ｓ以下が好ましく、１５ｍａ・ｓ以上、７０ｍＰa・ｓ以下が更に好ましい。塩水溶液粘度が１５ｍＰａ・ｓより低いと凝集性能が不足し、８０ｍＰａ・ｓを超えると粘性が高くなり分散性が低下するため好ましくはない。又、形成フロックが大きくなり過剰な水分を取り込んだ結果、脱水効果が低下する場合がある。尚、高分子濃度０．５質量％の４質量％食塩水溶液中粘度は、Ｂ型粘度計において２号ローター、３０ｒｐｍ（２５℃）で測定した値であり、高分子濃度０．２質量％水溶液粘度は、１号ローター、６０ｒｐｍ（２５℃）で測定した値である。Ｂ型粘度計としては東京計器製、Ｂ８Ｍ等が使用される。本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の重量平均分子量は、２００万〜１０００万が好ましく、２００万〜８００万が更に好ましく、３００万〜８００万がより一層好ましい。尚、本発明における重量平均分子量を求める際は静的光散乱法を用いて測定を行っている。

本発明における凝集処理剤の脱水性の向上は、油中水型エマルジョン中のカチオン性あるいは両性水溶性高分子の一般式（１）及び／又は（２）で表されるカチオン性単量体を有することによる作用と、一般式（３）で表されるカチオン性単量体を有することによる作用、油中水型エマルジョン重合法を採用することにより高分子量化を図ることによって得られた高分子により、難凝集性の有機汚泥に対しても良好な凝集力を発揮することができることに因るものと考えられる。これには分子量、カチオン当量、親水性・疎水性のバランスなど影響していると考えられるが、本発明においては、これらの因子を分子量の調節、高カチオン性且つベンジル基の様な疎水性基をある特定の範囲で導入にすることにより疎水化を調節することができたと考えられる。カチオン性基の中和作用とベンジル基の様な疎水性基の疎水性作用の相乗効果により顕著な含水率低減効果が得られていると考えられる。

本発明における凝集処理剤の適用可能な汚泥は、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水など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、し尿、産業排水の処理で生じる有機性汚泥（いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝沈・浮上汚泥およびこれらの混合物）であるが、これら汚泥に任意の濃度に水で希釈あるいは原液のまま添加される。汚泥に対する添加率は、汚泥種、脱水機種によっても異なるが、通常汚泥固形分に対し０．００５〜２．０質量％である。又、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、ＰＡＣ、硫酸バンド等の無機系凝集剤と併用しても良い。

使用する脱水機の種類は、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープレス、多重円板型脱水機、ロータリープレス、フィルタープレス等に対応できる。特に高い圧搾力が与えられるスクリュープレスや多重円板型脱水機で有効である。

以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

汚泥脱水試験用試料として、本発明におけるカチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンの試料−１〜７を油中水型エマルジョン重合法の常法により調製した。又、本発明の範囲外の試料−８〜１６を油中水型エマルジョン法の常法により調整した（何れも濃度は４０％）。その他、粉末品試料−１７及びアミジン系水溶性高分子（粉末市販品、ハイモ株式会社製ＺＰ−７００、０．５質量％塩水溶液粘度８ｍＰａ・ｓ）を用意した。それぞれの試料の組成、物性を表1に示す。

（表１）
ＤＭＱ；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
ＤＭＢＺ；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
ＡＡＭ；アクリルアミド
架橋剤量；単量体に対するメチレンビスアクリルアミドの添加量
０．２質量％水溶液粘度；０．２質量％高分子水溶液をＢ型粘度計により測定（２５℃）。
０．５質量％塩水溶液粘度；０．５質量％高分子水溶液中に４質量％塩化ナトリウムを添加、完全溶解後にＢ型粘度計により測定（２５℃）。

（実施例２）下水混合生汚泥（ｐＨ５．９、ＳＳ分１６０００ｍｇ／Ｌ、有機物量８１．２質量％／ＳＳ、電気伝導度１６４ｍＳ／ｍ）を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実施例１の試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分１６０ｐｐｍ加え、ビーカー移し替え撹拌２０回実施後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表２に示す。

（比較試験例１）比較例２と同様の汚泥を用い同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記比較試料の０．２質量％溶解液を対汚泥ＳＳ分１６０ｐｐｍ加え、ビーカー移し替え撹拌２０回実施後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量の測定を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表２に示す。

（表２）

（実施例３）下水混合生汚泥（ｐＨ５．１、ＳＳ分１９２５０ｍｇ／Ｌ、有機物量８４．４質量％／ＳＳ、電気伝導度２３３ｍＳ／ｍ）を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実施例１の試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分１００ｐｐｍ加え、ビーカー移し替え撹拌２０回実施後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表３に示す。

（比較試験例２）実施例３と同様の汚泥を用い同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記比較試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分１００ｐｐｍ加え、ビーカー移し替え撹拌２０回実施後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表３に示す。

（表３）

（実施例４）下水混合生汚泥（ｐＨ６．８、ＳＳ分３３７５０ｍｇ／Ｌ、有機物量７８．５質量％／ＳＳ、電気伝導度１６２ｍＳ／ｍ）を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実施例1の試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分２１０ｐｐｍ加え、ＣＳＴ測定装置において撹拌回転数１０００ｒｐｍで３０秒撹拌後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表４に示す。

（比較試験例３）実施例４と同様な汚泥を用い、同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記比較試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分２５０ｐｐｍ加え、ＣＳＴ測定装置において撹拌回転数１０００ｒｐｍで３０秒撹拌後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧３Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表４に示す。

（表４）

（実施例５）下水消化汚泥（ｐＨ７．４、ＳＳ分９７５０ｍｇ／Ｌ、有機物量７１．８質量％／ＳＳ、電気伝導度４５７ｍＳ／ｍ）を用い、汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実施例１の試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分２５０ｐｐｍ加え、ＣＳＴ測定装置において撹拌回転数５００ｒｐｍで６０秒撹拌後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧４Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表５に示す。

（比較試験例４）実施例５と同様な汚泥を用い、同様な汚泥脱水試験を実施した。汚泥２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記比較試料の０．２質量％溶解液をそれぞれ対汚泥ＳＳ分２５０ｐｐｍ加え、ＣＳＴ測定装置において撹拌回転数５００ｒｐｍで６０秒撹拌後、ナイロン製濾布（＃２０２）により濾過し、６０秒後の濾液量を測定した。測定後、６０秒間濾過した汚泥をプレス圧４Ｋｇ／ｃｍ²で６０秒間脱水し、フロック径、含水率（１０５℃で２０ｈｒ乾燥）を測定した。結果を表５に示す。

（表５）

本発明の実施例１の試料を添加した実施例においては、本発明の範囲外である試料を添加した比較例に比べて、ケーキ含水率が低下し、且つ濾水量も多くなることから本発明における凝集処理剤は有機汚泥に対して有効であることが確認できた。一方、本発明の範囲外の試料を添加した場合、濾液量は本発明と同程度を示す場合があるもののケーキ含水率は低下しないことが多く、本発明の特定のカチオン性基とモル組成及び物性を有することにより、汚泥中の懸濁粒子の電荷中和作用と疎水作用及び架橋吸着作用の相乗効果が得られたものと考えられる。

Claims (3)

1. 下記一般式（１）及び／又は（２）で表されるカチオン性単量体７０〜９０モル％、下記一般式（３）で表されるカチオン性単量体１０〜２０モル％、下記一般式（４）で表されるアニオン性単量体０〜２０モル％、非イオン性単量体０〜２０モル％、及び該単量体混合物に対して質量で０〜５０ｐｐｍの架橋性単量体を含有させた単量体混合物水溶液を分散相、水に非混和性の有機液体を界面活性剤によって有機液体を連続相となるよう乳化重合した、カチオン性あるいは両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンからなる凝集処理剤。
   
   一般式（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ヒドロキシアルキル基、Ｒ_４は水素、炭素数１〜３のアルキル基であり、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のアルキレン基を表わす、Ｘ_１ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。
   
   一般式（２）
   Ｒ_５は水素又はメチル基、Ｒ_６、Ｒ_７は炭素数１〜３のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、Ｘ_２ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。
   
   一般式（３）
   Ｒ_８は水素又はメチル基、Ｒ_９、Ｒ_１０は炭素数１〜３のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、Ｒ_１１は炭素数７〜２０のアルキル基あるいはアリール基であり、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基を表わす、Ｘ_３ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。
   
   一般式（４）
   Ｒ_１２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_１３は水素またはＣＯＯＹ_２、Ｙ_１あるいはＹ_２は水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
2. 前記カチオン性あるいは両性水溶性高分子の２５℃における、０．５質量％の４質量％食塩水溶液中粘度が１５〜８０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の凝集処理剤。
3. 請求項１あるいは２に記載の凝集処理剤を汚泥に添加、混合し凝集させた後、脱水機により脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。