(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＡと、少なくとも下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩を含むモノマー成分を重合又は共重合して得られるカチオン性ポリマーＢと、下記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＣとを有効成分として含む汚泥脱水剤であって、
カチオン性ポリマーＡが、下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位のみからなるホモポリマーであるか、或いは、該ベンジル系カチオン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該ベンジル系カチオン単位を全繰り返し単位中に８０モル％以上含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＢが、下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩のホモポリマーであるか、或いは、該アンモニウム塩と他の共重合性モノマーとのコポリマーであって、該アンモニウム塩に由来する構成単位を全繰り返し単位中に７０モル％以上含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＣが、下記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該アミジン単位を全繰り返し単位中に２０〜９０モル％含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が５０〜９０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が５〜４０重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水剤。
【化１】
0006447203.tif 000023
（一般式（１）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキレン基を表し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは各々独立に炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ４はベンジル基を表す。Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｚ−は塩形成性アニオンを表す。）
【化２】
0006447203.tif 000024
（一般式（２）中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６ａ，Ｒ６ｂは各々独立に炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシ基又はベンジル基を表し、Ｑ−は塩形成性アニオンを表す。）
【化３】
0006447203.tif 000025
（一般式（３），（４）中、Ｒ１１，Ｒ１２は各々独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｘ−は塩形成性アニオンを表す。）
【請求項２】
請求項１において、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が６０〜８０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が１５〜３５重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水剤。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記カチオン性ポリマーＢが、前記一般式（２）で表されるアンモニウム塩のホモポリマーであることを特徴とする汚泥脱水剤。
【請求項４】
下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＡと、少なくとも下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩を含むモノマー成分を重合又は共重合して得られるカチオン性ポリマーＢと、下記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＣとを、
カチオン性ポリマーＡ、カチオン性ポリマーＢ及びカチオン性ポリマーＣの合計の添加量が、汚泥のＳＳに対して０．４〜４．０重量％となるように汚泥に添加して脱水する汚泥脱水方法であって、
カチオン性ポリマーＡが、下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位のみからなるホモポリマーであるか、或いは、該ベンジル系カチオン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該ベンジル系カチオン単位を全繰り返し単位中に８０モル％以上含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＢが、下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩のホモポリマーであるか、或いは、該アンモニウム塩と他の共重合性モノマーとのコポリマーであって、該アンモニウム塩に由来する構成単位を全繰り返し単位中に７０モル％以上含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＣが、下記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該アミジン単位を全繰り返し単位中に２０〜９０モル％含有するコポリマーであり、
カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が５０〜９０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が５〜４０重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水方法。
【化４】
0006447203.tif 000026
（一般式（１）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキレン基を表し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは各々独立に炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ４はベンジル基を表す。Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｚ−は塩形成性アニオンを表す。）
【化５】
0006447203.tif 000027
（一般式（２）中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６ａ，Ｒ６ｂは各々独立に炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシ基又はベンジル基を表し、Ｑ−は塩形成性アニオンを表す。）
【化６】
0006447203.tif 000028
（一般式（３），（４）中、Ｒ１１，Ｒ１２は各々独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｘ−は塩形成性アニオンを表す。）
【請求項５】
請求項４において、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が６０〜８０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が１５〜３５重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記カチオン性ポリマーＢが、前記一般式（２）で表されるアンモニウム塩のホモポリマーであることを特徴とする汚泥脱水方法。
【請求項７】
前記汚泥が、導電率２５０ｍＳ／ｍ以上の有機性汚泥であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の汚泥脱水方法。
【請求項８】
多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機又は回転加圧脱水機で脱水することを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の汚泥脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法に関するものであり、特に、高価なカチオン性ポリマーの使用量を少なくすることができ、有機性汚泥とりわけ、未洗浄の消化汚泥のような塩類濃度の高い有機性汚泥を低コストで効率的に脱水処理することができる汚泥脱水剤と、この汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品工場、化学工場、下水処理場等で発生する余剰汚泥を主体とした有機性汚泥は、一般に、カチオン性ポリマー（カチオン性高分子凝集剤）を添加し、スクリュープレス、遠心脱水機、ベルトプレス等の脱水機で脱水して脱水ケーキとした後、産業廃棄物として処分するか焼却処分されている。従って、凝集汚泥の脱水で得られる脱水ケーキの含水率を低減することができれば、処分にかかる費用を削減できる上に、環境への負荷を低減することができる。
【０００３】
このため、脱水ケーキの含水率をできるだけ低くすることが望まれており、従来、脱水ケーキの低含水率化を目的として、カチオン性ポリマーの単独使用に代わり、以下のような提案がなされている。
（１）  無機凝集剤を添加した後に両性有機高分子剤を添加する方法（特開昭６３−１５８２００号公報）
（２）  アミジン系カチオン性ポリマーと２種類のカチオン性ポリマーとを併用する方法（特開２０１１−２２４４２０号公報）
（３）  アミジン系カチオン性ポリマーとベンジル系カチオン性ポリマーとを併用する方法（特開２０１２−９６１９９号公報）
（４）  ポリビニルアミジンと架橋性イオン性水溶性高分子（メタアクリル酸エステル系又はジアリルジメチルアンモニウムクロライド系カチオン性ポリマー）とを併用する方法（特開２００４−２５０９５号公報）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５８２００号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２４４２０号公報
【特許文献３】特開２０１２−９６１９９号公報
【特許文献４】特開２００４−２５０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術のうち、無機凝集剤と両性有機高分子剤を併用する方法は、２種類の薬剤の添加量比の調整が煩雑であるなどの欠点を有する。
アミジン系ポリマーとカチオン性ポリマーの併用では、凝集しない、フロックが小さい、脱水ケーキ含水率が下がりにくいといった効果面の欠点がある。
また、特開２００４−２５０９５号公報で用いられる架橋性イオン性水溶性高分子の噴霧乾燥品は、溶解に時間がかかる、未溶解物が発生しやすいといった取り扱い上の欠点がある。
【０００６】
また、アミジン系カチオン性ポリマーを用いた脱水剤は脱水効果は高いが、アミジン系カチオン性ポリマーが高価であるためにコストが高いという課題があり、安価な代替技術が求められている。
例えば、特開２０１２−９６１９９は、本発明で用いるカチオン性ポリマーＡ（特開２０１２−９６１９９におけるカチオン性ポリマーＢ）とカチオン性ポリマーＣ（特開２０１２−９６１９９におけるカチオン性ポリマーＡ）との併用を開示するが、アミジン系カチオン性ポリマーに該当する特開２０１２−９６１９９のカチオン性ポリマーＡの配合量は３０〜７０重量％であるため、アミジン系カチオン性ポリマーの配合量の多さが汚泥脱水剤のコストを押し上げる原因となっている。
【０００７】
このようなことから、アミジン系カチオン性ポリマーの配合量を低減した上で、同等以上の効果を得ることができる汚泥脱水剤の開発が望まれる。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、高価なアミジン系カチオン性ポリマーの使用量を従来品よりも低減した上で、溶解速度が速く、濾過性、脱水性においても、アミジン系カチオン性ポリマー単独品や、アミジン系カチオン性ポリマー配合の従来品以上の効果を発揮する汚泥脱水剤と、この汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アミジン系カチオン性ポリマーに、特定の２種類のカチオン性ポリマーを併用し、３種のカチオン性ポリマーの配合品とすることにより、上記の課題を解決することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１０】
［１］  下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＡと、少なくとも下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩を含むモノマー成分を重合又は共重合して得られるカチオン性ポリマーＢと、下記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位を繰り返し単位として有するカチオン性ポリマーＣとを含み、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が５０〜９０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が５〜４０重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水剤。
【００１１】
【化１】
0006447203.tif 000002
【００１２】
（一般式（１）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキレン基を表し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは各々独立に炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ４はベンジル基を表す。Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｚ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００１３】
【化２】
0006447203.tif 000003
【００１４】
（一般式（２）中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６ａ，Ｒ６ｂは各々独立に炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシ基又はベンジル基を表し、Ｑ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００１５】
【化３】
0006447203.tif 000004
【００１６】
（一般式（３），（４）中、Ｒ１１，Ｒ１２は各々独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｘ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００１７】
［２］  ［１］において、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が６０〜８０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が１５〜３５重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であることを特徴とする汚泥脱水剤。
【００１８】
［３］  ［１］又は［２］において、前記カチオン性ポリマーＡが、前記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位のみからなるホモポリマーであるか、或いは、該ベンジル系カチオン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該ベンジル系カチオン単位を全繰り返し単位中に７０モル％以上含有するコポリマーであることを特徴とする汚泥脱水剤。
【００１９】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記カチオン性ポリマーＢが、前記一般式（２）で表されるアンモニウム塩のホモポリマーであることを特徴とする汚泥脱水剤。
【００２０】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記カチオン性ポリマーＣが、前記一般式（３）又は（４）で表されるアミジン単位と他の繰り返し単位とを有するコポリマーであって、該アミジン単位を全繰り返し単位中に２０〜９０モル％含有するコポリマーであることを特徴とする汚泥脱水剤。
【００２１】
［６］  ［１］ないし［５］のいずれかに記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して脱水することを特徴とする汚泥脱水方法。
【００２２】
［７］  前記汚泥脱水剤を、カチオン性ポリマーＡ、カチオン性ポリマーＢ及びカチオン性ポリマーＣの合計の添加量が、汚泥のＳＳに対して０．４〜４．０重量％となるように添加することを特徴とする［６］に記載の汚泥脱水方法。
【００２３】
［８］  前記汚泥が、導電率２５０ｍＳ／ｍ以上の有機性汚泥であることを特徴とする［６］又は［７］に記載の汚泥脱水方法。
【００２４】
［９］  多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機又は回転加圧脱水機で脱水することを特徴とする［６］ないし［８］のいずれかに記載の汚泥脱水方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、以下のような優れた効果が得られる。
（１）  従来、一般的に用いられているジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）系カチオン性ポリマーや、ジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＡＡ）系カチオン性ポリマー等では、凝集処理し得なかった汚泥についても、濾過性、脱水性に優れた凝集物を得ることができる。
（２）  アミジン系カチオン性ポリマーであるカチオン性ポリマーＣの配合割合を従来品に比べて大幅に低減した上で、良好な凝集効果と、濾過性及び脱水性の向上効果を得ることができる。
（３）  ３種類のカチオン性ポリマーを粉末状態で混合することで容易に一剤化することができ、また、使用時にはこれを水に溶解させた水溶液として容易に薬注制御することができ、その際の溶解性も速く、取り扱い性、作業性に優れる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
なお、本明細書において、「ポリマー」とは「ホモポリマー（単独重合体）」と「コポリマー（共重合体）」を含む重合体ないしは重合物の総称である。ただし、ホモポリマーは繰り返し単位が１種類であるものの他、同種の繰り返し単位、即ち、同一の一般式で表される２種以上の繰り返し単位を含むものを包含するものとする。
また、「（メタ）アクリル」は「アクリル」及び／又は「メタアクリル（メタクリル）」をさし、「（メタ）アクリレート」、「（メタ）アクリロ」についても同様である。
【００２８】
［作用機構］
本発明において、特定のカチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの各ポリマーの相互作用の詳細については明確でないが、以下のような作用機構の相乗効果により、本発明の効果が発現されるものと推定される。
（１）  カチオン性ポリマーＡに含まれるベンジル４級化塩のベンジル基に由来する高い疎水性のために、本発明の汚泥脱水剤を添加して得られる凝集フロックの水親和性が低下し、含水率が下がり易い脱水性に優れた凝集フロックが形成される。
（２）  カチオン性ポリマーＢのアンモニウム塩は、アミジン系カチオン性ポリマーであるカチオン性ポリマーＣと同程度にカチオン度が高く、脱水ケーキ含水率の更なる低減に寄与し、このカチオン性ポリマーＢの併用で、カチオン性ポリマーＣの必要量を低減することが可能となる。
（３）  アミジン系カチオン性ポリマーであるカチオン性ポリマーＣは、その特徴的なフロック形成力によりフロックの強度を高め、脱水機の圧搾圧力に抗するフロック強度を得るために寄与する。
【００２９】
［カチオン性ポリマーＡ］
本発明で用いるカチオン性ポリマーＡは、下記一般式（１）で表されるベンジル系カチオン単位（１）（以下「ベンジル系カチオン単位（１）」と称す場合がある。）を繰り返し単位として含むものである。
【００３０】
【化４】
0006447203.tif 000005
【００３１】
（一般式（１）中、Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキレン基を表し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは各々独立に炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ４はベンジル基を表す。Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｚ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００３２】
上記一般式（１）において、Ｒ１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ２はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素数１〜４のアルキレン基であり、プロピレン基及びブチレン基は直鎖状であってもよく、側鎖を有するものであってもよい。Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは各々独立にメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ４はベンジル基である。また、Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−であり、Ｚ−は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、１／２ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＨ３ＳＯ４−、Ｃ２Ｈ５ＳＯ４−などの塩形成性アニオンである。
【００３３】
一般式（１）で表される繰り返し単位を有するカチオン性ポリマーＡは、下記一般式（１Ａ）で表されるベンジル系カチオン性モノマーを用いて製造される。
【００３４】
【化５】
0006447203.tif 000006
【００３５】
（上記式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ、Ｒ４、Ａ及びＺ−は一般式（１）におけると同義であり、その具体例も同様である。）
【００３６】
一般式（１Ａ）で表されるベンジル系カチオン性モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミドなどの、ハロゲン化ベンジルによる四級化物などを挙げることができる。ハロゲン化ベンジルとしては、塩化ベンジル、臭化ベンジルなどを挙げることができる。
【００３７】
カチオン性ポリマーＡの製造にあたり、これらのベンジル系カチオン性モノマーは、１種を単独で用いることができ、また、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３８】
本発明で用いるカチオン性ポリマーＡは、上記のベンジル系カチオン性モノマーのホモポリマーを好適に用いることができるが、このベンジル系カチオン性モノマーと共重合可能な他のモノマー（以下、「共重合性モノマー」と称す場合がある。）の１種又は２種以上とのコポリマーであってもよい。なお、ベンジル系カチオン性モノマーのホモポリマーとは、２種以上のベンジル系カチオン性単位（１）が含まれるものを包含するものとする。
【００３９】
カチオン性ポリマーＡがベンジル系カチオン性モノマーと共重合性モノマーとのコポリマーである場合、使用される共重合性モノマーには特に制限はない。
【００４０】
この共重合性モノマーとしてのノニオン性ビニルモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミドなどのアミド類、アクリロニトリルやメタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの（メタ）アクリル酸のアルキルエステル類、酢酸ビニルなどのビニルエステル類、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳香族ビニル系化合物などを挙げることができる。これらのノニオン性ビニルモノマーは、１種を単独で用いることができ、また、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００４１】
本発明において、カチオン性ポリマーＡが上記のコポリマーである場合、コポリマー中のベンジル系カチオン単位（１）の割合が過度に少ないと本発明の効果を十分に得ることができない。従って、カチオン性ポリマーＡは、全繰り返し単位中のベンジル系カチオン単位（１）の割合が７０〜１００モル％で、ノニオン性ビニルモノマー由来の繰り返し単位が０〜３０モル％であることが好ましく、特に、全繰り返し単位中のベンジル系カチオン単位（１）の割合は８０〜１００モル％、とりわけ９０〜１００モル％であることが好ましい。
【００４２】
また、本発明で用いるカチオン性ポリマーＡは、０．１Ｎの塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が４ｄｌ／ｇ以上、特に６ｄｌ／ｇ以上であることが好ましい。固有粘度が４ｄｌ／ｇ未満であると、凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下するおそれがある。なお、この固有粘度の上限は通常１２ｄｌ／ｇ以下である。
【００４３】
また、本発明で用いるカチオン性ポリマーＡのコロイド当量は２．８〜３．７ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。コロイド当量が小さ過ぎるとベンジル基の疎水性効果が得難くなるため好ましくない。なお、カチオン性ポリマーＡのコロイド当量は「コロイド滴定法」（千手諒一著、南江堂（株）（Ｓ４４年１１月発行））により測定される。
【００４４】
本発明に用いるカチオン性ポリマーＡの製造方法には特に制限はなく、常法である溶液重合、懸濁重合、エマルション重合など、いずれの方法も用いることができる。水溶液重合においては、モノマーを水に溶解し、雰囲気を不活性ガスで置換し、重合温度まで昇温した後、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩などの水溶性重合開始剤を加えて重合することができる。
【００４５】
［カチオン性ポリマーＢ］
本発明で用いるカチオン性ポリマーＢは、少なくとも下記一般式（２）で表されるアンモニウム塩（以下「アンモニウム塩（２）」と称す場合がある。）を含むモノマー成分を重合又は共重合して得られるものである。
【００４６】
【化６】
0006447203.tif 000007
【００４７】
（一般式（２）中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６ａ，Ｒ６ｂは各々独立に炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のアルコキシ基又はベンジル基を表し、Ｑ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００４８】
一般式（２）において、Ｑ−としては塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、１／２ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＨ３ＳＯ４−、Ｃ２Ｈ５ＳＯ４−などが挙げられ、Ｒ５としては好ましくは水素原子である。
【００４９】
上記一般式（２）で表されるアンモニウム塩（２）としては、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）、ジアリルメチルベンジルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
【００５０】
カチオン性ポリマーＢは、アンモニウム塩（２）のみを用いた重合により得られるホモポリマーであってもよく、アンモニウム塩（２）と共重合可能な他のモノマー（以下、「共重合性モノマー」と称す場合がある。）、例えば、アクリルアミド等の、前述のカチオン性ポリマーＡの製造に用いられる共重合性モノマーとしてのノニオン性ビニルモノマーの１種又は２種以上とを共重合して得られるコポリマーであってもよいが、一般的には、下記一般式（２Ａ）で表されるアンモニウム塩（２）のホモポリマーとして用いられる。なお、このホモポリマーとは、２種以上のアンモニウム塩（２）に由来する構成単位が含まれるものを包含するものとする。
【００５１】
【化７】
0006447203.tif 000008
【００５２】
（一般式（２Ａ）中、Ｒ５，Ｒ６ａ，Ｒ６ｂ，Ｑ−は一般式（２）におけると同義である。）
【００５３】
なお、カチオン性ポリマーＢがアンモニウム塩（２）と他の共重合性モノマーとのコポリマーである場合、コポリマー中のアンモニウム塩（２）に由来する構成単位が過度に少ないと、本発明の効果を十分に得ることができない。従って、カチオン性ポリマーＢは、全繰り返し単位中のアンモニウム塩（２）に由来する構成単位の割合が７０〜１００モル％、特に８０〜１００モル％、とりわけ９０〜１００モル％であることが好ましい。
【００５４】
また、本発明で用いるカチオン性ポリマーＢは、１．０Ｎの硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が０．２ｄｌ／ｇ以上、特に０．５ｄｌ／ｇ以上であることが好ましい。固有粘度が０．２ｄｌ／ｇ未満であると、凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下するおそれがある。なお、この固有粘度の上限は通常７．０ｄｌ／ｇ以下である。
【００５５】
また、カチオン性ポリマーＢのコロイド当量は、５．０〜６．２ｍｅｑ／ｇ、特に５．５〜６．１ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。カチオン性ポリマーＢのコロイド当量がこの範囲であることにより高い凝集性が得られ、好ましい。カチオン性ポリマーＢのコロイド当量はカチオン性ポリマーＡと同様の方法により測定される。
【００５６】
本発明に用いるカチオン性ポリマーＢの製造方法には特に制限はなく、常法である溶液重合、懸濁重合、エマルション重合など、いずれの方法も用いることができる。水溶液重合においては、モノマーを水に溶解し、雰囲気を不活性ガスで置換し、重合温度まで昇温した後、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、２,２'−アゾビス(２−アミジノプロパン)二塩酸塩などの水溶性重合開始剤を加えて重合することができる。
【００５７】
［カチオン性ポリマーＣ］
本発明で用いるカチオン性ポリマーＣは、下記一般式（３）で表されるアミジン単位（以下「アミジン単位（３）」と称す場合がある。）又は下記一般式（４）で表されるアミジン単位（以下「アミジン単位（４）」と称す場合がある。）を繰り返し単位として有するものである。
【００５８】
【化８】
0006447203.tif 000009
【００５９】
（一般式（３），（４）中、Ｒ１１，Ｒ１２は各々独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｘ−は塩形成性アニオンを表す。）
【００６０】
上記一般式（３），（４）において、Ｘ−としては、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、１／２ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＨ３ＣＯＯ−、ＣＨ３ＳＯ４−、Ｃ２Ｈ５ＳＯ４−などが挙げられる。
【００６１】
本発明で用いるアミジン単位（３）又はアミジン単位（４）を繰り返し単位として含むカチオン性ポリマーＣ（アミジン単位（３）とアミジン単位（４）の両方を含むものであってもよい。）は、下記一般式（５）で表されるＮ−ビニルカルボン酸アミド又はＮ−イソプロペニルカルボン酸アミドと、下記一般式（６）で表される（メタ）アクリロニトリルと、必要に応じて用いられるこれらと共重合可能なモノマー（以下「共重合性モノマー」と称す場合がある。）を共重合し、得られたコポリマーを加水分解及びアミジン化することによって得ることができる。
【００６２】
【化９】
0006447203.tif 000010
【００６３】
（ただし、式中、Ｒ１１は水素原子又はメチル基、Ｒ１３は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である。）
【００６４】
ＣＨ２＝ＣＲ１２−ＣＮ    …（６）
【００６５】
（ただし、式中、Ｒ１２は水素原子又はメチル基である。）
【００６６】
上記のＮ−ビニルカルボン酸アミドとしては、例えば、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルプロピオンアミド、Ｎ−ビニルブチルアミド、Ｎ−ビニルバレルアミドなどを挙げることができる。Ｎ−イソプロペニルカルボン酸アミドとしては、例えば、Ｎ−イソプロペニルホルムアミド、Ｎ−イソプロペニルアセトアミド、Ｎ−イソプロペニルプロピオンアミド、Ｎ−イソプロペニルブチルアミド、Ｎ−イソプロペニルバレルアミドなどを挙げることができる。
【００６７】
必要に応じてＮ−ビニルカルボン酸アミド又はＮ−イソプロペニルカルボン酸アミドの代わりに、Ｎ−ビニルこはく酸イミド、Ｎ−ビニルグルタルイミド、Ｎ−イソプロペニルこはく酸イミド、Ｎ−イソプロペニルグルタルイミドなどのＮ−ビニルカルボン酸イミド又はＮ−イソプロペニルカルボン酸イミドを使用することができる。
【００６８】
共重合性モノマーとしては、適当なモノマー反応性比を有するものであれば制限なく使用することができ、例えば、（メタ）アクリルアミド、スチレン、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドンなどのノニオン性モノマー、（メタ）アクリル酸又はそのアルカリ金属塩、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、スチレンスルホン酸などのスルホン基を有するモノマー又はそのアルカリ金属塩などのアニオン性モノマー、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどの３級塩若しくは４級アンモニウム塩などのカチオン性モノマーなどの１種又は２種以上を挙げることができる。
【００６９】
重合方法には特に制限はなく、使用するモノマー及び生成するポリマーの溶解性などに応じて、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などを選ぶことができる。例えば、使用するモノマーも生成するポリマーも水溶性であれば、水溶液重合が可能であり、モノマーを水に溶解し、不活性ガスをバブリングし、所定温度まで昇温した後、水溶性重合開始剤を添加することによってポリマーを得ることができる。水溶液重合により得られたポリマーは、そのまま又は単離した後、加水分解及びアミジン化反応に供することができる。また、使用するモノマーの水への溶解度が小さいときは、懸濁重合、乳化重合などを用いることができる。
【００７０】
懸濁重合においては、水、モノマー、乳化剤、水溶性の重合開始剤及び炭化水素系分散媒などを不活性ガス雰囲気中で撹拌下に加熱することによりポリマーを得ることができる。
【００７１】
重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、２,２'−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩など、一般的な開始剤を用いることができるが、アゾ系化合物が特に好ましい。
【００７２】
本発明において、上記のポリマーの水溶液又は懸濁液を酸又はアルカリの存在下に加熱することにより、ポリマー中の酸アミド単位を加水分解してアミン単位とし、さらにアミン単位と隣接するニトリル単位の反応によりアミジン単位（３）及び／又は（４）を生成するアミジン化反応を行う。
アミジン単位（３），（４）は反応するモノマーの異性体によって決定される。なお、この異性体は通常、共存している。
【００７３】
加水分解及びアミジン化反応は２段階で行うことができるが、通常は１段階で行うことが好ましい。ポリマーの構造と目的の加水分解率及びアミジン化率に応じて、反応条件を選択することが可能である。通常は上記のポリマーを５〜８０重量％の水溶液又は懸濁液とし、酸アミド単位に対し１〜５当量倍の酸、又は酸アミド単位に対し１〜５当量倍のアルカリを加え、４０〜１００℃に加熱することにより加水分解及びアミジン化反応を行うことができる。酸による加水分解及びアミジン化反応を行った場合には、得られるカチオン性ポリマーＡのアミノ基はアンモニウム塩を形成する。
【００７４】
なお、前記の共重合性モノマーのうち、（メタ）アクリルアミド類及び（メタ）アクリレート類に由来するポリマー中の構造単位は、加水分解によって一部は（メタ）アクリル酸単位に変化する。
【００７５】
アミジン単位（３），（４）を有するカチオン性ポリマーＣを構成する全繰り返し単位に占めるアミジン単位（３），（４）の割合は、２０〜９０モル％であることが好ましく、５０〜９０モル％であることがさらに好ましい。カチオン性ポリマーＡ中のアミジン単位（３），（４）が少な過ぎるとアミジン単位（３），（４）を含むことによる含水率減少効果が低下する。全繰り返し単位中にアミジン単位（３），（４）を９０モル％よりも多く含むポリマーは製造が容易ではない。
【００７６】
アミジン単位（３），（４）を有するカチオン性ポリマーＣは、高分子量であることが好ましく、分子量の指標となる１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度が１ｄｌ／ｇ以上であることが好ましく、３ｄｌ／ｇ以上であることがさらに好ましい。なお、この固有粘度の上限は通常１０ｄｌ／ｇ以下である。
【００７７】
また、カチオン性ポリマーＣのコロイド当量は、５．０〜６．４ｍｅｑ／ｇ、特に５．５〜６．４ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。カチオン性ポリマーＣのコロイド当量がこの範囲であることにより高い凝集性が得られ、好ましい。カチオン性ポリマーＣのコロイド当量はカチオン性ポリマーＡと同様の方法により測定される。
【００７８】
本発明において、カチオン性ポリマーＣは、上記アミジン化反応を終了した水溶液のまま又は濃縮若しくは希釈した水溶液として、汚泥脱水剤に使用することができる。或いは、カチオン性ポリマーＣの水溶液又は懸濁液を公知の方法で分離、乾燥して粉末化して使用することができる。
【００７９】
［カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣの割合］
本発明の汚泥脱水剤中のカチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの割合は、これらの合計１００重量％におけるカチオン性ポリマーＡの割合が５０〜９０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が５〜４０重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％であり、特にカチオン性ポリマーＣの割合は３０重量％未満、中でも２５重量％以下であることが好ましく、特に好ましくは、カチオン性ポリマーＡの割合が６０〜８０重量％、カチオン性ポリマーＢの割合が１５〜３５重量％、カチオン性ポリマーＣの割合が２〜３０重量％である。
各カチオン性ポリマーの割合が上記範囲外であると、これらの３種のカチオン性ポリマーを組み合わせて用いることによる本発明の効果を得ることができない。
【００８０】
［汚泥脱水剤の形態］
本発明の汚泥脱水剤は、上述のカチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとを含むものであればよく、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとが別々に提供されるものであっても、これらが予め混合されて一剤化されたものであってもよい。
【００８１】
カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとが予め所定の割合で混合されて一剤化されたものであれば、汚泥への脱水剤の添加制御が簡略化され、好ましい。
例えば、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとを粉末状態で所定の配合に混合した粉末組成物として製剤化し、使用する場合は０．１〜０．５重量％程度の水溶液として汚泥に添加することができる。
或いは、各々のカチオン性ポリマーを別々に溶解して各々の水溶液を汚泥に添加しても同等の効果を得ることができる。
【００８２】
なお、本発明の汚泥脱水剤は、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣ以外の他の薬剤例えばスルファミン酸等の粉末酸や硫酸ナトリウム等の塩類等の１種又は２種以上を含有していてもよい。
【００８３】
［脱水方法］
本発明の汚泥脱水剤を汚泥に添加して脱水するには、本発明の汚泥脱水剤を汚泥に添加して２０秒〜５分程度混合した後、脱水機に投入して脱水すれば良い。
この汚泥脱水剤と汚泥との混合は、移送配管内で行ってもよく、別途設けた凝集反応槽で行ってもよい。また、遠心脱水機のように混合機構を有する脱水機であれば、脱水前の混合工程を省略することができる。
【００８４】
汚泥への汚泥脱水剤の添加量としては、十分な凝集効果で高い脱水性が得られる程度であれば良く、汚泥性状や用いるポリマーの種類などによって適宜決定されるが、通常、ＳＳ０．４〜４．０重量％程度の汚泥に対してカチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとの合計の添加量が２０〜１６００ｍｇ／Ｌ、特に６０〜１２００ｍｇ／Ｌ程度、すなわち、汚泥のＳＳに対して０．５〜４．０重量％、特に１．５〜３．０重量％程度となるような添加量とすることが好ましい。
【００８５】
なお、カチオン性ポリマーＡとカチオン性ポリマーＢとカチオン性ポリマーＣとは汚泥に対して同時に添加してもよく、予め混合して添加してもよく、別々に添加してもよい。
【００８６】
凝集反応槽としては、撹拌羽のついた縦型の一般的な凝集反応槽を用いることができ、特別な反応装置は必要としない。また、適用できる脱水機にも特に制限はなく、多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機、回転加圧（ロータリー）脱水機、フィルタープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機等、様々な脱水機を適用することができるが、本発明の汚泥脱水剤を用いる汚泥脱水方法では、特にフロック強度が強く、濾水性に優れたフロックを形成することができることから、金属メッシュ、金属スリットあるいはワイヤーからなる濾過ゾーンと圧密圧搾工程を有する脱水機である多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機、回転加圧脱水機が好適に用いられる。
【００８７】
本発明によれば、このような脱水処理により、従来の汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法に比較して１〜２ポイント低含水率の脱水ケーキを得ることができる。得られた脱水ケーキは焼却処分又は埋め立て処分などに供される。
【００８８】
なお、本発明で脱水処理する汚泥には特に制限はなく、例えば下水、し尿、一般産業排水処理などで発生する有機性汚泥や食品工場、水産加工工場、食肉加工工場、畜産業等から排出される余剰汚泥、或いはこれらの汚泥を含む混合汚泥が挙げられる。
特に、本発明による効果は、ポリマーＡの高塩類濃度での高い凝集能力と、ポリマーＢ及びポリマーＣの高い荷電中和能力との相乗作用であることから、未洗浄の消化汚泥のように、導電率２５０ｍＳ／ｍ以上、例えば３００〜３０００ｍＳ／ｍの高塩類濃度の有機性汚泥に対して良好な脱水効果が得られるため、このような汚泥の脱水処理に好適である。通常、これらの有機性汚泥は、ＶＳＳ／ＳＳ比が６０〜９０、１００メッシュふるいで測定される繊維状物がＳＳ重量の０〜１５重量％である。
【実施例】
【００８９】
以下に、製造例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下において、「％」は「重量％」を意味する。
【００９０】
［カチオン性ポリマー］
以下の実施例及び比較例で用いたカチオン性ポリマーは次の通りである。
【００９１】
【表１】
0006447203.tif 000011
【００９２】
＜製造例１：カチオン性ポリマーＡ−１の製造＞
撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素導入管をつけた５００ｍＬフラスコに、ジメチルアミノエチルメタアクリレートのベンジルクロライド４級化物の２．０モル／Ｌ溶液を３００ｍＬ入れ、雰囲気を窒素ガスで置換した。ここへ２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩を５．０×１０−４モル／Ｌ加え、４０℃に昇温し１０時間重合を行なった。得られたポリマーゲルをアセトン中で裁断し、濾過した後、真空乾燥して粉末ポリマーを得た。
このカチオン性ポリマーの、０．１Ｎの塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度は、６．６ｄｌ／ｇであった。また、このカチオン性ポリマーのコロイド当量は、ｐＨ＝４において３．６ｍｅｑ／ｇであった。このカチオン性ポリマーを、ポリマーＡ−１とする。
【００９３】
＜製造例２：カチオン性ポリマーＢ−１の製造＞
撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素導入管をつけた５００ｍＬフラスコに、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドの２０モル／Ｌ溶液を３００ｍＬ入れ、雰囲気を窒素ガスで置換した。ここへ２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩を１．３×１０−３モル／Ｌ加え、４０℃に昇温し２０時間重合を行なった。得られたポリマーゲルをアセトン中で裁断し、濾過した後、真空乾燥して粉末ポリマーを得た。
このカチオン性ポリマーの、１．０Ｎの硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度は、０．７ｄｌ／ｇであった。また、このカチオン性ポリマーのコロイド当量は、ｐＨ＝４において５．９ｍｅｑ／ｇであった。このカチオン性ポリマーを、ポリマーＢ−１とする。
【００９４】
＜製造例３：カチオン性ポリマーＣ−１の製造＞
撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素導入管をつけた５００ｍｌフラスコに、Ｎ−ビニルホルムアミド３５．５ｇ（０．５モル）、アクリロニトリル２６．５ｇ（０．５モル）及び水３１０ｇを入れ、雰囲気を窒素で置換した。撹拌しつつ６０℃に昇温し、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩の１０％水溶液１．０ｇを添加し、６０℃を保ったまま５時間重合を続けた。水中にポリマーが析出した懸濁液に濃塩酸９８．１ｇ（塩化水素として１．０モル）を加え、加熱して還流しつつ４時間反応し、ポリマーをアミジン化した。得られたポリマー溶液をアセトン中に添加し、析出したポリマーを真空乾燥した。
このカチオン性ポリマーの、１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度は、４．０ｄｌ／ｇであった。また、このカチオン性ポリマーのコロイド当量は、ｐＨ＝４において５．８ｍｅｑ／ｇであった。このカチオン性ポリマーを、ポリマーＣ−１とする。
【００９５】
＜製造例４：カチオン性ポリマーＸ−１の製造＞
攪拌機、還流冷却管、温度計及び窒素導入管をつけた５００ｍＬフラスコに、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物とアクリルアミドの割合が８０：２０モル％で全モノマー濃度が２．０モル／Ｌになるように調整したモノマー溶液を３００ｍＬ入れ、雰囲気を窒素ガスで置換した。ここへ過硫酸カリウムを５．０×１０−３モル／Ｌ加え、４０℃に昇温し１０時間重合を行なった。得られたポリマーゲルをアセトン中で裁断し、濾過した後、真空乾燥して粉末ポリマーを得た。
このカチオン性ポリマーの、１．０Ｎの硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度は、６．５ｄＬ／ｇであった。また、このカチオン性ポリマーのコロイド当量は、ｐＨ＝４において４．８ｍｅｑ／ｇであった。このカチオン性ポリマーを、ポリマーＸ−１とする。
【００９６】
＜製造例５：カチオン性ポリマーＸ−２の製造＞
攪拌機、還流冷却管、温度計及び窒素導入管をつけた５００ｍＬフラスコに、ジメチルアミノエチルメタアクリレートの塩化メチル４級化物の２．０モル／Ｌ溶液を３００ｍＬ入れ、雰囲気を窒素ガスで置換した。ここへ２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩を５．０×１０−４モル／Ｌ加え、４０℃に昇温し１０時間重合を行なった。得られたポリマーゲルをアセトン中で裁断し、濾過した後、真空乾燥して粉末ポリマーを得た。
このカチオン性ポリマーの、１．０Ｎの硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度は、６．２ｄＬ／ｇであった。また、このカチオン性ポリマーのコロイド当量は、ｐＨ＝４において４．８ｍｅｑ／ｇであった。このカチオン性ポリマーを、ポリマーＸ−２とする。
【００９７】
［汚泥性状］
以下の実施例及び比較例において、机上試験での脱水試験に供した汚泥Ｉ〜IIIの性状は下記表２〜４に示す通りであり、実機試験に供した汚泥IVの性状は下記表５に示す通りである。
【００９８】
【表２】
0006447203.tif 000012
【００９９】
【表３】
0006447203.tif 000013
【０１００】
【表４】
0006447203.tif 000014
【０１０１】
【表５】
0006447203.tif 000015
【０１０２】
［試験方法］
以下の実施例及び比較例における机上試験及び実機試験は以下の方法で行った。
【０１０３】
＜机上試験＞
汚泥２００ｍＬを３００ｍＬ容のビーカーに採取し、各種脱水剤を添加し、１８０ｒｐｍで３０秒反応させて凝集させた。カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマー（ＰＡ−９２３）との併用処理である実施例７および比較例１１，１２に関しては、カチオン性ポリマー添加後１８０ｒｐｍで攪拌し、５秒経過後にアニオン性ポリマー（ＰＡ−９２３）を添加し、引き続き２５秒攪拌して凝集させた。次いで、ブフナーロートに直径５０ｍｍの筒をセットし、ここに凝集させた汚泥を流し入れ、２０秒後の濾過量を測定した。また、濾取された凝集物のフロック径と濾液へのＳＳのリーク量（ＳＶ：Ｓｌｕｄｇｅ  Ｖｏｌｕｍｅ）を測定した。濾過量は多い程、フロック径は大きい程、ＳＶは少ない程好ましい。
また、以下の方法で凝集フロック強度の評価と脱水ケーキの含水率の測定を行った。
【０１０４】
<フロック強度>
濾過後のブフナーロート上の凝集物を手に取り、徐々に絞ってその時の強度をフロック強度として以下の基準で判定した。
○：１回で容易に絞り込まれ流動性の無い固形物が得られ、絞る過程でＳＳの漏れが無い。
△○：上記○と下記△の中間。
△：４から５回緩やかに絞ると固形物となるが、その間に指からのフロックの漏れが認められる。
×：緩やかに絞ってもフロックが指の間から抜ける。
上記の評価で多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機、回転加圧脱水機での脱水工程後半の圧密圧搾工程でのフロック耐性を相対的に評価することができ、評価は「△○」又は「○」であることが好ましい。
【０１０５】
<ケーキ含水率>
濾過後のブフナーロート上の凝集物を、直径３０ｍｍ、高さ１７．５ｍｍのカラムに詰め、０．１ＭＰａで６０秒圧搾して脱水ケーキを得た。この脱水ケーキの含水率を測定した。
【０１０６】
＜実機試験＞
汚泥処理量７５ｍ３／ｄａｙの嫌気性消化汚泥の脱水設備の凝集槽に各種脱水剤を添加して凝集処理したときに凝集フロックのフロック径を外観観察により求めると共に、スクリュープレス脱水機で脱水ケーキの含水率を測定した。
【０１０７】
なお、脱水ケーキの含水率は脱水ケーキを１０５℃で１日乾燥させ、乾燥前の脱水ケーキの重量と乾燥後の脱水ケーキの重量とから算出した。
【０１０８】
［実施例１，２、比較例１〜６］
下記表６に示すカチオン性ポリマーを、それぞれ脱水剤として用い、各脱水剤を表７，８に示す添加量で汚泥Ｉ（机上試験の場合）又は汚泥IV（実機試験の場合）に添加して、前述の机上試験及び実機試験を行い、結果を表７，８に示した。
なお、脱水剤は、いずれも０．２重量％水溶液として添加した。表７，８に示す脱水剤添加量は、有効成分（カチオン性ポリマー）としての添加量を示す。
【０１０９】
【表６】
0006447203.tif 000016
【０１１０】
【表７】
0006447203.tif 000017
【０１１１】
【表８】
0006447203.tif 000018
【０１１２】
＜考察＞
以上の結果から次のことが分かる。
【０１１３】
（机上試験）
ポリマーＡ−１単独の比較例１では、ＳＳのリークは少ないが、フロック強度が弱く、更にケーキ含水率も高い。また、ポリマーＣ−１単独の比較例２では、ケーキ含水率は低いが、濾液へのＳＳのリーク（ＳＶ）が多い。
ポリマーＡ−１とポリマーＣ−１とを併用した比較例３，４では、高価なアミジン系カチオン性ポリマーであるポリマーＣ−１の配合割合を多くするか（比較例３）、配合割合が少ない場合は添加量を多く（比較例４）しないと、十分な効果が発揮されず、いずれの場合もポリマーＣ−１の使用量が多くなり、処理コストが高くつく。比較例５，６は脱水できる状態ではなかった。
これに対して、ポリマーＡ−１とポリマーＣ−１に更にポリマーＢ−１を配合して用いた実施例１，２では、ポリマーＣ−１単独の比較例２と比較するとケーキ含水率は高いものの、濾液量やＳＳリーク等が良く、総合的にみるとどの比較例よりも良い結果であった。さらに処理コストもポリマーＣ−１単独処理より安価ですむので、適用メリットは大きいと考える。
【０１１４】
（実機試験）
ポリマーＡ−１とポリマーＢ−１とポリマーＣ−１とを併用した実施例１では、ポリマーＣ−１単独使用の比較例２よりもケーキ含水率を低下することができた。このことから、本発明の汚泥脱水剤は、金属メッシュによる濾過圧密圧搾タイプのスクリュープレス、多重円盤脱水機等に適する特性を有することが分かる。
【０１１５】
［実施例３〜６、比較例７〜１０］
下記表９に示すカチオン性ポリマーを、それぞれ脱水剤として用い、各脱水剤を表１０に示す添加量で汚泥IIに添加して、前述の机上試験を行い、結果を表１０に示した。
なお、脱水剤は、いずれも０．２重量％水溶液として添加した。表１０に示す脱水剤添加量は、有効成分（カチオン性ポリマー）としての添加量を示す。
【０１１６】
【表９】
0006447203.tif 000019
【０１１７】
【表１０】
0006447203.tif 000020
【０１１８】
＜考察＞
汚泥IIは全体的にフロックが大きくなりにくい上、含水率も下がりにくく、処理が難しい汚泥であったと言える。上記のような結果となった要因として、汚泥中のＳＳ分が多く、ＳＳあたりの脱水剤の添加量が足りなかったことが考えられる。
難しい条件ではあったが、すべての実施例でも十分に脱水機にかけられる状態になり、かついずれの比較例よりも良い結果が得られた。
【０１１９】
［実施例７、比較例１１，１２］
下記表１１に示すカチオン性ポリマー系脱水剤と、栗田工業（株）製アニオン性高分子凝集剤「クリファームＰＡ−９２３」（「ＰＡ−９２３」と記載する。）を脱水剤として用い、各脱水剤を表１２に示す添加量で汚泥IIIに添加して、前述の机上試験を行い、結果を表１２に示した。
なお、カチオン性ポリマー系脱水剤は、いずれも０．２重量％水溶液として添加した。表１２に示すカチオン性ポリマー系脱水剤添加量は、有効成分（カチオン性ポリマー）としての添加量を示す。
【０１２０】
【表１１】
0006447203.tif 000021
【０１２１】
【表１２】
0006447203.tif 000022
【０１２２】
以上の結果から、本発明では、ケーキ含水率は汚泥性状によっては従来処理と同等かやや劣る結果となることも予測されるが、アミジン系カチオン性ポリマーの割合が少ないことを考慮すると従来に比べて安価に処理できることが分かる。