(57)【要約】【課題】都市下水消化汚泥や工業排水の生物処理汚泥等の難脱水性汚泥を、低コストで能率よく脱水できるようにする。【解決手段】カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等の有機質高分子凝集剤から選択される少なくとも１種類の凝集剤と、パルプ及び／又はパルプ粕とを組み合わせて汚泥に混合、凝縮した後、脱水することにより、難脱水性汚泥の脱水効率を、従来の有機質高分子凝集剤だけを用いて脱水するものや、これに粉末パルプを加えて脱水するものに比して向上できる。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕とを組み合わせて汚泥に添加し混合、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。
【請求項２】
請求項１において、有機質高分子凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、これら高分子凝集剤を合成するために用いられる単量体の二種以上を混合して得られる両性高分子凝集剤から選択される少なくとも１種類の高分子凝集剤であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項３】
請求項２において、カチオン性高分子凝集剤は、下記一般式（１）〜（４）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上を含有するものであることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【化１】
2004089780.tif 000015
式中、Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基あるいはアルコキシル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であって、同種でも異種でもよく、Ａは酸素又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基あるいはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化２】
2004089780.tif 000016
式中、Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化３】
2004089780.tif 000017
式中、Ｒ９、Ｒ１０は水素又はメチル基、Ｘ３−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化４】
2004089780.tif 000018
式中、Ｒ１１は水素又はメチル基、Ｘ４−は陰イオンをそれぞれ表す。
【請求項４】
請求項２において、両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（４）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上と下記一般式（５）で表されるアニオン性構造単位の一種以上とを含有する両性高分子凝集剤であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【化５】
2004089780.tif 000019
式中、Ｒ１２は水素、メチル基あるいはカルボキシメチル基、Ｒ１３はＳＯ３Ｙ１、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｙ１、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３Ｙ１、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯＹ１あるいはＣＯＯＹ１、Ｒ１４はＣＯＯＹ２をそれぞれ表し、ここにおいてＹ１、Ｙ２は水素又は陽イオンをそれぞれ表す。
【請求項５】
請求項１乃至４において、前記パルプ及び／又はパルプ粕が、サルファイト法により製造される溶解パルプ又はパルプ粕であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項６】
請求項２において、前記カチオン性高分子凝集剤が、アミジン系水溶性高分子であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項７】
請求項２において、前記両性高分子凝集剤が、下記一般式（６）、（７）、（８）で表される単量体及び（メタ）アクリルアミドのモル％をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとしたときに、５０≧ａ≧５、５０≧ｂ≧５、５０≧ｃ≧５、８５≧ｄ≧０の範囲にあり、かつ１．０≧ｃ／（ａ＋ｂ）≧０．１の条件を満たす関係にある単量体混合物を塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で、分散重合法により製造した粒径１００μｍ以下の高分子微粒子からなる両性水溶性高分子分散液であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【化６】
2004089780.tif 000020
式中、Ｒ１５は水素又はメチル基、Ｒ１６、Ｒ１７は炭素数１〜３のアルキル基又はアルコキシル基、Ｒ１８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であって、同種でも異種でもよく、Ａは酸素又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基、Ｘ５−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化７】
2004089780.tif 000021
式中、Ｒ１９は水素又はメチル基、Ｒ２０、Ｒ２１は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｘ６−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化８】
2004089780.tif 000022
式中、Ｒ２２は水素、メチル基あるいはカルボキシメチル基、Ｒ２３はＳＯ３Ｙ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｙ３、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３Ｙ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯＹ３あるいはＣＯＯＹ３、Ｒ２４はＣＯＯＹ４をそれぞれ表し、ここにおいてＹ３、Ｙ４は水素又は陽イオンをそれぞれ表す。
【請求項８】
請求項１乃至７において、前記汚泥にパルプ及び／又はパルプ粕を添加、混合した後、前記有機質高分子凝集剤を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項９】
請求項１乃至７において、有機質高分子凝集剤を添加、混合した後、パルプ及び／又はパルプ粕を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７において、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕の混合物を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０において、有機質高分子凝集剤の分子量が、１００万〜２０００万であることを特徴とする汚泥の脱水方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１において、有機質高分子凝集剤と前記パルプ及び／又はパルプ粕に加え、無機質凝集剤を併用することを特徴とする汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の脱水方法に関するものであり、特に、有機高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕とを組み合わせて汚泥に添加、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の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、難脱水性の汚泥に対しては、カチオン性又は両性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とを組み合わせて脱水処理する方法が知られている（例えば、特開平６−２４６３００号公報、特開平７−１００５００号公報）。また、例えば古紙を原料とする粉末パルプを有機汚泥に添加、混合した後、カチオン性又は両性高分子凝集剤を添加混合し、脱水処理する方法も知られている（例えば特開平９−２１６０００号公報）。しかしながら、カチオン性又は両性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とを組み合わせて用いる脱水処理方法は、脱水ケーキの含有率は確かに低下するものの、凝集剤添加量が増加し、その分、処理コストが上昇することが避けられないことになる。また、前記古紙を原料とした粉末パルプとカチオン性又は両性高分子凝集剤とを組み合わせて用いる脱水処理方法にも問題がある。つまり、脱水時セルロースなどを併用すると、脱水時凝集汚泥から水分が離脱していくための水路として細孔を確保する必要があり、そのため汚泥脱水に適した特殊な繊維質素材が必要になるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、地球環境の保全が強くさけばれており、物を生産することはそれだけエネルギーを消費し、地球環境の悪化や温暖化に影響を与えていることが共通の認識となっている。そのためリサイクル化が検討され、不要物を有用化する開発研究も盛んに行われている。本発明の目的は、不要物を有効に使用するという観点と難脱水性の汚泥を如何に効率よく処理するかという観点とを結合することをテーマとして捉え、前述した従来の手法に比して難脱水性の汚泥を効率よくしかも低コストで処理する方法を提供せんとすることであり、ここに本発明が解決せんとする課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下に記載する発明を完成するに至った。
請求項１の発明は、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕とを組み合わせて汚泥に添加し混合、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である。
請求項２の発明は、請求項１において、有機質高分子凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、これら高分子凝集剤を合成するために用いられる単量体の二種以上を混合して得られる両性高分子凝集剤から選択される少なくとも１種類の高分子凝集剤であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項３の発明は、請求項２において、カチオン性高分子凝集剤は、下記一般式（１）〜（４）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上を含有するものであることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
【化９】
2004089780.tif 000002
式中、Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基あるいはアルコキシル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であって、同種でも異種でもよく、Ａは酸素又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基あるいはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化１０】
2004089780.tif 000003
式中、Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化１１】
2004089780.tif 000004
式中、Ｒ９、Ｒ１０は水素又はメチル基、Ｘ３−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化１２】
2004089780.tif 000005
式中、Ｒ１１は水素又はメチル基、Ｘ４−は陰イオンをそれぞれ表す。
請求項４の発明は、請求項２において、両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（４）で表されるカチオン性構造単位から選択される一種以上と下記一般式（５）で表されるアニオン性構造単位の一種以上とを含有する両性高分子凝集剤であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
【化１３】
2004089780.tif 000006
式中、Ｒ１２は水素、メチル基あるいはカルボキシメチル基、Ｒ１３はＳＯ３Ｙ１、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｙ１、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３Ｙ１、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯＹ１あるいはＣＯＯＹ１、Ｒ１４はＣＯＯＹ２をそれぞれ表し、ここにおいてＹ１、Ｙ２は水素又は陽イオンをそれぞれ表す。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、前記パルプ及び／又はパルプ粕が、サルファイト法により製造される溶解パルプ又はパルプ粕であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項６の発明は、請求項２において、前記カチオン性高分子凝集剤が、アミジン系水溶性高分子であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項７の発明は、請求項２において、前記両性高分子凝集剤が、下記一般式（６）、（７）、（８）で表される単量体及び（メタ）アクリルアミドのモル％をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとしたときに、５０≧ａ≧５、５０≧ｂ≧５、５０≧ｃ≧５、８５≧ｄ≧０の範囲にあり、かつ１．０≧ｃ／（ａ＋ｂ）≧０．１の条件を満たす関係にある単量体混合物を塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で、分散重合法により製造した粒径１００μｍ以下の高分子微粒子からなる両性水溶性高分子分散液であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
【化１４】
2004089780.tif 000007
式中、Ｒ１５は水素又はメチル基、Ｒ１６、Ｒ１７は炭素数１〜３のアルキル基又はアルコキシル基、Ｒ１８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であって、同種でも異種でもよく、Ａは酸素又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基、Ｘ５は陰イオンをそれぞれ表す。
【化１５】
2004089780.tif 000008
式中、Ｒ１９は水素又はメチル基、Ｒ２０、Ｒ２１は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｘ６−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化１６】
2004089780.tif 000009
式中、Ｒ２２は水素、メチル基あるいはカルボキシメチル基、Ｒ２３はＳＯ３Ｙ３、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｙ３、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３Ｙ３、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯＹ３あるいはＣＯＯＹ３、Ｒ２４はＣＯＯＹ４をそれぞれ表し、ここにおいてＹ３、Ｙ４は水素又は陽イオンをそれぞれ表す。
請求項８の発明は、請求項１乃至７において、前記汚泥にパルプ及び／又はパルプ粕を添加、混合した後、前記有機質高分子凝集剤を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項９の発明は、請求項１乃至７において、有機質高分子凝集剤を添加、混合した後、パルプ及び／又はパルプ粕を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項１０の発明は、請求項１乃至７において、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕の混合物を添加、混合することを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０において、有機質高分子凝集剤の分子量が、１００万〜２０００万であることを特徴とする汚泥の脱水方法である。
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１において、有機質高分子凝集剤と前記パルプ及び／又はパルプ粕に加え、無機質凝集剤を併用することを特徴とする汚泥の脱水方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するパルプ及び／又はパルプ粕とは、以下に記載するようなものである。つまり、サルファイト法により製造される溶解パルプまたはパルプ粕、クラフトパルプ法により製造されるクラフトパルプ、あるいは各種パルプや古紙が配合された製紙原料である。この中では、サルファイト法で製造された溶解パルプ又はパルプ粕が特に好ましい。またここで、パルプ粕としては、例えばレーヨン製造用に用いる溶解パルプの品位規格に合格しない低質のパルプやクリーナー粕等があげられる。これらのパルプ及び／又はパルプ粕の粒度は特に限定されるものではないが、繊維長として、２０ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１０ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上であり、最も好ましくは５ｍｍ以下、０．５ｍｍ以上のものである。
従来、新聞、事務用紙、広告あるいはダンボールなどの古紙を乾式粉砕し、粉末状にして汚泥脱水に併用する方法は知られていた。脱水時、古紙粉末などを併用する意図は、脱水時凝集汚泥から水分が離脱していくための水路、即ち細孔を確保するためとして理論化される。また、汚泥に比べ親水性の低い微細粒子を共存させることにより汚泥の見かけの親水性を低下させ、脱水を促進するためである。そのため、汚泥に加える微細粒子は、適度の粒径を有する方が効率的であると考えられる。従って、古紙を乾式粉砕し、粉末状にしたものでは脱水時の細孔が確保されにくく、脱水ケーキの含水率も低下しにくい。そのため本発明においては、上記繊維長を有するパルプ及び／又はパルプ粕を採用することが好ましい。
【０００６】
次に本発明で使用する有機質高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、これら高分子凝集剤を合成するために用いられる単量体の二種以上を混合して得られる両性高分子凝集剤が例示され、これら有機質高分子凝集剤の中から選択される少なくとも１種類の高分子凝集剤である。そしてこれら有機質高分子凝集剤の中では、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤が好ましい。
【０００７】
ここにおいてカチオン性高分子凝集剤としては、前記一般式（１）〜（４）で表される構造単位から選択される一種以上及び非イオン性構造単位を各々含有するものが好適である。一般式（１）で表される構造単位を含有する高分子は、（メタ）アクリル系カチオン性高分子であり、該高分子はカチオン性単量体と非イオン性単量体との共重合によって合成することができる。カチオン性単量体の例としては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート類である（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチル、あるいはこれら単量体のモノハロゲン化物による四級アンモニウム塩である。その例としては、（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などがあげられる。これらカチオン性単量体は二種以上を併用して用いることもできる。カチオン性単量体のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％である。
【０００８】
非イオン性単量体の例としてはアクリルアミドを使用することが最も好ましいが、アクリルアミド以外の非イオン性単量体を共重合してもよい。このような非イオン性単量体の例として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（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などがあげられる。非イオン性単量体のモル％は、０〜９５モル％であり、好ましくは０〜９０モル％、最も好ましくは０〜８０モル％である。
【０００９】
前記一般式（２）で表される構造単位を含有するカチオン性高分子凝集剤は、ジアルキルジ（メタ）アリルアンモニウム塩類と非イオン性単量体との共重合によって合成することができる。ジアルキルジ（メタ）アリルアンモニウム猿類の例としては、ジメチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、ジエチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、メチルベンジルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物などである。非イオン性単量体は、前記非イオン性単量体が使用できる。カチオン性単量体のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％であり、また非イオン性単量体のモル％は前記と同様である。
【００１０】
前記一般式（３）で表される構造単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、ビニルアミジン系高分子であって、Ｎ−ビニルカルボン酸アミドと（メタ）アクリロニトリルとの共重合物の酸による加水分解反応により合成することができる。単量体であるＮ−ビニルカルボン酸の例としては、Ｎ−ビニルホルムアミドや、Ｎ−ビニルアセトアミドなどをあげることができる。使用する酸としては、無機、有機の強酸が好ましく、例えば塩酸、硝酸あるいはｐ−トルエンスルホン酸などである。また共重合するビニル系ニトリル類としては、アクリロニトリルが最も一般的である。加水分解後の分子中のアミジン基のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％である。非イオン性構造単位は、未加水分解のカルボン酸アミド基と未反応のニトリル基であり、そのモル％は０〜９５モル％であり、好ましくは０〜９０モル％、最も好ましくは０〜８０モル％である。
【００１１】
前記一般式（４）で表される構造単位を含有するカチオン性高分子凝集剤は、ビニルアミン系高分子であって、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド重合体の酸あるいはアルカリによる加水分解反応によって合成することができる。使用する酸としては、無機の強酸が好ましく、例えば塩酸、硝酸あるいはｐ−トルエンスルホン酸などである。またアルカリは苛性アルカリが好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどである。単量体であるＮ−ビニルカルボン酸の例としては、Ｎ−ビニルホルムアミドやＮ−ビニルアセトアミドなどをあげることができる。加水分解後の分子中のカチオン性基のモル％は、５〜１００モル％であり、好ましくは１０〜１００モル％、最も好ましくは２０〜１００モル％である。非イオン性構造単位は、未加水分解のカルボン酸アミド基であり、そのモル％は０〜９５モル％であり、好ましくは０〜９０モル％、最も好ましくは０〜８０モル％である。
【００１２】
また、本発明で使用する両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（４）で表される構造単位から選択される一種以上を５〜１００モル％、前記一般式（５）で表される構造単位から選択されるアニオン性基の一種以上を５〜６０モル％及び非イオン性構造単位を０〜９０モル％各々含有する。これら両性高分子凝集剤は、前記一般式（１）〜（４）で表される構造単位を有するカチオン性高分子凝集剤の製造時、アニオン性単量体を同時に共重合することにより合成することができる。アニオン性単量体の例としては、スルフォン基、カルボキシル基を有する単量体であり、両者を併用しても良い。スルフォン基含有の単量体の例は、ビニルスルフォン酸、ビニルベンゼンスルフォン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルフォン酸などである。またカルボキシル基含有の単量体の例は、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどである。これら両性高分子凝集剤の分子中のカチオン性基のモル％としては、前記一般式（１）〜（４）で表される構造単位から選択される一種以上を５〜１００モル％、アニオン性基のモル％は前記一般式（５）で表される構造単位を５〜６０モル％及び非イオン性構造単位を０〜９０モル％各々含有する。
【００１３】
また、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤の分子量としては、１００万〜２０００万であり、好ましくは３００万〜２０００万、さらに好ましくは５００万〜１５００万である。
【００１４】
本発明で使用する有機質高分子凝集剤は、どのような形態でも適用可能であるが、例えば、水溶液重合法によるペースト状製品、油中水型エマルジョン重合法によるラテックス製品、油中水型分散重合法による粉末状製品あるいは塩水溶液中分散重合法による分散液状製品などであり、好ましくはラテックス製品や分散液状製品である。
【００１５】
本発明で使用する有機質高分子凝集剤はカチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤が好ましく、これら凝集剤は、塩水溶液中に分散した高分子微粒子分散液からなる水溶性重合体が特に好ましい。これは特開昭６２−１５２５１号公報などに記載される方法によって合成することができる。この方法は、カチオン性単量体又はカチオン性単量体と非イオン性単量体を、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶なイオン性高分子からなる分散剤共存下で、撹拌しながら製造された粒径１００μｍ以下の高分子微粒子の分散液からなるものである。イオン性高分子からなる分散剤は、ジメチルジアリルアンモニウム塩化物、（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の単独重合体や非イオン性単量体との共重合体を使用する。塩水溶液を構成する無機塩類としては多価アニオン塩類であり、好ましくは硫酸塩又はリン酸塩、具体的には硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム等を例示することができ、これらの塩を濃度１５％以上の水溶液として用いることが好ましい。
【００１６】
前記両性水溶性高分子は、前記一般式（６）、（７）、（８）で表される単量体及び（メタ）アクリルアミドのモル％をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとしたときに、５０≧ａ≧５、５０≧ｂ≧５、５０≧ｃ≧５、８５≧ｄ≧０の範囲にあり、かつ１．０≧ｃ／（ａ＋ｂ）≧０．１の条件を満たす関係にある単量体混合物を塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で、分散重合法により製造した粒径１００μｍ以下の高分子微粒子からなる。この両性水溶性高分子は、メタアクリレート系四級アンモニウム塩基含有単量体単位とアクリレート系四級アンモニウム塩基含有単量体単位を同時に含むことができ、このようにすることにより特別凝集作用の優れた効果を発現する。
【００１７】
本発明の汚泥脱水方法は、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕を組み合わせて汚泥を脱水するが、その添加方法は任意である。即ち、有機質高分子凝集剤を添加、混合した後、パルプ及び／又はパルプ粕を添加しても良いし、パルプ及び／又はパルプ粕を添加、混合した後、有機質高分子凝集剤を添加してもよい。さらには有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕の混合物を汚泥に添加、混合しても良い。また、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕を別々にあるいは同時に添加しても良い。
さらにまた、本発明の汚泥脱水方法は、有機質高分子凝集剤とパルプ及び／又はパルプ粕に加え、無機質凝集剤を併用することも可能である。無機質凝集剤の例としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムあるいは硫酸バンドなどである。これら有機質高分子凝集剤、パルプ及び／又はパルプ粕、および無機質凝集剤の添加順序は特に限定されないが、パルプ及び／又はパルプ粕、無機質凝集剤、有機質高分子凝集剤の順が標準的なものである。また、無機質凝集剤と有機質高分子凝集剤とを添加し凝集させた後、最後にパルプ及び／又はパルプ粕を添加し、脱水するという方法もある。しかしながら処理する汚泥により最適な添加順を検討することが肝要である。
【００１８】
本発明で使用する有機質高分子凝集剤の汚泥に対する添加量は、乾燥固形分当り０．１〜３重量％であり、好ましくは０．２〜２重量％である。また併用するパルプ及び／又はパルプ粕の添加量としては、乾燥固形分当り１〜１００重量％であり、好ましくは５〜３０重量％である。高分子凝集剤との添加順は、どちらが先でも処理可能であるが、パルプ及び／又はパルプ粕を先に添加した後、高分子凝集剤を添加するのがより好ましい。
【００１９】
脱水機としては、デカンター、フィルタープレス、ベルトプレスあるいはスクリュープレスなど、従来から知られている装置を用いての脱水処理が行えるが、好ましくはフィルタープレス、スクリュープレスあるいはベルトプレスである。また、汚泥としては、下水の生汚泥あるいは余剰汚泥、その他、工業排水の生物処理汚泥、製紙工業におけるパルプスラッジ、総合排水汚泥などがあげられ、有機質、無機質の何れの汚泥にも適用できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を、実施例、比較例によってさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２１】
［合成例１］
温度計、撹拌器、窒素導入管、ペリスタポンプ（ＳＭＰ−２１型、東京理化器械製）に接続した単量体供給管及びコンデンサーを備えた５００ｍＬの４ツ口フラスコ内にメタアクリロイルオキシ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トリメチルアンモニウム塩化物構造単位：以下ＤＭＣと略記する）の８０重量％水溶液４６．３ｇ、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（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構造単位：以下ＤＭＱと略記する）の８０重量％水溶液６０．５ｇ、アクリル酸（アクリル酸構造単位：以下ＡＡＣと略記する）の６０重量％水溶液２０．６ｇ、アクリルアミド（アクリルアミド構造単位：以下ＡＡＭと略記する）の５０重量％水溶液３６．５ｇ、イオン交換水１７３．１ｇ、硫酸アンモニウム１２５．０ｇ、分散剤として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単独重合体３０．０ｇ（２０重量％水溶液、粘度６，４５０ｍＰａ・ｓ）をそれぞれ仕込み、ｐＨを３．３に調節した。このときの各単量体のモル％は、ＤＭＣ／ＤＭＱ／ＡＡＣ／ＡＡＭ＝２５／３５／２０／２０である。次ぎに、反応容器内の温度を３０±２℃に保ち、３０分間窒素置換をした後、開始剤として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１％水溶液１．０ｇ（対単量体０．０１％）を添加し重合を開始させた。内部温度を３０±２℃に保ち、重合開始から７時間反応させた時点で上記開始剤を対単量体０．０１％追加し、さらに７時間反応させ終了した。得られた分散液の仕込み単量体濃度は２０％であり、ポリマー粒径は１０μｍ以下、分散液の粘度は７５０ｍＰａ・ｓであった。また、静的光散乱法による分子量測定器（大塚電子製ＤＬＳ−７０００）によって重量平均分子量を測定した。これを試料のＣ−６とする。結果を表１に示す。
【００２２】
［合成例２〜９］
前記合成例１と同様の手法を用い、ＤＭＱ、ＤＭＣ、ジメチルジアクリルアンモニウム塩化物構造単位（以下ＤＤと略記する）、ビニルアミン塩酸塩構造単位（以下ＶＡｍと略記する）、アミジン塩酸塩構造単位（以下ＶＡＺと略記する）、ＡＡＣ、ＡＡＭを表図１に示すモル％となるように調製して重合し、試料のＣ−１〜５、７〜９を得た。結果を表１に示す。尚、表１の分子量は重量平均分子量であって、単位は万である。
【００２３】
【表１】
2004089780.tif 000010
【００２４】
［実施例１〜９］
都市下水消化汚泥（ｐＨ７．８４、全固形分２０，７７０ｍｇ／Ｌ）２００ｍＬをポリビーカーに採取し、平均繊維長が４ｍｍのパルプ粕を対汚泥固形分７％添加し、ビーカー移し変え撹拌を５回行って混合した後、表図１に示すカチオン性あるいは両性高分子凝集剤である試料Ｃ−１〜９を対汚泥固形分０．６％添加し、ビーカー移し変え撹拌を１０回行った後、ナイロン濾布＃２０２により濾過し、３０秒後の濾液量を測定した。また、濾過した汚泥をプレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水する。その後、ケーキ自己支持性（脱水ケーキの硬さ、含水率との関係）、ケーキ含水率（１０５℃で２０時間乾燥）および濾布剥離を観測した。結果を表２に示す。
【００２５】
［比較例１〜１０］
比較例として、試料Ｃ−１、３、５、７、８のカチオン性または両性高分子凝集剤を用い、パルプ粕を使用しない以外は前記実験例１〜９の手法に準じて脱水試験を行い（比較例１〜５）、またパルプ粕に換えて新聞古紙を乾燥粉砕して得たパルプ粉末を使用した以外は前記実験例１〜９の手法に準じて脱水試験を行い（比較例６〜１０）、その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2004089780.tif 000011
【００２７】
表２から、本発明を実施した実施例１〜９のものは、何れも比較例１〜１０のものと比べて何れも濾液量が多いうえ、脱水ケーキ硬さも高く、またケーキ含水率が低いことが確認された。このことから、本発明を実施した場合、汚泥の脱水効率に優れていることが確認される。
【００２８】
［実施例１０〜１８］
化学余剰汚泥（ｐＨ６．７５、全固形分２８，５００ｍｇ／Ｌ）２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実験例１〜９で使用したパルプ粕と同じものを対汚泥固形分１０％添加し、ビーカー移し変え撹拌を５回行って混合した後、表１に示すカチオン性あるいは両性高分子凝集剤Ｃ−１〜９を対汚泥固形分０．８％添加し、ビーカー移し変え撹拌を１０回行った後、ナイロン濾布＃２０２により濾過し、３０秒後の濾液量を測定した。また、濾過した汚泥をプレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水する。その後、ケーキ自己支持性（脱水ケーキの硬さ、含水率との関係）、ケーキ含水率（１０５℃で２０時間乾燥）および濾布剥離を観測した。結果を表３に示す。
【００２９】
［比較例１１〜２０］
比較例として、試料Ｃ−１、３、５、７、８のカチオン性または両性高分子凝集剤を用い、パルプ粕を使用しない以外は前記実験例９〜１８の手法に準じて脱水試験を行い（比較例１０〜１５）、またパルプ粕に換えて新聞古紙を乾燥粉砕して得たパルプ粉末を使用した以外は前記実験例９〜１８の手法に準じて脱水試験を行い（比較例１６〜２０）、その結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
2004089780.tif 000012
【００３１】
表３から、本発明を実施した実施例９〜１８のものは、何れも比較例１１〜２０のものと比べて何れも濾液量が多いうえ、脱水ケーキ硬さも高く、またケーキ含水率が低いことが確認された。このことからも、本発明を実施した場合、汚泥の脱水効率に優れていることが確認される。
【００３２】
［実施例１９〜２７］
下水余剰汚泥（ｐＨ６．６７、全固形分３５，０００ｍｇ／Ｌ）２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記実験例１〜９で使用したパルプ粕と同じものを対汚泥固形分１０％添加し、ビーカー移し変え撹拌を５回行って混合した後、ポリ塩化第二鉄を対汚泥固形分５，０００ｐｐｍ添加し、さらにビーカー移し変え撹拌を５回行った後、表１に示すカチオン性あるいは両性高分子凝集剤Ｃ−１〜９を対汚泥固形分０．５％添加し、ビーカー移し変え撹拌を１０回行った後、ナイロン濾布＃２０２により濾過し、３０秒後の濾液量を測定した。また、濾過した汚泥をプレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水する。その後、ケーキ自己支持性（脱水ケーキの硬さ、含水率との関係）、ケーキ含水率（１０５℃で２０時間乾燥）および濾布剥離を観測した。結果を表４に示す。
【００３３】
［比較例２１〜３０］
比較例として、試料Ｃ−１、３、５、７、８のカチオン性または両性高分子凝集剤を用い、パルプ粕を使用しない以外は前記実験例１９〜２７の手法に準じて脱水試験を行い（比較例２１〜２５）、またパルプ粕に換えて新聞古紙を乾燥粉砕して得たパルプ粉末を使用した以外は前記実験例９〜１８の手法に準じて脱水試験を行い（比較例２６〜３０）、その結果を表４に示す。
【００３４】
【表４】
2004089780.tif 000013
【００３５】
表４から、本発明を実施した実施例１９〜２７のものは、何れも比較例２１〜３０のものと比べて何れも濾液量が多いうえ、脱水ケーキ硬さも高く、またケーキ含水率が低いことが確認された。このことからも、本発明を実施した場合、汚泥の脱水効率に優れていることが確認される。
【００３６】
［実施例２８〜３６］
カチオン性あるいは両性高分子凝集剤Ｃ−１〜９の０．７５％水溶液を調製した後、前記実験例１〜９で使用したパルプ粕と同じものを１５％分散液となるよう前記水溶液に加え、均一に分散させた。次に、下水余剰汚泥（ｐＨ６．６７、全固形分３５，０００ｍｇ／Ｌ）２００ｍＬをポリビーカーに採取し、前記のように調製した混合分散液を汚泥固形分に対し、高分子凝集剤換算で０．５％、パルプ粕換算で１０％添加し、ビーカー移し変え撹拌を１０回行った後、ナイロン濾布＃２０２により濾過し、３０秒後の濾液量を測定した。また、濾過した汚泥をプレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水する。その後、ケーキ自己支持性（脱水ケーキの硬さ、含水率と関係）、ケーキ含水率（１０５℃で２０時間乾燥）および濾布剥離を測定した。その結果を表５に示す。
【００３７】
［比較例３１〜３５］
比較例として、表１のカチオン性あるいは両性高分子凝集剤Ｃ−１、３、５、７、８のカチオン性あるいは両性高分子凝集剤と新聞古紙を乾式粉砕して得たパルプ粉末との混合分散液を同様に調製し、前記実験例２８〜３６の手法に準じて脱水試験を行い（比較例３１〜３５）、その結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
表５から、本発明を実施した実施例２８〜３６のものは、何れも比較例３１〜３５のものと比べて何れも濾液量が多いうえ、脱水ケーキ硬さも高く、またケーキ含水率が低いことが確認された。このことからも、本発明を実施した場合、汚泥の脱水効率に優れていることが確認される。
【００４０】
【効果】
このように、本発明を実施した場合には、パルプのような安価なもの、あるいはパルプ粕のような不用物を有効に利用して、難脱水性の汚泥の脱水を効率よくしかも低コストで処理できることになった。