JP2014024044A - カチオン高分子凝集剤 - Google Patents

Abstract

【課題】
少ない添加量（添加率）であっても、有機性汚泥の脱水工程における脱水率及びこの脱水工程前の濃縮工程における濃縮効率に優れた高分子凝集剤を提供することである。
【解決手段】
１３０〜２１０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ａ）と、５〜６０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ｂ）とを含有することを特徴とするカチオン高分子凝集剤を用いる。カチオン高分子（Ａ）が１．２〜４．８ｍｅｑ．／ｇのコロイド当量値（ＣＥａ）をもち、カチオン高分子（Ｂ）が１．７〜４．９ｍｅｑ．／ｇのコロイド当量値（ＣＥｂ）をもち、これらのコロイド当量値の比（ＣＥｂ／ＣＥａ）が０．５〜２であることが好ましい。さらに低分子アンモニウム塩（Ｔ）を含有することが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明はカチオン高分子凝集剤、有機性汚泥の脱水方法及び濃縮方法に関する。さらに詳しくは下水、し尿及び／又は産業排水等の微生物処理から発生する有機性汚泥（特に難濾過性の有機性汚泥）の濃縮・脱水に最適なカチオン高分子凝集剤に関する。

従来、下水、し尿又は産業排水等の微生物処理から生じる有機性汚泥は、高分子凝集剤を添加して脱水機（たとえば、遠心脱水機、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレス）で脱水して脱水ケーキとした後、一般に焼却して焼却灰として処分する方法が広く行われている。この場合、焼却時の燃料代節減のため、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いるため、高性能の脱水用高分子凝集剤が求められている。
このような要望に対して、分子内に架橋構造を持つカチオン性高分子凝集剤（特許文献１）、分子内に長鎖親水基を持つカチオン高分子凝集剤（特許文献２）、イオン当量の異なる２種以上の両性高分子凝集剤の混合物（特許文献３）、分子量が１００万〜３００万のカチオン高分子凝集剤と分子量が３００万以上のカチオン高分子凝集剤との混合物（特許文献４）等が提案されている。

また、上記の脱水ケーキの含水率を上げるために、脱水する前に汚泥を予め濃縮しておくことが有効であり、脱水の前に汚泥をあらかじめ濃縮槽に貯留して濃縮（たとえば、重力濃縮、加圧浮上濃縮、遠心濃縮）する方法が行われている。しかし、近年、汚泥中の有機分増加により、こうした方法では十分な濃縮が困難な場合が増加し、濃縮用の高性能高分子凝集剤も求められている現状にある。このニーズに応える為、濃縮用高分子凝集剤として、分子量の異なる油中水型エマルション状のカチオン又は両性高分子凝集剤の混合物（特許文献５）、特定の両性高分子凝集剤とアニオン高分子凝集剤の混合物（特許文献６）、特定のカチオン高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の混合物（特許文献７）、イオン当量の異なる２種以上の両性高分子と特定のカチオン高分子との混合物（特許文献８）等が提案されている。

特開２００４−５９７１９号公報 特開２００４−９９６６８号公報 特開２００２−１７７７０６号公報 特公平０５−０４７２８０号公報 特開２００５−１７７６７０号公報 特開２００３−１１７６００号公報 特開２００２−１７７７０９号公報 特開２００４−２１０９８６号公報

しかし、提案されているこれらの方法では、必ずしも十分な結果を与えるとは限らず、すなわち、近年の難濃縮性の有機性汚泥の濃縮・脱水には多量の高分子凝集剤を添加しても今だ不十分であるという問題がある。
本発明の目的は、少ない添加量（添加率）であっても、有機性汚泥の脱水工程における脱水率及びこの脱水工程前の濃縮工程における濃縮効率に優れた高分子凝集剤を提供することである。

本発明のカチオン高分子凝集剤の特徴は、１３０〜２１０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ａ）と、５〜６０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ｂ）とを含有する点を要旨とする。

本発明の有機性汚泥の脱水方法の特徴は、有機性汚泥に、上記のカチオン高分子凝集剤を添加して脱水する点を要旨とする。

本発明の有機性汚泥の濃縮方法の特徴は、有機性の余剰汚泥又はこれを含有する有機性汚泥に、上記のカチオン高分子凝集剤を添加して濃縮する点を要旨とする。

本発明のカチオン高分子凝集剤は、少ない添加量（添加率）であっても、優れた脱水率及び優れた濃縮効率で、有機性汚泥を脱水及び濃縮できる。
したがって、脱水ケーキの焼却時の燃焼エネルギーを最小限に抑えることができ、燃焼時の地球温暖化ガス（二酸化炭素）の発生量も減少させることができる。

本発明において、脱水・濃縮に適用できる有機性汚泥としては、排水の生物学的処理により発生する汚泥（有機性汚泥）であれば制限ないが、下水、し尿及び／又は産業排水等の微生物処理から発生する有機性汚泥が好ましく、さらに好ましくは下水及び／又は屎尿の微生物処理から発生する有機性汚泥である。濃縮に適用できる有機性汚泥として特に好ましいのは余剰汚泥を含む有機性汚泥であり、脱水に適用できる有機性汚泥として特に好ましいのは消化汚泥を含む有機性汚泥である。

カチオン高分子（Ａ）及びカチオン高分子（Ｂ）としては、つぎのカチオン性単量体を必須構成単量体としてなるカチオン高分子が含まれる。

カチオン性単量体としては、アミノ基含有化合物のアミン塩｛塩酸塩、硫酸塩及びリン酸塩等｝及びアミノ基含有化合物を４級化剤（メチルクロライド、エチルブロミド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸及び炭酸ジメチル等）で４級化した第四級アンモニウム塩｛メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩及びベンジルクロライド塩等｝が含まれる。

アミノ基含有化合物としては、アミノ基含有（メタ）アクリレート｛Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート及びＮ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等｝、アミノ基含有（メタ）アクリルアミド｛Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド等｝又はアミノ基含有ビニル化合物｛ｐ−アミノスチレン、２−ビニルピリジン、ビニルアニリン及び（メタ）アリルアミン等｝が含まれる。

カチオン高分子には、カチオン性単量体の他に、ノニオン性単量体を構成単量体として含有してもよい。

ノニオン性単量体としては、（メタ）アクリレート｛ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート及びジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等｝、（メタ）アクリルアミド｛（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド及びＮ−メチロール（メタ）アクリルアミド等｝及び他のビニルモノマー｛アクリロニトリル及びＮ−ビニル−２−ピロリドン等｝等が挙げられる。

カチオン高分子のうち、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの第４級アンモニウム塩を必須構成単量体としてなることが好ましく、さらに好ましくはジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライドによる第４級アンモニウム塩（すなわち、塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート）を構成単量体としてなる高分子である。

カチオン高分子は、上記のカチオン性単量体を単独重合してもよく、複数種類のカチオン性単量体を共重合してもよいし、さらにノニオン性単量体を共重合単量体として含めてもよい。また、水不溶性単量体や架橋性単量体を共重合してもよい。さらに、本発明の効果を損なわない範囲（全ての単量体のモル数に対して３モル％以下程度）でアニオン性単量体を共重合させてもよい。

水不溶性単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ω−メトキシエチル（メタ）アクリレート及びω−メトリキシプロピル（メタ）アクリレート等が含まれる。

架橋性単量体としては、架橋性（メタ）アクリルアミド｛Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド等｝、架橋性（メタ）アクリレート｛エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール（ポリ）（２〜４）（メタ）アクリレート等｝、架橋性ビニル単量体｛ジビニルアミン、トリビニルアミン、ジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコール（重合度２〜５０）ジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、グリセリンジビニルエーテル及びペンタエリスリトールテトラビニルエーテル等｝、架橋性（メタ）アリル単量体｛ジ（メタ）アリルアミン、Ｎ−アルキル（炭素数１〜２０）ジ（メタ）アリルアミン、エチレングリコールジ（メタ）アリルエーテル、ポリエチレングリコール（重合度２〜５０）ジ（メタ）アリルエーテル、グリセリンジ（メタ）アリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アリルエーテル及びテトラアリロキシエタン等｝及び熱架橋性単量体｛エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びグリセリントリグリシジルエーテル等｝等が含まれる。

ノニオン性単量体を共重合する場合、カチオン高分子（Ａ）について、この使用割合（モル％）は、全ての単量体のモル数に基づいて、１７〜９０が好ましく、さらに好ましくは２１〜８９．５、特に好ましくは２５〜８９である。また、カチオン高分子（Ｂ）について、ノニオン性単量体の使用割合（モル％）は、全ての単量体のモル数に基づいて、１３〜８５が好ましく、さらに好ましくは２９〜８４、特に好ましくは４４〜８０である。

水不溶性単量体を共重合する場合、この使用割合（モル％）は、全ての単量体のモル数に基づいて、０．１〜４０が好ましく、さらに好ましくは０．２〜２０、特に好ましくは０．５〜１０である。

架橋性単量体を共重合する場合、この使用割合（モル％）は、全ての単量体のモル数に基づいて、０．０００１〜５が好ましく、さらに好ましくは０．００１〜１、特に好ましくは０．０１〜０．５である。

カチオン高分子（Ａ）の塩粘度（ｍＰａ・ｓ）は、１３０〜２１０が好ましく、さらに好ましくは１３５〜１９０、特に好ましくは１４０〜１７０である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

カチオン高分子（Ｂ）の塩粘度（ｍＰａ・ｓ）は、５〜６０が好ましく、さらに好ましくは１０〜５５、特に好ましくは１６〜５０である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

塩粘度（ｍＰａ・ｓ）は、試料を４重量％塩化ナトリウム水溶液に０．５重量％の濃度で溶解した溶液を測定した回転粘度を意味し、以下のようにして測定される値である。
回転計付き攪拌モーター、攪拌軸及びプロペラ型３枚羽根（直径５ｃｍ）からなる攪拌機で、５００ｍｌのガラスビーカーに入れたイオン交換水２８６．５ｇを攪拌しながら（回転数４５０ｒｐｍ）、これに精秤した測定試料１．５００ｇをママコにならないように少量づつ添加し、その後２０℃で２時間攪拌して溶解させた後、食塩１２．００ｇを加えて、さらに２０℃で３０分間撹拌してから、得られた溶解液を２００ｍｌトールビーカーに移し、恒温水槽中で２５℃±０．５℃に調節し、ＪＩＳ Ｋ５１０１−６−２：２００４に準拠して、回転粘度を測定する。

カチオン高分子（Ａ）のコロイド当量値（ＣＥａ；ｍｅｑ．／ｇ）としては特に制限はないが、１．２〜４．８が好ましく、さらに好ましくは１．２５〜４．７、特に好ましくは１．３〜４．６、最も好ましくは１．５〜４．４である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

カチオン高分子（Ｂ）のコロイド当量値（ＣＥｂ；ｍｅｑ．／ｇ）としては特に制限はないが、１．７〜４．９が好ましく、さらに好ましくは１．８〜４．８、特に好ましくは２〜４．７、最も好ましくは２．５〜４．６である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

カチオン高分子（Ａ）のコロイド当量値（ＣＥａ）とカチオン高分子（Ｂ）のコロイド当量値（ＣＥｂ）との比（ＣＥｂ／ＣＥａ）は、０．５〜２が好ましく、さらに好ましくは０．５５〜１．９、特に好ましくは０．６〜１．８、最も好ましくは０．６〜１．７である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

コロイド当量値（ｍｅｑ．／ｇ）は、コロイド滴定法（ポリビニル硫酸カリウム溶液で滴定する方法）により、ｐＨ４．０で測定する値である。

カチオン高分子（Ａ）の製造方法に制限はなく公知の方法で製造できる（たとえば、特開平１−１３８２１０号公報や特開２００４−１８１４４９号公報特開２０００−１８９７１３号公報が参考となる。）。
カチオン高分子（Ａ）の製造方法において、塩粘度を上記の範囲内にする方法としては、重合条件（触媒量、重合温度、連鎖移動剤の種類・添加量、架橋性単量体の種類・添加量等）等を調整する方法が挙げられる。また、コロイド当量値を上記の範囲内にする方法としては、モノマーの種類及びモノマー比率等を調整する方法が挙げられる。

カチオン高分子（Ｂ）の製造方法に制限はなく、公知の水溶液重合法によりで製造することができる（たとえば、特開２０００−１８９７１３が参考となる。）。
カチオン高分子（Ｂ）の製造方法において、塩粘度を上記の範囲内にする方法としては、重合条件（触媒量、重合温度、連鎖移動剤の種類・添加量、架橋性モノマーの種類・添加量等）等を調整する方法が挙げられる。また、コロイド当量値を上記の範囲内にする方法としては、モノマーの種類及びモノマー比率等を調整する方法が挙げられる。

カチオン高分子（Ａ）の含有量（重量％）は、カチオン高分子（Ａ）及びカチオン高分子（Ｂ）の重量に基づいて、１５〜７０が好ましく、さらに好ましくは２０〜５０、特に好ましくは２５〜５０である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

カチオン高分子（Ｂ）の含有量（重量％）は、カチオン高分子（Ａ）及びカチオン高分子（Ｂ）の重量に基づいて、３０〜８５が好ましく、さらに好ましくは５０〜８０、特に好ましくは５０〜７５である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

カチオン高分子（Ａ）だけを高分子凝集剤として、有機性汚泥と混合しようとしても、混合性が悪く、有機性汚泥の凝集が起こらず、脱水率及び濃縮効率は著しく悪いものとなる。一方、カチオン高分子（Ｂ）だけを高分子凝集剤として使用する場合、多量の添加が必要となり、近年の難濃縮性の有機性汚泥の濃縮・脱水には多量の高分子凝集剤を添加しても今だ不十分であるという問題がある。
そして、本発明のカチオン高分子凝集剤を用いることにより、少ない添加量（添加率）であっても、緻密で強度の高い凝集物が速やかに且つ均一に形成されるため、優れた脱水率及び濃縮効率を達成できる。

本発明のカチオン高分子凝集剤には、さらに、低分子アンモニウム塩（Ｔ）を含有することが好ましい。

低分子アンモニウム塩（Ｔ）としては、無機アンモニウム塩、無機グアニジン塩及び炭素数１〜６の有機酸アンモニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも１種から構成されるものが含まれる。

無機アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウム塩等が挙げられる。

無機グアニジン塩としては、硫酸グアニジン、炭酸グアニジン、スルファミン酸グアニジン、塩酸グアニジン及びリン酸グアニジン等が挙げられる。

炭素数１〜６の有機酸アンモニウム塩としては、ギ酸アンモニウム塩、酢酸アンモニウム塩、シュウ酸アンモニウム塩、クエン酸アンモニウム塩、リンゴ酸アンモニウム塩、酒石酸アンモニウム塩及びアスコルビン酸アンモニウム塩等が挙げられる。

低分子アンモニウム塩（Ｔ）を含有する場合、低分子アンモニウム塩（Ｔ）の含有量（重量％）は、カチオン高分子（Ａ）、カチオン高分子（Ｂ）及び低分子アンモニウム塩（Ｔ）の重量に基づいて、５〜４０が好ましく、さらに好ましくは８〜３５、特に好ましくは１５〜２５である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

また、この場合、カチオン高分子（Ａ）及びカチオン高分子（Ｂ）の含有量（重量％）は、カチオン高分子（Ａ）、カチオン高分子（Ｂ）及び低分子アンモニウム塩（Ｔ）の重量に基づいて、６０〜９５が好ましく、さらに好ましくは６５〜９２、特に好ましくは７５〜８５である。この範囲であると、脱水率及び濃縮効率がさらに良好となる。

本発明のカチオン高分子凝集剤には、カチオン高分子（Ａ）、カチオン高分子（Ｂ）及び低分子アンモニウム塩（Ｔ）以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で、その他の添加剤、たとえば、界面活性剤｛ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル及びジオクチルスルホコハク酸ソーダ等｝、ブロッキング防止剤｛ポリエチレンオキシド変性シリコーン及びポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシド変性シリコーン等｝、及び酸化防止剤｛ハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、カテコール、クペロン、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、ビス（１−オクチロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジン−１−オキシル、２−メルカプトベンゾチアゾール、チオ尿素、テトラメチルチウラムジサルファイド、ジメチルジチオカルバミン酸、ピペラジン−ビス−ジチオカルバミン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、トリフェニルホスファイト、トリエチルホスファイト、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム及び尿素等｝等を含有することができる。

本発明のカチオン高分子凝集剤は、カチオン高分子（Ａ）及びカチオン高分子（Ｂ）、並びに必要に応じて低分子アンモニウム塩（Ｔ）及び／又はその他の添加剤が均一に混合されていれば製造方法に制限はなく、公知の方法で製造できる。

本発明の有機性汚泥の脱水方法としては、有機性汚泥又は後記の濃縮液に上記の載されたカチオン高分子凝集剤を添加して脱水すれば制限がなく公知の方法が適用できる。

カチオン高分子凝集剤の水溶液の濃度（重量％）は、０．０５〜０．５が好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．３５、特に好ましくは０．１５〜０．３である。

カチオン高分子（Ａ）を水に溶解した溶解液と、カチオン高分子（Ｂ）を水に溶解した溶解液とを、有機汚泥に別々に添加しても本発明の効果を奏し得ない。これは、これらを水に溶解する際、カチオン高分子（Ａ）に由来する高分子鎖とカチオン高分子（Ｂ）とが互いに何らかの影響を及ぼしているものと推察される。

脱水機としては脱水できれば制限なく、非ろ布式脱水機（遠心脱水機、スクリュープレス及び毛細管脱水機等）及びろ布式脱水機（ベルトプレス及びフィルタープレス等）のいずれにも適用できる。これらのうち、遠心脱水機及びスクリュープレスが効果的である。

カチオン高分子凝集剤を脱水に用いる場合、カチオン高分子凝集剤の添加率（重量％／ＴＳ）は、有機性汚泥の種類や設備等により適宜決定することができるが、有機性汚泥の固形分（ＴＳ）重量当たり、０．３〜３重量％が好ましく、さらに好ましくは０．４〜２．５重量％、特に好ましくは０．５〜２．５重量％、最も好ましくは０．５〜１．４重量％である。この範囲であると、優れた脱水率を発現できる。

有機性汚泥の固形分（ＴＳ）、懸濁物質量（ＳＳ）及び有機分は、下水道試験法（下巻）（日本下水道協会発行、１９９７年）に記載の方法に準拠して測定される。すなわち、有機汚泥の固形分は、１０５℃の順風乾燥機中で、恒量になるまで乾燥し、乾燥後の重量を計測することにより得られる。

本発明の有機性汚泥の濃縮方法としては、上記の脱水方法に先立ち、有機性汚泥に上記の載されたカチオン高分子凝集剤を添加して濃縮すれば制限がなく公知の方法が適用できる。

カチオン高分子（Ａ）を水に溶解した溶解液と、カチオン高分子（Ｂ）を水に溶解した溶解液とを、有機汚泥に別々に添加しても本発明の効果を奏し得ない。これは、これらを水に溶解する際、カチオン高分子（Ａ）に由来する高分子鎖とカチオン高分子（Ｂ）とが互いに何らかの影響を及ぼしているものと推察される。

濃縮機としては濃縮できれば制限なく、造粒濃縮機、加圧浮上濃縮機、遠心濃縮機、ベルト濃縮機及びスクリーン等のいずれにも適用できる。これらのうち、造粒濃縮機、遠心濃縮機及びベルト濃縮機が効果的である。

カチオン高分子凝集剤を濃縮に用いる場合カチオン高分子凝集剤の添加率（重量％／ＳＳ）は、有機性汚泥の種類や設備等により適宜決定することができるが、有機性汚泥の懸濁物質量（ＳＳ）重量当たり、０．１〜０．５重量％が好ましく、さらに好ましくは０．２〜０．４５重量％、特に好ましくは０．２〜０．４重量％、最も好ましくは０．２〜０．３重量％である。

有機性汚泥の処理工程において、本発明のカチオン高分子凝集剤を脱水工程及び濃縮工程の両方に使用することが好ましいが、いずれか一方に使用してもよい。そして、これらの脱水工程及び濃縮工程の両方に使用する場合、それぞれ異なる種類のカチオン高分子凝集剤を用いてもよいし、同一種類のカチオン高分子凝集剤を用いてもよい。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は重量部を、％は重量％を意味する。

実施例及び比較例において使用したカチオン高分子（Ａ１）〜（Ａ４）、カチオン高分子（Ｂ１）〜（Ｂ４）、カチオン高分子（Ｃ１）及びカチオン高分子（Ｄ２）はそれぞれ次の通りである。

カチオン高分子（Ａ１）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：３５モル％）とアクリルアミド（６５モル％）との共重合体（塩粘度１７０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値３ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ａ２）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：４５モル％）とアクリルアミド（５５モル％）との共重合体（塩粘度１４０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値３．５ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ａ３）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：６８モル％）とアクリルアミド（３２モル％）との共重合体（塩粘度１３０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値４．４ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ａ４）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：１３モル％）とアクリルアミド（８７モル％）との共重合体（塩粘度１４７ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値１．５ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｂ１）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：６２モル％）とアクリルアミド（３８モル％）との共重合体（塩粘度５０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値４．２ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｂ２）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：７５モル％）とアクリルアミド（２５モル％）との共重合体（塩粘度１６ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値４．６ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｂ３）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：３５モル％）とアクリルアミド（６５モル％）との共重合体（塩粘度３５ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値３ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｂ４）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：２５モル％）とアクリルアミド（７５モル％）との共重合体（塩粘度３０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値２．５ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｃ１）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：８モル％）とアクリルアミド（９２モル％）との共重合体（塩粘度２３０ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値１ｍｅｑ．／ｇ）

カチオン高分子（Ｄ１）：ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド４級化物（塩化トリメチルアンモニオエチルアクリレート：７１モル％）とアクリルアミド（２９モル％）との共重合体（塩粘度２．８ｍＰａ・ｓ、コロイド当量値４．５ｍｅｑ．／ｇ）

＜実施例１〜９＞
カチオン高分子（Ａ１）〜（Ａ４）のいずれかと、カチオン高分子（Ｂ１）〜（Ｂ４）のいずれかと、低分子アンモニウム塩（Ｔ１；硫酸アンモニウム、和光純薬工業株式会社、重量平均粒径１３００μｍ）とを、表１に記載した使用量（重量部）で均一混合して、本発明のカチオン高分子凝集剤（１）〜（９）を得た。

＜比較例１〜５＞
カチオン高分子（Ａ１）、（Ａ２）、（Ｂ１）、（Ｂ３）、（Ｂ４）、（Ｃ１）又は（Ｄ１）を、表１に記載した使用量（重量部）で均一混合して、比較用のカチオン高分子凝集剤（Ｈ１）〜（Ｈ５）を得た。

＜比較例６〜１０＞
カチオン高分子（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ａ２）又は（Ｂ４）を、それぞれ、そのまま比較用のカチオン高分子凝集剤（Ｈ６）〜（Ｈ９）とした。

＜濃縮試験＞
実施例又は比較例で得た一部のカチオン高分子凝集剤を、それぞれ水道水に溶解して、０．２％の水溶液をそれぞれ調製した。
関西地方の某下水処理場から採取した余剰汚泥（ｐＨ６．７、ＳＳ０．８％）を３００ｍＬのビーカーに採り、表２に示したカチオン高分子凝集剤の水溶液を表２に示した添加率（％／ＴＳ）となるように加えて、ジャーテスターを用いて３００ｒｐｍで２０秒間攪拌混合した後、攪拌を停止してから３０秒後にフロック径（ｍｍ）を目視計測し、さらに、３分間、室温（約２５℃）で静置することによって濃縮して濃縮汚泥を得た後、濃縮汚泥の固形分を測定し｛有機汚泥の固形分（ＴＳ）と同様に測定した。｝、これを汚泥濃度（％）とした。これらの結果を表２に示した。

表中、「凝集不良」は固液分離できなかったことを示す。
本発明のカチオン高分子凝集剤（１）〜（５）及び（８）（実施例１〜５及び８）は、比較用の高分子凝集剤（Ｈ１）〜（Ｈ３）及び（Ｈ６）〜（Ｈ８）（比較例１〜３及び６〜８）に比べて、少ない添加率で、優れた濃縮効率を発揮した。

＜脱水試験１＞
実施例又は比較例で得た一部のカチオン高分子凝集剤を、それぞれ水道水に溶解して、０．２％の水溶液をそれぞれ調製した。
Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）を３００ｍＬのビーカーに採り、表３に示したカチオン高分子凝集剤の水溶液を表３に示した添加率（％／ＴＳ）となるように加えて、ジャーテスターを用いて３００ｒｐｍで２０秒間攪拌混合した後、得られたフロックをナイロン製ろ布（Ｔ−１１８９、直径９ｃｍ）に移して自然ろ過し、ろ布上に残った汚泥を小型圧搾機で１分間脱水して、脱水ケーキを得た。この脱水ケーキの固形分を測定し｛有機汚泥の固形分（ＴＳ）と同様に測定した。｝、この値から、次式に従って脱水ケーキの含水率（％）を算出し、これらの結果を表２に示した。
｛脱水ケーキの含水率｝＝１００−｛脱水ケーキの固形分（ＴＳ、％）｝

表中、「脱水不良」は固液分離できなかったことを示す。
本発明のカチオン高分子凝集剤（１）、（３）、（５）及び（６）（実施例１、３、５、６）は、比較用の高分子凝集剤（Ｈ３）、（Ｈ４）、（Ｈ６）及び（Ｈ７）（比較例３、４、６、７）に比べて、少ない添加率で、優れた脱水率で脱水できた。

＜脱水試験２＞
「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「近畿地方のＭ養豚場の混合汚泥（ｐＨ６．７、ＴＳ３．５％、有機分８７％）」に変更し、「カチオン高分子凝集剤（７）」を用い、添加率を「０．９％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は８２％であった。

「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「近畿地方のＭ養豚場の混合汚泥（ｐＨ６．７、ＴＳ３．５％、有機分８７％）」に変更し、「比較用のカチオン高分子凝集剤（Ｈ５）」を用い、添加率を「１．２％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、比較用の脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は８４％であった。

本発明のカチオン高分子凝集剤（７）（実施例７）は、比較用の高分子凝集剤（Ｈ５）（比較例５）に比べて、少ない添加率で、優れた脱水率で脱水できた。

＜脱水試験３＞
「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「近畿地方のＯ市下水処理場の生汚泥、余剰汚泥及び消化汚泥の混合汚泥（ｐＨ７．６、ＴＳ１．８％、有機分８０％）」に変更し、「カチオン高分子凝集剤（８）」を用い、添加率を「１．８％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は７９．２％であった。

「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「近畿地方のＯ市下水処理場の生汚泥、余剰汚泥及び消化汚泥の混合汚泥（ｐＨ７．６、ＴＳ１．８％、有機分８０％）」に変更し、「比較用のカチオン高分子凝集剤（Ｈ９）」を用い、添加率を「１．９％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、比較用の脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は８１％であった。

本発明のカチオン高分子凝集剤（８）（実施例８）は、比較用の高分子凝集剤（Ｈ９）（比較例９）に比べて、少ない添加率で、優れた脱水率で脱水できた。

＜脱水試験４＞
「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「Ｋ市Ｔ下水処理場の濃縮後の混合生汚泥（ｐＨ５．８、ＴＳ３％）」に変更し、「カチオン高分子凝集剤（９）」を用い、添加率を「０．５％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は７８．９％であった。

「Ｋ市下水処理場の濃縮汚泥（ｐＨ７．４、ＴＳ２．５％）」を「Ｋ市Ｔ下水処理場の濃縮後の混合生汚泥（ｐＨ５．８、ＴＳ３％）」に変更し、「比較用のカチオン高分子凝集剤（Ｈ９）」を用い、添加率を「０．８％／ＴＳ」としたこと以外、脱水試験１と同様にして、比較用の脱水試験を行ったところ、脱水ケーキの含水率は８１．２％であった。

本発明のカチオン高分子凝集剤（９）（実施例９）は、比較用の高分子凝集剤（Ｈ９）（比較例９）に比べて、少ない添加率で、優れた脱水率で脱水できた。

本発明のカチオン高分子凝集剤は、少ない添加量（添加率）であっても、下水等の処理で生じた有機性汚泥に対して、優れた濃縮効率で濃縮でき、優れた脱水率で脱水できるので、有機性汚泥の濃縮・脱水に好適に用いられる。特に難濾過性汚泥も効率よく濃縮・脱水ができるため、脱水ケーキの含水率を低く抑えることができ、その結果、脱水ケーキ焼却に要する燃料消費量を減少させることができ、副生する地球温暖化ガスの発生量も抑えることができる。
したがって、本発明はカチオン高分子凝集剤は、下水、し尿及び／又は産業排水等の微生物処理から発生する有機性汚泥の好適であり、特に難濾過性の有機性汚泥の濃縮・脱水にも好適である。

Claims (5)

1. １３０〜２１０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ａ）と、５〜６０ｍＰａ・ｓの塩粘度をもつカチオン高分子（Ｂ）とを含有することを特徴とするカチオン高分子凝集剤。
2. カチオン高分子（Ａ）が１．２〜４．８ｍｅｑ．／ｇのコロイド当量値（ＣＥａ）をもち、カチオン高分子（Ｂ）が１．７〜４．９ｍｅｑ．／ｇのコロイド当量値（ＣＥｂ）をもち、これらのコロイド当量値の比（ＣＥｂ／ＣＥａ）が０．５〜２である請求項１に記載のカチオン高分子凝集剤。
3. さらに低分子アンモニウム塩（Ｔ）を含有してなる請求項１又は２に記載のカチオン高分子凝集剤。
4. 有機性汚泥に、請求項１〜３のいずれかに記載されたカチオン高分子凝集剤を添加して脱水することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法。
5. 有機性の余剰汚泥又はこれを含有する有機性汚泥に、請求項１〜３のいずれかに記載されたカチオン高分子凝集剤を添加して濃縮することを特徴とする有機性汚泥の濃縮方法。