汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤
【課題】 併用する無機凝集剤が低添加量でも強固なフロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を高めることができる両性高分子凝集剤を提供する。
【解決手段】 （Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【解決手段】 （Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水もしくはし尿（以下、下水等と略記）等の微生物処理で生じる汚泥（有機性汚泥等）の脱水処理に用いる両性高分子凝集剤、および該両性高分子凝集剤を用いる汚泥の脱水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の微生物処理で生じる有機性汚泥（以下、単に汚泥ということがある）の脱水処理においては、カチオン性高分子凝集剤が広く使用されてきた。しかし、近年、汚泥脱水処理の効率化を目的とした汚泥集約脱水処理が進む中、汚泥の送泥や貯留等で汚泥の脱水処理までに長時間を要し、汚泥の腐敗等で難脱水化が生じている。このため汚泥の脱水性改善のために無機凝集剤と両性高分子凝集剤を併用する方法（例えば特許文献１、２、３参照）が提案され、広く用いられるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２８６４４号公報
【特許文献２】特開平７−２５６２９９号公報
【特許文献３】特開平７−２５６３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、該方法は、カチオン性高分子凝集剤を用いる方法と比較すると高コストであり、無機凝集剤の使用で発生する汚泥ケーキの増大や、焼却後の灰の増大等の問題があり、廃棄物低減の観点から、併用する無機凝集剤の低減が強く求められている。しかし、無機凝集剤量を低減すると汚泥凝集フロック（以下フロックと略記）の強度が低下して壊れやすく、また含水率が増加する等の問題が生じる。
本発明の目的は、併用する無機凝集剤が低添加量でも強固なフロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を高めることができる両性高分子凝集剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、（Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤；および、汚泥に無機凝集剤を添加し、次いで該両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥の脱水処理方法である。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【発明の効果】
【０００６】
本発明の両性高分子凝集剤は、無機凝集剤を併用する汚泥（とくに有機性汚泥）の脱水処理において下記の効果を奏する。
（１）併用する無機凝集剤が低添加量であっても強固なフロックを形成する。
（２）汚泥脱水処理後のケーキ含水率を低減できる。
（３）発生するケーキ量およびケーキ焼却後の灰の発生量を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明におけるジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩（Ａ）は、下記一般式（１）で表され、ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩（Ｂ）は下記一般式（２）で表される。
ＣＨ2＝ＣＨ(ＣＨ3)−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ2−Ｎ+Ｒ1Ｒ2Ｒ3・Ｚ- （１）
ＣＨ2＝ＣＨ−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ2−Ｎ+Ｒ1Ｒ2Ｒ3・Ｚ- （２）
【０００８】
式（１）、（２）中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立にＣ１〜１６（水への溶解性の観点から好ましくはＣ１〜１０）の、アルキル、アリールアルキルまたはアルキルアリール基を表す。
該アルキル基としては、Ｃ１〜１６、例えばメチル、エチル、ｎ−およびｉ−プロピル、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−およびｔ−ブチル、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−およびｔ−アミル、２−エチルヘキシル、ノニルおよびラウリル基；アリールアルキル基としては、Ｃ７〜１０、例えばベンジルおよびフェニルエチル基；アルキルアリール基としては、Ｃ７〜１０、例えばトルイル、エチルフェニルおよびクミル基が挙げられる。これらのうち、水溶性の観点から好ましいのはメチル、エチル、ベンジル、さらに好ましいのはメチルである。
【０００９】
式（１）、（２）中、Ｚ-としては、無機酸（硫酸、硝酸、リン酸等）アニオン、ハロゲン（例えばＣｌ-およびＢｒ-）アニオン等が挙げられる。これらのうち工業上の観点から好ましいのは硫酸、Ｃｌ-、さらに好ましいのはＣｌ-である。
【００１０】
本発明の汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤は上記（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足する。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【００１１】
必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）の割合（モル％）（ａ）は、（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５（好ましくは０．３６〜０．５０、さらに好ましくは０．３７〜０．４５、とくに好ましくは０．３８〜０．４２）を満足し、（Ｂ）の割合（モル％）（ｂ）と上記（ｃ）との差［（ｂ）−（ｃ）］は、−２．０〜２．０（好ましくは−１．０〜１．０、さらに好ましくは−０．５〜０．５、最も好ましくは０）を満足し、アクリル酸の割合（モル％）（ｃ）は、１０〜２５（好ましくは１０〜２０、さらに好ましくは１２〜１８、とくに好ましくは１４〜１６）を満足する。該（ａ）、（ｂ）および（ｃ）が上記関係式のうちのいずれか一つを満足しない場合は汚泥脱水処理後の脱水ケーキの含水率が高くなり、充分な脱水効果が得られない。
【００１２】
本発明の両性高分子凝集剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により（Ａ）（Ｂ）アクリル酸、およびアクリルアミド以外のその他のビニルモノマーを共重合させることができる。
該その他のビニルモノマーとしては、非イオン性ビニルモノマー〔Ｃ２以上かつ数平均分子量［以下Ｍｎと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による。］１，０００以下、例えばメタアクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル、ビニルピロリドン、（ポリ）エチレングリコール（Ｃ２以上かつＭｎ１，０００以下。以下同じ。）モノ−およびジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコール（Ｃ２以上かつＭｎ１，０００以下。以下同じ。）モノ−およびジ（メタ）アクリレート〕、アニオン性ビニルモノマー[Ｃ４〜２０、例えばメタアクリル酸、（メタ）アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、イタコン酸]、カチオン性ビニルモノマー[Ｃ５〜２０、例えばアミノエチル（メタ）アクリレート、アミノプロピル（メタ）アクリレート、メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、メチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アリルアミン、（メチル）ジアリルアミン、ビニルピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、およびそれらの無機酸（塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等）塩、前記（Ａ）、（Ｂ）を除く４級化物（メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩、ベンジルクロライド塩等）］等が挙げられる。
該その他のビニルモノマーの使用量は、本発明の両性高分子凝集剤の全構成モノマーの合計に基づいて、通常１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは２モル％以下である。
【００１３】
また、本発明の両性高分子凝集剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により他の水溶性（共）重合体（Ｐ）を併用することができる。ここにおいて、水溶性とは、水に対する溶解度（ｇ／１００ｇ水。２０℃）が１〜１０程度であることを意味するものとする。
該（Ｐ）を構成するモノマーとしては特に限定されないが、先に挙げた（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸、アクリルアミド等のモノマーの（共）重合体からなるカチオン性（共）重合体、アニオン性（共）重合体、および本発明の両性高分子凝集剤を構成する共重合体以外の両性共重合体等が挙げられる。
【００１４】
本発明の両性高分子凝集剤および他の共重合体（Ｐ）の製造方法としては、特に限定はなく、ラジカル重合開始剤を用いる種々のラジカル重合法、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、光重合、沈澱重合および逆相乳化重合が採用できる。これらのうち工業的観点から好ましいのは、水溶液重合、逆相懸濁重合、光重合、逆相乳化重合、さらに好ましいのは水溶液重合および逆相懸濁重合である。
水溶液重合としては、例えばモノマーの水溶液を外部からの熱の出入りがない反応容器中に入れ、断熱重合させる方法（例えば特公昭５９−４０８４３号公報）およびモノマーの水溶液を外部から温度調整可能な容器中で定温重合させる方法（例えば特開平３−１８９０００号公報）を用いることができる。
【００１５】
光重合としては、例えば、モノマーに、さらに必要により光増感剤を加え、波長３００〜５００ｎｍの光を照射して重合させる方法（例えば、特公昭４５−３７０３３号公報に記載の方法）が挙げられる。
光増感剤としては、過酸化物（過酸化ベンゾイル等）、アゾ化合物（アゾビスイソブチロニトリル等）、カルボニル化合物（ジアセチル、ジベンジル等）、硫黄化合物（ジフェニルモノ−およびジスルフィド、ジベンゾイルモノ−およびジスルフィド等）、ハロゲン化合物（四塩化炭素等）、および金属塩（三塩化鉄等）等が挙げられる。
【００１６】
逆相懸濁重合としては、例えばモノマーの水溶液を油溶性高分子物質またはノニオン性界面活性剤を分散安定剤として、分散媒中に油中水型に分散させて重合させる方法（例えば特開昭５６−５３１１１号公報）を用いることができる。
油溶性高分子物質としては、例えばセルロースエーテル〔数平均分子量［以下Ｍｎと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による。］１００〜１００，０００、例えばエチルセルロースおよびエチルヒドロキシエチルセルロース〕、アルケンとα，β−不飽和多価カルボン酸（無水物）との共重合体またはその誘導体［Ｍｎ１００〜１００，０００、例えばＣ２０〜４０の１−オレフィンと（無水）マレイン酸の共重合体］が挙げられる。
【００１７】
ノニオン性界面活性剤としては、例えばショ糖脂肪酸エステル（Ｃ１３〜１００、例えばショ糖ジステアレートおよびショ糖トリステアレート）、ソルビタン脂肪酸エステル（Ｃ７〜１００、例えばソルビタンモノステアレートおよびソルビタンモノオレート）およ
び（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル（Ｃ６〜１００、例えばグリセリンモノステアレート）が挙げられる。
【００１８】
油溶性高分子物質の使用量は、後述の分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常１０％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは５％、さらに好ましくは３％である。
ノニオン性界面活性剤の使用量は、後述の分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常５％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは３％、さらに好ましくは１％である。
【００１９】
分散媒（有機溶媒）としては、例えば脂肪族炭化水素［Ｃ６〜３０、例えばヘキサン、ヘプタン、ｎ−デカン、パラフィン（例えばｎ−およびｉ−パラフィン）、鉱油（例えば灯油、軽油および中油）および合成油］；脂環式炭化水素（Ｃ６〜３０、例えばシクロヘキサンおよびデカリン）；芳香族炭化水素（Ｃ６〜１２、例えばベンゼン、トルエンおよびキシレン）；およびこれらの混合物が挙げられる。
分散媒の使用量は、分散系の安定性の観点からモノマー水溶液の全重量に基づいて、好ましい下限は２５％、さらに好ましくは４０％、とくに好ましくは６５％、分散系の粘度の観点から好ましい上限は１，０００％、さらに好ましくは４００％、とくに好ましくは２００％である。
【００２０】
また、逆相乳化重合としては、例えばモノマーの水溶液、疎水性溶媒および界面活性剤を用いて、油中水型エマルションを形成させて重合させる方法（例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報等に記載の方法）が挙げられる。
使用する疎水性溶媒としては、前記逆相懸濁重合におけるものと同様のものが挙げられる。
溶媒の使用量は、エマルションの安定性の観点からモノマー水溶液の全重量に基づいて、好ましい下限は２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、エマルションの粘度の観点から好ましい上限は８０％、さらに好ましくは７０％、とくに好ましくは６０％である。
上記界面活性剤としては、例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報に記載のものが使用でき、これらのうちエマルションの安定性の観点から好ましいのは、ノニオン性界面活性剤である。
【００２１】
上記ノニオン性界面活性剤としては、例えば高級脂肪酸エステル［例えば、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレートおよびオレイン酸ソルビタンエステルのエチレンオキシド（以下ＥＯと略記）付加物］、ポリオキシエチレン長鎖カルビルエーテル（例えばラウリルアルコールポリオキシエチレンエーテルおよびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）および長鎖カルビルアルカノールアミド（例えばＮ，Ｎ−ジヒドロキシエチルラウリルアミド）が挙げられる。
【００２２】
界面活性剤の使用量は、溶媒の重量に基づいて、下限は通常０．０５％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．１２％、上限は通常１％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．２５％である。
また、油中水型エマルションを使用する際に、水に投入してすばやく転相して水に溶解するように、予め油中水型エマルションに転相剤を添加しておいてもよい。
転相剤としては、親水性の高い界面活性剤［例えば、ＨＬＢ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ Ｂａｌａｎｃｅ、親水性と親油性のつり合いを示す指標で、グリフィンのＨＬＢ理論に基づくもの）が９〜２０のもの］、例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報に記載のカチオン性界面活性剤および／またはノニオン性界面活性剤が使用できる。
【００２３】
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば水溶性アゾ開始剤〔例えばアゾビスアミジノプロパン（塩）［例えば２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス−（アミジノプロパン）ジハイドロクロライド］、アゾビスシアノバレリン酸（塩）、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］（塩）〕；油溶性アゾ開始剤（例えばアゾビスシアノバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル）；水溶性過酸化物［無機過酸化物（過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素等）および有機過酸化物（過酢酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキシド等）］、油溶性過酸化物（例えばベンゾイルパーオキシド、クメンヒドロキシパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート）が挙げられる。
上記の過酸化物は還元剤と組み合わせてレドックス開始剤として用いてもよく、還元剤としては重亜硫酸塩（例えば重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸アンモニウム）、還元性金属塩［例えば硫酸鉄（ＩＩ）］、３級アミン［例えばジメチルアミノ安息香酸（塩）、ジメチルアミノエタノール］、遷移金属塩のアミン錯体［例えば塩化コバルト（ＩＩＩ）のペンタメチレンヘキサミン錯体、塩化銅（ＩＩ）のジエチレントリアミン錯体］および有機性還元剤（例えばアスコルビン酸）等が挙げられる。また、アゾ開始剤、過酸化物開始剤、レドックス開始剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２４】
ラジカル重合開始剤の使用量は、最適な分子量を得るとの観点から、原料モノマーの合計重量に基づいて、好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．００１％、とくに好ましくは０．０１％、最も好ましくは０．０５％、好ましい上限は２０％、さらに好ましくは１０％、とくに好ましくは５％、最も好ましくは３％である。
【００２５】
また、必要によりラジカル重合用連鎖移動剤を使用してもよい。ラジカル重合用連鎖移動剤としては、特に限定なく、例えば分子内に１つまたは２つ以上の水酸基を有する化合物［分子量３２以上かつＭｎ５０，０００以下、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量１０６以上かつＭｎ５０，０００以下）および（ポリ）エチレン（ポリ）プロピレングリコール（分子量１２０以上かつＭｎ５０，０００以下）］、分子内に１つまたは２つ以上のアミノ基を有する化合物［例えばアンモニアおよびアミン（Ｃ１〜３０、例
えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンおよびプロパノールアミン）］および分子内に１つまたは２つ以上のチオール基を有する化合物（後述）が挙げられる。
これらのうちで分子量制御の観点から好ましいのは、分子内に１つまたは２つ以上のチオール基を有する化合物である。
【００２６】
分子内にチオール基を有する化合物には、以下のもの、これらの塩［アルカリ金属（例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウム）塩、アルカリ土類金属（例えばマグネシウムおよびカルシウム）塩、アンモニウム塩、アミン（Ｃ１〜２０）塩および無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸）塩］、およびこれらの混合物が含まれる。
（１）１価チオール
脂肪族チオール［Ｃ１〜２０、例えばメタンチオール、エタンチオール、プロパンチオール、ｎ−オクタンチオール、ｎ−ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ｎ−オクタデカンチオール、２−メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、３−メルカプトプロピオン酸、１−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン）、１−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン、チオマレイン酸、システインおよび２−メルカプトエチルアミン］、脂環式チオール（Ｃ５〜２０、例えばシクロペンタンチオールおよびシクロヘキサンチオール）および芳香（脂肪）族チオール（Ｃ６〜１２、例えばベンゼンチオールおよびベンジルメルカプタンおよびチオサリチル酸）が挙げられる。
【００２７】
（２）多価チオール
ジチオール［脂肪族（Ｃ２〜４０）ジチオール（例えばエタンジチオール、ジエチレンジチオール、トリエチレンジチオール、プロパンジチオール、１，３−および１，４−ブタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、ネオペンタンジチオール等）、脂環式（Ｃ５〜２０）ジチオール（例えばシクロペンタンジチオールおよびシクロヘキサンジチオール）および芳香族（Ｃ６〜１６）ジチオール（例えばベンゼンジチオール、ビフェニルジチオール）が挙げられる。
【００２８】
ラジカル重合用連鎖移動剤の使用量は、最適な分子量を得るとの観点から、原料モノマーの合計重量に基づいて、好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．０００２％、とくに好ましくは０．０００５％、最も好ましくは０．００１％、好ましい上限は１０％、さらに好ましくは５％、とくに好ましくは３％、最も好ましくは１％である。
【００２９】
ラジカル重合法におけるモノマー水溶液中のモノマー濃度は、水溶液重合ではモノマー水溶液の全重量に基づいて、下限は通常１％、残存モノマー低減の観点から好ましくは５％、さらに好ましくは１０％、とくに好ましくは１５％、最も好ましくは２０％、上限は通常８０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは７５％、さらに好ましくは７０％、特に好ましくは６５％、最も好ましくは６０％；逆相懸濁重合では、下限は通常３０％、残存モノマー低減の観点から好ましくは４０％、さらに好ましくは４５％、とくに好ましくは５０％、最も好ましくは５５％、上限は通常９０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは８５％、さらに好ましくは８０％、とくに好ましくは７８％、最も好ましくは７５％；逆相乳化重合では、下限は通常１０％、残存モノマー低減の観点から好ましくは２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、最も好ましくは５５％、上限は通常９０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは８０％、さらに好ましくは７５％、とくに好ましくは７０％、最も好ましくは６５％である。
【００３０】
重合温度は、水溶液重合では、下限は通常−１０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは０℃、さらに好ましくは５℃、とくに好ましくは１０℃、最も好ましくは１５℃、上限は通常１３０℃（加圧下）、上記と同様の観点から好ましくは１００℃、さらに好ましくは９５℃、とくに好ましくは９０℃、最も好ましくは８５℃である。また、重合中は所定温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、ガラス製の断熱容器等内で断熱重合させてもよい。
【００３１】
光重合における重合温度は、下限は通常０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは５℃、さらに好ましくは１０℃、とくに好ましくは１５℃、最も好ましくは２０℃、上限は通常１００℃、上記と同様の観点から好ましくは９５℃、さらに好ましくは９０℃、とくに好ましくは８０℃、最も好ましくは７０℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、比較的低温（例えば１５〜３５℃）で重合を開始させ、一定時間（例えば１〜３時間）重合後に昇温（例えば５５〜８０℃）してもよい。
【００３２】
逆相懸濁重合における重合温度は、下限は通常１０℃以上、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは２０℃、より好ましくは３０℃、とくに好ましくは４０℃、最も好ましくは５０℃、上限は通常９５℃、上記と同様の観点から好ましくは９０℃、さらに好ましくは８０℃、とくに好ましくは７０℃、最も好ましくは６０℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つよう、適宜加熱、冷却して調節することが好ましい。重合温度を一定に保つために、予め所定重合温度に温調した分散媒に撹拌下でモノマーを随時滴下してもよい。その際の滴下時間は、モノマー濃度、および重合反応発熱量により異なるが、通常０．５〜２０時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００３３】
逆相乳化重合における重合温度は、下限は通常０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは５℃、さらに好ましくは１０℃、とくに好ましくは１５℃、最も好ましくは２０℃、上限は通常９５℃、上記と同様の観点から好ましくは９０℃、さらに好ましくは８０℃、とくに好ましくは７０℃、最も好ましくは５５℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、比較的低温（例えば１５〜３５℃）で重合を開始させ、一定時間（例えば１〜３時間）重合後に昇温（例えば５５〜８０℃）してもよい。
【００３４】
重合は重合による発熱がなくなった時点で反応終点が確認できるが、重合時間は通常発熱により重合開始を確認した時点から１〜２４時間、工業的観点および重合を完結し、残存モノマーを減少させるとの観点から、好ましくは２〜１２時間である。
逆相懸濁重合の場合のように、モノマーを随時滴下する場合は滴下終了後から上記時間重合させることが好ましい。
上記のモノマー濃度、重合温度および重合時間は、モノマー組成、重合法および開始剤種類等によって適宜調整することができる。
【００３５】
重合時の圧力（単位はｋＰａ、以下絶対圧力を示す。）は、特に限定されないが、通常常圧下で行う。水溶液重合の場合で沸点を超える場合は加圧下で行うことが好ましい。具体的には、好ましい下限は、常圧下（１０１ｋＰａ）、さらに好ましくは１５０ｋＰａ、とくに好ましくは２００ｋＰａ、好ましい上限は１，０００ｋＰａ、さらに好ましくは５００ｋＰａ、とくに好ましくは３００ｋＰａである。
また、逆相懸濁重合の場合は、重合時の温度調節が容易である点から、好ましくは重合温度において、分散媒が沸騰する圧力または疎水性分散媒と水とが共沸する圧力が好ましい。具体的には、好ましい下限は５ｋＰａ、さらに好ましくは１２ｋＰａ、とくに好ましくは２５ｋＰａ、好ましい上限は９５ｋＰａ、さらに好ましくは８０ｋＰａ、とくに好ましくは６５ｋＰａである。
【００３６】
重合時のモノマー水溶液のｐＨは、特に限定されないが、重合速度、得られる高分子凝集剤の溶解性の観点から、好ましくは１〜８、さらに好ましくは２〜７、とくに好ましくは３〜６．５である。上記ｐＨに調整するために用いられるｐＨ調整剤としては特に限定されることはなく、モノマー水溶液がアルカリ性の場合には無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸）、無機固体酸性物質（例えば酸性リン酸ソーダ、酸性ぼう硝、塩化アンモン、硫安、重硫安およびスルファミン酸）および有機酸（例えばシュウ酸、こはく酸およびリンゴ酸）が挙げられ、モノマー水溶液が酸性の場合には無機アルカリ性物質（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびアンモニア）および有機アルカリ性物質（例えばグアニジン）が挙げられる。なお、上記ｐＨは、重合で用いるモノマー水溶液の原液についての室温（２０℃）でのｐＨメーター等を用いた測定値である。
【００３７】
高分子凝集剤は取り扱い易さの観点から粉末状（水溶液重合、光重合および逆相懸濁重合の場合）またはエマルション状（逆相乳化重合の場合）または水溶液状が好ましい。
水溶液重合および光重合の場合の粉末化法としては、重合後の含水ゲルを細断して公知の乾燥機（バンド式乾燥機、遠赤外線式乾燥機など）を用い加熱（温度８０〜１２０℃）して乾燥し、公知の粉砕機〔奈良式粉砕機［奈良機械（株）製］、ロール式粉砕機等〕を用いて粉砕し体積平均粒径１００〜２，０００μｍの粉末状にする方法等が挙げられる。
逆相懸濁重合の場合の粉末化法としては、重合後の含水ゲル（通常体積平均粒径１００〜２，０００μｍ）をロ過または遠心分離により固液分離させた後、公知の乾燥機（真空乾燥機、スクリューコンベア、ドラムドライヤーなど）を用いて加熱（温度３０〜１２０℃）し乾燥させる方法等が挙げられる。
【００３８】
本発明の両性高分子凝集剤の分子量は、１Ｎ−ＮａＮＯ3 水溶液中３０℃で測定した固有粘度（ｄｌ／ｇ）で表した場合、下限は通常２、凝集性能（とくにフロック粒径の増大）の観点から好ましくは３、さらに好ましくは４、とくに好ましくは５、最も好ましくは６、上限は通常４０、凝集性能（とくにフロック強度の向上）の観点から好ましくは３０、さらに好ましくは２５、とくに好ましくは２０、最も好ましくは１６である。
【００３９】
本発明の両性高分子凝集剤の、カチオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）は、凝集性能の観点から好ましい下限は１．０、さらに好ましくは１．３、とくに好ましくは１．６、最も好ましくは１．８、また、同様の観点から好ましい上限は４．３さらに好ましくは４．０、とくに好ましくは３．５、最も好ましくは３．０である。
またアニオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）は高分子凝集剤の水への溶解性の観点から好ましい下限は−２．６、さらに好ましくは−２．４、とくに好ましくは−２．２、また凝集性の観点から好ましい上限は−０．１、さらに好ましくは−０．３、とくに好ましくは−０．５である。
【００４０】
コロイド当量値は以下に示すコロイド滴定法により求めることができる。なお、以降の測定は室温（約２０℃）下で行う。
（１）測定試料（５０ｐｐｍ水溶液）の調製
試料０．２ｇ（固形分含量換算したもの）を精秤し、２００ｍｌのガラス製三角フラスコにとり、全体の重量（試料とイオン交換水の合計重量）が１００ｇとなるようにイオン交換水を加えた後、マグネチックスターラー（１，０００ｒｐｍ）で、３時間撹拌して完全に溶解し、０．２重量％の高分子凝集剤溶液を調製する。さらに５００ｍｌのガラス製ビーカーに上記調製した溶液１０．００ｇを小数点第２位まで計ることができる天秤を用いて正確に秤りとり、全体の重量（溶液１０ｍｌとイオン交換水の合計重量）が４００．００ｇとなるようにイオン交換水を加え、再度マグネチックスターラー（１，０００〜１，２００ｒｐｍ）で、３０分間撹拌して、均一な測定試料とする。
なお、高分子凝集剤の固形分含量は、試料約１．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ１）して、循風乾燥機中１０５±５℃で９０分間乾燥させた後の残存重量を（Ｗ２）として、次式から算出した値である。
固形分含量（重量％）＝（Ｗ２）×１００／（Ｗ１）
【００４１】
（２）カチオンコロイド当量値の測定
測定試料１００．０ｇを２００ｍｌのガラス製コニカルビーカーにとり、撹拌しながら徐々に０．５重量％硫酸水溶液を加え、ｐＨ３に調整する。次にトルイジンブルー指示薬（ＴＢ指示薬）を２〜３滴加え、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム（Ｎ／４００ＰＶＳＫ）試薬で滴定する。滴定速度は２ｍｌ／分とし、測定試料が青から赤紫色に変色し、３０秒間保持する時点を終点とする。
（３）アニオンコロイド当量値の測定
測定試料１００．０ｇを２００ｍｌのガラス製コニカルビーカーにとり、マグネチックスターラー（５００ｒｐｍ）で撹拌しながら、Ｎ／１０水酸化ナトリウム水溶液０．５ｍｌを加え、さらにＮ／２００メチルグリコールキトサン水溶液５ｍｌを５ｍｌのホールピペットを用いて加えた後、５分間撹拌する（その時のｐＨ約１０．５）。ＴＢ指示薬を２〜３滴加え、（２）と同様にして滴定する。
（４）空試験
測定試料の代わりにイオン交換水１００．０ｇを用いる以外（２）および（３）と同様の操作を行う。
（５）計算方法
カチオンまたはアニオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）＝１／２×（試料の滴定量−空試験の滴定量）×（Ｎ／４００ＰＶＳＫの力価）
【００４２】
本発明の両性高分子凝集剤は必要に応じ、本発明の効果を阻害しない範囲で、消泡剤、キレート化剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤からなる群から選ばれる添加剤を併用することができる。
【００４３】
消泡剤としては、シリコーン系（例えばＭｎ１００〜１００，０００のジメチルポリシロキサン）、鉱物油（例えばスピンドル油およびケロシン）、Ｃ１２〜２２の金属石ケン（例えばステアリン酸カルシウム）；
キレート化剤としては、Ｃ６〜１２のアミノカルボン酸（例えばエチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、ニトリロトリ酢酸およびトリエチレンテトラミンヘキサ酢酸）、多価カルボン酸〔例えばマレイン酸、ポリアクリル酸（Ｍｎ１，０００〜１０，０００）およびイソアミレン−マレイン酸共重合体（Ｍｎ１，０００〜１０，０００）〕、Ｃ３〜１０のヒドロキシカルボン酸（例えばクエン酸、グルコン酸、乳酸およびリンゴ酸）、縮合リン酸（例えばトリポリリン酸およびトリメタリン酸）およびこれらの塩〔例えばアルカリ金属（例えばナトリウムおよびカリウム）塩、アルカリ土類金属（例えばカルシウムおよびマグネシウム）
塩、アンモニウム塩、Ｃ１〜２０のアルキルアミン（例えばメチルアミン、エチルアミンおよびオクチルアミン）塩およびＣ２〜１２のアルカノールアミン（例えばモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン）塩〕；
【００４４】
ｐＨ調整剤としては、苛性アルカリ（例えば苛性ソーダ）、アミン（例えばモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン）、無機酸（塩）［例えば無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸および炭酸）、およびこれらの金属（例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属）塩（例えば炭酸ソーダ、炭酸カリウム、硫酸ソーダ、硫酸水素ナトリウムおよびリン酸１ナトリウム）およびアンモニウム塩（例えば炭酸アンモンおよび硫酸アンモン）］、有機酸（塩）［例えば有機酸（例えばカルボン酸、スルホン酸およびフェノール）、およびこれらの金属（上記に同じ）塩（例えば酢酸ソーダおよび乳酸ソーダ）およびアンモニウム塩（例えば酢酸アンモニウムおよび乳酸アンモニウム）］；
【００４５】
界面活性剤としては、米国特許第４３３１４４７号明細書記載の界面活性剤、例えばポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルおよびジオクチルスルホコハク酸ソーダ］；
ブロッキング防止剤としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル、例えば、ポリエチレンオキシド変性シリコーンおよ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；
【００４６】
酸化防止剤としては、フェノール化合物［例えばハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、カテコール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）および２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）］、含硫化合物〔例えばチオ尿素、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およびその塩［例えば金属（上記に同じ）塩およびアンモニウム塩］、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、２−メルカプトベンゾチアゾールおよびその塩（上記に同じ）、ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート（ＤＬＴＤＰ）およびジステアリル３，３’−チオジプロピオネート（ＤＳＴＤＰ）〕、含リン化合物［例えば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、トリフェニルホスファイト（ＴＰＰ）およびトリイソデシルホスファイト（ＴＤＰ）］および含窒素化合物［アミン（例えばオクチル化ジフェニルアミン、Ｎ−ｎ−ブチル−ｐ−アミノフェノールおよびＮ，Ｎ−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン）、尿素、グアニジン、およびグアニジンの上記無機酸塩］；
【００４７】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系（例えば２−ヒドロキシベンゾフェノンおよび２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン）、サリチレート系（例えばフェニルサリチレートおよび２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート）、ベンゾトリアゾール系［例えば（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールおよび（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール］およびアクリル系［例えばエチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートおよびメチル−２−カルボメトキシ−３−（パラメトキシベンジル）アクリレート］；
防腐剤としては、例えば安息香酸、パラオキシ安息香酸エステルおよびソルビン酸が挙げられる。
【００４８】
これらの添加剤は、本発明の両性高分子凝集剤および／または他の水溶性（共）重合体（Ｐ）のいずれに含有させてもよい。また、ブロッキング防止剤を除く添加剤については、本発明の効果を阻害しない範囲で本発明の両性高分子凝集剤および／または（Ｐ）の製造前のモノマー水溶液中に予め含有させてもよい。
上記添加剤全体の使用量は、両性高分子凝集剤および／または（Ｐ）の重量に基づいて、またモノマー水溶液中に予め含有させる場合は、モノマー重量に基づいて、通常３０％以下、本発明の効果（汚泥ケーキ含水率低減）の観点から好ましくは０〜１０％である。
各添加剤の使用量については、上記と同様の重量に基づいて、消泡剤は通常５％以下、好ましくは１〜３％、キレート化剤は通常３０％以下、好ましくは２〜１０％、ｐＨ調整剤は通常１０％以下、好ましくは１〜５％、界面活性剤およびブロッキング防止剤はそれぞれ通常５％以下、好ましくは１〜３％、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤はそれぞれ通常５％以下、好ましくは０．１〜２％である。
【００４９】
本発明の両性高分子凝集剤は、従来にない架橋性能を有し、特異的な凝集効果やろ液の清澄性向上効果（例えばろ液ＳＳ低減）を示すことから、下水等または工場廃水等の処理で生じた有機性または無機性汚泥の脱水処理用高分子凝集剤として用いることができ、とくに有機性汚泥の脱水処理用として好適に用いられる。
【００５０】
本発明の両性高分子凝集剤を用いた下水等の有機性汚泥や工場廃水等の無機性の汚泥または廃水の処理方法は、高分子凝集剤を汚泥または廃水に添加、混合してフロックを形成させ、固液分離を行う方法であれば特に限定されることはない。
【００５１】
また、本発明の両性高分子凝集剤を汚泥または廃水に使用する際には、公知の無機凝集剤および有機凝結剤を１種以上併用するのが好ましい。これらを併用する場合は、汚泥に有機凝結剤および／または無機凝集剤を添加したのち本発明の両性高分子凝集剤を添加する方法、有機凝結剤およびまたは無機凝集剤と本発明の両性高分子凝集剤を同時に添加する方法、本発明の両性高分子凝集剤を添加し、脱水したのちケーキに有機凝結剤およびまたは無機凝集剤を添加する方法等が挙げられる。これらの中で汚泥に無機凝集剤を添加したのち本発明の両性高分子凝集剤を添加する方法が汚泥のケーキ含水率を低減できる点から好ましい。
【００５２】
公知の有機凝結剤としては、例えばエピハロヒドリンとアミンとの重縮合体（もしくはその塩酸塩、以下塩酸塩と略記）、エピハロヒドリンとアルキレンジアミンとの重縮合体（塩酸塩）、ポリエチレンイミン（塩酸塩）、アルキレンジハライド−アルキレンポリアミン重縮合体（塩酸塩）、アニリン−ホルムアルデヒド重縮合体（塩酸塩）、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリビニルピリジン（塩酸塩）、（ジ）メチルジ（メタ）アリルアンモニウムクロライドおよびポリビニルイミダゾリン（塩酸塩）が挙げられる。
公知の無機凝集剤としては、例えば硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第一鉄および消石灰が挙げられる。これらの中で汚泥のケーキ含水率を低減できる点から好ましいのはポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄で特に好ましいのはポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムである。
これらの公知の無機凝集剤および有機凝結剤はそれぞれの１種または２種以上用いても、あるいは両者を併用してもいずれでもよい。
【００５３】
公知の無機および／または有機凝結剤を汚泥または廃水に添加する場合の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁している粒子の大きさ、および廃水中の蒸発残留物重量（以下ＴＳと略記）等によって異なるが、汚泥または廃水中のＴＳに基づいて、公知の無機凝結剤では、凝集性の観点から好ましい下限は０．５％、さらに好ましくは１％、とくに好ましくは２％、同様の観点から好ましい上限は４０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは２０％であり、公知の有機凝結剤では、凝集性の観点から好ましい下限は０．０１％、さらに好ましくは０．０５％、とくに好ましくは０．１％、同様の観点から好ましい上限は１０％以下、さらに好ましくは８％以下、とくに好ましくは５％である。
【００５４】
本発明の両性高分子凝集剤を、汚泥または廃水に添加する方法としては、特に限定はなく、そのまま該汚泥または廃水に添加してもよいが、均一混合の観点から好ましいのは高分子凝集剤を水溶液にした後に該汚泥または廃水に添加する方法である。高分子凝集剤を水溶液として用いる場合の濃度は、好ましくは０．０５〜１重量％、さらに好ましくは０．１〜０．５重量％である。
溶解方法、溶解後の希釈方法は特に限定はないが、粉末状の高分子凝集剤を水に溶解する際、一度に加えるとままこを生じて水に溶解しにくくなるため好ましくない。
また、本発明の両性高分子凝集剤の溶解性を高めるために、溶解した水溶液のｐＨが２．０〜５．０の範囲になるように前述したｐＨ調整剤を添加し調整するのが好ましい。さらに好ましくはｐＨが２．５〜４．０、とくに好ましくはｐＨが２．７〜３．５である。
【００５５】
汚泥または廃水に添加する際高分子凝集剤の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁している粒子の含有量および高分子凝集剤の分子量等によって異なり、とくに限定はされないが、汚泥または廃水中のＴＳに基づいて凝集性能の観点から、好ましい下限は０．０１％、さらに好ましくは０．０５％、とくに好ましくは０．１％、最も好ましくは０．５％、同様の観点から、好ましい上限は１０％、さらに好ましくは８％、とくに好ましくは５％、最も好ましくは３％である。
【００５６】
また上記の処理方法により形成されたフロック状の汚泥の脱水方法（固液分離法）としては、例えば重力沈降、膜ろ過、カラムろ過、加圧浮上、および濃縮装置（例えばシックナー）および脱水装置（例えば遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機およびキャピラリー脱水機）を用いる方法が挙げられる。これらのうち本発明の両性高分子凝集剤の特異的な凝集性能である高フロック強度の観点から好ましいのは、脱水装置、とくに遠心脱水機、およびスクリュープレス脱水機を用いる方法である。
【００５７】
以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、製造例および実施例中の部は重量部、％は重量％を表す。
高分子凝集剤の固有粘度［η］（単位はｄｌ／ｇ。以下においては数値のみを示す。）は１Ｎ−ＮａＮＯ3水溶液中、３０℃で測定した値である。高分子凝集剤のコロイド当量値（単位はｍｅｑ／ｇ。以下においては数値のみを示す。）および固形分含量は、前記の方法によって測定した。なお、汚泥または廃水中のＴＳ、有機分（強熱減量）は、下水道試験方法（日本下水道協会、１９９７年度版）記載の分析方法に準じて行った。
また、本実施例中のフロック粒径、ろ液量、ろ布剥離性、ケーキ含水率、ろ液清澄度は以下の方法に従って性能評価した。
【００５８】
＜フロック粒径＞
ジャーテスター［宮本理研工業（株）製、形式ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ、以下同じ。］に板状の塩ビ製撹拌羽根（直径５ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を十字になる様に上下に連続して撹拌棒に取り付け、汚泥２００部を５００ｍｌのビーカーに取り、ジャーテスターにセットする。ジャーテスターの回転数を１２０ｒｐｍにし、ゆっくり汚泥を撹拌しながら、所定量の０．２重量％の高分子凝集剤水溶液を一気に添加し、３０秒間撹拌した後、撹拌を止め凝集物の大きさを目視にて観察する［回転数１２０ｒｐｍでのフロック粒径（ｍｍ）を表中に示す］。続いて回転数を３００ｒｐｍにセットし、さらに３０秒間撹拌した後、撹拌を止め凝集物の大きさを再度目視にて観察する［回転数３００ｒｐｍでのフロック粒径（ｍｍ）を表中に示す］。
【００５９】
＜ろ液量＞
Ｔ−１１８９のナイロン製ろ布［敷島カンバス（株）製、円形状、直径９ｃｍ］、ヌッチェ漏斗、３００ｍｌが測れるメスシリンダーをセットし、上記フロック粒径試験後の汚泥を一度に投入して濾過し、ストップウォッチを用いて投入直後から２０秒後のろ液量（ｍｌ）を測定する。
＜ろ布剥離性＞
濾過した汚泥の一部をスパーテルで取り出し、プレスフィルター試験機を用いて脱水試験（２ｋｇ／ｃｍ2、６０秒）を行い、試験後のろ布からの脱水ケーキの剥離性を下記の基準に従って評価する。
◎：非常に剥がれやすい（ろ布付着物ほとんどなし）
○：剥がれやすい （僅かにろ布付着物あり）
△：多少剥がれにくい （ろ布付着物あり、僅かにろ布内部まで付着）
×：剥がれにくい （ろ布内部まで付着）
【００６０】
＜ケーキ含水率＞
上記ろ布剥離性試験後の脱水ケーキ約３．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ３）して、循風乾燥機中で完全に水分が蒸発するまで（例えば、１０５±５℃で８時間）乾燥させた後、シャーレ上に残った乾燥ケーキの重量を（Ｗ４）として、次式からケーキ含水率を算出する。
ケーキ含水率（重量％）＝｛（Ｗ３）−（Ｗ４）｝×１００／（Ｗ３）
【００６１】
＜ろ液清澄度＞
上記ろ液量測定後のろ液を用いて、吸光度計［（株）島津製作所製、ＵＶ−１２００、以下同じ。］で波長５９０ｎｍおよび７００ｎｍの時の吸光度を測定し、ろ液清澄度を評価する。なお、吸光度の数値（％）は、イオン交換水の吸光度を１００％とした時の値を示す。
【００６２】
実施例１
内径２５ｍｍ高さ２００ｍｍの試験管にジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロライド４級塩（以下ＤＡＭＱと略記）の６０％水溶液４．８部、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド４級塩（以下ＤＡＡＱと略記）の７０％水溶液７．２部、アクリル酸２．３部、アクリルアミドの５０％水溶液３５．７部、水１０．０部を入れ、液中に窒素を５分間通気して窒素置換した後、２，２’−アゾビス−（アミジノプロパン）ジハイドロクロライドの２％水溶液を２．５部添加し、密閉下４５℃で２０時間重合させた。その後試験管内の共重合物（ゲル）を取り出し細断後、循風乾燥機で８０℃×２時間乾燥し、さらにジューサーミキサーで粉砕（体積平均粒径０．１〜１．７ｍｍ、以下同じ。）して高分子凝集剤（Ｘ−１）を得た。（Ｘ−１）の［η］は１０．０、カチオンコロイド当量値は１．４２、アニオンコロイド当量値は１．１５であった。
【００６３】
実施例２〜２９、比較例１〜２４
実施例１におけるモノマーを表１に示す割合に代えたこと以外は、実施例１と同様にして各高分子凝集剤［（Ｘ−２）〜（Ｘ−２９）、（比Ｘ−１）〜（比Ｘ−２４）］を得た。
【００６４】
上記得られた各高分子凝集剤について、モノマー構成比（モル％）、固有粘度、コロイド当量値等を表１に示す。
【００６５】
【表１】
ＤＡＭＱ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド４級アン
モニウム塩
ＤＡＡＱ：Ｎ，Ｎ−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級アンモ
ニウム塩
ＡＡｃ ：アクリル酸
ＡＡｍ ：アクリルアミド
【００６６】
［高分子凝集剤の性能評価］
実施例１〜２９、比較例１〜２４
上記で得られた各高分子凝集剤について性能評価を行った。
高分子凝集剤をそれぞれイオン交換水に溶解して固形分含量０．２％の水溶液とした。
Ｈ下水処理場から採取した混合汚泥［余剰汚泥／消化汚泥＝１／１（重量比）、ｐＨ５．８、ＴＳ２．５％、有機分７２％］を必要な個数の５００ｍｌビーカーに２００部ずつ採り、それぞれポリ硫酸第二鉄液［「ポリテツ」日鉄鉱業（株）製］０．３部を添加しハンドミキサーで３０秒間撹拌混合したのち、先に調製した各水溶液１５部を添加（固形分添加量０．６％／ＴＳ）して、性能評価した。結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２から、本発明の高分子凝集剤［（Ｘ−１）〜（Ｘ−２９）］は、比較の高分子凝集剤［（比Ｘ−１）〜（比Ｘ−２４）］に比べて、撹拌下（１２０ｒｐｍ）で一度フロックが形成されたのち、高撹拌下（３００ｒｐｍ）にしても一旦形成されたフロックが壊れにくい（フロックが強固である）こと、ろ過速度が速いこと、およびろ布剥離性、ケーキ含水率（脱水性）およびろ液清澄性において優れた効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の両性高分子凝集剤は、下水等の微生物処理で生じる汚泥（有機性汚泥等）の脱水処理用として幅広く好適に用いられ極めて有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水もしくはし尿（以下、下水等と略記）等の微生物処理で生じる汚泥（有機性汚泥等）の脱水処理に用いる両性高分子凝集剤、および該両性高分子凝集剤を用いる汚泥の脱水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の微生物処理で生じる有機性汚泥（以下、単に汚泥ということがある）の脱水処理においては、カチオン性高分子凝集剤が広く使用されてきた。しかし、近年、汚泥脱水処理の効率化を目的とした汚泥集約脱水処理が進む中、汚泥の送泥や貯留等で汚泥の脱水処理までに長時間を要し、汚泥の腐敗等で難脱水化が生じている。このため汚泥の脱水性改善のために無機凝集剤と両性高分子凝集剤を併用する方法（例えば特許文献１、２、３参照）が提案され、広く用いられるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２８６４４号公報
【特許文献２】特開平７−２５６２９９号公報
【特許文献３】特開平７−２５６３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、該方法は、カチオン性高分子凝集剤を用いる方法と比較すると高コストであり、無機凝集剤の使用で発生する汚泥ケーキの増大や、焼却後の灰の増大等の問題があり、廃棄物低減の観点から、併用する無機凝集剤の低減が強く求められている。しかし、無機凝集剤量を低減すると汚泥凝集フロック（以下フロックと略記）の強度が低下して壊れやすく、また含水率が増加する等の問題が生じる。
本発明の目的は、併用する無機凝集剤が低添加量でも強固なフロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を高めることができる両性高分子凝集剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、（Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤；および、汚泥に無機凝集剤を添加し、次いで該両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥の脱水処理方法である。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【発明の効果】
【０００６】
本発明の両性高分子凝集剤は、無機凝集剤を併用する汚泥（とくに有機性汚泥）の脱水処理において下記の効果を奏する。
（１）併用する無機凝集剤が低添加量であっても強固なフロックを形成する。
（２）汚泥脱水処理後のケーキ含水率を低減できる。
（３）発生するケーキ量およびケーキ焼却後の灰の発生量を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明におけるジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩（Ａ）は、下記一般式（１）で表され、ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩（Ｂ）は下記一般式（２）で表される。
ＣＨ2＝ＣＨ(ＣＨ3)−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ2−Ｎ+Ｒ1Ｒ2Ｒ3・Ｚ- （１）
ＣＨ2＝ＣＨ−ＣＯＯＣＨ2ＣＨ2−Ｎ+Ｒ1Ｒ2Ｒ3・Ｚ- （２）
【０００８】
式（１）、（２）中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立にＣ１〜１６（水への溶解性の観点から好ましくはＣ１〜１０）の、アルキル、アリールアルキルまたはアルキルアリール基を表す。
該アルキル基としては、Ｃ１〜１６、例えばメチル、エチル、ｎ−およびｉ−プロピル、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−およびｔ−ブチル、ｎ−、ｉ−、ｓｅｃ−およびｔ−アミル、２−エチルヘキシル、ノニルおよびラウリル基；アリールアルキル基としては、Ｃ７〜１０、例えばベンジルおよびフェニルエチル基；アルキルアリール基としては、Ｃ７〜１０、例えばトルイル、エチルフェニルおよびクミル基が挙げられる。これらのうち、水溶性の観点から好ましいのはメチル、エチル、ベンジル、さらに好ましいのはメチルである。
【０００９】
式（１）、（２）中、Ｚ-としては、無機酸（硫酸、硝酸、リン酸等）アニオン、ハロゲン（例えばＣｌ-およびＢｒ-）アニオン等が挙げられる。これらのうち工業上の観点から好ましいのは硫酸、Ｃｌ-、さらに好ましいのはＣｌ-である。
【００１０】
本発明の汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤は上記（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足する。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【００１１】
必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）の割合（モル％）（ａ）は、（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５（好ましくは０．３６〜０．５０、さらに好ましくは０．３７〜０．４５、とくに好ましくは０．３８〜０．４２）を満足し、（Ｂ）の割合（モル％）（ｂ）と上記（ｃ）との差［（ｂ）−（ｃ）］は、−２．０〜２．０（好ましくは−１．０〜１．０、さらに好ましくは−０．５〜０．５、最も好ましくは０）を満足し、アクリル酸の割合（モル％）（ｃ）は、１０〜２５（好ましくは１０〜２０、さらに好ましくは１２〜１８、とくに好ましくは１４〜１６）を満足する。該（ａ）、（ｂ）および（ｃ）が上記関係式のうちのいずれか一つを満足しない場合は汚泥脱水処理後の脱水ケーキの含水率が高くなり、充分な脱水効果が得られない。
【００１２】
本発明の両性高分子凝集剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により（Ａ）（Ｂ）アクリル酸、およびアクリルアミド以外のその他のビニルモノマーを共重合させることができる。
該その他のビニルモノマーとしては、非イオン性ビニルモノマー〔Ｃ２以上かつ数平均分子量［以下Ｍｎと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による。］１，０００以下、例えばメタアクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル、ビニルピロリドン、（ポリ）エチレングリコール（Ｃ２以上かつＭｎ１，０００以下。以下同じ。）モノ−およびジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコール（Ｃ２以上かつＭｎ１，０００以下。以下同じ。）モノ−およびジ（メタ）アクリレート〕、アニオン性ビニルモノマー[Ｃ４〜２０、例えばメタアクリル酸、（メタ）アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、イタコン酸]、カチオン性ビニルモノマー[Ｃ５〜２０、例えばアミノエチル（メタ）アクリレート、アミノプロピル（メタ）アクリレート、メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、メチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アリルアミン、（メチル）ジアリルアミン、ビニルピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、およびそれらの無機酸（塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等）塩、前記（Ａ）、（Ｂ）を除く４級化物（メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩、ベンジルクロライド塩等）］等が挙げられる。
該その他のビニルモノマーの使用量は、本発明の両性高分子凝集剤の全構成モノマーの合計に基づいて、通常１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは２モル％以下である。
【００１３】
また、本発明の両性高分子凝集剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により他の水溶性（共）重合体（Ｐ）を併用することができる。ここにおいて、水溶性とは、水に対する溶解度（ｇ／１００ｇ水。２０℃）が１〜１０程度であることを意味するものとする。
該（Ｐ）を構成するモノマーとしては特に限定されないが、先に挙げた（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸、アクリルアミド等のモノマーの（共）重合体からなるカチオン性（共）重合体、アニオン性（共）重合体、および本発明の両性高分子凝集剤を構成する共重合体以外の両性共重合体等が挙げられる。
【００１４】
本発明の両性高分子凝集剤および他の共重合体（Ｐ）の製造方法としては、特に限定はなく、ラジカル重合開始剤を用いる種々のラジカル重合法、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、光重合、沈澱重合および逆相乳化重合が採用できる。これらのうち工業的観点から好ましいのは、水溶液重合、逆相懸濁重合、光重合、逆相乳化重合、さらに好ましいのは水溶液重合および逆相懸濁重合である。
水溶液重合としては、例えばモノマーの水溶液を外部からの熱の出入りがない反応容器中に入れ、断熱重合させる方法（例えば特公昭５９−４０８４３号公報）およびモノマーの水溶液を外部から温度調整可能な容器中で定温重合させる方法（例えば特開平３−１８９０００号公報）を用いることができる。
【００１５】
光重合としては、例えば、モノマーに、さらに必要により光増感剤を加え、波長３００〜５００ｎｍの光を照射して重合させる方法（例えば、特公昭４５−３７０３３号公報に記載の方法）が挙げられる。
光増感剤としては、過酸化物（過酸化ベンゾイル等）、アゾ化合物（アゾビスイソブチロニトリル等）、カルボニル化合物（ジアセチル、ジベンジル等）、硫黄化合物（ジフェニルモノ−およびジスルフィド、ジベンゾイルモノ−およびジスルフィド等）、ハロゲン化合物（四塩化炭素等）、および金属塩（三塩化鉄等）等が挙げられる。
【００１６】
逆相懸濁重合としては、例えばモノマーの水溶液を油溶性高分子物質またはノニオン性界面活性剤を分散安定剤として、分散媒中に油中水型に分散させて重合させる方法（例えば特開昭５６−５３１１１号公報）を用いることができる。
油溶性高分子物質としては、例えばセルロースエーテル〔数平均分子量［以下Ｍｎと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による。］１００〜１００，０００、例えばエチルセルロースおよびエチルヒドロキシエチルセルロース〕、アルケンとα，β−不飽和多価カルボン酸（無水物）との共重合体またはその誘導体［Ｍｎ１００〜１００，０００、例えばＣ２０〜４０の１−オレフィンと（無水）マレイン酸の共重合体］が挙げられる。
【００１７】
ノニオン性界面活性剤としては、例えばショ糖脂肪酸エステル（Ｃ１３〜１００、例えばショ糖ジステアレートおよびショ糖トリステアレート）、ソルビタン脂肪酸エステル（Ｃ７〜１００、例えばソルビタンモノステアレートおよびソルビタンモノオレート）およ
び（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル（Ｃ６〜１００、例えばグリセリンモノステアレート）が挙げられる。
【００１８】
油溶性高分子物質の使用量は、後述の分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常１０％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは５％、さらに好ましくは３％である。
ノニオン性界面活性剤の使用量は、後述の分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常５％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは３％、さらに好ましくは１％である。
【００１９】
分散媒（有機溶媒）としては、例えば脂肪族炭化水素［Ｃ６〜３０、例えばヘキサン、ヘプタン、ｎ−デカン、パラフィン（例えばｎ−およびｉ−パラフィン）、鉱油（例えば灯油、軽油および中油）および合成油］；脂環式炭化水素（Ｃ６〜３０、例えばシクロヘキサンおよびデカリン）；芳香族炭化水素（Ｃ６〜１２、例えばベンゼン、トルエンおよびキシレン）；およびこれらの混合物が挙げられる。
分散媒の使用量は、分散系の安定性の観点からモノマー水溶液の全重量に基づいて、好ましい下限は２５％、さらに好ましくは４０％、とくに好ましくは６５％、分散系の粘度の観点から好ましい上限は１，０００％、さらに好ましくは４００％、とくに好ましくは２００％である。
【００２０】
また、逆相乳化重合としては、例えばモノマーの水溶液、疎水性溶媒および界面活性剤を用いて、油中水型エマルションを形成させて重合させる方法（例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報等に記載の方法）が挙げられる。
使用する疎水性溶媒としては、前記逆相懸濁重合におけるものと同様のものが挙げられる。
溶媒の使用量は、エマルションの安定性の観点からモノマー水溶液の全重量に基づいて、好ましい下限は２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、エマルションの粘度の観点から好ましい上限は８０％、さらに好ましくは７０％、とくに好ましくは６０％である。
上記界面活性剤としては、例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報に記載のものが使用でき、これらのうちエマルションの安定性の観点から好ましいのは、ノニオン性界面活性剤である。
【００２１】
上記ノニオン性界面活性剤としては、例えば高級脂肪酸エステル［例えば、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレートおよびオレイン酸ソルビタンエステルのエチレンオキシド（以下ＥＯと略記）付加物］、ポリオキシエチレン長鎖カルビルエーテル（例えばラウリルアルコールポリオキシエチレンエーテルおよびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）および長鎖カルビルアルカノールアミド（例えばＮ，Ｎ−ジヒドロキシエチルラウリルアミド）が挙げられる。
【００２２】
界面活性剤の使用量は、溶媒の重量に基づいて、下限は通常０．０５％、分散粒径安定化の観点から好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．１２％、上限は通常１％、反応系の低粘度化の観点から好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．２５％である。
また、油中水型エマルションを使用する際に、水に投入してすばやく転相して水に溶解するように、予め油中水型エマルションに転相剤を添加しておいてもよい。
転相剤としては、親水性の高い界面活性剤［例えば、ＨＬＢ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ Ｂａｌａｎｃｅ、親水性と親油性のつり合いを示す指標で、グリフィンのＨＬＢ理論に基づくもの）が９〜２０のもの］、例えば特許第２６７６４８３号公報および特開平９−２０８８０２号公報に記載のカチオン性界面活性剤および／またはノニオン性界面活性剤が使用できる。
【００２３】
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば水溶性アゾ開始剤〔例えばアゾビスアミジノプロパン（塩）［例えば２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス−（アミジノプロパン）ジハイドロクロライド］、アゾビスシアノバレリン酸（塩）、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］（塩）〕；油溶性アゾ開始剤（例えばアゾビスシアノバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル）；水溶性過酸化物［無機過酸化物（過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素等）および有機過酸化物（過酢酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキシド等）］、油溶性過酸化物（例えばベンゾイルパーオキシド、クメンヒドロキシパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート）が挙げられる。
上記の過酸化物は還元剤と組み合わせてレドックス開始剤として用いてもよく、還元剤としては重亜硫酸塩（例えば重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸アンモニウム）、還元性金属塩［例えば硫酸鉄（ＩＩ）］、３級アミン［例えばジメチルアミノ安息香酸（塩）、ジメチルアミノエタノール］、遷移金属塩のアミン錯体［例えば塩化コバルト（ＩＩＩ）のペンタメチレンヘキサミン錯体、塩化銅（ＩＩ）のジエチレントリアミン錯体］および有機性還元剤（例えばアスコルビン酸）等が挙げられる。また、アゾ開始剤、過酸化物開始剤、レドックス開始剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２４】
ラジカル重合開始剤の使用量は、最適な分子量を得るとの観点から、原料モノマーの合計重量に基づいて、好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．００１％、とくに好ましくは０．０１％、最も好ましくは０．０５％、好ましい上限は２０％、さらに好ましくは１０％、とくに好ましくは５％、最も好ましくは３％である。
【００２５】
また、必要によりラジカル重合用連鎖移動剤を使用してもよい。ラジカル重合用連鎖移動剤としては、特に限定なく、例えば分子内に１つまたは２つ以上の水酸基を有する化合物［分子量３２以上かつＭｎ５０，０００以下、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量１０６以上かつＭｎ５０，０００以下）および（ポリ）エチレン（ポリ）プロピレングリコール（分子量１２０以上かつＭｎ５０，０００以下）］、分子内に１つまたは２つ以上のアミノ基を有する化合物［例えばアンモニアおよびアミン（Ｃ１〜３０、例
えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンおよびプロパノールアミン）］および分子内に１つまたは２つ以上のチオール基を有する化合物（後述）が挙げられる。
これらのうちで分子量制御の観点から好ましいのは、分子内に１つまたは２つ以上のチオール基を有する化合物である。
【００２６】
分子内にチオール基を有する化合物には、以下のもの、これらの塩［アルカリ金属（例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウム）塩、アルカリ土類金属（例えばマグネシウムおよびカルシウム）塩、アンモニウム塩、アミン（Ｃ１〜２０）塩および無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸）塩］、およびこれらの混合物が含まれる。
（１）１価チオール
脂肪族チオール［Ｃ１〜２０、例えばメタンチオール、エタンチオール、プロパンチオール、ｎ−オクタンチオール、ｎ−ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、ｎ−オクタデカンチオール、２−メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、３−メルカプトプロピオン酸、１−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン）、１−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン、チオマレイン酸、システインおよび２−メルカプトエチルアミン］、脂環式チオール（Ｃ５〜２０、例えばシクロペンタンチオールおよびシクロヘキサンチオール）および芳香（脂肪）族チオール（Ｃ６〜１２、例えばベンゼンチオールおよびベンジルメルカプタンおよびチオサリチル酸）が挙げられる。
【００２７】
（２）多価チオール
ジチオール［脂肪族（Ｃ２〜４０）ジチオール（例えばエタンジチオール、ジエチレンジチオール、トリエチレンジチオール、プロパンジチオール、１，３−および１，４−ブタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、ネオペンタンジチオール等）、脂環式（Ｃ５〜２０）ジチオール（例えばシクロペンタンジチオールおよびシクロヘキサンジチオール）および芳香族（Ｃ６〜１６）ジチオール（例えばベンゼンジチオール、ビフェニルジチオール）が挙げられる。
【００２８】
ラジカル重合用連鎖移動剤の使用量は、最適な分子量を得るとの観点から、原料モノマーの合計重量に基づいて、好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．０００２％、とくに好ましくは０．０００５％、最も好ましくは０．００１％、好ましい上限は１０％、さらに好ましくは５％、とくに好ましくは３％、最も好ましくは１％である。
【００２９】
ラジカル重合法におけるモノマー水溶液中のモノマー濃度は、水溶液重合ではモノマー水溶液の全重量に基づいて、下限は通常１％、残存モノマー低減の観点から好ましくは５％、さらに好ましくは１０％、とくに好ましくは１５％、最も好ましくは２０％、上限は通常８０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは７５％、さらに好ましくは７０％、特に好ましくは６５％、最も好ましくは６０％；逆相懸濁重合では、下限は通常３０％、残存モノマー低減の観点から好ましくは４０％、さらに好ましくは４５％、とくに好ましくは５０％、最も好ましくは５５％、上限は通常９０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは８５％、さらに好ましくは８０％、とくに好ましくは７８％、最も好ましくは７５％；逆相乳化重合では、下限は通常１０％、残存モノマー低減の観点から好ましくは２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、最も好ましくは５５％、上限は通常９０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは８０％、さらに好ましくは７５％、とくに好ましくは７０％、最も好ましくは６５％である。
【００３０】
重合温度は、水溶液重合では、下限は通常−１０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは０℃、さらに好ましくは５℃、とくに好ましくは１０℃、最も好ましくは１５℃、上限は通常１３０℃（加圧下）、上記と同様の観点から好ましくは１００℃、さらに好ましくは９５℃、とくに好ましくは９０℃、最も好ましくは８５℃である。また、重合中は所定温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、ガラス製の断熱容器等内で断熱重合させてもよい。
【００３１】
光重合における重合温度は、下限は通常０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは５℃、さらに好ましくは１０℃、とくに好ましくは１５℃、最も好ましくは２０℃、上限は通常１００℃、上記と同様の観点から好ましくは９５℃、さらに好ましくは９０℃、とくに好ましくは８０℃、最も好ましくは７０℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、比較的低温（例えば１５〜３５℃）で重合を開始させ、一定時間（例えば１〜３時間）重合後に昇温（例えば５５〜８０℃）してもよい。
【００３２】
逆相懸濁重合における重合温度は、下限は通常１０℃以上、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは２０℃、より好ましくは３０℃、とくに好ましくは４０℃、最も好ましくは５０℃、上限は通常９５℃、上記と同様の観点から好ましくは９０℃、さらに好ましくは８０℃、とくに好ましくは７０℃、最も好ましくは６０℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つよう、適宜加熱、冷却して調節することが好ましい。重合温度を一定に保つために、予め所定重合温度に温調した分散媒に撹拌下でモノマーを随時滴下してもよい。その際の滴下時間は、モノマー濃度、および重合反応発熱量により異なるが、通常０．５〜２０時間、好ましくは１〜１０時間である。
【００３３】
逆相乳化重合における重合温度は、下限は通常０℃、最適な分子量を得るとの観点から好ましくは５℃、さらに好ましくは１０℃、とくに好ましくは１５℃、最も好ましくは２０℃、上限は通常９５℃、上記と同様の観点から好ましくは９０℃、さらに好ましくは８０℃、とくに好ましくは７０℃、最も好ましくは５５℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定（例えば所定重合温度±５℃）に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、比較的低温（例えば１５〜３５℃）で重合を開始させ、一定時間（例えば１〜３時間）重合後に昇温（例えば５５〜８０℃）してもよい。
【００３４】
重合は重合による発熱がなくなった時点で反応終点が確認できるが、重合時間は通常発熱により重合開始を確認した時点から１〜２４時間、工業的観点および重合を完結し、残存モノマーを減少させるとの観点から、好ましくは２〜１２時間である。
逆相懸濁重合の場合のように、モノマーを随時滴下する場合は滴下終了後から上記時間重合させることが好ましい。
上記のモノマー濃度、重合温度および重合時間は、モノマー組成、重合法および開始剤種類等によって適宜調整することができる。
【００３５】
重合時の圧力（単位はｋＰａ、以下絶対圧力を示す。）は、特に限定されないが、通常常圧下で行う。水溶液重合の場合で沸点を超える場合は加圧下で行うことが好ましい。具体的には、好ましい下限は、常圧下（１０１ｋＰａ）、さらに好ましくは１５０ｋＰａ、とくに好ましくは２００ｋＰａ、好ましい上限は１，０００ｋＰａ、さらに好ましくは５００ｋＰａ、とくに好ましくは３００ｋＰａである。
また、逆相懸濁重合の場合は、重合時の温度調節が容易である点から、好ましくは重合温度において、分散媒が沸騰する圧力または疎水性分散媒と水とが共沸する圧力が好ましい。具体的には、好ましい下限は５ｋＰａ、さらに好ましくは１２ｋＰａ、とくに好ましくは２５ｋＰａ、好ましい上限は９５ｋＰａ、さらに好ましくは８０ｋＰａ、とくに好ましくは６５ｋＰａである。
【００３６】
重合時のモノマー水溶液のｐＨは、特に限定されないが、重合速度、得られる高分子凝集剤の溶解性の観点から、好ましくは１〜８、さらに好ましくは２〜７、とくに好ましくは３〜６．５である。上記ｐＨに調整するために用いられるｐＨ調整剤としては特に限定されることはなく、モノマー水溶液がアルカリ性の場合には無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸）、無機固体酸性物質（例えば酸性リン酸ソーダ、酸性ぼう硝、塩化アンモン、硫安、重硫安およびスルファミン酸）および有機酸（例えばシュウ酸、こはく酸およびリンゴ酸）が挙げられ、モノマー水溶液が酸性の場合には無機アルカリ性物質（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびアンモニア）および有機アルカリ性物質（例えばグアニジン）が挙げられる。なお、上記ｐＨは、重合で用いるモノマー水溶液の原液についての室温（２０℃）でのｐＨメーター等を用いた測定値である。
【００３７】
高分子凝集剤は取り扱い易さの観点から粉末状（水溶液重合、光重合および逆相懸濁重合の場合）またはエマルション状（逆相乳化重合の場合）または水溶液状が好ましい。
水溶液重合および光重合の場合の粉末化法としては、重合後の含水ゲルを細断して公知の乾燥機（バンド式乾燥機、遠赤外線式乾燥機など）を用い加熱（温度８０〜１２０℃）して乾燥し、公知の粉砕機〔奈良式粉砕機［奈良機械（株）製］、ロール式粉砕機等〕を用いて粉砕し体積平均粒径１００〜２，０００μｍの粉末状にする方法等が挙げられる。
逆相懸濁重合の場合の粉末化法としては、重合後の含水ゲル（通常体積平均粒径１００〜２，０００μｍ）をロ過または遠心分離により固液分離させた後、公知の乾燥機（真空乾燥機、スクリューコンベア、ドラムドライヤーなど）を用いて加熱（温度３０〜１２０℃）し乾燥させる方法等が挙げられる。
【００３８】
本発明の両性高分子凝集剤の分子量は、１Ｎ−ＮａＮＯ3 水溶液中３０℃で測定した固有粘度（ｄｌ／ｇ）で表した場合、下限は通常２、凝集性能（とくにフロック粒径の増大）の観点から好ましくは３、さらに好ましくは４、とくに好ましくは５、最も好ましくは６、上限は通常４０、凝集性能（とくにフロック強度の向上）の観点から好ましくは３０、さらに好ましくは２５、とくに好ましくは２０、最も好ましくは１６である。
【００３９】
本発明の両性高分子凝集剤の、カチオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）は、凝集性能の観点から好ましい下限は１．０、さらに好ましくは１．３、とくに好ましくは１．６、最も好ましくは１．８、また、同様の観点から好ましい上限は４．３さらに好ましくは４．０、とくに好ましくは３．５、最も好ましくは３．０である。
またアニオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）は高分子凝集剤の水への溶解性の観点から好ましい下限は−２．６、さらに好ましくは−２．４、とくに好ましくは−２．２、また凝集性の観点から好ましい上限は−０．１、さらに好ましくは−０．３、とくに好ましくは−０．５である。
【００４０】
コロイド当量値は以下に示すコロイド滴定法により求めることができる。なお、以降の測定は室温（約２０℃）下で行う。
（１）測定試料（５０ｐｐｍ水溶液）の調製
試料０．２ｇ（固形分含量換算したもの）を精秤し、２００ｍｌのガラス製三角フラスコにとり、全体の重量（試料とイオン交換水の合計重量）が１００ｇとなるようにイオン交換水を加えた後、マグネチックスターラー（１，０００ｒｐｍ）で、３時間撹拌して完全に溶解し、０．２重量％の高分子凝集剤溶液を調製する。さらに５００ｍｌのガラス製ビーカーに上記調製した溶液１０．００ｇを小数点第２位まで計ることができる天秤を用いて正確に秤りとり、全体の重量（溶液１０ｍｌとイオン交換水の合計重量）が４００．００ｇとなるようにイオン交換水を加え、再度マグネチックスターラー（１，０００〜１，２００ｒｐｍ）で、３０分間撹拌して、均一な測定試料とする。
なお、高分子凝集剤の固形分含量は、試料約１．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ１）して、循風乾燥機中１０５±５℃で９０分間乾燥させた後の残存重量を（Ｗ２）として、次式から算出した値である。
固形分含量（重量％）＝（Ｗ２）×１００／（Ｗ１）
【００４１】
（２）カチオンコロイド当量値の測定
測定試料１００．０ｇを２００ｍｌのガラス製コニカルビーカーにとり、撹拌しながら徐々に０．５重量％硫酸水溶液を加え、ｐＨ３に調整する。次にトルイジンブルー指示薬（ＴＢ指示薬）を２〜３滴加え、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム（Ｎ／４００ＰＶＳＫ）試薬で滴定する。滴定速度は２ｍｌ／分とし、測定試料が青から赤紫色に変色し、３０秒間保持する時点を終点とする。
（３）アニオンコロイド当量値の測定
測定試料１００．０ｇを２００ｍｌのガラス製コニカルビーカーにとり、マグネチックスターラー（５００ｒｐｍ）で撹拌しながら、Ｎ／１０水酸化ナトリウム水溶液０．５ｍｌを加え、さらにＮ／２００メチルグリコールキトサン水溶液５ｍｌを５ｍｌのホールピペットを用いて加えた後、５分間撹拌する（その時のｐＨ約１０．５）。ＴＢ指示薬を２〜３滴加え、（２）と同様にして滴定する。
（４）空試験
測定試料の代わりにイオン交換水１００．０ｇを用いる以外（２）および（３）と同様の操作を行う。
（５）計算方法
カチオンまたはアニオンコロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）＝１／２×（試料の滴定量−空試験の滴定量）×（Ｎ／４００ＰＶＳＫの力価）
【００４２】
本発明の両性高分子凝集剤は必要に応じ、本発明の効果を阻害しない範囲で、消泡剤、キレート化剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤からなる群から選ばれる添加剤を併用することができる。
【００４３】
消泡剤としては、シリコーン系（例えばＭｎ１００〜１００，０００のジメチルポリシロキサン）、鉱物油（例えばスピンドル油およびケロシン）、Ｃ１２〜２２の金属石ケン（例えばステアリン酸カルシウム）；
キレート化剤としては、Ｃ６〜１２のアミノカルボン酸（例えばエチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、ニトリロトリ酢酸およびトリエチレンテトラミンヘキサ酢酸）、多価カルボン酸〔例えばマレイン酸、ポリアクリル酸（Ｍｎ１，０００〜１０，０００）およびイソアミレン−マレイン酸共重合体（Ｍｎ１，０００〜１０，０００）〕、Ｃ３〜１０のヒドロキシカルボン酸（例えばクエン酸、グルコン酸、乳酸およびリンゴ酸）、縮合リン酸（例えばトリポリリン酸およびトリメタリン酸）およびこれらの塩〔例えばアルカリ金属（例えばナトリウムおよびカリウム）塩、アルカリ土類金属（例えばカルシウムおよびマグネシウム）
塩、アンモニウム塩、Ｃ１〜２０のアルキルアミン（例えばメチルアミン、エチルアミンおよびオクチルアミン）塩およびＣ２〜１２のアルカノールアミン（例えばモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン）塩〕；
【００４４】
ｐＨ調整剤としては、苛性アルカリ（例えば苛性ソーダ）、アミン（例えばモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン）、無機酸（塩）［例えば無機酸（例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸および炭酸）、およびこれらの金属（例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属）塩（例えば炭酸ソーダ、炭酸カリウム、硫酸ソーダ、硫酸水素ナトリウムおよびリン酸１ナトリウム）およびアンモニウム塩（例えば炭酸アンモンおよび硫酸アンモン）］、有機酸（塩）［例えば有機酸（例えばカルボン酸、スルホン酸およびフェノール）、およびこれらの金属（上記に同じ）塩（例えば酢酸ソーダおよび乳酸ソーダ）およびアンモニウム塩（例えば酢酸アンモニウムおよび乳酸アンモニウム）］；
【００４５】
界面活性剤としては、米国特許第４３３１４４７号明細書記載の界面活性剤、例えばポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルおよびジオクチルスルホコハク酸ソーダ］；
ブロッキング防止剤としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル、例えば、ポリエチレンオキシド変性シリコーンおよ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；
【００４６】
酸化防止剤としては、フェノール化合物［例えばハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、カテコール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）および２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）］、含硫化合物〔例えばチオ尿素、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およびその塩［例えば金属（上記に同じ）塩およびアンモニウム塩］、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、２−メルカプトベンゾチアゾールおよびその塩（上記に同じ）、ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート（ＤＬＴＤＰ）およびジステアリル３，３’−チオジプロピオネート（ＤＳＴＤＰ）〕、含リン化合物［例えば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、トリフェニルホスファイト（ＴＰＰ）およびトリイソデシルホスファイト（ＴＤＰ）］および含窒素化合物［アミン（例えばオクチル化ジフェニルアミン、Ｎ−ｎ−ブチル−ｐ−アミノフェノールおよびＮ，Ｎ−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン）、尿素、グアニジン、およびグアニジンの上記無機酸塩］；
【００４７】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系（例えば２−ヒドロキシベンゾフェノンおよび２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン）、サリチレート系（例えばフェニルサリチレートおよび２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート）、ベンゾトリアゾール系［例えば（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールおよび（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール］およびアクリル系［例えばエチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレートおよびメチル−２−カルボメトキシ−３−（パラメトキシベンジル）アクリレート］；
防腐剤としては、例えば安息香酸、パラオキシ安息香酸エステルおよびソルビン酸が挙げられる。
【００４８】
これらの添加剤は、本発明の両性高分子凝集剤および／または他の水溶性（共）重合体（Ｐ）のいずれに含有させてもよい。また、ブロッキング防止剤を除く添加剤については、本発明の効果を阻害しない範囲で本発明の両性高分子凝集剤および／または（Ｐ）の製造前のモノマー水溶液中に予め含有させてもよい。
上記添加剤全体の使用量は、両性高分子凝集剤および／または（Ｐ）の重量に基づいて、またモノマー水溶液中に予め含有させる場合は、モノマー重量に基づいて、通常３０％以下、本発明の効果（汚泥ケーキ含水率低減）の観点から好ましくは０〜１０％である。
各添加剤の使用量については、上記と同様の重量に基づいて、消泡剤は通常５％以下、好ましくは１〜３％、キレート化剤は通常３０％以下、好ましくは２〜１０％、ｐＨ調整剤は通常１０％以下、好ましくは１〜５％、界面活性剤およびブロッキング防止剤はそれぞれ通常５％以下、好ましくは１〜３％、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤はそれぞれ通常５％以下、好ましくは０．１〜２％である。
【００４９】
本発明の両性高分子凝集剤は、従来にない架橋性能を有し、特異的な凝集効果やろ液の清澄性向上効果（例えばろ液ＳＳ低減）を示すことから、下水等または工場廃水等の処理で生じた有機性または無機性汚泥の脱水処理用高分子凝集剤として用いることができ、とくに有機性汚泥の脱水処理用として好適に用いられる。
【００５０】
本発明の両性高分子凝集剤を用いた下水等の有機性汚泥や工場廃水等の無機性の汚泥または廃水の処理方法は、高分子凝集剤を汚泥または廃水に添加、混合してフロックを形成させ、固液分離を行う方法であれば特に限定されることはない。
【００５１】
また、本発明の両性高分子凝集剤を汚泥または廃水に使用する際には、公知の無機凝集剤および有機凝結剤を１種以上併用するのが好ましい。これらを併用する場合は、汚泥に有機凝結剤および／または無機凝集剤を添加したのち本発明の両性高分子凝集剤を添加する方法、有機凝結剤およびまたは無機凝集剤と本発明の両性高分子凝集剤を同時に添加する方法、本発明の両性高分子凝集剤を添加し、脱水したのちケーキに有機凝結剤およびまたは無機凝集剤を添加する方法等が挙げられる。これらの中で汚泥に無機凝集剤を添加したのち本発明の両性高分子凝集剤を添加する方法が汚泥のケーキ含水率を低減できる点から好ましい。
【００５２】
公知の有機凝結剤としては、例えばエピハロヒドリンとアミンとの重縮合体（もしくはその塩酸塩、以下塩酸塩と略記）、エピハロヒドリンとアルキレンジアミンとの重縮合体（塩酸塩）、ポリエチレンイミン（塩酸塩）、アルキレンジハライド−アルキレンポリアミン重縮合体（塩酸塩）、アニリン−ホルムアルデヒド重縮合体（塩酸塩）、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリビニルピリジン（塩酸塩）、（ジ）メチルジ（メタ）アリルアンモニウムクロライドおよびポリビニルイミダゾリン（塩酸塩）が挙げられる。
公知の無機凝集剤としては、例えば硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第一鉄および消石灰が挙げられる。これらの中で汚泥のケーキ含水率を低減できる点から好ましいのはポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化第二鉄で特に好ましいのはポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムである。
これらの公知の無機凝集剤および有機凝結剤はそれぞれの１種または２種以上用いても、あるいは両者を併用してもいずれでもよい。
【００５３】
公知の無機および／または有機凝結剤を汚泥または廃水に添加する場合の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁している粒子の大きさ、および廃水中の蒸発残留物重量（以下ＴＳと略記）等によって異なるが、汚泥または廃水中のＴＳに基づいて、公知の無機凝結剤では、凝集性の観点から好ましい下限は０．５％、さらに好ましくは１％、とくに好ましくは２％、同様の観点から好ましい上限は４０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは２０％であり、公知の有機凝結剤では、凝集性の観点から好ましい下限は０．０１％、さらに好ましくは０．０５％、とくに好ましくは０．１％、同様の観点から好ましい上限は１０％以下、さらに好ましくは８％以下、とくに好ましくは５％である。
【００５４】
本発明の両性高分子凝集剤を、汚泥または廃水に添加する方法としては、特に限定はなく、そのまま該汚泥または廃水に添加してもよいが、均一混合の観点から好ましいのは高分子凝集剤を水溶液にした後に該汚泥または廃水に添加する方法である。高分子凝集剤を水溶液として用いる場合の濃度は、好ましくは０．０５〜１重量％、さらに好ましくは０．１〜０．５重量％である。
溶解方法、溶解後の希釈方法は特に限定はないが、粉末状の高分子凝集剤を水に溶解する際、一度に加えるとままこを生じて水に溶解しにくくなるため好ましくない。
また、本発明の両性高分子凝集剤の溶解性を高めるために、溶解した水溶液のｐＨが２．０〜５．０の範囲になるように前述したｐＨ調整剤を添加し調整するのが好ましい。さらに好ましくはｐＨが２．５〜４．０、とくに好ましくはｐＨが２．７〜３．５である。
【００５５】
汚泥または廃水に添加する際高分子凝集剤の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁している粒子の含有量および高分子凝集剤の分子量等によって異なり、とくに限定はされないが、汚泥または廃水中のＴＳに基づいて凝集性能の観点から、好ましい下限は０．０１％、さらに好ましくは０．０５％、とくに好ましくは０．１％、最も好ましくは０．５％、同様の観点から、好ましい上限は１０％、さらに好ましくは８％、とくに好ましくは５％、最も好ましくは３％である。
【００５６】
また上記の処理方法により形成されたフロック状の汚泥の脱水方法（固液分離法）としては、例えば重力沈降、膜ろ過、カラムろ過、加圧浮上、および濃縮装置（例えばシックナー）および脱水装置（例えば遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機およびキャピラリー脱水機）を用いる方法が挙げられる。これらのうち本発明の両性高分子凝集剤の特異的な凝集性能である高フロック強度の観点から好ましいのは、脱水装置、とくに遠心脱水機、およびスクリュープレス脱水機を用いる方法である。
【００５７】
以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、製造例および実施例中の部は重量部、％は重量％を表す。
高分子凝集剤の固有粘度［η］（単位はｄｌ／ｇ。以下においては数値のみを示す。）は１Ｎ−ＮａＮＯ3水溶液中、３０℃で測定した値である。高分子凝集剤のコロイド当量値（単位はｍｅｑ／ｇ。以下においては数値のみを示す。）および固形分含量は、前記の方法によって測定した。なお、汚泥または廃水中のＴＳ、有機分（強熱減量）は、下水道試験方法（日本下水道協会、１９９７年度版）記載の分析方法に準じて行った。
また、本実施例中のフロック粒径、ろ液量、ろ布剥離性、ケーキ含水率、ろ液清澄度は以下の方法に従って性能評価した。
【００５８】
＜フロック粒径＞
ジャーテスター［宮本理研工業（株）製、形式ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ、以下同じ。］に板状の塩ビ製撹拌羽根（直径５ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を十字になる様に上下に連続して撹拌棒に取り付け、汚泥２００部を５００ｍｌのビーカーに取り、ジャーテスターにセットする。ジャーテスターの回転数を１２０ｒｐｍにし、ゆっくり汚泥を撹拌しながら、所定量の０．２重量％の高分子凝集剤水溶液を一気に添加し、３０秒間撹拌した後、撹拌を止め凝集物の大きさを目視にて観察する［回転数１２０ｒｐｍでのフロック粒径（ｍｍ）を表中に示す］。続いて回転数を３００ｒｐｍにセットし、さらに３０秒間撹拌した後、撹拌を止め凝集物の大きさを再度目視にて観察する［回転数３００ｒｐｍでのフロック粒径（ｍｍ）を表中に示す］。
【００５９】
＜ろ液量＞
Ｔ−１１８９のナイロン製ろ布［敷島カンバス（株）製、円形状、直径９ｃｍ］、ヌッチェ漏斗、３００ｍｌが測れるメスシリンダーをセットし、上記フロック粒径試験後の汚泥を一度に投入して濾過し、ストップウォッチを用いて投入直後から２０秒後のろ液量（ｍｌ）を測定する。
＜ろ布剥離性＞
濾過した汚泥の一部をスパーテルで取り出し、プレスフィルター試験機を用いて脱水試験（２ｋｇ／ｃｍ2、６０秒）を行い、試験後のろ布からの脱水ケーキの剥離性を下記の基準に従って評価する。
◎：非常に剥がれやすい（ろ布付着物ほとんどなし）
○：剥がれやすい （僅かにろ布付着物あり）
△：多少剥がれにくい （ろ布付着物あり、僅かにろ布内部まで付着）
×：剥がれにくい （ろ布内部まで付着）
【００６０】
＜ケーキ含水率＞
上記ろ布剥離性試験後の脱水ケーキ約３．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ３）して、循風乾燥機中で完全に水分が蒸発するまで（例えば、１０５±５℃で８時間）乾燥させた後、シャーレ上に残った乾燥ケーキの重量を（Ｗ４）として、次式からケーキ含水率を算出する。
ケーキ含水率（重量％）＝｛（Ｗ３）−（Ｗ４）｝×１００／（Ｗ３）
【００６１】
＜ろ液清澄度＞
上記ろ液量測定後のろ液を用いて、吸光度計［（株）島津製作所製、ＵＶ−１２００、以下同じ。］で波長５９０ｎｍおよび７００ｎｍの時の吸光度を測定し、ろ液清澄度を評価する。なお、吸光度の数値（％）は、イオン交換水の吸光度を１００％とした時の値を示す。
【００６２】
実施例１
内径２５ｍｍ高さ２００ｍｍの試験管にジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロライド４級塩（以下ＤＡＭＱと略記）の６０％水溶液４．８部、ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド４級塩（以下ＤＡＡＱと略記）の７０％水溶液７．２部、アクリル酸２．３部、アクリルアミドの５０％水溶液３５．７部、水１０．０部を入れ、液中に窒素を５分間通気して窒素置換した後、２，２’−アゾビス−（アミジノプロパン）ジハイドロクロライドの２％水溶液を２．５部添加し、密閉下４５℃で２０時間重合させた。その後試験管内の共重合物（ゲル）を取り出し細断後、循風乾燥機で８０℃×２時間乾燥し、さらにジューサーミキサーで粉砕（体積平均粒径０．１〜１．７ｍｍ、以下同じ。）して高分子凝集剤（Ｘ−１）を得た。（Ｘ−１）の［η］は１０．０、カチオンコロイド当量値は１．４２、アニオンコロイド当量値は１．１５であった。
【００６３】
実施例２〜２９、比較例１〜２４
実施例１におけるモノマーを表１に示す割合に代えたこと以外は、実施例１と同様にして各高分子凝集剤［（Ｘ−２）〜（Ｘ−２９）、（比Ｘ−１）〜（比Ｘ−２４）］を得た。
【００６４】
上記得られた各高分子凝集剤について、モノマー構成比（モル％）、固有粘度、コロイド当量値等を表１に示す。
【００６５】
【表１】
ＤＡＭＱ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド４級アン
モニウム塩
ＤＡＡＱ：Ｎ，Ｎ−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級アンモ
ニウム塩
ＡＡｃ ：アクリル酸
ＡＡｍ ：アクリルアミド
【００６６】
［高分子凝集剤の性能評価］
実施例１〜２９、比較例１〜２４
上記で得られた各高分子凝集剤について性能評価を行った。
高分子凝集剤をそれぞれイオン交換水に溶解して固形分含量０．２％の水溶液とした。
Ｈ下水処理場から採取した混合汚泥［余剰汚泥／消化汚泥＝１／１（重量比）、ｐＨ５．８、ＴＳ２．５％、有機分７２％］を必要な個数の５００ｍｌビーカーに２００部ずつ採り、それぞれポリ硫酸第二鉄液［「ポリテツ」日鉄鉱業（株）製］０．３部を添加しハンドミキサーで３０秒間撹拌混合したのち、先に調製した各水溶液１５部を添加（固形分添加量０．６％／ＴＳ）して、性能評価した。結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２から、本発明の高分子凝集剤［（Ｘ−１）〜（Ｘ−２９）］は、比較の高分子凝集剤［（比Ｘ−１）〜（比Ｘ−２４）］に比べて、撹拌下（１２０ｒｐｍ）で一度フロックが形成されたのち、高撹拌下（３００ｒｐｍ）にしても一旦形成されたフロックが壊れにくい（フロックが強固である）こと、ろ過速度が速いこと、およびろ布剥離性、ケーキ含水率（脱水性）およびろ液清澄性において優れた効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の両性高分子凝集剤は、下水等の微生物処理で生じる汚泥（有機性汚泥等）の脱水処理用として幅広く好適に用いられ極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【請求項２】
汚泥に無機凝集剤を添加し、次いで請求項１に記載の両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【請求項１】
（Ａ）ジアルキルアミノエチルメタクリレートの４級アンモニウム塩、（Ｂ）ジアルキルアミノエチルアクリレートの４級アンモニウム塩、アクリル酸およびアクリルアミドを必須構成単位とする共重合体を含有してなり、該必須構成単位の合計モル数に基づく（Ａ）、（Ｂ）、アクリル酸それぞれの割合（モル％）を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）としたとき、下記の関係式をいずれも満足することを特徴とする汚泥脱水処理用両性高分子凝集剤。
（ａ）／［（ａ）＋（ｂ）］＝０．３５〜０．５５
（ｂ）−（ｃ）＝−２．０〜２．０
（ｃ）＝１０〜２５
【請求項２】
汚泥に無機凝集剤を添加し、次いで請求項１に記載の両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥の脱水処理方法。
【公開番号】特開２００９−１７８６３４（Ｐ２００９−１７８６３４Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８３４３（Ｐ２００８−１８３４３）
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００２２８８）三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２９日（２００８．１．２９）
【出願人】（０００００２２８８）三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]