高分子凝集剤
【課題】 汚泥または廃水の処理において、強固な粗大フロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を大幅に向上する等、脱水効果に優れた高分子凝集剤を提供する。
【解決手段】 下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤。ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
【解決手段】 下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤。ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
【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）または工場廃水等の有機性または無機性の汚泥または廃水の処理に用いる高分子凝集剤、並びに該高分子凝集剤を用いた汚泥または廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の処理で生じた有機性汚泥や工場廃水等の処理で生じた無機性汚泥の処理に用いられる高分子凝集剤としては、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩の重合体およびアクリルアミドとの共重合体が広く用いられ、また、ジアリルアミンの３級化塩または４級化塩の重合体（例えば、特許文献１参照）、ジアリルアミンの３級化塩または４級化塩とジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩との共重合体（例えば、特許文献２、３参照）、アミジン構造を有する重合体（例えば、特許文献４参照）等も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６− １８６１１号公報
【特許文献２】特開昭５１− ３７９８６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２４２３０９号公報
【特許文献４】特開平 ５−１９２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩の重合体およびこれらのモノマーとアクリルアミドとの共重合体は、単独で汚泥処理に用いることができ取り扱い性に優れているが、カチオン密度を高めることができないことから、通常の添加量では形成されるフロックの強度が小さく、また、過剰量を加えると一旦凝集したフロックが再分散したり、固液分離後の分離液に粘性が生じる等、固液分離されたケーキの脱水性が悪くなる。
また、特許文献１〜４の高分子凝集剤では高分子量化が困難なため、単独で使用すると形成されるフロック粒径が小さく濾水性が悪くなる等の問題があるため、通常は上記ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩等の（共）重合体と併用されるものの、汚泥または廃水の処理が二段階になる等、処理効率にも問題があった。
すなわち、従来の高分子凝集剤では、汚泥または廃水の処理の際に、処理効率に優れしかも充分な脱水効果を得ることは困難であった。
本発明の目的は、汚泥または廃水の処理において、強固な粗大フロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を大幅に向上する等、脱水効果に優れた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、下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
［式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数１〜６の炭化水素基を表し、Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基を表す。
式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基；Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、炭素数１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン；ｍは０または１の数を表す。］
；並びに、該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することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の高分子凝集剤は下記の効果を奏する。
（１）汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する。
（２）形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる。
（３）脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる。
（４）凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［水溶性重合体（Ａ）］
本発明における水溶性重合体（Ａ）は、下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位としてなる水溶性重合体である。
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-)m (Ｈ)1-m （２）
【０００８】
一般式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数（以下Ｃと略記）１〜６（好ましくは１〜４）の炭化水素基を表す。Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基である。
【０００９】
該ヘテロ原子としてはＮ、Ｏ、およびＳが挙げられる。Ｒ1およびＲ2のＣが６を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。
該炭化水素基としては、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、ｎ−ヘキシル、エテニルおよびブテニル基；Ｒ1およびＲ2が互いに結合した環としては、例えばピペリジン、ピペラジン、ピリジン、ピロリジン、モルホリンおよびチオモルホリン環が挙げられる。これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはピペリジン、ピペラジンおよびピリジン環である。
【００１０】
一般式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ、ＱはＣ１〜４のアルキレン基またはＣ２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン、ｍは０または１の数を表す。ｍが０のとき、一般式（２）は（メタ）アクリル酸または（メタ）アクリルアミドを表す。
ＱのＣが４を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。また、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6のＣが１６を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。
【００１１】
Ｃ１〜４のアルキレン基には、メチレン、エチレン並びにｎ−およびｉ−プロピレン基等が含まれ、Ｃ２〜４のヒドロキシアルキレン基には、ヒドロキシエチレン、１−および２−ヒドロキシプロピレン基等が含まれる。
【００１２】
一般式（２）におけるＺ-としては、ハロゲン（Ｃｌ-、Ｂｒ-等）、無機酸（ハロゲン化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等）、硫酸エステル（Ｃ１〜３０、例えばアルキル硫酸エステル、アルケニル硫酸エステル）、スルホン酸（Ｃ１〜３０、例えばアルカンスルホン酸）、リン酸エステル（Ｃ１〜３０、例えばモノ−およびジアルキルリン酸エステル）、ホスホン酸（Ｃ１〜３０、例えばアルキルスルホン酸）、有機酸（Ｃ１〜３０、例えばギ酸、酢酸、マレイン酸）等のアニオンが挙げられる。
【００１３】
これらのＺ-のうち、後述する高分子凝集剤の脱水性能の観点から好ましいのはハロゲン、硫酸、硫酸エステルおよびスルホン酸のアニオン、さらに好ましいのはハロゲン、硫酸および硫酸エステルのアニオン、とくに好ましいのはＣｌ-、硫酸、メチル硫酸およびエチル硫酸のアニオン、最も好ましいのはＣｌ-である。
【００１４】
ビニル基含有モノマー（ａ）の具体例としては、Ｎ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジン、２−および４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルアミン、Ｎ−メチルビニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルビニルアミン、Ｎ−エチルビニルアミン、Ｎ−ビニルピロリジン、Ｎ−ビニルモルホリン等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはＮ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジン、ビニルピリジンである。
【００１５】
（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）の具体例としては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリレート［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）アクリレート、これらの塩酸塩もしくは硫酸塩、これらのアミン塩をメチルクロライドもしくはベンジルクロライドで４級化したアンモニウム塩等］等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはアクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩酸塩をメチルクロライドで４級化したアンモニウム塩である。
【００１６】
（Ａ）を構成する（ａ）と（ｂ）のモル比は、凝結性能および凝集性能の観点から好ましくは５／９５〜１００／０、さらに好ましくは２０／８０〜９５／５、４０／６０〜９０／１０である。
【００１７】
本発明における（Ａ）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０．１、凝集性能（とくにフロックの粗大化）の観点から好ましくは１、さらに好ましくは２、最も好ましくは４、上限は凝結性能（とくにフロック強度の向上）の観点から好ましくは２０、さらに好ましくは１８、最も好ましくは１６である。後述する実施例における固有粘度は上記条件で測定した値である。
【００１８】
（Ａ）の製造法としては特に限定はなく、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、沈澱重合および逆相乳化重合等のラジカル重合法を用いることができる。これらのうち工業的観点から好ましいのは、水溶液重合、逆相懸濁重合および逆相乳化重合、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、例えばモノマー水溶液を外部からの熱の出入りがない断熱容器中に入れ、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。
【００１９】
逆相懸濁重合としては、例えば水溶性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、油中水型に分散して重合させる方法（例えば特開昭５６−５３１１１号公報）を用いることができる。
【００２０】
油溶性高分子物質としては、例えばセルロースエーテル〔分子量１００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。］１００，０００以下、例えばエチルセルロース、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［分子量１００以上かつＭｎ１００，０００以下、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。
【００２１】
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、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、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、例えばモノステアリン酸グリセリン）が挙げられる。
【００２２】
油溶性高分子物質および／またはノニオン性界面活性剤の使用量は、後述する分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常１０％、好ましくは５％、さらに好ましくは３％である。
また、使用する分散媒（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）、脂環式炭化水素（Ｃ６〜３０、例えばシクロヘキサン、デカリン）、芳香族炭化水素（Ｃ６〜１２、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等）等が挙げられる。
【００２３】
また、逆相乳化重合としては、例えば水溶性モノマーの水溶液を界面活性剤を用いて油中水型エマルションを形成して重合させる方法（例えば特許第２６７６４８３号公報、特開平９−２０８８０２号公報）を用いることができる。
【００２４】
使用する分散媒としては、例えば炭化水素［Ｃ６〜３０、例えばパラフィン（例えばｎ−パラフィン、イソパラフィン）、鉱油（例えば灯油、軽油、中油）、合成油］およびこれらの混合物が挙げられる。
乳化する際に用いられる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号公報に記載の公知のものが使用でき、これらのうちでは、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およびノニオン性界面活性剤と他のイオン性界面活性剤との併用である。
【００２５】
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ＥＯ付加物）、ポリオキシエチレン長鎖アルキルエーテル（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）および長鎖アルキ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。
【００２６】
これらの界面活性剤の使用量は、分散媒の重量に基づいて、下限は通常０．０５％、好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．１２％、上限は通常１％、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水に希釈して使用する際に、水に投入して素早く転相するように、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。
【００２７】
上記ラジカル重合法におけるラジカル重合開始剤としては、種々のもの、例えば水溶性アゾ化合物〔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］、アゾビスシアノバレリン酸（塩）および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）〕、油溶性アゾ化合物（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および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（例えば過酸化水素、過酢酸およびｔ−ブチルパーオキサイド）、油溶性過酸化物（例えばベンゾイルパーオキシドおよびクメンヒドロキシパーオキシド）および無機過酸化物（例えば過硫酸アンモニウムおよび過硫酸ナトリウム）が挙げられる。
【００２８】
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、重亜硫酸カリウムおよび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）および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および塩化銅（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）が挙げられる。また、アゾ化合物、過酸化物およびレドックス開始剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上の開始剤を併用してもよい。
【００２９】
ラジカル重合開始剤の使用量は、（ａ）、または（ａ）および（ｂ）を含むモノマーの合計重量に基づいて、（Ａ）として最適な分子量を得る観から好ましい下限は０．００１％、さらに好ましくは０．００５％、とくに好ましくは０．０１％、最も好ましくは０．０２％、好ましい上限は１％、さらに好ましくは０．５％、とくに好ましくは０．１％、最も好ましくは０．０５％である。
【００３０】
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はなく、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１００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１００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。
【００３１】
分子内にチオール基を有する化合物には、以下のもの、これらの混合物およびこれらの塩［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］が含まれる。
【００３２】
（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。
【００３３】
（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）、トリチオール（Ｃ３〜２０、例えばチオグリセリン）が挙げられる。
【００３４】
ラジカル重合用連鎖移動剤を使用する場合の使用量は、（ａ）、または（ａ）と（ｂ）を含むモノマーの合計重量に基づいて、（Ａ）として最適な分子量を得る観点から好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．０００５％、とくに好ましくは０．００１％、最も好ましくは０．００５％、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。
【００３５】
ラジカル重合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２０％、高分子量化の観点から好ましくは２５％、さらに好ましくは３０％、特に好ましくは４０％、最も好ましくは５０％、上限は通常８０％、重合温度制御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％；
【００３６】
逆相懸濁重合では、下限は通常３０％、高分子量化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％、重合温度制御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％；
【００３７】
逆相乳化重合では、下限は通常１０％、高分子量化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％、重合温度制御の観点から好ましくは８０％、より好ましくは７５％、とくに好ましくは７０％、最も好ましくは６５％である。
【００３８】
逆相懸濁重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、分散系の安定性の観点から好ましい下限は２５％、さらに好ましくは４０％、とくに好ましくは６５％、原料コストおよび得量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。
【００３９】
逆相乳化重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、エマルションの粘度の観点から好ましい下限は２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、有効成分含量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。
【００４０】
重合温度は、水溶液重合では、下限は通常−１０℃、重合速度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５０℃、ポリマーの熱劣化防止の観点から好ましくは４０℃、さらに好ましくは３０℃、とくに好ましくは２５℃、最も好ましくは２０℃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してもよい。断熱重合の際、重合熱により水の沸点（１００℃）以上にならないように開始温度を調節することが好ましい。
【００４１】
逆相懸濁重合における重合温度は、下限は通常１０℃、重合速度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℃、ポリマーの熱劣化防止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、生産性と温度制御の観点から好ましくは１〜１０時間である。
【００４２】
逆相乳化重合における重合温度は、下限は通常０℃、重合速度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℃、ポリマーの熱劣化防止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。
【００４３】
重合時間は重合による発熱がなくなった時点で終了が確認できるが、通常発熱により重合開始を確認した時点から１〜２４時間、重合の完結、残存モノマーの抑制および工業上の観点から、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することが好ましい。
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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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、得られる水溶性重合体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℃）での測定値である。
【００４６】
本発明の高分子凝集剤中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０．５、さらに好ましくは１．０、とくに好ましくは２．０、凝集性能の観点から好ましい上限は２５、さらに好ましくは２０、とくに好ましくは１５である。
【００４７】
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（高分子凝集剤の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（長さ４０ｍｍ、直径５ｍｍの円筒状マグネット、回転数１，０００ｒｐｍ）で、３時間撹拌して完全に溶解させ、０．２重量％の高分子凝集剤溶液を調製する。５００ｍＬのビーカーに該調製溶液１０ｍＬをとり、全体の重量（溶液１０ｍＬとイオン交換水の合計重量）が４００ｇ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（直径１００ｍｍ、深さ１０ｍｍ）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）
【００４８】
（２）カチオンコロイド当量値の測定
測定試料１００ｇを２００ｍＬの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、赤紫色が３０秒間保持される時点を終点とする。
（３）空試験
測定試料の代わりにイオン交換水１００ｇを用いる以外は（２）と同様の操作を行う。
（４）計算方法
カチ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）
【００４９】
本発明の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（Ｂ）を併用することができる。
【００５０】
上記（Ｂ）は、重合前のモノマー水溶液中に予め添加しても、製造後のポリマー中に添加してもよい。（Ｂ）全体の使用量は、モノマーまたはポリマーの全重量に基づいて、通常３０％以下、各添加剤の添加効果および凝集性能の観点から好ましくは１〜１０％である。
各添加剤の使用量は、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２０％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。
【００５１】
本発明の高分子凝集剤を汚泥、廃水等（以下、汚泥等と略記）に添加する方法としては、特に限定はなく、例えば特許第１３１１３４０号公報または特許第２０３８３４１号公報等に記載の方法が挙げられる。
本発明の高分子凝集剤の使用量は、汚泥等の種類、懸濁粒子の含有量、高分子凝集剤の分子量等により異なるが、特に限定はなく、汚泥等中の蒸発残留物重量（以下、ＴＳと略記）に基づいて、通常０．０１〜１０％、凝集性能の観点から好ましい下限は０．１％、さらに好ましくは０．５％、とくに好ましくは１％、処理コストの観点から好ましい上限は５％、さらに好ましくは３％、とくに好ましくは２％である。
【００５２】
本発明の高分子凝集剤の使用方法としては、十分な凝集性能の観点から水溶液にした後に汚泥等に添加するのが好ましいが、高分子凝集剤を固体の状態で直接汚泥等に添加することもできる。高分子凝集剤を水溶液として用いる場合の濃度は、取り扱い上および溶解速度の観点から好ましくは０．０５〜１重量％である。
高分子凝集剤の溶解方法としては、特に限定されることはなく、例えば予め秤り取った水をジャーテスター等の撹拌装置を用いて撹拌しながら所定量の高分子凝集剤を徐々に加え、数時間（約２〜４時間程度）かけて溶解させる方法等が採用できる。粉末状の高分子凝集剤を水に溶解させる際に、所定量の高分子凝集剤を一気に加える方法はままこを生じ、完全に水に溶解させることが困難となることから好ましくない。
【００５３】
本発明の高分子凝集剤の添加の際には、汚泥等のｐＨを予め調整しておいてもよい。ｐＨの調整範囲は通常３〜８、加水分解防止の観点から好ましい下限は３．５、さらに好ましくは４、とくに好ましくは４．５、溶解性の観点から好ましい上限は７、さらに好ましくは６、とくに好ましくは５．５である。
ｐＨの調整方法としては、特に限定されることはなく、無機酸（硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等）等の酸性物質や苛性アルカリ（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）等のアルカリ性物質を用いる方法が挙げられる。
【００５４】
また、本発明の高分子凝集剤を汚泥等に添加して形成されたフロックの脱水方法（固液分離法）としては、遠心脱水、フィルタープレス脱水、ベルトプレス脱水、スクリュープレス脱水およびキャピラリー脱水等の種々の脱水法が適用できる。これらのうち、本発明の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、スクリュープレス脱水およびベルトプレス脱水である。
【実施例】
【００５５】
以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部は重量部、％は重量％を表す。
実施例１
ビーカーにＮ−ビニルピペリジン（ａ−１）２１．５部、アクリルアミド（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部を入れて撹拌し、均一水溶液とした。その後スルファミン酸の１０％水溶液を用いて該水溶液のｐＨを３．０に調整した。該水溶液を反応容器に全量移し入れ、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０．２５％水溶液１部およびチオグリセロールの０．０５％水溶液１部を添加し、密閉下５０℃で２０時間重合させた。その後反応容器内のゲルを取り出し細断後、循風乾燥機で５０℃×１０時間乾燥させ、さらにジューサーミキサーで粉砕して粉末状（体積平均粒径０．１〜１．７ｍｍ、以下同じ。）の水溶性重合体（Ａ１）を得た。（Ａ１）の固有粘度は１０．１ｄｌ／ｇ（以下数値のみで表す。）、カチオンコロイド当量値は６．０ｍｅｑ／ｇ（以下数値のみで表す。）であった。以下においては（Ａ１）を高分子凝集剤（Ｘ１）とした。
【００５６】
実施例２
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、Ｎ−ビニルピペラジン（ａ−２）８．５部、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（ｂ−２）の８０％水溶液２０．７部および水２０．８部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロールの０．０４％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ２）を得た。（Ａ２）の固有粘度は１０．５、カチオンコロイド当量値は７．８であった。以下においては（Ａ２）を高分子凝集剤（Ｘ２）とした。
【００５７】
実施例３
実施例１においてチオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロール０．０１％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ３）を得た。（Ａ３）の固有粘度は１８．１、カチオンコロイド当量値は６．０であった。以下においては（Ａ３）を高分子凝集剤（Ｘ３）とした。
【００５８】
実施例４
実施例１において（ａ−１）２１．５部に代えて（ａ−２）２１．５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ４）を得た。（Ａ４）の固有粘度は９．８、カチオンコロイド当量値は１０．９であった。以下においては（Ａ４）を高分子凝集剤（Ｘ４）とした。
【００５９】
実施例５
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ａ−１）２５部および水２５部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロール０．１％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ５）を得た。（Ａ５）の固有粘度は５．６、カチオンコロイド当量値は６．７であった。
以下においては（Ａ５）を高分子凝集剤（Ｘ５）とした。
【００６０】
実施例６
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて４−ビニルピリジン（ａ−３）１０．５部、（ｂ−２）の８０％水溶液１８．１部および水２１．４部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ６）を得た。（Ａ６）の固有粘度は７．８、カチオンコロイド当量値は５．９であった。以下においては（Ａ６）を高分子凝集剤（Ｘ６）とした。
【００６１】
実施例７
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えてＮ−ビニルモルホリン（ａ−４）２２．３部、（ｂ−１）の５０％水溶液５．３部および水２２．４部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ７）を得た。（Ａ７）の固有粘度は７．２、カチオンコロイド当量値は６．０であった。以下においては（Ａ７）を高分子凝集剤（Ｘ７）とした。
【００６２】
実施例８
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ａ−２）４部、（ｂ−２）の８０％水溶液２６．３部および水１９．７部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロールの０．０４％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ８）を得た。（Ａ８）の固有粘度は１０．８、カチオンコロイド当量値は６．５であった。以下においては（Ａ８）を高分子凝集剤（Ｘ８）とした。
【００６３】
比較例１
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ｂ−１）の５０％水溶液４．２部、（ｂ−２）の８０％水溶液２８．６部および水１７．２部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ１）を得た。（比Ａ１）の固有粘度は１０．４、カチオンコロイド当量値は４．７であった。以下においては（比Ａ１）を高分子凝集剤（比Ｘ１）とした。
【００６４】
比較例２
製造例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて塩化ジアリルジメチルアンモニウムの７０％水溶液５０部を用い、ｐＨを６．８に調整し、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０．２５％水溶液１部およびチオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えて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５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ２）を得た。（比Ａ２）の固有粘度は３．８、カチオンコロイド当量値は５．７であった。以下においては（比Ａ２）を高分子凝集剤（比Ｘ２）とした。
【００６５】
比較例３
反応容器にアクリロニトリル１．５部、Ｎ−ビニルホルムアミド４．５部および水３４部を仕込んだ。窒素ガス雰囲気中で、撹拌下６０℃に昇温したのち、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１．２％水溶液１部を添加し、６０℃で５時間、撹拌を継続し、水中に重合体が析出した懸濁液を得た。該懸濁液より重合体を濾別し、アセトン洗浄後、これを真空乾燥して重合体を得た。該重合体に水２０部を添加し、次いで、塩酸（濃度３５％）１３．２部を添加して撹拌しつつ１００℃に４時間保持し、重合体をアミジン化させた。得られた重合体の水溶液をアセトン中に添加して析出せしめ、これを真空乾燥して水溶性重合体（比Ａ３）を得た。（比Ａ３）の固有粘度は４．０、カチオンコロイド当量値は６．１であった。以下においては（比Ａ３）を高分子凝集剤（比Ｘ３）とした。
【００６６】
比較例４
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ｂ−１）の５０％水溶液１３．９部、（ｂ−２）の８０％水溶液１５．８部、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（ｂ−３）の８０％水溶液５．６部、アクリル酸（ｂ−４）の８０％水溶液２．９部および水１１．８部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ４）を得た。（比Ａ４）の固有粘度は８．８、カチオンコロイド当量値は３．２であった。以下においては（比Ａ４）を高分子凝集剤（比Ｘ４）とした。
【００６７】
比較例５
反応容器に、水１００部および３５％塩酸１６．８部を仕込み、冷却しながらジアリルアミンにベンジルクロライドを反応させたベンジルジアリルアミン１５部およびジアリルアミンにメチルクロライドを反応させたメチルジアリルアミン８．９部を徐々に滴下し、ベンジルジアリルアンモニウムクロライドおよびメチルジアリルアンモニウムクロライド水溶液を得た。次いで系内を窒素（純度９９．９９９％以上）で充分に置換した後、開始剤として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の１０％水溶液１４．５部を撹拌しながら加えた。系内を外部から徐々に加熱し、５０℃で重合反応が開始して発熱が認められた後、外部から冷却して系内温度５０〜６０℃で１０時間重合させた。その後外部から加熱して、８０℃で１時間熟成させ重合を完結させた。その後、内容物を取り出し、これにアセトン２００部を加えて市販のジューサーミキサーで３０分間撹拌して沈殿物を得た。この沈殿物を減圧ろ過（ＪＩＳ規格２種のろ紙を使用）により取り出した後、沈殿物を減圧乾燥機中（減圧度１．３ｋＰａ、４０℃×２時間）で溶媒を留去し、粉末状の水溶性共重合体（比Ａ５）（有機凝結剤）を得た。（比Ａ５）の固有粘度は０．６、カチオンコロイド当量値は６．６であった。
（比Ａ４）８０部と（比Ａ５）２０部を密栓可能なガラス瓶に採り、均一になるまでよく振り混ぜて得られたものを高分子凝集剤（比Ｘ５）とした。
【００６８】
実施例１〜８、比較例１〜５［凝集性能評価］
高分子凝集剤（Ｘ１〜Ｘ８、比Ｘ１〜比Ｘ５）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。消化処理したＡ市処理場から採取した消化汚泥［ｐＨ７．４、ＴＳ２．９％、ＳＳ（浮遊物質含量）２．７％、有機分６５％、アルカリ度４，５４３ｍｇ−ＣａＣＯ3／Ｌ］２００部を５００ｍＬのビーカーに採り、上記高分子凝集剤の各水溶液１６、１９、２２部を添加（この時の固形分添加量はそれぞれ０．６、０．７、０．８％／ＴＳ）し、性能を評価した。結果を表１に示す。
【００６９】
比較例６[凝集性能評価]
水溶性重合体（比Ａ４）および有機凝結剤（比Ａ５）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。前記消化汚泥２００部を５００ｍＬのビーカーにとり、（比Ａ５）の該水溶液３．２、３．８、４．４部を添加し、ガラス棒を用い２ｒｐｍで３０秒間撹拌処理した後、（比Ａ４）の該水溶液１２．８、１５．７、１７．６部を添加し［この時の固形分添加量はそれぞれ（比Ａ５）と（比Ａ４）の和が０．６、０．７、０．８％／ＴＳ］、凝集性能を評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
＜性能評価方法＞
（１）フロック粒径（ｍｍ）
ジャーテスター［宮本理研工業（株）製、形式ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ］に板状の塩ビ製撹拌羽根（直径５ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を十字になるように上下に連続して撹拌棒に取り付け、汚泥または廃水２００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに取り、ジャーテスターにセットした。ジャーテスターの回転数を１２０ｒｐｍにし、ゆっくり汚泥または廃水を撹拌しながら、所定量の０．２％の高分子凝集剤水溶液を一度に添加し、３０秒間撹拌した後、撹拌を止め形成されたフロックの粒径（ｍｍ）を目視にて観察した。続いて回転数を３００ｒｐｍにセットし、さらに３０秒間撹拌した後、撹拌を止め該フロックの大きさを再度目視にて観察した。
【００７１】
（２）ろ液量（ｍＬ）
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、上記フロック粒径の評価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６０秒後までのろ液量を測定し処理速度を評価した。
【００７２】
（３）ケーキ含水率（％）
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、試験後の脱水ケーキ約３．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ１）して、循風乾燥機中で完全に水分が蒸発するまで（１０５±５℃×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（Ｗ２）として、次式からケーキ含水率を算出した。
ケーキ含水率（％）＝｛（Ｗ１）−（Ｗ２）｝×１００／（Ｗ１）
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１から、実施例１〜８の本発明の高分子凝集剤では、比較例１〜４に比べて、粗大で強固なフロックが形成されること、ろ液量が多いことから処理速度が大であること、およびケーキ含水率が低いこと等から、脱水効果に極めて優れることがわかる。また、本発明の該高分子凝集剤は、凝結剤を併用しない一段処理で、凝結剤を併用した一段処理（比較例５）および二段処理（比較例６）より優れた脱水効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の高分子凝集剤は、汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する、形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる、脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる、また、凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れることから、汚泥または廃水の脱水処理用高分子凝集剤、とくに有機性汚泥の脱水処理用として好適に用いることができ、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）または工場廃水等の有機性または無機性の汚泥または廃水の処理に用いる高分子凝集剤、並びに該高分子凝集剤を用いた汚泥または廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の処理で生じた有機性汚泥や工場廃水等の処理で生じた無機性汚泥の処理に用いられる高分子凝集剤としては、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩の重合体およびアクリルアミドとの共重合体が広く用いられ、また、ジアリルアミンの３級化塩または４級化塩の重合体（例えば、特許文献１参照）、ジアリルアミンの３級化塩または４級化塩とジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩との共重合体（例えば、特許文献２、３参照）、アミジン構造を有する重合体（例えば、特許文献４参照）等も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６− １８６１１号公報
【特許文献２】特開昭５１− ３７９８６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２４２３０９号公報
【特許文献４】特開平 ５−１９２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩または４級化塩の重合体およびこれらのモノマーとアクリルアミドとの共重合体は、単独で汚泥処理に用いることができ取り扱い性に優れているが、カチオン密度を高めることができないことから、通常の添加量では形成されるフロックの強度が小さく、また、過剰量を加えると一旦凝集したフロックが再分散したり、固液分離後の分離液に粘性が生じる等、固液分離されたケーキの脱水性が悪くなる。
また、特許文献１〜４の高分子凝集剤では高分子量化が困難なため、単独で使用すると形成されるフロック粒径が小さく濾水性が悪くなる等の問題があるため、通常は上記ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩等の（共）重合体と併用されるものの、汚泥または廃水の処理が二段階になる等、処理効率にも問題があった。
すなわち、従来の高分子凝集剤では、汚泥または廃水の処理の際に、処理効率に優れしかも充分な脱水効果を得ることは困難であった。
本発明の目的は、汚泥または廃水の処理において、強固な粗大フロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を大幅に向上する等、脱水効果に優れた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、下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
［式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数１〜６の炭化水素基を表し、Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基を表す。
式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基；Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、炭素数１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン；ｍは０または１の数を表す。］
；並びに、該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することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の高分子凝集剤は下記の効果を奏する。
（１）汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する。
（２）形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる。
（３）脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる。
（４）凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［水溶性重合体（Ａ）］
本発明における水溶性重合体（Ａ）は、下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位としてなる水溶性重合体である。
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-)m (Ｈ)1-m （２）
【０００８】
一般式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数（以下Ｃと略記）１〜６（好ましくは１〜４）の炭化水素基を表す。Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基である。
【０００９】
該ヘテロ原子としてはＮ、Ｏ、およびＳが挙げられる。Ｒ1およびＲ2のＣが６を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。
該炭化水素基としては、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、ｎ−ヘキシル、エテニルおよびブテニル基；Ｒ1およびＲ2が互いに結合した環としては、例えばピペリジン、ピペラジン、ピリジン、ピロリジン、モルホリンおよびチオモルホリン環が挙げられる。これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはピペリジン、ピペラジンおよびピリジン環である。
【００１０】
一般式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ、ＱはＣ１〜４のアルキレン基またはＣ２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン、ｍは０または１の数を表す。ｍが０のとき、一般式（２）は（メタ）アクリル酸または（メタ）アクリルアミドを表す。
ＱのＣが４を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。また、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6のＣが１６を超えると（Ａ）の水に対する溶解性が悪くなる。
【００１１】
Ｃ１〜４のアルキレン基には、メチレン、エチレン並びにｎ−およびｉ−プロピレン基等が含まれ、Ｃ２〜４のヒドロキシアルキレン基には、ヒドロキシエチレン、１−および２−ヒドロキシプロピレン基等が含まれる。
【００１２】
一般式（２）におけるＺ-としては、ハロゲン（Ｃｌ-、Ｂｒ-等）、無機酸（ハロゲン化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等）、硫酸エステル（Ｃ１〜３０、例えばアルキル硫酸エステル、アルケニル硫酸エステル）、スルホン酸（Ｃ１〜３０、例えばアルカンスルホン酸）、リン酸エステル（Ｃ１〜３０、例えばモノ−およびジアルキルリン酸エステル）、ホスホン酸（Ｃ１〜３０、例えばアルキルスルホン酸）、有機酸（Ｃ１〜３０、例えばギ酸、酢酸、マレイン酸）等のアニオンが挙げられる。
【００１３】
これらのＺ-のうち、後述する高分子凝集剤の脱水性能の観点から好ましいのはハロゲン、硫酸、硫酸エステルおよびスルホン酸のアニオン、さらに好ましいのはハロゲン、硫酸および硫酸エステルのアニオン、とくに好ましいのはＣｌ-、硫酸、メチル硫酸およびエチル硫酸のアニオン、最も好ましいのはＣｌ-である。
【００１４】
ビニル基含有モノマー（ａ）の具体例としては、Ｎ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジン、２−および４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルアミン、Ｎ−メチルビニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルビニルアミン、Ｎ−エチルビニルアミン、Ｎ−ビニルピロリジン、Ｎ−ビニルモルホリン等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはＮ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジン、ビニルピリジンである。
【００１５】
（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）の具体例としては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリレート［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）アクリレート、これらの塩酸塩もしくは硫酸塩、これらのアミン塩をメチルクロライドもしくはベンジルクロライドで４級化したアンモニウム塩等］等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはアクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩酸塩をメチルクロライドで４級化したアンモニウム塩である。
【００１６】
（Ａ）を構成する（ａ）と（ｂ）のモル比は、凝結性能および凝集性能の観点から好ましくは５／９５〜１００／０、さらに好ましくは２０／８０〜９５／５、４０／６０〜９０／１０である。
【００１７】
本発明における（Ａ）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０．１、凝集性能（とくにフロックの粗大化）の観点から好ましくは１、さらに好ましくは２、最も好ましくは４、上限は凝結性能（とくにフロック強度の向上）の観点から好ましくは２０、さらに好ましくは１８、最も好ましくは１６である。後述する実施例における固有粘度は上記条件で測定した値である。
【００１８】
（Ａ）の製造法としては特に限定はなく、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、沈澱重合および逆相乳化重合等のラジカル重合法を用いることができる。これらのうち工業的観点から好ましいのは、水溶液重合、逆相懸濁重合および逆相乳化重合、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、例えばモノマー水溶液を外部からの熱の出入りがない断熱容器中に入れ、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。
【００１９】
逆相懸濁重合としては、例えば水溶性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、油中水型に分散して重合させる方法（例えば特開昭５６−５３１１１号公報）を用いることができる。
【００２０】
油溶性高分子物質としては、例えばセルロースエーテル〔分子量１００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。］１００，０００以下、例えばエチルセルロース、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［分子量１００以上かつＭｎ１００，０００以下、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。
【００２１】
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、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、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、例えばモノステアリン酸グリセリン）が挙げられる。
【００２２】
油溶性高分子物質および／またはノニオン性界面活性剤の使用量は、後述する分散媒（有機溶媒）の重量に基づいて、下限は通常０．１％、好ましくは０．２％、さらに好ましくは０．５％、上限は通常１０％、好ましくは５％、さらに好ましくは３％である。
また、使用する分散媒（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）、脂環式炭化水素（Ｃ６〜３０、例えばシクロヘキサン、デカリン）、芳香族炭化水素（Ｃ６〜１２、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等）等が挙げられる。
【００２３】
また、逆相乳化重合としては、例えば水溶性モノマーの水溶液を界面活性剤を用いて油中水型エマルションを形成して重合させる方法（例えば特許第２６７６４８３号公報、特開平９−２０８８０２号公報）を用いることができる。
【００２４】
使用する分散媒としては、例えば炭化水素［Ｃ６〜３０、例えばパラフィン（例えばｎ−パラフィン、イソパラフィン）、鉱油（例えば灯油、軽油、中油）、合成油］およびこれらの混合物が挙げられる。
乳化する際に用いられる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号公報に記載の公知のものが使用でき、これらのうちでは、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およびノニオン性界面活性剤と他のイオン性界面活性剤との併用である。
【００２５】
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ＥＯ付加物）、ポリオキシエチレン長鎖アルキルエーテル（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）および長鎖アルキ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。
【００２６】
これらの界面活性剤の使用量は、分散媒の重量に基づいて、下限は通常０．０５％、好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．１２％、上限は通常１％、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水に希釈して使用する際に、水に投入して素早く転相するように、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。
【００２７】
上記ラジカル重合法におけるラジカル重合開始剤としては、種々のもの、例えば水溶性アゾ化合物〔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］、アゾビスシアノバレリン酸（塩）および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）〕、油溶性アゾ化合物（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および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（例えば過酸化水素、過酢酸およびｔ−ブチルパーオキサイド）、油溶性過酸化物（例えばベンゾイルパーオキシドおよびクメンヒドロキシパーオキシド）および無機過酸化物（例えば過硫酸アンモニウムおよび過硫酸ナトリウム）が挙げられる。
【００２８】
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、重亜硫酸カリウムおよび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）および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および塩化銅（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）が挙げられる。また、アゾ化合物、過酸化物およびレドックス開始剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上の開始剤を併用してもよい。
【００２９】
ラジカル重合開始剤の使用量は、（ａ）、または（ａ）および（ｂ）を含むモノマーの合計重量に基づいて、（Ａ）として最適な分子量を得る観から好ましい下限は０．００１％、さらに好ましくは０．００５％、とくに好ましくは０．０１％、最も好ましくは０．０２％、好ましい上限は１％、さらに好ましくは０．５％、とくに好ましくは０．１％、最も好ましくは０．０５％である。
【００３０】
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はなく、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１００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１００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。
【００３１】
分子内にチオール基を有する化合物には、以下のもの、これらの混合物およびこれらの塩［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］が含まれる。
【００３２】
（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。
【００３３】
（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）、トリチオール（Ｃ３〜２０、例えばチオグリセリン）が挙げられる。
【００３４】
ラジカル重合用連鎖移動剤を使用する場合の使用量は、（ａ）、または（ａ）と（ｂ）を含むモノマーの合計重量に基づいて、（Ａ）として最適な分子量を得る観点から好ましい下限は０．０００１％、さらに好ましくは０．０００５％、とくに好ましくは０．００１％、最も好ましくは０．００５％、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。
【００３５】
ラジカル重合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２０％、高分子量化の観点から好ましくは２５％、さらに好ましくは３０％、特に好ましくは４０％、最も好ましくは５０％、上限は通常８０％、重合温度制御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％；
【００３６】
逆相懸濁重合では、下限は通常３０％、高分子量化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％、重合温度制御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％；
【００３７】
逆相乳化重合では、下限は通常１０％、高分子量化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％、重合温度制御の観点から好ましくは８０％、より好ましくは７５％、とくに好ましくは７０％、最も好ましくは６５％である。
【００３８】
逆相懸濁重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、分散系の安定性の観点から好ましい下限は２５％、さらに好ましくは４０％、とくに好ましくは６５％、原料コストおよび得量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。
【００３９】
逆相乳化重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、エマルションの粘度の観点から好ましい下限は２０％、さらに好ましくは３０％、とくに好ましくは４０％、有効成分含量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。
【００４０】
重合温度は、水溶液重合では、下限は通常−１０℃、重合速度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５０℃、ポリマーの熱劣化防止の観点から好ましくは４０℃、さらに好ましくは３０℃、とくに好ましくは２５℃、最も好ましくは２０℃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してもよい。断熱重合の際、重合熱により水の沸点（１００℃）以上にならないように開始温度を調節することが好ましい。
【００４１】
逆相懸濁重合における重合温度は、下限は通常１０℃、重合速度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℃、ポリマーの熱劣化防止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、生産性と温度制御の観点から好ましくは１〜１０時間である。
【００４２】
逆相乳化重合における重合温度は、下限は通常０℃、重合速度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℃、ポリマーの熱劣化防止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。
【００４３】
重合時間は重合による発熱がなくなった時点で終了が確認できるが、通常発熱により重合開始を確認した時点から１〜２４時間、重合の完結、残存モノマーの抑制および工業上の観点から、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することが好ましい。
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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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、得られる水溶性重合体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℃）での測定値である。
【００４６】
本発明の高分子凝集剤中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０．５、さらに好ましくは１．０、とくに好ましくは２．０、凝集性能の観点から好ましい上限は２５、さらに好ましくは２０、とくに好ましくは１５である。
【００４７】
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（高分子凝集剤の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（長さ４０ｍｍ、直径５ｍｍの円筒状マグネット、回転数１，０００ｒｐｍ）で、３時間撹拌して完全に溶解させ、０．２重量％の高分子凝集剤溶液を調製する。５００ｍＬのビーカーに該調製溶液１０ｍＬをとり、全体の重量（溶液１０ｍＬとイオン交換水の合計重量）が４００ｇ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（直径１００ｍｍ、深さ１０ｍｍ）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）
【００４８】
（２）カチオンコロイド当量値の測定
測定試料１００ｇを２００ｍＬの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、赤紫色が３０秒間保持される時点を終点とする。
（３）空試験
測定試料の代わりにイオン交換水１００ｇを用いる以外は（２）と同様の操作を行う。
（４）計算方法
カチ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）
【００４９】
本発明の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（Ｂ）を併用することができる。
【００５０】
上記（Ｂ）は、重合前のモノマー水溶液中に予め添加しても、製造後のポリマー中に添加してもよい。（Ｂ）全体の使用量は、モノマーまたはポリマーの全重量に基づいて、通常３０％以下、各添加剤の添加効果および凝集性能の観点から好ましくは１〜１０％である。
各添加剤の使用量は、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２０％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。
【００５１】
本発明の高分子凝集剤を汚泥、廃水等（以下、汚泥等と略記）に添加する方法としては、特に限定はなく、例えば特許第１３１１３４０号公報または特許第２０３８３４１号公報等に記載の方法が挙げられる。
本発明の高分子凝集剤の使用量は、汚泥等の種類、懸濁粒子の含有量、高分子凝集剤の分子量等により異なるが、特に限定はなく、汚泥等中の蒸発残留物重量（以下、ＴＳと略記）に基づいて、通常０．０１〜１０％、凝集性能の観点から好ましい下限は０．１％、さらに好ましくは０．５％、とくに好ましくは１％、処理コストの観点から好ましい上限は５％、さらに好ましくは３％、とくに好ましくは２％である。
【００５２】
本発明の高分子凝集剤の使用方法としては、十分な凝集性能の観点から水溶液にした後に汚泥等に添加するのが好ましいが、高分子凝集剤を固体の状態で直接汚泥等に添加することもできる。高分子凝集剤を水溶液として用いる場合の濃度は、取り扱い上および溶解速度の観点から好ましくは０．０５〜１重量％である。
高分子凝集剤の溶解方法としては、特に限定されることはなく、例えば予め秤り取った水をジャーテスター等の撹拌装置を用いて撹拌しながら所定量の高分子凝集剤を徐々に加え、数時間（約２〜４時間程度）かけて溶解させる方法等が採用できる。粉末状の高分子凝集剤を水に溶解させる際に、所定量の高分子凝集剤を一気に加える方法はままこを生じ、完全に水に溶解させることが困難となることから好ましくない。
【００５３】
本発明の高分子凝集剤の添加の際には、汚泥等のｐＨを予め調整しておいてもよい。ｐＨの調整範囲は通常３〜８、加水分解防止の観点から好ましい下限は３．５、さらに好ましくは４、とくに好ましくは４．５、溶解性の観点から好ましい上限は７、さらに好ましくは６、とくに好ましくは５．５である。
ｐＨの調整方法としては、特に限定されることはなく、無機酸（硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等）等の酸性物質や苛性アルカリ（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）等のアルカリ性物質を用いる方法が挙げられる。
【００５４】
また、本発明の高分子凝集剤を汚泥等に添加して形成されたフロックの脱水方法（固液分離法）としては、遠心脱水、フィルタープレス脱水、ベルトプレス脱水、スクリュープレス脱水およびキャピラリー脱水等の種々の脱水法が適用できる。これらのうち、本発明の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、スクリュープレス脱水およびベルトプレス脱水である。
【実施例】
【００５５】
以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部は重量部、％は重量％を表す。
実施例１
ビーカーにＮ−ビニルピペリジン（ａ−１）２１．５部、アクリルアミド（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部を入れて撹拌し、均一水溶液とした。その後スルファミン酸の１０％水溶液を用いて該水溶液のｐＨを３．０に調整した。該水溶液を反応容器に全量移し入れ、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０．２５％水溶液１部およびチオグリセロールの０．０５％水溶液１部を添加し、密閉下５０℃で２０時間重合させた。その後反応容器内のゲルを取り出し細断後、循風乾燥機で５０℃×１０時間乾燥させ、さらにジューサーミキサーで粉砕して粉末状（体積平均粒径０．１〜１．７ｍｍ、以下同じ。）の水溶性重合体（Ａ１）を得た。（Ａ１）の固有粘度は１０．１ｄｌ／ｇ（以下数値のみで表す。）、カチオンコロイド当量値は６．０ｍｅｑ／ｇ（以下数値のみで表す。）であった。以下においては（Ａ１）を高分子凝集剤（Ｘ１）とした。
【００５６】
実施例２
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、Ｎ−ビニルピペラジン（ａ−２）８．５部、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（ｂ−２）の８０％水溶液２０．７部および水２０．８部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロールの０．０４％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ２）を得た。（Ａ２）の固有粘度は１０．５、カチオンコロイド当量値は７．８であった。以下においては（Ａ２）を高分子凝集剤（Ｘ２）とした。
【００５７】
実施例３
実施例１においてチオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロール０．０１％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ３）を得た。（Ａ３）の固有粘度は１８．１、カチオンコロイド当量値は６．０であった。以下においては（Ａ３）を高分子凝集剤（Ｘ３）とした。
【００５８】
実施例４
実施例１において（ａ−１）２１．５部に代えて（ａ−２）２１．５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ４）を得た。（Ａ４）の固有粘度は９．８、カチオンコロイド当量値は１０．９であった。以下においては（Ａ４）を高分子凝集剤（Ｘ４）とした。
【００５９】
実施例５
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ａ−１）２５部および水２５部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロール０．１％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ５）を得た。（Ａ５）の固有粘度は５．６、カチオンコロイド当量値は６．７であった。
以下においては（Ａ５）を高分子凝集剤（Ｘ５）とした。
【００６０】
実施例６
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて４−ビニルピリジン（ａ−３）１０．５部、（ｂ−２）の８０％水溶液１８．１部および水２１．４部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ６）を得た。（Ａ６）の固有粘度は７．８、カチオンコロイド当量値は５．９であった。以下においては（Ａ６）を高分子凝集剤（Ｘ６）とした。
【００６１】
実施例７
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えてＮ−ビニルモルホリン（ａ−４）２２．３部、（ｂ−１）の５０％水溶液５．３部および水２２．４部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ７）を得た。（Ａ７）の固有粘度は７．２、カチオンコロイド当量値は６．０であった。以下においては（Ａ７）を高分子凝集剤（Ｘ７）とした。
【００６２】
実施例８
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ａ−２）４部、（ｂ−２）の８０％水溶液２６．３部および水１９．７部を用い、チオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えてチオグリセロールの０．０４％水溶液１部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（Ａ８）を得た。（Ａ８）の固有粘度は１０．８、カチオンコロイド当量値は６．５であった。以下においては（Ａ８）を高分子凝集剤（Ｘ８）とした。
【００６３】
比較例１
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ｂ−１）の５０％水溶液４．２部、（ｂ−２）の８０％水溶液２８．６部および水１７．２部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ１）を得た。（比Ａ１）の固有粘度は１０．４、カチオンコロイド当量値は４．７であった。以下においては（比Ａ１）を高分子凝集剤（比Ｘ１）とした。
【００６４】
比較例２
製造例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて塩化ジアリルジメチルアンモニウムの７０％水溶液５０部を用い、ｐＨを６．８に調整し、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０．２５％水溶液１部およびチオグリセロールの０．０５％水溶液１部に代えて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５部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ２）を得た。（比Ａ２）の固有粘度は３．８、カチオンコロイド当量値は５．７であった。以下においては（比Ａ２）を高分子凝集剤（比Ｘ２）とした。
【００６５】
比較例３
反応容器にアクリロニトリル１．５部、Ｎ−ビニルホルムアミド４．５部および水３４部を仕込んだ。窒素ガス雰囲気中で、撹拌下６０℃に昇温したのち、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１．２％水溶液１部を添加し、６０℃で５時間、撹拌を継続し、水中に重合体が析出した懸濁液を得た。該懸濁液より重合体を濾別し、アセトン洗浄後、これを真空乾燥して重合体を得た。該重合体に水２０部を添加し、次いで、塩酸（濃度３５％）１３．２部を添加して撹拌しつつ１００℃に４時間保持し、重合体をアミジン化させた。得られた重合体の水溶液をアセトン中に添加して析出せしめ、これを真空乾燥して水溶性重合体（比Ａ３）を得た。（比Ａ３）の固有粘度は４．０、カチオンコロイド当量値は６．１であった。以下においては（比Ａ３）を高分子凝集剤（比Ｘ３）とした。
【００６６】
比較例４
実施例１において（ａ−１）２１．５部、（ｂ−１）の５０％水溶液７部および水２１．５部に代えて、（ｂ−１）の５０％水溶液１３．９部、（ｂ−２）の８０％水溶液１５．８部、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（ｂ−３）の８０％水溶液５．６部、アクリル酸（ｂ−４）の８０％水溶液２．９部および水１１．８部を用いたこと以外は実施例１と同様にして水溶性重合体（比Ａ４）を得た。（比Ａ４）の固有粘度は８．８、カチオンコロイド当量値は３．２であった。以下においては（比Ａ４）を高分子凝集剤（比Ｘ４）とした。
【００６７】
比較例５
反応容器に、水１００部および３５％塩酸１６．８部を仕込み、冷却しながらジアリルアミンにベンジルクロライドを反応させたベンジルジアリルアミン１５部およびジアリルアミンにメチルクロライドを反応させたメチルジアリルアミン８．９部を徐々に滴下し、ベンジルジアリルアンモニウムクロライドおよびメチルジアリルアンモニウムクロライド水溶液を得た。次いで系内を窒素（純度９９．９９９％以上）で充分に置換した後、開始剤として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の１０％水溶液１４．５部を撹拌しながら加えた。系内を外部から徐々に加熱し、５０℃で重合反応が開始して発熱が認められた後、外部から冷却して系内温度５０〜６０℃で１０時間重合させた。その後外部から加熱して、８０℃で１時間熟成させ重合を完結させた。その後、内容物を取り出し、これにアセトン２００部を加えて市販のジューサーミキサーで３０分間撹拌して沈殿物を得た。この沈殿物を減圧ろ過（ＪＩＳ規格２種のろ紙を使用）により取り出した後、沈殿物を減圧乾燥機中（減圧度１．３ｋＰａ、４０℃×２時間）で溶媒を留去し、粉末状の水溶性共重合体（比Ａ５）（有機凝結剤）を得た。（比Ａ５）の固有粘度は０．６、カチオンコロイド当量値は６．６であった。
（比Ａ４）８０部と（比Ａ５）２０部を密栓可能なガラス瓶に採り、均一になるまでよく振り混ぜて得られたものを高分子凝集剤（比Ｘ５）とした。
【００６８】
実施例１〜８、比較例１〜５［凝集性能評価］
高分子凝集剤（Ｘ１〜Ｘ８、比Ｘ１〜比Ｘ５）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。消化処理したＡ市処理場から採取した消化汚泥［ｐＨ７．４、ＴＳ２．９％、ＳＳ（浮遊物質含量）２．７％、有機分６５％、アルカリ度４，５４３ｍｇ−ＣａＣＯ3／Ｌ］２００部を５００ｍＬのビーカーに採り、上記高分子凝集剤の各水溶液１６、１９、２２部を添加（この時の固形分添加量はそれぞれ０．６、０．７、０．８％／ＴＳ）し、性能を評価した。結果を表１に示す。
【００６９】
比較例６[凝集性能評価]
水溶性重合体（比Ａ４）および有機凝結剤（比Ａ５）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。前記消化汚泥２００部を５００ｍＬのビーカーにとり、（比Ａ５）の該水溶液３．２、３．８、４．４部を添加し、ガラス棒を用い２ｒｐｍで３０秒間撹拌処理した後、（比Ａ４）の該水溶液１２．８、１５．７、１７．６部を添加し［この時の固形分添加量はそれぞれ（比Ａ５）と（比Ａ４）の和が０．６、０．７、０．８％／ＴＳ］、凝集性能を評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
＜性能評価方法＞
（１）フロック粒径（ｍｍ）
ジャーテスター［宮本理研工業（株）製、形式ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ］に板状の塩ビ製撹拌羽根（直径５ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を十字になるように上下に連続して撹拌棒に取り付け、汚泥または廃水２００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに取り、ジャーテスターにセットした。ジャーテスターの回転数を１２０ｒｐｍにし、ゆっくり汚泥または廃水を撹拌しながら、所定量の０．２％の高分子凝集剤水溶液を一度に添加し、３０秒間撹拌した後、撹拌を止め形成されたフロックの粒径（ｍｍ）を目視にて観察した。続いて回転数を３００ｒｐｍにセットし、さらに３０秒間撹拌した後、撹拌を止め該フロックの大きさを再度目視にて観察した。
【００７１】
（２）ろ液量（ｍＬ）
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、上記フロック粒径の評価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６０秒後までのろ液量を測定し処理速度を評価した。
【００７２】
（３）ケーキ含水率（％）
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、試験後の脱水ケーキ約３．０ｇをシャーレに秤量（Ｗ１）して、循風乾燥機中で完全に水分が蒸発するまで（１０５±５℃×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（Ｗ２）として、次式からケーキ含水率を算出した。
ケーキ含水率（％）＝｛（Ｗ１）−（Ｗ２）｝×１００／（Ｗ１）
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１から、実施例１〜８の本発明の高分子凝集剤では、比較例１〜４に比べて、粗大で強固なフロックが形成されること、ろ液量が多いことから処理速度が大であること、およびケーキ含水率が低いこと等から、脱水効果に極めて優れることがわかる。また、本発明の該高分子凝集剤は、凝結剤を併用しない一段処理で、凝結剤を併用した一段処理（比較例５）および二段処理（比較例６）より優れた脱水効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の高分子凝集剤は、汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する、形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる、脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる、また、凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れることから、汚泥または廃水の脱水処理用高分子凝集剤、とくに有機性汚泥の脱水処理用として好適に用いることができ、極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤。
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
［式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数１〜６の炭化水素基を表し、Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基を表す。
式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基；Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、炭素数１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン；ｍは０または１の数を表す。］
【請求項２】
（ａ）が、Ｎ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジンおよびビニルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の高分子凝集剤。
【請求項３】
（ａ）と（ｂ）のモル比が１００／０〜５／９５である請求項１または２記載の高分子凝集剤。
【請求項４】
１Ｎ−ＮａＮＯ3中３０℃で測定した固有粘度が０．１〜２０ｄｌ／ｇである請求項１〜３のいずれか記載の高分子凝集剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の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することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法。
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるビニル基含有モノマー（ａ）、または（ａ）および下記一般式（２）で表される（メタ）アクリロイル基含有モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤。
ＣＨ2＝ＣＨ−（ＮＲ1Ｒ2） （１）
ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−Ｘ−(Ｑ−Ｎ+Ｒ4Ｒ5Ｒ6・Ｚ-) m(Ｈ)1-m （２）
［式（１）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立にＨ、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数１〜６の炭化水素基を表し、Ｒ1およびＲ2は互いに結合して環を形成してもよく、（ＮＲ1Ｒ2）はＮもしくはＲ1、Ｒ2のいずれかでビニル基と結合している１価の基を表す。
式（２）中、ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基；Ｒ3はＨまたはメチル基；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立にＨ、炭素数１〜１６のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基；Ｚ-は対アニオン；ｍは０または１の数を表す。］
【請求項２】
（ａ）が、Ｎ−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルピペラジンおよびビニルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の高分子凝集剤。
【請求項３】
（ａ）と（ｂ）のモル比が１００／０〜５／９５である請求項１または２記載の高分子凝集剤。
【請求項４】
１Ｎ−ＮａＮＯ3中３０℃で測定した固有粘度が０．１〜２０ｄｌ／ｇである請求項１〜３のいずれか記載の高分子凝集剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の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することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法。
【公開番号】特開２０１２−１５７８１６（Ｐ２０１２−１５７８１６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９７７（Ｐ２０１１−１８９７７）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【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２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２２８８）三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Ｆターム（参考）】
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