JP2002136999A

JP2002136999A - 汚泥の脱水方法

Info

Publication number: JP2002136999A
Application number: JP2000337281A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Tono; 利也東埜; Shinji Shimozato; 伸治下里
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、排水処理特に下水処理に
用いた場合、粗大な凝集フロックを形成させ、かつ脱水
ケーキ含水率を低減させる汚泥の脱水方法を提供するこ
とである。【解決手段】分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩からな
るカチオン性高分子凝集剤と他のカチオン性高分子凝集
剤とを併用し、汚泥に添加混合して、汚泥を脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分岐状ポリビニル
イミダゾリン酸塩からなるカチオン性高分子凝集剤とビ
ニルアミン単位を含有する重合体からなるカチオン性高
分子凝集剤とを用いた汚泥の脱水方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】カチオン性高分子凝集剤は、下水処理、
屎尿処理、食品、紙・パルプ、その他各種産業の排水処
理における汚泥の脱水を目的として用いられている。す
なわち、排水の生物的処理後に発生する汚泥にカチオン
性高分子凝集剤を添加、混合することにより凝集フロッ
クを形成させ、固液分離後ケーキを脱水し、得られた脱
水ケーキは焼却や埋め立て等により処理される。近年、
特に下水処理に於いては生活水準の向上及び処理場の集
約化に伴う送泥管の延長などのため、汚泥が難凝集化、
難脱水化の傾向にある。汚泥が難凝集化の場合、単位時
間に処理可能な汚泥量が減少するための処理コストの問
題があり、一方、汚泥が難脱水化の場合、脱水ケーキ含
水率が増加し、脱水ケーキの容積増加及び焼却コスト上
昇等の処理コストの問題、また焼却に必要な重油量の増
加に伴う炭酸ガスの発生量の増加などの環境上の問題が
ある。これら問題を解決するため、粗大な凝集フロック
を形成させ、脱水ケーキ含水率を低減させる汚泥の脱水
方法への要求が益々高まりつつある。

【０００３】高分子材料の性質は、その構成単位、分子
量、分子量分布、分岐の程度、等に大きく依存してお
り、特に高分子凝集剤として用いられる高分子材料にお
いては、これまでその構成単位並びに分子量の増大によ
りその高分子凝集剤としての性能が著しく改善されるこ
とが知られている。

【０００４】従来、ポリビニルイミダゾリン及び／又は
その酸塩は、凝集剤の用途に用いられている（特公昭４
２−９６５３号）が、下水処理の汚泥を脱水する目的で
用いた場合、凝集性能及び脱水性能が共に十分であると
言えなかった。また、特定の有機性汚泥にポリビニルイ
ミダゾリン塩酸塩とアニオン性高分子凝集剤とを添加す
る汚泥脱水法が提案されているが（特開昭５７−１３５
０９９号）、凝集性能は改良されるもの脱水性能の改良
が十分であると言えなかった。

【０００５】さらに、新規な共重合体からなる高分子凝
集剤が提案されている（特開２０００−１９１７３３
号）が、凝集性能は改良されるもの脱水性能の改良が不
十分であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、ポリビニルイミ
ダゾリン酸塩は排水処理、特に下水処理の汚泥を脱水す
る目的で用いた場合、凝集性能及び脱水性能が共に十分
であると言えなかった。

【０００７】排水処理、特に下水処理に於いては、生物
的処理により発生する汚泥が難凝集化、難脱水化の傾向
にあり、汚泥が難凝集化の場合、単位時間に処理可能な
汚泥量が減少するための処理コストの問題があり、一
方、汚泥が難脱水化の場合、脱水ケーキ含水率が増加
し、脱水ケーキの容積増加及び焼却コスト上昇等の処理
コストの問題、また焼却に必要な重油量の増加に伴う炭
酸ガスの発生量の増加などの環境上の問題があり、難凝
集化、難脱水化の傾向にある汚泥の処理に於いて粗大な
凝集フロックを形成させ、脱水ケーキ含水率を低減させ
る汚泥の脱水方法が強く望まれていた。

【０００８】従って、本発明の目的は、排水処理特に下
水処理に用いた場合、粗大な凝集フロックを形成させ、
かつ脱水ケーキ含水率を低減させる汚泥の脱水方法を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、２種類の特定
のカチオン性高分子凝集剤を併用して、汚泥に添加混合
し脱水する汚泥の脱水方法を見いだすことにより、本発
明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、（Ａ）下記化学式
（１）からなるポリビニルイミダゾリン酸塩であって、
０．１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液中、３０℃で測
定した下記数式（１）におけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’
が０．２〜０．５で、極限粘度数［η］が２〜１５であ
ることを特徴とする分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩
からなるカチオン性高分子凝集剤と、

【００１１】

【化３】

【００１２】（式中、Ｘ^-は、塩素陰イオン、硫酸陰イ
オン、炭酸陰イオン、パラトルエンスルホン酸の陰イオ
ン、ギ酸の陰イオン、酢酸の陰イオン又はプロピオン酸
の陰イオンを表す。）

【００１３】

【数２】

【００１４】（式中、η_spは比粘度、Ｃは重合体濃度、
［η］は極限粘度数を表し、ｋ’はＨｕｇｇｉｎｓ恒数
を表す。）（Ｂ）下記化学式（２）で表されるビニルアミン単位を
含有する重合体からなるカチオン性高分子凝集剤とを併
用して、

【００１５】

【化４】

【００１６】（式中、Ｙ^-は、塩素陰イオン、臭素陰イ
オン、ヨウ素陰イオン、硫酸陰イオン、炭酸陰イオン、
パラトルエンスルホン酸の陰イオン、ギ酸の陰イオン又
は酢酸の陰イオンを表す。）汚泥に添加混合し脱水することを特徴とする汚泥の脱水
方法である。

【００１７】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１８】本発明の汚泥の脱水方法は、（Ａ）上記化
学式（１）からなるポリビニルイミダゾリン酸塩であっ
て、０．１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液中、３０℃
で測定した上記数式（１）におけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数
ｋ’が０．２〜０．５で、極限粘度数［η］が２〜１５
であることを特徴とする分岐状ポリビニルイミダゾリン
酸塩からなるカチオン性高分子凝集剤と、（Ｂ）上記化
学式（２）で表されるビニルアミン単位を含有する重合
体からなるカチオン性高分子凝集剤とを併用して、汚泥
に添加混合し脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法
である。

【００１９】本発明の汚泥の脱水方法に用いられるカチ
オン性高分子凝集剤の成分（Ａ）は、分岐状ポリビニル
イミダゾリン酸塩であって、その分岐の程度は上記数式
（１）におけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’により表され
る。Ｈｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’とは、高分子材料の溶液粘
度測定から得られる恒数であり、高分子材料の分岐の程
度を調べる方法として広く用いられており、高分子材料
の分岐の程度が大きいほどＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’は大
きな値を示し、分岐の程度が小さいほどＨｕｇｇｉｎｓ
恒数ｋ’は小さな値を示すことが知られている。（ジャ
ーナルオブポリマーサイエンス第１０巻１８５項（１９
５３）、高分子化学第１０巻５１２項（１９５３））本
発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分（Ａ）の分岐状
ポリビニルイミダゾリン酸塩は、０．１モル／ｌの塩化
ナトリウム水溶液中、３０℃で測定した前述の数式
（１）におけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が０．２〜０．
５であり、好ましくは０．３〜０．５、さらに性能の点
から特に好ましくは０．３５〜０．４５である。０．２
未満では性能の点で不十分であり、０．５を超える場合
は水への溶解性が低下するため好ましくない。

【００２０】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩は、０．１
モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液中、３０℃で測定した
前述の数式（１）における極限粘度数［η］が、通常２
〜１５であり、性能及び取り扱い易さの点から好ましく
は４〜１０である。２未満では、性能の点で不十分であ
り、また１５を超える場合、排水に添加後の排水の粘度
が極めて粘調となり取扱いが困難となるため好ましくな
い。

【００２１】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩は、その前
述の化学式（１）中のＸ^-が、塩素陰イオン、硫酸陰イ
オン、炭酸陰イオン、パラトルエンスルホン酸の陰イオ
ン、ギ酸の陰イオン、酢酸の陰イオン又はプロピオン酸
の陰イオンであって、性能及び排水処理における取扱い
易さの点から好ましくは塩素陰イオン、酢酸の陰イオン
又は硫酸陰イオンであり、特に好ましくは塩素陰イオン
である。

【００２２】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩は、触媒の
存在下で、分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジア
ミンとを反応させ、得られた重合体と酸とを接触させる
ことを特徴とするものである。

【００２３】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
に用いられる触媒は、塩化アンモニウム及び／又はアミ
ンの塩酸塩である。アミンは特に制限されることはない
が、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチ
ルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチル
アミン等の脂肪族アミン類、ピペリジン、ピロリジン、
シクロヘキシルアミン等の脂環式アミン類、ピリジン、
アニリン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン等の芳
香族アミン類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン等のポリアミン類等が挙げられる。本発明の製造方法
においては、反応原料としてエチレンジアミンを使用す
るので、反応系中に塩化水素を添加することによりエチ
レンジアミンの塩酸塩としても良い。

【００２４】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、用いられる原料である分岐状ポリアクリロニ
トリルは特に限定されないが、得られるポリビニルイミ
ダゾリン酸塩の凝集剤としての性能、凝集剤の水への溶
解性及びエチレンジアミンとの反応性等を考慮すると、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中、３０℃で測定した前
述の数式（１）におけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が０．
２〜０．５で、極限粘度数［η］が２〜１５である分岐
状ポリアクリロニトリルが好ましい。さらに好ましくは
Ｈｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が０．３〜０．５で、極限粘度
数［η］が５〜１５であり、特に好ましくはＨｕｇｇｉ
ｎｓ恒数ｋ’が０．３〜０．５で、極限粘度数［η］が
８〜１５である。

【００２５】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、用いられる原料である分岐状ポリアクリロニ
トリルは、アクリロニトリル単量体を用いた公知の方法
により得ることができる。すなわち、具体的な重合方法
としては、通常のラジカル重合法が用いられ、例えば水
性媒体中で水溶性レドックス重合開始剤を用いたスラリ
ー重合法、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホ
ルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の溶媒を
用いた溶液重合法、懸濁重合法、或いは乳化重合法等が
挙げられる。

【００２６】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジア
ミンとの反応温度は、通常６０〜２００℃の範囲で行わ
れるが、７０〜１８０℃の範囲で行うことが更に好まし
い。２００℃より高温においても反応させることはでき
るが、原料のポリアクリロニトリルの熱分解等が生じる
場合がある。一方６０℃未満の反応では、反応速度が極
めて遅くなるため触媒量を増加する必要がありあまり経
済的ではない。

【００２７】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジア
ミンとの反応は通常液相で行われ、原料を液体状、溶液
状、懸濁状に保つことができればよく、常圧又は加圧下
で行うことができる。この反応では、反応中にアンモニ
アが発生するため、加圧下の場合は圧力が上昇するが、
この生成するアンモニアは反応途中で除去することもで
きるし、反応の終了後に除去することもできる。反応温
度が原料の沸点を超えている場合は、加圧下で反応を実
施する、凝縮器を設ける、又は原料を少量ずつ供給する
等の方法を採ることができる。

【００２８】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジア
ミンとの反応は溶媒を使用してもしなくても良い。溶媒
としては、反応条件に不活性なものであれば特に制限す
ることなく使用することができる。

【００２９】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩は、分岐
状ポリアクリロニトリルとエチレンジアミンとの反応に
より得られた重合体と酸とを接触させることにより得ら
れる。酸としては、塩酸、硫酸、炭酸、パラトルエンス
ルホン酸、ギ酸、酢酸又はプロピオン酸が挙げられる。
これらの酸と分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジ
アミンとの反応により得られた重合体とを接触させる方
法は、特に限定するものではないが、分岐状ポリアクリ
ロニトリルとエチレンジアミンとの反応終了時に反応系
にこれらの酸を加え接触させる方法、分岐状ポリアクリ
ロニトリルとエチレンジアミンとの反応により得られた
重合体を固体状又は溶媒に溶解した溶液状とし、酸と接
触させる方法、或いは分岐状ポリアクリロニトリルとエ
チレンジアミンとの反応により得られた重合体の脱塩処
理を行い、脱塩処理した重合体と酸とを接触させる方法
などが挙げられる。

【００３０】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
において、前述の化学式（１）におけるＸ^-が塩素陰イ
オンの場合である分岐状ポリイミダゾリン酸塩の製造に
おいては、分岐状ポリアクリロニトリルとエチレンジア
ミンとを反応させて得られた重合体と塩酸とを接触させ
てもよいが、ポリアクリロニトリルとエチレンジアミン
との反応において使用する塩化アンモニウム及び／又は
アミンの塩酸塩の量を、原料であるポリアクリロニトリ
ル中のアクリロニトリル単位の量に対して同当量以上と
することにより、さらに塩酸と接触させなくてもよい。

【００３１】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ａ）の分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の製造方法
は、連続反応で実施してもよく、回分反応、半回分反応
で実施しても良い。また、固定床でも懸濁床でも反応で
きる。

【００３２】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ｂ）の重合体は、上記化学式（２）で表されるビニル
アミン単位を含有する重合体であり、前述の化学式
（２）中のＹ^-は、塩素陰イオン、臭素陰イオン、ヨウ
素陰イオン、硫酸陰イオン、炭酸陰イオン、パラトルエ
ンスルホン酸の陰イオン、ギ酸の陰イオン又は酢酸の陰
イオンであり、凝集性能の点で特に好ましくは塩素陰イ
オンである。

【００３３】。

【００３４】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ｂ）の上記化学式（２）で表されるビニルアミン単位
を含有する重合体は、特定の単量体を用いた重合体の高
分子反応により得ることができる。具体的な例として
は、アクリルアミドの単独重合体或いはアクリルアミド
と共重合可能な単量体との共重合体をホフマン分解する
方法、及びＮ−ビニルホルムアミド或いはＮ−ビニルア
セトアミドの単独重合体或いはこれらのそれぞれの単量
体と共重合可能な単量体との共重合体を酸性又は塩基性
条件下で加水分解する方法等により得ることができる。
これらの該共重合可能な単量体としては、（メタ）アク
リロニトリル、メタクリルアミド、（メタ）アクリル
酸、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、Ｎ−ビニル
ピロリドン等が挙げられ、これら単量体の群より選ばれ
る少なくとも1種を用いることができる。

【００３５】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ｂ）の重合体において、上記化学式（２）で表される
単位の含有量は処理対象である汚泥の性状により選択さ
れるが、通常の下水処理汚泥に対しては１０〜１００モ
ル％、性能の点で好ましくは３０〜８０モル％である。

【００３６】本発明の汚泥の脱水方法に用いられる成分
（Ｂ）の重合体は、１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液
中、３０℃で測定した前述の数式（１）における極限粘
度数［η］が、通常２以上であり、性能の点から好まし
くは３以上である。

【００３７】本発明の汚泥の脱水方法において、成分
（Ａ）と成分（Ｂ）との使用比率は特に制限されない
が、好ましくは両者の重量比が９０：１０〜１０：９
０、さらに好ましくは８０：２０〜２０：８０である。

【００３８】本発明の汚泥の脱水方法において、成分
（Ａ）と成分（Ｂ）とを併用して汚泥に添加混合し脱水
する方法については特に制限されるものではないが、例
えば成分（Ａ）と成分（Ｂ）とをそれぞれの所定濃度で
別々に水に溶解し、処理対象である汚泥に別々に添加混
合し脱水する方法、あるいは成分（Ａ）と成分（Ｂ）と
をそれぞれの所定濃度で別々に水に溶解し、まずいづれ
かの成分を添加混合し凝集させた後に残りの成分を添加
混合し脱水する方法、或いは成分（Ａ）と成分（Ｂ）と
を別けることなく水に溶解し混合の水溶液とし、処理対
象である汚泥に添加混合して脱水する方法等が挙げられ
る。

【００３９】本発明の汚泥の脱水方法においては、必要
に応じ酸性物質を併用することができる。併用できる酸
性物質としては、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、塩化アン
モニウム、硫酸アンモニウム、パラトルエンスルホン
酸、ギ酸、硫酸水素ナトリウム、シュウ酸、炭酸水素ナ
トリウム、スルファミン酸等が挙げられるが、取り扱い
の良さから、スルファミン酸等の固体酸が好ましい。こ
れらの酸性物質は上記の成分（Ａ）と成分（Ｂ）の水へ
の溶解時に併せて添加して用いてもよいし、あらかじめ
成分（Ａ）或いは成分（Ｂ）の両方或いはいずれか一方
に混合して水へ溶解して併用して用いてもよい。

【００４０】本発明の汚泥の脱水方法においては、必要
に応じ硫酸バンド、硫酸第一鉄ポリ硫酸鉄、塩化第二
鉄、ポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤、塩化カルシ
ウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、パルプ、界面
活性剤、消臭剤、消泡剤等を併用することができる。

【００４１】本発明の汚泥の脱水方法は、汚泥中に懸濁
した物質を凝集させ、生成した凝集フロックを脱水する
目的に用いられ、汚泥の種類は限定されるものではない
が、特に有機性汚泥に対して有効である。ここで言う有
機性汚泥とは、例えば、下水処理場で発生する、生汚
泥、余剰汚泥、濃縮汚泥或いはこれらの混合汚泥ならび
に屎尿処理における消化汚泥、下水以外の産業排水の活
性汚泥処理に伴い発生する汚泥などである。本発明の汚
泥の脱水方法において用いられる脱水装置としては、ベ
ルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレス、遠
心脱水機等が挙げられる。

【００４２】本発明の汚泥の脱水方法において用いられ
る成分（Ａ）と成分（Ｂ）のカチオン性高分子凝集剤の
汚泥への添加率は、成分（Ａ）と成分（Ｂ）との合わせ
た量が処理する汚泥を含むスラリーの固形分濃度に対し
通常０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．１〜２．
０重量％である。なお、処理する汚泥を含むスラリーの
ｐＨは通常３．５〜８．０であることが好ましい。

【００４３】

【実施例】以下に、本発明を実施例にて説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。本発明の実施
例及び比較例で用いた汚泥の脱水方法で用いた成分
（Ａ）のポリビニルイミダゾリン酸塩ついては、ポリビ
ニルイミダゾリン酸塩及びその原料であるポリアクリロ
ニトリルの極限粘度数［η］及びＨｕｇｇｉｎｓ恒数
ｋ’を、成分（Ｂ）の重合体については極限粘度数
［η］を、次の方法により測定した。

【００４４】＜ポリアクリロニトリルの極限粘度数
［η］及びＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’＞３０℃のＮ，Ｎ−
ジメチルホルムアミドに測定すべきポリアクリロニトリ
ルを溶解し、所定濃度の重合体溶液を調製し、粘度計例
えば、ウベローデ型粘度計により、重合体溶液及び純溶
媒であるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドの、粘度計に示
される標線間の落下秒数から、比粘度η_spを求める。次
いでこの重合体溶液に所定量のＮ，Ｎ−ジメチルホルム
アミドを加えて希釈し、希釈率の異なる５種類の重合体
溶液に対して、それぞれ粘度計に示される標線間の落下
秒数から、比粘度η_spを求める。前述の数式（１）にお
いて、横軸に各重合体濃度Ｃを取り、縦軸に各重合体濃
度Ｃにおけるη_sp／Ｃを取り、各点を結んだ直線の重合
体濃度Ｃのゼロ外挿値から極限粘度数［η］を求める。
このときの直線の傾きの値がｋ’［η］²であり、先に
求めた［η］を用いてＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’を求め
た。

【００４５】＜成分（Ａ）のポリビニルイミダゾリン酸
塩の極限粘度数［η］及びＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’＞３
０℃の０．１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液に測定す
べき分岐状ポリイミダゾリンを溶解し、所定濃度の重合
体溶液を調製し、粘度計例えば、ウベローデ型粘度計に
より、重合体溶液及び純溶媒である０．１モル／ｌの塩
化ナトリウム水溶液の、粘度計に示される標線間の落下
秒数から、比粘度η_spを求める。次いでこの重合体溶液
に所定量の０．１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液を加
えて希釈し、希釈率の異なる５種類の重合体溶液に対し
て、それぞれ粘度計に示される標線間の落下秒数から、
比粘度η_spを求める。前述の数式（１）において、横軸
に各重合体濃度Ｃを取り、縦軸に各重合体濃度Ｃにおけ
るη_sp／Ｃを取り、各点を結んだ直線の重合体濃度Ｃの
ゼロ外挿値から極限粘度数［η］を求める。このときの
直線の傾きの値がｋ’［η］²であり、先に求めた
［η］を用いてＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’を求めた。

【００４６】＜成分（Ｂ）の重合体の極限粘度数［η］
＞３０℃の１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液に測定す
べきカチオン性高分子凝集剤を溶解し、所定濃度の溶液
を調製し、粘度計例えば、ウベローデ型粘度計により、
溶液及び純溶媒である１モル／ｌの塩化ナトリウム水溶
液の、粘度計に示される標線間の落下秒数から、比粘度
η_spを求める。次いでこの溶液に所定量の１モル／ｌの
塩化ナトリウム水溶液を加えて希釈し、希釈率の異なる
５種類の溶液に対して、それぞれ粘度計に示される標線
間の落下秒数から、比粘度η_spを求める。前述の数式
（１）において、横軸に各濃度Ｃを取り、縦軸に各濃度
Ｃにおけるη_sp／Ｃを取り、各点を結んだ直線の濃度Ｃ
のゼロ外挿値から極限粘度数［η］を求める。

【００４７】さらに次の方法により、製造例で得られた
分岐状ポリビニルイミダゾリン酸塩の赤外吸収スペクト
ル及び塩素含有量を測定した。

【００４８】＜赤外吸収スペクトル＞島津フーリエ変換
赤外分光光度計（ＦＴＩＲ−８１００Ｍ）を用い、室温
中、窒素雰囲気下で、ＫＢｒ法により測定した。

【００４９】＜塩素含有量＞所定量のポリビニルイミダ
ゾリン酸塩を酸素雰囲気下で燃焼させ、発生したガスを
過酸化水素に吸収させた後、所定濃度の水溶液に調製
し、イオンクロマト法により測定した。

【００５０】＜性能評価＞性能評価（フロック径、６０
秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率）を以下の通り行っ
た。

【００５１】下水処理場の混合生汚泥（固形分濃度３．
４重量％、ｐＨ５．１）の３００ｍｌを５００ｍｌのガ
ラスビーカーに採取し、そこに、製造例１、２で得られ
た成分（Ａ）のポリビニルイミダゾリン塩酸塩と成分
（Ｂ）の重合体それぞれ単独の０．３重量％水溶液、及
び成分（Ａ）と成分（Ｂ）とを所定の重量比として合わ
せた混合物の０．３重量％水溶液を、それぞれ２０ｍｌ
添加し、ジャーテスターにより２００ｒｐｍの回転数で
２０秒間攪拌、凝集させた後フロック径を目視により測
定した。凝集汚泥をポリエステル濾過布（杉綾織り）を
用いて、６０秒間自然濾過しその濾過液量を測定した
後、同一のポリエステル濾過布２枚で凝集汚泥を挟み、
ベルトプレス機により脱水を行った（濾布：杉綾織り、
濾布張力：４．００ｋｇ／ｃｍ）。得られた脱水ケーキ
を１０５℃で１２時間減圧乾燥し、乾燥前後の凝集汚泥
の重量減少により、脱水ケーキ含水率を算出した。

【００５２】製造例１Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中、３０℃で測定した極
限粘度数［η］が１３．５、Ｈｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が
０．４１のポリアクリロニトリル１０．０ｇ、エチレン
ジアミン１００．０ｇ、塩化アンモニウム１２．０ｇ、
１−ブタノール８０．０ｇをフラスコに仕込み、窒素置
換を行った後、攪拌しながら内温を９５℃まで昇温し
た。攪拌下、９５℃で４．５時間保持後、冷却し、粘調
な反応液を取り出し、アセトンに注ぎ、さらにアセトン
で数回洗浄し、減圧乾燥し、ポリアクリロニトリルとエ
チレンジアミンとの反応物の固体を２２．９ｇ得た。さ
らに得られた固体５．０ｇを１０重量％塩酸を含むメチ
ルアルコール溶液３００ｍｌに加え、室温で１時間、攪
拌、混合し、混合液をアセトンに注ぎ、さらにアセトン
で数回洗浄し、減圧乾燥し、白色の固体を４．５ｇ得
た。得られた固体は、その赤外吸収スペクトル及び塩素
含有量により、前述の化学式（１）で表されるポリビニ
ルイミダゾリン塩酸塩であり、その０．１モル／ｌの塩
化ナトリウム水溶液中、３０℃で測定したＨｕｇｇｉｎ
ｓ恒数ｋ’が０．４１、極限粘度数［η］が８．０のポ
リビニルイミダゾリン塩酸塩であった。

【００５３】製造例２製造例１で用いたポリアクリロニトリルの代わりに、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中、３０℃で測定した極
限粘度数［η］が６．５、Ｈｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が
０．３０のポリアクリロニトリル１０．０ｇを用いた以
外は製造例１と同様の操作を行い、ポリアクリロニトリ
ルとエチレンジアミンとの反応物の固体を１９．１ｇ得
た。さらに得られた固体５．０ｇを１０重量％塩酸を含
むメチルアルコール溶液３００ｍｌとを用いて実施例１
と同様の操作を行い、白色の固体を４．８ｇ得た。得ら
れた固体は、その赤外吸収スペクトル及び塩素含有量に
より、前述の化学式（１）で表されるポリビニルイミダ
ゾリン塩酸塩であり、その０．１モル／ｌの塩化ナトリ
ウム水溶液中、３０℃で測定したＨｕｇｇｉｎｓ恒数
ｋ’が０．２５、極限粘度数［η］が４．４のポリビニ
ルイミダゾリン塩酸塩であった。

【００５４】実施例１製造例１で得られたポリビニルイミダゾリン塩酸塩と１
モル／ｌの塩化ナトリウム水溶液中、３０℃で測定した
極限粘度数［η］が４．９のＮ−ビニルアセトアミド単
独重合体の塩酸による加水分解物（ビニルアミン塩酸塩
単位を６５モル％含有）との重量比が８０：２０の混合
物を水に溶解して０．３重量％水溶液を調製し、性能評
価（フロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水
率）を行い、その結果を表１に示した。

【００５５】

【表１】

【００５６】実施例２製造例２で得られたポリビニルイミダゾリン塩酸塩を用
いた以外は実施例1と同様の操作を行い、性能評価（フ
ロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率）を
行い、その結果を表１に示した。

【００５７】比較例１製造例１で得られたポリビニルイミダゾリン塩酸塩単独
の０．３重量％水溶液を調製し、性能評価（フロック
径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率）を行い、
その結果を表１に示した。

【００５８】比較例２製造例２で得られたポリビニルイミダゾリン塩酸塩単独
の０．３重量％水溶液を調製し、性能評価（フロック
径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率）を行い、
その結果を表１に示した。

【００５９】

【発明の効果】以上の通り、本発明の汚泥の脱水方法に
より、粗大な凝集フロックを形成させ、かつ脱水ケーキ
含水率を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた固体の赤外吸収スペクトル
である。

フロントページの続きＦターム(参考） 4D015 BA02 BA09 BA19 BB14 CA11 CA12 DA06 DA13 DA15 DA17 DA22 DB19 DC02 DC07 EA31 4D059 AA03 AA05 AA06 BE08 BE16 BE26 BE38 BE53 BE55 BE57 BK03 DA03 DA16 DA23 DA24 DA32 DA33 DA35 DA39 DB08 EB04 4J100 AN02Q AQ19P CA04 JA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）下記化学式（１）からなるポリビニ
ルイミダゾリン酸塩であって、０．１モル／ｌの塩化ナ
トリウム水溶液中、３０℃で測定した下記数式（１）に
おけるＨｕｇｇｉｎｓ恒数ｋ’が０．２〜０．５で、極
限粘度数［η］が２〜１５であることを特徴とする分岐
状ポリビニルイミダゾリン酸塩からなるカチオン性高分
子凝集剤と、【化１】（式中、Ｘ^-は、塩素陰イオン、硫酸陰イオン、炭酸陰
イオン、パラトルエンスルホン酸の陰イオン、ギ酸の陰
イオン、酢酸の陰イオン又はプロピオン酸の陰イオンを
表す。）【数１】（式中、η_spは比粘度、Ｃは重合体濃度、［η］は極限
粘度数を表し、ｋ’はＨｕｇｇｉｎｓ恒数を表す。）（Ｂ）下記化学式（２）で表されるビニルアミン単位を
含有する重合体からなるカチオン性高分子凝集剤とを併
用して、【化２】（式中、Ｙ^-は、塩素陰イオン、臭素陰イオン、ヨウ素
陰イオン、硫酸陰イオン、炭酸陰イオン、パラトルエン
スルホン酸の陰イオン、ギ酸の陰イオン又は酢酸の陰イ
オンを表す。）汚泥に添加混合し脱水することを特徴とする汚泥の脱水
方法。