JP2003299906A - カチオン性高分子凝集剤及びそれを用いた汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃水処理、特に下水処理に用いた場合に、粗
大な凝集フロックを形成させ、良好な固液分離性ならび
に脱水ケーキ含水率の低減可能なカチオン性高分子凝集
剤及びそれを用いた汚泥の処理方法を提供する。 【解決手段】 特定の構造で示される構成単位（１）／
特定の構造で示される構成単位（２）（モル比）＝８０
／２０〜９９／１よりなり、０．３重量％水溶液の２０
℃におけるブルックフィールド粘度が１００〜１０００
センチポイズである共重合体よりなるカチオン性高分子
凝集剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カチオン性高分子
凝集剤及びそれを用いた汚泥の処理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、鉱業その他各種産業の排
水処理において汚泥と呼ばれる懸濁微細粒子の凝集・脱
水を目的として用いられている。一般に、水に懸濁して
いる汚泥、粘土類、パルプ等は負に帯電しており、これ
らを含む排水中にカチオン性高分子凝集剤を添加、混合
することによって凝集フロックが形成し、固液分離が可
能となり、さらに、その分離後の汚泥ケーキは脱水した
後、通常、焼却や埋め立て等により処理される。

【０００３】これまで、有機性汚泥に対しては高カチオ
ン性の高分子凝集剤が有効であることが知られており
（工業材料第４５巻Ｎｏ．７、４３項（１９９７
年））、例えば（メタ）アクリロイルオキシエチルトリ
メチルアンモニウムクロライドの単独重合体やビニルア
ミン単位を有するポリビニルアミジン等が提案され、有
機性汚泥用のカチオン性高分子凝集剤として実用化され
ている。

【０００４】また、特公昭４２−９６５３号公報には、
凝集剤用途としてポリビニルイミダゾリン酸塩が提案さ
れ、特開昭５７−１３５０９９号公報には、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。

【０００５】さらに、特開２０００−１９１７３３号公
報には、新規な共重合体よりなる高分子凝集剤が提案さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、（メタ）アク
リロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド単独重合体やポリビニルアミジン等の有機性汚泥用カ
チオン性高分子凝集剤の凝集剤としての性能は十分であ
るといえず、特に処理対象である汚泥のｐＨが７．０を
超える場合、十分な凝集性能及び脱水性能を示さなくな
ることが知られている。

【０００７】また、ポリビニルイミダゾリン酸塩は、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
び脱水性能が共に不十分であり、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
水法においては、凝集性能は改良されるものの脱水性能
の改良が不十分である。

【０００８】そこで、本発明は、廃水処理、特に下水処
理に用いた場合に、粗大な凝集フロックを形成させ、脱
水ケーキ含水率の低減可能なカチオン性高分子凝集剤及
びそれを用いた汚泥の処理方法を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、特定の構成単位の
組み合せよりなり、特定の水溶液粘度を有する共重合体
よりなるカチオン性高分子凝集剤が凝集性能に優れるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。

【００１０】即ち、本発明は、下記一般式（１）に示さ
れる構成単位／下記一般式（２）に示される構成単位
（モル比）＝８０／２０〜９９／１よりなり、０．３重
量％水溶液の２０℃におけるブルックフィールド粘度が
１００〜１０００センチポイズである共重合体よりなる
カチオン性高分子凝集剤及びそれを用いた汚泥の処理方
法に関するものである。

【００１１】

【化３】 （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³はそれぞれ独立して、水素、炭
素数１〜８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環
状アルキル基、芳香族炭化水素基を示し、それらは官能
基を有していてもよく、Ｒ⁴は水素又はメチル基を示
す。）

【００１２】

【化４】 （式中、Ｒ⁵は炭素数１〜３のアルキル基を示す。）以
下に、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明のカチオン性高分子凝集剤は、上記
一般式（１）に示される構成単位／上記一般式（２）に
示される構成単位（モル比）＝８０／２０〜９９／１よ
りなり、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルック
フィールド粘度が１００〜１０００センチポイズである
共重合体よりなるものである。

【００１４】ここで、上記一般式（１）中に示されるＲ
¹、Ｒ²、Ｒ³は、それぞれ独立して、水素、炭素数１〜
８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環状アルキ
ル基、芳香族炭化水素基に属するものであれば特に制限
はなく、そのような直鎖状アルキル基としては、例えば
メチル基、エチル基、プロピル基等を挙げることがで
き、分岐状アルキル基としては、例えばイソプロピル
基、イソブチル基等を挙げることができ、環状アルキル
基としては、例えばシクロプロピル基、シクロヘキシル
基等を挙げることができ、芳香族炭化水素基としては、
例えばフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル
基、ベンジル基等を挙げることができる。また、Ｒ⁴は
水素又はメチル基であり、そのような上記一般式（１）
で示される構造単位としては、例えば２−ビニルイミダ
ゾリン残基の酸塩、１−メチル−２−ビニルイミダゾリ
ン残基の酸塩、４−メチル−２−ビニルイミダゾリン残
基の酸塩、１−エチル−２−ビニルイミダゾリン残基の
酸塩、４−エチル−２−ビニルイミダゾリン残基の酸
塩、４，５−ジメチル−２−ビニルイミダゾリン残基の
酸塩、１−ベンジル−２−ビニルイミダゾリン残基の酸
塩等を挙げることができ、その中でも得られるカチオン
性高分子凝集剤が汚泥に対する凝集性能及び脱水性能に
優れることから２−ビニルイミダゾリン残基の酸塩が好
ましい。

【００１５】また、上記一般式（２）中に示されるＲ⁵
は、炭素数１〜３のアルキル基であれば特に制限はな
く、そのようなアルキル基としては、例えばメチル基、
エチル基、プロピル基等を挙げることができ、そのよう
な上記一般式（２）で示される構造単位としては、例え
ばメチルビニルエーテル残基、エチルビニルエーテル残
基、プロピルビニルエーテル残基等を挙げることがで
き、その中でも得られるカチオン性高分子凝集剤が汚泥
に対する凝集性能及び脱水性能に優れることからエチル
ビニルエーテル残基が好ましい。

【００１６】本発明のカチオン性高分子凝集剤は、上記
一般式（１）で示される構造単位／上記一般式（２）で
示される構造単位（モル比）＝８０／２０〜９９／１よ
りなる共重合体からなるものあり、特に凝集性能に優れ
たカチオン性高分子凝集剤となることから上記一般式
（１）で示される構造単位／上記一般式（２）で示され
る構造単位（モル比）＝９０／１０〜９９／１の範囲が
好ましい。ここで、上記一般式（１）に示される構成単
位が上記一般式（１）で示される構造単位／上記一般式
（２）で示される構造単位（モル比）＝８０／２０を下
回る場合、又は、上記一般式（１）で示される構造単位
／上記一般式（２）で示される構造単位（モル比）＝９
９／１を上回る場合は、凝集性能及び脱水性能が不十分
となる。

【００１７】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る該共重合体は、２０℃における０．３重量％水溶液の
ブルックフィールド粘度１００〜１０００センチポイズ
を有するものであり、特に凝集性能及び取扱い易さに優
れるカチオン性高分子凝集剤となることから２００〜５
００センチポイズであることが好ましい。ここで、ブル
ックフィールド粘度が１００センチポイズ未満である場
合、凝集性能が不十分となる。一方、１０００センチポ
イズを超える場合、カチオン性高分子凝集剤を水溶液と
した際に極めて粘稠な水溶液となり、カチオン性高分子
凝集剤としての取扱い性が低下する。

【００１８】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る共重合体には、本発明の目的を逸脱しない限りにおい
て、上記一般式（１）に示される構成単位及び上記一般
式（２）に示される構成単位に加えて、さらに下記一般
式（３）で示される構成単位及び／又は下記一般式
（４）で示される構成単位が含まれていてもよい。

【００１９】

【化５】 （式中、Ｒ⁶は水素又はメチル基を示す。）

【００２０】

【化６】 （式中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹はそれぞれ独立して、水素、炭
素数１〜８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環
状アルキル基、芳香族炭化水素基を示し、それらは官能
基を有していてもよく、Ｒ¹⁰は水素又はメチル基を示
す。）ここで、上記一般式（３）中に示されるＲ⁶は、
水素又はメチル基であり、そのような上記一般式（３）
で示される構造単位としては、例えばアクリロニトリル
残基、メタクリロニトリル残基等であり、その中でも、
得られるカチオン性高分子凝集剤が凝集性能及び脱水性
能に優れることからアクリロニトリル残基であることが
好ましい。

【００２１】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る共重合体に対する上記一般式（３）で示される構成単
位の含有量は、得られるカチオン性高分子凝集剤の凝集
性能が極めて優れることから上記一般式（１）に示され
る構成単位／上記一般式（２）に示される構成単位の合
計構成単位あたり０〜１０モル％が好ましく、特に０〜
５モル％が特に好ましい。

【００２２】また、上記一般式（４）中に示される
Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹は、それぞれ独立して、水素、炭素数１
〜８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環状アル
キル基、芳香族炭化水素基に属するものであれば特に制
限はなく、そのような直鎖状アルキル基としては、例え
ばメチル基、エチル基、プロピル基等を挙げることがで
き、分岐状アルキル基としては、例えばイソプロピル
基、イソブチル等を挙げることができ、環状アルキル基
としては、例えばシクロプロピル基、シクロヘキシル基
等を挙げることができ、芳香族炭化水素基としては、例
えばフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル
基、ベンジル基等を挙げることができる。また、Ｒ¹⁰は
水素又はメチル基であり、そのような上記一般式（４）
で示される構造単位としては、例えば２−ビニルイミダ
ゾリン残基、１−メチル−２−ビニルイミダゾリン残
基、４−メチル−２−ビニルイミダゾリン残基、１−エ
チル−２−ビニルイミダゾリン残基、４−エチル−２−
ビニルイミダゾリン残基、４，５−ジメチル−２−ビニ
ルイミダゾリン残基、１−ベンジル−２−ビニルイミダ
ゾリン残基等が挙げられ、その中でも得られるカチオン
性高分子凝集剤が汚泥に対して凝集性能及び脱水性能に
優れることから２−ビニルイミダゾリン残基が好まし
い。

【００２３】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る共重合体に対する上記一般式（４）で示される構成単
位の含有量は、得られるカチオン性高分子凝集剤の凝集
性能が極めて優れることから上記一般式（１）に示され
る構成単位／上記一般式（２）に示される構成単位の合
計構成単位あたり０〜３０モル％が好ましく、特に０〜
１０モル％が特に好ましい。

【００２４】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る共重合体には、本発明の目的を逸脱しない限りにおい
ては、その構成単位として示される上記一般式（１）及
び上記一般式（２）、場合によっては含まれる上記一般
式（３）及び／又は上記一般式（４）以外のビニル単量
体残基が含まれていても良く、該ビニル単量体残基を誘
導するビニル単量体としては、例えばエチレン、プロピ
レン、ブテン−１、ヘキセン−１等に代表されるα−オ
レフィン類；スチレン、α−アルキルスチレン等に代表
される芳香族炭化水素系ビニル単量体類；酢酸ビニル、
プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等に代表されるビ
ニルエステル系単量体類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ
−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム等に代
表されるアミド基含有ビニル単量体類が挙げられる。

【００２５】本発明のカチオン性高分子凝集剤は、廃水
中に懸濁した物質を凝集させ、除去し排水を浄化する目
的に使用され、特に有機性汚泥の浄化・処理に対して有
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、濃縮汚泥又はこれらの
混合汚泥、し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で発生する汚泥などが挙げられる。
これらの汚泥処理としては、これら汚泥に本発明のカチ
オン性高分子凝集剤を添加混合することにより、凝集フ
ロックを形成し、該凝集フロックをベルトプレス、スク
リュープレス、スーパーデカンター等の脱水装置で脱水
処理することにより、汚泥固形分を脱水ケーキとして回
収する。

【００２６】本発明のカチオン性高分子凝集剤を用い汚
泥を処理する際の該カチオン性高分子凝集剤の添加率
は、処理する汚泥を含むスラリーの固形分濃度に対し、
０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．１〜１．２重
量％である。なお、本発明のカチオン性高分子凝集剤を
用い汚泥を処理する際の汚泥を含むスラリーのｐＨは
３．５〜８．０の範囲であることが好ましい。

【００２７】以下に、本発明のカチオン性高分子凝集剤
を構成する共重合体の製造方法の一例を以下に示すが、
本共重合体の製造方法はこれに限定されるものではな
い。

【００２８】本発明のカチオン性高分子凝集剤を構成す
る共重合体は、前記一般式（２）に示される構造単位及
び前記一般式（３）に示される構造単位よりなる共重合
体とポリアミンとを触媒の存在下で反応させることによ
り調整することが可能である。

【００２９】ここで、前記一般式（２）に示される構造
単位及び前記一般式（３）に示される構造単位よりなる
共重合体とは、例えばアクリロニトリル−メチルビニル
エーテル共重合体、アクリロニトリル−エチルビニルエ
ーテル共重合体、アクリロニトリル−プロピルビニルエ
ーテル共重合体、メタクリロニトリル−メチルビニルエ
ーテル共重合体、メタリロニトリル−エチルビニルエー
テル共重合体、メタリロニトリル−プロピルビニルエー
テル共重合体等が挙げられ、例えばエチレン、プロピレ
ン、ブテン−１、ヘキセン−１等に代表されるα−オレ
フィン類；スチレン、α−アルキルスチレン等に代表さ
れる芳香族炭化水素系ビニル単量体類；酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等に代表されるビニ
ルエステル系単量体類；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−
ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム等に代表
されるアミド基含有ビニル単量体類をさらに共重合した
ものも挙げられる。その中でも、該共重合体とポリアミ
ンとの反応により得られるカチオン性高分子凝集剤が汚
泥に対して凝集性能及び脱水性能に優れることから、ア
クリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体である
ことが好ましい。

【００３０】また、該共重合体を得る方法としては、特
に制限はなく公知の方法により得ることができ、例えば
通常のラジカル重合法が用いられ、その方法としては水
性媒体中で水溶性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
等の溶剤を用いた溶液重合法；水性媒体中で懸濁剤を用
いた懸濁重合法、乳化重合法等が挙げられる。

【００３１】該共重合体は、カチオン性高分子凝集剤と
した際の凝集性能に極めて優れることから平均分子量が
５００００〜５００００００であることが好ましく、１
０００００〜３００００００であることが特に好まし
い。

【００３２】また、ポリアミンとしては、例えば下記一
般式（５）で示される１，２−ジアミン類が例示され
る。

【００３３】

【化７】 （式中、Ｒ¹¹、Ｒ¹²、Ｒ¹³はそれぞれ独立して、水素、
炭素数１〜８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、
環状アルキル基、芳香族炭化水素基を示す。）ここでＲ
¹¹、Ｒ¹²、Ｒ¹³はそれぞれ独立して、水素、炭素数１〜
８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環状アルキ
ル基、芳香族炭化水素基に属するものであれば特に制限
はなく、そのような直鎖状アルキル基としては、例えば
メチル基、エチル基、プロピル基等を挙げることがで
き、分岐状アルキル基としては、例えばイソプロピル
基、イソブチル基等を挙げることができ、環状アルキル
基としては、例えばシクロプロピル基、シクロヘキシル
基等を挙げることができ、芳香族炭化水素基としては、
例えばフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル
基、ベンジル基等を挙げることができる。そのような上
記一般式（５）で示される１，２−ジアミン類として
は、例えば１，２−エチレンジアミン、１，２−ジアミ
ノプロパン、１，２−ジアミノブタン、１，２−ジアミ
ノペンタン、１，２−ジアミノヘキサン、１，２−ジア
ミノオクタン、１，２−ジアミノノナン、１，２−ジア
ミノデカン、シクロヘキシルエチレンジアミン、ベンジ
ルエチレンジアミン、フェニルエチレンジアミン、メト
キシフェニルエチレンジアミン、ジメチルフェニルエチ
レンジアミン、トリルエチレンジアミン、Ｎ−シクロヘ
キシルエチレンジアミン、Ｎ−ベンジルエチレンジアミ
ン、Ｎ−フェニルエチレンジアミン、Ｎ−メトキシフェ
ニルエチレンジアミン、Ｎ−ジメチルフェニルエチレン
ジアミン、Ｎ−トリルエチレンジアミン、Ｎ−メチルエ
チレンジアミン、Ｎ−エチルエチレンジアミン、Ｎ−イ
ソブチルエチレンジアミン、Ｎ−フェニルエチレンジア
ミン等が挙げられ、ポリアミン類としては、例えばジエ
チレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエ
チレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、アミノ
エチルピペラジン、Ｎ−（２−アミノエチル）エチレン
ジアミン等が挙げられ、凝集性能及び脱水性能に優れる
カチオン性高分子凝集剤を製造する上で、特に１，２−
エチレンジアミンが好ましい。

【００３４】また、ポリアミンの使用量としては、該共
重合体中の前記一般式（３）で示される構成単位の量に
対して、化学当量値又は過剰量で反応を行なうことが好
ましい。

【００３５】触媒としては、例えば塩化アンモニウム及
び／又はアミンの塩酸塩を挙げることができ、アミンの
塩酸塩を構成するアミンとしては特に制限されることは
なく、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を挙げることができる。そして、
製造の際には、反応原料としてポリ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ポリアミ
ン塩酸塩としても良い。

【００３６】また、反応条件としては、該共重合体の熱
分解の問題がなく、反応効率良く反応を行うことが可能
となることから反応温度５０〜２００℃が好ましく、７
０〜１５０℃が特に好ましい。反応系は液相で行うこと
が好ましく、反応系は常圧又は加圧下で行うことができ
る。

【００３７】さらに、この反応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。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づき説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下に合成例で得られた原料共重合体、実施例で得られ
た共重合体の分析方法を示す。

【００３９】〜ブルックフィールド粘度測定〜 ０．３重量％水溶液を調製し、Ｂ型回転粘度計（ＢＬ
型）を用い、２０℃にてＪＩＳ Ｋ７１１７（１９９７
年版）に準じ測定した。

【００４０】〜共重合体の組成分析〜核磁気共鳴測定装
置（日本電子製、商品名ＪＮＭ−ＧＸ４００）を用い、
プロトン又は炭素１３核磁気共鳴分光法によって、吸収
ピーク強度比から求める方法、又は、フーリエ変換赤外
分光光度計（島津製作所製、商品名ＦＴＩＲ−８１００
Ｍ）を用い、室温中、ＫＢｒ法による赤外吸収スペクト
ル測定法によって、吸収ピーク面積比から求めた。

【００４１】合成例１（アクリロニトリル−エチレンビ
ニルエーテル共重合体（１）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある５００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水３００ｇ、ポリビニルアルコール０．１５
ｇ、アクリロニトリル８７ｇ、エチルビニルエーテル１
３ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジ
メチルバレロニトリル）０．１３ｇを仕込み、攪拌しな
がら窒素気流下で３０℃、６時間保持した。所定時間
後、析出したアクリロニトリル−エチルビニルエーテル
共重合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換水お
よびメタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥して、
アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体
（１）を得た。得られた該共重合体の組成割合は、アク
リロニトリル単位９７モル％、エチルビニルエーテル単
位３モル％であった。

【００４２】合成例２（アクリロニトリル−エチルビニ
ルエーテル共重合体（２）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水７５ｇ、ポリビニルアルコール０．２０
ｇ、アクリロニトリル２８ｇ、エチルビニルエーテル３
８．５ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４
−ジメチルバレロニトリル）０．０５ｇを仕込み、攪拌
しながら窒素気流下で３０℃、９時間保持した。所定時
間後、析出したアクリロニトリル−エチルビニルエーテ
ル共重合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換水
およびメタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥し
て、アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体
（２）を得た。得られた該共重合体の組成割合は、アク
リロニトリル単位８５モル％、エチルビニルエーテル単
位１５モル％であった。

【００４３】 合成例３（アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共
重合体（３）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある５００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水２００ｇ、ポリビニルアルコール０．１６
ｇ、アクリロニトリル５０ｇ、エチルビニルエーテル６
ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメ
チルバレロニトリル）０．１５ｇを仕込み、攪拌しなが
ら窒素気流下で３０℃、６時間保持した。所定時間後、
析出したアクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重
合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換水および
メタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥して、アク
リロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体（３）を
得た。得られた該共重合体の組成割合は、アクリロニト
リル単位９５モル％、エチルビニルエーテル単位５モル
％であった。

【００４４】合成例４（アクリロニトリル−エチルビニ
ルエーテル共重合体（４）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水７５ｇ、ポリビニルアルコール０．２０
ｇ、アクリロニトリル２８ｇ、エチルビニルエーテル３
８．５ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４
−ジメチルバレロニトリル）０．１３ｇを仕込み、攪拌
しながら窒素気流下で３０℃、６時間保持した。所定時
間後、析出したアクリロニトリル−エチルビニルエーテ
ル共重合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換水
およびメタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥し
て、アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体
（４）を得た。得られた該共重合体の組成割合は、アク
リロニトリル単位８５モル％、エチルビニルエーテル単
位１５モル％であった。

【００４５】合成例５（アクリロニトリル単独重合体
（１）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３０ｌオートクレーブ中へ、窒素置換したイ
オン交換水１６８００ｇ、ポリビニルアルコール３６
ｇ、アクリロニトリル７２００ｇ、２，２’−アゾビス
（イソブチロニトリル）５．４ｇを仕込み、攪拌しなが
ら窒素気流下で６０℃、６時間保持した。所定時間後、
析出したアクリロニトリル単独重合体をろ過分離して回
収し、これをイオン交換水およびメタノールで数回洗浄
を行ない、さらに乾燥して、アクリロニトリル単独重合
体（１）を得た。

【００４６】合成例６（アクリロニトリル単独重合体
（２）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３ｌオートクレーブ中へ、窒素置換したイオ
ン交換水１６８０ｇ、ポリビニルアルコール３６ｇ、ア
クリロニトリル７２０ｇ、２，２’−アゾビス（イソブ
チロニトリル）９．０ｇを仕込み、攪拌しながら窒素気
流下で６０℃、５時間保持した。所定時間後、析出した
アクリロニトリル単独重合体をろ過分離して回収し、こ
れをイオン交換水およびメタノールで数回洗浄を行な
い、さらに乾燥して、アクリロニトリル単独重合体
（２）を得た。

【００４７】合成例７（アクリロニトリル−エチルビニ
ルエーテル共重合体（５）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水２００ｇ、ポリビニルアルコール０．０８
ｇ、アクリロニトリル４３．３ｇ、エチルビニルエーテ
ル６．６ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，
４−ジメチルバレロニトリル）０．１７ｇを仕込み、攪
拌しながら窒素気流下で３０℃、６時間保持した。所定
時間後、析出したアクリロニトリル−エチルビニルエー
テル共重合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換
水およびメタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥し
て、アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体
（５）を得た。得られた該共重合体の組成割合は、アク
リロニトリル単位９８モル％、エチルビニルエーテル単
位２モル％であった。

【００４８】合成例８（アクリロニトリル−エチルビニ
ルエーテル共重合体（６）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある５００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水３００ｇ、ポリビニルアルコール０．１５
ｇ、アクリロニトリル１１２ｇ、エチルビニルエーテル
１７ｇ、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−
ジメチルバレロニトリル）０．１３ｇを仕込み、攪拌し
ながら窒素気流下で３０℃、６時間保持した。所定時間
後、析出したアクリロニトリル−エチルビニルエーテル
共重合体をろ過分離して回収し、これをイオン交換水お
よびメタノールで数回洗浄を行ない、さらに乾燥して、
アクリロニトリル−エチルビニルエーテル共重合体
（６）を得た。得られた該共重合体の組成割合は、アク
リロニトリル単位９７モル％、エチルビニルエーテル単
位３モル％であった。

【００４９】合成例９（アクリロニトリル−ブチルビニ
ルエーテル共重合体（１）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある５００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水２００ｇ、ポリビニルアルコール０．１５
ｇ、アクリロニトリル１１０ｇ、ブチルビニルエーテル
１０ｇ、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）
０．０５ｇを仕込み、攪拌しながら窒素気流下で６０
℃、６時間保持した。所定時間後、析出したアクリロニ
トリル−ブチルビニルエーテル共重合体をろ過分離して
回収し、これをイオン交換水およびメタノールで数回洗
浄を行ない、さらに乾燥して、アクリロニトリル−ブチ
ルビニルエーテル共重合体（１）を得た。得られた該共
重合体の組成割合は、アクリロニトリル単位９５モル
％、ブチルビニルエーテル単位５モル％であった。

【００５０】合成例１０（アクリロニトリル−ブチルビ
ニルエーテル共重合体（２）の製造） 攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えて窒素雰囲
気下にある３００ｍｌ四つ口フラスコに、窒素置換した
イオン交換水７５ｇ、ポリビニルアルコール０．１５
ｇ、アクリロニトリル４１．１ｇ、ブチルビニルエーテ
ル８．６ｇ、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリ
ル）０．０３ｇを仕込み、攪拌しながら窒素気流下で６
０℃、５時間保持した。所定時間後、析出したアクリロ
ニトリル−ブチルビニルエーテル共重合体をろ過分離し
て回収し、これをイオン交換水およびメタノールで数回
洗浄を行ない、さらに乾燥して、アクリロニトリル−ブ
チルビニルエーテル共重合体（２）を得た。得られた該
共重合体の組成割合は、アクリロニトリル単位８８モル
％、ブチルビニルエーテル単位１２モル％であった。

【００５１】実施例及び比較例で得られた共重合体のカ
チオン性高分子凝集剤として評価は、以下に示す方法に
従って評価した。

【００５２】〜下水汚泥に対する凝集剤性能評価〜 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）を以下のようにして評価を行ない、その結果
を表１に示す。

【００５３】下水処理場の混合生汚泥（固形分濃度２．
０重量％、ｐＨ５．７）３００ｍｌを５００ｍｌのガラ
スビーカーに採取し、そこに、実施例及び比較例により
得られたカチオン性高分子凝集剤である共重合体を０．
３重量％水溶液に調製したものを汚泥の固形分濃度に対
して１重量％に相当する量を添加し、その後小型攪拌機
（ヘイドン製、型式１２００Ｇ）により回転数１８０ｒ
ｐｍで３０秒間攪拌し、凝集した後のフロック径を目視
により測定した。

【００５４】また、該凝集汚泥を濾過布（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。

【００５５】さらに、その後同一の濾過布２枚で凝集汚
泥を挟み、ベルトプレス型脱水機（川口製作所製）によ
り脱水を行った。得られた脱水ケーキの重量を測定した
後、該脱水ケーキを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。

【００５６】実施例１ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例１で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（１）（９７モル％／３モル
％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩化
アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕込
み、攪拌しながら９０℃で１１時間加熱した。その後、
この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈した
後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を乾燥し
て回収した。

【００５７】得られた共重合体は、２−ビニルイミダゾ
リン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）
＝９７／３からなる共重合体であり、該共重合体は水溶
性を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルッ
クフィールド粘度は４１０センチポイズであった。

【００５８】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、
フロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を
評価した。その評価結果を表１に示す。

【００５９】実施例２ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例２で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（２）（８５モル％／１５モ
ル％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩
化アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕
込み、攪拌しながら９０℃で９時間加熱した。その後、
この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈した
後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を回収し
た。

【００６０】得られた共重合体は、２−ビニルイミダゾ
リン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）
＝８５／１５からなる共重合体であり、該共重合体は水
溶性を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブル
ックフィールド粘度は３８０センチポイズであった。

【００６１】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、
フロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を
評価した。その評価結果を表１に示す。

【００６２】実施例３ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例３で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（３）（９５モル％／５モル
％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩化
アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕込
み、攪拌しながら９０℃で１１時間加熱した。その後、
この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈した
後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を回収し
た。

【００６３】得られた共重合体は、２−ビニルイミダゾ
リン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）
＝９５／５からなる共重合体であり、該共重合体は水溶
性を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルッ
クフィールド粘度は１４０センチポイズであった。

【００６４】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、
フロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を
評価した。その評価結果を表１に示す。

【００６５】実施例４ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例４で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（４）（８５モル％／１５モ
ル％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩
化アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕
込み、攪拌しながら９７℃で７．５時間加熱した。その
後、この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈し
た後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を回収
した。

【００６６】得られた共重合体は、２−ビニルイミダゾ
リン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）
＝８５／１５からなる共重合体であり、該共重合体は水
溶性を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブル
ックフィールド粘度は１２５センチポイズであった。

【００６７】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、
フロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を
評価した。その評価結果を表１に示す。

【００６８】比較例１ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例５で得られたアクリロニトリル単独重
合体（１）１０ｇ、１，２−エチレンジアミン１０７
ｇ、塩化アンモニウム１２ｇ、１−プロパノール８０ｇ
を仕込み、攪拌しながら８５℃で６．２時間加熱した。
その後、この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希
釈した後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を
乾燥して回収した。

【００６９】得られた重合体はポリ（２−ビニルイミダ
ゾリン）の酸塩であり、該重合体は水溶性を示し、０．
３重量％水溶液の２０℃におけるブルックフィールド粘
度は３３６センチポイズであった。

【００７０】得られた重合体をカチオン性高分子凝集剤
として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、フ
ロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を評
価した。その評価結果を表１に示す。

【００７１】フロック径は小さく、濾過を行い難いもの
であり、脱水ケーキ含水率も高く、凝集性能として劣る
ものであった。

【００７２】比較例２ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例６で得られたアクリロニトリル単独重
合体（２）１０ｇ、１，２−エチレンジアミン１０７
ｇ、塩化アンモニウム１２ｇ、１−プロパノール８０ｇ
を仕込み、攪拌しながら８５℃で７．５時間加熱した。
その後、この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希
釈した後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を
乾燥し回収した。

【００７３】得られた重合体はポリ（２−ビニルイミダ
ゾリン）の酸塩であり、該重合体は水溶性を示し、０．
３重量％水溶液の２０℃におけるブルックフィールド粘
度は１１４センチポイズであった。

【００７４】得られた重合体をカチオン性高分子凝集剤
として用い、その下水汚泥に対する凝集性を評価し、フ
ロック径、６０秒後の濾過液量、脱水ケーキ含水率を評
価した。その評価結果を表１に示す。

【００７５】フロック径は小さく、濾過を行い難いもの
であり、脱水ケーキ含水率も高く、凝集性能として劣る
ものであった。

【００７６】比較例３ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例７で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（５）（９８モル％／２モル
％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩化
アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕込
み、攪拌しながら９７℃で７．５時間加熱した。その
後、この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈し
た後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を乾燥
し回収した。

【００７７】得られた共重合体は２−ビニルイミダゾリ
ン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）＝
９８／２からなる共重合体であり、該共重合体は水溶性
を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルック
フィールド粘度は７５センチポイズであった。

【００７８】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性の評価を試
みたが、凝集はおこらなかった。

【００７９】比較例４ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた５００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例８で得られたアクリロニトリル−エチ
ルビニルエーテル共重合体（６）（９７モル％／３モル
％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩化
アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕込
み、攪拌しながら９７℃で６時間加熱した。その後、こ
の粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈した後、
アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を乾燥し回収
した。

【００８０】得られた共重合体は２−ビニルイミダゾリ
ン残基の酸塩／エチルビニルエーテル残基（モル比）＝
９７／３からなる共重合体であり、該共重合体は水溶性
を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルック
フィールド粘度は１２００センチポイズであった。

【００８１】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性の評価を試
みようとしたが、水溶液とした際の溶液粘度が高すぎて
取り扱い性が悪く評価を行うことが出来なかった。

【００８２】比較例５ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例９で得られたアクリロニトリル−ブチ
ルビニルエーテル共重合体（１）（９５モル％／５モル
％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、塩化
アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを仕込
み、攪拌しながら９７℃で８時間加熱した。その後、こ
の粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈した後、
アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を乾燥し回収
した。

【００８３】得られた重合体は２−ビニルイミダゾリン
残基の酸塩／ブチルビニルエーテル残基（モル比）＝９
５／５からなる共重合体であり、該共重合体は水溶性を
示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルックフ
ィールド粘度は５０センチポイズであった。

【００８４】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性の評価を試
みたが、凝集はおこらなかった。

【００８５】比較例６ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた３００ｍｌの四つ口フ
ラスコに、合成例１０で得られたアクリロニトリル−ブ
チルビニルエーテル共重合体（２）（８８モル％／１２
モル％）５．０ｇ、１，２−エチレンジアミン５４ｇ、
塩化アンモニウム６．０ｇ、１−プロパノール３０ｇを
仕込み、攪拌しながら９７℃で６．５時間加熱した。そ
の後、この粘性の高い反応液を１−プロパノールで希釈
した後、アセトン中へ添加し、析出した白色の固体を乾
燥し回収した。

【００８６】得られた重合体は２−ビニルイミダゾリン
残基の酸塩／ブチルビニルエーテル残基（モル比）＝８
８／１２からなる共重合体であり、該共重合体は水溶性
を示し、０．３重量％水溶液の２０℃におけるブルック
フィールド粘度は１３０センチポイズであった。

【００８７】得られた共重合体をカチオン性高分子凝集
剤として用い、その下水汚泥に対する凝集性の評価を試
みたが、凝集はおこらなかった。

【００８８】

【表１】

【発明の効果】以上の通り、本発明のカチオン性高分子
凝集剤を用いることにより、懸濁微細粒子の凝集処理が
容易であり、特に汚泥処理における粗大なフロックの形
成、良好な固液分離性ならびに汚泥の含水率の低減が可
能となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式（１）に示される構成単位／下
   記一般式（２）に示される構成単位（モル比）＝８０／
   ２０〜９９／１よりなり、０．３重量％水溶液の２０℃
   におけるブルックフィールド粘度が１００〜１０００セ
   ンチポイズである共重合体よりなることを特徴とするカ
   チオン性高分子凝集剤。 【化１】 （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³はそれぞれ独立して、水素、炭
   素数１〜８の直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、環
   状アルキル基、芳香族炭化水素基を示し、それらは官能
   基を有していてもよく、Ｒ⁴は水素又はメチル基を示
   す。） 【化２】 （式中、Ｒ⁵は炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
2. 【請求項２】上記一般式（１）に示される構成単位にお
   いて、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴がそれぞれ水素である共重合
   体よりなることを特徴とする請求項１に記載のカチオン
   性高分子凝集剤。
3. 【請求項３】上記一般式（２）に示される構成単位にお
   いて、Ｒ⁵が炭素数２のアルキル基である共重合体より
   なることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載
   のカチオン性高分子凝集剤。
4. 【請求項４】上記一般式（１）に示される構成単位が２
   −ビニルイミダゾリン残基の酸塩であり、上記一般式
   （２）に示される構成単位がエチルビニルエーテル残基
   である共重合体よりなることを特徴する請求項１〜３の
   いずれかに記載のカチオン性高分子凝集剤。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のカチオン
   性高分子凝集剤を汚泥に添加・混合することを特徴とす
   る汚泥の処理方法。