JP2015057275A - 高分子凝集剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 汚泥または廃水処理において、フロック粒径が大きく、その強度に優れ、フロック形成後の脱水ケーキの含水率の低い高分子凝集剤を提供する。
【解決手段】 下記一般式（１）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ１）を構成単位とし、カチオン度が４．０〜６．５ｍｅｑ／ｇかつ固有粘度が５〜１５ｄｌ／ｇである水溶性（共）重合体を含有してなる高分子凝集剤；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汚泥または廃水の処理方法。
ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）
【選択図】なし

Description

本発明は、高分子凝集剤に関する。さらに詳しくは、脱水性に優れる汚泥または廃水処理用等の高分子凝集剤に関する。

従来、下水等の汚泥処理、廃水処理、あるいは土木現場での泥水処理、浚渫埋め立て時の泥水の沈降分離促進用等の処理剤として、さらには製紙用脱水剤や紙力増強剤等として水溶性高分子からなる高分子凝集剤が広く使用されている。とくに近年、発生する汚泥量等の増加から、脱水処理速度向上のニーズが高まってきていることや、有機性汚泥の性状の難脱水化に伴う、脱水ケーキの焼却処分費用の増大、並びに脱水ケーキをそのまま埋め立て処分する際の埋め立て地の逼迫した状況等から、より強固で、粗大なフロックを形成させ、脱水ケーキの含水率を大幅に低減することができる高分子凝集剤が強く望まれている。強固なフロックを形成する方法として、例えばポリジメチルジアリルアンモニウム塩やポリアミジン塩等の高カチオン密度な高分子凝集剤が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、粗大なフロックを形成する方法として、高分子量かつ分子量分布の狭いポリ（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塩やアクリルアミド―アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩コポリマー等のカチオン性高分子凝集剤が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開平１１−２０７１０５号公報 特開２００８−２９６１５４号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法は、汚泥粒子表面の荷電中和能に優れ強固なフロックを形成することができる一方、通常使用されている高分子凝集剤と比較して分子量が低いため、形成するフロック径が小さく、ろ水性やろ液の清澄性が悪化するという問題があった。
また、特許文献２記載の方法は、高分子量かつ分子量分布の狭いカチオン性高分子であるため粗大なフロックを形成することができる一方、ポリマー中の荷電密度が小さい高分子構造であるため、形成するフロックの強度が弱く、フロック形成後の脱水ケーキ含水率が悪化するという問題もあり改善が望まれていた。
本発明の目的は、汚泥または廃水処理において、フロック粒径が大きく、その強度に優れ、フロック形成後の脱水ケーキの含水率の低い高分子凝集剤を提供することにある。

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）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ１）を構成単位とし、カチオン度が４．０〜６．５ｍｅｑ／ｇかつ固有粘度が５〜１５ｄｌ／ｇである水溶性（共）重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ）。

ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）

［式中、Ｒ¹〜Ｒ³はＨ；ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基；Ｚ^-はプロトン酸のＨ⁺を除くアニオン残基を表す。］

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は下記の効果を奏する。
（１）粗大なフロックを形成し、ろ水性に優れることから、凝集または脱水時の再汚染がなく、凝集または脱水処理の安定性と処理速度の著しい向上が図れる。
（２）強固なフロックを形成し、脱水ケーキの含水率低減に優れることから、発生する廃棄物量および焼却処理コストを大幅に削減できる。

［水溶性（共）重合体（Ａ）］
本発明における水溶性（共）重合体（Ａ）は、下記一般式（１）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ１）を構成単位とする水溶性（共）重合体である。
ここにおいて、水溶性とは、水に対する溶解度が１ｇ以上／水１００ｇ（２０℃）であることを意味し、後述する水不溶性とは、水に対する溶解度が１ｇ未満／水１００ｇ（２０℃）であることを意味する。

ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）

一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ³はＨ、Ｘ¹はＯまたはＮＨ、ＱはＣ１〜４のアルキレン基（メチレン、エチレンおよびプロピレン基等）を表す。アルキレン基の炭素数（以下、Ｃと略記することがある。）が４を超えると水への溶解性が悪くなる。
Ｚ^-はプロトン酸のＨ⁺を除く残基を表す。プロトン酸とはプロトンを与える酸と定義されるもので、該プロトン酸としては、無機酸（塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等）、および有機酸［スルホン酸（メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等）、カルボン酸（シュウ酸、 酢酸、マレイン酸等）、ホスホン酸（メチルホスホン酸、フェニルホスホン酸等）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無機酸および有機酸のうちのスルホン酸、さらに好ましいのは塩酸、硫酸、メタンスルホン酸、とくに好ましいのはメタンスルホン酸である。

［水溶性不飽和モノマー（ａ）］
水溶性不飽和モノマー（ａ）には、前記一般式（１）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ１）が含まれる。
（ａ１）としては、以下の塩［無機酸（塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等）塩、有機酸（メタンスルホン酸、カルボン酸、ホスホン酸）塩等］、およびこれらの混合物等が挙げられる。
（ａ１１）窒素原子含有メタアクリレート
窒素原子含有メタアクリレートとしては、Ｃ５〜８のもの、例えばアミノメチルメタアクリレート、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、アミノブチルメタアクリレート；

（ａ１２）窒素原子含有メタアクリルアミド
窒素原子含有メタアクリルアミドとしては、Ｃ５〜８のもの、例えばアミノメチルメタアクリルアミド、アミノエチルメタアクリルアミド、アミノプロピルメタアクリルアミド、アミノブチルメタアクリルアミド。

これらの（ａ１１）の塩、（ａ１２）の塩のうち、後述する高分子凝集剤（Ｐ）の凝集性能および重合性の観点から好ましいのは（ａ１１）の塩、さらに好ましいのはアミノエチルメタアクリレートおよびアミノプロピルメタアクリレートの塩、とくに好ましいのはアミノエチルメタアクリレートの塩である。さらに、これらの塩のうち好ましいのは塩酸塩、硫酸塩、メタンスルホン酸塩、さらに好ましいのは硫酸塩、メタンスルホン酸塩である。

水溶性不飽和モノマー（ａ）には、前記水溶性カチオンモノマー（ａ１）、後述の水溶性の（ｙ）以外に、その他の水溶性不飽和モノマー（ａ２）を含有させることができる。

その他の水溶性不飽和モノマー（ａ２）としては、下記のカチオン性モノマー（ａ２１）、ノニオン性モノマー（ａ２２）、アニオン性モノマー（ａ２３）、およびこれらの混合物が挙げられる。

（ａ２１）カチオン性モノマー
下記のもの、これらの塩［例えば無機酸（塩酸、硫酸、リン酸および硝酸等）塩、メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩およびベンジルクロライド塩］、およびこれらの混合物が挙げられる。
（ａ２１１）前記（ａ１）以外の窒素原子含有（メタ）アクリレート
Ｃ５〜３０のもの、例えばＮ，Ｎ−ジアルキル（アルキル基はＣ１〜２）アミノアルキル（Ｃ２〜３）（メタ）アクリレート［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−エチルおよび−プロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ−エチルおよび−プロピル（メタ）アクリレート等］、複素環含有（メタ）アクリレート［Ｎ−モルホリノエチル（メタ）アクリレート等］；
（ａ２１２）アミノ基を有するエチレン性不飽和化合物
Ｃ２〜２１のもの、例えばビニルアミン、ビニルアニリン、（メタ）アリルアミン、ｐ−アミノスチレン；
（ａ２１３）アミンイミド基を有する化合物
Ｃ６〜２１のもの、例えば１，１，１−トリメチルアミン（メタ）アクリルイミド、１，１−ジメチル−１−エチルアミン（メタ）アクリルイミド。

（ａ２２）ノニオン性モノマー
下記のもの、およびこれらの混合物が挙げられる。
（ａ２２１）（メタ）アクリレート
Ｃ４以上かつ数平均分子量［以下Ｍｎと略記。測定は後述の測定条件でのゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法による。］５，０００以下のもの、例えば水酸基含有（メタ）アクリレート［ヒドロキシエチル、ジエチレングリコールモノ、ポリエチレングリコール（重合度３〜５０）、モノおよび（ポリ）グリセロール（重合度１〜１０）モノ（メタ）アクリレート］およびアクリル酸アルキル（アルキル基はＣ１〜２）エステル（Ｃ４〜５のもの、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル）；
（ａ２２２）（メタ）アクリルアミドおよびその誘導体
Ｃ３〜３０のもの、例えば（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アルキル（Ｃ１〜３）（メタ）アクリルアミド［Ｎ−メチルおよびイソプロピル（メタ）アクリルアミド等］、Ｎ−アルキロール（メタ）アクリルアミド［Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等］、Ｎ−アルキロール（Ｃ１〜２）（メタ）アクリルアミドのアルキレンオキシド（Ｃ２〜３、以下ＡＯと略記。）１〜８モル付加物；
（ａ２２３）前記（ａ１）、（ａ２１）および（ａ２２２）以外の窒素原子含有エチレン性不飽和化合物
Ｃ３〜３０のもの、例えばアクリロニトリル、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルスクシンイミド、Ｎ−カルバゾールアルキル（Ｃ１〜３）（メタ）アクリレート、２−シアノエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチルマレイミドのＡＯ２〜１０モル付加物。

（ａ２３）アニオン性モノマー
下記のもの、これらの塩［アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム等、以下同じ。）塩、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等、以下同じ。）塩、アンモニウム塩およびアミン（Ｃ１〜２０）塩等］、およびこれらの混合物が挙げられる。

（ａ２３１）不飽和カルボン酸
Ｃ３〜３０のもの、例えば（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマル酸、（無水）イタコン酸、ビニル安息香酸、アリル酢酸；
（ａ２３２）不飽和スルホン酸
脂肪族不飽和スルホン酸（Ｃ２〜２０、例えばビニルスルホン酸）、芳香族不飽和スルホン酸（Ｃ６〜２０、例えばスチレンスルホン酸）、スルホ基含有（メタ）アクリレート［Ｃ２〜２４、例えばスルホアルキル（Ｃ２〜２０）（メタ）アクリレート［２−（メタ）アクリロイルオキシエタン、−プロパンおよび−ブタンスルホン酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−（メタ）アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸、ｐ−（メタ）アクリロイルオキシメチルベンゼンスルホン酸等］、スルホ基含有（メタ）アクリルアミド［２−（メタ）アクリロイルアミノエタンスルホン酸、２−および３−（メタ）アクリロイルアミノプロパンスルホン酸、２−および４−（メタ）アクリロイルアミノブタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸、ｐ−（メタ）アクリロイルアミノメチルベンゼンスルホン酸等］、アルキル（Ｃ１〜２０）（メタ）アリルスルホコハク酸エステル［メチル（メタ）アリルスルホコハク酸エステル等］等；
（ａ２３３）（メタ）アクリロイルポリオキシアルキレン（アルキレン基はＣ１〜３）硫酸エステル
（メタ）アクリロイルポリオキシエチレン［エチレンオキシド（以下ＥＯと略記）付加モル数２〜５０］硫酸エステル等。

本発明におけるＭｎおよび後述の重量平均分子量（Ｍｗ）のＧＰＣ測定は次の測定条件に従うものとする。
＜ＧＰＣ測定条件＞
ＧＰＣ機種：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ、東ソー（株）製
カラム ：ＴＳＫｇｅｌ ＧＭＨＸＬ２本＋ＴＳＫｇｅｌ
Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ ＨＸＬ−Ｍ、東ソー（株）製
溶媒 ：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
検出装置 ：屈折率検出器
基準物質 ：標準ポリスチレン（ＴＳＫｓｔａｎｄａｒｄ
ＰＯＬＹＳＴＹＲＥＮＥ）、東ソー（株）製

上記の水溶性不飽和モノマー（ａ２）のうち水溶性（共）重合体（Ａ）の共重合性の観点から好ましいのは、（ａ２１１）、（ａ２２）、（ａ２３１）、（ａ２３２）、さらに好ましいのは（ａ２１１）、（ａ２２２）、（ａ２２３）、（ａ２３１）、および（ａ２３２）のうちスルホ基含有（メタ）アクリレート、スルホ基含有（メタ）アクリルアミド、最も好ましいのは（ａ２１１）のうちのＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの塩、（ａ２２２）のうちの（メタ）アクリルアミド、（ａ２２３）のうちのアクリロニトリル、Ｎ−ビニルホルムアミド、（ａ２３１）のうちの（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、（無水）イタコン酸およびこれらのアルカリ金属塩、（ａ２３２）のうちの２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−および３−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩である。また、これらの（ａ２）は、任意に混合して共重合させることができる。

［水溶性不飽和モノマー（ａ）以外のその他のモノマー］
水溶性（共）重合体（Ａ）を構成するモノマーとしては、前記水溶性不飽和モノマー（ａ）以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により水不溶性不飽和モノマー（ｘ）および架橋性モノマー（ｙ）を併用することができる。
水不溶性不飽和モノマー（ｘ）としては、以下の（ｘ１）〜（ｘ５）、およびこれらの混合物が挙げられる。

（ｘ１）Ｃ６〜２３の（メタ）アクリレート
脂肪族または脂環式アルコール（Ｃ３〜２０）の（メタ）アクリレート［プロピル−、ブチル−、ラウリル−、オクタデシル−およびシクロヘキシル（メタ）アクリレート等］およびエポキシ基（Ｃ４〜２０）含有（メタ）アクリレート［グリシジル（メタ）アクリレート等］；

（ｘ２）［モノアルコキシ（Ｃ１〜２０）−、モノシクロアルコキシ（Ｃ３〜１２）−およびモノフェノキシ］ポリプロピレングリコール（ポリプロピレングリコールは以下、ＰＰＧと略記）［プロピレンオキシド（以下ＰＯと略記）付加モル数２〜５０］の不飽和カルボン酸モノエステル
モノオール（Ｃ１〜２０）もしくは１価フェノール（Ｃ６〜２０）のＰＯ付加物の（メタ）アクリル酸エステル［ω−メトキシＰＰＧ、ω−エトキシＰＰＧ、ω−プロポキシ、ω−ブトキシＰＰＧ、ω−シクロヘキソキシＰＰＧおよびω−フェノキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート等］、および２価アルコール（Ｃ２〜２０）もしくは２価フェノール（Ｃ６〜２０）のＰＯ付加物の（メタ）アクリル酸エステル［ω−ヒドロキシエチル（ポリ）オキシプロピレンモノ（メタ）アクリレート等］等；

（ｘ３）Ｃ２〜３０の不飽和炭化水素
エチレン、ノネン、スチレン、１−メチルスチレン等；
（ｘ４）不飽和アルコール［Ｃ２〜４、例えばビニルアルコール、（メタ）アリルアルコール］のカルボン酸（Ｃ２〜３０）エステル（プロピオン酸ビニル等）；
（ｘ５）ハロゲン含有モノマー（Ｃ２〜３０、例えば塩化ビニル）。

また、架橋性モノマー（ｙ）としては、２個またはそれ以上の不飽和基を有する、以下の（ｙ１）〜（ｙ５）、これらの塩［例えば、塩基性モノマーについては、無機酸（塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、硝酸等）塩、メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩およびベンジルクロライド塩等、酸性モノマーについては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン（Ｃ１〜２０、例えばメチルアミン、エチルアミン、シクロヘキシルアミン）塩］、およびこれらの混合物が挙げられる。

（ｙ１）ビス（メタ）アクリルアミド
Ｃ５〜３０、例えばＮ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド；
（ｙ２）ポリ（２〜４またはそれ以上）（メタ）アクリレート
Ｃ８〜３０、例えばエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール［ポリ（２〜４）］（メタ）アクリレート；

（ｙ３）ビニル基（２〜２０個またはそれ以上）含有モノマー
Ｃ４以上かつＭｎ６，０００以下、例えばジビニルアミン、多価（２〜５またはそれ以上）アミン［Ｃ２以上かつＭｎ３，０００以下、例えばエチレンジアミン、ポリエチレンイミン（Ｃ４以上かつＭｎ３，０００以下）］のポリ（２〜２０）ビニルアミン、ジビニルエーテル、多価（２〜６またはそれ以上）アルコール〔Ｃ２以上かつＭｎ３，０００以下、例えばアルキレン（Ｃ２〜６またはそれ以上）グリコール［エチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール（以下、それぞれＥＧ、ＰＧ、１，６−ＨＤと略記）等］、ポリオキシアルキレン［Ｍｎ２，０００〜３，０００、例えばポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧと略記）（分子量１０６以上かつＭｎ３，０００以下）、ＰＰＧ（分子量１３４以上かつＭｎ３，０００以下）、ポリオキシエチレン（分子量１０６以上かつＭｎ３，０００以下）／ポリオキシプロピレン（分子量１３４以上かつＭｎ３，０００以下）ブロックコポリマー］、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、（ポリ）（２〜５０）グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール（以下、それぞれＴＭＥ、ＴＭＰ、ＧＲ、ＰＥ、ＳＯと略記）、デンプン〕のポリ（２〜２０）ビニルエーテル等；

（ｙ４）アリル基（２〜２０個またはそれ以上）含有モノマー
Ｃ６以上かつＭｎ３，０００以下、例えばジ（メタ）アリルアミン、Ｎ−アルキル（Ｃ１〜２０）ジ（メタ）アリルアミン、多価アミン（上記のもの）のポリ（２〜２０）（メタ）アリルアミン、ジ（メタ）アリルエーテル、多価アルコール（上記のもの）のポリ（２〜２０）（メタ）アリルエーテル、ポリ（２〜２０）（メタ）アリロキシアルカン（Ｃ１〜２０）（テトラアリロキシエタン等）；

水溶性（共）重合体（Ａ）を構成するモノマーの合計モル数に基づく前記各種モノマーの含有量は、水溶性カチオンモノマー（ａ１）は、後述の高分子凝集剤（Ｐ）の凝集性能および（Ａ）の高分子量化の観点から好ましくは５０〜１００モル％、さらに好ましくは５５〜９０モル％、とくに好ましくは６０〜８０モル％；水溶性不飽和モノマー（ａ２）は、（Ｐ）の凝集性能および高分子量化の観点から好ましくは５０モル％以下、さらに好ましくは４５モル％以下、とくに好ましくは４０モル％以下；水不溶性不飽和モノマー（ｘ）は、（Ｐ）の凝集性能および高分子凝集剤の水への溶解性の観点から好ましくは２０モル％以下、さらに好ましくは１０モル％以下；また、架橋性モノマー（ｙ）は、（Ｐ）の凝集性能および高分子凝集剤の水への溶解性の観点から好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは１モル％以下ある。

水溶性（共）重合体（Ａ）は、前記モノマー、ラジカル重合開始剤（ｄ）、必要によりラジカル重合用連鎖移動剤（ｃ）を用いて、公知の水溶液重合（例えば、特開昭５５−１３３４１３号公報に記載の断熱重合、薄膜重合、噴霧重合等）や、公知の逆相懸濁重合（例えば特公昭５４−３０７１０号公報、特開昭５６−２６９０９号公報、特開平１−５８０８号公報に記載のもの）を含む種々の重合法［光重合（例えば特公平６−８０４公報に記載のもの）、沈澱重合（例えば特開昭６１−１２３６１０公報に記載のもの）、逆相乳化重合（例えば特開昭５８−１９７３９８号、特開平９−２７６６０５に記載のもの）等］で、製造することができる。
該重合法のうち、凝集性能および工業上の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、逆相懸濁重合、とくに好ましいのは逆相懸濁重合である。

ラジカル重合開始剤（ｄ）としては、種々のもの、例えばアゾ化合物〔水溶性のもの［アゾビスアミジノプロパン（塩）、アゾビスシアノ吉草酸（塩）等］および油溶性のもの［アゾビスジメチルバレロニトリル、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等］〕および過酸化物〔水溶性のもの［過酢酸、ｔ−ブチルパーオキサイド、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等］および油溶性のもの［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等］〕が挙げられる。

上記アゾ化合物における塩としては、無機酸（塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等）塩およびアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム等）塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
上記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（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等）、還元性金属塩［硫酸鉄（ＩＩ）等］、遷移金属塩のアミン錯体［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等］、有機性還元剤〔アスコルビン酸、３級アミン［ジメチルアミノ安息香酸（塩）、ジメチルアミノエタノール等］等〕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種以上を併用してもいずれでもよい。

上記ラジカル重合開始剤（ｄ）のうち、得られる水溶性（共）重合体（Ａ）の水不溶解分低減の観点からアゾ化合物が好ましい。
また、（ｄ）の使用量は（Ａ）の最適な分子量を得るとの観点から、（Ａ）を構成するモノマーの全重量に基づいて、好ましい下限は０．００１重量％、さらに好ましくは０．００５重量％、とくに好ましくは０．０１重量％、好ましい上限は１重量％、さらに好ましくは０．５重量％、とくに好ましくは０．１重量％、最も好ましくは０．０５重量％である。

ラジカル重合用連鎖移動剤（ｃ）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）］、アンモニア、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）］、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）、および（次）亜リン酸化合物〔亜リン酸、次亜リン酸、およびこれらの塩［アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ等）塩等］、並びにこれらの誘導体等〕が挙げられる。
これらのうちで（Ａ）の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。

分子内にチオール基を有する化合物には、以下の（１）、（２）、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。
（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、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。

（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、ジエチレングリコールジメルカプタン、トリエチレングリコールジメルカプタン、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。

ラジカル重合用連鎖移動剤（ｃ）の使用量は、（Ａ）を構成する重合性モノマーの合計重量に基づいて、通常１５重量％以下、高分子凝集剤の水への溶解性、凝集性能および（Ａ）として最適な分子量を得るとの観点から、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。

水溶性（共）重合体（Ａ）の製造方法のうち逆相懸濁重合法としては、例えば次の方法が挙げられる。
疎水性分散媒（ｅ）および分散剤（ｆ）を重合槽に仕込み、必要に応じて加熱しながら所定の重合温度（通常２０〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃）に調整した後、槽内を不活性ガス（例えば窒素）で十分置換する。
一方、前記水溶性カチオンモノマー（ａ１）を含有する水溶性不飽和モノマー（ａ）、ラジカル重合開始剤（ｄ）、および必要によりラジカル重合用連鎖移動剤（ｃ）、並びに必要により水不溶性不飽和モノマー（ｘ）、（ｙ）を加えたモノマー水溶液を調製し、不活性ガスで十分置換した後、撹拌下で重合槽内に投入し、懸濁させながら重合させる。
モノマー水溶液の投入方法としては、一括投入または滴下のいずれでもよい。また、その際モノマー水溶液としては、（ａ１）、（ｄ）および必要により加える（ａ２）、（ｃ）、および／または（ｘ）の均一水溶液としてもよいし、別々の水溶液とした上で、滴下直前で混合してもよいし、別々に同時滴下してもよい。モノマー水溶液等を不活性ガスで置換する方法としては、モノマー水溶液等に不活性ガスをバブリング供給する方法、滴下ライン中でスタティックミキサー等により不活性ガスをブレンドする方法等が挙げられ、重合の均一性の観点からスタティックミキサーで不活性ガスをブレンドする方法が好ましい。

疎水性分散媒（ｅ）とは、水に対する溶解度（２０℃）が１ｇ未満／水１００ｇである分散媒を意味し、下記のものが挙げられる。
（１）炭化水素
脂肪族（Ｃ５〜１２、例えばｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン）、脂環含有（Ｃ５〜１２、例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン、デカリン）および芳香環含有炭化水素（Ｃ６〜１２、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン）等；
（２）ケトン
脂肪族（Ｃ３〜１０、例えばメチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソブチルケトン）、脂環含有（Ｃ５〜１０、例えばシクロペンタノン、シクロヘキサノン）および芳香環含有ケトン（Ｃ８〜１３、例えばアセトフェノン、ベンゾフェノン）等
（３）エーテル
脂肪族（Ｃ４〜８、例えばジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル）、環状（Ｃ４〜１８、例えばテトラヒドロピラン）および芳香環含有エーテル（Ｃ７〜１２、例えばアニソール）等
（４）エステル
脂肪族（Ｃ３〜１０、例えば酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル）、脂環含有（Ｃ７〜１２、例えば酢酸シクロヘキシル、シクロヘキサンカルボン酸メチル）および芳香環含有エステル（Ｃ８〜１３、例えば安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ｎ−ブチル、酢酸ベンジル、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジ−ｎ−ブチルフタレート）等
これらのうち、製造時の取り扱い性、および重合時の温度制御の観点から、好ましいのは脂肪族および脂環含有炭化水素、脂肪族および脂環含有エステル、さらに好ましいのはｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチルおよび酢酸シクロヘキシルである。

疎水性分散媒（ｅ）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％、生産性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。

分散剤（ｆ）としては、逆相懸濁粒子の分散安定性、および得られる高分子凝集剤の粉体流動性を制御する観点から、好ましくはＨＬＢ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ Ｂａｌａｎｃｅ）が１〜８、さらに好ましくは２〜７、とくに好ましくは３〜５の、種々の油溶性物質が挙げられる。ここにおいてＨＬＢとは親水性と親油性とのつり合いを表し、下記の式から求められる（「界面活性剤の合成と其応用」、５０１頁、１９５７年槇書店刊；「界面活性剤入門」、２１２−２１３頁、２００７年三洋化成工業刊、等参照）。

ＨＬＢ＝１０×（無機性／有機性）

上記式中、（ ）内は有機化合物の無機性と有機性の比率を表し、該比率は上記文献に記載されている値から計算することができる。

（ｆ）には、重量平均分子量［以下Ｍｗと略記。測定は前記条件でのＧＰＣ法による。］が５，０００未満（さらに好ましくは１００〜３，０００、とくに好ましくは１００〜１，０００）の低分子分散剤（ｆ１）、およびＭｗが５，０００以上（さらに好ましくは７，０００〜１，０００，０００、とくに好ましくは１０，０００〜１００，０００）の高分子分散剤（ｆ２）が含まれる。

（ｆ１）には、多価（２〜８またはそれ以上）アルコールの脂肪酸（Ｃ１０〜３０）エステル〔ショ糖脂肪酸エステル（Ｃ２２〜１２０、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（Ｃ１６〜１２０、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）、（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル（Ｃ１２〜１２０、例えばグリセリンモノステアレート）、ＰＥＧ脂肪酸エステル［Ｍｗ１００〜５，０００未満、例えばＰＥＧのモノステアレート］等〕、アルキル（Ｃ１〜３０）アリルエーテル等が含まれる。

上記（ｆ１）のうち、製造時における装置への重合粒子付着防止および高分子凝集剤の粉体流動性の観点から好ましいのは、多価アルコールの脂肪酸エステル、さらに好ましいのは、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＥＧ脂肪酸エステルである。

（ｆ２）には、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［例えば１−オレフィン（Ｃ１１〜１００）／（無水）マレイン酸共重合体、およびそのアミン反応物］、長鎖アルキル基（Ｃ１２〜５０）含有（メタ）アクリレート（共）重合体、変性（アミノ、カルボキシ、エポキシ、ヒドロキシ、メルカプト、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド変性等）オルガノポリシロキサン、セルロースエーテル（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）、エチレン・酢酸ビニル共重合体、および無水マレイン酸変性された、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が含まれる。

分散剤（ｆ）の使用に当たっては、逆相懸濁粒子の分散安定性および高分子凝集剤の粉体流動性、粒度分布の観点から（ｆ１）と（ｆ２）を併用することが好ましく、併用する際の重量比［（ｆ１）／（ｆ２）］は、同様の観点から好ましくは７０／３０〜１／９９、さらに好ましくは５０／５０〜５／９５である。
（ｆ１）と（ｆ２）を併用する場合、粒度分布の観点から好ましい組合せは、多価アルコールの脂肪酸エステルと無水マレイン酸変性されたエチレン・酢酸ビニル共重合体の組合せ、さらに好ましいのはＰＥＧ脂肪酸エステルと無水マレイン酸変性されたエチレン・酢酸ビニル共重合体の組み合わせである。

（ｆ）の使用量は、疎水性分散媒（ｅ）の重量に基づいて、通常２０重量％以下、逆相懸濁粒子の安定性、高分子凝集剤の粉体流動性および粒子径制御の観点から、好ましくは０．０１〜１０重量％、さらに好ましくは０．０５〜５重量％である。

重合性モノマー水溶液中のモノマー濃度（重量％）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７５％、最も好ましくは７０％である。

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、生産性および温度制御の観点から好ましくは１〜１０時間である。

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、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、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。

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、逆相懸濁重合の場合、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。

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（共）重合体（Ａ）の溶解性の観点から、好ましくは０．５〜７、さらに好ましくは１〜６、とくに好ましくは１．５〜５である。

また、（Ａ）は予め上記の方法による製造の後、ポリマー変性反応させたものでもよい。ポリマー変性反応としては、例えばアクリルアミド等の加水分解性官能基を分子内に有する水溶性不飽和モノマーを使用した場合に、重合時または重合後に苛性アルカリ（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）または炭酸アルカリ（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）を添加して、モノマーのアミド基を部分的に加水分解（加水分解率は全モノマーの合計モル数に基づいて約１〜６０モル％）してカルボキシル基を導入する方法（例えば、特開昭５６−１６５０５号公報）、ホルムアルデヒド、ジアルキル（Ｃ１〜１２）アミンおよびハロゲン化（例えば塩化、臭化およびヨウ化）アルキル（Ｃ１〜１２）（例えばメチルクロライドおよびエチルクロライド）を加え、マンニッヒ反応によって部分的にカチオン性基を導入する方法、およびアクリロニトリル等のニトリル基と、ビニルホルムアミド等の加水分解により得られるアミノ基との閉環反応により分子内にアミジン環を形成させる方法（例えば特開平５−１９２５１３号公報）が挙げられる。

また、（Ａ）として２種以上の水溶性（共）重合体を用いる場合、予めそれぞれを製造した後に混合してもよいし、一方を予め製造しておき、他方の製造時のモノマーに加えて製造してもよい。

本発明における水溶性（共）重合体（Ａ）のカチオン度（後述のカチオンコロイド当量値に同じ。）は、４．０〜６．５、好ましくは４．２〜６．３、さらに好ましくは４．４〜６．１である。カチオン度が４．０未満では形成されるフロック強度が低下し、６．５を超えるものは工業的に製造困難である。ここにおいてカチオン度とは（Ａ）１ｇが有するカチオン基のｍｇ当量（単位：ｍｅｑ／ｇ）を意味する。また、（Ａ）のアニオン度（後述のアニオンコロイド当量値に同じ。）は（Ａ）１ｇが有するアニオン基のｍｇ当量（単位：ｍｅｑ／ｇ）を意味する。

本発明における水溶性（共）重合体（Ａ）の固有粘度［η］（単位：ｄｌ／ｇ）は、５〜１５、好ましくは６〜１４、さらに好ましくは７〜１３である。［η］が５未満では形成されるフロック間の凝集性が悪くなり、１５を超えると（Ａ）と汚泥中の懸濁粒子との反応性が悪くなる。なお、本発明における固有粘度［η］は、１Ｎの硝酸ソーダ水溶液中３０℃で測定される値である。

上記固有粘度は、ラジカル重合開始剤（ｄ）およびラジカル重合用連鎖移動剤（ｃ）の使用量で制御できる。すなわち、（ｃ）および（ｄ）の使用量を減らすことで固有粘度を高くすることができ、使用量を増やすことで固有粘度を低くすることができる。

［高分子凝集剤（Ｐ）］
本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は前記水溶性（共）重合体（Ａ）を含有してなる。（Ｐ）は（Ａ）以外に、必要に応じ、本発明の効果を阻害しない範囲で、高分子凝集剤に通常用いられる、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含有させることができる。添加剤を含有させる方法としては特に限定はなく、（Ａ）とこれらの添加剤を、常温または加熱下、撹拌混合する方法等が挙げられる。

上記添加剤の使用量は、（Ａ）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。
なお、（Ｐ）中の添加剤を除いた（Ａ）の含有量は、好ましくは５０重量％以上、さらに好ましくは８０重量％以上である。

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は、従来にない特異的な凝集効果を示すことから、下水等の汚泥または工場廃水の処理で生じた有機性汚泥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。
有機性汚泥の場合は、懸濁粒子の大きさが比較的大きく、また水中において懸濁粒子表面がマイナスに帯電しているとの観点から、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）に用いる水溶性（共）重合体（Ａ）としては、カチオン性水溶性（共）重合体および／または両性水溶性（共）重合体で構成されることが好ましく、本発明の特徴である上記効果をより一層発揮できるとの観点から、さらに好ましいのはカチオン水溶性（共）重合体で構成されるものである。
ここでカチオン性水溶性（共）重合体とは、分子内にカチオン性基を有する水溶性（共）重合体、すなわち水に溶解した際にカチオン性を示す水溶性（共）重合体であり、また両性水溶性（共）重合体とは、分子内にカチオン性基およびアニオン性基を有する水溶性（共）重合体または分子内にカチオン性基を有する水溶性（共）重合体と分子内にアニオン性基を有する水溶性（共）重合体の混合物、すなわち水に溶解した際にカチオン性およびアニオン性を示す水溶性（共）重合体である。これらの水溶性（共）重合体の水中におけるカチオン性またはアニオン性は、コロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）を目安として評価することができる。即ち、カチオン性水溶性（共）重合体中のカチオン性基当量値はカチオンコロイド当量値として求めることができ、両性水溶性（共）重合体中のカチオン性基当量値およびアニオン性基当量値は、それぞれカチオンコロイド当量値およびアニオンコロイド当量値として求めることができる。

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）

（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）アニ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、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、上記（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１００ｇを用いる以外は（２）および（３）と同様の操作を行う。
（５）計算方法

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）

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）の形態は、粉末状（例えば破砕状、真球状および葡萄房状）、フィルム状、水溶液状、油中水型（ｗ／ｏ）エマルション状および懸濁液状等、公知の任意形態でよい。

本発明の、汚泥または廃水の処理方法は、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）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。
上記処理方法のうち、本発明の効果（凝集性能、すなわち高フロック強度、フロックの粗大化、脱水ケーキの低含水率化）発揮の観点から好ましいのは、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る。なお、高分子凝集剤を汚泥または廃水に添加するに際してはこれらは予め水溶液の形態としておくことが均一混合の観点から好ましい。

また、高分子凝集剤（Ｐ）を汚泥または廃水に適用する際には、本発明の効果を阻害しない範囲で公知の無機凝結剤や有機凝結剤を１種または２種以上併用してもよい。これらを併用する場合は、
（ｉ）（Ｐ）に予め添加しておく方法、
（ｉｉ）汚泥または廃水への（Ｐ）の添加時に同時に添加する方法、
（ｉｉｉ）無機凝結剤および／または有機凝結剤を、（Ｐ）とは別にその添加の前および／または後に順序不同で汚泥または廃水に添加する方法
のいずれを採用してもよい。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのは、（ｉｉｉ）のうち（Ｐ）の添加の前に無機凝結剤および／または有機凝結剤をまず初めに汚泥または廃水に添加する方法である。

無機凝結剤としては、例えば硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄および消石灰が挙げられる。
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。これらの無機凝結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。

該凝結剤を予め（Ｐ）に添加しておく場合の使用量は、（Ｐ）の重量に基づいて、無機凝結剤は通常１００％以下、凝結性能および凝集性能の観点から好ましくは５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３０％、有機凝結剤は通常２０％以下、同様の観点から好ましくは１〜１０％、さらに好ましくは２〜５％である。

無機凝結剤および／または有機凝結剤を（Ｐ）とは別に汚泥または廃水に添加する場合［上記（ｉｉｉ）の方法］の無機凝結剤および／または有機凝結剤の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁している粒子の大きさ、および汚泥または廃水中の固形分含量（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、無機凝結剤では、フロック強度の観点から、好ましい下限は０．５重量％、さらに好ましくは１重量％、とくに好ましくは２重量％、脱水ケーキ焼却後のスラッジ低減の観点から、好ましい上限は１０重量％、さらに好ましくは８重量％、とくに好ましくは５重量％であり、有機凝結剤では、フロック強度の観点から、好ましい下限は０．０１重量％、さらに好ましくは０．０５重量％、とくに好ましくは０．１重量％、フロック粒径の観点から、好ましい上限は５重量％、さらに好ましくは３重量％、とくに好ましくは１重量％である。

また、上記方法における高分子凝集剤（Ｐ）の汚泥または廃水への添加方法としては、特に限定はなく、（Ｐ）をそのまま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（Ｐ）を水溶液にした後に汚泥または廃水に添加する方法である。
（Ｐ）を水溶液として用いる場合は、その濃度（重量％）は好ましくは０．０５〜３％、さらに好ましくは０．１〜１％である。溶解方法、溶解後の希釈方法は特に限定はないが、例えば予め秤りと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、所定量の粉末状の（Ｘ）を加え、数時間（約１〜４時間程度）撹拌して溶解させる方法等が採用できる。

上記処理方法において、汚泥または廃水に添加する際の（Ｐ）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該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、フロック強度の観点から、好ましい下限は０．０１重量％、さらに好ましくは０．１重量％、とくに好ましくは１重量％、最も好ましくは１．５重量％、脱水ケーキの含水率低減の観点から、好ましい上限は１０重量％、さらに好ましくは８重量％、とくに好ましくは５重量％、最も好ましくは３重量％である。

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、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、ベルトプレス脱水機およびフィルタープレス脱水機を用いる方法である。

本発明の高分子凝集剤の、汚泥または廃水処理用途以外のその他の用途としては、例えば掘削・泥水処理用凝集剤、製紙用薬剤（製紙工業用地合形成助剤、濾水歩留向上剤、濾水性向上剤、紙力増強剤等）、原油増産用添加剤（原油の二、三次回収用添加剤）、分散剤、スケール防止剤、凝結剤、脱色剤、増粘剤、帯電防止剤および繊維用処理剤が挙げられる。

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。
水溶性（共）重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ）の固有粘度、固形分含量、コロイド当量値は前記の方法によって測定した。
なお、下水汚泥等中のＴＳ、浮遊物質（ＳＳ）、有機分（強熱減量）は、「下水試験方法」（日本下水道協会、１９８４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、フロック強度は以下の方法に従って評価した。

（１）フロック粒径（単位：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、下水汚泥等２００部を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、ゆっくり下水汚泥等を撹拌しながら、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した（回転数１２０ｒｐｍでのフロック粒径を表中に示す）。
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した（回転数３００ｒｐｍでのフロック粒径を表中に示す）。

（２）ろ液量（単位：ｍＬ）［ろ水性の評価］
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６０秒後のろ液量を測定し処理速度を評価した。

（３）ろ布剥離性
（２）のろ布上の濾過物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（荷重２ｋｇ／ｃｍ²、６０秒）を行い、試験後のろ布に付着した脱水ケーキをスパーテルで剥離させた場合の脱水ケーキのろ布からの剥離性を下記の基準に従って評価した。
◎：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 （わずかにろ布付着物あり）
△：多少剥がれにくい （ろ布付着物あり、わずかにろ布内部まで付着）
×：剥がれにくい （ろ布内部まで付着）

（４）ケーキ含水率（単位：％）
上記ろ布剥離性試験後の脱水ケーキ約３．０ｇをシャーレ（内径１０５ｃｍ、深さ２０ｃｍ）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（１０５±５℃で８時間）乾燥させた後、シャーレ内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した。

ケーキ含水率（％）＝［（Ｗ３）−（Ｗ４）］×１００／（Ｗ３）

（５）フロック強度
上記（１）における回転数１２０ｒｐｍおよび３００ｒｐｍでのフロック粒径を比較し、フロック粒径の変化からフロック強度を下記の基準に従って評価する。
＜評価基準＞
◎ 非常に強固 （粒径に変化なし）
○ 強固 （ごく一部細分化）
△ やや弱い （部分的に細分化）
× 弱い （全体的に細分化）

以下において、＜高分子凝集剤の製造＞の実施例もしくは比較例と、＜凝集性能評価＞の実施例もしくは比較例は、便宜上同じ番号で表記することとする。

＜高分子凝集剤の製造＞
実施例１
アミノエチルメタアクリレートの硫酸塩（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部、連鎖移動剤として１−チオグリセロール（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部の混合液を室温（２０〜２５℃）で調製した。さらにスルファミン酸を用いてモノマー水溶液のｐＨ（２０℃）をｐＨメーターで監視しながら３．０に調整した。得られた混合液を十分に窒素（純度９９．９９９％以上。以下同じ。）で置換（溶存酸素濃度１００ｐｐｂ以下）した後、アゾビスアミジノプロパン塩酸塩の１０％水溶液０．６０部を加えて均一溶液とし、モノマー水溶液を調製した。
別に還流脱水配管、滴下漏斗、窒素導入管および撹拌翼（マックスブレンド翼）を備えた反応槽にｎ−デカン１，０００部を仕込んだ後、これに分散剤として、無水マレイン酸変性されたエチレン・酢酸ビニル共重合体［商品名「Ｏｒｅｖａｃ９３０Ｓ」、アルケマ（株）製］７．０部を加えて、撹拌翼を５００ｒｐｍの回転数にて撹拌しながら、反応槽内を窒素置換（気相酸素濃度１０ｐｐｍ以下）した後、５０℃まで昇温した。５０℃に到達後、常圧条件下（１０３ｋＰａ）で、予め滴下漏斗内に仕込んだ前述のモノマー水溶液を反応槽中に６０分間かけて全量投入し、投入完了後１８０分間５０℃で撹拌を継続し逆相懸濁重合させた。
重合後、マグネチックスターラーで撹拌しながら、イソプロピルアルコール１，０００部に重合後スラリーを加え、１０分撹拌した。撹拌後、デカンテーションで上澄み液を取り除き、沈殿物を減圧濾過した。濾過固形物をステンレス製の容器に広げ、５０℃の循風乾燥機で１０時間乾燥し、水溶性（共）重合体（Ａ−１）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−１）６４８部を得た（固形分含量９２．６％）。

実施例２
実施例１において、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１５部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−２）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−２）６４７部を得た（固形分含量９２．８％）。

実施例３
実施例１において、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ｃ−１）の１０％水溶液０．０３部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ３）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−３）６４２部を得た（固形分含量９３．５％）。

実施例４
実施例１において、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ａ１−１）の８０％水溶液６３５部、アクリルアミド（ａ２−１）の５０％水溶液１９１部、イオン交換水１７４部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．２７部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−４）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−４）６４６部を得た（固形分含量９３．５％）。

実施例５
実施例１において、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ａ１−１）の８０％水溶液５２６部、（ａ２−１）の５０％水溶液３６９部、イオン交換水１０５部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３６部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−５）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−５）６４９部を得た（固形分含量９３．３％）。

実施例６
ガラス製断熱反応容器にアミノエチルメタクリレートのメタンスルホン酸塩（ａ１−２）の８０％水溶液７５０部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１２部、系内のモノマーの合計濃度が６０％となるようにイオン交換水２４３部を加え、系内が均一の水溶液になるまで撹拌し、混合液を得た。さらに撹拌を続けながら、硫酸を用いてモノマー水溶液のｐＨ（２０℃）をｐＨメーターで監視しながら４．０に調整した。次に、水溶液の温度を２５℃に調整し、系内を窒素（純度９９．９９９％以上）で充分に置換した（気相酸素濃度１０ｐｐｍ以下）。次いで開始剤としてアゾビスアミジノプロパン塩酸塩の１０％水溶液６部、硫酸鉄（ＩＩ）の１％水溶液０．３部、過酸化水素の１％水溶液０．３部を、撹拌しながら一気に加えた。内容物温度が５０℃に到達後、外部から加熱し内容物温度を８０℃に調整した。その後同温度を２時間維持して重合反応を完結させた。なお重合中、内容物が高粘度となり撹拌が困難となったため、撹拌は途中で停止した。その後、得られた含水ゲルを取り出し、ミートチョッパー機［型番「１２ＶＲ−４００Ｋ」、ＲＯＹＡＬ（株）製、目皿の目開き６ｍｍ］により混合、混練、さらにミンチ状に細断し、８０℃の熱風で２時間乾燥後ジューサーミキサーで粉砕して、粉末状の水溶性（共）重合体（Ａ−６）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−６）６４２部（固形分含量９３．６％）を得た。

実施例７
実施例６において、（ａ１−２）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４３部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１２部に代えて、（ａ１−２）の８０％水溶液５７０部、（ａ２−１）の５０％水溶液２８８部、イオン交換水１３５部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．２１部の混合液とした以外は実施例６と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−７）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−７）６４７部を得た（固形分含量９２．８％）。

実施例８
実施例６において、（ａ１−２）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４３部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１２部に代えて、（ａ１−１）の８０％水溶液５２５部、（ａ２−１）の５０％水溶液２９４部、アクリル酸（ａ２−３）の８０％水溶液４７部、イオン交換水１２８部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．２５部の混合液とした以外は実施例６と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−８）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−８）６５１部を得た（固形分含量９２．９％）。

実施例９
実施例６において、（ａ１−２）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４３部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１２部に代えて、（ａ１−１）の８０％水溶液３７３部、（ａ２−１）の５０％水溶液４３５部、（ａ２−３）の８０％水溶液１１０部、イオン交換水７６部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．０７部の混合液とした以外は実施例６と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−９）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−９）６５２部を得た（固形分含量９２．７％）。

実施例１０
実施例１において、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部に代えて、（ｃ−１）の１０％水溶液０．０３部、（ａ１−２）の８０％推移溶液７５０部で混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ１０）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−１０）６２４部を得た（固形分含量９１．０％）。

実施例１１
実施例１において、無水マレイン酸変性されたエチレン・酢酸ビニル共重合体［商品名「Ｏｒｅｖａｃ９３０Ｓ」、アルケマ（株）製］に代えて、ソルビタンラウレート［商品名「リケマールＬ−２５０Ａ」、理研ビタミン（株）製、ＨＬＢ＝７．４］とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（Ａ−１１）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−１１）６４５部を得た（固形分含量９２．６％）。

比較例１
実施例１において、イオン交換水２４９部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、イオン交換水２４５部、（ｃ−１）の１０％水溶液４．８部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（比Ａ−１）を含有してなる高分子凝集剤（比Ｐ−１）６４２部を得た。（固形分含量９３．６％）。

比較例２
実施例１において、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ｃ−１）の１０％水溶液０．１２部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（比Ａ−２）を含有してなる高分子凝集剤（比Ｐ−２）６４２部を得た。（固形分含量９３．５％）。

比較例３
実施例１において、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ａ１−２）の８０％水溶液５７０部、（ａ２−１）の５０％水溶液２８８部、イオン交換水１３９部、（ｃ−１）の１０％水溶液３．０部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（比Ａ−３）を含有してなる高分子凝集剤（比Ｐ−３）６４２部を得た。（固形分含量９３．５％）。

比較例４
実施例１において、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部に代えて、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリレートのメチルクロライド４級アンモニウム塩（ａ２−２）の８０％水溶液７６７部、イオン交換水２３２部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（比Ａ−４）を含有してなる高分子凝集剤（比Ｐ−４）６４１部を得た。（固形分含量９３．６％）。

比較例５
実施例１において、（ａ１−１）の８０％水溶液７５０部、イオン交換水２４９部、（ｃ−１）の１０％水溶液０．３０部に代えて、（ａ２−１）の５０％水溶液２４５部、（ａ２−２）の８０％水溶液５７１部、（ａ２−３）の８０％水溶液３９部、イオン交換水１４２部、（ｃ−１）の１０％水溶液３．３部の混合液とした以外は実施例１と同様にして、水溶性（共）重合体（比Ａ−５）を含有してなる高分子凝集剤（比Ｐ−５）６４２部を得た。（固形分含量９３．５％）。

上記で得られた高分子凝集剤について表１に示す。表１中の記号の内容は下記のとおりである。
ＡＥＭＳ （ａ１−１）： アミノエチルメタアクリレートの硫酸塩
ＡＥＭＣＳ（ａ１−２）： アミノエチルメタアクリレートのメタンスルホン酸塩
ＡＡｍ （ａ２−１）： アクリルアミド
ＤＡＭＱ （ａ２−２）： Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリレートの
メチルクライド４級アンモニウム塩
ＡＡｃ （ａ２−３）： アクリル酸

＜凝集性能評価＞
実施例１〜１１、比較例１〜５
高分子凝集剤（Ｐ−１）〜（Ｐ−１１）、（比Ｐ−１）〜（比Ｐ−５）をそれぞれイオン交換水に溶解して固形分含量が０．２％の水溶液とした。
Ｍ下水処理場から採取した余剰汚泥［ｐＨ６．２、ＴＳ０．７％、有機分６８％］を２００部ずつ１６個の別々の５００ｍＬビーカーに採り、撹拌下で、（Ｐ−１）〜（Ｐ−１１）、（比Ｐ−１）〜（比Ｐ−５）それぞれの上記水溶液３部を各ビーカーに加え、それぞれのビーカーについて前記評価方法（１）に従って混合処理した〔この時の（Ｐ−１）〜（Ｐ−１１）、（比Ｐ−１）〜（比Ｐ−５）の固形分添加量は０．４％／ＴＳ〕。これらの処理物について前記評価方法（１）〜（５）に従ってフロック粒径、フロック強度、ろ液量、ろ布剥離性、およびケーキ含水率を評価した。結果を表２に示す。

表２の結果から、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は、比較のものに比べて、大粒径の粗大フロックを形成し、高撹拌下（３００ｒｐｍ）でも一旦形成されたフロックが壊れにくく（フロックが強固）、ろ液量ろ布剥離性、脱水性（ケーキ含水率）のいずれにおいても優れた効果を有することがわかる。

本発明の高分子凝集剤は、従来のものと比較して高い処理速度（すなわち高ろ液量）と高い脱水率（すなわち低いケーキ含水率）を示すことから、下水等または工場廃水等の有機性もしくは無機性汚泥または廃水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。また、その他の用途としては、例えば掘削・泥水処理用凝集剤、製紙用薬剤（例えば製紙工業用地合形成助剤、濾水歩留向上剤、濾水性向上剤および紙力増強剤）、原油増産用添加剤（原油の二、三次回収用添加剤）、分散剤、スケール防止剤、凝結剤、脱色剤、増粘剤、帯電防止剤および繊維用処理剤が挙げられ、これらのうちとくに掘削・泥水処理用凝集剤、製紙用薬剤および原油増産用添加剤として好適に用いられる。

Claims (5)

1. 下記一般式（１）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ１）を構成単位とし、カチオン度が４．０〜６．５ｍｅｑ／ｇかつ固有粘度が５〜１５ｄｌ／ｇである水溶性（共）重合体（Ａ）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ）。
   
   ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）
   
   ［式中、Ｒ¹〜Ｒ³はＨ；ＸはＯまたはＮＨ；Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基；Ｚ^-はプロトン酸のＨ⁺を除くアニオン残基を表す。］
2. （ａ１）がメタンスルホン酸塩である請求項１記載の高分子凝集剤。
3. （Ａ）を構成するモノマーの合計モル数に基づく（ａ１）の含有量が５０〜１００％である請求項１または２記載の高分子凝集剤。
4. （Ａ）がＨＬＢ値１〜８の分散剤（ｆ）の存在下で逆相懸濁重合してなる請求項１〜３のいずれか記載の高分子凝集剤。
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汚泥または廃水の処理方法。