JP6087873B2 - 高分子凝集剤 - Google Patents

Description

本発明は高分子凝集剤に関する。さらに詳しくは、下水または工場廃水等の汚泥または廃水処理に用いることができる脱水性に優れる高分子凝集剤、および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。

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、とくに脱水性が求められる用途に対しては、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クロライド、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クロライドコポリマー、ポリアミジン等のカチオン性高分子凝集剤、アクリルアミド−アクリル酸−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コポリマー等の両性高分子凝集剤といった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。
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。

最近では、汚泥の脱水性改善のために無機凝集剤と両性高分子凝集剤を併用する方法（例えば特許文献１参照）が提案され、広く用いられるようになっている。但し該方法は、カチオン性高分子凝集剤を用いる方法と比較すると薬剤コストが高く、無機凝集剤の使用で発生する汚泥ケーキの増大や、焼却後の灰の増大などの問題がある。無機凝集剤を使用しない方法として、優れた凝集性能と脱水ケーキの含水率低減を目的に、一級アミン基を含有することを特徴とするエマルション型凝集剤（例えば特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、特許文献２記載の該方法は、粉末状のカチオン性高分子凝集剤を用いる方法と比較すると、エマルジョン状態の経日安定性が悪く実用性に乏しく、また、有機溶剤や水、各種の添加剤を多く含むため凝集剤の有効成分量が少なく、エマルジョン型凝集剤の必要な添加量が多いといった問題がある。
より強固で、粗大なフロックを形成させるために、架橋型ポリマー（例えば特許文献３、４参照）が提案されている。しかしながら、特許文献３記載の高分子凝集剤は、架橋剤の反応性が低く、分岐構造が多いためケーキ脱水時の圧力に対しフロックの強度が不十分であるという問題があった。また、特許文献４記載の高分子凝集剤は、架橋が均一ではないため、架橋度の高い部分の水への溶解性が悪くなるという問題もあり改善が望まれていた。

特開平２−１８０７００号公報 特開２００２−１６６１０４号公報 特開２００４−２５５３７８号公報 特開２００１−１２９３１１号公報

現状用いられている高分子凝集剤は、まだ前記の課題を十分に解決できるレベルには到達しておらず、また上記開示されている高分子凝集剤はフロック強度や脱水ケーキ含水率の観点から、改良されているものの難脱水性の汚泥に対してはまだ不十分であった。
本発明の目的は、難脱水性の有機性汚泥等の脱水処理において、水への溶解性を維持しつつ、少ない添加量で、フロックの強度に優れ、脱水ケーキの含水率を低減できる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（ａ）および下記一般式（２）で表される水溶性不飽和モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性共重合体（Ａ）を含有してなり、該（Ａ）を構成する水溶性不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく該（ｂ）の含有量が２，０００〜２０，０００ｐｐｍである高分子凝集剤（Ｐ）である。

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⁺を除く残基を表す。］

ＣＨ₂＝ＣＲ⁴−ＣＯ−Ｏ^-・Ｙ⁺ （２）

［式中、Ｒ⁴はメチル基、Ｙ⁺はＨ⁺、アルカリ金属イオン、アンモニウム、または炭素数１〜５（アニオンの炭素数を除く）のアミン塩からアニオンを除いた残基を表す。］

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は、難脱水性の有機性汚泥の脱水処理において下記の効果を奏する。
（１）水への溶解性に優れるため、凝集処理の安定性を高めることができる。
（２）低添加量で、強固なフロックを形成でき、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）フロック強度が強く、脱水ケーキの含水率が低いことから、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。

［水溶性カチオンモノマー（ａ）］
本発明における水溶性カチオンモノマー（ａ）は、下記一般式（１）で表される。なお、本発明において水溶性モノマーもしくは水溶性（共）重合体とは、水に対する溶解度が２ｇ以上／１００ｇ水（２０℃）のものを意味する。

ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）

一般式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ³はＨ；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（パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、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、硫酸である。
また、ＸはＯまたはＮＨ、Ｑは炭素数（以下、Ｃと略記することがある。）１〜４のアルキレン基を表す。Ｑは（ａ）の溶解性の観点から、好ましいのはＣ２のエチレン基、Ｃ４を超えると水への溶解性が悪くなる。

（ａ）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［スルホン酸（パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、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］、およびこれらの混合物等が挙げられる。

（ａ１）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、Ｃ５〜９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；
（ａ２）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、Ｃ５〜９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（ａ）のうち、後述の水溶性共重合体（Ａ）の凝集性能および高分子量化の観点から好ましいのは（ａ１）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の塩、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、パラトルエンスルホン酸塩、さらに好ましいのはメタンスルホン酸塩、硫酸塩である。

［水溶性不飽和モノマー（ｂ）］
本発明における水溶性不飽和モノマー（ｂ）は下記一般式（２）で表される。

ＣＨ₂＝ＣＲ⁴−ＣＯ−Ｏ^-・Ｙ⁺ （２）

一般式（２）中、Ｒ⁴はメチル基、Ｙ⁺はＨ⁺、アルカリ金属イオン、アンモニウム、またはＣ１〜５（アニオンのＣを除く）のアミン塩からアニオンを除いた残基を表す。
（ｂ）としては、メタアクリル酸、メタアクリル酸の塩［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、アミン（Ｃ１〜５、例えばトリメチルアミン）塩］、およびこれらの混合物が挙げられる。
上記（ｂ）のうち、（Ａ）の水溶解性、凝集性能の観点から、好ましいのはメタアクリル酸、メタアクリル酸のトリメチルアミン塩、さらに好ましいのはメタアクリル酸である。

本発明における水溶性共重合体（Ａ）を構成する水溶性不飽和モノマー（ａ０）には、前記（ａ）、（ｂ）以外に、必要によりさらに、１個の不飽和基を有するモノマー（ｃ）［カチオン性モノマー（ｃ１）、ノニオン性モノマー（ｃ２）、アニオン性モノマー（ｃ３）］を含有させることができる。

（ｃ１）〜（ｃ３）としては下記のものが挙げられる。
（ｃ１）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。

（ｃ１１）（メタ）アクリレート［ここにおいて（メタ）アクリレートは、アクリレートまたはメタアクリレートを表す。以下同じ。］
Ｃ６〜２１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（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（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］；

（ｃ１２）窒素原子含有（メタ）アクリルアミド誘導体
Ｃ６〜２１のもの、例えばＮ，Ｎ−ジアルキル（Ｃ１〜２）アミノアルキル（Ｃ２〜３）（メタ）アクリルアミド［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド等］；

（ｃ１３）アミノ基を有するエチレン性不飽和化合物
Ｃ６〜２１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−アミノスチレン等］；
（ｃ１４） 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。

（ｃ２）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。

（ｃ２１）（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。基準物質：ポリスチレン］５，０００以下のもの、例えば水酸基含有（メタ）アクリレート［例えばヒドロキシエチル−、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］、アクリル酸アルキル（アルキル基はＣ１〜２）エステル（Ｃ４〜５、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル）；

（ｃ２２）（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（メタ）アクリルアミド、Ｎ−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；

（ｃ２３）前記（ｃ１）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−ビニルカルバゾールおよび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。

（ｃ３）アニオン性モノマー
下記のもの、またはこれらの塩［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（Ｃ１〜５）塩等］、およびこれらの混合物が挙げられる。

（ｃ３１）メタアクリル酸以外の不飽和カルボン酸
Ｃ３〜３０のもの、例えばアクリル酸、（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、マレイン酸ＡＯ付加物モノエステル；

（ｃ３２）不飽和スルホン酸
Ｃ２〜２０の脂肪族不飽和スルホン酸（ビニルスルホン酸等）、Ｃ６〜２０の芳香族不飽和スルホン酸（スチレンスルホン酸等）、スルホン酸基含有（メタ）アクリレート［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］、スルホン酸基含有（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；

（ｃ３３）（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（重合度２〜５０）硫酸エステル等。

（ｃ）のうち（Ａ）の高分子量化の観点から好ましいのは、カチオン性モノマーのうちの（ｃ１１）、（ｃ１２）、（ｃ１３）、ノニオン性モノマーのうちの（ｃ２１）、（ｃ２２）、さらに好ましいのは（ｃ１１）、（ｃ２２）、特に好ましいのは（ｃ１１）のうちのＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびこれらの塩（前記のもの）、（ｃ２２）のうちの（メタ）アクリルアミドである。また、これらの（ｃ）は、任意に混合して共重合させることができる。

本発明におけるＭｎおよび後述の重量平均分子量の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
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

（Ａ）を構成する前記水溶性不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく、（ｂ）の含有量は２，０００〜２０，０００ｐｐｍであり、好ましくは、３，０００〜１５，０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５，０００〜１０，００００ｐｐｍ、とくに好ましくは、７，０００〜９，０００ｐｐｍである。該（ｂ）の含有量が、２，０００ｐｐｍ未満では凝集性能が劣り、２０，０００ｐｐｍを超えると水溶解性が劣る。

水溶性不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく、カチオン性モノマー（ａ）の含有量は、水溶性共重合体（Ａ）の汚泥粒子表面への荷電中和能により凝集性能を高める観点から、下限は好ましくは７０％、さらに好ましくは７５％、とくに好ましくは８０％であり、フロック強度、脱水ケーキの含水率の観点から上限は好ましくは９９．８％、さらに好ましくは９８．５％、とくに好ましくは９９．０％である。

（Ａ）を構成するモノマーとしては、本発明の効果を阻害しない範囲で水溶性不飽和モノマー（ａ０）の他に必要により架橋性モノマー（ｙ）および水不溶性モノマー（ｘ）を併用することができる。

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）〜（ｙ４）、反応性エポキシ基を２個もしくはそれ以上、または不飽和基と反応性エポキシ基を合計で２個もしくはそれ以上有する、以下の（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、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のもの、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）ビス多価（２〜４またはそれ以上）（メタ）アクリルアミド
Ｃ５〜３０のもの、例えばＮ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド；
（ｙ２）多価（２〜４またはそれ以上）（メタ）アクリレート
Ｃ８〜３０のもの、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多価（２〜４）（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（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価〜５価またはそれ以上）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）］の多価（２〜２０）ビニルアミン、ジビニルエーテル、多価アルコール〔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（以下、ＥＧと略記）、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール等］、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（グリセリンは以下、ＧＲと略記）、ペンタエリスリトール、ソルビトール、デンプン〕の多価（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）の多価（２〜２０）（メタ）アリルエーテル、多価（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）；

（ｙ５）反応性エポキシ基を２個もしくはそれ以上、または不飽和基と反応性エポキシ基を合計で２個もしくはそれ以上有するもの
Ｃ８以上かつＭｎ６，０００以下、例えばＥＧジグリシジルエーテル、ＰＥＧジグリシジルエーテル、ＧＲトリグリシジルエーテル、グリシジル（メタ）アクリレート、３，４−エポキシヘキサヒドロベンジル（メタ）アクリレート。

前記水溶性不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく（ｙ）の含有量は、通常１％以下、（Ａ）の水溶解性の観点から、好ましくは０．００１〜０．１％、さらに好ましくは０．０１〜０．０５％である。

水不溶性モノマーとは、水に対する溶解度が１ｇ未満／水１００ｇ（２０℃）であるものを意味する。
水不溶性モノマー（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）−もしくはモノフェノキシ］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）（重合度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）のプロピレンオキシド（以下ＰＯと略記）付加物の（メタ）アクリル酸エステル［ω−メトキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート、ω−エトキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート、ω−プロポキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート、ω−ブトキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート、ω−シクロヘキシルＰＰＧモノ（メタ）アクリレート、ω−フェノキシＰＰＧモノ（メタ）アクリレート等］およびジオール（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のもの、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（酢酸ビニル等）；
（ｘ５）ハロゲン含有モノマー（Ｃ２〜３０のもの、例えば塩化ビニル）。

不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく（ｘ）の含有量は、（Ａ）の水への溶解性の観点から、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下、とくに好ましくは５％以下である。

［水溶性共重合体（Ａ）］
本発明における水溶性共重合体（Ａ）は、前記水溶性不飽和モノマー（ａ０）を、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）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、ラジカル重合開始剤（ｄ）を用いて製造することができる。該重合法のうち、有機溶媒等を使用する必要がないこと等、工業上の観点から好ましいのは水溶液重合法である。

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）、アゾビスシアノバレリン酸（塩）、４，４’−アゾビス(４−シアノペンタン酸)等］および油溶性のもの［アゾビスシアノバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル等］〕および過酸化物〔水溶性のもの［過酢酸、ｔ−ブチルパーオキシド、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、ジクミルパーオキシド等］〕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〕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。
これらのうち、（Ａ）の水不溶解分低減の観点からアゾ化合物が好ましい。
（ｄ）は、通常重合系の水相に含有させるが、前記重合方法によっては水相（もしくは分散相）および／または油相（もしくは連続相）のいずれに存在させてもよい。

（ｄ）の使用量は、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、好ましくは０．００１〜１．０％、さらに好ましくは０．００５〜０．５％、とくに好ましくは０．０１〜０．２％、最も好ましくは０．０２〜０．１％である。

重合に際しては、さらに連鎖移動剤（ｆ）を使用することができる。
（ｆ）としては、０．０１〜１００、好ましくは０．０５〜５０、とくに好ましくは０．１〜１０の連鎖移動定数を有するものが挙げられる。
連鎖移動定数の定義は、ジェー・ブランドルプおよびイー・エッチ・インマーグト編「ポリマー・ハンドブック（第４版）」、ジョン ウィレー アンド サンズ刊（Ｊ．Ｂｒａｎｄｒｕｐ ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ編のＰｏｌｙｍｅｒＨａｎｄｂｏｏｋ ｆｏｕｒｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ ＆ ＳＯＮＳ）の９７〜９８頁に記載されている。
本発明における連鎖移動定数は、「高分子合成の実験法」［化学同人（株）、１９９３年刊行］等に記載されている一般的な方法を用いて測定される、６０℃のアクリルアミドへの連鎖移動定数であるものとする。

該（ｆ）としては、アンモニア、分子内に１個または２個以上のアミノ基を有する化合物［Ｃ１〜６０のもの、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−およびｉ−プロパノールアミン］、分子内に１個または２個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〕等が挙げられる。
これらのうち、分子量制御の観点から好ましいのは分子内に１個または２個以上のチオール基を有する化合物および（次）亜リン酸化合物である。

分子内に１個または２個以上のチオール基を有する化合物としては、以下のもの、これらの塩［アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン（Ｃ１〜２０のもの、例えばメチルアミン、エタノールアミン）塩、無機酸（塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等）塩等］、およびこれらの混合物が挙げられる。

（１）１価チオール
脂肪族チオール（Ｃ１〜２０のもの、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、メルカプトコハク酸、システイン、システアミン）、脂環含有チオール（Ｃ５〜２０のもの、例えばシクロペンタンチオール、シクロヘキサンチオール）、芳香族チオール（Ｃ６〜１２のもの、例えばチオフェノール、チオサリチル酸、チオクレゾール、チオキシレノール、チオナフトール）および芳香脂肪族チオール（Ｃ７〜２０のもの、例えばα−トルエンチオール）が挙げられる。

（２）多価チオール
ジチオール［脂肪族ジチオール（Ｃ２〜４０のもの、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、１，２−および１，３−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、トリエチレングリコールジチオール、ＥＧ−ジ−２−メルカプトエチルエーテル）、脂環式ジチオール（Ｃ５〜２０のもの、例えばシクロペンタンジチオール、シクロヘキサンジチオール）、芳香族ジチオール（Ｃ６〜１６のもの、例えばベンゼンジチオール、ビフェニルジチオール）および芳香脂肪族ジチオール（Ｃ８〜２０のもの、例えばキシレンジチオール）が挙げられる。

また、上記（ｆ）のうち、高分子凝集剤の水不溶解分低減の観点から水溶性の高いものが好ましく、（ｆ）の水／ｎ−デカン分配係数は、好ましくは１０／９０〜１００／０、さらに好ましくは２０／８０〜１００／０、とくに好ましくは５０／５０〜１００／０である。ここにおける水／ｎ−デカン分配係数は、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定されている１−オクタノール／水分配係数（ＪＩＳ Ｚ７２６０−１０７）に準じた測定方法で、１−オクタノールを、ｎ−デカンに代えることで測定することができる。

（ｆ）の使用量は、（Ａ）を構成するモノマーの全重量に基づいて、高分子凝集剤の水不溶解分低減および高分子量化の観点から、好ましくは０．０００１〜１％、さらに好ましくは０．００１〜０．５％、とくに好ましくは０．０１〜０．３％、最も好ましくは０．０５〜０．１％である。

ラジカル重合法におけるモノマー水溶液中のモノマー濃度は、水溶液重合ではモノマー水溶液の全重量に基づいて、下限は通常１％、工業上の観点から好ましくは５％、さらに好ましくは１０％、とくに好ましくは１５％、最も好ましくは２０％、上限は通常８０％、重合時の温度コントロールの観点から好ましくは７５％、さらに好ましくは７０％、特に好ましくは６５％、最も好ましくは６０％；逆相懸濁重合では、下限は通常３０％、前記と同様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％、前記と同様の観点から好ましくは８５％、さらに好ましくは８０％、とくに好ましくは７８％、最も好ましくは７５％；逆相乳化重合では、下限は通常１０％、前記と同様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％、前記と同様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。

本発明における水溶性共重合体（Ａ）の０．５重量％塩水溶液の粘度（２５℃、後述の測定方法による。）は、フロック強度および脱水ケーキの含水率の観点から、好ましくは５〜５０ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは１５〜３０ｍＰａ・ｓ、とくに好ましくは２０〜２５である。
該粘度は、（Ａ）の製造におけてラジカル重合開始剤（ｄ）の量、連鎖移動剤（ｆ）の量により、適宜調整できる。

［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。
高分子凝集剤（Ｐ）がカチオン性高分子凝集剤の場合、該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通常下限は２．０、好ましくは３．０、より好ましくは４．０、とくに好ましくは４．５であり、フロック強度、凝集性能の観点から通常上限は７．０、好ましくは６．０、より好ましくは５．５である。

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）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

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）は、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することができる。
上記添加剤の合計含有量は、フロック強度の観点から、（Ａ）の合計重量に基づいて、好ましくは３０％以下、さらに好ましくは１０％以下である。

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）を汚泥または廃水に添加する方法としては、特に限定はなく、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（Ｐ）の使用量は、汚泥または廃水の種類、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、汚泥または廃水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％、処理費用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。

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）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または廃水に添加するのが好ましいが、（Ｐ）を固体の状態で直接汚泥または廃水に添加することもできる。（Ｐ）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。
（Ｐ）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などの撹拌装置を用いて撹拌しながら所定量の（Ｐ）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（Ｐ）を水に溶解させる際に、所定量の（Ｐ）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。

また、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は、凝集性能（フロック強度、ろ過速度等）向上の観点から、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により該（Ｐ）以外の他の一般的な高分子凝集剤（Ｑ）を必要により用いてもよい。

（Ｐ）と（Ｑ）を併用する方法としては、それぞれ作成した粉末状の（Ｐ）と（Ｑ）をあらかじめ混合後、水に溶解しこれを汚泥または廃水に添加する方法、（Ｐ）と（Ｑ）の各水溶液を作成後、これらを汚泥または廃水に、（Ｐ）、（Ｑ）ほぼ同時に添加する方法、（Ｐ）を添加して１次処理後、（Ｑ）を添加して２次処理する、あるいは（Ｑ）を添加して１次処理後、（Ｐ）を添加して２次処理する逐次的添加方法等が挙げられる。
これらの方法のうち、凝集性能（フロック強度、ろ過速度等）向上の観点から好ましいのは粉末状の（Ｐ）と（Ｑ）をあらかじめ混合後、水に溶解しこれを汚泥または廃水に添加する方法である。

（Ｐ）と該（Ｑ）を併用する場合の（Ｑ）の使用量は、（Ｐ）と（Ｑ）の合計重量に基づいて通常２０〜８０％、より強固なフロックを形成する観点および凝集性能の観点から好ましくは２０〜４０％である。

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）を汚泥または廃水に適用する際、汚泥または廃水が有機性の汚泥や嫌気性菌処理汚泥である場合は、汚泥粒子の荷電中和の観点から無機および／または有機凝結剤を併用するのが好ましい。
無機凝結剤としては、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、消石灰等；有機凝結剤としては、アニリン−ホルムアルデヒド重縮合物塩酸塩、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、ジメチルジ（メタ）アリルアンモニウムクロライド、（メタ）アリルアミンまたはジ（メタ）アリルアミン／マレイン酸共重合体、（メタ）アリルアミンまたはジ（メタ）アリルアミン／シトラコン酸共重合体、（メタ）アリルアミンまたはジ（メタ）アリルアミン／イタコン酸共重合体、（メタ）アリルアミンまたはジ（メタ）アリルアミン／フマル酸共重合体等が挙げられる。
無機および／または有機凝結剤を併用する場合は、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）に予めこれらを添加した混合物で汚泥または廃水を処理するか、汚泥または廃水に予め無機凝結剤および／または有機凝結剤を添加して一次凝集させた後、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）を添加して処理するかいずれでもよいが、フロックの強度の観点から好ましいのは後者の方法である。

無機凝結剤および／または有機凝結剤を併用する場合の使用量は、汚泥または廃水の種類、懸濁粒子の大きさ、用いる凝結剤の種類などによって異なるが、特に限定はなく、汚泥または廃水中のＴＳに基づいて、無機凝結剤では通常２０％以下、凝結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％、とくに好ましくは１．５％、凝結性能の観点から好ましい上限は１０％、さらに好ましくは５％、とくに好ましくは３％であり、有機凝結剤では通常１％以下、凝結性能の観点から好ましい下限は０．０１％、さらに好ましくは０．０２５％、とくに好ましくは０．０５％、凝結性能の観点から好ましい上限は０．５％、さらに好ましくは０．２％、とくに好ましくは０．１５％である。

本発明の高分子凝集剤（Ｐ）の添加の際には、汚泥または廃水の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。また、前記の無機または有機凝結剤を汚泥または廃水に予め加えることで、上記ｐＨに調整することもできる。

また、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）を汚泥または廃水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（Ｐ）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遠心脱水である。

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。

実施例および比較例に使用した原料の組成、記号等は次のとおりである。
（１）水溶性カチオンモノマー（ａ）
（ａ−１）：アミノエチルメタクリレートのパラトルエンスルホン酸塩の７０％水溶液
（ａ−２）：アミノエチルメタクリレートのメタンスルホン酸塩の７０％水溶液
（ａ−３）：アミノエチルメタクリレートの硫酸塩の７０％水溶液

（２）水溶性不飽和モノマー（ｂ）
（ｂ−１）：メタアクリル酸
（ｂ−２）：メタアクリル酸のトリメチルアミン塩
（３）１個の不飽和基を有するモノマー（ｃ）
（ｃ−１）：アクリルアミドの５０％水溶液
（ｃ−２）：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートの
メチルクロライド塩の８０％水溶液

（４）ラジカル重合開始剤（ｄ）
（ｄ−１）：アゾビスアミジノプロパン塩酸塩［和光純薬工業（株）製、
「Ｖ−５０」、１０時間半減期温度：５６℃］の１０％水溶液
（ｄ−２）：過酸化水素の１％水溶液
（ｄ−３）：アスコルビン酸の１％水溶液
（ｄ−４）：硫酸鉄（ＩＩ）の１％水溶液

高分子凝集剤の各項目は下記の方法で評価した。
なお、汚泥または廃水中の蒸発残留物重量（ＴＳ）、浮遊物質（ＳＳ）、有機分（強熱減量）、アルカリ度は、「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。

（１）０．５％塩水溶液粘度（ｍＰａ・ｓ、２５℃）
ジャーテスター［型式「ＪＭＤ−６ＨＳ−Ａ」、宮本理研工業（株）製、以下同じ。］に板状の塩ビ製撹拌羽根（直径５ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を十字になるように上下に連続して撹拌棒に取り付けた撹拌装置を用い、５００ｍＬビーカーにイオン交換水４７７．５ｇを入れ、水温２０〜２５℃にて２００ｒｐｍで撹拌下、固形分２．５ｇの高分子凝集剤試料を徐々に加えて、４時間かけて完全に溶解させる。その後、塩化ナトリウム２０ｇを入れ、さらに３０分間撹拌して溶解させる。その後、得られた塩水溶液（塩化ナトリウムの濃度は４重量％）の一部を２００ｍＬトールビーカーに移し、２５℃の恒温槽に２０分間静置して温度調整した後、Ｂ型粘度計［東機産業（株）製、型式ＴＶ−１０Ｍ、以下同じ。］でＭ１ローター、６０ｒｐｍにて、測定開始３００秒後の値を０．５％塩水溶液粘度とする。

（２）水溶解性
上記の０．５％塩水溶液粘度を測定した際に調整した水溶液全量（Ｗ５）を、あらかじめ重量（Ｗ３）を測定したふるい（目開き１８０μｍ）に全量移し、ろ過した。ろ過後、水道水の流水（流速：約１０Ｌ／ｍｉｎ）でふるい上の残分を３分間洗浄した。洗浄後、ふるいの枠に付着している水分を布などでふき取り、重量（Ｗ４）を測定し、次式から水不溶解分量を計算する。

水不溶解分量（％）＝［（Ｗ４）−（Ｗ３）］×１００／（Ｗ５）

上記の式から求めた水不溶解分量に基づき、下記の基準に従って水溶解性を評価する。
＜評価基準＞
◎ 水溶解性が非常に良好 （水不溶解分≦１％）
○ 良好 （１％＜水不溶解分≦３％）
△ やや悪い （３％＜水不溶解分≦６％）
× 悪い （６％＜水不溶解分）

（３）フロック粒径（ｍｍ）
３００ｍｌのビーカーに汚泥２００ｍｌを入れ、上記（１）と同じ撹拌装置にセットする。ジャーテスターの回転数を３００ｒｐｍとし、徐々に汚泥を撹拌しながら、所定の濃度の高分子凝集剤の水溶液を所定の方法で添加し、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）を目視にて観察する。続いて回転数を１，０００ｒｐｍに変え、さらに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）を再度目視にて観察する。

（４）フロック強度
上記（３）における回転数３００ｒｐｍおよび１，０００ｒｐｍ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）

（５）脱水ケーキ含水率（％）
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、および３００ｍｌが計測できるメスシリンダーを用いてろ過装置をセットする。上記（３）のフロック粒径試験後の汚泥をヌッチェろ過面上に一気に全量投入してろ過する。ろ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（１ｋｇｆ／ｃｍ²、６０秒）を行う。脱水ケーキ約３ｇをシャーレに秤量（Ｗ６）して、循風乾燥機中、１０５±５℃、８時間で乾燥させた後、シャーレ上に残った乾燥ケーキの重量を（Ｗ７）として、次式からケーキ含水率を算出する。

脱水ケーキ含水率（％）＝［（Ｗ６）−（Ｗ７）］×１００／（Ｗ６）

実施例１［高分子凝集剤（Ｐ−１）の製造］（水溶液重合）
撹拌機を備えた反応容器に、表１に従って、（ａ−１）、（ａ−３）（ｂ−１）、イオン交換水を仕込み水相（１）として、均一になるまで混合、撹拌した。撹拌下、水相（１）のｐＨ（２０℃）をｐＨメーターで監視しながら硫酸を用いて３．０に調整した。
次に、０℃の恒温水槽中で溶液温度を５℃に調整し、系内を窒素（純度９９．９９９％以上）で充分に置換した（気相酸素濃度約５ｐｐｍ）。その後、表１に基づいてラジカル重合開始剤（ｄ−１）、（ｄ−２）、（ｄ−３）、（ｄ−４）を水相（２）として加えたモノマー水溶液配合物について、溶液温度５℃で重合を開始させ、重合により発生する熱により溶液温度が上昇し、溶液温度が７０℃に達した時点で９０℃の恒温槽内に反応容器を入れて１０時間保温し重合を完結させた。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、水溶性共重合体（Ａ−１）を含有してなる粉末状の高分子凝集剤（Ｐ−１）９２０部を得た（収率９２％、固形分含量９５％）。結果を表１に示す。

実施例２〜１０、比較例１〜４
［高分子凝集剤（Ｐ−２）〜（Ｐ−１０）、（ＲＰ−１）〜（ＲＰ−４）の製造］
実施例１において、表１のモノマー液配合組成（部）に従って、水相（１）、水相（２）に代えたこと以外は実施例１と同様にして、各高分子凝集剤を得た。各高分子凝集剤の結果を表１に示す。

実施例１１
［高分子凝集剤（Ｐ−１１）の製造］（逆相懸濁重合）
（ａ−２）１，０００部、イオン交換水２５０部、（ｂ−１）８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２．０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、（ｄ−１）０．５５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、デカンテーションで上澄み液を取り除いた後、濾過して得られた粒状の固形分を、ステンレス製の容器に広げ、８０℃の循風乾燥機で２時間乾燥し、水溶性共重合体（Ａ−１１）を含有してなる高分子凝集剤（Ｐ−１１）７５０部を得た。結果を表１に示す。

実施例１２〜２２、比較例５〜８
［高分子凝集剤の性能評価］
得られた高分子凝集剤をそれぞれイオン交換水に溶解させて固形分含量０．２％の水溶液とした。Ｈ市処理場から採取した混合生汚泥［ｐＨ５．０、ＴＳ３．３％、ＳＳ２．８％、有機分６５％、アルカリ度４００ｍｇ−ＣａＣＯ₃／Ｌ］２００ｇを５００ｍＬのビーカーに採り、上記高分子凝集剤の各水溶液２０ｇ添加（この時の固形分添加量０．７％／ＴＳ）し、性能を評価した。結果を表２に示す。

表２から、実施例１２〜２２では、比較例５〜８に比べて、水溶解性に優れること、大粒径のフロックが形成され、低撹拌下（３００ｒｐｍ）で一旦形成されたフロックが高撹拌下（１，０００ｒｐｍ）でも壊れにくい（フロック強度が強い）こと、および脱水性（脱水ケーキ含水率）において優れた効果を示すことから、本発明の高分子凝集剤（Ｐ）は凝集性能に極めて優れることがわかる。

本発明の高分子凝集剤は、従来にない特異的な凝集性能を示すことから、下水汚泥等の脱水用高分子凝集剤に用いられる他、染料固着剤、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）等の幅広い用途に用いることができることから、極めて有用である。

Claims (4)

1. 下記一般式（１）で表される水溶性カチオンモノマー（ａ）およびメタアクリル酸もしくはメタアクリル酸のトリメチルアミン塩である水溶性不飽和モノマー（ｂ）を構成単位とする水溶性共重合体（Ａ）を含有してなり、該（Ａ）を構成する水溶性不飽和モノマー（ａ０）の重量に基づく該（ｂ）の含有量が２，０００〜２０，０００ｐｐｍである高分子凝集剤（Ｐ）。
   
   ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ⁺Ｒ¹Ｒ²Ｒ³・Ｚ^- （１）
   
   ［式中、Ｒ¹〜Ｒ³はＨ；ＸはＯ ；Ｑはエチレン基；Ｚ^-はメタンスルホン酸または硫酸であるプロトン酸のＨ⁺を除く残基を表す。］
   
2. （Ａ）を構成する水溶性不飽和モノマー（ａ０）の合計重量に基づく（ａ）の含有量が８０〜９９．８％である請求項１記載の高分子凝集剤。
3. （Ａ）が、１５〜３０ｍＰａ・ｓの０．５重量％塩水溶液の粘度（２５℃）を有する請求項１または２記載の高分子凝集剤。
4. 請求項１〜３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。