JP6737439B2 - 汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法 - Google Patents
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Description
本発明は、汚泥、特に難脱水性の汚泥の脱水処理に適した汚泥脱水剤、及び該汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法に関する。
食品工場や化学工場、し尿処理場等で発生する余剰汚泥を主体とした汚泥の脱水処理には、一般的に、カチオン性高分子凝集剤が使用されている。しかしながら、近年の汚泥発生量の増加や汚泥性状変化に伴い、難脱水化が進んでおり、重力ろ過性等の脱水効果の向上が強く求められている。
従来、汚泥に添加するカチオン性高分子凝集剤としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート又はその塩化メチル四級化物等が主として用いられていたが、さらなる脱水効果の改善のために、このようなカチオン性高分子凝集剤による処理以外に、例えば、特許文献１〜５に示すような提案がなされている。
特許文献１には、油中水滴型エマルション状液体を、乾燥工程を経て造粒した電荷内包率３５〜９０％のイオン性水溶性高分子を汚泥の脱水処理に用いることが記載されている。
また、特許文献２及び３には、電荷内包率が高いものと低いものとの２種類の架橋性水溶性イオン性高分子を組み合せた凝集処理剤を汚泥脱水剤として適用することが記載されている。
また、特許文献４には、アミジン系ポリマーと架橋型カチオン性ポリマーと非架橋型カチオン性ポリマーとの混合物による汚泥脱水剤、特許文献５には、無機凝集剤を添加した後に両性高分子凝集剤を添加する汚泥処理方法が開示されている。
また、特許文献２及び３には、電荷内包率が高いものと低いものとの２種類の架橋性水溶性イオン性高分子を組み合せた凝集処理剤を汚泥脱水剤として適用することが記載されている。
また、特許文献４には、アミジン系ポリマーと架橋型カチオン性ポリマーと非架橋型カチオン性ポリマーとの混合物による汚泥脱水剤、特許文献５には、無機凝集剤を添加した後に両性高分子凝集剤を添加する汚泥処理方法が開示されている。
しかしながら、上記のような従来の技術では、形成されるフロックが小さい、あるいは２種類の薬剤の添加バランスの調整が煩雑である等、汚泥の脱水処理を必ずしも効率的に行うことはできなかった。
また、特許文献３には、架橋ポリマーは、架橋により水中での分子の広がりが抑制され、「密度の詰まった」分子形態として存在するため、汚泥を凝集させるために必要となる汚泥脱水剤の添加量が多くなるとの問題点が挙げられている。このことは、汚泥脱水剤の分子の広がりが抑制された状態、すなわち、固有粘度が低い場合には、汚泥の凝集効果に劣ることを意味すると考えられる。
しかしながら、汚泥脱水剤である高分子の水中での分子の広がりと、脱水効果との関係についての機構等は十分には明らかになっていない。
また、特許文献３には、架橋ポリマーは、架橋により水中での分子の広がりが抑制され、「密度の詰まった」分子形態として存在するため、汚泥を凝集させるために必要となる汚泥脱水剤の添加量が多くなるとの問題点が挙げられている。このことは、汚泥脱水剤の分子の広がりが抑制された状態、すなわち、固有粘度が低い場合には、汚泥の凝集効果に劣ることを意味すると考えられる。
しかしながら、汚泥脱水剤である高分子の水中での分子の広がりと、脱水効果との関係についての機構等は十分には明らかになっていない。
そこで、本発明者らは、架橋性高分子の分子の広がりと、汚泥に対する凝集効果との関係性に着目して検討を重ねた。その結果、特定の高分子が、少ない添加量で優れた脱水効果を発揮することを見出した。
すなわち、本発明は、添加量が少なくても、脱水効果、特にフロック形成力及び重力ろ過性に優れた汚泥脱水剤、及び該汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法を提供することを目的とする。
本発明は、特定の架橋ポリマーを含み、かつ特定の固有粘度を有する脱水処理剤が、少ない添加量で、優れたフロック形成力及び重力ろ過性を発揮することを見出したことに基づくものである。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供する。
［１］下記ポリマーＡ、ポリマーＢ及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上の架橋ポリマーを含み、前記架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．５〜５．０ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
ポリマーＡ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマー
（式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基であり、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基であり、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基である。Ａは酸素原子又はＮＨ基であり、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基である。Ｘ-は陰イオンである。）
ポリマーＢ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（２）で表されるカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマー
（式（２）中、Ｒ5及びＲ6は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Ｘ-は陰イオンである。）
ポリマーＣ：ポリマー構成単位の単量体組成が、前記一般式（１）で表されるカチオン性単量体１〜９９モル％と、下記一般式（３）で表されるアニオン性単量体１〜９９モル％と、非イオン性単量体０〜９８モル％とからなる架橋ポリマー
（式（３）中、Ｒ7は水素原子又はＣＨ2ＣＯＯＹであり、Ｒ8は水素原子、メチル基又はＣＯＯＹである。ＱはＳＯ3 -、Ｃ6Ｈ4ＳＯ3 -、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2ＳＯ3 -又はＣＯＯ-である。Ｙは水素原子又は陽イオンである。）
［２］エマルション状液体、又はその乾燥造粒体もしくは粉体である、上記［１］に記載の汚泥脱水剤。
［１］下記ポリマーＡ、ポリマーＢ及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上の架橋ポリマーを含み、前記架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．５〜５．０ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
ポリマーＡ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマー
（式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基であり、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基であり、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基である。Ａは酸素原子又はＮＨ基であり、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基である。Ｘ-は陰イオンである。）
ポリマーＢ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（２）で表されるカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマー
（式（２）中、Ｒ5及びＲ6は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Ｘ-は陰イオンである。）
ポリマーＣ：ポリマー構成単位の単量体組成が、前記一般式（１）で表されるカチオン性単量体１〜９９モル％と、下記一般式（３）で表されるアニオン性単量体１〜９９モル％と、非イオン性単量体０〜９８モル％とからなる架橋ポリマー
（式（３）中、Ｒ7は水素原子又はＣＨ2ＣＯＯＹであり、Ｒ8は水素原子、メチル基又はＣＯＯＹである。ＱはＳＯ3 -、Ｃ6Ｈ4ＳＯ3 -、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2ＳＯ3 -又はＣＯＯ-である。Ｙは水素原子又は陽イオンである。）
［２］エマルション状液体、又はその乾燥造粒体もしくは粉体である、上記［１］に記載の汚泥脱水剤。
［３］上記［１］又は［２］に記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して、前記汚泥を脱水する、汚泥脱水方法。
［４］前記汚泥脱水剤と、前記架橋ポリマー以外の他のポリマーとを併用し、前記他のポリマーが、カチオン性官能基を有するポリマー又はアニオン性ポリマーである、上記［３］に記載の汚泥脱水方法。
［５］前記カチオン性官能基を有するポリマーは、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記一般式（１）で表されるカチオン性単量体及び前記一般式（２）で表されるカチオン性単量体のうちから選ばれる１種以上のカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体０〜５０モル％とからなる、上記［４］に記載の汚泥脱水方法。
［４］前記汚泥脱水剤と、前記架橋ポリマー以外の他のポリマーとを併用し、前記他のポリマーが、カチオン性官能基を有するポリマー又はアニオン性ポリマーである、上記［３］に記載の汚泥脱水方法。
［５］前記カチオン性官能基を有するポリマーは、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記一般式（１）で表されるカチオン性単量体及び前記一般式（２）で表されるカチオン性単量体のうちから選ばれる１種以上のカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体０〜５０モル％とからなる、上記［４］に記載の汚泥脱水方法。
本発明によれば、添加量が少なくても、脱水効果、特にフロック形成力及び重力ろ過性に優れた汚泥脱水剤を提供することができる。また、前記該汚泥脱水剤を用いた効率的な汚泥脱水方法を提供することができる。
以下、本発明の汚泥脱水剤、及び該汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法を詳細に説明する。
なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」及び／又は「メタアクリル（メタクリル）」を意味するものであり、「（メタ）アクリレート」、「（メタ）アクリロ」との表記についても同様である。
なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」及び／又は「メタアクリル（メタクリル）」を意味するものであり、「（メタ）アクリレート」、「（メタ）アクリロ」との表記についても同様である。
［汚泥脱水剤］
本発明の汚泥脱水剤は、ポリマーＡ、ポリマーＢ及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上の架橋ポリマーを含むものである。そして、前記架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度は０．５〜５．０ｄＬ／ｇである。
このような汚泥脱水剤は、従来の汚泥脱水剤と同等もしくはより少ない添加量で、優れたフロック形成力及び重力ろ過性等の脱水効果を発揮する。優れた脱水効果が得られる要因としては、下記の（１）及び（２）のような機構によるものと考えられる。
（１）上記のような固有粘度を有する架橋ポリマーは、高度に架橋しており、分子が剛直化しているため、歪を生じ難い構造である。このため、汚泥粒子表面は、前記架橋ポリマー１分子で該粒子表面の全面が覆われることなく、複数の架橋ポリマー分子と強く結合することにより、全面が覆われる。その結果、汚泥粒子間で前記架橋ポリマーを介して高密度の結合が形成され、撹拌等の強いシェアにも耐え得る固いフロックを形成することが可能となる。
（２）また、前記架橋ポリマーは、高度な架橋構造の内部にカチオン電荷が閉じ込められ、撹拌等の物理的な力が加わることにより、閉じ込められたカチオン電荷が外部に徐々に放出されて、該カチオン電荷と汚泥粒子表面との逐次反応により、粗大なフロックが形成しやすくなる。
本発明の汚泥脱水剤は、ポリマーＡ、ポリマーＢ及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上の架橋ポリマーを含むものである。そして、前記架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度は０．５〜５．０ｄＬ／ｇである。
このような汚泥脱水剤は、従来の汚泥脱水剤と同等もしくはより少ない添加量で、優れたフロック形成力及び重力ろ過性等の脱水効果を発揮する。優れた脱水効果が得られる要因としては、下記の（１）及び（２）のような機構によるものと考えられる。
（１）上記のような固有粘度を有する架橋ポリマーは、高度に架橋しており、分子が剛直化しているため、歪を生じ難い構造である。このため、汚泥粒子表面は、前記架橋ポリマー１分子で該粒子表面の全面が覆われることなく、複数の架橋ポリマー分子と強く結合することにより、全面が覆われる。その結果、汚泥粒子間で前記架橋ポリマーを介して高密度の結合が形成され、撹拌等の強いシェアにも耐え得る固いフロックを形成することが可能となる。
（２）また、前記架橋ポリマーは、高度な架橋構造の内部にカチオン電荷が閉じ込められ、撹拌等の物理的な力が加わることにより、閉じ込められたカチオン電荷が外部に徐々に放出されて、該カチオン電荷と汚泥粒子表面との逐次反応により、粗大なフロックが形成しやすくなる。
（架橋ポリマー）
前記汚泥脱水剤に用いられる架橋ポリマーは、下記に示すポリマーＡ、ポリマーＢ、及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上である。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、より優れた脱水効果を得る観点から、ポリマーＡを含むことが好ましい。前記架橋ポリマーは、より好ましくはポリマーＡである。
前記汚泥脱水剤に用いられる架橋ポリマーは、下記に示すポリマーＡ、ポリマーＢ、及びポリマーＣのうちから選ばれる１種以上である。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、より優れた脱水効果を得る観点から、ポリマーＡを含むことが好ましい。前記架橋ポリマーは、より好ましくはポリマーＡである。
前記汚泥脱水剤には、前記架橋ポリマー以外に、例えば、スルファミン酸等の粉末酸や硫酸ナトリウム等の塩類等からなる群から選択される１種以上の化合物等が含まれていてもよい。ただし、脱水効果の観点から、汚泥脱水剤中の前記架橋ポリマーの含有量は、９０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは９５質量％以上、さらに好ましくは９８質量％以上であり、特に１００質量％であることが好ましい。
＜ポリマーＡ＞
ポリマーＡは、ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体（以下、単に、「カチオン性単量体（１）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
なお、本発明で言うポリマー構成単位の単量体組成には、前記架橋剤は含まない。
ポリマーＡは、ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体（以下、単に、「カチオン性単量体（１）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
なお、本発明で言うポリマー構成単位の単量体組成には、前記架橋剤は含まない。
前記式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基であり、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基であり、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基である。Ａは酸素原子又はＮＨ基であり、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基である。Ｘ-は陰イオンであり、好ましくは、塩素、臭素、ヨウ素、１／２・ＳＯ4 -又はＣＨ3ＳＯ4 -である。
カチオン性単量体（１）としては、例えば、２−（（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、２−（（メタ）アクリロイルオキシ）エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等の（メタ）アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩；２−（（メタ）アクリロイルオキシ）エチルジメチルアミン硫酸塩又は塩酸塩、３−（（メタ）アクリロイルオキシ）プロピルジメチルアミン塩酸塩等の（メタ）アクリロイルオキシアルキル第三級アミン塩；３−（（メタ）アクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、３−（（メタ）アクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート等の（メタ）アクリロイルアミノアルキル第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、（メタ）アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩が好ましく、特に、重合性に優れ、強固な構造を有する架橋ポリマーを得やすいことから、２−（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が好ましい。
ポリマーＡにおいて、カチオン性単量体（１）は、ポリマー構成単位として１〜１００モル％含まれる。すなわち、ポリマーＡは、その構成単量体すべてがカチオン性単量体（１）であってもよく、あるいはまた、カチオン性単量体（１）１モル％以上１００モル％未満と、非イオン性単量体９９モル％以下とからなる共重合体であってもよい。ただし、カチオン性単量体（１）が１００モル％であるポリマーは吸湿性が高いため、汚泥脱水剤の脱水効果及び取り扱い性等の観点から、ポリマーＡは共重合体であることが好ましい。この共重合体のポリマー構成単位のうち、カチオン性単量体（１）の割合は、３０〜９５モル％であることが好ましく、より好ましくは５０〜９０モル％、さらに好ましくは５５〜８５モル％である。
前記非イオン性単量体としては、例えば、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等のアミド類；（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル系化合物；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル類；酢酸ビニル等のビニルエステル類；スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン等の芳香族ビニル系化合物等が挙げられる。これらの非イオン性単量体は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、水溶性に優れ、ポリマー中の単量体組成比の調整が容易であり、また、強固な構造を有する架橋ポリマーを得やすいことから、アクリルアミドが好ましい。
＜ポリマーＢ＞
ポリマーＢは、ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（２）で表されるカチオン性単量体（以下、単に、「カチオン性単量体（２）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
ポリマーＢは、ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（２）で表されるカチオン性単量体（以下、単に、「カチオン性単量体（２）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
前記式（２）中、Ｒ5及びＲ6は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。Ｘ-は陰イオンであり、前記一般式（１）についてと同様である。
カチオン性単量体（２）としては、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジメタリルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
ポリマーＢにおいて、カチオン性単量体（２）は、ポリマー構成単位として１〜１００モル％含まれる。すなわち、ポリマーＢは、その構成単量体すべてがカチオン性単量体（２）であってもよく、あるいはまた、前記カチオン性単量体１モル％以上１００モル％未満と、非イオン性単量体９９モル％以下とからなる共重合体であってもよい。汚泥脱水剤の脱水効果の観点から、ポリマーＢは共重合体であることが好ましい。この共重合体のポリマー構成単位のうち、カチオン性単量体（２）の割合は、３０〜９５モル％であることが好ましく、より好ましくは５０〜９０モル％、さらに好ましくは５５〜８５モル％である。
前記非イオン性単量体は、上述したポリマーＡについてと同様である。
前記非イオン性単量体は、上述したポリマーＡについてと同様である。
＜ポリマーＣ＞
ポリマーＣは、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記カチオン性単量体（１）１〜９９モル％と、下記一般式（３）で表されるアニオン性単量体（以下、「アニオン性単量体（３）」と表記する。）１〜９９モル％と、非イオン性単量体０〜９８モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を共重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
ポリマーＣは、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記カチオン性単量体（１）１〜９９モル％と、下記一般式（３）で表されるアニオン性単量体（以下、「アニオン性単量体（３）」と表記する。）１〜９９モル％と、非イオン性単量体０〜９８モル％とからなる架橋ポリマーである。これらの単量体を共重合して架橋ポリマーとする方法は、特に限定されるものではないが、必要に応じて、架橋剤を用いる。
前記式（３）中、Ｒ7は水素原子又はＣＨ2ＣＯＯＹであり、Ｒ8は水素原子、メチル基又はＣＯＯＹである。ＱはＳＯ3 -、Ｃ6Ｈ4ＳＯ3 -、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2ＳＯ3 -又はＣＯＯ-である。Ｙは水素原子又は陽イオンである。前記陽イオンとしては、例えば、アルカリ金属イオンが挙げられる。
アニオン性単量体（３）としては、例えば、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、及びこれらのアルカリ金属塩が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、アクリル酸が好ましい。
ポリマーＣは、カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）との共重合体であってもよく、あるいはまた、これらの単量体以外に、非イオン性単量体もポリマー構成単位とする共重合体であってもよい。こられの共重合体のポリマー構成単位のうち、カチオン性単量体（１）の割合は、３０〜９８モル％であることが好ましく、より好ましくは５０〜９７モル％、さらに好ましくは５５〜９５モル％である。また、アニオン性単量体（３）の割合は、２〜７０モル％であることが好ましく、より好ましくは３〜５０モル％、さらに好ましくは５〜４５モル％である。
ポリマーＣが、カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）との共重合体である場合、この共重合体のポリマー構成単位のうち、カチオン性単量体（１）の割合は、３０〜９８モル％であることが好ましく、より好ましくは５０〜９７モル％、さらに好ましくは５５〜９５モル％である。
ポリマーＣが、カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）と非イオン性単量体との共重合体である場合、非イオン性単量体の割合は、１〜６５モル％であることが好ましく、より好ましくは５〜５０モル％、さらに好ましくは１０〜３５モル％である。カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）と非イオン性単量体との特に好ましい割合の範囲は、それぞれ、５５〜８０モル％、５〜１５モル％、１０〜３０モル％である。
前記非イオン性単量体は、上述したポリマーＡについてと同様である。
ポリマーＣが、カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）との共重合体である場合、この共重合体のポリマー構成単位のうち、カチオン性単量体（１）の割合は、３０〜９８モル％であることが好ましく、より好ましくは５０〜９７モル％、さらに好ましくは５５〜９５モル％である。
ポリマーＣが、カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）と非イオン性単量体との共重合体である場合、非イオン性単量体の割合は、１〜６５モル％であることが好ましく、より好ましくは５〜５０モル％、さらに好ましくは１０〜３５モル％である。カチオン性単量体（１）とアニオン性単量体（３）と非イオン性単量体との特に好ましい割合の範囲は、それぞれ、５５〜８０モル％、５〜１５モル％、１０〜３０モル％である。
前記非イオン性単量体は、上述したポリマーＡについてと同様である。
（固有粘度）
本発明の汚泥脱水剤を構成する架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．５〜５．０ｄＬ／ｇである。
固有粘度は、分子量の指標ともなり、ポリマーの分子量が大きいほど、固有粘度が高い傾向にある。ただし、固有粘度は、ポリマー構成単位である単量体の構造や重合条件等による影響も受けるため、必ずしも分子量の大小に対応するとは限らない。
本発明においては、前記架橋ポリマーのうち、特定の固有粘度を有するものを用いるものとする。
本発明の汚泥脱水剤を構成する架橋ポリマーは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．５〜５．０ｄＬ／ｇである。
固有粘度は、分子量の指標ともなり、ポリマーの分子量が大きいほど、固有粘度が高い傾向にある。ただし、固有粘度は、ポリマー構成単位である単量体の構造や重合条件等による影響も受けるため、必ずしも分子量の大小に対応するとは限らない。
本発明においては、前記架橋ポリマーのうち、特定の固有粘度を有するものを用いるものとする。
固有粘度が上記範囲外である場合は、形成されるフロック径が大きくなりにくく、重力ろ過性に劣り、十分な脱水効果が得られない傾向にある。より優れた脱水効果を得る観点から、架橋ポリマーの固有粘度は、０．８〜４．９ｄＬ／ｇであることが好ましく、より好ましくは１．０〜４．５ｄＬ／ｇであり、さらに好ましくは１．２〜４．５ｄＬ／ｇである。
固有粘度は［η］で表され、下記のHugginsの式を用いて算出された値とする。
Hugginsの式： ηＳＰ／Ｃ＝［η］＋ｋ’［η］２Ｃ
上記式において、ηＳＰ：比粘度（＝ηｒｅｌ−１）、ｋ’：Huggins定数、Ｃ：ポリマー溶液濃度、ηｒｅｌ：相対粘度を表す。
異なる濃度の架橋ポリマーの溶液を調製し、各濃度の溶液に対して比粘度ηＳＰを求めて、ηＳＰ／Ｃ対Ｃの関係をプロットし、Ｃを０に外挿した切片の値が固有粘度［η］である。
比粘度ηＳＰは、下記実施例に示すような方法により求められる。
Hugginsの式： ηＳＰ／Ｃ＝［η］＋ｋ’［η］２Ｃ
上記式において、ηＳＰ：比粘度（＝ηｒｅｌ−１）、ｋ’：Huggins定数、Ｃ：ポリマー溶液濃度、ηｒｅｌ：相対粘度を表す。
異なる濃度の架橋ポリマーの溶液を調製し、各濃度の溶液に対して比粘度ηＳＰを求めて、ηＳＰ／Ｃ対Ｃの関係をプロットし、Ｃを０に外挿した切片の値が固有粘度［η］である。
比粘度ηＳＰは、下記実施例に示すような方法により求められる。
［架橋ポリマーの製造方法］
前記架橋ポリマーは、ポリマー構成単位となる単量体と、重合開始剤と、必要に応じて架橋剤とを混合して、重合させることにより製造することができる。
前記架橋ポリマーは、ポリマー構成単位となる単量体と、重合開始剤と、必要に応じて架橋剤とを混合して、重合させることにより製造することができる。
重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩；過酸化ベンゾイル等の有機化酸化物；アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノバレリン酸、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物等が挙げられる。
重合開始剤の使用量は、通常、全単量体量に対して０．００１〜０．１モル％程度である。
重合開始剤の使用量は、通常、全単量体量に対して０．００１〜０．１モル％程度である。
架橋剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
架橋剤の添加量は、架橋ポリマーの固有粘度が上記範囲内となるように調整される。通常、架橋剤を除く、全単量体質量に対して５０〜５００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは８０〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは１００〜２００ｐｐｍである。
架橋剤の添加量は、架橋ポリマーの固有粘度が上記範囲内となるように調整される。通常、架橋剤を除く、全単量体質量に対して５０〜５００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは８０〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは１００〜２００ｐｐｍである。
重合方法の態様は、特に限定されるものではなく、例えば、水溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等が挙げられる。これらのうち、得られた架橋ポリマーの取り扱い容易性や汚泥への溶解性等の観点から、エマルション状液体として得られる製造方法が好ましく、乳化重合法により油中水滴型エマルション（Ｗ／Ｏ型エマルション）状液体として架橋ポリマーを得ることがより好ましい。
乳化重合は、例えば、界面活性剤と油性溶媒とを含む油層混合物中に、架橋ポリマーのポリマー構成単位となる単量体と水と、必要に応じて架橋剤等を含む混合水溶液を添加して撹拌混合して乳化させ、これに重合開始剤を添加することにより行うことができる。このような方法により、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマーが得られる。
前記油性溶媒としては、例えば、灯油、軽油等の鉱物油及びこれらの精製品であるノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン油等を使用することができ、また、これらと同等の性状を有する合成油、植物油、動物油又はそれらの混合物も使用することができる。
前記界面活性剤としては、例えば、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル；ペンタオキシエチレンオレイルアルコールエーテル等のポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等の非イオン性界面活性剤が好適に用いられる。
乳化重合は、例えば、界面活性剤と油性溶媒とを含む油層混合物中に、架橋ポリマーのポリマー構成単位となる単量体と水と、必要に応じて架橋剤等を含む混合水溶液を添加して撹拌混合して乳化させ、これに重合開始剤を添加することにより行うことができる。このような方法により、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマーが得られる。
前記油性溶媒としては、例えば、灯油、軽油等の鉱物油及びこれらの精製品であるノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン油等を使用することができ、また、これらと同等の性状を有する合成油、植物油、動物油又はそれらの混合物も使用することができる。
前記界面活性剤としては、例えば、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル；ペンタオキシエチレンオレイルアルコールエーテル等のポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等の非イオン性界面活性剤が好適に用いられる。
また、このようなエマルション状液体として得られた架橋ポリマーを、スプレードライヤー等を用いた噴霧乾燥により造粒又は粉末化し、乾燥造粒体や粉体としてもよい。このような形態とすれば、汚泥脱水剤の取り扱い容易性が向上させることができる。
［汚泥脱水方法］
本発明の汚泥脱水方法は、食品工場や化学工場、し尿処理場等からの余剰汚泥や混合汚泥等の汚泥に、前記汚泥脱水剤を添加して、前記汚泥を脱水する方法である。
本発明の汚泥脱水剤は、少量でも優れた脱水効果を発揮し得ることから、汚泥に対する添加量を抑制することができ、脱水処理の操作性の向上やコスト低減を図ることができる。例えば、浮遊物質（ＳＳ）濃度が０．４〜４．０質量％程度である場合、前記汚泥脱水剤の添加量は２０〜１６００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、より好ましくは５０〜１２００ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは６０〜８００ｍｇ／Ｌである。
本発明の汚泥脱水方法は、食品工場や化学工場、し尿処理場等からの余剰汚泥や混合汚泥等の汚泥に、前記汚泥脱水剤を添加して、前記汚泥を脱水する方法である。
本発明の汚泥脱水剤は、少量でも優れた脱水効果を発揮し得ることから、汚泥に対する添加量を抑制することができ、脱水処理の操作性の向上やコスト低減を図ることができる。例えば、浮遊物質（ＳＳ）濃度が０．４〜４．０質量％程度である場合、前記汚泥脱水剤の添加量は２０〜１６００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、より好ましくは５０〜１２００ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは６０〜８００ｍｇ／Ｌである。
汚泥に対する前記汚泥脱水剤の添加方法は、特に限定されるものではなく、公知の汚泥脱水剤の添加方法を適用することができる。一般的には、前記汚泥脱水剤中の架橋ポリマー濃度が０．０１〜０．５質量％、好ましくは０．０３〜０．３質量％の水溶液又は水分散液として、汚泥に添加する。場合によっては、粉末等の固形状で添加してもよい。
（他のポリマーとの併用）
本発明の汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法においては、前記汚泥脱水剤と、前記架橋ポリマー以外の他のポリマーとを併用することもできる。併用する他のポリマーとしては、カチオン性官能基を有するポリマー又はアニオン性ポリマーが挙げられる。カチオン性官能基を有するポリマーには、カチオン性ポリマーのみならず、両性ポリマーも含まれる。また、併用できる他のポリマーは、架橋型であっても、直鎖状等の非架橋型であってもよいが、前記汚泥脱水剤の脱水効果を十分に発揮させる観点から、直鎖状のものが好ましい。
これらの他のポリマーも、前記汚泥脱水剤の架橋ポリマーと同様に、ポリマー濃度が０．０１〜０．５質量％の水溶液又は水分散液として、汚泥に添加することが好ましく、より好ましくは、０．０３〜０．３質量％である。また、場合によっては、粉末等の固形状で添加してもよい。
本発明の汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法においては、前記汚泥脱水剤と、前記架橋ポリマー以外の他のポリマーとを併用することもできる。併用する他のポリマーとしては、カチオン性官能基を有するポリマー又はアニオン性ポリマーが挙げられる。カチオン性官能基を有するポリマーには、カチオン性ポリマーのみならず、両性ポリマーも含まれる。また、併用できる他のポリマーは、架橋型であっても、直鎖状等の非架橋型であってもよいが、前記汚泥脱水剤の脱水効果を十分に発揮させる観点から、直鎖状のものが好ましい。
これらの他のポリマーも、前記汚泥脱水剤の架橋ポリマーと同様に、ポリマー濃度が０．０１〜０．５質量％の水溶液又は水分散液として、汚泥に添加することが好ましく、より好ましくは、０．０３〜０．３質量％である。また、場合によっては、粉末等の固形状で添加してもよい。
＜カチオン性官能基を有するポリマー＞
カチオン性官能基を有するポリマーとしては、例えば、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記カチオン性単量体（１）及び（２）のうちから選ばれる１種以上のカチオン性単量体（以下、「カチオン性単量体（１）・（２）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、前記アニオン性単量体（３）０〜５０モル％とからなるポリマーを用いることができる。前記ポリマーは、直鎖状ポリマーであっても、あるいはまた、上述した架橋ポリマーの固有粘度の範囲外の固有粘度を有する架橋型のポリマーであってもよい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーは、その構成単量体が、すべてカチオン性単量体（１）・（２）であってもよく、あるいはまた、カチオン性単量体（１）・（２）１モル％以上１００モル％未満と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、アニオン性単量体（３）０〜５０モル％からなる共重合体であってもよい。
カチオン性官能基を有するポリマーとしては、例えば、ポリマー構成単位の単量体組成が、前記カチオン性単量体（１）及び（２）のうちから選ばれる１種以上のカチオン性単量体（以下、「カチオン性単量体（１）・（２）」と表記する。）１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、前記アニオン性単量体（３）０〜５０モル％とからなるポリマーを用いることができる。前記ポリマーは、直鎖状ポリマーであっても、あるいはまた、上述した架橋ポリマーの固有粘度の範囲外の固有粘度を有する架橋型のポリマーであってもよい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーは、その構成単量体が、すべてカチオン性単量体（１）・（２）であってもよく、あるいはまた、カチオン性単量体（１）・（２）１モル％以上１００モル％未満と、非イオン性単量体０〜９９モル％と、アニオン性単量体（３）０〜５０モル％からなる共重合体であってもよい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーにおけるカチオン性単量体（１）・（２）の具体例としては、前記ポリマーＡ又は前記ポリマーＢについて挙げたものと同様に、２−（（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、２−（（メタ）アクリロイルオキシ）エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等の（メタ）アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩；２−（（メタ）アクリロイルオキシ）エチルジメチルアミン硫酸塩又は塩酸塩、３−（（メタ）アクリロイルオキシ）プロピルジメチルアミン塩酸塩等の（メタ）アクリロイルオキシアルキル第３級アミン塩；３−（（メタ）アクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、３−（（メタ）アクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート等の（メタ）アクリロイルアミノアルキル第四級アンモニウム塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジメタクリルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、（メタ）アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩又は（メタ）アクリロイルオキシアルキル第３級アミン塩が好ましい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーにおける非イオン性単量体の具体例としては、前記ポリマーＡについて挙げたものと同様に、例えば、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等のアミド類；（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル系化合物；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル類；酢酸ビニル等のビニルエステル類；スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン等の芳香族ビニル系化合物等が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、アクリルアミドが好ましい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーにおけるアニオン性単量体（３）の具体例としては、前記ポリマーＣについて挙げたものと同様に、例えば、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、及びこれらのアルカリ金属塩が挙げられる。これらのうち、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのうち、アクリル酸が好ましい。
前記カチオン性官能基を有するポリマーは、前記汚泥脱水剤と混合して１液として添加してもよく、あるいはまた、前記汚泥脱水剤と別々に同時に添加しても、逐次的に添加してもよい。併用する前記汚泥脱水剤とカチオン性官能基を有するポリマーとの質量比は、２０：８０〜８０：２０であることが好ましく、より好ましくは２５：７５〜７５：２５、さらに好ましくは３０：７０〜７０：３０である。
＜アニオン性ポリマー＞
アニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合体、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、アクリルアミドと（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパンスルホン酸塩との共重合体、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパンスルホン酸塩との三元共重合体等が挙げられる。これらのうち、ポリアクリルアミド部分加水分解物、又はアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合体が好ましい。
アニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合体、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、アクリルアミドと（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパンスルホン酸塩との共重合体、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパンスルホン酸塩との三元共重合体等が挙げられる。これらのうち、ポリアクリルアミド部分加水分解物、又はアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合体が好ましい。
前記アニオン性ポリマーを前記汚泥脱水剤と併用する場合には、前記汚泥脱水剤を汚泥に添加した後に、添加することが好ましい。併用する前記汚泥脱水剤とアニオン性ポリマーとの質量比は、５０：５０〜９５：５であることが好ましく、より好ましくは６０：４０〜９０：１０、さらに好ましくは６５：３５〜８０：２０である。
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
［ポリマーの準備］
実施例で用いるポリマー（Ａ１）〜（Ａ５）、（Ｂ１）及び（Ｃ１）を、それぞれ、下記合成例１〜７により製造した。また、下記比較例で用いるポリマー（Ｚ１）及び（Ｚ２）を、それぞれ、下記合成例８及び９により製造した。
また、実施例及び比較例では、市販品であるポリマー（Ｚ３）〜（Ｚ９）も用いた。なお、ポリマー（Ｚ７）はポリアミジン系凝集剤である。
［ポリマーの準備］
実施例で用いるポリマー（Ａ１）〜（Ａ５）、（Ｂ１）及び（Ｃ１）を、それぞれ、下記合成例１〜７により製造した。また、下記比較例で用いるポリマー（Ｚ１）及び（Ｚ２）を、それぞれ、下記合成例８及び９により製造した。
また、実施例及び比較例では、市販品であるポリマー（Ｚ３）〜（Ｚ９）も用いた。なお、ポリマー（Ｚ７）はポリアミジン系凝集剤である。
（合成例１）ポリマー（Ａ１）の合成
撹拌機、冷却管、窒素導入管及び温度計を付した１Ｌ４ツ口セパラブルフラスコに、ノルマルパラフィン３１２ｇ、ペンタオキシエチレンオレイルアルコールエーテル２５ｇ、及びソルビタンモノオレート２５ｇを仕込み、撹拌混合し、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３８８ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）２８ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０４ｇ、及び純水２２２ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。窒素ガスを気相に流しながら、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液２ｇを加え、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマーを得た。
このエマルション状液体を卓上型スプレードライヤーにて噴霧乾燥させ、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ１）を得た。
撹拌機、冷却管、窒素導入管及び温度計を付した１Ｌ４ツ口セパラブルフラスコに、ノルマルパラフィン３１２ｇ、ペンタオキシエチレンオレイルアルコールエーテル２５ｇ、及びソルビタンモノオレート２５ｇを仕込み、撹拌混合し、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３８８ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）２８ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０４ｇ、及び純水２２２ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。窒素ガスを気相に流しながら、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液２ｇを加え、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマーを得た。
このエマルション状液体を卓上型スプレードライヤーにて噴霧乾燥させ、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ１）を得た。
（合成例２）ポリマー（Ａ２）の合成
合成例１において、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの添加量を０．０６ｇとし、また、スプレードライヤーによる噴霧乾燥は行わず、それ以外は合成例１と同様にして、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ａ２）を得た。
合成例１において、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの添加量を０．０６ｇとし、また、スプレードライヤーによる噴霧乾燥は行わず、それ以外は合成例１と同様にして、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ａ２）を得た。
（合成例３）ポリマー（Ａ３）の合成
合成例１において、油層混合物に添加する原料配合組成のうち、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液を３４９ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）を６８ｇ、及びＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０５ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ３）を得た。
合成例１において、油層混合物に添加する原料配合組成のうち、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液を３４９ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）を６８ｇ、及びＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０５ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ３）を得た。
（合成例４）ポリマー（Ａ４）の合成
合成例１において、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの添加量を０．０３５ｇとし、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ４）を得た。
合成例１において、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの添加量を０．０３５ｇとし、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ａ４）を得た。
（合成例５）ポリマー（Ａ５）の合成
合成例１と同様にして、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３４９ｇアクリルアミド（ＡＡＭ）６８ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０６５ｇ、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩０．２６ｇ、及び純水２２２ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。窒素ガスを気相に流しながら、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ａ５）を得た。
合成例１と同様にして、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３４９ｇアクリルアミド（ＡＡＭ）６８ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０６５ｇ、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩０．２６ｇ、及び純水２２２ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。窒素ガスを気相に流しながら、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ａ５）を得た。
（合成例６）ポリマー（Ｂ１）の合成
合成例１において、前記油層混合物に添加する混合水溶液の配合組成を、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）の７０質量％水溶液３７０ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）７６ｇ、純水１９２ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液１ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ｂ１）を得た。
合成例１において、前記油層混合物に添加する混合水溶液の配合組成を、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）の７０質量％水溶液３７０ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）７６ｇ、純水１９２ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液１ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ｂ１）を得た。
（合成例７）ポリマー（Ｃ１）の合成
合成例１と同様にして、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３６３ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）２８ｇ、アクリル酸（ＡＡ）７．２ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０４ｇ、及び純水２４０ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。その後、窒素ガスを気相に流しながら、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液２ｇを加え、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ｃ１）を得た。
合成例１と同様にして、油層混合物を調製した。
次いで、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液３６３ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）２８ｇ、アクリル酸（ＡＡ）７．２ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０４ｇ、及び純水２４０ｇの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下で５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間液中に吹き込んだ。その後、窒素ガスを気相に流しながら、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液２ｇを加え、４５〜５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ｃ１）を得た。
（合成例８）ポリマー（Ｚ１）の合成
合成例２において、油層混合物に添加する原料配合組成のうち、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０３ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液を１．５ｇに変更し、それ以外は合成例２と同様にして、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ｚ１）を得た。
合成例２において、油層混合物に添加する原料配合組成のうち、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０３ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液を１．５ｇに変更し、それ以外は合成例２と同様にして、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体として架橋ポリマー（Ｚ１）を得た。
（合成例９）ポリマー（Ｚ２）の合成
合成例１の油層混合物に添加する原料配合組成のうち、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液を３４９ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）を６８ｇ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０５ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液を４．５ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ｚ２）を得た。
合成例１の油層混合物に添加する原料配合組成のうち、２−（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（ＤＡＡ）の８０質量％水溶液を３４９ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭ）を６８ｇ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを０．０５ｇ、及び２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）の４質量％トルエン溶液を４．５ｇに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、水分が５質量％以下の粉体として架橋ポリマー（Ｚ２）を得た。
［固有粘度測定］
上記の各ポリマーについて、以下のようにして、固有粘度を求めた。
（１）キャノンフェンスケ粘度計（株式会社草野化学製Ｎｏ．７５）５本をガラス器具用中性洗剤に１日以上浸漬後、脱イオン水で十分洗浄し、乾燥させた。
（２）精秤したポリマー０．３ｇを脱イオン水に、マグネティックスターラーにて５００ｒｐｍでの撹拌下で加え、２時間撹拌後、１５〜２４時間静置して０．２質量％水溶液を調製した。その後、５００ｒｐｍで３０分間撹拌した後、３Ｇ２グラスフィルターで全量ろ過した。
なお、ポリマー（Ａ２）、（Ａ５）、（Ｃ１）及び（Ｚ１）については、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体を大過剰のアセトンに添加して析出精製を行い、この析出物を真空乾燥して粉体として、固有粘度測定に供した。
（３−１）ポリマー（Ａ１）〜（Ａ５）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｚ１）〜（Ｚ４）、（Ｚ６）及び（Ｚ８）については、ろ液５０ｍＬに２Ｎ硝酸ナトリウム水溶液５０ｍＬを加え、マグネティックスターラーにて５００ｒｐｍで２０分間撹拌した後、ポリマー濃度０．１質量％の１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を得、これを１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液で希釈して０．０２〜０．１質量％の範囲内の５段階の濃度のポリマー試料溶液を調製した。なお、１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液（１Ｎ−ＮａＮＯ３）をブランク液とした。
（３−２）ポリマー（Ｚ５）については、前記（３−１）において、２Ｎ又は１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液の代わりに０．２Ｎ又は０．１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を用いて、ポリマー試料溶液を調製した。なお、０．１Ｎ塩化ナトリウム水溶液（０．１Ｎ−ＮａＣｌ）をブランク液とした。
（３−３）ポリマー（Ｚ７）及び（Ｚ９）については、前記（３−１）において、２Ｎ又は１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液の代わりに２Ｎ又は１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を用いて、ポリマー試料溶液を調製した。なお、１Ｎ塩化ナトリウム水溶液（１Ｎ−ＮａＣｌ）をブランク液とした。
（４）温度３０℃（±０．０２℃以内）に調整した恒温水槽内に、前記粘度計５本を垂直に取り付けた。各粘度計にホールピペットにてブランク液１０ｍＬを入れた後、温度を一定にするために約３０分間静置した。その後、スポイト栓を用いて液を吸い上げ、自然落下させて、標線を通過する時間をストップウォッチで１／１００秒単位まで測定した。この測定を、各粘度計について５回繰り返し、平均値をブランク値（ｔ０）とした。
（５）上記で調製した５段階の濃度のポリマー試料溶液各１０ｍＬを、ブランク液の測定を行った粘度計５本に入れ、温度を一定にするために約３０分間静置した。その後、ブランク液の測定と同様の操作を３回繰り返し、濃度ごとの通過時間の平均値を測定値（ｔ）とした。
（６）前記ブランク値ｔ０及び測定値ｔ、及びポリマー試料溶液の濃度Ｃ［質量／体積％］（＝Ｃ［ｇ／ｄＬ］）から、相対粘度ηｒｅｌ、比粘度ηＳＰ、及び還元粘度ηＳＰ／Ｃ［ｄＬ／ｇ］を下記の関係式から求めた。
ηｒｅｌ＝ｔ／ｔ０
ηＳＰ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ０＝ηｒｅｌ−１
これらの値から、上述したHugginsの式に基づく固有粘度の求め方に従って、各ポリマーの固有粘度［η］を算出した。
上記の各ポリマーについて、以下のようにして、固有粘度を求めた。
（１）キャノンフェンスケ粘度計（株式会社草野化学製Ｎｏ．７５）５本をガラス器具用中性洗剤に１日以上浸漬後、脱イオン水で十分洗浄し、乾燥させた。
（２）精秤したポリマー０．３ｇを脱イオン水に、マグネティックスターラーにて５００ｒｐｍでの撹拌下で加え、２時間撹拌後、１５〜２４時間静置して０．２質量％水溶液を調製した。その後、５００ｒｐｍで３０分間撹拌した後、３Ｇ２グラスフィルターで全量ろ過した。
なお、ポリマー（Ａ２）、（Ａ５）、（Ｃ１）及び（Ｚ１）については、Ｗ／Ｏ型エマルション状液体を大過剰のアセトンに添加して析出精製を行い、この析出物を真空乾燥して粉体として、固有粘度測定に供した。
（３−１）ポリマー（Ａ１）〜（Ａ５）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｚ１）〜（Ｚ４）、（Ｚ６）及び（Ｚ８）については、ろ液５０ｍＬに２Ｎ硝酸ナトリウム水溶液５０ｍＬを加え、マグネティックスターラーにて５００ｒｐｍで２０分間撹拌した後、ポリマー濃度０．１質量％の１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を得、これを１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液で希釈して０．０２〜０．１質量％の範囲内の５段階の濃度のポリマー試料溶液を調製した。なお、１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液（１Ｎ−ＮａＮＯ３）をブランク液とした。
（３−２）ポリマー（Ｚ５）については、前記（３−１）において、２Ｎ又は１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液の代わりに０．２Ｎ又は０．１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を用いて、ポリマー試料溶液を調製した。なお、０．１Ｎ塩化ナトリウム水溶液（０．１Ｎ−ＮａＣｌ）をブランク液とした。
（３−３）ポリマー（Ｚ７）及び（Ｚ９）については、前記（３−１）において、２Ｎ又は１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液の代わりに２Ｎ又は１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を用いて、ポリマー試料溶液を調製した。なお、１Ｎ塩化ナトリウム水溶液（１Ｎ−ＮａＣｌ）をブランク液とした。
（４）温度３０℃（±０．０２℃以内）に調整した恒温水槽内に、前記粘度計５本を垂直に取り付けた。各粘度計にホールピペットにてブランク液１０ｍＬを入れた後、温度を一定にするために約３０分間静置した。その後、スポイト栓を用いて液を吸い上げ、自然落下させて、標線を通過する時間をストップウォッチで１／１００秒単位まで測定した。この測定を、各粘度計について５回繰り返し、平均値をブランク値（ｔ０）とした。
（５）上記で調製した５段階の濃度のポリマー試料溶液各１０ｍＬを、ブランク液の測定を行った粘度計５本に入れ、温度を一定にするために約３０分間静置した。その後、ブランク液の測定と同様の操作を３回繰り返し、濃度ごとの通過時間の平均値を測定値（ｔ）とした。
（６）前記ブランク値ｔ０及び測定値ｔ、及びポリマー試料溶液の濃度Ｃ［質量／体積％］（＝Ｃ［ｇ／ｄＬ］）から、相対粘度ηｒｅｌ、比粘度ηＳＰ、及び還元粘度ηＳＰ／Ｃ［ｄＬ／ｇ］を下記の関係式から求めた。
ηｒｅｌ＝ｔ／ｔ０
ηＳＰ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ０＝ηｒｅｌ−１
これらの値から、上述したHugginsの式に基づく固有粘度の求め方に従って、各ポリマーの固有粘度［η］を算出した。
各ポリマーについての固有粘度の測定結果を下記表１に示す。
なお、表１の単量体組成における略称は以下のとおりである。
・カチオン性単量体（１）
ＤＡＡ：２−（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
ＤＡＭ：２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロライド
ＤＡＭ（Ｂｚ）：２−（メタクリロイルオキシ）エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
ＤＡＭ（硫酸）：２−（メタクリロイルオキシ）エチルジメチルアミン硫酸塩
・非イオン性単量体
ＡＡＭ：アクリルアミド
・カチオン性単量体（２）
ＤＡＤＭＡＣ：ジアリルジメチルアンモニウムクロライド
・アニオン性単量体（３）
ＡＡ：アクリル酸
ＮａＡ：アクリル酸ナトリウム
なお、表１の単量体組成における略称は以下のとおりである。
・カチオン性単量体（１）
ＤＡＡ：２−（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
ＤＡＭ：２−（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロライド
ＤＡＭ（Ｂｚ）：２−（メタクリロイルオキシ）エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
ＤＡＭ（硫酸）：２−（メタクリロイルオキシ）エチルジメチルアミン硫酸塩
・非イオン性単量体
ＡＡＭ：アクリルアミド
・カチオン性単量体（２）
ＤＡＤＭＡＣ：ジアリルジメチルアンモニウムクロライド
・アニオン性単量体（３）
ＡＡ：アクリル酸
ＮａＡ：アクリル酸ナトリウム
［汚泥脱水評価］
上記表１に示す各種ポリマーを用いた汚泥脱水剤試料について、各種汚泥に対する汚泥脱水の評価試験を行った。なお、下記評価試験で用いた各ポリマーの水溶液のポリマー濃度は、ポリマー（Ｚ９）以外は０．２質量％、ポリマー（Ｚ９）は０．１質量％とした。
上記表１に示す各種ポリマーを用いた汚泥脱水剤試料について、各種汚泥に対する汚泥脱水の評価試験を行った。なお、下記評価試験で用いた各ポリマーの水溶液のポリマー濃度は、ポリマー（Ｚ９）以外は０．２質量％、ポリマー（Ｚ９）は０．１質量％とした。
下記表２に、評価試験に用いた各種汚泥の性状を示す。なお、汚泥の性状における各成分の略称及び測定方法（下水道試験法に準拠）は下記のとおりである。また、表２中の各成分量の単位表記の「％」は、質量％を意味する。
ＳＳ（Suspended Solid）：浮遊物質；汚泥１００ｍＬを３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して上澄み液を除去し、沈殿物を水洗しながら秤量済みのルツボに流し込み、１０５〜１１０℃で乾燥した後の質量を汚泥に対する質量割合で示した。
ＶＳＳ（Volatile suspended solids）：浮遊物質の強熱減量；浮遊物質を秤量した後の浮遊物質入りのルツボを６００±２５℃の範囲内の温度で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を浮遊物質に対する質量割合で示した。
ＴＳ（Total solids）；蒸発残留物；汚泥１００ｍＬを秤量済みのルツボに入れ、１０５〜１１０℃で乾燥した後の質量を汚泥に対する質量割合で示した。
ＶＴＳ（Volatile Total Solids）：強熱減量；蒸発残留物を秤量した後の蒸発残留物入りのルツボを６００±２５℃の範囲内の温度で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を蒸発残留物に対する質量割合で示した。
繊維分：汚泥１００ｍＬを１００メッシュのふるいでろ過し、ふるい上の残留物を水洗しながらルツボに流し込み、１０５〜１１０℃で乾燥した後のルツボを秤量した。その後、６００±２５℃の温度範囲で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を浮遊物質に対する質量割合で示した。
ＳＳ（Suspended Solid）：浮遊物質；汚泥１００ｍＬを３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して上澄み液を除去し、沈殿物を水洗しながら秤量済みのルツボに流し込み、１０５〜１１０℃で乾燥した後の質量を汚泥に対する質量割合で示した。
ＶＳＳ（Volatile suspended solids）：浮遊物質の強熱減量；浮遊物質を秤量した後の浮遊物質入りのルツボを６００±２５℃の範囲内の温度で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を浮遊物質に対する質量割合で示した。
ＴＳ（Total solids）；蒸発残留物；汚泥１００ｍＬを秤量済みのルツボに入れ、１０５〜１１０℃で乾燥した後の質量を汚泥に対する質量割合で示した。
ＶＴＳ（Volatile Total Solids）：強熱減量；蒸発残留物を秤量した後の蒸発残留物入りのルツボを６００±２５℃の範囲内の温度で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を蒸発残留物に対する質量割合で示した。
繊維分：汚泥１００ｍＬを１００メッシュのふるいでろ過し、ふるい上の残留物を水洗しながらルツボに流し込み、１０５〜１１０℃で乾燥した後のルツボを秤量した。その後、６００±２５℃の温度範囲で強熱し、放冷後秤量して、強熱前後の質量の差を浮遊物質に対する質量割合で示した。
（実施例１）
ポリマー（Ａ１）の０．２質量％水溶液とポリマー（Ｚ４）の０．２質量％水溶液とを質量比５０：５０で混合し、汚泥脱水剤試料（ポリマー水溶液）を調製した。
この汚泥脱水剤試料を、３００ｍＬビーカーに採取した汚泥１ ２００ｍＬに、１２０ｍｇ／Ｌ（０．９質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌して、凝集フロックを形成させた。
ポリマー（Ａ１）の０．２質量％水溶液とポリマー（Ｚ４）の０．２質量％水溶液とを質量比５０：５０で混合し、汚泥脱水剤試料（ポリマー水溶液）を調製した。
この汚泥脱水剤試料を、３００ｍＬビーカーに採取した汚泥１ ２００ｍＬに、１２０ｍｇ／Ｌ（０．９質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌して、凝集フロックを形成させた。
（実施例２〜２４及び比較例１〜２４）
実施例１において、汚泥の種類、使用するポリマーの種類及び添加量を下記表３に示すように変更し、それ以外は実施例１と同様にして、汚泥脱水剤試料を調製し、汚泥に添加して、凝集フロックを形成させた。
実施例１において、汚泥の種類、使用するポリマーの種類及び添加量を下記表３に示すように変更し、それ以外は実施例１と同様にして、汚泥脱水剤試料を調製し、汚泥に添加して、凝集フロックを形成させた。
（実施例２５）
３００ｍＬビーカーに採取した汚泥５ ２００ｍＬに、ポリマー（Ａ１）の０．２質量％水溶液を９０ｍｇ／Ｌ（０．４０質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌した後、ポリマー（Ｚ９）（アニオン性ポリマー）の０．１質量％水溶液を３５ｍｇ／Ｌ（０．１５質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、さらに１８０ｒｐｍで２０秒間撹拌して、凝集フロックを形成させた。
３００ｍＬビーカーに採取した汚泥５ ２００ｍＬに、ポリマー（Ａ１）の０．２質量％水溶液を９０ｍｇ／Ｌ（０．４０質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌した後、ポリマー（Ｚ９）（アニオン性ポリマー）の０．１質量％水溶液を３５ｍｇ／Ｌ（０．１５質量％／ＳＳ）のポリマー添加量で添加し、さらに１８０ｒｐｍで２０秒間撹拌して、凝集フロックを形成させた。
（比較例２５）
実施例２５において、ポリマー（Ａ１）に代えてポリマー（Ｚ３）を用い、それ以外は実施例２５と同様にして、凝集フロックを形成させた。
実施例２５において、ポリマー（Ａ１）に代えてポリマー（Ｚ３）を用い、それ以外は実施例２５と同様にして、凝集フロックを形成させた。
汚泥脱水剤試料についての評価試験項目及びその評価方法は、以下のとおりである。これらの評価結果を下記表３及び４にまとめて示す。
＜フロック径＞
上記実施例及び比較例で形成した凝集フロックについて、ビーカーの上から観察できる約１００個のフロック径をメジャーで目視にて測定し、おおよその平均サイズを求めた。
このフロック径が大きいほど、汚泥脱水剤のフロック形成力が高く、脱水効果に優れていると言える。
＜２０秒ろ過量＞
２００ｍＬメスシリンダー上に内径８０ｍｍ、孔径約１ｍｍのブフナーロートを設置し、その上に直径５０ｍｍのポリ塩化ビニル製の筒を設置した。この筒内に、上記でフロック径を測定した後の凝集した汚泥を一気に注いで、注液から２０秒後のろ過量をメスシリンダーの目盛から読み取って測定した。
このろ過量が多いほど、重力ろ過性に優れ、脱水効果に優れていると言える。
＜ＳＳリーク量＞
上記の２０秒ろ過量測定後、注液から６０秒後にブフナーロートを通過した汚泥の固形分量をＳＳリーク量としてメスシリンダーの目盛から読み取って測定した。
ＳＳリーク量は、少ないほど、形成されたフロックの凝集性能に優れ、脱水効果に優れていると言える。
＜ケーキ含水率＞
上記のＳＳリーク量測定の後、ブフナーロート上に残った凝集物を、直径３０ｍｍ、高さ１７．５ｍｍのポリ塩化ビニル製カラムに詰めた。カラムを外し、０．１ＭＰａで６０秒間圧搾し、脱水ケーキを得た。この脱水ケーキの質量と、該脱水ケーキを１０５℃で乾燥させた後の質量とを測定し、減量分を脱水ケーキの含水量とみなしてケーキ含水率を算出した。
ケーキ含水率が８０〜８５質量％程度であれば、該脱水ケーキを従来と同様に取り扱うことができ、乾燥処理等の観点から、値が低い方が好ましい。
＜フロック径＞
上記実施例及び比較例で形成した凝集フロックについて、ビーカーの上から観察できる約１００個のフロック径をメジャーで目視にて測定し、おおよその平均サイズを求めた。
このフロック径が大きいほど、汚泥脱水剤のフロック形成力が高く、脱水効果に優れていると言える。
＜２０秒ろ過量＞
２００ｍＬメスシリンダー上に内径８０ｍｍ、孔径約１ｍｍのブフナーロートを設置し、その上に直径５０ｍｍのポリ塩化ビニル製の筒を設置した。この筒内に、上記でフロック径を測定した後の凝集した汚泥を一気に注いで、注液から２０秒後のろ過量をメスシリンダーの目盛から読み取って測定した。
このろ過量が多いほど、重力ろ過性に優れ、脱水効果に優れていると言える。
＜ＳＳリーク量＞
上記の２０秒ろ過量測定後、注液から６０秒後にブフナーロートを通過した汚泥の固形分量をＳＳリーク量としてメスシリンダーの目盛から読み取って測定した。
ＳＳリーク量は、少ないほど、形成されたフロックの凝集性能に優れ、脱水効果に優れていると言える。
＜ケーキ含水率＞
上記のＳＳリーク量測定の後、ブフナーロート上に残った凝集物を、直径３０ｍｍ、高さ１７．５ｍｍのポリ塩化ビニル製カラムに詰めた。カラムを外し、０．１ＭＰａで６０秒間圧搾し、脱水ケーキを得た。この脱水ケーキの質量と、該脱水ケーキを１０５℃で乾燥させた後の質量とを測定し、減量分を脱水ケーキの含水量とみなしてケーキ含水率を算出した。
ケーキ含水率が８０〜８５質量％程度であれば、該脱水ケーキを従来と同様に取り扱うことができ、乾燥処理等の観点から、値が低い方が好ましい。
なお、比較例３及び１２については、凝集フロックのろ過及び圧搾を行うことできなかった。また、比較例１１、１４、１８、１９、２１及び２２については、凝集フロックの圧搾を行うことできなかった。
表３及び４に示した結果から分かるように、所定の固有粘度の架橋ポリマーを含む本発明の汚泥脱水剤によれば、フロック径が大きくなり、２０秒ろ過量が多く、ＳＳリーク量が少なくなり、また、ケーキ含水率を低下させることができた。すなわち、本発明の汚泥脱水剤は、脱水効果に優れていることが確認された。
また、本発明の汚泥脱水剤とそれ以外の他のポリマーを併用した場合は、フロック径がより大きくなり、良好な凝集性を示す傾向が見られた。
また、本発明の汚泥脱水剤とそれ以外の他のポリマーを併用した場合は、フロック径がより大きくなり、良好な凝集性を示す傾向が見られた。
Claims (6)
- ポリマーとして下記ポリマーＡのみを含み、前記ポリマーＡは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．８〜３．７ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
ポリマーＡ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体１〜１００モル％と、非イオン性単量体０〜９９モル％とからなる架橋ポリマー
（式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基であり、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基であり、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基である。Ａは酸素原子又はＮＨ基であり、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基である。Ｘ-は陰イオンである。） - エマルション状液体、又はその乾燥造粒体もしくは粉体である、請求項１に記載の汚泥脱水剤。
- 請求項１又は２に記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して、前記汚泥を脱水する、汚泥脱水方法。
- 下記ポリマーＣを含み、前記ポリマーＣは、１．０Ｎ硝酸ナトリウム水溶液における３０℃での固有粘度が０．５〜５．０ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
ポリマーＣ：ポリマー構成単位の単量体組成が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体３０〜９８モル％と、下記一般式（３）で表されるアニオン性単量体２〜７０モル％と、非イオン性単量体０〜６８モル％とからなる架橋ポリマー
（式（１）中、Ｒ1は水素原子又はメチル基であり、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基であり、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基又はベンジル基である。Ａは酸素原子又はＮＨ基であり、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はアルコキシレン基である。Ｘ-は陰イオンである。）
（式（３）中、Ｒ7は水素原子又はＣＨ2ＣＯＯＹであり、Ｒ8は水素原子、メチル基又はＣＯＯＹである。ＱはＳＯ3 -、Ｃ6Ｈ4ＳＯ3 -、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2ＳＯ3 -又はＣＯＯ-である。Ｙは水素原子又は陽イオンである。） - エマルション状液体、又はその乾燥造粒体もしくは粉体である、請求項４に記載の汚泥脱水剤。
- 請求項４又は５に記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して、前記汚泥を脱水する、汚泥脱水方法。
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