JPH04166300A - 汚泥脱水剤用組成物 - Google Patents

汚泥脱水剤用組成物

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JPH04166300A
JPH04166300A JP2294875A JP29487590A JPH04166300A JP H04166300 A JPH04166300 A JP H04166300A JP 2294875 A JP2294875 A JP 2294875A JP 29487590 A JP29487590 A JP 29487590A JP H04166300 A JPH04166300 A JP H04166300A
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sludge
iii
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郁夫 林
Kenji Takayama
賢二 高山
Toshiyuki Imai
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Asahi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、下水処理、し尿処理、各種産業廃水、生活廃
水などの処理により生じる汚泥の凝集、脱水に有効な脱
水剤用組成物に関する。
[従来の技術] 従来より各種産業廃水、下水、し尿の処理などにより生
じる汚泥は、カチオン性高分子化合物を添加した後、ス
クリューデカンタ−、フィルタープIノス、ベルトプレ
スなどで脱水してから処理されている。
それらの汚泥は主に有機質よりなり、しばしばその一部
は腐敗している。そのため、汚泥は一般的に粘結性と親
水性、吸水性を有l−でおり、加えて強度が低くかさば
っているため、そのままでは機械的に脱水処理をして廃
棄処分をすることはできない。このことが脱水前処理用
の薬剤の添加が必要な理由の一つである。
脱水処理された汚泥(以下脱水ケーキという)は、埋め
立てなどに用いられることもあるが大部分は焼却処分さ
れる。焼却において使用される燃料の大部分は脱水され
た汚泥中の水分蒸発に使用されるが、一般的に脱水ケー
キ中の水分が1%低下すると燃料を10%程度節約可能
とされている。
そのため、焼却処分における燃料費用を節減するために
脱水ケーキの低含水率化が要望されている。
これもまた薬剤添加の理由であり、ケーキ含水率の低さ
が添加する薬剤を選択する基準でもある。
このような汚泥の脱水には、これまで主に高分子量のカ
チオン性高分子化合物、特にジメチルアミノエチルメタ
クリレートの第4級アンモニウム塩または酸塩を重合成
分として含む高分子脱水剤が広く用いられてきた。
ところで、特に有機性の高い汚泥、例えば多量の生活廃
水を含む下水処理場より生ずる汚泥やし尿処理場より生
ずる汚泥などに対しては上記のような通常のカチオン性
高分子脱水剤を使用しても十分な脱水効果が得られない
ことが多く、そのような場合には脱水ケーキの含水率が
低くならないのみならず、脱水したフロックの強度も弱
く、懸濁質(以下SSという)の回収率も低い。
このような汚泥の脱水に対しては、ポリアクリルアミド
をマンニッヒ変性したカチオン性高分子脱水剤とアニオ
ン性高分子脱水剤の併用(特開昭58−1397 ’9
9号)、通常のカチオン性高分子脱水剤とアニオン性高
分子脱水剤の併用(特開昭58−215454号)など
が提案された。
しかし、それらのようにカチオン性高分子脱水剤とアニ
オン性高分子脱水剤を併用する方法は、SS回収率、脱
水ケーキの含水率低下、ケーキの剥離性などにおいて改
善をなしたが、いずれの場合も各成分の混合比の設定や
混合操作の煩雑さが問題として残る。また、マンニッヒ
変性ポリマーは保存安定性が良好でなく、数か月程度の
保存によっても不溶性部分が生成するため脱水効果の低
下が起こりやすい。
このような問題をも解決するために、ジメチルアミノプ
ロピルアクリルアミドの酸塩と(メタ)。
アクリル酸またはその塩との共重合により得られる、カ
チオン基とアニオン基とを合せ持つ両性高分子化合物に
よる脱水剤(特開平2−14799号)も提案され、こ
れにより、保存安定性、脱水性能、pHの高い汚泥の処
理能力を有する優れた汚泥脱水剤が出現した。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、残念なことにこの両性高分子化合物の汚
泥脱水剤をもってしても、添加後の凝集フロックにべと
つきやくずれがあったり、フロックの大きさにばらつき
があり汚泥の再凝結が起こるなど、現状のままでは満足
し得ない点もまた見いだされている。
[課題を解決するだめの手段] 本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、カチオン性高分子化合物に対しである種の
両性高分子化合物を添加することによって、凝集脱水性
能並びに凝集フロックの性質を改善した脱水剤用組成物
が得られることを見出だし、これに基づいて本発明を完
成させた。
すなわち、本発明は、 カチオン性高分子化合物と、 下記の一般式(I)、(II)、(IN’ )、(II
I ’)および(III ’ )で示されるカチオン系
単位の少なくとも1種と下記の一般式(IV)で示され
るアニオン系単位とを含む両性高分子化合物とを、 両性高分子化合物が全体の0.1〜重量15%となるよ
うに添加混合して調製される汚泥脱水剤用組成物を要旨
とするものである。
(I) −(CH2−CH)− 驚 CH2 /\ R,R2 (II) \ / (Ill  ) −(CH2CHCHCH2)− /\ s  Rb (Ill  ′)           CJ/ \ −(CH2−OHCH)  − (IV)           R3 Y’      Y” [ただし、上記式(I)、(II)、(I+’ ”)、
(III )、(III ’ )および(1■)におい
て、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子、メチル基ま
たはシクロヘキシル基であり、R3は水素原子またはメ
チル基であり、R4は水素原子、メチル基またはベンジ
ル基であり、R9、R6はそれぞれ独立にメチル基また
はベンジル基であり、Xはアニオン(例えばハロゲン、
メチル硫酸等のアニオン)であり、Yは結合するカルボ
キシル基それぞれに対し独立に水素、ナトリウム、カリ
ウムまたはアンモニウムである。コ 本発明の汚泥脱水剤用組成物に用いられるカチオン性高
分子化合物はとくに限定されないが、例示すれば、ジア
ルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノ
アルキルメタアクリレート、ジアルキルアミノアルキル
アクリルアミドもしくはジアルキルアミノアルキルメタ
アクリルアミドの4級化物または酸付加塩の単独重合体
、上記のモノマーとアクリルアミドまたはメタアクリル
アミドとの共重合体、ポリアクリルアミドのマンニッヒ
変性物またはホフマン分解物、ジアリルジメチルアンモ
ニウムクロリドの単独重合体または共重合体、ビニルア
ミンの単独重合体または共重合体、ビニルイミダシリン
の単独重合体または共重合体、ポリエチレンイミン、エ
ピノ10ヒドリンーアミン縮合物、ジシアンジアミド縮
合物、モノアリルアミンの単独重合体、ジアリルアミン
の単独重合体、N−アルキルジアリルアミンの即独重合
体などが可能である。
これらのカチオン性高分子の分子量は10,000〜1
5.000.oooの範囲が好ましい。
以上にあげたカチオン性高分子化合物は、相互作用によ
る悪影響が見られない限りにおいて、それぞれいかなる
種類のいかなる比率での混合も可能である。
このうち特に好ましく用いられるものは、ジアルキルア
ミノアルキルアクリレートもしくはジアルキルアミノア
ルキルメタアクリレートの第4級化物または酸付加塩の
単独重合体、上記のアクリレートモノマーとアクリルア
ミドまたはメタアクリルアミドとの共重合体、ジアルキ
ルアミノアルキルアクリルアミドもしくはジアルキルア
ミノアルキルメタアクリルアミドの第4級化物または酸
付加塩の単独重合体、またはジアルキルアミノアルキル
アクリルアミドもしくはジアルキルアミノアルキルメタ
アクリルアミドの第4級化物または酸付加塩とアクリル
アミドもしくはメタアクリルアミドとの共重合体である
その分子量は、i、ooo、ooo〜15,000,0
00の範囲であることがとくに好ましい。
次に両性高分子化合物について説明する。
この両性高分子化合物は、上記一般式(1)、(II)
、(II’ )、(III ’)および(III ’ 
)で示されるカチオン系単位の少なくとも1種と下記の
一般式(IV)で示されるアニオン系単位とを含むもの
であるが、好ましい両性高分子化合物と(7て下記のも
のが挙げられる。
(A )                R3(B)
                 R3■ −(C)I 2−CH−CI −CH2”)m−(CI
 −C)。−■ R4Y’   Y’ R4Y”    Y” (C) R3 −(CH2CHCH−CH□ )、、、−(CH−C)
。−II           II /\ R9R6Y4′Y’ /\ R5R6Y+Y+ これらの両性高分子化合物(A)、(B)、(B′)、
(C)および(C′)において、カチオン系単位とアニ
オン系単位とは交互にまたはランダム状に結合している
上記両性高分子化合物は、カチオン性のモノマーとして
、例えばモノアリルアミン、N−メチルアリルアミン、
N、N−ジメチルアリルアミン、N−シクロへキシルア
リルアミン、N、N−(メチル)シクロへキシルアリル
アミン、N、N−ジシクロへキシルアリルアミン、ジア
リルアミン、N−メチルジアリルアミン、N−ベンジル
ジアリルアミン、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、
臭化ジアリルジメチルアンモニウム、ヨウ化ジアリルジ
メチルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルジメチルアン
モニウム、塩化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、
臭化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、ヨウ化ジア
リルメチルベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリル
メチルベンジルアンモニウム、塩化ジアリルジベンジル
アンモニウム、臭化ジアリルジベンジルアンモニウム、
ヨウ化ジアリルジベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジ
アリルジベンジルアンモニウムなどを用い、アニオン性
のモノマーとして、例えはマレイン酸、シトラコン酸ま
たはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム
塩などを用い、これらを共重合することにより得られる
カチオン性のモノマーとしては、モノアリルアミン、ジ
アリルアミン、メチルジアリルアミン、ジアリルジメチ
ルアンモニウムクロリドなどを、アニオン性のモノマー
としてはマレイン酸およびシトラコン酸などを用いるの
が特に好ましい。
上記のカチオン系単位およびアニオン系単位の共重合後
のポリマーにおけるモル存在比は、5:1からに3、好
ましくは3:1から1=2の範囲である。
両性高分子化合物の分子量はi、ooo〜10,000
,000の範囲であることが好ましい。
両性高分子化合物の具体例を示すと、以下のものなどが
あげられる。
一般式(A)で示される両性高分子化合物には、モノア
リルアミン、N−メチルアリルアミン、N。
N−ジメチルアリルアミン、N−シクロへキシルアリル
アミン、N、N−(メチル)シクロヘキシルアリルアミ
ンまたはN、N−ジシクロへキシルアリルアミンとマレ
イン酸、シトラコン酸またはそれらのナトリウム塩、カ
リウム塩、アンモニウム塩との共重合体などがあげられ
る。
一般式(B)または(B′)で示される両性高分子化合
物には、ジアリルアミン、N−メチルジアリルアミンま
たはN−ベンジルジアリルアミンとマレイン酸、シトラ
コン酸またはそれらのすトリウム塩、カリウム塩、アン
モニウム塩との共重合体などがあげられる。
一般式(C)または(C′)で示される両性高分子化合
物には、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、臭化ジア
リルジメチルアンモニウム、ヨウ化ジアリルジメチルア
ンモニウム、メチル硫酸ジアリルジメチルアンモニウム
、塩化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、臭化ジア
リルメチルベンジルアンモニウム、ヨウ化ジアリルメヂ
ルベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルメチルベ
ンジルアンモニウム、塩化ジアリルジベンジルアンモニ
ウム、臭化ジアリルジベンジルアンモニウム、ヨウ化ジ
アリルジベンジルアンモニウムまたはメチル硫酸ジアリ
ルジベンジルアンモニウムとマレイン酸、シトラコン酸
またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウ
ム塩との共重合体などがあげられる。
これらの両性高分子化合物の重合は次の条件で行われる
カチオン性モノマーとアニオン性モノマーをそれぞれ水
中で混合する。重合開始剤は、過硫酸アンモニウム、過
硫酸カリウム、過酸化水素、tert−ブチルハイドロ
パーオキサイドなどの過酸化物、または過酸化物とFe
++、NaSO3、アスコルビン酸などの還元剤を組み
合わせたレドックス系触媒を用いることができる。重合
反応は大気圧のN2中で行われる。重合温度は10〜1
00℃、好ましくは25〜65℃であり、反応時間は1
.0〜120時間、通常は24〜96時間である。反応
終了後の両性高分子化合物は水溶液として得られ、これ
は必要であれば、乾燥粉砕して粉末にもできる。
この両性高分子化合物は化学的に安定であるのでカチオ
ン性高分子化合物も同様に化学的に安定な物を選択すれ
ば、その組成物は脱水剤として、広範なpH領域の汚泥
をpH変動の大きい方法によって処理する場合も用いる
ことができる。
汚泥脱水剤用組成物は、カチオン性高分子化合物に、上
記両性高分子化合物を全体の0.1〜15重量パーセン
トとなるように添加することによって得られる。カチオ
ン性高分子化合物に両性高分子化合物を少ti加するこ
とも本発明の特徴である。両性高分子化合物が成分とし
て゛、高分子化合物全体の0. 1重量%未満の場合は
その性質を発揮できない。15%重量母ii+4と、組
成物も超厄る の脱水性能が漸減していき添加することが無意味となる
とくに好ましい添加量は、1〜10重量%である。
使用時には、2種の高分子化合物からなる汚泥浮遊物に
添加してフロックを形成させる。このフロックは、通常
機械的方法によって脱水処理される。
両性高分子化合物は、カチオン性高分子化合物とあらか
じめ混合して組成物として用いるほか、カチオン性高分
子化合物のみを添加した後の汚泥に最終的な混合比率が
0.1〜15重量%となるように加えるといったような
用い方もできる。
[作用コ カチオン性高分子化合物に両性高分子化合物を混合する
ことがなぜ汚泥の脱水性能を向上させるのかは正確には
明らかでないが、以下のように推測される。カチオン性
高分子化合物は親水性と汚泥凝集性を有する。また、両
性高分子化合物は、分子内での正負側イオンの吸引反発
から立体的に安定な構造をとり、このことから粘着度の
強い汚泥と反応しても脱水性並びに濾布剥離性を良好に
維持する性質がある。本発明の汚泥脱水剤用組成物の優
れた効果は、これらの高分子化合物の機能が相互に補完
し合って発揮されると考えられる。
[実施例] 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれによって限定されるものではない。
(参考例) 両性高分子化合物の合成 (1)モノアリルアミン107g (1,874モル)
とマレイン酸174g (1,899モル)を水110
 gに溶解し、過硫酸アンモニウム13gを加えてN2
中で55℃、96時間重合反応をさせた。反応を終了さ
せた後メタノール再沈法で得られた両性高分子化合物の
収率は88%であった。
1/10規定の塩化ナトリウム水溶液を溶媒として、e
=0. 5g/di、30℃で測定した、この両性高分
子化合物の固有粘度は0.31dl/gであ、った。以
下、本両性高分子化合物を両性高分子化合物(イ)とい
う(この両性高分子化合物(イ)は上記一般式(A)の
両性高分子化合物に包含される)。
(2)同様にジアリルアミン97g (0,998モル
)とマレイン酸58g (0,500モル)を水288
gに溶解し、過硫酸アンモニウム0.47gを加えてN
2中で45℃、72時間重合反応をさせた。メタノール
再沈法による両性高分子化合物の収率は、99.5%で
あった。1/10規定の水酸化ナトリウム水溶液を溶媒
として、C=0.5g/di、30℃で測定した、この
両性高分子化合物の固有粘度は1.48dl/gであっ
た。
以下、本両性高分子化合物を両性高分子化合物(ロ)と
いう(この両性高分子化合物(ロ)は上記一般式(B)
または(B′)の両性高分子化合物に包含される)。
(3)同様にメチルジアリルアミン167g (1゜5
02モル)とシトラコン酸130g (0,999モル
)を水445gに溶かし、過硫酸アンモニウム2.9g
を加えてN2中で55℃、48時間重合反応をさせた。
メタノール再沈法による両性高分子化合物の収率は、7
6%であった。1/10規定の塩化ナトリウム水溶液を
溶媒として、C=0.5g/旧、30℃で測定した、こ
の両性高分子化合物の固有粘度は0. 21dl/gで
あった。
以下、本両性高分子化合物を両性高分子化合物(ハ)と
いう(この両性高分子化合物(〕X)は上記一般式(B
)または(B′)の両性高分子化合物に包含される)。
(4)同様にジアリルジメチルアンモニウムクロリド(
純度91.2%)176.6g (1モル)と40%N
aOH100g (1モル)を水124゜9gに溶解し
、この中に無水マレイン酸98.06g(1モル)を加
えて溶解後、系を6C)−65°Cに保持し、過流酸ア
ンモニウム10.5g(モノマーに対して3.5重量%
)を2回に分けて添加した後、72時間重合させた。メ
タノール再沈法による両性高分子化合物の収率は98%
であった。1/10規定の塩化ナトリウム水溶液を溶媒
として、C=Q、5g/dl、30℃で測定した、この
両性高分子化合物の固有粘度は0. 32dl/gてあ
った。以下、本両性高分子化合物を両性高分子化合物(
ニ)という(この両性高分子化合物(ニ)は上記一般式
(C)または(C′)の両性高分子化合物に包含される
)。
これら両性高分子化合物(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ
)は共に乾燥後粉砕して粉末としたものを用いた。
カチオン性高分子化合物の合成 N、N−ジメチルアミノエチルメタアクリレートの塩化
メチル第4級塩を単独重合させてカチオン性高分子化合
物を得た。その1%水溶液の粘度は4000CPSてあ
った。以下、本カチオン性高分子化合物をカチオン性高
分子化合物(a)という。
(実施例1〜16) 本発明の汚泥脱水剤用組成物の凝集効果の測定 本発明の汚泥脱水剤用組成物の性能について次の方法と
条件で測定を行った。
汚泥脱水剤用組成物は、参考例で害だカチオン性高分子
化合物(a)に、参考例で得た両性高分子化合物(イ)
、(ロ)、(ハ)、(ニ)を5%、10%となるように
混合して得た。第1表に示すようにこれらの組成物をそ
れぞれ組成物(i)、(ii)、(i i i)、(i
v)、(V)、(vi)、(vii)、(viii)と
する。
脱水作用の評価は以下のヌッチェテストによっておこな
った。汚泥をビーカーに200m1取り、それに0.2
重量%の汚泥脱水剤用組成物を含む水溶液を所定量論え
よく混合する。それを100メツシユのナイロン濾布上
に注ぎ、30秒後の濾液量を測定した。濾布上の汚泥フ
ロックについては、圧搾試験機を用いて1.kg/e♂
の加重を1分間与えて脱水ケーキとし、そのケーキ含水
率と濾布剥離性を求めた。
測定には、下水処理場の混合汚泥およびし尿処理場の混
合汚泥を試料に用いた。
下水処理場の混合汚泥はpH6,0、S82.6%であ
り、これに組成物(i)、(i i)、(i i i)
、(iv)、(V)、(vi)、(vii)、(vii
i)をSSに対して0.8重量%となるよう添加した。
ヌッチェテストの結果を第1表(実施例1〜8)に示す
し尿処理場の混合汚泥はpH6,8,58168%であ
り、これに組成物(i)、(i i)、(i i i)
、(iv)、(V)、(vi)、(vii)、(vii
i)をSSに対してコ。6重量%となるよう添加した。
ヌッチェテストの結果を第2表(実施例9〜16)に示
す。
(比較例]〜4) 従来の高分子脱水剤の脱水効果の測定 上記実施例1〜16で両性高分子化合物と併用したカチ
オン性高分子化合物(a)のみを使用して、同様に脱水
性能を測定した(比較例1. 2)。
また、N、N−ジメチルアミノエチルアクリレートの塩
化メチル4級塩とアクリルアミドを80 : 20のモ
ル比で重合させて得たカチオン性高分子(b)(1%水
溶液の粘度は4000CPS)のみを使用して、同様に
脱水性能を測定した(比較例3,4)。
これらの結果を第1表(比較例1.2)、第2表(比較
例3,4)に示す。
(比較例5〜7) N、N−ジメチルアミノエチルメタアクリレ−1・の塩
化メチル4級塩とアクリル酸を50 : 50の成分重
量組成比で重合させて得た両性高分子化合物(C)(こ
の両性高分子化合物は本発明の両性高分子化合物に包含
されないものであり、1%水溶液の粘度は]、800C
PS)の水溶液、および両性高分子化合物(C)の乾燥
粉末とカチオン性高分子化合物(a)の乾燥粉末を重量
比で5:95または]、 0 : 90の割合で混合し
て水溶液にしたものを、実施例]、〜8および比較例1
.2と同様の操作で下水処理場の混合汚泥に添加しヌツ
チェテストを行った。
得られた結果を第3表に示す。
第3表 [発明の効果] 上述の実施例および比較例からも示されるように、本発
明の汚泥脱水剤用組成物の脱水性能は、従来のカチオン
性高分子化合物からなる脱水剤およびカチオン性高分子
化合物に、本発明で用いられる両性高分子化合物に包含
されない両性高分子化合物を添加してなる脱水剤用組成
物に比較して優れている。加えて、脱水ケーキの強度も
高いため、ケーキのべとつきやくずれが少なく、剥離性
にも優れているため後処理も容易である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カチオン性高分子化合物と、 下記の一般式( I )、(II)、(II′)、 (III)および(III′)で示されるカチオン系単位の少
    なくとも1種と下記の一般式(IV)で示されるアニオン
    系単位とを含む両性高分子化合物とを、 両性高分子化合物が全体の0.1〜15重量%となるよ
    うに添加混合して調製される汚泥脱水剤用組成物。 ( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ (II) ▲数式、化学式、表等があります▼ (II′) ▲数式、化学式、表等があります▼ (III) ▲数式、化学式、表等があります▼ (III′) ▲数式、化学式、表等があります▼ (IV) ▲数式、化学式、表等があります▼ [ただし、上記式( I )、(II)、(II′)、(III)
    、(III′)および(IV)において、 R_1、R_2はそれぞれ独立に水素原子、メチル基ま
    たはシクロヘキシル基であり、R_3は水素原子または
    メチル基であり、R_4は水素原子、メチル基またはベ
    ンジル基であり、R_5、R_6はそれぞれ独立にメチ
    ル基またはベンジル基であり、Xはアニオンであり、Y
    は結合するカルボキシル基それぞれに対し独立に水素、
    ナトリウム、カリウムまたはアンモニウムである。]
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JP2003236600A (ja) * 2002-02-12 2003-08-26 Tomooka Kaken Kk 有機性汚泥の脱水方法および有機性汚泥の脱水用凝集剤
JP2003245700A (ja) * 2002-02-26 2003-09-02 Hymo Corp 有機性汚泥の脱水方法

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