JPS63242309A - 脱水剤及び脱水法 - Google Patents

脱水剤及び脱水法

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JPS63242309A
JPS63242309A JP62080438A JP8043887A JPS63242309A JP S63242309 A JPS63242309 A JP S63242309A JP 62080438 A JP62080438 A JP 62080438A JP 8043887 A JP8043887 A JP 8043887A JP S63242309 A JPS63242309 A JP S63242309A
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meth
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monomer
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Tadao Yagyu
柳生 忠男
Yoshitsugu Takai
高井 好嗣
Kimihiko Noda
公彦 野田
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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
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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〕 本発明は脱水剤および脱水法に関する。
〔従来の技術〕 従来、脱水剤とくに都市下水、産業排水などの処理で生
じた汚泥の脱水剤として、ジアリルアミンの8級化塩ま
たは4級化塩の重合体(たとえば特開昭56−186目
号公報)、これらとアクリルアミド、アクリル酸メチル
などの非カチオン性単量体との共重合体(たとえば特開
昭50−89888号公報、および特開昭49−218
82号公報)、ジアリルアミンの8級化塩または4級化
塩とジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートの8
級化塩また4級化塩との共重合体(たとえば特開昭51
−87986号公報)、さらに4よ、ジアルキルアミノ
エチル(メタ)アクリレートの8級化塩または4級化塩
の重合体、この塩とアクリルアミド、アクリル酸メチル
などの非カチオン性単量体との共重合体(たとえば特開
昭49−21882号公報)などがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこれらの脱水剤では生成フロックが小さく
戸水性が悪い、固液分離されたケーキの含水率が高い、
またベルトプレス脱水機フィルターブレヌ脱水機を用い
ると戸布に対する汚泥の剥離性が悪いなど、十分な脱水
効果が得られていなかった。
〔問題を解決するための手段〕
本発明者らは十分な脱水効果が得られる脱水剤および脱
水法を鋭意検討した結果本発明に到達した。すなわち、
本発明は5〜80重量%の一般式〔式中、R1は水素原
子またはメチル基;島およびRsはそれぞれ独立に水素
原子、(メタ)アリル基、炭x数t〜16のアルキル基
、アラルキル基、または炭素数2〜4のヒドロキシアル
キル基であシ、R1とR8は結合してNとともに5また
は6員環を形成していてもよい。汐は対アニオンを示す
(ただし硝酸イオンは除く)、〕で示される単量体(1
)と10〜80重量%の一般式 (式中、Zは酸素原子またはNH,Aは炭素数1〜4の
アルキレン基、炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基
、R7は水素原子またはメチル基、R4・R,、R,は
水素原子、炭素数1〜16のアルキル基またはアラルキ
ル基、pは対アニオンを示す、)で示される単量体(2
)と、8〜60重量%の(メタ)アクリル酸、1価のア
ルコールからの(メタ)アクリレート系ビニル単量体、
芳香族炭化水素系ビニル単量体、ビニルエステル系単量
体、ニトリル基含有単量体およびアミド基含有単量体か
らなる群よりJばれる単量体(3)との共重合体を必須
成分とすることを特徴とする脱水剤(第1発明)および
上記共重合体を汚泥に添加し、得られたフロックを脱水
することを特徴とする汚泥の脱水法(第2発明)である
一般式(1)においてR3およびR5の炭素数1〜16
のアルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、
n−または1so−プロピルM% nまたは1−ブチル
基、n−アミル基、ラウリル基などがあげられる。R7
およびR1のアラルキル基としてハタトえばベンジル基
などがあげられる。R7およびR3の炭素数2〜4のヒ
ドロキシアルキル基としては、たとえば−CH,CH2
0H、−CH,CH,CHtQH、および−CH2CH
(CH,OH) CH5をあげることができる。R1と
R1が結合してNとともに5iたは6員環を形成げられ
る。j妬対ア=オンとしてはたとえばCI−。
Br−などのハロゲンイオン、 cH,oso; 、 
c、a、oso;。
usoJ 、 H,PO4−、CH,CO,−、CH,
C,H,50,−、cHlSo;などがあげられる、好
ましくはハロゲンイオン。
CH303O8−、c、H,oso; 、およびH3O
4−である。
NO3−は充分な脱水効果を得られないので好ましくな
い。
一般式(1)で示される単量体を例示するとたとえば次
のものがある。
(a)ジ(メタ)アリルアミン(ジアリルアミンおよび
/またはジメタアリルアミンをいう、以下同様の記、l
t2全2ヲる。);N−メチルジ(メタ)アリルアミン
、n−プロビルジ(メタ)アリルアミン、N−ベンジル
ジ(メタ)アリルアミン、N−β−ヒドロキシエチルジ
(メタ)アリルアミンなどのジ(メタ)アリルアミン誘
導体などの無機酸塩(塩酸塩、硫酸塩、など)、および
有機酸塩(酢酸塩など)。
(b)トリ(メタ)アリルアミン、テトラ(メタ)アリ
ルアミンなどの(メタ)アリル基を8個以上含む第三級
アミンの無機酸塩(塩酸塩、硫酸塩など)、および有機
酸塩(酢酸塩など)。
(C)ジ(メタ)アリルジメチルアンモニウムクロリド
、ジ(メタ)アリルジメチルアンモニウムプロミド、ジ
(メタ)アリルジメチルアンモニウムメチル硫酸、ジ(
メタ)アリルジメチルアンモニウムエチル硫酸、ジ(メ
タ)アリルジエチルアンモニウムクロリド、ジ(メタ)
アリル−ジ−ロープロピルアンモニウムクロリド、メチ
ル・β−ヒドロキシエチルジ(メタ)アリルアンモニウ
ムクロリド、メチルベンジルジ(メタ)アリルアンモニ
ウムクロリド、ジ(メタ)アリルピロリジニウムクロリ
ド、ジ(メタ)アリルピペリジニウムクロリド、ジ(メ
タ)アリルモルホリニウムクロリド、メチルトリ(メタ
)アリルアンモニウムクロリド、エチルトリ(メタ)ア
リルアンモニウムクロリド、ベンジルトリ(メタ)アリ
ルアンモニウムクロリド、テトラ(メタ)アリルアンモ
ニウムクロリド、などの第四級アンモニウム塩型化合ζ
これらのうちで好ましいものは、ジ(メタ)アリルアミ
ン、N−メチルジ(メタ)アリルアミン、トリ(メタ)
アリルアミンの塩酸塩および硫酸塩、ジ(メタ)アリル
ジメチルアンモニウムクロリド、ジ(メタ)アリルジメ
チルアンモニウムプロミド、ジ(メタ)アリルジメチル
アンモニウムメチル硫酸、ジ(メタ)アリルジエチルア
ンモニウムクロリド、メチル・ベンジルジ(メタ)アリ
ルアンモニウムクロリド、ジ(メタ)アリルピロリジニ
ウムクロリド、メチルトリ(メタ)アリルアンモニウム
クロリド、およびベンジルトリ(メタ)アリルアンモニ
ウムクロリドでアル。
一般式(2)においてR4,R,、R,の炭素数t〜1
6のアルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基
、n−または1so−プロピル基、n−またぼt−ブチ
ル基、n−または1so−オクチル基、ラウリル基など
があげられる。R4−Rs 、Reのアラルキル基とし
てはたとえばベンジル基などがあげられる。
Aの炭素数1〜4のアルキレン基としては、−CHtC
Ht−1−CHt CHt CHt−および−CH,C
HCH3−があげられ、ヒドロキシアルキレン基として
ハ、−CH2CH(OH)CH,−があげられる、X%
対アニオンとしてはたとえばC1,Br−などの・・ロ
ゲンイオン、CH3C6H; 、 c2H,oso; 
、 n5o4−、 CH3COン、 CH3C6H,S
o; 、 cH5so; 、 No;−などがあげられ
る、好ましくはハロゲンイオン、 cu、oso、−、
C,H,050; 、およびH8O:である。
具体的にはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレ
ート類〔ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3−ジメ
チルアミン−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ
ートなト〕、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリ
ルアミド類(ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルア
ミド、3−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシプロピル(
メタ)アクリルアミドなど)などの無機酸塩(塩酸塩、
硫酸塩、など)および有機酸塩(酢酸塩など)または4
級化剤(塩化メチル、ジメチル硫酸、塩化ベンジルなど
)による第4級アンモニウム塩があげられる。これらの
うちで好ましいものはジメチルアミノエチル(メタ)ア
クリレートの塩酸塩および硫酸塩ならびに塩化メチル、
ジメチル硫酸、塩化ベンジルによる4級アンモニウム塩
である。
1価のアルコールからの(メタ)アクリレート系単量体
としては、アルキル(Cs〜Cta)(メタ)アクリレ
ートたとえばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メ
タ)アクリレート、n−または1so−プロピレン(メ
タ)アクリレート、n −4たはt−ブチル(メタ)ア
クリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート
などがあげられる。芳香族炭化水素系ビニル単量体とし
ては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン
などがあげられる。ビニルエステル系単量体としてハ酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどがあげられる。ニト
リル基含有単量体としては(メタ)アクリロニトリルな
どがあげられる。アミド基含有単量体としては(メタ)
アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、
N、N−ジメチル(メタ)アクリルアミドなどがあげら
れる。好ましくはメチルアクリレート、スチレン、およ
びアクリロニトリル、アクリルアミドであり、さらに好
ましくは、メチルアクリレート、スチレンおよびアクリ
ルアミドである。
単量体(3)以外の単量体を用いた場合には脱水性能が
よくない。
本発明における共重合体中、一般式(1)で示され液分
離されたケーキの含水率が高くなる。また8゜11多い
場合には、生成フロックが小さくなシ、炉水性が悪化す
る。一般式(2)で示される単量体(2)であるカチオ
ン性単量体の量は全単量体の重量に基ライて10〜80
 % 、好ましくは80〜70係である。
このカチオン性単量体の量が10係未満では、得られた
共重合体を脱水剤として用いた場合、生成フロックが小
さくなり、炉水性が悪化する。また力+、1ン性単量体
の量が80%より多い場合にはベルトプレス脱水機を用
いた場合に、炉布との剥離性が悪化する。
単量体(3)の量は全単量体の重量に基づいて、3〜6
0%、好ましくは、6〜50俤である。この単量体の量
が3チ未満では生成フロックが小さく、炉水性が悪化す
る。60係より多い場合には、固液分離されたケーキの
含水率が高くなる。
本発明における共重合体の分子量は適用する汚泥により
選ぶことができるが、r N NaNO3中30゛Cで
測定した固有粘度〔η) dllgが8以上が好ましく
、3.5以上がとくに好ましい。〔η〕が3未満では、
汚泥を凝集処理する場合に生成フロックが小さくなり、
炉水性が悪化する場合がある。
コロイド当量M Cmeq/、pは通常2以上、好まし
くは2.5以上である。またこの共重合体のうちその固
有粘度〔η’Jdl!7gとコロイド当量値Cmeq/
gとが式 %式% (式中、C)0、〔η〕〉0であシ、〔η〕は80゛C
のL N −NaN0.水溶液中で測定する)で示され
る範囲のものがよい。
本発明における共重合体の例としては下記のものがある
。なお固有粘度(d !/′g)はt N NaNO3
中、80 ”Oで測定した値である(以下同じ)。
共重合体−1 ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N。
N−ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロラ
イド塩/アクリルアミド共重合体固有粘度(di/& 
)     5.2コロイド当7ji 値(meq/、
li’ )    4.15共重合体−2 ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N。
N−ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロラ
イド塩/スチレン共重合体 固有粘度(de//l )     4.9コロイド当
−Fヨ値(meq/g)    4.85共重合体−3 ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N。
N−ジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩/メチ
ルアクリレート共重合体 固有粘度(di/g)     5.1コロイド当量値
(meq/g)   4.j55共合体−4 ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N。
N−ジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライ
ド塩/メチルアクリレート共重合体本発明における共重
合体は、公知の方法、たとえば水溶液重合、水と有機溶
剤を用いた乳化重合、懸濁重合、沈殿重合などにより製
造することができる。水溶液重合の場合、ビニル単量体
濃度が通常20〜90重を俤となるように単量体水溶液
として、系内を不活性ガスで置換した後、公知の重合触
媒〔過硫酸塩たとえば過硫酸アンモニウム;有機過酸化
物たとえばベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルヒド
ロパーオキサイドおよびクメンヒドロパーオキサイド;
アゾ化合物たとえば2#2′−アゾビス−(2−アミジ
ノプロパン)ハイドロクロライドおよびアゾビスシアノ
ヴアレリン酸ならびにレドックス触媒たとえば過酸化物
または過硫酸塩(H!02・過硫酸カリウムなど)と還
元剤C重亜硫酸ソーダ、アスコルビン酸など)との組合
せ〕を加えてθ〜90℃程度で重合を行い、重合体を得
ることができる。
本発明の脱水前は有機汚泥の脱水に好適である。
対象となる汚泥は、有機物を含有する汚泥であってたと
えば下水し尿、工場廃水などの生汚泥、微生物処理で見
られる汚泥(余剰汚泥、消化汚泥)およびこれらの混合
汚泥、凝集沈降汚泥などがあげられる。これらの中で、
本発明の脱水剤が従来の脱水剤にくらべ特に有効である
のは、該汚泥中の繊維分が固型分当り、通常10重量%
以下、好ましくは8重量係以下、さらに好ましくは5重
量係以下であるいわゆる難濾過性の汚泥の処理を行う場
合である。なお、礒維分の測定は下水道試験法1984
年版第5章、第11節粗浮遊物の方法で行うことができ
る。
本発明の脱水剤により汚泥を固液分離するにあたり脱水
剤の添加量(固型分換算)は汚泥の固型分あたシ通常0
.2〜5重tチ、好ましくは0.4〜2重量%である。
添加量が0.2重量%未満では脱水効果が不十分であシ
、5重量係をこえると経済的に不利である。
本発明の脱水剤は必要により他の凝集剤を併用すること
もできる。併用される他の凝集剤としては、とくに限定
なく公知のものがあげられるがたとえばノニオン性高分
子凝集剤(ポリアクリルアミド1ポリエチレンオキシド
など)、天然産ノニオン性高分子凝集剤(グアーガム、
デンプンなど)、アニオン性高分子凝集剤(ポリアクリ
ル酸ソーダ・ポリアクリルアミドの部分加水分解物など
)、天然産アニオン性高分子凝集剤(カルボキシメチル
セルロース−ナトリウム塩など)、カチオン性高分子凝
集剤(ポリアクリルアミドのマンニッヒ変成物、ポリビ
ニルイミダシリン、キトサン、ポリエチレンイミン、無
機凝集剤(ポリ塩化アルミニウム・硫酸アルミニウム)
塩化第一および第二鉄など)などがある。これら併用さ
れる他の凝集剤の量は、本発明の脱水剤に対して通常同
量以下である、併用する場合は、本発明の脱水剤を加え
た後、他の凝集剤を加えてもよく添加順序を逆にしたシ
、同時に添加してもよい。
脱水剤の汚泥への添加方法はとくに限定なくたとえば直
接汚泥へ添加する方法および脱水剤を一旦水と混合分散
して水溶液状にしたのち汚泥に添加する方法などがあげ
られる。その他公知のヂ過助剤(消石灰、ベントナイト
、カオリンナト)、界面活性剤、無機塩(食塩、ボウ硝
、硫安など)、消臭剤、消泡剤などを併用することもで
きる。これらはあらかじめ本発明の脱水剤に混合して加
えてよく、また別々に任意の順序で加えてもよい。
本発明の脱水剤による脱水法としては、脱水剤を□汚泥
に添加、混合して、攪拌を行ってフロックを形成させた
後脱水機で脱水する方法が行われる。
この脱水は、通常、重力脱水機迦圧脱水機および遠心脱
水機により行われる。重力脱水機としては、ロータリー
スクリーンなどがあげられる。加圧脱水機としてはベル
トプレヌ、スクリューブレヌ、キャタピラ−型ロールプ
レス、フィルタープレヌなどがあげられる。また、遠心
脱水機としてはスクリューデカンタ−、バスケット型デ
カンタ−などがあげられる、これらのうち好ましいのは
、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機およびフィルタープ
レヌ脱水機であ多さらに好ましくは、ベルトプレス脱水
機および遠心脱水機である。
脱水されたケーキは公知の方法で処分例えば焼却などし
てもよい、また焼料化、コンボヌト(肥料化)すること
も極めて容易である。
〔実施例〕
以下、実施例および比較例によυ本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1,2、比較例1,2,8.4 (脱水剤) 実施例【:共重合体−1 実施例2:共重合体−2 比較例1:N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレー
トメチルクロライド塩/ヌ チレン共重合体(共重合組成比(重 量) = 87711 ”) 固有粘度(dl!/17 )    5.1コロイドI
f値(me q/l? )  4. t zE1例2:
N、N−ジメチルアミンエチルメタクリレートメチルク
ロフィト塩/ア クリルアミド共重合体(共重合組成 比(重量) = 87/18 > 固有粘度(deyJ )    s、aコロイド当量V
L(meq/g)  4.27比較例3ニジアリルジメ
チルアンモニウムクロリド/N、N−ジメチルアミノエ
チ ルメタクリレートメチルクロライド 塩/アクリルアミド共重合体(共重 合組成比(重量’) = 3/85/12 ’)固有粘
度(de/l    5.1 コロイド当量値(meq/g)  4.80比較例4ニ
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N、N−ジメ
チルアミノエチ ルメタクリレートメチルクロライド 塩/アクリルアミド共重合体(共重 合組成比(重−&) : 20/15/65 )固有粘
度(del! )    5.5コロイド当量」直(m
eq/夕)   、2.01実施例1,2および比較例
1・2・8.4の脱水剤をA下水処理場の活性汚泥処理
における余剰汚泥(固型分1.7%、 pH6,9、線
維分2.74)200m/にtB。
ppm添加攪拌してフロックを形成させた。このフロッ
クを60メツシユの炉布を敷いたヌッチェ上ニ注ぎ、1
0秒後のPR量(m/りを測定した。これにより炉水性
を評価した。メツチェ上の濾過脱水ケーキを小型ベルト
プレス脱水機を用いてtkg/cr/I  で60秒間
加圧脱水した。ケーキの炉布からの剥離性及びケーキ含
水率(係)を測定した。結果を表−1に示す。実施例1
,2の脱水剤は10秒後のP液量、ケーキ含水率、炉布
からの剥離性ともすぐれていた。
木炉布全面にケーキが付着している。(以下同じ)実施
例3・4および比較例5.6.7 (脱水剤) 実施例3:共重合体−3 14:共重合体−4 比較例5ニジアリルジメチルアンモニウムクロリド/ア
クリルアミド共重合体(共 重合組成比(重量) = 80720 ’)固有粘度(
deli)   s、。
コロイド当量値(meq/g)5.04比較例6:N、
Nジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロライ
ド塩重合体 固有粘度(az/g)    s、a コロイド当量値(meq/、9 )  4.91比較例
7:ジアリルジメチルアンモニウムクロリド/N 、 
N 、ジメチルアミノエチルメタクリレートメチルクロ
ライド 塩/スチレン共重合体(共重合組成 比(重量) = 82710/’8 )固有粘度(de
li )    4.8コロイド当量値(meq/、’
7)  5.48実施例3.4および比較例5,6.7
の脱水剤をB下水処理場の混合生汚泥(固型分2・1係
・pH6・6・%7&m分4.8% ) 20amlに
200 ppm m加攪拌してフロックを形成させた。
以下実施例1.2と同様の方法にて10秒後のろ液量(
m!り、ケーキ含水率および炉布との剥離性を測定した
。結果を表−2に示す、実施例8,4の脱水剤は10秒
後のF g!ffi、ケーキ含水率および炉布からの剥
離性ともすぐれていた。
表−2 〔発明の効果〕 本発明の脱水剤は有機汚泥を固液分離する際、原水性に
すぐれ、ケーキの含水率を低下させ、かつ炉布(P材)
との剥離性も極めてすぐれている。
上記効果を奏することから本発明の脱水剤は廃水処理用
カチオン性ポリマーとして有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、全単量体の合計に基づいて5〜80重量%の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 〔式中、R_1は水素原子またはメチル基;R_2およ
    びR_3はそれぞれ独立に水素原子、(メタ)アリル基
    、炭素数1〜16のアルキル基、アラルキル基または炭
    素数2−4のヒドロキシアルキル基であり、R_2とR
    _3は結合してNとともに5または6員環を形成してい
    てもよい。X^■は対アニオンを示す〕で示される単量
    体(1)と10〜80重量%の一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼(2) (式中、Zは酸素原子またはNH、Aは炭素数1〜4の
    アルキレン基、炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基
    、R_1は(水素原子またはメチル基、R_4、R_5
    、R_6、は水素原子、炭素数1〜16のアルキル基ま
    たはアラルキル基、Y^■は対アニオンを示す。)で示
    される単量体(2)と3〜60重量%の(メタ)アクリ
    ル酸、1価のアルコールからの(メタ)アクリレート系
    ビニル単量体、芳香族炭化水素系ビニル単量体、ビニル
    エステル系単量体、ニトリル基含有単量体およびアミド
    基含有単量体からなる群より選ばれる単量体(3)との
    共重合体を必須成分とすることを特徴とする脱水剤。 2、5〜80重量%の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 〔式中、R_1は水素原子またはメチル基;R_2およ
    びR_3はそれぞれ独立に水素原子、(メタ)アリル基
    、炭素数1〜16のアルキル基、アラルキル基または炭
    素数2−4のヒドロキシアルキル基であり、R_2とR
    _3は結合してNとともに5または6員環を形成してい
    てもよい。X^■は対アニオンを示す〕で示される単量
    体(1)と10〜80重量%の一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼(2) (式中、Zは酸素原子またはNH、Aは炭素数1〜4の
    アルキレン基、炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基
    、R_1は(水素原子またはメチル基、R_4、R_5
    、R_6、は水素原子、炭素数1〜16のアルキル基ま
    たはアラルキル基、Y^■は対アニオンを示す。)で示
    される単量体(2)と3〜60重量%の(メタ)アクリ
    ル酸、1価のアルコールからの(メタ)アクリレート系
    ビニル単量体、芳香族炭化水素系ビニル単量体、ビニル
    エステル系単量体、ニトリル基含有単量体およびアミド
    基含有単量体からなる群より選ばれる単量体(3)との
    共重合体を汚泥に添加し、得られたフロックを脱水する
    ことを特徴とする汚泥の脱水法。 3、脱水を重力脱水機、加圧脱水機または遠心脱水機に
    より行う特許請求の範囲第2項記載の脱水法。
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