WO2015190445A1 - 高分子凝集剤及びこれを用いた水中の懸濁物質の除去処理方法 - Google Patents

Abstract

　使用量増大を伴わず、無機凝集剤を併用せずに、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存する廃水から、これらのＳＳを同一の処理によって迅速に且つ容易に取り除くことができ、その処理水が、濁りのない清澄な性状のものであり、凝集沈降した沈殿物の処理が容易となる高分子凝集剤及びその使用の提供。　カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除したＮ値が５～６０である高分子凝集剤、該凝集剤を用いて、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存する廃水から、これらを同一の処理で取り除く簡便なＳＳの除去処理方法。

Description

高分子凝集剤及びこれを用いた水中の懸濁物質の除去処理方法

　本発明は、カチオン性又は両性の高分子凝集剤及びこれを用いた水中の懸濁物質の除去処理方法に関し、より詳しくは、例えば、製鐵工場等で生ずる粒径が５０μｍ以上の金属粉や油分等の粗大な懸濁物質を含む廃水中から、これらの粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している状態で懸濁物質を一挙に除去処理することができる有用な高分子凝集剤、及びこれを用いた水中の懸濁物質の除去処理方法に関する。

　例えば、製鐵工場等からの廃水には、金属粉や石炭・コークス粉や油分等の粒径が５０μｍ以上の粗大な懸濁物質（以下、粗大ＳＳとも呼ぶ）が含まれているが、これらの廃水に対する処理は、通常、上記した粗大な懸濁物質を沈降分離等の方法で予め除去し、除去後の廃水を更に処理することで、粒径が５０μｍに満たない微細な懸濁物質（以下、微細ＳＳとも呼ぶ）を除去して、懸濁物質のない処理水を得ている。

　そして、上記した微細ＳＳの除去処理の際には、通常、各種の凝集剤が使用されており、凝集させることで微細ＳＳを粗大化させて、廃水中からの除去処理を容易にしている。従来より、その際に使用する凝集剤についての検討が種々されており、対象となる廃水の性状に応じて様々な種類の凝集剤を組み合わせて処理されている。例えば、対象となる廃水が、鉄鋼、石油化学、食品加工、自動車工業などの産業における、懸濁物質を多量に含む含油廃水の場合は、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸バンド、鉄塩などの無機凝集剤や、有機カチオン系凝集剤、有機アニオン系凝集剤などの有機凝集剤などの凝集剤を、適宜に添加することで処理している。その際、上記した廃水中には様々な種類の懸濁物質が含有されているため、一般的に、多数種ある無機凝集剤や有機凝集剤の中から複数種の凝集剤を選択し、適宜に組み合わせて使用して、懸濁物質を順次除去処理することが行われている。

　より具体的には、例えば、特許文献１では、含油廃水に、特定のカチオン性単量体を少なくとも５モル％含有する単量体混合物を重合することで得られた、特定のカチオン性水溶性高分子を添加後、アニオン性水溶性高分子を添加して処理する方法を提案している（特許文献１参照）。また、無機凝集剤と、カチオン系ディスパージョン型（共）重合体とを併用することについての提案がされており（特許文献２参照）、当該文献によれば、このようにすることで、より効率よく含油廃水中の油分および懸濁物質の濃度を低減でき、且つ、無機凝集剤の使用量を抑えることができるとしている。

　上記に開示されているようなカチオン性高分子は、古くより、脱水剤としての有用性が着目されており、汚泥の脱水剤等として使用されている（特許文献３、特許文献４参照）。

　図８に、廃水中に含有されている上記したような粗大ＳＳと微細ＳＳとを含む懸濁物質（ＳＳ）を除去処理する従来の方法の一例として、鋼材圧延ラインの圧延工程における直接冷却廃水の処理の概要を模式的に示した。図８に示したように、直接冷却廃水は、ＳＳが除去処理されて処理水となった後、再び直接冷却水として循環使用されている。したがって、その処理水は、懸濁物質の少ない、より清澄なものであることが望まれる。また、このような循環使用可能な清澄な処理水を、より経済的な処理によって得ることが望まれる。以下に、図８を参照して、従来の直接冷却廃水の処理手順を説明する。先ず、圧延工程では、冷却水がスプレーノズル等から鋼材表面へ噴射されて、鋼材を冷却する。その際に使用された冷却水は、鋼材圧延ラインの下に作られた、図８中に１で示したスケールスルースと呼ばれる開放樋に流れ落ちる。これが、直接冷却廃水と呼ばれているものであり、種々の懸濁物質を含むものになる。具体的には、この廃水中には、鋼材表面から剥がれ落ちたスケールと呼ばれる５０μｍ以上の粒径を持つ大き目の懸濁物質や、鋳造や圧延に用いられるロールの軸用潤滑油や圧延油や、これらのロールと鋼材との摩擦により生じる微細な鉄粉等が含まれており、粗大ＳＳと微細ＳＳとが混在したものとなっている。なお、鋼材製造ラインにおける連続鋳造工程で生じる直接冷却廃水も同様の性状のものであり、その処理も、上記と同様に行われることが多い。

　上記でスケールスルース１に流れ落ちた大量の直接冷却廃水は、図８中に３で示したスケールピットと呼ばれる槽へと激しい流れによって排水されて、ピット内に貯溜される。スケールピットは、直接冷却廃水中に存在している粒径の大きなスケール（粗大ＳＳ）の沈殿分離を主目的としたものであり、Ｏｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅが約１０ｍ／ｈｒ以上程度の比較的小さな槽である。

　先に述べたように、連続鋳造工程や圧延工程から発生する直接冷却廃水に対しての従来の処理では、先ず、このスケールピット３において、粗大ＳＳを沈殿分離し、その後に、粗大ＳＳを取り除いた廃水について、後段に設けた凝集沈殿設備８やろ過機９、更には電磁フィルター（不図示）等において、微細ＳＳを除去処理することが行われている。そして、上記のようにして粗大ＳＳと微細ＳＳを除去後、処理水を冷却塔４などに通水することで冷却して、再び直接冷却用水として工場へ給水するのが一般的である。

　上記した従来の直接冷却廃水からの懸濁物質の除去処理方法では、懸濁物質の沈降を効率よく行うことを目的として凝集剤が使用されており、一般的に各種の凝集剤を組み合わせて使用することが行われている。例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤と有機凝集剤とを組み合わせて処理することや、カチオン性有機凝集剤とアニオン性有機凝集剤とを組み合わせて処理することが行われている（特許文献５～７）。

　更に、特許文献８では、圧延工程における直接冷却廃水の水処理方法において、無機凝集剤の硫酸バンドやＰＡＣを使用すると、冷却水中の硫酸イオンや塩素イオンが増加し、冷却水と接触する機器類の腐食を促進し、冷却水中に微細な酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を発生させるという問題があり、このような酸化鉄は、凝集処理によっても十分に除去することはできないとしている。そして、その対策として、カチオン系有機凝集剤を用いて凝集処理し、該処理水に特有のスケール防止剤を添加することが有効であるとしている。

　また、特許文献９には、製鐵所において発生する転炉排ガス集塵水の処理に関し、湿式集塵器にて湿式集塵処理して得られるダストを含む集塵水を粗粒分離器に導入して粗粒ダストを分離した後、シックナーで凝集沈殿処理する際に、湿式集塵器の出口から該粗粒分離器の間の集塵水及び／又は粗粒分離器に高分子凝集剤を添加することが提案されている。そして、上記構成とすることで、粗粒分離器での粗粒ダストの回収率を高め、転炉排ガスダストのリサイクルコストの低減、リサイクル効率の向上を図ることができるとしている。

特開２００４－２５５３４９号公報 特開２００８－００６３８２号公報 特公平７－７１６７８号公報 特許第２７７９７３２号公報 特開２０１２－１３９６３３号公報 特開２００８－００６３８２号公報 特許第４０７２０７５号公報 特許第３８６８５２１号公報 特許第４１３４９１４号公報

　しかしながら、上記した技術常識から、これまでのＳＳ除去に用いる高分子凝集剤についての開発は、いずれも、除去した汚泥の脱水をより効率よく行うことや、粗大ＳＳを除去した後の廃水中の微細ＳＳの除去を、より効率よく行うことを目的としたものに限られていた。その理由は、例えば、金属粉や石炭・コークス粉や油分等の粗大ＳＳが含まれている製鐵工場等からの廃水中のＳＳの除去処理に高分子凝集剤を使用する場合は、予め粗大ＳＳを除去処理することが必要であり、高分子凝集剤の利用は、微細ＳＳの除去に対するものになるからである。一方、特に製鐵工場においては、処理すべき廃水の量が多量であり、その種類も多いことから、廃水中からＳＳを除去するための処理設備は巨大なものになっており、設備の簡略化や、大量に使用されている凝集剤の使用量の削減を達成できれば、その経済的な効果は極めて大きい。

　例えば、製鐵所で発生する直接冷却廃水中からのＳＳの除去処理には、無機系や有機系の各種凝集剤から選択された複数種の凝集剤が使用されているが、製鐵所における直接冷却廃水は大量であるため、凝集剤にかかる費用も多大になる。また、従来のＳＳ処理は、設備費やその維持費がかかるという実用上の大きな課題がある。例えば、図７に示した例では、スケールピット３内に、粗大ＳＳの沈殿をより早める目的で無機凝集剤２’が添加されるが、粗大ＳＳを除去後に、有機凝集剤を用いて微細ＳＳを凝集させて大きなフロックとし、凝集沈降させるため、凝集沈殿設備を構成する広大な沈殿池８が必要となる。この場合に、例えば、沈殿池内に撹拌機を設置して、直接冷却廃水等の被処理水と凝集剤との混合を促進させることもある。また、沈殿池が広大な場合には、沈殿池の前段に撹拌槽を設け、該撹拌槽で予め被処理水と凝集剤とを混合させるといったことも行われている。このため、使用する凝集剤にかかる費用に加えて、広大な沈殿池や、撹拌機や撹拌槽にかかる設備費及び維持費が必要となっている。

　また、従来の処理方法では、粗大ＳＳを取り除いた廃水に対して凝集沈殿設備で処理を行っているため、沈殿池や撹拌槽に流入する廃水中のＳＳは、粒径５０μｍに満たない微細ＳＳであるため、凝集剤を用いてフロックとしたとしても、その沈降速度は、大きくても２～３ｍ／ｈｒ程度で、迅速なものではない。このため、従来の処理方法では、この微細ＳＳからなるフロックの沈降速度を下回るＯｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅを持つ大きさの広大な沈殿池が必要となり、処理設備の規模を極めて大きくしている。

　このため、連続鋳造工程や圧延工程から発生する直接冷却廃水のような、鉄を主成分とするＳＳを含む廃水の場合は、大きな沈殿池の代わりに、電磁フィルターやろ過機を懸濁物質の除去に用いることもある。しかし、電磁フィルターやろ過機は、設備費がかかることに加えて、その維持管理が煩雑で高額である上に、これらに捕捉された懸濁物質を定期的に排出することを目的とした逆流洗浄が必須になる。この逆流洗浄の廃水の処理には、更に設備も薬品も必要となる。

　また、連続鋳造工程や圧延工程から発生する直接冷却廃水における懸濁物質の除去では、通常、無機凝集剤が使用されているため、無機凝集剤に由来するＣｌ^-やＳＯ₄ ^2-といった腐食性陰イオンが処理水に混入することが起こる。一般的に、これらの処理水は冷却後、再び冷却水として工場へ給水されるため、上記した腐食性陰イオンの濃度が冷却塔等で水分が蒸発することで上昇すると、循環系統の配管やスプレーノズルの腐食を促進する恐れがある。

　こうした直接冷却廃水における懸濁物質の除去処理では、油分と微細な鉄粉等の懸濁物質とが強固に吸着し合った高油分スラッジが沈殿池において大量に発生する。この高油分スラッジは、産業廃棄物として廃棄処理されるか、製鐵原料としてリサイクルされており、殆どの場合、濃縮、脱水する工程が必要となる。しかし、高油分スラッジは、濃縮不良や脱水不良が起こり易い上に、燃焼性が非常に悪いため、含まれる油分が焼結機内で充分に燃焼できずに油蒸気が発生し、排ガスの集塵装置内に蓄積されて自然発火や爆発を引き起こすことが懸念される。この問題に対する解決策として、油分の含有量が少ない他のスラッジと混合させたり、焼却処理する方法があるが、これらの方法は、高油分スラッジに混合させるための低油分スラッジの量に限りがある場合や、焼却炉の余力が大きくない場合は、採用することができない。このため、大量に発生する高油分スラッジにおける課題の根本的な解決策を見出すことができれば、極めて有用である。

　上記のような状況から、本発明者らは、特に、製鐵所において発生する多様な懸濁物質を含む廃水中の懸濁物質を除去する方法において、下記の効果が得られ、しかも、廃水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを、更には油分を含むものであったとしても、これらを、同時に一括して、例えば、スケールピット等のＯｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅが１０ｍ／ｈｒ以上となる比較的小さな水槽で、分離、除去処理することができる技術が提供できれば、極めて有用であると認識した。例えば、製鐵所において、循環使用されることが多い、連続鋳造工程や圧延工程から発生する直接冷却廃水等の懸濁物質を含有する各種廃水に対しては、（１）簡略化された設備で処理して迅速に清澄な処理水を得ることができ、（２）維持管理費が低く、（３）できれば処理水への悪影響が懸念される無機凝集剤を用いることなく、（４）廃水中に、金属やコークス等の懸濁物質に加えて油分が懸濁していたとしても、処理することでリサイクル困難なスラッジを発生せず、リサイクルに適した凝集・沈殿物になる、経済的で簡便な廃水中の懸濁物質の除去方法が望まれる。

　上記した従来技術における現状に対し、本発明者らは、従来技術と比べて凝集剤の使用量を増大させることがなく、むしろ、より低減した使用量で、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって容易に取り除くことができ、しかも、より清澄な処理水が得られれば、処理設備を格段に縮小でき、この点のみをもってしても、極めて経済的な処理が可能になるとの認識を持った。また、凝集沈降した沈殿物を、その後の処理が容易なものにできれば、沈降・沈殿物の二次処理が容易になり、更に有用である。

　したがって、本発明の目的は、使用量の増大を伴うことなく、無機凝集剤との併用を必ずしも必要とせず、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって迅速に且つ容易に取り除くことができ、しかも、その処理水が、濁りのない清澄な性状のものであり、凝集沈降した沈殿物の処理が容易となる高分子凝集剤を提供することにある。本発明の目的は、例えば、製鐵所において発生する、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している各種廃水中の懸濁物質を分離除去する際に下記の点が達成できる、工業上、極めて有用な廃水中の懸濁物質の除去処理方法を提供することにある。すなわち、本発明は、懸濁物質の除去処理に際し、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で凝集沈降させた場合に、別々に処理していた従来の処理方法で達成していたのと同等以上の清澄な水質の処理水を迅速に得ることができることを可能とし、同一処理することで、凝集剤の総使用量の低減、設備の大幅な簡略化によって設備費及び維持管理費の縮小、更に、発生する凝集沈降した沈殿物のリサイクルにかかる費用の低減、無機凝集剤を使用することに起因して生じるおそれのある配管の腐食の問題の低減もできる技術の提供を目的とする。更に、本発明は、上記で例示した製鐵所の各種廃水処理に限定されず、例えば、上水処理においての適用が予想される、水中から、粗大な懸濁物質を含んだままの状態で懸濁物質を一挙に、速やかに効率よく、凝集・沈降・除去処理できる画期的な技術の開発を目的としている。

　上記の目的は、以下の本発明により達成される。すなわち、本発明は、第１の発明として、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除く際に使用される高分子凝集剤であって、下記一般式（１）、下記一般式（２）で表されるモノマーのいずれか一方又は両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であることを特徴とする高分子凝集剤を提供する。

（上記式中の、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立にＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅を表し、Ｒ₃は、Ｈ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれかを表す。Ｘ^-は、アニオン性対イオンを表す。）

　上記の目的は、以下の本発明によって、より安定して効果的に達成される。すなわち、本発明は、第２の発明として、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除く際に使用される高分子凝集剤であって、下記一般式（１）、下記一般式（２）で表されるモノマーのいずれか一方又は両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であり、且つ、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）を、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）で除した値を、更に１００万で除した値をＬとした場合に、Ｌ値が１．５以上であることを特徴とする高分子凝集剤を提供する。

（上記式中の、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立にＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅を表し、Ｒ₃は、Ｈ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれかを表す。Ｘ^-は、アニオン性対イオンを表す。）

　上記第２の発明の高分子凝集剤は、更に、重量平均分子量が５００万～１１００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．２～３．４ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。

　本発明は、別の実施態様として、凝集剤を用い、廃水や取水等の中から懸濁物質を凝集沈降させて取り除くための水中の懸濁物質の除去処理方法であって、上記凝集剤として、上記第１の発明又は上記第２の発明で規定する高分子凝集剤を用い、少なくとも、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることで、前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを同一の処理で凝集沈降させ、これらの懸濁物質を同時に除去することを特徴とする水中の懸濁物質の除去処理方法を提供する。

　本発明の水中の懸濁物質の除去処理方法の好ましい形態としては、前記高分子凝集剤を、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態である水中に添加することで、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせること；前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、前記高分子凝集剤を廃水に添加する位置が、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している廃水が発生する地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点であること；が挙げられる。

　本発明の水中の懸濁物質の除去処理方法の好ましい形態としては、前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、前記粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した廃水になる前の用水に予め前記高分子凝集剤を添加しておき、更にこの水を使用することで、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせること；前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、前記粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した廃水になる前の用水が、前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを、前記高分子凝集剤の存在下、同一の処理で凝集沈降させて、これらを同時に除去処理した後に得られる処理水であり、該処理水を循環使用する系で、前記予め行う高分子凝集剤の添加を、その使用基準を満たすまでに用水の処理がなされた地点から、該用水を使用する給水地点に至るまでのいずれかの地点で行うこと；前記水が、水中に粗大な懸濁物質をほとんど含まない水に予め粗大な懸濁物質を添加して、該粗大な懸濁物質の存在量が２５０ｍｇ／Ｌ以上となるようにして、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した状態とした水であること；が挙げられる。

　また、本発明の水中の懸濁物質の除去処理方法の好ましい形態としては、下記のことが挙げられる。前記粗大な懸濁物質が、粒径が５０μｍ以上のものであり、前記微細な懸濁物質が、粒径が５０μｍに満たないものであり、且つ、これらの懸濁物質を同一の処理で凝集沈降させる際のこれらの物質の併存状態が、前記粗大な懸濁物質の存在量が２５０ｍｇ／Ｌ以上であり、且つ、前記微細な懸濁物質濃度に対する粗大な懸濁物質濃度の比（粗／微）が、その質量比で２．０以上であること；前記乱流状態の水のレイノルズ数が、８０００以上であること；前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質が、金属粉、水砕スラグ、小石、砂、泥、不溶性有機物、石炭粉又はコークス粉の少なくともいずれかであり、更に油分が併存していてもよいこと；前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを同一の処理で凝集沈降させた後に、更に凝集沈降した沈殿物を除去すること；が挙げられる。

　本発明によれば、その使用量の増大を伴うことなく、無機凝集剤との併用を必要とせず、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって迅速に凝集させて容易に取り除くことができ、しかも、その処理水が目視した場合に濁りのない清澄な性状のものであり、凝集沈降した沈殿物の処理が容易になる高分子凝集剤の提供が可能になる。この結果、本発明の高分子凝集剤を使用することで、従来、製鐵工場において必要とされてきた、冷却廃水等に含まれる懸濁物質を除去するための巨大な処理設備の一部が不要になり、しかも使用する凝集剤の量を低減でき、更に、その凝集沈降した沈殿物は取り扱い易く、その処理が極めて容易にできるようになり、これらによって工業上、極めて有用な効果がもたらされ、その経済的な効果は極めて多大である。この点について下記に詳述する。

　本発明によれば、例えば、製鐵所等において発生する、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している各種廃水中の懸濁物質を分離除去する際に、Ｏｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅが１０ｍ／ｈｒ以上の比較的小さな槽のみで、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一に処理することで、従来の処理方法で処理した場合と比べてＳＳを格段に速やかに沈降させることができ、処理水を、粗大ＳＳと微細ＳＳとを別々に処理していた従来の処理方法で達成していたのと同等以上の清澄な水質のものにできる。この結果、工業上、極めて有用な下記の効果が得られる。すなわち、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で、従来よりも迅速に凝集沈降させることができるので、凝集剤の総使用量が従来より低減され、更に、処理設備を大幅に簡略化でき、薬剤費、設備費及び維持管理費が大幅に縮小される。更に、発生する凝集沈降した沈殿物はリサイクルに適しており、リサイクル費の低減が可能になり、また、無機凝集剤を必須としないことから、無機凝集剤を使用することに起因して処理水に混入される配管の腐食を促進する物質も低減される。また、本発明の処理方法で得られる処理水は、従来の処理と同等以上の清澄な水質を示すので、そのまま、例えば、冷却水として循環使用することができる。更に、発生する凝集沈降した沈殿物は、水離れのよい取り扱い易いものになるので、沈殿物の処理にかかる費用を従来の処理方法の場合よりも大幅に低減できる。

　上記効果は、製鐵所における廃水処理を例にとって説明したが、本発明の活用例は、これに限るものでなく、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した状態の水から、これらを取り除くことを、より経済的に行う要請のある分野への適用も期待できる。例えば、上水処理では、小石や砂や泥や不溶性有機物等が含まれる河川からの取水に対して、沈砂池で粗大な砂を除いた後、ＰＡＣ等の無機凝集剤や、必要に応じて有機凝集剤を用いて、撹拌槽、フロック形成池、沈殿池、ろ過池等の設備を駆使した処理を行って、粗大ＳＳと微細ＳＳを除去することが行われているが、本発明方法を適用することで、粗大ＳＳと微細ＳＳとを一挙に凝集・沈降・沈殿させることが可能になる。

　更に、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない廃水に対しても、このような水に粗大ＳＳとして予め砂等を添加して、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した状態とし、本発明方法で処理することで、当然のことながら同様に上記した本発明の顕著な効果が得られる。

性状の異なる各種の高分子凝集剤を用いた場合における懸濁物質の凝集・沈降の状態の違いを示すグラフである。 本発明の第１の発明で規定する範囲の高分子凝集剤を用いた場合に、懸濁物質の凝集・沈降が良好に行われることを示すグラフである。 本発明の第２の発明で規定する範囲の高分子凝集剤を用いた場合に、懸濁物質の凝集・沈降が良好に行われることを示すグラフである。 本発明の懸濁物質の除去処理方法を、製鐵所の連続鋳造工程の直接冷却廃水処理に適用した場合の好適な一例を示す模式的なフロー図である。 本発明の懸濁物質の除去処理方法を、製鐵所の連続鋳造工程の直接冷却廃水処理に適用した場合の別の好適な一例を示す模式的なフロー図（実施例１６、１７）である。 本発明の懸濁物質の除去処理方法を、製鐵所の熱間圧延工程の直接冷却廃水処理に適用した場合の別の好適な一例を示す模式的なフロー図（実施例１９、２０）である。 本発明の懸濁物質の除去処理方法に対する比較例１２（熱間圧延工程）を示す模式的なフロー図である。 従来の製鐵所の熱間圧延工程の直接冷却廃水に対する懸濁物質の除去処理方法の模式的なフロー図である。

　以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。本発明者らは、上記した従来技術における課題を解決することを目的とし、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水を同時に処理した場合に、これらのＳＳが迅速に凝集・凝結し、速やかに凝集物が沈降して、処理水を清澄なものにできる高分子凝集剤を見出すべく鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。本発明によって提供される高分子凝集剤は、後述する、特定の構造を有する原料モノマーを含んで誘導されるカチオン性或いは両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）と、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）とで規定されるＮ値、或いはＮ値及びＬ値が、下記の範囲内にあることを要する。

　本発明の第１の発明は、共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であることを特徴とする。すなわち、本発明者らの検討によれば、本発明の顕著な効果は、Ｎ＝（Ｍｗ）×（ＣＥ)²÷１００万の値が５～６０の範囲内にある、特定の共重合体を主成分としてなる高分子凝集剤を用いた場合に得ることができる。

　更に、本発明者らの検討によれば、上記したＮ値の範囲内にある高分子凝集剤の中でも、更に本発明の第２の発明で規定する要件を満足する高分子凝集剤によれば、より効果的に、且つ、安定して本発明の顕著な効果が得られる。具体的には、本発明の第２の発明は、上記Ｎ値を満足することに加えて、共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）を、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）で除した値を、更に１００万で除した値をＬとした場合に、Ｌ値が１．５以上であることを特徴とする。すなわち、本発明のより安定した効果は、Ｌ＝（Ｍｗ）÷（ＣＥ)÷１００万の値が１．５以上である高分子凝集剤によって達成される。上記したように、Ｌ値によって特定される高分子凝集剤の範囲は、Ｎ値によって特定される高分子凝集剤の範囲に含まれるが、後述するように、Ｌ値をも満足する高分子凝集剤を利用することで、より安定して確実に本発明の効果の実現が可能である。

　本発明で利用する特定の原料モノマーから誘導される共重合体からなるカチオン性の高分子凝集剤は、先に挙げた特許文献３や特許文献４に記載されているように、汚泥の脱水剤に使用されている。更に、特許第３３５２８３５号公報には、上記汚泥の脱水に用いられているカチオン性の高分子凝集剤の欠点を改良する目的で、本発明で利用する特定の原料モノマーに、イタコン酸を必須成分として混合した原料モノマーから誘導される共重合体からなる両性の高分子凝集剤が記載されている。しかし、この場合も汚泥の脱水剤としての利用であり、勿論、本発明が目的としている「粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水中からのＳＳの同時処理」といった観点での検討は全くなされていない。

　本発明者らは、製鐵工場の鋳造工程や熱間圧延工程から大量に排出される使用済みの、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存して浮遊している状態の冷却水（冷却廃水）について、これらのＳＳを同時に凝集沈降処理できる凝集剤を見出すべく鋭意検討を行った。その結果、上記した汚泥の脱水剤として開発された高分子凝集剤の中に、驚くべきことに、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存して浮遊している状態の廃水中に添加するだけで、より好ましくは、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存し、且つ、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の廃水の中に添加することで、添加量が少量であるにも関わらず、これらのＳＳが速やかに凝集し、強固に凝結するため、迅速に沈降し、しかも、その上澄みは、従来の方法で処理した処理水と比べた場合に、懸濁物質が目視では認められない程度に格段に清澄なものになることを見出した。更に、当該高分子凝集剤を添加することで生じた、粗大ＳＳと微細ＳＳとが凝集し凝結して沈降した沈降・沈殿物は、従来の凝集処理によって得られている汚泥状態のものではなく、機械的な装置を用いて掴んで移動できる程度に強固に凝結したものであり、その後の処理が極めて容易になることがわかった。このため、従来の処理では、凝集剤を添加した後、沈殿槽で凝集物を沈殿させる必要があったが、本発明の高分子凝集剤を使用してＳＳの除去処理をすれば、このような沈殿処理が不要となる。具体的には、本発明の高分子凝集剤を利用することで、予め粗大ＳＳを除去処理するための従来の設備を利用し、当該設備で微細ＳＳも同時に処理でき、更には、従来の設備で必須であった沈殿槽を不要にできる、という設備上の極めて大きな効果が実現する。

　上記した従来技術では実現することができなかった種々の顕著な効果が達成できる本発明の高分子凝集剤は、下記一般式（１）、下記一般式（２）で表されるモノマーのいずれか一方又は両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、更に、該共重合体が、その重量平均分子量（Ｍｗ）と、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）とで規定される、Ｎ値、或いはＮ値及びＬ値が本発明で規定する特定の範囲内にあることを要する。

（上記式中の、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立にＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅を表し、Ｒ₃は、Ｈ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれかを表す。Ｘ^-は、アニオン性対イオンを表す。）

　本発明を構成するカチオン性又は両性の共重合体は、上記式（１）及び／又は（２）で表されるモノマーを５モル％以上含む原料モノマーから誘導できるが、その際に、本発明で規定するＮ値、或いはＮ値及びＬ値の要件を満たすようにモノマー組成を設計することで得られる。具体的な合成方法としては、カチオン性の共重合体については、先に挙げた特許文献４に記載の合成方法が利用できる。また、両性の共重合体は、例えば、特許第３３５２８３５号公報に記載されているように、上記式（１）及び／又は（２）で表されるカチオン性モノマーに、その他のモノマーとしてイタコン酸やアクリル酸等のアニオン性モノマーを適宜混合して原料モノマーとすることで、同様の方法で得ることができる。

　上記式（１）で示されるモノマーの代表的なものとしては、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リド、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩酸塩等が挙げられる。また、式（２）で示されるモノマーの代表例としては、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リドが挙げられる。これらのモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、（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）アクリルアミド等が挙げられる。

　本発明者らは、本発明が目的とする、使用した場合に、凝集剤の使用量の増大を伴うことなく、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって、迅速に且つ容易に取り除くことのできる凝集剤を開発する過程で、上記したような原料モノマーから得られる高分子凝集剤についての詳細な検討を行った。その際に、上記した式（１）及び／又は（２）で表されるモノマーを５モル％以上含む原料モノマー（以下、特定の原料モノマーと呼ぶ）から誘導できるカチオン性又は両性の共重合体の中に、本発明の目的を達成できる凝集剤があることを見出した。そして、本発明者らは、最初に、該共重合体の重量平均分子量が２００万～１３００万であり、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が０．４ｍｅｑ／ｇ以上である場合に、本発明が目的とする凝集性が得られるとの知見を得た。

　先に述べたように、技術常識は、「粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している状態の廃水から、同一の処理でこれらの懸濁物質を取り除くことは、できない」とするものであったことから、本発明者らは、上記知見の技術的価値は極めて大きいとの認識をもった。そこで、本発明者らは、より安定して高い凝集性を示す高分子凝集剤を見出して、更に工業的価値を高めるべく、使用する高分子凝集剤についてのさらなる詳細な検討を行った。その結果、上記原料モノマーから誘導される共重合体の中でも、本発明の第１の発明で規定するＮ値を満足するものが有効であり、また、その中でも、本発明の第２の発明で規定するＬ値を満足するものが、より安定して、より確実に顕著な効果を得るために有効であることを見出し、本発明を達成した。

　すなわち、本発明の第１の発明では、上記した特定の原料モノマーから誘導できるカチオン性又は両性の共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であることを規定する。また、本発明の第２の発明では、上記Ｎ値を満足することに加え、上記した特定の原料モノマーから誘導できるカチオン性又は両性の共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）を、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）で除した値を、更に１００万で除した値をＬとした場合に、Ｌ値が１．５以上であることを規定する。上記したカチオンコロイド当量は、コロイド滴定法（ポリビニル硫酸カリウム溶液で滴定する方法）により、高分子凝集剤中の有効成分１グラムあたりのカチオンコロイド当量を測定した値（ｍｅｑ／ｇ）である。また、重量平均分子量は、ポリスチレン換算によるＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ）法によって測定した値である。

　本発明者らは、前記特定の原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなる高分子凝集剤について、本発明が目的としている「粗大ＳＳと微細なＳＳとが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除くことを実現する」といった観点から、更に詳細な検討を行った。その結果、本発明者らは、まず、上記効果がより顕著に得られる高分子凝集剤として、その主成分である共重合体の特性において、下記の傾向があることを見出した。すなわち、（１）カチオンコロイド当量が小さい場合は、分子量が大きい共重合体の方が、上記した効果が大きい傾向にあり、（２）カチオンコロイド当量が大きい場合は、分子量が小さい共重合体の方が、上記した効果が大きい傾向があることがわかった。

　本発明者らは、上記した知見に基づき更に検討した結果、共重合体のＮ値が５～６０である場合に、本発明の効果が安定して得られることを見出した。そして、Ｎ値がこの範囲内にあるものの中でも、共重合体のＬ値が１．５以上である場合に、本発明の顕著な効果がより安定して得られることを見出した。具体的には、前記特定の原料モノマーから誘導した、重量平均分子量（Ｍｗ）と、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）とが種々に異なる共重合体を作製し、これらを用いて、粗大ＳＳと微細ＳＳが併存する廃水中に勢いよく添加することで、その効果の違いを観察した。前記したように、本発明の効果は、「粗大ＳＳと微細ＳＳが同一の処理によって迅速に凝集し、容易に取り除くことができるものとなり、しかも、その処理水が目視した場合に濁りのない清澄な性状のものとなる」という、目視することで確認できるものであるため、その検証は容易である。また、添加条件も、同一条件で高速撹拌することで達成できるため、この点でも検証は容易である。

　図１は、検討に使用した前記特定の原料モノマーから誘導した、本発明の第１の発明で規定するＮ値が異なる種々の共重合体を、それぞれ高分子凝集剤として使用して廃水に添加した場合に得られた凝集・沈降効果の違いをＡ～Ｄの４段階で評価して示したものである。Ａ～Ｄは、いずれも本発明の効果が認められるものであるが、相対的にＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順で顕著な効果が認められた。Ｄは、全く凝集・沈降の効果が認められないわけではないが、実施化することを考えて不適と評価した。

　本発明者らは、これらの結果から、本発明の顕著な効果が得られる高分子凝集剤について検討を行った結果、本発明の第１の発明で規定する共重合体のＮ値が５～６０であるものが、より顕著な効果を実現できるものであるとの結論を得た。図２中に、Ｎ値が５～６０である範囲を破線で示した。更に、本発明者らの検討によれば、重量平均分子量が２００万～１３００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が０．７～４．１ｍｅｑ／ｇである場合、重量平均分子量が４００万～１３００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．１～３．５ｍｅｑ／ｇである場合に、より顕著な効果が得られる。Ｎ値でいえば、１５～５５程度となる、重量平均分子量とコロイド当量の兼ね合いをもつ高分子凝集剤がより好適である。

　上記のことから、使用する共重合体の重量平均分子量が小さ過ぎると、十分なＳＳ除去効果が得難いことがわかった。一方、重量平均分子量が大き過ぎるとその粘度が上昇し、使用し難くなるので好ましくない。本発明で規定するカチオンコロイド当量は、高分子凝集剤中のカチオン密度、すなわち、カチオン性を示す官能基の量を示すものである。上記したように、本発明者らの検討によれば、本発明の目的に対しては、重量平均分子量との兼ね合いで最適なカチオンコロイド当量の範囲があり、本発明の第１の発明で規定するＮ値を満たす共重合体を高分子凝集剤として用いることで、本発明の顕著な効果が確実に得られる。その試験の詳細については後述する。

　上記したように、特定の原料モノマーから誘導される共重合体の中でも、本発明の第１の発明で規定するＮ値を満足するものが、本発明の目的を達成するための高分子凝集剤として有効であることがわかった。しかし、図２に示されているように、Ｎ値を満足するものの中でも、凝集・沈殿効果に程度の差があることが認められ、また、処理対象の廃水における粗大なＳＳと微細なＳＳとの併存状態も種々であることから、本発明者らは、実用化に際し、より高い凝集・沈殿効果をより安定して得るためには、使用する高分子凝集剤について、より詳細な検討を行い、最適化を図ることが必要であるとの認識をもった。その結果、Ｎ値を満足するものの中でも、本発明の第２の発明で規定するＬ値が１．５以上であるもの、より好ましくは、Ｌ値が２．０以上であるものが、より効果的な凝集剤となることを見出した。

　図３は、検討に使用した前記特定の原料モノマーから誘導された、Ｌ値が異なる種々の共重合体を高分子凝集剤として、粗大ＳＳと微細なＳＳとが併存している廃水に添加した場合に得られた、処理水中のＳＳ濃度を示したものである。図３に示した結果は、同時に、廃水中の粗粒濃度の違いによって生じる、凝集・沈降効果の違いも示しているが、明らかに、Ｌ値が１．５以上となる共重合体を、高分子凝集剤に使用することで、処理水のＳＳは２０ｍｇ／Ｌ以下となり、先の凝集・沈降効果の相対的な評価基準の「Ａ」となることが確認された。図３の結果から、より好ましいＬ値としては２以上、後述の表４の結果から６．７程度までであり、このような高分子凝集剤を使用すれば、処理水は、極めて清澄なものとなることがわかった。

　本発明者らの検討によれば、上記したような共重合体を主成分とする本発明の高分子凝集剤を、例えば、製鐵工場の熱間圧延工程から大量に排出される、鉄粉等の金属や圧延油等の油分が懸濁した、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存して浮遊している状態の使用済み冷却水（廃水）に、該廃水に対して０．５ｍｇ／Ｌ以上、例えば、１～４ｍｇ／Ｌ程度と微少量添加することで、廃水中の懸濁物質が速やかに凝集沈降して、その上澄みは、目視において濁りの見られない極めて清澄（透明）なものになる。詳細については後述するが、本発明の高分子凝集剤は、従来技術のように、予め廃水中から粗大ＳＳを除去した後に行う処理に使用した場合には、上記したような顕著な効果は得られず、微細ＳＳが凝集沈降する傾向はみられるものの、その上澄みは、目視において濁りがあり、明らかに十分なものではなかった。このことは、本発明の高分子凝集剤によってもたらされる従来にない顕著な、凝集・凝結・沈降効果は、微細な懸濁物質と共に、粒径が５０μｍ以上の粗大な懸濁物質が併存している場合に初めて発揮されるものであり、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存して浮遊している状態の廃水を一緒に処理することが重要であることを示している。

　このことは、図３の結果にも明確に示されている。図３に示されているように、本発明の高分子凝集剤は、廃水中における微細ＳＳと併存する粗大ＳＳの存在量が２５０～１０００ｍｇ／Ｌ程度と少ない場合でも、本発明の凝集・凝結・沈降効果が認められたが、この場合に、より十分な効果を得るためには高分子凝集剤の添加量を増やす必要があった。これに対し、本発明の高分子凝集剤を用い、より少ない添加量で、より高い凝集・沈降効果を安定して得るためには、粗大ＳＳの存在量が、１０００ｍｇ／Ｌ超、更には３０００～５０００ｍｇ／Ｌ程度、併存している廃水であることがより好ましいことがわかった。したがって、粗大ＳＳの存在量が少ない廃水を処理する場合には、粗大ＳＳを多く含む廃水と混合して処理することや、場合によっては、砂などの粗粒を廃水に添加した状態で処理することも有効である。本発明者らの検討によれば、本発明の「粗大ＳＳと微細ＳＳが併存している水中から、同一の処理でこれらのＳＳを取り除く」効果は、処理する水中の粗大ＳＳの存在量が、２５０～８００００ｍｇ／Ｌ程度でも得られるが、好ましくは２０００～２００００ｍｇ／Ｌ程度である場合に、ＳＳがより速やかに凝集沈降し、その上澄みは極めて清澄（透明）なものになり、凝集沈降した沈殿物は、水離れのよい脱水性に優れた良好なものとなる。

　更に、本発明者らの検討によれば、処理対象の廃水等における粗大ＳＳと微細ＳＳとの存在量として、微細ＳＳ濃度に対する粗大ＳＳ濃度の比（粗／微）が、その質量比で２．０以上である場合に、少ない凝集剤の量で、より安定して顕著な効果が得られることを確認した。本発明者らの検討によれば、上記した（粗／微）の比は、むしろ大きい場合に良好な処理ができ、例えば、この比が１００程度であっても問題なく処理できる。本発明者らが確認したところ、製鐵所において発生する廃水の、微細ＳＳ濃度に対する粗大ＳＳ濃度の比（粗／微）は、懸濁物質の比重にもよるが、例えば、その大半が、５～１００程度或いは１０～７０程度であった。本発明者らの検討によれば、これらのいずれの廃水に対しても、本発明の懸濁物質の除去処理方法を適用することで、廃水中の異なる大きさの懸濁物質を、同一の処理で、例えば、Ｏｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅが１０ｍ／ｈｒ以上の比較的小さな槽のみで、極めて迅速に沈降させることができ、その処理水は、従来の処理では、一段では到底達成することができなかった清澄（透明）なものとなった。また、良好な凝集沈降によって、脱水性及び取扱い性に優れる沈殿物が得られた。

　本発明者らは、これらの理由について、本発明の高分子凝集剤は、粗大ＳＳに対して特に高い凝集効果、更に強い凝結効果を示し、この速やかに生じる粗大ＳＳの凝集・凝結の際に、併存している微細ＳＳが、本発明の高分子凝集剤によって形成された粗大ＳＳ内に取り込まれる結果、本発明の優れた凝集沈降効果が得られたものと考えている。特に、廃水が溝や液路内を流動している場合は、微細ＳＳが廃水内を活発に動いているので、粗大ＳＳ内により取り込まれやすくなったものと推論している。このため、本発明の高分子凝集剤を添加することで得られる凝集した沈降・沈殿物は、従来の、凝集剤を添加して沈殿槽内に沈降させることで得られた汚泥とは全く異なり、粗大なものになり、掴み取ることができる、水離れのよい状態のものになる。この結果、本発明の高分子凝集剤によって処理した場合に得られる凝集した沈降・沈殿物は、その後の処理が極めて容易なものであり、従来、脱水等の、沈殿物の二次処理にかかっていたコストが大幅に低減される。

　本発明者らの検討によれば、本発明の高分子凝集剤は、例えば、製鐵工場の熱間圧延工程から大量に排出される廃水中の粗大ＳＳを沈降分離除去するための「スケールピット」と呼ばれる水槽に添加してもよく、それなりの効果が得られる。しかし、より好ましくは、本発明の高分子凝集剤を「スケールピット」に添加するのではなく、例えば、上記熱間圧延工程で使用した使用済み冷却水（廃水）が、上記の「スケールピット」に至るまでの廃水が激しく流動している溝や液路に添加すると、より高い効果が確実に得られることがわかった。また、特に、「スケールピット」に対して、より上流側に添加することが好ましいことを確認した。これらのことは、本発明の高分子凝集剤は、廃水が激しく流動している場所に添加し、高分子凝集剤と、粗大ＳＳ、微細ＳＳを激しい混合状態で反応させた場合の方が、その凝集・凝結・沈降効果がより顕著に発揮されることを示している。このため、廃水が激しく流動している溝や液路がない場合には、廃水を急速撹拌させた状態で高分子凝集剤を添加するように構成することが、本発明の高分子凝集剤の、より高い凝集・凝結・沈降効果を得るための方法として極めて有効になる。より具体的には、本発明者らの検討によれば、粗大なＳＳと微細なＳＳとが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、上記した高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることで、より顕著な効果が得られることがわかった。本発明の水中の懸濁物質の除去方法では、これらの点を規定する。

　本発明の水中の懸濁物質の除去処理方法で規定する「流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態」とは、上記で見出した効果を踏まえ、高分子凝集剤の使用状態を、従来の撹拌しながらの緩やかな流動状態の中で処理するのでなく、激しい流動状態に、粗大ＳＳと微細ＳＳと本発明の高分子凝集剤とを共存させるようにすることを意味している。流速が０．５ｍ／秒以上の速さで流動して共存する状態であればよいが、より好ましくは、流速が１．０ｍ／秒以上の速さで流動している状態となるとよい。更に、その流動状態が、乱流状態であることを要するが、より具体的には、水のレイノルズ数が８０００以上、更に好ましくは、レイノルズ数が１００００以上である状態となっている粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存する水の中に、更に、本発明の高分子凝集剤が共存する状態を生じさせればよい。本発明の処理方法が必須とする上記構成は、従来の懸濁物の処理方法の場合のように撹拌設備等を別に設けて達成する必要がなく、下記に述べるように、工場内で生じている廃水の激しい流れを懸濁物質の除去処理に巧みに利用することで達成できる。このため、その設備的なメリットは極めて大きい。

　本発明で規定する水の状態を生じさせる方法としては、例えば、下記で説明する（Ａ）のような状態の廃水中や取水中に、本発明の高分子凝集剤を添加する方法や、下記で説明する（Ｂ）の、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した廃水になる前の用水に、予め本発明の高分子凝集剤を添加する方法が挙げられる。

　また、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水である場合に、該水に、粗大ＳＳとして機能し得る砂等を予め添加して、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した状態となるようにした水に対し、本発明で規定する「流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、本発明の高分子凝集剤が共存する状態を生じさせる方法」である（Ｃ）の形態によっても本発明の顕著な効果は得られる。本発明では、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した状態の水に、更に「粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、且つ、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、特有の高分子凝集剤が共存する状態を生じさせる」ことが重要となるので、（Ｃ）の形態では、上記観点から、状況に合わせて、より容易に且つ確実に上記した状態になるように、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水に予め砂等を添加する場所やタイミングを決定するとよい。このように構成することで、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水に対しても、本発明の方法による効果的なＳＳの除去処理が可能になる。

（Ａ）本発明の高分子凝集剤を、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している、流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態の水中に添加する。その場合における凝集剤の好ましい添加の位置としては、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している廃水等が発生する地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点が挙げられる。また、上水処理設備における凝集剤の好適な添加位置としては、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している水を水処理設備に導入するための導入路内における流の強い地点や、水処理設備内への取水口等の地点が挙げられる。

（Ｂ）製鐵所の廃水に対しては、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した廃水になる前の用水に予め本発明の高分子凝集剤を添加しておき、更にこの水を使用することで、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、且つ、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に本発明の高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることができる。その場合における凝集剤の添加の位置の一例としては、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した廃水になる前の用水が、粗大ＳＳと微細ＳＳとを、前記凝集剤の存在下、同一の処理で凝集沈降させて、これらを同時に除去処理した後に得られる処理水であり、この処理水を循環使用する系において、前記凝集剤の添加を、循環使用できる基準を満たすまでに用水の処理がなされた地点から、該用水を使用する給水地点に至るまでのいずれかの地点で行うことが挙げられる。

　上記に挙げた（Ａ）及び（Ｂ）の方法について、製鐵所の連続鋳造工程や圧延工程において発生する直接冷却廃水を例にとって、より具体的に説明すれば、上記（Ａ）でいう「粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している廃水の発生地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点」とは、以下の地点を含むものである。先ず、冷却水がスプレーノズル等から鋼材表面へ噴射されて、鋼材を冷却した時点で、冷却水は直接冷却廃水となるので、この地点が「廃水の発生地点」である。また、「廃水の発生地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点」は、鋼材を冷却後、直接冷却廃水となってスケールスルースと呼ばれる開放樋に流れ落ちて、この開放樋を流れて、水処理設備であるスケールピットに至るので、この間の一連の地点とその近傍の地点を意味している。

　上記したことから、本発明の高分子凝集剤の添加は、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している廃水となっているスケールスルースに流れ落ちる地点で行っても、スケールスルースのいずれかの地点で行っても、スケールピットに排水される直前の激しい流れの中に添加させても、スケールピット入口付近に添加しても、スケールピットポンプのサクション付近に添加してもよい。

　また、上記（Ｂ）でいう「その使用基準を満たすまでに用水の処理がなされた地点から、該用水の給水地点に至るまでのいずれかの地点」とは、スケールピット以降、沈殿池、ろ過機、電磁フィルター等の懸濁物質の除去設備の出口地点（すなわち処理水の排出口）から、冷却塔を通じて、上記した廃水の発生地点まで、及び、スケールピット下流側からスケールスルースへと循環流を生じさせるスケールピットポンプのサクション近傍から、先に説明した廃水の発生地点までを意味している。

　上記したように、本発明の高分子凝集剤を用い、特に、該凝集剤が、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、水と共に激しく流動している状態の中に共存する状態を生じさせると、高い効果が得られる。より具体的には、凝集剤を粗大ＳＳ及び微細ＳＳと激しい混合状態で共存させた場合に、高分子凝集剤の凝結・凝集・沈降効果がより顕著に発揮され、粗大ＳＳと微細ＳＳが同一の処理で、従来技術では達成できていなかった速度で速やかに凝集沈降して、その上澄み液が従来にない清澄なものとなる。更に、これらが共存した状態で、激しく流動している時間がある程度確保された方がより高い効果が得られることと、添加作業の容易性から、例えば、図４中に２で示したように、スケールスルースのスケールピット３からできるだけ遠い地点で高分子凝集剤を添加することが好ましいこともわかった。このように構成すれば、例えば、直接冷却廃水がスケールスルースを流れていくいずれの地点でも、凝集剤と粗大ＳＳと微細ＳＳとが激しい混合状態となる。その結果、驚くべきことに、スケールピット３に排出された時点で、直接冷却廃水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを含む懸濁物質は、凝結・凝集中である、或いは、既に凝結・凝集しているため、沈殿物と清澄な処理水とに速やかに分離する。また、例えば、図４に例示したような、処理水を冷却水として循環使用する系において、スケールピット３からできるだけ遠い地点として、例えば、先に説明した廃水の発生地点の上流側の、得られた処理水を用水に使用することとなる給水地点に至るまでを選択し、廃水になる前の用水に高分子凝集剤を添加することも有効である。勿論、処理水を循環使用する系でなくても、用水に予め高分子凝集剤を添加し、当該用水を使用することで、本発明方法で規定する「高分子凝集剤が、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に共存する状態を生じさせる」としたものであってもよい。

　本発明者らは、本発明によって従来にない顕著な効果を達成できた理由について、以下のように考えている。本発明の高分子凝集剤を上記したような地点で、廃水或いは用水に添加すると激しく混合され、その状態で、まず、凝集剤が、共存している粗大ＳＳに対して特に高い凝集効果、更に強い凝結効果を示し、その結果、粗大ＳＳの凝結・凝集が速やかに生じ、その際に、併存している微細ＳＳが、この凝集剤によって形成された粗大な凝集物内に取り込まれ、これらのことによって、同一処理による、速やかで効率のよい良好な凝集沈降が達成できたものと考えている。特に、廃水が溝や液路内を流動している場合は、微細ＳＳが廃水内を活発に動いているので、微細ＳＳが、粗大な凝集物内により取り込まれやすくなったものと推論している。更に、このようなメカニズムで得られたと考えられる、本発明の処理方法によって得られる凝集した沈降・沈殿物は、従来の、凝集剤を添加して沈殿槽内に沈降させることで得られた汚泥とは明らかに異なり、水離れに優れ、脱水性がよく、油分の含有率も低い。このため、その後の処理が極めて容易なものになり、従来、沈降・沈殿物の脱水処理等の２次処理にかかっていたコストの大幅な低減が可能になる。

　本発明者らの検討によれば、本発明の高分子凝集剤は、例えば、下記のように使用することが効果的である。すなわち、製鐵工場の熱間圧延工程から大量に排出される、鉄粉等の金属や圧延油等の油分が懸濁した、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存して浮遊している状態の直接冷却廃水に、下記に挙げるような箇所で、本発明の高分子凝集剤を、処理する廃水に対して０．５ｍｇ／Ｌ以上、例えば、１～４ｍｇ／Ｌ程度と微少量添加するだけで、廃水中のＳＳが速やかに凝集沈降して、しかも、その上澄みは、目視において濁りの見られない極めて清澄なものになる。本発明の高分子凝集剤は、例えば、熱間圧延工程からの直接冷却廃水が、水処理設備である「スケールピット」に至るまでの廃水が激しく流動している「スケールスルース」と呼ばれている溝や液路に添加するとより高い効果が得られる。すなわち、製鐵所において発生する廃水中のＳＳには、比重の大きな鉄粉が多く含まれているため、ＳＳの沈降を防止する必要があり、このスケールスルースの流れは１～５ｍ／秒程度と極めて速いものとなっている。本発明者らの検討によれば、この速い廃水の流れ中に高分子凝集剤を単に添加するだけで、先に述べた本発明で規定する要件を満たし、その結果、本発明の顕著な効果を得ることができる。

　また、この場合に、本発明の高分子凝集剤を、水処理設備である「スケールピット」に対してより上流側に添加することがより効果的である。特に、高分子凝集剤の添加を廃水の発生地点の近傍で行うことで、「スケールスルース」を経由して「スケールピット」に至るまでの廃水が激しく流動している状態の時間をより長く確保できるようになる。本発明者らの検討によれば、このようにした方が、本発明のより高い効果を得ることができる。これに対し、同じ高分子凝集剤を、予め廃水中から粗大ＳＳを除去した後に行う凝集沈降処理に使用した場合は、微細ＳＳが凝集沈降する傾向はみられるものの、その上澄みは、目視において濁りがあり、明らかに十分なものではなく、上記した顕著な効果は得られなかった。

　これらのことは、本発明の高分子凝集剤を添加する場合は、廃水が激しく流動している場所に添加し、高分子凝集剤と、粗大ＳＳ及び微細ＳＳを激しい混合状態で反応させた方が、該高分子凝集剤を使用したことによる凝結・凝集・沈降効果が、より速やかにより顕著に発揮されることを示している。また、上記効果は、スケールスルースと呼ばれている溝や液路を巧みに利用すれば、別途、撹拌装置等の設備を設ける必要がなく、高分子凝集剤を添加する地点を適宜に選択するという簡便な手段によって得られるので、本発明によれば、後述する工業上、極めて優れた種々の効果を得ることが可能になる。本発明で規定する要件を達成するためには、従来の溝や液路のままでも勿論よいが、例えば、溝や液路内に障害物や回転羽等を設置するといった方法で、流れがより乱流となるように工夫してもよい。いずれにしても、本発明の方法においては、高分子凝集剤と、除去処理の対象である粗大ＳＳ及び微細ＳＳを激しい混合状態で反応させることがより好ましい。

　本発明の水中の懸濁物質の除去処理方法は、少なくとも、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、本発明の高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることを特徴とするが、高分子凝集剤を添加する地点を、上記のような各地点とするだけで、本発明で規定する上記要件を満足する処理ができる。本発明の処理方法によれば、上記した極めて簡便な方法によって、以下に挙げる工業上極めて有用な種々の効果やメリットが得られる。

（ｉ）水処理プロセスの簡略化
　高分子凝集剤の添加地点を工夫するだけで、廃水中や取水中の粗大ＳＳと微細ＳＳが高分子凝集剤とよく混合されることで、微細な鉄粉や砂や油と、粒径の大きなスケールとが極めて速やかに凝集し、沈降させることができ、従来は、粗大ＳＳを処理するためのスケールピットでは除去できなかった微細な鉄粉や油も、スケールピット、またはそれに類する比較的小さい槽で沈殿分離でき、スケールピットの出側で、従来と同等或いはそれ以上のレベルまで懸濁物質の混入を低減した清浄な処理水が得られる。また、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水について処理する場合も、粗大ＳＳとして機能し得る砂等を予め添加するという簡便な処理を追加するだけで、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水についても大きな効果を得ることができる。

　上記の結果、従来の廃水中や取水中の微細ＳＳの除去処理において必要とされていた、沈殿池や沈砂池や撹拌槽やろ過機、電磁フィルターといった、微細鉄粉や砂や泥や油の分離設備が不要となる。これに伴い、撹拌機や、ろ過機や電磁フィルターを使用した場合に必要となっていた逆流洗浄排水処理設備も不要となる。また、本発明の方法では無機凝集剤が不要となることから、そのためのタンクやポンプ、撹拌機、送液ライン等の設備も不要となる。
　このため、製鐵所において大量に発生する、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している状態の廃水に対して、新たにＳＳの除去処理設備を建設する場合には、上記に関連した設備スペース、及び建設費が大幅に削減できる。

（ii）維持管理費の縮小
　沈殿池やろ過機が不要となり、処理水を循環使用する場合には、スケールピットの出側から処理水を冷却塔へ直接送水できるため、必要なポンプの台数を減らすことができ、電気代を含む維持管理費が大幅に縮小できる。

（iii）腐食の低減
　本発明の方法では無機凝集剤を必要としないため、無機凝集剤に含まれる、腐食性陰イオンである、Ｃｌ^-や、ＳＯ₄ ^2-が処理水中に混入することを著しく低減できる。このため、凝集沈殿、及び冷却処理した処理水を、再度工場へ給水する場合、その配管系等、ならびに生産する鋼材表面の腐食を軽減することが可能となる。

（iv）鉄スラッジのリサイクル促進
　本発明の方法を適用し、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で凝集沈降させたことによって、スケールピットにおいて発生する、粒径の大きなスケール、微細な鉄粉、及び油からなるスラッジは、脱水性と濃縮性がよく、重量あたりの油含有率が小さいためリサイクルに適しており、その運搬及びリサイクル可能にするための処理等が簡便になる。

　図４は、本発明のＳＳの除去処理方法を連続鋳造工程の直接冷却廃水処理に適用した場合の好適な一実施形態を示す模式図である。図４に示したように、連続鋳造工程から発生する直接冷却廃水は、連続鋳造ラインからスケールスルース１に流れ落ち、廃水は、スケールスルース１の内部を激しく流動しながら、スケールピット３へと移動する。図４に示した例では、高分子凝集剤２が、直接冷却廃水が流動していくスケールスルース１の最上流部分で添加されている。それ故、高分子凝集剤２と直接冷却廃水は、スケールスルース１内の激しい流れの中で混合され、スケールピット３内に排水される。その結果、スケールピット３内では、廃水中のスケール、微粒鉄粉、油の凝結・凝集したものが極めて速やかに沈降分離される。そのため、スケールピット３内の上澄水は清澄なものとなるので、そのまま上澄水を冷却塔４へ揚水する。最後に、冷却塔４で冷却されて得られた処理水は、直接冷却水として再び工場へ給水される。

　以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［凝集試験例－１（粗大なＳＳが併存することによる効果の確認）］
＜廃水＞
　製鐵工場の熱間圧延工程から排出される冷却廃水をサンプリングして、廃水中に含まれる粗大ＳＳの粒子径の範囲がそれぞれに異なる３種類の廃水を用意した。具体的には、粗大ＳＳの最大粒子径の範囲が、それぞれ、５０μｍに満たないもの、５０μｍ以上あり且つ２００μｍに満たないもの、２００μｍ以上あり且つ１０００μｍに満たないものを用意した。また、比較のために用意した粗大ＳＳの最大粒子径の範囲が５０μｍに満たないものは、予め、廃水を沈降分離処理して粗大ＳＳを除去することで、懸濁物質として最大粒子径が５０μｍに満たない微細ＳＳのみを含む廃水とした。なお、粗大ＳＳの最大粒子径の範囲が、５０μｍ以上あり且つ２００μｍに満たないもの、２００μｍ以上あり且つ１，０００μｍに満たないものには、当然のことながら、粒径が５０μｍに満たない微細ＳＳを含んでいる。

＜高分子凝集剤＞
　最初に、廃水中に微細ＳＳと併存する粗大ＳＳの粒径による効果の違いと、試験に使用する本発明で規定する高分子凝集剤の添加量による効果の違いを、下記の凝集剤Ａを用いて検証した。すなわち、凝集剤Ａとして、一般式（１）及び（２）で表される２種類のモノマーを必須成分として、それぞれ２０モル％ずつ含む原料モノマーから誘導した、アクリルアミド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］ベンジルジメチルアンモニウム・クロリド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム・クロリド共重合体（モル比＝６０／２０／２０）を主成分とするカチオン性のものを用いた。その重量平均分子量は３００万であり、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が２．０ｍｅｑ／ｇである。よって、この共重合体のＮ値は１２（Ｌ値＝１．５）である。

＜凝集試験方法＞
　先に用意した懸濁物質の粒子径が異なる３種類の廃水に、上記した凝集剤Ａの添加量を、２ｍｇ／Ｌと４ｍｇ／Ｌに変えてそれぞれ凝集試験を行った。具体的には、廃水を入れた容器内に高分子凝集剤を添加し、一定時間高速撹拌し、その後に静置して凝集沈降処理を行い、その上澄み水を処理水として、上澄み水（処理水）のＳＳ濃度を測定し、評価した。また、比較のために、各廃水に高分子凝集剤を添加しない以外は同様にして、上澄み水（処理水）のＳＳ濃度を測定した。そして、得られた結果を表１に示した。

＜試験結果＞
　表１に示したように、各廃水に凝集剤を添加しない場合に比べて、本発明の高分子凝集剤（凝集剤Ａ）を添加すると、いずれの場合も処理水ＳＳ濃度が低減でき、凝集剤としての効果を示すことを確認した。更に、表１の結果から、特に、懸濁物質として粒子径が５０μｍ以上の粗大なものが含まれている廃水に、凝集剤Ａを添加して凝集試験をした場合に、処理水ＳＳ濃度の低減効果が著しく、この場合は、目標とする処理水ＳＳ＜１０ｍｇ／Ｌを容易に達成できることを確認した。更に、この場合に得られる処理水は、目視では濁りの認められない清澄なものであった。なお、この試験では、いずれも粗大なＳＳの存在量が３０００ｍｇ／Ｌ程度である廃水を使用した。

［凝集試験例－２（実施例１～４、比較例１～４）］
＜凝集試験方法＞
　先の試験に用いた粗大ＳＳの最大粒子径の範囲が、５０μｍ以上あり且つ２００μｍに満たないものである廃水を使用し、高分子凝集剤の添加量を２ｍｇ／Ｌと処理条件を一定にして、本発明で規定するＮ値が種々に異なるようにモノマー組成を設計して誘導した各高分子凝集剤を用いて、実施例１～４、比較例１～４の凝集試験を行った。具体的には、本発明で規定する一般式（１）及び（２）で表される２種類のモノマーを必須成分として、これらのモル％を適宜に変えた原料モノマーから誘導した、アクリルアミド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］ベンジルジメチルアンモニウム・クロリド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム・クロリド共重合体を主成分とする各高分子凝集剤を用いて試験を行った。表２に示した両性の高分子凝集剤は、本発明で規定する一般式（１）及び（２）で表される２種類のモノマーに、更に、イタコン酸を適宜に混合した原料モノマーを用いて合成したものを用いた。更に、比較のために、ノニオン系とアニオン系のポリアクリルアミド系高分子凝集剤を用いて同様の試験を行った比較例３、４の結果を併せて示した。なお、この試験では、いずれも粗大なＳＳの存在量が３０００ｍｇ／Ｌ程度である廃水を使用した。

＜試験結果＞
　表２に、実施例及び比較例で使用した高分子凝集剤の性状と、上澄み水を処理水として、この上澄み水（処理水）のＳＳ濃度を測定して除去性を評価し、これらをまとめて示した。なお、表２中のＮ値は、Ｎ値＝重量平均分子量（Ｍｗ）×（カチオンコロイド当量（ＣＥ）)²÷１００万であり、Ｌ値は、Ｌ値＝重量平均分子量（Ｍｗ）÷カチオンコロイド当量（ＣＥ）÷１００万である。

　表２に示したように、本発明で規定する性状の高分子凝集剤を用いた実施例では、本発明が最終的な目標としている処理水ＳＳ＜１０ｍｇ／Ｌを容易に達成できることを確認した。そして、得られた処理水は、目視では濁りを認めることができない清澄なものであった。従来のアクリルアミド系の凝集剤を使用した場合の比較例３、４の処理水の濁りは著しく、さらなる処理が必要であった。これに対して、一般式（１）、（２）で表されるモノマーを必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性の共重合体であるものの、本発明で規定するＮ値を満たさない比較例１、２の高分子凝集剤は、従来のアクリルアミド系の凝集剤に比べて凝集効果が認められたものの、得られる処理水は目視で明らかな濁りが認められた。

　また、従来のアクリルアミド系の凝集剤を使用して凝集処理した場合と、本発明で規定する要件を満たす高分子凝集剤を用いて凝集処理した場合とでは、凝集した沈降・沈殿物の性状が明らかに異なっていた。具体的には、従来のアクリルアミド系の凝集剤を使用して凝集処理した場合のものは、ふわふわとした汚泥状であり、濾過するのが難しいものであった。これに対し、本発明の高分子凝集剤を用いて処理した場合に得られる凝集沈降した沈殿物は、強固に凝結しており、水離れもよく、摘まんで移動することができるものであった。更に、本発明の高分子凝集剤を用いて処理した場合は、その凝集沈降も極めて速やかに生じることを確認した。

［凝集試験例－３（Ｎ値と凝集・沈降性効果のとの関係）］
＜凝集試験方法＞
　上記した結果を踏まえて、更に、本発明で規定するＮ値が種々に異なるようにモノマー組成を設計して誘導した高分子凝集剤の種類を増やして、凝集試験例－２で行ったと同様の試験を行い、凝集・沈降性の違いを確認した。具体的には、先の試験に用いた粗大ＳＳの最大粒子径の範囲が、５０μｍ以上あり且つ２００μｍに満たないものである廃水を使用し、高分子凝集剤の添加量を２ｍｇ／Ｌと処理条件を一定にして、本発明で規定するＮ値が種々に異なる各高分子凝集剤を用いて試験を行い、凝集試験例－２で行ったと同様に評価した。なお、この試験では、いずれも粗大なＳＳの存在量が３０００ｍｇ／Ｌ程度である廃水を使用した。

＜試験結果＞
　その結果を図１、２に示したが、使用した高分子凝集剤の重量平均分子量とコロイド当量に対し、これを使用して処理した場合の凝集・沈降効果の違いをＡ～Ｄの４段階で評価した。Ａ～Ｄは、いずれも凝集・沈降効果が認められるものであるが、相対的に評価した場合、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順で顕著な効果が認められた。Ｄは、全く凝集・沈降の効果が認められないわけではないが、実施化することを考えて不適と評価した。その結果、図２中の破線で示した、本発明で規定する「共重合体の重量平均分子量にｐＨ７におけるカチオンコロイド当量の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０である」とする要件を具備した共重合体を凝集剤として使用することで、良好な凝集・沈降効果を実現できることが確認された。更に、図２から、中でも、重量平均分子量が２００万～１３００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が０．７～４．１ｍｅｑ／ｇである範囲、更に、重量平均分子量が４００万～１３００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．１～３．５ｍｅｑ／ｇである場合に、本発明で目的とする効果がより顕著であることがわかった。なお、図１、２中には、凝集試験例－２で行った結果も含まれている。

［凝集試験例－４（実施例５～８、比較例５～７）（従来の凝集剤を用いた場合との比較）］
　懸濁物質として、粒子径が５０μｍ以上あり且つ２００μｍには満たない粗大ＳＳと、微細ＳＳとを含む廃水を用意し、表３に示した従来の凝集剤と本発明の高分子凝集剤とをそれぞれに用い、凝集試験例－１と同様にして凝集処理を行った。その際、比較例５ではＰＡＣ（ポリ塩化アルミニム）を用い、比較例６では、ＰＡＣと、アニオン系高分子凝集剤を組み合わせて使用した。また、比較例７では、このアニオン系高分子凝集剤のみを使用した。実施例５～８では、凝集試験例－１で使用した高分子凝集剤（凝集剤Ａ）を使用し、その添加量を０．５～４．０ｍｇ／Ｌで変化させて、凝集試験例－１で行ったと同様にして凝集試験した。そして、上澄み水を処理水として、上澄み水（処理水）のＳＳ濃度を測定して除去性を評価した。測定結果を、表３にまとめて示した。なお、この試験では、いずれも粗大なＳＳの存在量が３０００ｍｇ／Ｌ程度である廃水を使用した。

　表３に示したように、従来の、廃水中の懸濁物質の凝集処理に用いられている比較例の凝集剤をそれぞれに用いた処理により得られた処理水ＳＳ濃度に比べて、本発明の実施例の高分子凝集剤を用いた処理により得られた処理水ＳＳ濃度は、明らかに低い値となった。また、その際に得られた実施例の処理水は、目視では濁りを認めることができない清澄なものであった。更に、添加量を変化させた実施例５～８の結果から、凝集剤の添加量は、廃水中に０．５～４．０ｍｇ／Ｌ程度で足り、経済性を考慮し、より安定した十分な処理を行うためには、例えば、１．０～２．０ｍｇ／Ｌとすればよいことを確認した。このことから、本発明の高分子凝集剤を用いれば、廃水への添加量が少量であり、しかも無機凝集剤を併用するといった方法を採用することなく、従来の凝集剤の単独使用や一回の凝集処理によっては到底得ることができなかった優れた凝集・凝結・沈降の効果が得られることが確認された。

［凝集試験例－５（Ｌ値と、廃水中における粗大なＳＳの存在量と、効果の比較）］
　上記の試験例１－４では、いずれも粗大なＳＳの存在量が３０００ｍｇ／Ｌ程度で一定の廃水を使用して行ったが、粗大なＳＳの存在量が低い或いは高い廃水も存在することから、この点についての検討を行った。また、同時に、凝集剤の添加量をより少なくすることについての検討も行った。具体的には、懸濁物質として、粒子径が５０μｍ以上あり且つ２００μｍには満たない粗大なＳＳと、微細なＳＳとを含む廃水を用意したが、その際、粗大ＳＳの存在量が、５００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌ、５０００ｍｇ／Ｌと、異なる３種類の廃水を用意した。なお、処理前の廃水の微細ＳＳ濃度は、１０５ｍｇ／Ｌ程度で一定にした。また、凝集剤として、前記した一般式（１）、一般式（２）で表されるモノマーの両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導した、重量平均分子量が約４００万～８００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．５～４．８ｍｅｑ／ｇである、Ｌ値が、０．９、１．１、１．６、１．９、２．６、３．５及び５．３、とそれぞれ異なる７種類のカチオン性の共重合体を主成分とするものを用いた。

　そして、まず、各凝集剤の添加量を１．０ｍｇ／Ｌと少なくして、粗大なＳＳの存在量が異なる上記３種類の廃水について凝集処理を行った。その結果、粗大なＳＳの存在量によらず、図３に示したように、Ｌ値が１．３以上、好ましくは、１．８以上である場合に、高い凝集・凝結・沈降の効果が認められた。また、図３に示した結果から、微細なＳＳと併存する粗大なＳＳの存在量が、５００～１０００ｍｇ／Ｌと少ないよりも、５０００ｍｇ／Ｌ程度と、その存在量を多い廃水の方が、高い凝集・凝結・沈降の効果が得られることがわかった。微細なＳＳに併存する粗大なＳＳの存在量が少ない場合は、凝集剤の添加量を増やすことで、効果の向上が図れることも確認した。

［凝集試験例－６（実施例９～１５、比較例８～１０）（原料モノマー、イオン性、Ｎ値、Ｌ値等についての検討）］
　図３に示した結果から、粒子径が５０μｍ以上あり且つ２００μｍには満たない粗大なＳＳの廃水中における存在量を５０００ｍｇ／Ｌとし、一方、粒径が５０μｍに満たない微細なＳＳの濃度が５０ｍｇ／Ｌの廃水を使用し、それぞれの高分子凝集剤の添加量を２ｍｇ／Ｌと処理条件を一定にして、さらなる試験を行った。その結果を表４にまとめて示した。

　表４に示したように、使用した高分子凝集剤のＮ値が５～６０の範囲において、いずれの高分子凝集剤も良好な凝集・凝結・沈降の効果が認められた。更に、使用した高分子凝集剤のＬ値について検討した結果、Ｎ値が５～６０の範囲内であっても、Ｌ値が１．５よりも小さい場合は、凝集・沈降効果に劣ることを確認した。Ｌ値が１．５以上、好ましくは２．５以上で良好な凝集・凝結・沈降の効果を示す理由は不明ではあるが、重量平均分子量をカチオンコロイド当量で除した値は、高分子凝集剤において重合度を示すと考えられ、重合度の大きな高分子凝集剤ほど、排水中の粗大粒子と微細な懸濁粒子の凝集において効果的であると推察される。

＜粗大ＳＳの有無による凝集・沈降の効果確認の試験例＞
　下記のようにして、高速撹拌の条件下で、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で凝集沈降させることの優位性について確認試験を行った。検討には、図８に示した従来の熱間圧延工程において発生する、スケールピット３への流入水を採水し、これを確認試験に使用した。具体的には、採水したスケールピット流入水を２つに分け、一方のスケールピット流入水はそのままの状態で試験に用い、他方のスケールピット流入水は、その中の粒径５０μｍ以上のＳＳ（粗大ＳＳ）を除去したものを用いた。上記したそれぞれの水に対して、後述する実施例１６で使用した、Ｎ値が３２、Ｌ値が６．５である本発明で規定する高分子凝集剤を同量ずつ添加して、高速撹拌してよく混合した後、複数の同じ形状の縦長の筒状容器内にそれぞれ同量ずつ入れて、一番長いもので２０分間となるように静置させて、各時点における沈降状態を観察した。そして、沈降状態を客観的に評価するため、静置時間の異なる処理水を、筒状容器の底面から一定の高さから採水し、採水したそれぞれの水（処理水）について、ＪＩＳ　Ｋ０１０２に則して、ＳＳ濃度を分析した。

　表５に、上記の試験結果を示した。その結果、表５に示した通り、本発明で規定している、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一に処理した「粗大ＳＳありの系」と、従来の処理で行われている「粗大ＳＳなしの系」では、その沈降速度に大きな違いがあることが確認された。例えば、ＳＳ濃度が１５ｍｇ／Ｌの処理水を得る場合の沈降時間が、「粗大ＳＳありの系」では僅か２分間で済むのに対し、従来の処理で行われている「粗大ＳＳなしの系」では８分間必要であった。このことから、本発明で規定した、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一に処理する「粗大ＳＳありの系」とすることで、従来の方法に比べてＳＳを極めて迅速に沈降させることができることが確認された。

　上記したように、従来の方法で行われている「粗大ＳＳなしの系」で処理した場合と、本発明で新たに行った「粗大ＳＳありの系」で処理した場合の比較試験で、ＳＳの沈降速度に顕著な差が生じた理由について、本発明者らは、下記のように考えている。「粗大ＳＳありの系」で処理した場合は、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存する状態の被処理水へ高分子凝集剤を添加することで、両ＳＳの凝集体が速やかに生成されたことで、その沈降速度が、従来技術での「粗大ＳＳなしの系」の処理を行う前に行われている粗大ＳＳのみの処理の場合と同程度以上になったためと推測している。

　上記確認試験の結果から、従来方法での「粗大ＳＳなしの系」で処理する場合には、粗大ＳＳの処理には比較的小さな槽（例えば、設計Ｏｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：１０～５０ｍ／ｈｒ程度）であるスケールピットを使用し、その後の微細ＳＳの処理には、大きな沈殿槽（例えば、設計Ｏｖｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：０．５～４．０ｍ／ｈｒ程度）を用い、場合によっては更にろ過機等が必要であることがわかった。これに対し、本発明で規定した「粗大ＳＳありの系」を適用することで、上記したスケールピットのような比較的小さな槽のみを使用することで、従来の処理方法と同等以上の処理水質が得られることが示唆された。つまり、上記した試験結果によって、本発明で新たに規定する「粗大ＳＳありの系」での処理によって、従来技術の「粗大ＳＳなしの系」で行われていた、凝集沈殿処理によっては決して得ることができなかった顕著な効果が達成されることが確認された。

＜実施例１６、１７、比較例１１（実際の系への適用例）＞
　本実施例では、実際の製鐵所の連続鋳造工程の直接冷却廃水処理に適用した。プロセスの概要を図５に示した。本実施例では、図４に示したものと同様に、連続鋳造工程において発生するスプレー系冷却廃水に対して、高分子凝集剤２をスプレー系冷却廃水が流動していくスケールスルース１の最上流部分で添加した。そして、スケールピット３で得た上澄み水を、電磁フィルター５で処理後に、冷却塔４で冷却し、再度、冷却水として使用した。本実施例では、高分子凝集剤２として、前記した一般式（１）及び（２）で表される２種類のモノマーを必須成分として、それぞれ２０モル％ずつ含む原料モノマーから誘導した、アクリルアミド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］ベンジルジメチルアンモニウム・クロリド／［２－（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム・クロリド共重合体（モル比＝６０／２０／２０）を主成分とするカチオン性のものを用いた。その重量平均分子量は１１００万であり、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．７ｍｅｑ／ｇであるものを用いた。該共重合体のＮ値は、３２、Ｌ値は６．５となる。そして、スケールスルース１内の廃水に対し、該高分子凝集剤を、０ｍｇ／Ｌ（無添加）、１ｍｇ／Ｌ、２ｍｇ／Ｌとなるように連続添加した。なお、上記で処理したスプレー系冷却廃水における粗大ＳＳと微細ＳＳとの比（粗／微）は、その質量比で、５～２０程度であった。

　そして、上記の処理後に、ＪＩＳ　Ｋ０１０２に則して、スプレー戻水６（処理水Ａ）、スプレー直送水７（処理水Ｂ）のＳＳ濃度及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度（油分）を測定した。なお、ここでいうスプレー戻水とは、スケールピット３の出側の水（上澄み水）のことであり、スプレー直送水とは、電磁フィルター５で処理後に、冷却された水（処理後の冷却水）のことである。また、比較例１１として、高分子凝集剤を添加しない場合についても、ＳＳ濃度及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度（油分）を測定した。

　表６に、上記の高分子凝集剤の添加試験の結果を示した。実施例１６として、高分子凝集剤を１ｍｇ／Ｌとなるように添加することで、スプレー戻水のＳＳ濃度は１９ｍｇ／Ｌ、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度は５ｍｇ／Ｌになり、無添加時（比較例１１）と比べ、両汚濁物質の濃度が半減することを確認した。また、スプレー直送水においては、ＳＳ濃度が１０ｍｇ／Ｌ、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度が４ｍｇ／Ｌという良好な水質が得られた。

　更に、実施例１７として、高分子凝集剤を２ｍｇ／Ｌとなるようにして添加した以外は上記と同様にして試験したところ、スプレー戻水のＳＳ濃度は９ｍｇ／Ｌになり、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度は２ｍｇ／Ｌになった。このスプレー戻水水質は、高分子凝集剤の添加濃度が１ｍｇ／Ｌで後段の電磁フィルター５で処理を行ったスプレー直送水と同等の水質である。したがって、高分子凝集剤を２ｍｇ／Ｌになるように添加した場合は、電磁フィルター５による処理を停止しても、良好な水質を維持可能であると考えられる。

＜実施例１８（実際の系への適用例）＞
　本実施例では、従来のスケールピット３の後段に設ける処理設備を停止することが可能か否かを判断することを目的として、最も水質が悪化すると考えられる、スケール揚げ時の処理水質の悪化の有無を確認した。スケール揚げとは、スケールピット底層に堆積する沈殿物であるスケールスラッジをクラム重機で浚渫することである。スケール揚げ時には、堆積していたスケールの巻揚げが発生するため、一時的な水質の悪化が起こると考えられる。本実施例では、実施例１６の場合と同様の構成とし、廃水量に対して、２ｍｇ／Ｌとなるようにスケールスルース上流で高分子凝集剤を連続添加して処理した。

　スケール揚げの開始直後（開始５分後）、終了間際（終了１０分前）、終了後（終了５分後）のスプレー戻水のＳＳ及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質の濃度を測定した。表７に、このスケール揚げ時における水質確認試験の結果を表７にまとめて示した。スプレー戻水のＳＳは７～８ｍｇ／Ｌ、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質は２ｍｇ／Ｌとなり、最も水質が悪化すると考えられる、スケール揚げ時の前後でも、水質変動がほとんど見られないことを確認した。以上の結果から、発明の廃水中の懸濁物質の除去処理方法を採用することで、従来、必要とされていたスケールピット後段の処理設備は、停止可能になると判断した。

＜実施例１９、２０、比較例１２（実際の系への適用例）＞
　実施例１９、２０と比較例１２では、製鋼工程でつくられた鋼片を熱間圧延する際に、ロール冷却、鋼材や鋼片の冷却やスケール落としなどに使用された水（直接冷却廃水）を対象とした。
　先ず、比較のために、図７に示した、上記の対象水に対する通常の懸濁物質の除去処理であるプロセスで処理し、これを比較例１２とした。具体的には、先ず、スケールピット３において無機凝集剤２’を添加すると共に、粗大スケールを沈降分離し、その後段に配置した沈殿池８において微粒の懸濁物質と油分を除去後、冷却塔４で冷却処理して処理水を得、これを冷却水とした。この場合の処理水Ａ（６）と、処理水Ｂ（７）を分析し、これらの結果を表８と表９に示した。

　実施例１９、２０として、図６に示したプロセスで、実施例１６で用いた高分子凝集剤の添加量を変えた以外は同様にして、廃水中の懸濁物質の除去処理を行った。具体的には、図６に示した通り、スケールピット３への無機凝集剤の添加をすることなく、実施例１６及び実施例１７と同様に、スケールスルース１の上流に高分子凝集剤２を添加した。そして、スケールピット３の出側の処理水Ａを分析した。処理水のＳＳ濃度及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度の分析は、ＪＩＳ　Ｋ０１０２に準拠して行い、試験結果を表８に示した。

　表８に示した通り、高分子凝集剤を添加したことにより、処理水ＡのＳＳ及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質は、比較例１２の処理に比べて良好に除去できた。また、実施例１９の方法で処理した処理水ＡのＳＳ濃度は１６ｍｇ／Ｌであり、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度は２ｍｇ／Ｌであった。更に、実施例２０の方法で処理した処理水ＡのＳＳ濃度は４ｍｇ／Ｌであり、ｎ－Ｈｅｘ抽出物質濃度は１ｍｇ／Ｌであった。これらの結果から、比較例１２における処理水Ａよりも水質が改善できた。

　また、表８に示した実施例１９、２０の処理水Ａと、図７で示した比較例１２の従来の処理方法で処理した結果得られた処理水Ｂの水質を表９に示したが、これらを比較すると、実施例１９、２０の処理水Ａは、比較例１２の処理水Ｂに比べ、ＳＳ及びｎ－Ｈｅｘ抽出物質の濃度が同等以下であった。このことから、無機凝集剤を添加せずとも、スケールスルースに高分子凝集剤を添加することにより、沈殿池を除外しても従来と同等以下まで汚濁物質を除去できると考えられる。

＜処理の際における水の流動による効果の確認例＞
　本発明をより明確にするため、高分子凝集剤を添加する水の流速やレイノルズ数が、凝集剤の効果に与える影響について、圧延工場の直接冷却廃水を対象とした室内試験で、その流速条件を８通りに設定し、その処理水ＳＳ濃度を比較して評価し、本発明で規定する要件の意味するところについての確認を行った。その結果、表１０に示したように、想定流速が０．５ｍ／秒を超えると大幅に処理水濁度の改善が確認され、それ以上想定流速を上げても処理水濁度の改善効果は小さいことを確認した。

　以上の結果から、表１０に示されているように、本発明の処理方法を適用する場合は、必要量の高分子凝集剤を適宜な位置で添加することで、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、高分子凝集剤が共存している状態が、少なくとも流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、レイノルズ数８０００以上の乱流状態の水の中に生じている場合に、望ましくは、流速が１．０ｍ／秒以上で、且つ、レイノルズ数１００００以上の乱流状態の水の中に生じている場合に、本発明の効果がより顕著に認められることが確認できた。このため、本発明の処理方法を適用する際には、廃水の発生地点から、廃水が移動して処理設備に入るまでの各地点における廃水の流速及びレイノルズ数を測定し、上記において好適な結果が得られることが確認された測定値を有する地点を把握し、その上で、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、高分子集剤が共存している状態となるように、高分子凝集剤を添加する地点を決定することが好ましい。

　本発明の活用例としては、本発明の高分子凝集剤を用いることで、従来できなかった、製鐵所の連続鋳造工程における鋼材の直接冷却廃水、製鐵所の圧延工程における鋼材の直接冷却廃水、製鐵所の高炉、転炉、電炉工程における集塵廃水、製鐵所の屋外原料貯蔵ヤードから発生する雨水廃水、製鐵所の高炉滓から水砕スラグを得る際に発生する冷却廃水、或いは上水処理における取水、といった粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している状態の大量の廃水から、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で、極めて迅速に凝集沈降させて取り除くことができるようになる。この結果、従来の処理で必要とされてきた微細ＳＳの処理のための沈殿池や沈砂池といった設備や、これに伴う運転や維持管理が不要となり、極めて経済的な処理が可能になるので、その利用が期待される。また、粗大ＳＳと微細ＳＳとを同一の処理で凝集沈降させた場合の上澄み水は、従来の方法で処理した場合の処理水と比較して、目視でも懸濁物質の残留が少なくなったことが明確に分かる濁りのない清澄なものであり、更に、従来の無機凝集剤を使用した方法において懸念されていた混入した塩素イオン等による悪影響の問題も事実上なく、そのまま再度冷却水として利用することや、浄水場への導入することができるので、この点からも極めて経済的である。更に、高分子凝集剤と粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが凝結・凝集してなる沈殿物（スケールスラッジ）は、取り扱い易く、クラム重機で浚渫することができ、しかも強固に凝結したものとなるので、当該作業の際における、上澄み液の水質への影響も小さく、これによって、沈殿物の処理が大幅に簡略化できるので、この点でも極めて経済的な処理が可能になる。本発明の高分子凝集剤を利用した本発明の処理方法は、高分子凝集剤を添加する地点を変更するといった極めて簡便なものでありながら、従来の方法と比べて、粗大ＳＳと微細ＳＳとを分けて処理する必要がなく、これによって、使用する凝集剤の種類や量を低減でき、更には、微細な懸濁物質の凝集沈殿に要していた広大な沈殿槽を不要とすることも可能であり、また、沈殿物の処理が極めて簡便になり、電磁フィルターやろ過機等の設備も不要とできる可能性があり、従来の処理方法を根底から覆し、極めて大きな経済的な効果をもたらすことが期待できる。本発明の処理方法は、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存している状態のいずれの廃水に対しても適用することが可能であるが、処理する廃水の量が極めて多い、製鐵所において発生する懸濁物質を含む廃水に適用した場合や、上水処理の取水処理に適用した場合に、特に多大な効果が期待できる。更には、当然のことながら、水中に粗大ＳＳをほとんど含まない水に予め砂等を添加して粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存した状態として処理することで、このような水を処理した場合にも同様の効果が期待できる。

　１：スケールスルース（開放樋）
　２：有機凝集剤
　２’：無機凝集剤
　３：スケールピット
　４：冷却塔
　５：電磁フィルター
　６：スプレー戻水（処理水Ａ）
　７：スプレー直送水（処理水Ｂ）
　８：沈殿池
　９：ろ過機

Claims (12)

1. 　粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除く際に使用される高分子凝集剤であって、
   　下記一般式（１）、下記一般式（２）で表されるモノマーのいずれか一方又は両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導される、カチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であることを特徴とする高分子凝集剤。
   

   

   （上記式中の、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立にＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅を表し、Ｒ₃は、Ｈ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれかを表す。Ｘ^-は、アニオン性対イオンを表す。）
2. 　粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除く際に使用される高分子凝集剤であって、
   　下記一般式（１）、下記一般式（２）で表されるモノマーのいずれか一方又は両方を必須成分として５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、
   該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）に、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）の２乗を乗じた値を、更に１００万で除した値をＮとした場合に、Ｎ値が５～６０であり、且つ、該共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）を、そのｐＨ７におけるカチオンコロイド当量（ＣＥ）で除した値を、更に１００万で除した値をＬとした場合に、Ｌ値が１．５以上であることを特徴とする高分子凝集剤。
   

   

   （上記式中の、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立にＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅を表し、Ｒ₃は、Ｈ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれかを表す。Ｘ^-は、アニオン性対イオンを表す。）
3. 　更に、重量平均分子量が５００万～１１００万で、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量が１．２～３．４ｍｅｑ／ｇである請求項２に記載の高分子凝集剤。
4. 　凝集剤を用い、廃水や取水等の中から懸濁物質を凝集沈降させて取り除くための水中の懸濁物質の除去処理方法であって、
   　前記凝集剤として請求項１に記載の高分子凝集剤を用い、
   　少なくとも、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることで、前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを同一の処理で凝集沈降させ、これらの懸濁物質を同時に除去することを特徴とする水中の懸濁物質の除去処理方法。
5. 　凝集剤を用い、廃水や取水等の中から懸濁物質を凝集沈降させて取り除くための水中の懸濁物質の除去処理方法であって、
   　前記凝集剤として請求項２又は３に記載の高分子凝集剤を用い、
   　少なくとも、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に、前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせることで、前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを同一の処理で凝集沈降させ、これらの懸濁物質を同時に除去することを特徴とする水中の懸濁物質の除去処理方法。
6. 　前記高分子凝集剤を、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態である水中に添加することで、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせる請求項４又は５に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
7. 　前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、
   　前記高分子凝集剤を廃水に添加する位置が、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存している廃水が発生する地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点である請求項６に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
8. 　前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、
   　前記粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した廃水になる前の用水に予め前記高分子凝集剤を添加しておき、更にこの水を使用することで、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存し、流速が０．５ｍ／秒以上で、乱流状態の水の中に前記高分子凝集剤が共存する状態を生じさせる請求項４又は５に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
9. 　前記水が、製鐵所において発生する廃水であり、
   　前記粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した廃水になる前の用水が、前記粗大な懸濁物質と前記微細な懸濁物質とを、前記高分子凝集剤の存在下、同一の処理で凝集沈降させて、これらを同時に除去処理した後に得られる処理水であり、該処理水を循環使用する系で、前記予め行う高分子凝集剤の添加を、その使用基準を満たすまでに用水の処理がなされた地点から、該用水を使用する給水地点に至るまでのいずれかの地点で行う請求項８に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
10. 　前記水が、水中に粗大な懸濁物質をほとんど含まない水に予め粗大な懸濁物質を添加して、該粗大な懸濁物質の存在量が２５０ｍｇ／Ｌ以上となるようにして、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが併存した状態とした水である請求項４～６のいずれか１項に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
11. 　前記粗大な懸濁物質が、粒径が５０μｍ以上のものであり、前記微細な懸濁物質が、粒径が５０μｍに満たないものであり、且つ、これらの懸濁物質を同一の処理で凝集沈降させる際のこれらの物質の併存状態が、前記粗大な懸濁物質の存在量が２５０ｍｇ／Ｌ以上であり、且つ、前記微細な懸濁物質濃度に対する粗大な懸濁物質濃度の比（粗／微）が、その質量比で２．０以上である請求項４～１０のいずれか１項に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。
12. 　前記乱流状態の水のレイノルズ数が、８０００以上である請求項４～１１のいずれか１項に記載の水中の懸濁物質の除去処理方法。

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