WO2021112219A1 - 汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法 - Google Patents

汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法 Download PDF

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WO2021112219A1
WO2021112219A1 PCT/JP2020/045234 JP2020045234W WO2021112219A1 WO 2021112219 A1 WO2021112219 A1 WO 2021112219A1 JP 2020045234 W JP2020045234 W JP 2020045234W WO 2021112219 A1 WO2021112219 A1 WO 2021112219A1
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mol
sludge
cationic polymer
structural unit
mass
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PCT/JP2020/045234
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English (en)
French (fr)
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絢子 坂元
佐藤　茂
一也 渡邊
之人 増井
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栗田工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
    • C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/32—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the food or foodstuff industry, e.g. brewery waste waters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32

Definitions

  • Patent Document 1 proposes a polymer flocculant containing a water-soluble polymer having a specific cation degree and a specific intrinsic viscosity.
  • Patent Document 2 proposes an organic coagulant containing a primary amine base-containing polymer having an unsaturated monomer having a specific structure as a constituent unit.
  • an object of the present invention is to provide a sludge dewatering agent having better dewatering performance and a sludge dewatering method using the sludge dewatering agent.
  • a structural unit a derived from a primary amine salt represented by the following formula (a1) and a structural unit b derived from a quaternary ammonium salt represented by the following formula (b1) are added.
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group .
  • A is an oxygen atom or -NR 9 - and is, R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, B is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms .
  • X ⁇ is an anion.
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 and R 4 are independently alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 3 is a hydrogen atom and 1 carbon atom.
  • (meth) acrylic means both acrylic and methacrylic, or either one. The same applies to the notation of "(meth) acrylate” and “(meth) acryloyl”.
  • the sludge dehydrating agent of the present invention contains a cationic polymer having a structural unit a and a structural unit b.
  • cationic polymer refers to a cationic monomer unit and a nonionic monomer unit with respect to a total of 100 mol% of the monomer units (monomer units) constituting the polymer.
  • the molar amount of the cationic monomer unit is preferably 50 mol% or more with respect to the total of 100 mol% of the monomer units constituting the polymer.
  • the total molar amount of the cationic monomer unit and the nonionic monomer unit is 92 mol% or more with respect to the total of 100 mol% of the monomer units constituting the polymer. , 95 mol% or more, more preferably 97 mol% or more, and may be 100 mol%.
  • the charge neutralizing power for the negatively charged sludge particles is high, and the polymer strengthens the sludge particles. Since it adsorbs, it is easy to improve the dehydration performance.
  • Intrinsic viscosity is a polymer property that is an index of the degree of expansion and contraction of polymer chains.
  • the intrinsic viscosity is also an index of the molecular weight, and the larger the molecular weight of the polymer, the higher the intrinsic viscosity tends to be.
  • the intrinsic viscosity is also affected by the structure of the monomer, which is a monomer unit constituting the polymer, the polymerization conditions, and the like, and therefore does not always show a direct correlation with the molecular weight.
  • the intrinsic viscosity is represented by [ ⁇ ] and is a value calculated by using the Huggins formula shown in the following formula (I).
  • ⁇ SP / C [ ⁇ ] + k'[ ⁇ ] 2C ...
  • k' Huggins constant
  • C polymer solution concentration
  • ⁇ ll relative viscosity.
  • the Huggins constant k' is a constant determined by the type of polymer and the type of solvent.
  • the Huggins constant k' can be obtained as the slope when plotted on a graph with ⁇ SP / C on the vertical axis and C on the horizontal axis.
  • the cationic polymer of the present embodiment is a polymer having a structural unit a and a structural unit b.
  • the structural unit a and the structural unit b are structural units derived from the cationic monomer.
  • the term "cationic monomer” refers to a cationic monomer having a cationic functional group and no anionic functional group.
  • the cationic functional group include a functional group such as an amino group.
  • a functional group that does not exhibit cationicity in the monomer does not correspond to a cationic functional group.
  • acrylamide which is a nonionic monomer described later, the amino group contained in the amide group does not exhibit cationic property, and therefore does not correspond to a cationic functional group.
  • X - is the case of 1/2 (SO 4 2-), but two cationic moiety in the formula (a1), or cationic moiety and one of the cationic moiety one formula (b1) is in the formula (a1) to form a divalent anion (SO 4 2-) bonded to the dimer (dimer).
  • Examples of the compound represented by the formula (a1) include salts of inorganic acids such as 2-aminoethyl acrylate, 2-aminoethyl methacrylate, 3-aminopropyl acrylate and 3-aminopropyl methacrylate, and salts of organic acids. .. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a salt of an inorganic acid of 2-aminoethyl acrylate and a salt of an inorganic acid of 2-aminoethyl methacrylate are preferable from the viewpoint of polymerizable property and sludge dehydration performance, and 2-amino Ethyl acrylate hydrochloride, 2-aminoethyl acrylate sulfate, 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, 2-aminoethyl methacrylate sulfate are more preferable, and 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride is even more preferable.
  • the constituent unit a is preferably 10 mol% or more and less than 100 mol%, more preferably 10 mol% or more and 80 mol% or less, based on 100 mol% of the total of the monomer units serving as the constituent units of the cationic polymer. More preferably, it is mol% or more and 50 mol% or less.
  • the structural unit a is within the above numerical range, the dewatering performance of the sludge dewatering agent can be more easily improved.
  • the cationic polymer of the present embodiment preferably has a structural unit b.
  • the structural unit b is a structural unit derived from a quaternary ammonium salt represented by the following formula (b1). That is, the structural unit b is a monomer unit represented by the following formula (b2).
  • R 1 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 and R 4 are independently alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, and preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • A is an oxygen atom or ⁇ NR 9 ⁇ , and R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably an oxygen atom.
  • B is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, preferably an ethylene group.
  • X - is an anion, preferably, chloride, bromide, iodide, 1/2 (SO 4 2- ), HSO 4 - or CH 3 SO 4 - a.
  • X - is the case of 1/2 (SO 4 2-), but two cationic moiety in Formula (b1), or cationic moiety and one of the cationic moiety one formula (a1) is in the formula (b1) to form a divalent anion (SO 4 2-) bonded to the dimer (dimer).
  • Examples of the compound represented by the formula (b1) include 2- (acryloyloxy) ethyltrimethylammonium salt, 2- (methacryloyloxy) ethyltrimethylammonium salt, 2- (acryloyloxy) ethyldimethylamine salt, and 2-.
  • Examples thereof include a salt of (methacryloyloxy) ethyldimethylamine, a 2- (acryloyloxy) ethyldimethylbenzylammonium salt, a 2- (methacryloyloxy) ethyldimethylbenzylammonium salt and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • 2- (acryloyloxy) ethyltrimethylammonium salt and 2- (methacryloyloxy) ethyltrimethylammonium salt are preferable, and 2- (2- (methacryloyloxy) ethyltrimethylammonium salt is preferable from the viewpoint of polymerizable property and sludge dehydration performance.
  • the constituent unit b is preferably more than 0 mol% and 60 mol% or less, more preferably 10 mol% or more and 60 mol% or less, and 20 mol% or less, based on 100 mol% of the total of the monomer units which are the constituent units of the cationic polymer. More preferably, it is mol% or more and 60 mol% or less, and further preferably 20 mol% or more and 55 mol% or less.
  • the structural unit b is within the above numerical range, the dewatering performance of the sludge dewatering agent can be more easily improved.
  • nonionic monomer examples include amides such as (meth) acrylamide and N, N-dimethyl (meth) acrylamide; vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile; methyl (meth) acrylate, ( Examples thereof include (meth) acrylic acid alkyl esters such as ethyl acrylate; vinyl esters such as vinyl acetate; aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene and p-methylstyrene. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the constituent unit c is preferably more than 0 mol% and 50 mol% or less, based on 100 mol% of the total of the monomer units that are the constituent units of the cationic polymer, and 1 mol. % Or more and 50 mol% or less is more preferable, 5 mol% or more and 50 mol% or less is further preferable, and 10 mol% or more and 40 mol% or less is particularly preferable.
  • the structural unit c is within the above numerical range, the dewatering performance of the sludge dewatering agent can be more easily improved.
  • the total of the structural unit a, the structural unit b, and the structural unit c is 92 mol with respect to the total of 100 mol% of the monomer units that are the structural units of the cationic polymer. % Or more is preferable, 95 mol% or more is more preferable, 97 mol% or more is further preferable, and it may be 100 mol%.
  • the total of the constituent unit a, the constituent unit b, and the constituent unit c is at least the above lower limit value, the dehydration performance of the sludge dehydrating agent can be more easily improved.
  • the total of the structural unit a, the structural unit b, and the structural unit c is 100 mol% or less with respect to the total of 100 mol% of the monomer units that are the structural units of the cationic polymer.
  • the cationic polymer of the present embodiment may have a structural unit derived from an anionic monomer.
  • anionic monomer refers to an anionic monomer having an anionic functional group and no cationic functional group.
  • the anionic functional group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
  • a functional group that does not exhibit anionicity in the monomer does not correspond to an anionic functional group.
  • the constituent units derived from the anionic monomer are 8 mol% or less, and 5 mol%, out of a total of 100 mol% of the monomer units that are the constituent units of the cationic polymer.
  • the following is preferable, 3 mol% or less is more preferable, and it may be 0 mol%.
  • the structural unit derived from the anionic monomer is at least the above upper limit value, the charge neutralizing power is lowered and the dehydration performance is likely to be lowered.
  • the total of the structural unit derived from the cationic monomer, the structural unit derived from the nonionic monomer, and the structural unit derived from the anionic monomer is the structural unit of the cationic polymer. It is assumed that the total amount of the monomer units is 100 mol% or less.
  • the cationic polymer of the present embodiment may have a structural unit derived from a cationic monomer other than the compounds represented by the formulas (a1) and (b1).
  • Examples of the structural unit derived from the other cationic monomer include a structural unit derived from the secondary amine salt, a structural unit derived from the tertiary amine salt, and the like.
  • the cationic polymer of the present embodiment is preferably a crosslinked polymer of a cationic monomer unit or a crosslinked copolymer of a cationic monomer unit and a nonionic monomer unit. Further, in the crosslinked copolymer, the total amount of the structural units derived from the cationic monomer is 60 mol% or more in the total of 100 mol% of the monomer units which are the constituent units of the cationic polymer. Is preferable, 70 to 95 mol% is more preferable, and 75 to 90 mol% is further preferable.
  • the intrinsic viscosity of a 1 mol / L sodium nitrate aqueous solution at 30 ° C. is 0.5 to 4.5 dL / g.
  • Polymers are easy to obtain. Since such a cationic polymer is crosslinked, it is less likely to shrink, has good drainage, and can further reduce the water content of the dehydrated cake.
  • having the structural unit a derived from the primary amine salt further enhances the adsorptive power with the sludge substance.
  • each polymer contained in the sludge dehydrating agent one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • each polymer may be mixed into a single dosage form, or each polymer may be used as a separate liquid preparation or the like and used in combination at the time of use.
  • the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, based on 100% by mass of the sludge dehydrating agent.
  • the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is not more than the above lower limit value, the mechanical strength of the aggregated flocs is increased, and the water content of the dehydrated cake is more likely to be lowered.
  • the content of the cationic polymer contained in the sludge dewatering agent is at least the above lower limit value, the amount of the sludge dewatering agent added to the sludge can be reduced.
  • the upper limit of the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is not particularly limited, but may be, for example, 60% by mass, 55% by mass, or 45% by mass with respect to 100% by mass of the sludge dehydrating agent. That is, the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 60% by mass or less, based on 100% by mass of the sludge dehydrating agent. More preferably, it is by mass% or more and 60% by mass or less.
  • the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is preferably 30% by mass or more and 55% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 55% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, based on 100% by mass of the sludge dehydrating agent. More preferably, it is by mass% or more and 55% by mass or less.
  • the content of the cationic polymer contained in the sludge dehydrating agent is preferably 30% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 35% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, based on 100% by mass of the sludge dehydrating agent. More preferably, it is by mass% or more and 45% by mass or less.
  • the sludge dehydrating agent may contain components other than the cationic polymer as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • examples of other components include additives such as sulfamic acid, sodium sulfate, and sodium hydrogensulfate, solvents, and the like.
  • the content of the additive is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and most preferably 0% by mass, based on the total mass of the sludge dehydrating agent.
  • the sludge dehydrating agent of the present invention may be in the form of a W / O emulsion type polymer obtained by an emulsion polymerization method described later.
  • the sludge dehydrating agent is obtained by dispersing the cationic polymer in the above-mentioned solvent.
  • a method for producing a cationic polymer will be described.
  • polymerization initiator used for the polymerization of the cationic polymer include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate; organic oxides such as benzoyl peroxide; azobisisobutyronitrile, azobisisobutyrovaleric acid, and the like.
  • the amount of the polymerization initiator added can be appropriately adjusted according to the composition of the monomer which is the constituent unit of the cationic polymer.
  • the amount of the polymerization initiator added is preferably 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the monomers serving as the constituent unit of the cationic polymer.
  • the cationic polymer of the present embodiment is produced by using a cross-linking agent at the time of polymerization.
  • the cross-linking agent include N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, triarylamine, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, and tri.
  • examples thereof include allylamine and tri (meth) acrylate of ethoxylated isocyanurate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, triallylamine, tri (meth) ethoxylated isocyanurate since the intrinsic viscosity of the obtained cationic polymer can be easily adjusted within a predetermined numerical range, N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, triallylamine, tri (meth) ethoxylated isocyanurate. Acrylate is preferable, N, N'-methylenebisacrylamide, triallylamine, and ethoxylated isocyanuric acid triacrylate are more preferable, and N, N'-methylenebisacrylamide is further preferable.
  • the monomer which is a constituent unit of the cationic polymer of the present embodiment does not contain a cross-linking agent.
  • the amount of the cross-linking agent added can be appropriately adjusted according to the desired intrinsic viscosity of the cationic polymer.
  • the amount of the cross-linking agent added is preferably 0.001 to 1 mol%, more preferably 0.001 to 0.1 mol%, based on 100 mol% of the total of the monomers serving as the constituent units of the cationic polymer. More preferably, 0.002 to 0.1 mol%.
  • the amount of the cross-linking agent added is at least the above lower limit value, the dehydration performance of the sludge dehydrating agent can be further improved.
  • the amount of the cross-linking agent added is not more than the above upper limit, it is easy to increase the drainage of the sludge dehydrating agent.
  • Polymerization method examples include an emulsion polymerization method, an aqueous solution polymerization method, and a suspension polymerization method.
  • these polymerization methods from the viewpoints of ease of production, ease of handling of the produced cationic polymer as a sludge dehydrating agent, solubility in sludge, etc., emulsification in which the cationic polymer is obtained in the W / O emulsion type.
  • the polymerization method is preferable.
  • As the emulsification polymerization method a known method can be used.
  • an oil phase containing an oily solvent and a surfactant is prepared, an aqueous solution of a monomer which is a constituent unit of a cationic polymer is added to the oil phase, and the mixture is stirred and mixed for emulsification. And polymerize.
  • the polymerization initiator is water-soluble, it may be mixed with the aqueous solution of the monomer, and when it is oil-soluble, it may be added after emulsification.
  • the oily solvent for example, mineral oils such as kerosene and light oil and refined products thereof such as normal paraffin, isoparaffin, and naphthenic oil can be used.
  • synthetic oils, vegetable oils, animal oils or mixtures thereof having the same properties as these can also be used.
  • the surfactant include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate and sorbitan monostearate; and nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether and pentaoxyethylene oleyl ether. It is preferably used.
  • the W / O emulsion type polymer obtained as described above can be diluted with water and an aqueous solution of sodium nitrate having a predetermined concentration to prepare a polymer solution sample used for measuring the intrinsic viscosity.
  • a polymer solution sample used for measuring the intrinsic viscosity since the W / O emulsion type polymer does not require post-treatment such as purification of the cationic polymer after polymerization, the operation of polymer production can be simplified.
  • the W / O emulsion type polymer is obtained in a state containing the oily solvent, but the polymer solution sample used for measuring the intrinsic viscosity is prepared by diluting with a large amount of water and an aqueous sodium nitrate solution, so that the oily type polymer is used.
  • the intrinsic viscosity of the W / O emulsion type polymer can also be regarded as the intrinsic viscosity of the cationic polymer measured using the aqueous sodium nitrate solution as a solvent.
  • the produced cationic polymer After the produced cationic polymer is made into a solid through post-treatment such as drying and pulverization, it is complicated to prepare a solution by dissolving the cationic polymer for measuring the intrinsic viscosity.
  • the rigidity of the cationic polymer may change due to heating during post-treatment, shear during pulverization, or the like, and a cationic polymer having a desired intrinsic viscosity may not be stably obtained. Therefore, from the practical point of view of the sludge dewatering agent used as a liquid addition to sludge, the cationic polymer can be quickly and easily prepared as a sludge dewatering agent by diluting with water. It is preferably an O emulsion type.
  • the sludge dewatering method of the present invention is a method of adding the sludge dewatering agent to the sludge to dewater the sludge.
  • sludge to which the sludge dehydration method is applied include excess sludge from sewage, mixed raw sludge, digestive sludge, excess sludge from food factories and chemical factories, coagulation mixed sludge, and mixed sludge from urine treatment plants. Can be mentioned.
  • dewatering treatment can be stably and efficiently performed on various sludges.
  • the amount of sludge dehydrating agent added is preferably 20 to 1600 mg / L, preferably 30 to 1200 mg / L. L is more preferable, and 50 to 800 mg / L is even more preferable.
  • the SS content referred to here is a value obtained by the analysis method described in the following Examples.
  • the method for adding the sludge dehydrating agent to the sludge is not particularly limited, and a known method can be applied.
  • the sludge dewatering agent can be added to the sludge after being diluted with a solvent such as water so that the cationic polymer in the sludge dewatering agent has a predetermined concentration.
  • the concentration of the cationic polymer in the additive liquid when the sludge dehydrating agent is added is preferably 0.01 to 1.0% by mass, preferably 0.03, from the viewpoint of uniformly dispersing the cationic polymer in the sludge. It is more preferably ⁇ 0.6% by mass, and even more preferably 0.05 to 0.4% by mass.
  • the sludge to which the sludge dehydrating agent has been added can be formed into agglomerated flocs by, for example, stirring in a coagulation reaction tank with a stirring blade under predetermined stirring conditions (for example, 180 rpm for 30 seconds or the like). Then, the aggregated flocs are dehydrated with a dehydrator and solid-liquid separated to obtain a dehydrated cake.
  • the dehydrator is not particularly limited, and examples thereof include a belt press filter, a screw press dehydrator, a multi-disk type dehydrator, and a centrifugal dehydrator.
  • the dehydrated cake is disposed of in landfill or reused as a raw material for horticultural soil and cement. From the viewpoint of making the dehydrated cake easy to handle in transportation, disposal, reuse processing, etc., it is preferable that the shape of the lumpy cake does not collapse and the water content is as low as possible. According to the sludge dewatering method of the present invention, such a dewatered cake having good handleability can be obtained.
  • the floc forming force is increased and the gravity filterability is enhanced. Therefore, various sludges can be dehydrated stably and efficiently.
  • another sludge dewatering agent containing a polymer different from the cationic polymer of the present invention may be used in combination.
  • the polymer in the other sludge dehydrating agent used in combination include a polymer having a cationic functional group or an anionic polymer.
  • the polymer having a cationic functional group includes not only a cationic polymer but also an amphoteric polymer. It is preferable that the other sludge dehydrating agent is also added by the same addition method as the sludge dehydrating agent of the present invention.
  • Synthesis Examples 2-9) In Synthesis Example 1, the constituent monomers, cross-linking agents, and polymerization initiators used as synthetic raw materials are changed to those shown in each synthesis example in Table 1 below, and other than that, each W / O is the same as in Synthesis Example 1. Emulsion type polymers (polymers 2 to 9) were obtained.
  • the intrinsic viscosity [ ⁇ ] of each polymer is shown in Table 2 below.
  • VSS Volatile Suspended Solids
  • TS Total Solids
  • 100 mL of sludge was weighed, placed in a weighed crucible, dried at a temperature in the range of 105 to 110 ° C. for 15 hours, then weighed, and the mass of the residue in the crucible after drying was determined.
  • the ratio of the mass of the residue to the mass of 100 mL of sludge before drying was determined as the content rate [mass%] of evaporation residues (TS: Total Solids) in 100 mL of sludge.
  • the difference in mass between the residue in the crucible before ignition and the residue in the crucible after ignition is the mass of volatile suspended solids having a particle size of about 149 ⁇ m or more in 100 mL of sludge, and is mainly volatile.
  • the mass of the sex fiber The ratio of the mass of the residue (volatile suspended solids having a particle size of about 149 ⁇ m or more) after ignition to the mass of SS was determined as the fiber content [mass% / SS].
  • evaluation test of sludge dehydrating agent sample The sludge dewatering agent sample using the polymer prepared above was subjected to an evaluation test of sludge dewatering for various sludges. The sludge dewatering performance of the sludge dewatering agent sample was evaluated by the following evaluation method.
  • Example 1 The W / O emulsion type polymer obtained in Synthesis Example 1 was diluted with water to prepare an aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by mass, which was used as sludge dehydrating agent sample 1 (sludge dehydrating agent). 200 mL of sludge A was collected in a 300 mL beaker, sludge dehydrating agent sample 1 was added to a polymer addition concentration of 400 mg / L, and the mixture was stirred at 180 rpm for 30 seconds to form aggregated flocs to obtain treated sludge.
  • sludge dehydrating agent sample 1 sludge dehydrating agent
  • Example 1 (Examples 2 to 21 and Comparative Examples 1 to 12)
  • the sludge, sludge dewatering agent and its addition concentration were changed as shown in Table 4 below, and other than that, the sludge dewatering agent was added to the sludge to form aggregated flocs in the same manner as in Example 1. , Obtained treated sludge.
  • the floc diameter is an index of the floc forming power of the sludge dehydrating agent. It can be evaluated that the larger the floc diameter is, the more coarse agglomerated flocs are formed, and it can be said that the sludge dehydrating agent has a higher floc forming power. However, if the floc diameter is too large, the moisture content of the cake, which will be described later, tends to be high.
  • the floc diameter is preferably 4.5 mm or more.
  • the SS leak amount is a numerical value that serves as a guideline for the amount of suspended solids (SS) such as minute flocs in which coarse aggregated flocs are not formed or collapsed in the treated sludge. It can be evaluated that the smaller the amount of SS leak is, the stronger and coarser aggregated flocs are formed.
  • SS suspended solids
  • the ratio of the water content to the mass of the dehydrated cake before drying was determined as the cake water content [mass%].
  • the cake moisture content is preferably low. For example, when the moisture content of the cake is reduced from 85% by mass to 83% by mass, the amount of sludge generated can be reduced by 12% by mass.

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Abstract

本発明は、特定の構造の第一級アミン塩から誘導された構成単位ａと、特定の構造の第四級アンモニウム塩から誘導された構成単位ｂと、を有するカチオン性ポリマーを含有し、前記カチオン性ポリマーの１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃での固有粘度が０．５～４．５ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤に関する。

Description

汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法
　本発明は、汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法に関する。
　本願は、２０１９年１２月６日に日本に出願された特願２０１９－２２１２２１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　汚泥脱水剤は、食品工場や化学工場、し尿処理場等で発生する余剰汚泥等を主体とした汚泥の脱水処理に用いられる。汚泥脱水剤としては、一般的に、カチオン性高分子凝集剤が使用されている。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挙げられる。近年、汚泥の発生量の増加や性状の変化等、汚泥の多様化に伴い、難脱水性の汚泥も増加しており、重力ろ過性等の脱水性能により優れる汚泥脱水剤が求められている。
　さらなる脱水性能の向上のため、例えば、特許文献１には、特定のカチオン度と、特定の固有粘度とを有する水溶性重合体を含有する高分子凝集剤が提案されている。
　特許文献２には、特定の構造の不飽和モノマーを構成単位とする１級アミン塩基含有重合体を含有する有機凝結剤が提案されている。
日本国特開２０１５－５７２７５号公報 日本国特開２０１３－１５４２８７号公報
　しかしながら、特許文献１～２の技術では、汚泥から得られる凝集フロック（floc）は大きくなる傾向があり、水分を多く含みやすい。このため、脱水処理し、固液分離することにより得られる脱水ケーキの含水率が低下しにくく、脱水処理としては十分満足できるものではなかった。
　そこで、本発明は、脱水性能により優れる汚泥脱水剤、及びこれを用いた汚泥脱水方法を提供することを目的とする。
　本発明者等は、鋭意検討した結果、特定の構造の第一級アミン塩基含有モノマーを用い、なおかつ、ポリマーを架橋させることで、濾水性がよく、脱水ケーキの含水率をより低下できる汚泥脱水剤が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明は以下の態様を有する。
［１］下記式（ａ１）で表される第一級アミン塩から誘導された構成単位ａと、下記式（ｂ１）で表される第四級アンモニウム塩から誘導された構成単位ｂと、を有するカチオン性ポリマーを含有し、前記カチオン性ポリマーの１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃での固有粘度が０．５～４．５ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　（式（ａ１）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基である。Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基である。Ｘ－は、陰イオンである。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 　（式（ｂ１）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基である。Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に炭素数１～３のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子、炭素数１～３のアルキル基又はベンジル基である。Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基である。Ｘ－は、陰イオンである。）
［２］前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ａと前記構成単位ｂとの合計が、５０モル％以上１００モル％以下である、［１］に記載の汚泥脱水剤。
［３］前記カチオン性ポリマーが、非イオン性単量体から誘導された構成単位ｃをさらに有する、［１］又は［２］に記載の汚泥脱水剤。
［４］前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ａが、１０モル％以上１００モル％未満であり、前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ｂが、０モル％超６０モル％以下であり、前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ｃが、０モル％超５０モル％以下である、［３］に記載の汚泥脱水剤。
［５］架橋剤を含有し、前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記架橋剤の添加量が、０．００１モル％以上１モル％以下である、［１］～［４］のいずれか一項に記載の汚泥脱水剤。
［６］［１］～［５］のいずれか一項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。
　本発明の汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法によれば、脱水性能により優れる。
　以下、本発明の汚泥脱水剤、及び前記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、アクリル及びメタクリルの双方又はいずれか一方を意味する。「（メタ）アクリレート」及び「（メタ）アクリロイル」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、構成単位ａと、構成単位ｂと、を有するカチオン性ポリマーを含有する。
≪カチオン性ポリマー≫
　本明細書において、「カチオン性ポリマー」とは、ポリマーを構成する単量体単位（モノマーユニット）の合計１００モル％に対して、カチオン性単量体単位と非イオン性単量体単位とのモル量の合計が９２モル％以上のポリマーをいう。カチオン性ポリマーにおいて、ポリマーを構成する単量体単位の合計１００モル％に対して、カチオン性単量体単位のモル量は、５０モル％以上が好ましい。カチオン性ポリマーにおいて、ポリマーを構成する単量体単位の合計１００モル％に対して、カチオン性単量体単位と非イオン性単量体単位とのモル量の合計は、９２モル％以上であり、９５モル％以上が好ましく、９７モル％以上がより好ましく、１００モル％であってもよい。カチオン性単量体単位と非イオン性単量体単位とのモル量の合計が上記下限値以上であると、負に帯電した汚泥粒子に対する荷電中和力が高く、ポリマーが汚泥粒子を強固に吸着するため、脱水性能をより高めやすい。
　また、カチオン性ポリマーにおいては、ポリマーを構成する単量体単位の合計１００モル％に対して、アニオン性単量体単位のモル量は８モル％以下であり、５モル％以下が好ましく、３モル％以下がより好ましく、０モル％であってもよい。アニオン性単量体単位のモル量が上記上限値以下であると、脱水性能をより高めやすい。
　なお、本明細書において、カチオン性ポリマーの重合時の単量体の配合組成比を、カチオン性ポリマーの構成単位の組成比とみなす。
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃における固有粘度が０．５～４．５ｄＬ／ｇである。カチオン性ポリマーの１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃における固有粘度は、１．０～４．０ｄＬ／ｇが好ましく、１．５～３．５ｄＬ／ｇがより好ましい。カチオン性ポリマーの１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃における固有粘度が上記数値範囲内であると、汚泥脱水剤の濾水性を高め、脱水性能をより高めやすい。
　固有粘度は、ポリマー鎖の広がりや収縮の程度の指標となるポリマー物性である。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、ポリマーを構成する単量体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、常に分子量と直接的な相関関係を示すものではない。
　固有粘度は［η］で表され、下記式（Ｉ）に示すハギンス（Huggins）の式を用いて算出された値とする。
　ηＳＰ／Ｃ＝［η］＋ｋ’［η］２Ｃ　・・・（Ｉ）
　式（Ｉ）中、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。
　Huggins定数ｋ’は、ポリマーの種類や溶媒の種類によって定まる定数である。Huggins定数ｋ’は、縦軸をηＳＰ／Ｃ、横軸をＣとしたグラフにプロットした際の傾きとして求めることができる。具体的には、異なる濃度のカチオン性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、後述の実施例に示すような方法により求められる。
＜カチオン性単量体＞
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、構成単位ａと、構成単位ｂと、を有するポリマーである。
　構成単位ａ及び構成単位ｂは、カチオン性単量体から誘導される構成単位である。本明細書において、「カチオン性単量体」とは、カチオン性の官能基を有し、かつ、アニオン性の官能基を有さない、カチオン性の単量体をいう。カチオン性の官能基としては、例えば、アミノ基等の官能基が挙げられる。
　なお、単量体内においてカチオン性を示さない官能基は、カチオン性の官能基には該当しない。例えば、後述する非イオン性単量体であるアクリルアミドに関して、アミド基に含まれるアミノ基は、カチオン性を示さないため、カチオン性の官能基には該当しない。
（構成単位ａ）
　構成単位ａは、下記式（ａ１）で表される第一級アミン塩から誘導された構成単位である。すなわち、構成単位ａは、下記式（ａ２）で表される単量体単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　式（ａ１）及び式（ａ２）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基であり、好ましくは、メチル基である。
　Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、好ましくは、酸素原子である。Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基であり、好ましくは、エチレン基である。
　Ｘ－は、陰イオンであり、好ましくは、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、１／２（ＳＯ４ ２－）、ＨＳＯ４ －又はＣＨ３ＳＯ４ －である。なお、Ｘ－が１／２（ＳＯ４ ２－）の場合、式（ａ１）における陽イオン部分２つが、又は式（ａ１）における陽イオン部分１つと式（ｂ１）における陽イオン部分１つとが、２価の陰イオンである（ＳＯ４ ２－）と結合して２量体（ダイマー）を形成する。
　式（ａ１）で表される化合物としては、例えば、２－アミノエチルアクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、３－アミノプロピルアクリレート、３－アミノプロピルメタクリレート等の無機酸や有機酸の塩等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　式（ａ１）で表される化合物としては、重合性や汚泥脱水性能等の観点から、２－アミノエチルアクリレートの無機酸の塩、２－アミノエチルメタクリレートの無機酸の塩が好ましく、２－アミノエチルアクリレート塩酸塩、２－アミノエチルアクリレート硫酸塩、２－アミノエチルメタクリレート塩酸塩、２－アミノエチルメタクリレート硫酸塩がより好ましく、２－アミノエチルメタクリレート塩酸塩がさらに好ましい。
　カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、構成単位ａは、１０モル％以上１００モル％未満が好ましく、１０モル％以上８０モル％以下がより好ましく、１０モル％以上５０モル％以下がさらに好ましい。構成単位ａが上記数値範囲内であると、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。
（構成単位ｂ）
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、構成単位ｂを有することが好ましい。カチオン性ポリマーは、構成単位ｂを有することで、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。
　構成単位ｂは、下記式（ｂ１）で表される第四級アンモニウム塩から誘導された構成単位である。すなわち、構成単位ｂは、下記式（ｂ２）で表される単量体単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　式（ｂ１）及び式（ｂ２）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基である。Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に炭素数１～３のアルキル基である。Ｒ３は、水素原子、炭素数１～３のアルキル基又はベンジル基であり、好ましくは、炭素数１～３のアルキル基である。
　Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、好ましくは、酸素原子である。Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基であり、好ましくは、エチレン基である。
　Ｘ－は、陰イオンであり、好ましくは、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、１／２（ＳＯ４ ２－）、ＨＳＯ４ －又はＣＨ３ＳＯ４ －である。なお、Ｘ－が１／２（ＳＯ４ ２－）の場合、式（ｂ１）における陽イオン部分２つが、又は式（ｂ１）における陽イオン部分１つと式（ａ１）における陽イオン部分１つとが、２価の陰イオンである（ＳＯ４ ２－）と結合して２量体（ダイマー）を形成する。
　式（ｂ１）で表される化合物としては、例えば、２－（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム塩、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塩、２－（アクリロイルオキシ）エチルジメチルアミンの塩、２－（メタクリロイルオキシ）エチルジメチルアミンの塩、２－（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塩、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塩等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　式（ｂ１）で表される化合物としては、重合性や汚泥脱水性能等の観点から、２－（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム塩、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塩が好ましく、２－（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム塩酸塩、２－（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム硫酸塩、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塩酸塩、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硫酸塩がより好ましく、２－（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウム塩酸塩、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塩酸塩がさらに好ましい。
　カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、構成単位ｂは、０モル％超６０モル％以下が好ましく、１０モル％以上６０モル％以下がより好ましく、２０モル％以上６０モル％以下がさらに好ましく、２０モル％以上５５モル％以下がさらに好ましい。構成単位ｂが上記数値範囲内であると、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。
　カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、構成単位ａと構成単位ｂとの合計は、５０モル％以上が好ましく、５５モル％以上がより好ましく、６０モル％以上がさらに好ましい。構成単位ａと構成単位ｂとの合計が上記下限値以上であると、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。構成単位ａと構成単位ｂとの合計の上限値は、例えば、９０モル％が好ましい。
　なお、構成単位ａと構成単位ｂとの合計は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、１００モル％以下であるものとする。
＜非イオン性単量体＞
（構成単位ｃ）
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、非イオン性単量体から誘導された構成単位ｃを有していてもよい。カチオン性ポリマーは、構成単位ｃを有することで、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。本明細書において、「非イオン性単量体」とは、カチオン性の官能基及びアニオン性の官能基を有さない、電気的に中性（非イオン性）の単量体をいう。
　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。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　非イオン性単量体の中でも、水溶性に優れ、カチオン性ポリマー中の単量体組成比の調整が容易であり、良好な汚泥脱水性能が得られやすいこと等から、アミド類が好ましく、（メタ）アクリルアミドがより好ましく、アクリルアミドがさらに好ましい。
　カチオン性ポリマーが構成単位ｃを有する場合、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、構成単位ｃは、０モル％超５０モル％以下が好ましく、１モル％以上５０モル％以下がより好ましく、５モル％以上５０モル％以下がさらに好ましく、１０モル％以上４０モル％以下が特に好ましい。構成単位ｃが上記数値範囲内であると、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。
　カチオン性ポリマーが構成単位ｃを有する場合、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、構成単位ａと構成単位ｂと構成単位ｃとの合計は、９２モル％以上が好ましく、９５モル％以上がより好ましく、９７モル％以上がさらに好ましく、１００モル％であってもよい。構成単位ａと構成単位ｂと構成単位ｃとの合計が上記下限値以上であると、汚泥脱水剤の脱水性能をより高めやすい。
　なお、構成単位ａと構成単位ｂと構成単位ｃとの合計は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、１００モル％以下であるものとする。
＜アニオン性単量体＞
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、アニオン性単量体から誘導された構成単位を有していてもよい。本明細書において、「アニオン性単量体」とは、アニオン性の官能基を有し、かつ、カチオン性の官能基を有さない、アニオン性の単量体をいう。アニオン性の官能基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。
　なお、単量体内においてアニオン性を示さない官能基は、アニオン性の官能基には該当しない。
　アニオン性単量体としては、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等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　本実施形態のカチオン性ポリマーにおいて、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％中、アニオン性単量体から誘導された構成単位は８モル％以下であり、５モル％以下が好ましく、３モル％以下がより好ましく、０モル％であってもよい。アニオン性単量体から誘導された構成単位が上記上限値以上であると、荷電中和力が落ち、脱水性能が低下しやすい。
　なお、カチオン性単量体から誘導される構成単位と非イオン性単量体から誘導される構成単位とアニオン性単量体から誘導される構成単位との合計は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、１００モル％以下であるものとする。
＜その他の単量体＞
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、式（ａ１）及び式（ｂ１）で表される化合物以外の他のカチオン性単量体から誘導された構成単位を有していてもよい。他のカチオン性単量体から誘導された構成単位としては、例えば、第二級アミン塩から誘導された構成単位、第三級アミン塩から誘導された構成単位等が挙げられる。
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、カチオン性単量体単位の架橋重合体、又は、カチオン性単量体単位と非イオン性単量体単位との架橋共重合体であることが好ましい。また、前記架橋共重合体においては、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％中、カチオン性単量体から誘導された構成単位の総量が６０モル％以上であることが好ましく、７０～９５モル％がより好ましく、７５～９０モル％がさらに好ましい。
　このようなカチオン性単量体から誘導された構成単位を有する架橋重合体であると、１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃における固有粘度が０．５～４．５ｄＬ／ｇであるカチオン性ポリマーが得られやすい。
　このようなカチオン性ポリマーは、架橋していることにより収縮しにくくなり、濾水性がよく、脱水ケーキの含水率をより低下できる。加えて、第一級アミン塩から誘導された構成単位ａを有することで、汚泥物質との吸着力がより高められるものと考えられる。
　汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。例えば、２種のポリマーである場合は、各ポリマーを混合した１剤型としてもよく、あるいはまた、各ポリマーを別個の液剤等とし、使用時に併用する２剤型としてもよい。
　汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量は、汚泥脱水剤１００質量％に対して、３０質量％以上が好ましく、３５質量％以上がより好ましく、４０質量％以上がさらに好ましい。汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量が上記下限値以上であると、凝集フロックの機械的強度が上がり、脱水ケーキの含水率をより低下しやすい。加えて、汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量が上記下限値以上であると、汚泥に添加する汚泥脱水剤の添加量を低減できる。汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量の上限値は特に限定されないが、汚泥脱水剤１００質量％に対して、例えば、６０質量％、５５質量％、又は４５質量％であってよい。すなわち、汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量は、汚泥脱水剤１００質量％に対して、３０質量％以上６０質量％以下が好ましく、３５質量％以上６０質量％以下がより好ましく、４０質量％以上６０質量％以下がさらに好ましい。あるいは、汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量は、汚泥脱水剤１００質量％に対して、３０質量％以上５５質量％以下が好ましく、３５質量％以上５５質量％以下がより好ましく、４０質量％以上５５質量％以下がさらに好ましい。あるいは、汚泥脱水剤に含まれるカチオン性ポリマーの含有量は、汚泥脱水剤１００質量％に対して、３０質量％以上４５質量％以下が好ましく、３５質量％以上４５質量％以下がより好ましく、４０質量％以上４５質量％以下がさらに好ましい。
　汚泥脱水剤は、本発明の効果を損なわない範囲内において、カチオン性ポリマー以外の他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、スルファミン酸、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム等の添加剤や、溶媒等が挙げられる。
　添加剤の含有量は、汚泥脱水剤の総質量に対して、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、０質量％が最も好ましい。
　また、本発明の汚泥脱水剤は、後述する乳化重合法によって得られるＷ／Ｏエマルション型ポリマーの形態であってもよい。
［汚泥脱水剤の製造方法］
　汚泥脱水剤は、カチオン性ポリマーを上述した溶媒に分散することで得られる。
　以下、カチオン性ポリマーの製造方法について説明する。
≪カチオン性ポリマーの製造方法≫
　カチオン性ポリマーは、その構成単位となる単量体を、重合開始剤、及び架橋剤を用いて重合することにより製造できる。
＜重合開始剤＞
　カチオン性ポリマーの重合に用い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）、２，２’－アゾビス（４－メトキシ－２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルアミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩等のアゾ系化合物等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　重合開始剤の添加量は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体の組成等に応じて、適宜調整できる。重合開始剤の添加量は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体の合計質量１００質量部に対して、０．０１～０．５質量部が好ましい。
＜架橋剤＞
　本実施形態のカチオン性ポリマーは、重合の際に、架橋剤を用いて製造される。
　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、トリアリルアミン、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　これらの架橋剤のうち、得られるカチオン性ポリマーの固有粘度を所定の数値範囲内に調整しやすいことから、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、エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレートが好ましく、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド、トリアリルアミン、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレートがより好ましく、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミドがさらに好ましい。
　なお、本実施形態のカチオン性ポリマーの構成単位となる単量体には、架橋剤は含まない。
　架橋剤の添加量は、カチオン性ポリマーの所望の固有粘度に応じて、適宜調整できる。架橋剤の添加量は、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体の合計１００モル％に対して、０．００１～１モル％が好ましく、０．００１～０．１モル％がより好ましく、０．００２～０．１モル％がさらに好ましい。架橋剤の添加量が上記下限値以上であると、汚泥脱水剤の脱水性能をさらに高めやすい。架橋剤の添加量が上記上限値以下であると、汚泥脱水剤の濾水性をより高めやすい。
（重合方法）
　重合方法の態様としては、例えば、乳化重合法、水溶液重合法、懸濁重合法等が挙げられる。これらの重合方法のうち、製造容易性や、製造したカチオン性ポリマーの汚泥脱水剤としての取り扱い容易性や汚泥への溶解性等の観点から、カチオン性ポリマーがＷ／Ｏエマルション型で得られる乳化重合法が好ましい。
　乳化重合法は、公知の方法を用いることができる。乳化重合法は、例えば、油性溶媒と界面活性剤とを含む油相を調製し、その油相中に、カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体の水溶液を添加して撹拌混合し、乳化させて重合を行う。重合開始剤は、水溶性の場合は前記単量体の水溶液に混合しておけばよく、また、油溶性の場合は乳化後に添加すればよい。
　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る。また、これらと同等の性状を有する合成油、植物油、動物油又はこれらの混合物を使用することもできる。
　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、ペンタオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキ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。
　上記のようにして得られたＷ／Ｏエマルション型ポリマーは、水及び所定濃度の硝酸ナトリウム水溶液で希釈して、固有粘度の測定に用いるポリマー溶液試料とすることができる。このように、Ｗ／Ｏエマルション型ポリマーは、重合後のカチオン性ポリマーの精製等の後処理を要しないため、ポリマー製造の操作を簡略化することができる。
　なお、Ｗ／Ｏエマルション型ポリマーは、前記油性溶媒を含む状態で得られるが、固有粘度の測定に用いるポリマー溶液試料は、多量の水及び硝酸ナトリウム水溶液で希釈して調製されるため、前記油性溶媒の存在を無視することができる。したがって、Ｗ／Ｏエマルション型ポリマーの固有粘度も、硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として測定したカチオン性ポリマーの固有粘度とみなすことができる。
　製造したカチオン性ポリマーを乾燥や粉砕等の後処理を経て固体状にした後に、固有粘度の測定のために、カチオン性ポリマーを溶解して溶液を調製することは、操作が煩雑となる。加えて、後処理時の加熱や粉砕時のシェアー等によって、カチオン性ポリマーの剛直性が変化し、所望の固有粘度を有するカチオン性ポリマーを安定的に得られない場合もある。このため、汚泥に対して液状で添加使用される汚泥脱水剤の実用上の観点からも、カチオン性ポリマーは、水で希釈することにより、素早く、簡便に、汚泥脱水剤として調製できる、Ｗ／Ｏエマルション型であることが好ましい。
［汚泥脱水方法］
　本発明の汚泥脱水方法（すなわち、本発明の汚泥脱水剤の使用方法）は、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。
　汚泥脱水方法の適用対象である汚泥としては、例えば、下水の余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、食品工場や化学工場等の余剰汚泥や凝沈混合汚泥、し尿処理場等の混合汚泥等が挙げられる。
　本発明の汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法によれば、種々の汚泥について、脱水処理を安定的かつ効率的に行うことができる。
　例えば、汚泥中の浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solids）の含有量が０．４～４．０質量％程度である場合、汚泥脱水剤の添加量は２０～１６００ｍｇ／Ｌが好ましく、３０～１２００ｍｇ／Ｌがより好ましく、５０～８００ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。
　なお、ここで言うＳＳの含有量は、下記実施例に記載の分析方法により求められた値である。
　汚泥への汚泥脱水剤の添加方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。例えば、汚泥脱水剤を、前記汚泥脱水剤中のカチオン性ポリマーが所定の濃度となるように水等の溶媒で希釈した後、汚泥に添加することができる。
　汚泥脱水剤を添加する際の添加液におけるカチオン性ポリマーの濃度は、汚泥に対してカチオン性ポリマーを均一に分散させる等の観点から、０．０１～１．０質量％が好ましく、０．０３～０．６質量％がより好ましく、０．０５～０．４質量％がさらに好ましい。
　汚泥脱水剤を添加した汚泥は、例えば、凝集反応槽にて撹拌羽根により、所定の撹拌条件（例えば、１８０ｒｐｍで３０秒間等）で撹拌することにより、凝集フロックを形成させることができる。
　そして、前記凝集フロックを脱水機で脱水処理し、固液分離することにより、脱水ケーキが得られる。
　前記脱水機としては、特に限定されないが、例えば、ベルトプレス濾過機、スクリュープレス脱水機、多重円板型脱水機、遠心脱水機等が挙げられる。
　前記脱水ケーキは、埋め立て廃棄処分、あるいはまた、園芸用土やセメント原料として再利用される。
　前記脱水ケーキは、運搬や処分、再利用加工等において取り扱いやすいものとする観点から、塊状のケーキ形状が崩壊せず、かつ、含水分ができる限り少ないことが好ましい。本発明の汚泥脱水方法によれば、このような取扱い性が良好な脱水ケーキを得ることができる。
　本発明の汚泥脱水方法は、本発明の汚泥脱水剤を用いることにより、フロック形成力が上がり、重力ろ過性を高められる。このため、種々の汚泥に対して、安定的かつ効率的に脱水処理を行うことができる。
　本発明の汚泥脱水方法は、本発明の汚泥脱水剤以外に、本発明のカチオン性ポリマーと異なるポリマーを含む他の汚泥脱水剤を併用してもよい。併用する他の汚泥脱水剤におけるポリマーとしては、例えば、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。前記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。
　前記他の汚泥脱水剤も、本発明の汚泥脱水剤の添加と同様の添加方法で添加されることが好ましい。
　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限定されるものではない。
　カチオン性ポリマーとして各種のポリマーを準備し、それらのポリマーを用いた汚泥脱水剤試料の評価試験を行った。
［ポリマーの準備］
　下記実施例及び比較例の汚泥脱水剤試料に用いる各種のポリマーを、以下に示す各合成例又は市販品により準備した。
　各種のポリマーにおけるそれぞれの構成単量体は、以下のように略称する。
・ＤＡＭ１：２－アミノエチルメタクリレート塩酸塩；分子量１６５．６。
・ＤＡＡ４：２－（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；分子量１９３．７。
・ＤＡＭ４：２－（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；分子量２０７．７。
・ＡＡＭ：アクリルアミド；分子量７１．１。
・ＡＡ：アクリル酸；分子量７２．１。
（合成例１）
　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３０１ｇ、ペンタオキシエチレンオレイルアルコールエーテル４０ｇ、及びソルビタンモノオレート１２ｇを仕込み、撹拌混合し、油相混合物を調製した。
　次いで、ＤＡＡ４の８０質量％水溶液を２０８ｇ、ＤＡＭ１を１６２ｇ、ＡＡＭを６７ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）を０．０１８ｇ、及び水を２１０ｇ含有する混合水溶液を前記油相混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下、５０℃に調整し、窒素ガスを３０分間バブリングした。窒素ガス気流下、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）二塩酸塩の４質量％トルエン溶液を１．０ｇ加え、４５～５５℃で８時間重合させ、Ｗ／Ｏエマルション型ポリマー（ポリマー１）を得た。
（合成例２～９）
　合成例１において、合成原料として用いる構成単量体、架橋剤及び重合開始剤を下記表１の各合成例に示すものに変更し、それ以外は合成例１と同様にして、各Ｗ／Ｏエマルション型ポリマー（ポリマー２～９）を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
（ポリマー１０～１１）
　市販のＷ／Ｏエマルション型ポリマーとして、栗田工業株式会社製「クリフィックス（登録商標）」シリーズを用いた。構成単量体の組成は、それぞれ、下記表２に示すとおりである（ポリマー１０～１１）。
＜固有粘度＞
　各ポリマーについて、以下の（ｉ）～（ｖ）の手順に従って、固有粘度を求めた。
（ｉ）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、水で十分洗浄し、乾燥させた。
（ｉｉ）Ｗ／Ｏエマルション型ポリマーを水で希釈し、ポリマー濃度０．２質量％の水溶液を調製した。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で調製したポリマー濃度０．２質量％の水溶液５０ｍＬに２モル／Ｌ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、ポリマー濃度０．１質量％の１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液を得た。これを１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液で希釈して、０．０２、０．０４、０．０６、０．０８、０．１質量％の５段階のポリマー濃度のポリマー溶液試料を調製した。なお、ポリマー未添加の１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液をブランク液とした。
（ｉｖ）温度３０℃（±０．０２℃内）に調整した恒温水槽内に、（ｉ）で準備した粘度計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。
（ｖ）（ｉｉｉ）で調製した５段階のポリマー濃度のポリマー溶液試料各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。
　ブランク値ｔ０、測定値ｔ、及びポリマー溶液試料の濃度［質量／体積％］（＝Ｃ［ｇ／ｄＬ］）から、下記式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）に示す関係式より、相対粘度ηｒｅｌ、比粘度ηＳＰ及び還元粘度ηＳＰ／Ｃ［ｄＬ／ｇ］を求めた。
　ηｒｅｌ＝ｔ／ｔ０　・・・（ＩＩ）
　ηＳＰ＝（ｔ－ｔ０）／ｔ０＝ηｒｅｌ－１　・・・（ＩＩＩ）
　これらの値から、上述したハギンス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］を求めた。
　各ポリマーの固有粘度［η］を下記表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
［汚泥］
　汚泥脱水剤試料の評価試験で用いた汚泥の詳細を下記表３に示す。表３に示す汚泥の性状を表す各項目の略称及び分析方法（下水道試験法に準拠）は、以下のとおりである。
（１－１）ＳＳ（Suspended Solids）
　汚泥１００ｍＬを秤量した後、３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離して上澄み液を除去した。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℃の範囲内の温度で１５時間乾燥させた後、秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　乾燥前の汚泥１００ｍＬの質量に対する前記残留物の質量の割合を、汚泥１００ｍＬ中の浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solids）の含有量［質量％］とした。
（１－２）ＶＳＳ（Volatile Suspended Solids）
　前記（１－１）において前記ルツボ内の残留物（ＳＳ）の質量を求めた後、前記残留物（ＳＳ）がルツボに入った状態で、６００±２５℃の範囲内の温度で２時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　強熱前の前記ルツボ内の残留物（ＳＳ）と強熱後の前記ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥１００ｍＬ中の揮発性浮遊物質（ＶＳＳ：Volatile Suspended Solids）の質量である。ＳＳの質量に対する強熱後の前記残留物（ＶＳＳ）の質量の割合を、ＶＳＳの含有率［質量％／ＳＳ］として求めた。
（１－３）ＴＳ（Total Solids）
　汚泥１００ｍＬを秤量して、秤量済みのルツボに入れ、１０５～１１０℃の範囲内の温度で１５時間乾燥させた後、秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　乾燥前の汚泥１００ｍＬの質量に対する前記残留物の質量の割合を、汚泥１００ｍＬ中の蒸発残留物（ＴＳ：Total Solids；全固形分）の含有率［質量％］として求めた。
（１－４）ＶＴＳ（Volatile Total Solids）
　前記（１－３）において前記ルツボ内の残留物（ＴＳ）の質量を求めた後、前記残留物（ＴＳ）がルツボに入った状態で、６００±２５℃の範囲内の温度で２時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　強熱前の前記ルツボ内の残留物（ＴＳ）と強熱後の前記ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥１００ｍＬ中の揮発性浮遊物質（ＶＴＳ：Volatile Total Solids）の質量である。ＴＳの質量に対する強熱後の前記残留物（ＶＴＳ）の質量の割合を、ＶＴＳの含有率［質量％／ＴＳ］として求めた。
（１－５）繊維分
　汚泥１００ｍＬを１００メッシュ（目開き１４９μｍ）のふるいでろ過し、ふるい上の残留物を水洗しながら秤量済みのルツボに流し込み、１０５～１１０℃の範囲内の温度で１５時間乾燥させた後に秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　その後、前記残留物がルツボに入った状態で、６００±２５℃の範囲内の温度で２時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
　強熱前の前記ルツボ内の残留物と強熱後の前記ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥１００ｍＬ中の粒径約１４９μｍ以上の揮発性浮遊物質の質量であり、主に揮発性の繊維分の質量である。ＳＳの質量に対する強熱後の前記残留物（粒径約１４９μｍ以上の揮発性浮遊物質）の質量の割合を、繊維分の含有率［質量％／ＳＳ］として求めた。
（１－６）ｐＨ
　ＪＩＳ　Ｚ　８８０２：２０１１に準拠して、ガラス電極法の操作に基づいて、ｐＨを測定した。なお、ｐＨの校正には、市販のフタル酸塩、中性リン酸塩及び炭酸塩の各ｐＨ標準液を用いた。
（１－７）電気伝導率
　ＪＩＳ　Ｋ　０１０２：２０１６に準拠して、電気伝導率を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
［汚泥脱水剤試料の評価試験］
　上記において準備した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。下記の評価方法により、汚泥脱水剤試料の汚泥脱水性能を評価した。
（実施例１）
　合成例１で得られたＷ／Ｏエマルション型ポリマーを水で希釈し、ポリマー濃度０．２質量％の水溶液を調製し、これを汚泥脱水剤試料１（汚泥脱水剤）とした。
　汚泥Ａ　２００ｍＬを３００ｍＬビーカーに採取し、汚泥脱水剤試料１をポリマーの添加濃度４００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、１８０ｒｐｍで３０秒間撹拌して、凝集フロックを形成させ、処理汚泥を得た。
（実施例２～２１及び比較例１～１２）
　実施例１において、汚泥、汚泥脱水剤及びその添加濃度を下記表４に示すように変更し、それ以外は実施例１と同様にして、汚泥に汚泥脱水剤を添加し、凝集フロックを形成させ、処理汚泥を得た。
＜評価方法＞
　上記実施例及び比較例における処理汚泥について、以下に示す各項目の評価を行った。これらの評価結果を下記表４にまとめて示す。
（２－１）フロック径
　上記ビーカー内の凝集フロックのうち、前記ビーカーの上方から観察できる任意の約１００個を対象として、各凝集フロックの最大径をメジャーで測定し、これらの平均値をフロック径とした。
　フロック径は、汚泥脱水剤のフロック形成力の指標である。フロック径が大きいほど、粗大な凝集フロックが形成されたと評価することができ、汚泥脱水剤のフロック形成力が高いと言える。ただし、フロック径が大きすぎる場合、後述するケーキ含水率が高くなる傾向にある。フロック径は４．５ｍｍ以上であることが好ましい。
（２－２）２０秒ろ過量
　２００ｍＬメスシリンダー上に、ブフナーロート（内径８０ｍｍ、孔径約１ｍｍ）を設置し、次いで、前記ブフナーロートのろ過面の上側に、直径５０ｍｍのポリ塩化ビニル製の筒を設置した。処理汚泥を前記筒内に一気に注ぎ、注ぎ始めてから２０秒後までのろ液をメスシリンダーで採取し、前記メスシリンダーの目盛から読み取ったろ液の量を、２０秒ろ過量とした。
　２０秒ろ過量は、重力ろ過性の指標である。２０秒ろ過量が多いほど、重力ろ過性に優れる凝集フロックが形成されたと評価することができる。ただし、２０秒ろ過量が多くても、後述するＳＳリーク量が多ければ、処理汚泥が良好な状態で脱水処理されているとは言えず、汚泥脱水剤の汚泥脱水性能の評価においては、２０秒ろ過量及びＳＳリーク量を併せて判断する必要がある。すなわち、２０秒ろ過量が多く、かつ、ＳＳリーク量が少ない場合に、汚泥脱水剤は、濾水性に優れるといえる。
（２－３）ＳＳリーク量
　前記（２－２）で２０秒ろ過量を測定後、さらに、４０秒後に、前記メスシリンダーを別のメスシリンダーに替えて、処理汚泥を注ぎ始めてから６０秒後以降に前記ブフナーロートの孔を通過して採取された液の量を、前記別のメスシリンダーの目盛から読み取った。この読み取った液量をＳＳリーク量とした。
　ここで言うＳＳリーク量とは、処理汚泥中で、粗大な凝集フロックが形成されていない、又は、崩壊した微小なフロック等の浮遊物質（ＳＳ）の量の目安となる数値である。
　ＳＳリーク量が少ないほど、強固で粗大な凝集フロックが形成されたと評価することができる。
（２－４）ケーキ含水率
　前記（２－３）でＳＳリーク量を測定後、前記ブフナーロート上に残った凝集フロックを、ポリ塩化ビニル製カラム（内径３０ｍｍ、高さ１７．５ｍｍ）に詰めた。前記カラムを外し、底面が約３０ｍｍの略円形の塊状の凝集フロックを、上面から０．１ＭＰａで６０秒間圧搾し、脱水ケーキを得た。
　前記脱水ケーキの質量、及び、前記脱水ケーキを１０５℃で１５時間乾燥させた後の脱水ケーキの質量を測定した。前記脱水ケーキの乾燥前と乾燥後の質量の差分を、脱水ケーキの含水量とみなした。乾燥前の前記脱水ケーキの質量に対する前記含水量の割合を、ケーキ含水率［質量％］として求めた。
　表３の汚泥Ａ及び汚泥Ｂにおいては、ケーキ含水率が８３質量％未満であれば、従来の汚泥処理剤による脱水処理で得られた脱水ケーキに比べて取扱い性が良好な脱水ケーキが得られたと評価することができる。また、脱水ケーキの廃棄処理等における取扱い性等の観点から、ケーキ含水率は低い方が好ましい。例えば、ケーキ含水率が８５質量％から８３質量％に低減すると、発生する汚泥の量を１２質量％低減できる。このため、ケーキ含水率を低減できると、廃棄物の量を大きく削減できる。
　表３の汚泥Ｃにおいては、ケーキ含水率が７５．５質量％未満であれば、従来の汚泥処理剤による脱水処理で得られた脱水ケーキに比べて取扱い性が良好な脱水ケーキが得られたと評価することができる。
　なお、比較例１、２、６、９及び１０については、ＳＳリーク量が多すぎ、ケーキ含水率を求めるのに十分な脱水ケーキを得ることは困難であった（表４に「測定不可」と記した）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　表４に示した結果から分かるように、固有粘度が所定範囲内であるカチオン性ポリマーを含有する本発明の汚泥脱水剤によれば、処理汚泥におけるフロック径、２０秒ろ過量、ＳＳリーク量及びケーキ含水率がいずれも良好であった。すなわち、本発明の汚泥脱水剤は、汚泥脱水性能により優れていることが確認された。

Claims (6)

  1. 　下記式（ａ１）で表される第一級アミン塩から誘導された構成単位ａと、
    　下記式（ｂ１）で表される第四級アンモニウム塩から誘導された構成単位ｂと、を有するカチオン性ポリマーを含有し、
    　前記カチオン性ポリマーの１モル／Ｌ硝酸ナトリウム水溶液の３０℃での固有粘度が０．５～４．５ｄＬ／ｇである、汚泥脱水剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　（式（ａ１）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基である。Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基である。Ｘ－は、陰イオンである。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     　（式（ｂ１）中、Ｒ1は、水素原子又はメチル基である。Ｒ２及びＲ４は、それぞれ独立に炭素数１～３のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子、炭素数１～３のアルキル基又はベンジル基である。Ａは、酸素原子又は－ＮＲ９－であり、Ｒ９は、水素原子又は炭素数１～３のアルキル基であり、Ｂは、炭素数２～４のアルキレン基である。Ｘ－は、陰イオンである。）
  2. 　前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ａと前記構成単位ｂとの合計が、５０モル％以上１００モル％以下である、請求項１に記載の汚泥脱水剤。
  3. 　前記カチオン性ポリマーが、非イオン性単量体から誘導された構成単位ｃをさらに有する、請求項１又は２に記載の汚泥脱水剤。
  4. 　前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ａが、１０モル％以上１００モル％未満であり、
    　前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ｂが、０モル％超６０モル％以下であり、
    　前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記構成単位ｃが、０モル％超５０モル％以下である、請求項３に記載の汚泥脱水剤。
  5. 　架橋剤を含有し、前記カチオン性ポリマーの構成単位となる単量体単位の合計１００モル％に対して、前記架橋剤の添加量が、０．００１モル％以上１モル％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の汚泥脱水剤。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項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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