JPH0321399A - 有機性汚泥の凝集方法 - Google Patents

有機性汚泥の凝集方法

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JPH0321399A
JPH0321399A JP1154491A JP15449189A JPH0321399A JP H0321399 A JPH0321399 A JP H0321399A JP 1154491 A JP1154491 A JP 1154491A JP 15449189 A JP15449189 A JP 15449189A JP H0321399 A JPH0321399 A JP H0321399A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は各種産業廃水、及び下水、し尿処理等で生じた
無機性及び有機性の汚泥の効率的な脱水方法に関するも
のである. [従来の技術] 従来より、各種産業廃水、及び下水、し尿処理等におい
て、凝集沈殿汚泥や余剰汚泥が生じる.これらの汚泥の
凝集剤として無機性金属塩や有機高分子凝集剤が使用さ
れてきた. しかし汚泥の性状にもよるが、これらの方法では脱水ケ
ーキの含水率を十分に低下させることができない. また、最近、下水処理施設においても分流式の流入方式
が増加しているために汚泥中の有機質が増加する傾向に
あり、特にベルトプレス型脱水機を用いた場合ベルトか
らの脱水ケーキの剥離が不良となり、このため含水率を
比較的高い状態で脱水を止めている状況にある. これらの問題を解消する汚泥の凝集方法として、無m凝
集剤と有機高分子凝集剤を併用する方法、たとえば特開
昭61−216800号、特開昭61−200897号
、特開昭63−1 58200等が提案されている. [発明が解決しようとする問題点] 特開昭59−16599号、特開昭61−216800
号には、たとえばポリ硫酸鉄(@機a2集剤)と有機高
分子凝集剤を併用し、有機高分子凝集剤としてノニオン
性、アニオン性またはカチオン性有機高分子凝集剤を単
独で使用する方法が記載されているが、この方法では脱
水ケーキの含水率の低下が不十分である. また、特開昭61−200897号、特開昭61  2
 0 0 8 9 8 号ニ!.tmfiaf集剤と有
機高分子凝集剤を併用し、しかも有機高分子凝集剤とし
て、カチオン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分
子凝集剤とを同時に用いる方法が記載されているが、こ
の方法でも脱水ケーキのr布剥離性が不十分である場合
が多く脱水ケーキの含水率の低下も困難である. また、特開昭63−158200号には無R凝集剤と有
機高分子li集剤を併用し、その有機高分子凝集剤とし
て、両性有機高分子凝集剤を用いる方法が記載されてい
るが、P H値を5〜8に厳密に調製する必要があり、
両性有機高分子′a集剤のカチオン当量値、アニオン当
量値またはカチオン当jlfiff/アニオン当量値比
には自ら限界があり、凝集性能、脱水性能を兼ね備えた
汚泥凝集方法は見いだされていない. 本発明の目的は上記のような欠点を解決し、効率的な有
機汚泥のgi集方法を提供することにある.[問題を解
決するための手段] 本発明は有機性汚泥に金属塩を添加して撹拌した後、さ
らに下記一般式(1) R 1 R 2 R 3 ?−CI+2−C− ]  [−CIl■ −C− 1
b[−Cl2−C− ]Ca C=O C O 011 2 0(Ctl2CI1 − N )nH − n(IIY) R4R5       ・・・(1〉 (式中、n=1〜5の整数で、しかもnの平均値は2以
上である・.式中のa,b,cの比率はa+b+c=1
である,R  ,R  ,R  ,R4はそ1  2 
 3 れぞれ水素原子またはアルキル基である.R5は水素原
子、アルキル基またはω−ヒドロキシ基で置換されたア
ルキル基である.HYは一塩基酸である. 2は一般式《2》 一CQNR  R    ・・・(2)67 (式中、R およびR7はそれぞれ水素原子また6 はアルキル基を示す.) で示されるアミド基、または、 一般式(3) − CO 2Cll− CIIOI+  ・・・(3)
I R8R9 (式中、R およびR9はそれぞれ水素原子また8 はアルキル基を示す.》 で示されるヒドロキシアルキル基、または、一般式(4
) −CN       ・・・(4) で示されるニトリル基を示す.] で示される両性高分子電解質からなる両性高分子凝集剤
を添加し、ついで脱水することを特徴とする有機性汚泥
の凝集方法に関するものである.本発明の対象となる有
機性汚泥としては高BOD排水の生物処理等により発生
する汚泥をいい、その例としては下水、し尿処理場で発
生する汚泥、食品工業、化学工業において発生する汚泥
等を挙げることができるが、これらに限定されるもので
ない. 本発明で用いる無機系凝集剤は、金属塩がアルミニウム
の塩または鉄の塩が挙げられる.アルミニウムの塩とし
ては塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化ア
ルミニウム(PAC)が好適である.鉄の塩としては、
塩化第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポ
リ硫酸鉄等が好適である. また、無機a2集剤を添加したときの反応時間等は特に
考慮を必要とせず、たとえば添加順序は最初に無機凝集
剤を添加し、つぎに両性高分子凝集剤を添加することが
できる. 本発明で用いる両性高分子凝集剤はつぎの一般式(1)
で示される両性高分子電解質が使用できる. R1     R2      R3 【−CIIz  −C− ]a[−Cl12  −C−
 16  [ −CI+2  −C− ],11 C =Q       COOH         Z
i O(CH2 Cll − N ), H −n(IIY
)l R4 R5      ・・・(1) (式中、n=1〜5の整数で、しかもnの平均値は2以
上である.a,b,cの比率はa 十b 十c=1であ
る.R  ,R  ,R  ,R4はそれぞれ1   
 2    3 水素原子またはアルキル基である。R5は水素原子、ア
ルキル基またはω−ヒドロキシ基で′I1.換されたア
ルキル基である.11Yは一塩基酸である.Zは一般式
(2) −CONR  R    ・・・(2)67 (式中、R6およびR7はそれぞれ水素原子またはアル
キル基を示す.) で示されるアミド基、または、 一般式(3) 一C0 2CH− CIIOI1  ・・・(3)R8
R9 (式中、R8およびR9はそれぞれ水素原子またはアル
キル基を示す.冫 で示されるヒドロキシアルキル基、または、一般式(4
) −CN       ・・・(4) で示されるニトリル基を示す.] pl17ノカチオン当X値(Cv)が0.8〜7.0m
eq/a 、アニオン.当量値(Ay)が0.1〜4.
Omeq/o , Cv/Ayの比が1.0〜25.0
の範囲にあることを特徴とする. また、アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる一種以上
のアニオン性単量体(I)を水中にて重合し、又はノニ
オン性単量体(II)と共重合し、該ビニル系カルボン
酸重合#%(ff)に、アニオン性単量体(I)とのモ
ル比が1 . 2nol/not以上になるようにアル
キレンイミンを反応させ、アミノアルキル化し、後に一
塩基酸で酸性化することを特徴とするアミノアルキル基
及びカルボン酸基を有する両性高分子凝集剤である. 本発明における両性高分子凝集剤は、特に制限はないが
、両性高分子凝集剤はアニオン性単量体(1)を水中に
て重合し、又はノニオン性単量体(If)と共重合し、
得られたビニル系カルボン酸重合体(II)に、アニオ
ン性単量体(I)とのモル比が1.2モル/モル以上に
なるようにアルキレンイジンを反応させ、アミノアルキ
ル化し、ついで一塩基酸で酸性化して得られたアミノア
ルキル基及びカルボキシル基を有する両性高分子電解質
であり、アニオン性単量体(I)としてはアクリル酸、
メタクリル酸が好ましい.ノニオン性単量体(II)は
、酸解離特性を考慮して選ばれたものである.アクリル
酸及びメタクリル酸の25℃における酸解離指数はそれ
ぞれ4.3及び4.7であり、アクリル酸またはその塩
はpl14..3以下の水中にて、またメタクリル酸ま
たはその塩はl)H4、7以下の水中にてイオンとして
存在するものの割合が急激に減少し、I)H3.5以下
の水中においてはいずれの単量体も実質的に非解離状態
にある. 一方、酸解離指数の小さいスルホン酸基等を有するアニ
オン性単量体においてはpt+2〜3程度の低pll域
においてもイオン種の存在量が多いので、これらの単量
体を使用しても本発明の優れた効果を得ることができな
い. ノニオン性単量体(II)としては、前記の単量体(I
)と共重合可能な任意のノニオン性単量体を用いること
ができ、たとえば一般式(5〉で示されるアミド基を有
ずるビニル型単量体を用いることができる. CH2 11R2 R1−C −C−N < II     R3      ・・・(5)0 一a式(5)においてR  ,R2およびR3は水1 素またはアルキル基であり、、具体例としてアクリルア
ミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルア
ミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジ
エチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルア
ミド等を挙げることができる.また、一般式(6)で示
されるヒドロキシアルキル基を有するビニル系単量体を
用いることもできる. 11 R, −C −Co  Cll−CI+  −011 
  ・・・(6)11 0 R2R3 −fi式(6)においてR,R2およびR3は水1 素またはアルキル基であり、具体例としてはヒトロキシ
エチルアルリレート、ヒドロキシェチルメタクリレート
、ヒドロキシプロビルアクリレート、ヒドロキシプロビ
ルメタクリレート等を挙げることができる.その他にア
クリロニトリル等も挙げられる. なお、ノニオン性単量体(II)は両性高分子脱水剤の
分子量やイオン当量の調節等を目的として使用されるも
のである.通常ビニル系カルボン酸重合体(III)の
うち50モル%以下が好ましい.本発明の方法によって
製造される両性高分子脱水剤においては、カチオン当量
値Cvが0.8〜7.OIleq/g、アニオン当量値
^vIfi0. 1 〜4. 0neq/gノ範囲にあ
り、Cv/Avの比が1.0〜25.0の範囲となるよ
うに、ビニル系カルボン酸重合体(II)の重合時にお
いてアニオン性単量体(I)、ノニオン性単量体(II
)の使用lを決めることが必要である. また、アミノアルキル化時においてはビニル系カルボン
酸重合体(I[)とアルキレンイミンの使用量を決める
ことが必要である. 使用されるアルキレンイミンは1.2−アルキレンイミ
ン(アジリジン)であり、そのうち1.2プロビレンイ
ミンおよびエチレンイミンはそれらの入手可能性および
比較的安価であることのゆう特に好ましい.所望ならば
他の置換1,2アジリジンでもよい. カチオン当量値Cvが0.8neq/gより小さいと両
性としての特性が現われに<<、汚泥の凝集処理、脱水
処理において脱水性が悪いので好ましくなく、また、カ
チオン当量値Cvが7 . 0 nec+/gより大き
いものは両性としての特性が現われにくい.さらに、ア
ニオン当量値^VがO.leq/gより小さいと両性と
しての特性が現れにくく、アニオン当量値Ayが4.O
n+eq/gを越えると水中での溶解性が低下する傾向
があるので好ましくない.Cv/^V値が1.0より小
さくて相対的にアニオン当該値が大きすぎるとカチオン
性基の効果が滅殺されるので好ましくない,また、Cv
/Av flUが25を越えるとアニオン性基の割合が
少なすぎるので両性としての充分な作用が期待できない
.ビニル系カルボン酸重合体(III)の重合は通常の
方法、通常のアゾ系やレドックス系等のラジカル重合開
始剤を用いることができる.またアミノアルキル化も既
知方法で行なわれる.合成にあたっては、Cv値が0 
. 8 〜7 . 0meq/a.Av値が0。
1〜4 . 0 +1eQ/Q,CV/^V比1.0〜
25.0の範囲になるようモノマーの組成量を制御する
ことができる. また、固有粘度[η]値が[η]=1.0〜25.0d
J/gになるよう重合条件、重合触媒量等を制御するこ
とが望ましい. 本発明においては両性有機高分子凝集剤を添加し、フロ
ックを形成させた後、公知の手法により脱水されるが、
脱水機としては、たとえばスクリュープレス型脱水機、
フィルタープレス型脱水機、ベルトプレス型脱水機、ス
クリューデカンター等を使用することができる. [実 施 例] 以下実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこ
れらにより何ら限定されるものではない.系カルボン酸
重合体(III)にエチレンイミンを用いてカチオン当
量/アニオン当量のバランスを考慮しつつアミノエチル
化し、後に硝酸で酸性化することにより有効成分20重
量%の水溶液として得た.合或した両性高分子凝集剤の
組成、カチオン当量値/アニオン当量値、固有粘度を表
−1に示した. 一方、比較として、たとえばメチルアミノエチルメタク
リレート4級化物(4−DAM)アクリルアミド(AA
m)およびアクリル酸(AA)を既知の方法で共重合さ
せることにより得た両性高分子凝集剤等も同様に示した
.ボリマーの組成及び物性を表−1に示す.ジメチルア
ミノエチルメタクリレートの4級化物ホモボリマーとボ
リエチレンイミンの物性値も示した. [両性高分子凝集剤等の合成例] 両性高分子凝集剤は、例えばアクリル酸とアクリルアミ
ドを過硫酸アンモニウムと亜Vi酸水素ナトリウムを用
いて水溶液重合し、得られたビニル表 1 El.エチレンイミン,  AAm;  アクリルアミ
ド, M;アクリノH浚,4−DAM;  ジメチルア
ミノエチルメタクリレート4級化物組戒は各々モノマー
の重量%,カチオン当量値は−17での値,固有粘度は
30’C.  1N−NaN03での値,R−1 −R
−3 (f)酸中和は硝酸テtlN03/E1=0. 
7モル/モ/kボリエチレンイミンはエボミン■p−i
ooo c日#W騨M]を用いた.[実施例l〜6、比
較例1〜6J 実施例および比較例において、両性有機高分子凝集剤は
第1表に示すものを使用し、無機凝集剤は10重量%水
溶液として、両性有機高分子凝集剤は0.21!量%水
溶液として使用した.またこれらの凝集剤の添加量はい
ずれも汚泥中のSSに対するアルミニウムまたは鉄の重
量%として表示した. 某下水処理場の混合生汚泥( Ell+6.5,SS 
2.2賀t%,VSS/SS 70.4%> 1 5 
0 mlに表−2に記載した所定量の無機凝集剤を添加
し、3 0 0 rtll1で約2分間撹拌後、ついで
高分子凝集剤を所定量添加し、2o o rpmで30
秒rffl#j!拌し、W集させた.凝集汚泥100m
lを100メッシュナイロン枦布を敷いたブフナーロー
ト上に注ぎ、10秒後の枦水量を測定した.次に5分間
デ過した後の汚泥をP酊の間にはさんで0.5kg/一
で2分間圧搾脱水し、脱水後の汚泥(ケーキ)の含水率
を測定した.いずれの場合も生成したフロックは十分な
大きさと強度を有しており、脱水ケーキはフレーク状で
粘着性が少なくケーキ含水率等に良好な結果が得られた
. それらの結果を表−2に示した.なお比較のため同一条
件で従来方法の薬剤(両性〉との組み合せで凝集させた
場合(比較例1および比較例4)、カチオン系DAMと
の組み合せ(比較例2および比較例5)、ボリエチレン
イミンとの組み合せ(比較例3》、両性高分子凝集剤を
単独で用いた場合(比較例6)も併せて表−2に示した
.表−2から、本発明によれば極めて良好な粒状凝集物
が得られ、その脱水性も極めて良好であることがわかる
. また、同じ条件としても、従来法による薬剤の組み合せ
や高分子凝集剤単独では、十分に良好な粒状凝集物が得
られず、いずれの場合も脱水性も十分良好でなかった. [効 果] 本発明の凝集方法は、有機汚泥に金属塩と特定の高分子
電解質とを組み合わせて添加して造粒ずることにより有
機性汚泥でも極めて良好な性状の粒状凝集物が得られる
.またその粒状凝集物は極めて脱水性に富み従来法に比
較して含水率が大幅に改善することができる. なお、表−1に示したカチオン当量値、アニオン当X値
および固有粘度は、つぎの方法によって求めたものであ
る. (1) カチオン当量値 ビー力に蒸溜水95mlをとり、試料10001)El
m溶液5mlを加え、1%11C1または、1%Na0
11でpH7.0に調整し約1分間撹拌し、ついでトル
イジンブルー指示薬溶液を2〜3滴加えN/400PV
SK(ポリビニル硫酸カリウム溶液)で滴定した.滴定
速度は2 ml毎分とし、検水が青から赤紫に変色し1
0秒間以上保持する時点を終点とした.カチオン当量値
(Cv)  [Ileq/g]= (サンプル滴定量[
ml]一ブランク滴定量[ml])xF/2x(試料中
の有効成分量[g]) なお、有効成分は試料の固形分から中和酸を除いた成分
である. (2)アニオン当Jl[ ビーカに蒸溜水50m1をとり、試料約0.3gを精秤
し加えた.撹拌しつつN/ 1 0 NaOH溶液で滴
定し電導度を読みとる.いくつかある変曲点のうち最後
の変曲点く全ての酸が中和された点)に相当する滴定量
を読む. アニオン当量値(^v)  [neq/a]=O.t 
xFx( N/ 1 0 NaOtlの適量[.nl]
)−(m秤試料中の仕込中和酸のミリモル数[l′le
ql)/(試料中の有効成分量[g]) (1) 固有粘度 l00容積部の水に0,2重量部の試料ボリマーを溶解
し、p114になるように塩酸にて調整する。
この溶液50m1を2 0 0 ml共栓付三角フラス
コに採取し、2N−NaNO35 0 mlを加え、ゆ
るやかに撹拌し均一に溶解する.次いでこの溶液から、
0.02%, 0.04%, 0.06%, 0.08
%の溶液を調整する.希釈にはIN−NaN03を用い
、pHを4に調整する.30℃±0.1℃に調整した恒
温捲にキヤノンフェンスケ型粘度計をセットし、試料1
0m1を粘度計に入れ、自然流下させて測定球の上下標
線間を通過する為に要する時間を測定する.この操作を
3回以上11返し平均値を出す.is−NaN03溶液
を用いブランクとする. この同様な操作を0.02〜0.08%溶液について行
なう. 次の計算により還元粘度を算出する. 相対粘度 ηrel=t/to 比粘度  ηSp= (t −to) /to =ηr
el −1還元粘度 ηsp/c グラフの横軸に各試料濃度をとり、縦軸に還元粘度をと
り、各測定値をプロットし各点を通る直線を引き、試料
濃度がOにおける縦軸の値をもって固有粘度とする. to= IN − NaN03の流下時間t=試料溶液
の流下時間 ηrel=相対粘度 ηsp =比粘度 C=試料溶液の濃度

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有機性汚泥に金属塩を添加して撹拌した後、さら
    に一般式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(1) (式中、n=1〜5の整数で、しかもnの平均値は2以
    上である。式中のa、b、cの比率はa+b+c=1で
    ある。R_1、R_2、R_3、R_4はそれぞれ水素
    原子またはアルキル基である。R_5は水素原子、アル
    キル基またはω−ヒドロキシ基で置換されたアルキル基
    である。HYは一塩基酸である。Zは一般式(2) −CONR_6R_7・・・(2) (式中、R_6およびR_7はそれぞれ水素原子または
    アルキル基を示す。) で示されるアミド基、または、 一般式(3) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(3) (式中、R_8およびR_9はそれぞれ水素原子または
    アルキル基を示す。) で示されるヒドロキシアルキル基、または、一般式(4
    ) −CN・・・(4) で示されるニトリル基を示す。] で示される両性高分子電解質からなる両性高分子凝集剤
    を添加し、ついで脱水することを特徴とする有機性汚泥
    の凝集方法。
  2. (2)両性高分子凝集剤のカチオン当量値(Cv)が0
    .8〜7.0meq/g、アニオン当量値(Av)が0
    .1〜4.0meq/g、Cv/Avの比が1.0〜2
    5.0の範囲の両性高分子電解質である請求項1記載の
    方法。
  3. (3)両性高分子凝集剤が、アクリル酸、メタクリル酸
    から選ばれる一種以上のアニオン性単量体( I )を水
    中にて重合し、又はノニオン性単量体(II)と共重合し
    、該ビニル系カルボン酸重合体(III)に、アニオン性
    単量体( I )とのモル比が1.2mol/mol以上
    になるようにアルキレンイミンを反応させ、アミノアル
    キル化し、後に一塩基酸で酸性化して製造されるアミノ
    アルキル基及びカルボン酸基を有する両性高分子電解質
    である請求項1又は請求項2記載の方法。
  4. (4)金属塩がアルミニウムまたは鉄の塩である請求項
    1記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005131572A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Daiyanitorikkusu Kk 汚泥の脱水処理方法

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JPS63158200A (ja) * 1986-12-22 1988-07-01 Dia Furotsuku Kk 汚泥の脱水方法

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