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WO2015045093A1 - 水処理方法 - Google Patents

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WO2015045093A1
WO2015045093A1 PCT/JP2013/076258 JP2013076258W WO2015045093A1 WO 2015045093 A1 WO2015045093 A1 WO 2015045093A1 JP 2013076258 W JP2013076258 W JP 2013076258W WO 2015045093 A1 WO2015045093 A1 WO 2015045093A1
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WO
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water
flocculant
functional group
treatment method
hydrophobic functional
Prior art date
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PCT/JP2013/076258
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English (en)
French (fr)
Inventor
山田 聡
育野 望
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kurita Water Industries Ltd filed Critical Kurita Water Industries Ltd
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    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/346Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from semiconductor processing, e.g. waste water from polishing of wafers

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment method, and more particularly, to a water treatment method of subjecting water to be treated to a flocculation treatment and then a floating separation treatment.
  • JP-A-7-241597, JP-A-2002-113471, and JP-A-2007-209890 describe a method in which organic waste water is subjected to a flocculation process and then a floating separation process.
  • the floating separation device as the solid-liquid separation means has an advantage that a small installation space is sufficient as compared with the settling tank.
  • An object of the present invention is to provide a water treatment method capable of efficiently performing flotation separation in a method of flotation separation treatment after coagulating the effluent.
  • the water treatment method of the present invention includes a flocculation reaction step in which a flocculating agent is added to the water to be treated to perform a flocculation reaction, and a floating separation step in which the flocculated water that flows out of the flocculation reaction step is separated into solid and liquid.
  • the flocculant is a cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group.
  • the cationic polymer flocculant is obtained by polymerizing (i) a cationic monomer having a hydrophobic functional group, or (ii) at least a monomer having a hydrophobic functional group and a monomer having a cationic functional group. Are preferred.
  • an inorganic flocculant may be further added.
  • an anionic or nonionic polymer flocculant may be further added.
  • a cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group is used as the flocculant in the method of flocculating and separating the waste water after flocculation. Since the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group is cationic, it generally agglomerates the suspended substances in the waste water for charging which are generally negatively charged. Further, since the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group has a hydrophobic functional group, the micro-air for the floating separation process is easily attached, and the floating separation process is efficiently performed.
  • the addition of an inorganic flocculant, an anionic polymer flocculant or a nonionic polymer flocculant further improves the aggregation efficiency.
  • a cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group it is sufficient that the amount of inorganic flocculant added is smaller than in the case of the conventional agglomeration treatment with an inorganic flocculant and a polymer flocculant. An effect can be obtained.
  • Embodiments of the water treatment method of the present invention will be described in detail below.
  • the water to be treated includes waste water such as river water, industrial water, well water such as well water, electronic industrial waste water, chemical factory waste water, and food factory waste water.
  • waste water such as river water, industrial water, well water such as well water, electronic industrial waste water, chemical factory waste water, and food factory waste water.
  • the wastewater may be organic wastewater biologically treated water.
  • cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group examples include (1) and (2) below, but are not limited thereto.
  • Polymer flocculant essentially comprising a cationic monomer having a hydrophobic functional group
  • cationic monomers having a hydrophobic functional group include dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and diethylamino.
  • methyl chloride salts such as ethyl (meth) acrylate, diethylaminopropyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethylaminoethyl (meth) acrylate, and N-methyl-N-ethylaminopropyl (meth) acrylamide.
  • Cationic polymer flocculants having hydrophobic functional groups are homopolymers or copolymers with copolymerizable vinyl monomers.
  • hydrophobic monomer examples include N-methyl (N, N-dimethyl) acrylamide, acrylonitrile, styrene, methyl or ethyl (meth) acrylate. Etc.
  • cationic monomer examples include cationic vinyl monomer, dimethylaminoethyl (meth) acrylate acid salt or quaternary ammonium salt thereof, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide acid salt or quaternary ammonium salt thereof, diallyldimethyl Examples include ammonium chloride.
  • both (1) and (2) may be those obtained by copolymerizing nonionic monomers.
  • Nonionic monomers include (meth) acrylamide, N-isopropylacrylamide, N-methyl (N, N-dimethyl) acrylamide and the like.
  • the polymerization method is not particularly limited, and known radical polymerization methods such as aqueous solution polymerization, solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, photopolymerization, precipitation polymerization, and reverse phase emulsion polymerization can be applied.
  • the weight average molecular weight of the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group is preferably about 10 to 10 million, particularly about 3 to 10 million.
  • an intrinsic viscosity using 1N-NaCl as a solvent is used as an index of molecular weight.
  • an intrinsic viscosity using 0.1N-NaCl as a solvent can be used. In that case, it is preferable that it is 10 dl / g or more at 30 degreeC.
  • the cation degree is preferably 10 mol% or more, particularly 10 to 100 mol%, particularly 50 to 100 mol% of the cationic monomer unit.
  • the monomer unit of the cationic monomer having a hydrophobic functional group is preferably 10 mol% or more, particularly 10 to 100 mol%, particularly 50 to 100 mol%.
  • the monomer unit of the hydrophobic monomer is preferably 10 mol% or more, particularly 10 to 80 mol%, particularly 30 to 80 mol%.
  • the form of adding the polymer flocculant to the water to be treated is not particularly limited, but it is reactive when added in a solution dissolved in 0.05 to 1% by weight, particularly 0.1 to 0.5% by weight. Is preferable.
  • the amount of the polymer flocculant added is preferably about 0.1 to 100 mg / L, particularly about 0.1 to 10 mg / L with respect to the water to be treated.
  • An inorganic flocculant may be used in combination with the agglomeration treatment.
  • the inorganic flocculant include iron flocculants such as ferric chloride and polyiron sulfate, aluminum flocculants such as aluminum sulfate, aluminum chloride, and polyaluminum chloride, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide. Among these, iron-based or aluminum-based flocculants are preferable.
  • These inorganic flocculants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the inorganic flocculant may be added either before, after, or simultaneously with the addition of the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group.
  • the amount of the inorganic flocculant added is usually 1 to 2000 mg / L, preferably about 50 to 300 mg / L, although it depends on the properties and water quality of the water to be treated.
  • an anionic polymer flocculant and a nonionic polymer flocculant may be used in combination according to the properties of the water to be treated, which may further improve the water quality of the agglomerated treated water and improve the pressure floatability.
  • the anionic polymer flocculant include poly (meth) acrylic acid, a copolymer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylamide, and anionic polymer flocculants such as alkali metal salts thereof. It is done.
  • Nonionic polymer flocculants include nonionic organic polymer flocculants such as poly (meth) acrylamide.
  • This anionic or nonionic polymer flocculant may be added either before, after or simultaneously with the addition of the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group.
  • the amount of the anionic or nonionic polymer flocculant added is preferably about 0.01 to 10 mg / L, particularly about 1 to 10 mg / L as a solid content.
  • the pH during the coagulation treatment is preferably pH 4 to 10 in the coagulation tank, and the pH is adjusted as necessary.
  • an acid such as hydrochloric acid (HCl) or sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or an alkali such as sodium hydroxide (NaOH) is appropriately used.
  • the flocculated water is then subjected to floating separation to separate the produced flocculated floc into solid and liquid.
  • floating separation it is preferable that pressurized water in which air is dissolved under pressure is added to the agglomerated water and floated and separated in a floating tank.
  • pressurized water in which air is dissolved under pressure is added to the agglomerated water and floated and separated in a floating tank.
  • pressure levitation separation devices can be used for this pressure levitation separation.
  • 1 and 2 are system diagrams showing an example of the waste water treatment apparatus of the present invention, wherein 1, 2 are agglomeration tank, and 3 is a pressurized flotation separation tank. Each aggregation tank is provided with a stirring means.
  • the water to be treated is added with a cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group in the first flocculation tank 1, and then in the second flocculation tank 2, an inorganic flocculant (for example, iron-based flocculant). Agent) is added and subjected to flocculation treatment, and then the flocculated water is added to the pressurized floating separation tank 3 and floated and separated, the treated water is taken out from the lower part of the tank, and the levitated matter is taken out from the upper part of the tank.
  • the pressurized water may be added before introduction into the floating separation tank 3.
  • the apparatus shown in FIG. 2 is obtained by reversing the addition order of the cationic polymer flocculant having a hydrophobic functional group and the inorganic flocculant in FIG.
  • the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is an example of the waste water treatment apparatus of the present invention, and the present invention is not limited to the illustrated method, and instead of the inorganic flocculant or together with the inorganic flocculant.
  • An anionic or nonionic polymer flocculant may be added.
  • the cationic polymer flocculating agent having a hydrophobic functional group the polymer of the benzyl chloride quaternary product of dimethylaminoethyl methacrylate DAM (B Z Cl) (Kurita Water Industries Ltd. Chestnut Farm PC797) was used.
  • the polymer of dimethylaminoethyl methacrylate benzyl chloride quaternized product had an intrinsic viscosity of 12.5 dl / g at 0.1 N-NaCl, and the weight average molecular weight determined by GPC measurement was 9 million. .
  • Example 1 and Comparative Example 1 According to the test flow shown in FIG. 3, the following simulated organic wastewater was subjected to biological treatment, and the raw water was used for coagulation pressure floating treatment.
  • the biological treatment was a continuous treatment. Aggregation and pressure levitation treatment were batch treatment using a beaker and a column.

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Abstract

 用排水を凝集処理した後、浮上分離処理する方法において、浮上分離を効率よく行うことができる水処理方法を提供する。被処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行う凝集反応工程と、該凝集反応工程から流出する凝集処理水を固液分離する浮上分離工程とを備えた水処理方法において、該凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤であることを特徴とする水処理方法。疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤と共に無機凝集剤や他の高分子凝集剤を併用してもよい。

Description

水処理方法
 本発明は水処理方法に係り、特に、被処理水を凝集処理した後、浮上分離処理する水処理方法に関する。
 河川水、工業用水、生物処理水など各種の用排水中の懸濁物質や溶解性物質等の汚染物質を除去するために、用排水を凝集処理した後、浮上分離処理する方法が広く行われている。例えば、特開平7-241597、特開2002-113471、特開2007-209890号公報には、有機性排水を凝集処理した後、浮上分離処理する方法が記載されている。固液分離手段としての浮上分離装置は沈殿槽に比べて設置スペースが小さくて足りる利点がある。
特開平7-241597号公報 特開2002-113471号公報 特開2007-209890号公報
 本発明は、用排水を凝集処理した後、浮上分離処理する方法において、浮上分離を効率よく行うことができる水処理方法を提供することを目的とする。
 本発明の水処理方法は、被処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行う凝集反応工程と、該凝集反応工程から流出する凝集処理水を固液分離する浮上分離工程とを備えた水処理方法において、該凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤であることを特徴とするものである。
 前記カチオン性高分子凝集剤は、(i)疎水性官能基を有するカチオン性モノマー、又は(ii)少なくとも、疎水性官能基を有するモノマーと、カチオン性官能基を有するモノマーとを重合させて得られたものが好ましい。
 前記凝集反応工程において、さらに無機凝集剤を添加してもよい。
 前記凝集反応工程において、さらにアニオン性又はノニオン性高分子凝集剤を添加してもよい。
 本発明では、用排水を凝集処理した後、浮上分離処理する方法において、凝集剤として疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤を用いる。この疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤は、カチオン性であるため、一般に負に帯電している用排水中の懸濁物質を効率よく凝集させる。また、この疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤は、疎水性官能基を有しているため、浮上分離処理用のマイクロエアーが付着し易く、浮上分離処理が効率よく行われる。
 凝集反応工程において、無機凝集剤、アニオン性高分子凝集剤又はノニオン性高分子凝集剤を添加すると、凝集効率がさらに向上する。なお、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤を用いることにより、従来の無機凝集剤と高分子凝集剤との凝集処理の場合に比べて無機凝集剤の添加量が少なくても十分な効果を得ることができる。
実施の形態に係る水処理方法のフロー図である。 実施の形態に係る水処理方法のフロー図である。 実施例1及び比較例1の処理操作を示すフローシートである。
 以下に本発明の水処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
[被処理水]
 本発明において、被処理水としては、河川水、工業用水、井水などの用水、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などの排水が挙げられる。排水は、有機性排水の生物処理水であってもよい。
[疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤]
 疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤としては、次の(1),(2)が例示されるが、これらに限定されるものではない。
(1) 疎水性官能基を有するカチオン性モノマーを必須とする高分子凝集剤
 疎水性官能基を有するカチオン性モノマーとしては例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N-エチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びN-メチル-N-エチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのメチルクロライド塩等が挙げられる。疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤は、これらのホモポリマーもしくは共重合可能なビニルモノマーとのコポリマーである。
(2) 疎水性モノマーとカチオン性モノマーとを必須成分とする高分子凝集剤
 疎水性モノマーとしては、例えばN-メチル(N,N-ジメチル)アクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン、メチルもしくはエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 カチオン性モノマーの具体例としては、カチオン性ビニルモノマー、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの酸塩もしくはその4級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドの酸塩もしくはその4級アンモニウム塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
 なお、(1),(2)ともに、ノニオン性モノマーを共重合させたものであってもよい。ノニオン性モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-メチル(N,N-ジメチル)アクリルアミド等が挙げられる。
 重合方法としては、特に限定はなく、公知のラジカル重合法、例えば水溶液重合、溶液重合、逆相懸濁重合、光重合、沈殿重合および逆相乳化重合が適用できる。
<疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤のポリマー物性>
 疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の重量平均分子量は1000~1000万特に300万~1000万程度が好ましい。通常、分子量の指標として1N-NaClを溶媒とした固有粘度を用いる。しかし、疎水性官能基を有するポリマーは1N-NaCl中では析出するため、0.1N-NaClを溶媒とした固有粘度を用いることができる。その場合、30℃で10dl/g以上であることが好ましい。
 カチオン度としては、カチオン性モノマー単位が10モル%以上特に10~100モル%とりわけ50~100モル%が好ましい。10モル%を下回るとカチオン性が足りず凝集効果が低下する。疎水性官能基を有するカチオン性モノマーのモノマー単位は、10モル%以上特に10~100モル%とりわけ50~100モル%が好ましい。疎水性モノマーのモノマー単位は、10モル%以上特に10~80モル%とりわけ30~80モル%が好ましい。
<疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の製品形態>
 粉末状でも逆相エマルションまたはサスペンション状の分散液でもよく、形態は限定されない。
<疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の添加方法>
 この高分子凝集剤を被処理水に添加する形態に特に限定はないが、0.05~1重量%特に0.1~0.5重量%に溶解した液で添加するのが反応性の点で好ましい。
<疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の添加量>
 この高分子凝集剤の添加量は、被処理水に対して0.1~100mg/L、特に0.1~10mg/L程度が好ましい。
[その他の凝集剤]
 凝集処理にさらに無機凝集剤を併用してもよい。無機凝集剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などの鉄系凝集剤、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムが例示されるが、これらのうちでも鉄系又はアルミニウム系凝集剤が好ましい。これらの無機凝集剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。無機凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の添加の前、後、同時のいずれで添加されてもよい。
 無機凝集剤の添加量は、被処理水の性状や水質にもよるが、通常1~2000mg/L特に50~300mg/L程度とすることが好ましい。
 また、被処理水の性状に応じてアニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤を併用することでさらに凝集処理水の水質向上や加圧浮上分離性の向上効果が得られることがある。アニオン性高分子凝集剤としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリルアミドの共重合物、及び、それらのアルカリ金属塩等のアニオン系高分子凝集剤が挙げられる。ノニオン性高分子凝集剤としては、ポリ(メタ)アクリルアミド等のノニオン系の有機系高分子凝集剤などが例示される。
 このアニオン性又はノニオン性高分子凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤の添加の前、後、同時のいずれで添加されてもよい。アニオン性又はノニオン性高分子凝集剤の添加量は、通常の場合、固形分として0.01~10mg/L特に1~10mg/L程度とすることが好ましい。
<pH調整>
 凝集処理時のpHは、凝集槽において、pH4~10であることが好ましく、必要に応じpH調整する。pH調整には塩酸(HCl)、硫酸(HSO)等の酸や、水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリが適宜用いられる。
[浮上分離]
 凝集処理水は次いで浮上分離を行って、生成した凝集フロックを固液分離する。この浮上分離を行うには、空気を加圧溶解させた加圧水を凝集処理水に添加し、浮上槽にて浮上分離するのが好ましい。この加圧浮上分離には各種の加圧浮上分離装置を用いることができる。
[その他の処理]
 更に、本発明では、加圧浮上分離装置の後段で、上記以外のその他の処理を併用しても良い。例えば、残留溶解性有機物を除去するために、活性炭処理や膜分離処理を行っても良い。
[処理装置]
 以下に図面を参照して本発明の排水処理装置の一例を説明する。
 図1,2は、本発明の排水処理装置の一例を示す系統図であり、1,2は凝集槽、3は加圧浮上分離槽を示す。各凝集槽には撹拌手段が設けられている。
 図1の排水処理装置においては、被処理水は第1凝集槽1において疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤が添加され、次いで第2凝集槽2において無機凝集剤(例えば鉄系凝集剤)が添加されて凝集処理され、凝集処理水は次いで加圧浮上分離槽3で加圧水が添加され、浮上分離され、処理水は槽下部から取り出され、浮上物は槽上部から取り出される。加圧水は、浮上分離槽3への導入前に添加されてもよい。
 図2に示す装置は、図1において、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤との添加順序を逆にしたものである。
 なお、図1,2に示す装置は、本発明の排水処理装置の一例であって、本発明は何ら図示の方法に限定されるものではなく、無機凝集剤の代わりに、又は無機凝集剤と共にアニオン性又はノニオン性高分子凝集剤を添加してもよい。
 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例では、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤として、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化ベンジル4級化物DAM(BCl)の重合体(栗田工業(株)製クリファームPC797)を用いた。なお、このジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化ベンジル4級化物の重合体は、0.1N-NaClでの固有粘度が12.5dl/gであり、GPC測定により求めた重量平均分子量は900万であった。
[実施例1及び比較例1]
 図3に示す試験フローにより、下記模擬有機排水を生物処理を行ったものを原水とし、凝集加圧浮上処理を行った。生物処理は連続処理とした。凝集と加圧浮上処理はビーカーおよびカラムを用いたバッチ処理とした。
[模擬排水]
 BOD:20mg/L(グルコースと酢酸混合水)
[生物処理]
 スポンジ担体式流動床
 反応槽:10L
 滞留時間:1時間
[原水(生物処理水)]
 BOD:<5mg/L
 SS:10mg/L
 濁度:3.8度
[凝集1 凝集条件]
 1Lビーカーでのバッチ式凝集
 無機凝集剤(38%塩化第二鉄):100mg/L
 疎水性カチオンポリマー添加量:0.2mg/L(実施例1で添加。比較例1では添加せず。)
 反応時間:5分
 pH:5.5
[凝集2 凝集条件]
 1Lビーカーでのバッチ式凝集
 アニオンポリマー:アクリルアミド系ポリマー 栗田工業(株)製クリフロックPA331
 アニオンポリマー添加量:0.5mg/L
 反応時間:3分
 pH:5.5
[加圧浮上]
 1Lカラムでのバッチ式加圧浮上。加圧水は純水を用いた。
 加圧圧力:0.35MPa
 加圧水量比:20%
[処理指標]
 加圧浮上処理の性能向上評価を発生スカムの浮上速度とスカム強度、また処理水の濁度で評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の通り、本発明によると効率よく浮上分離処理が行われ、処理水の水質も良好になることが認められる。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
 なお、本出願は、2012年3月27日付で出願された日本特許出願(特願2012-071809)に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (4)

  1.  被処理水に凝集剤を添加して凝集反応を行う凝集反応工程と、
     該凝集反応工程から流出する凝集処理水を固液分離する浮上分離工程と
    を備えた水処理方法において、
     該凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性高分子凝集剤であることを特徴とする水処理方法。
  2.  請求項1において、前記カチオン性高分子凝集剤は、疎水性官能基を有するカチオン性ポリマーであるか、又は少なくとも、疎水性官能基を有するモノマーと、カチオン性官能基を有するモノマーとを重合させて得られたものであることを特徴とする水処理方法。
  3.  請求項1又は2において、前記凝集反応工程において、さらに無機凝集剤を添加することを特徴とする水処理方法。
  4.  請求項1ないし3のいずれか1項において、前記凝集反応工程において、さらにアニオン性又はノニオン性高分子凝集剤を添加することを特徴とする水処理方法。
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