(57)【要約】【課題】少なくとも着色成分を含む被処理水の処理において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる水処理装置を提供する。【解決手段】少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、被処理水にカルシウム塩を添加するカルシウム塩添加手段と、被処理水とカルシウム塩とを混合するための混合槽と、混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離手段と、を有する水処理装置である。【選択図】図１
2008279402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、
前記被処理水にカルシウム塩を添加するカルシウム塩添加手段と、
前記被処理水と前記カルシウム塩とを混合するための混合槽と、
前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、
前記被処理水の凝集反応を行うための反応槽と、
前記凝集反応した凝集物から形成されたフロックと分離液とを分離するフロック分離手段と、
前記フロックにカルシウム塩を添加するカルシウム塩添加手段と、
前記フロックと前記カルシウム塩とを混合するための混合槽と、
前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、
前記被処理水にカルシウム塩を添加し、混合する混合工程と、
前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、
前記被処理水へ凝集剤を添加し、凝集反応を行う反応工程と、
前記反応工程で凝集反応した凝集物からフロックを形成するフロック形成工程と、
前記フロックと分離液とを分離するフロック分離工程と、
前記フロックにカルシウム塩を添加し、混合を行う混合工程と、
前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水性塗料、電子写真用トナー（以下、単に「トナー」と称する場合がある）等の製造工場における水系分散体の製造工程では、着色成分等を含有する水が発生する。これらの水には、着色成分である顔料、染料等の他に、顔料等の分散性を上げるために界面活性剤等の分散剤等が含まれているため、固形分濃度とともに化学的酸素要求量が大きく、このままの状態で河川や下水道等に排出することはできない。このため、これらの水は、工場内の水処理施設にて処理された後に再利用されたり、外部に排出される。
【０００３】
特に、近年、電子写真用トナーの製造方法として、従来の混練粉砕法に代わり、乳化重合法によるトナーを始め、懸濁重合法、溶解懸濁法などの各種化学的トナー製法が開発され、実施されている。例えば乳化重合法では、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された樹脂分散液と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を界面活性剤の存在下、水系溶媒中で撹拌、混合しながら、凝集、加熱融合させ、所定の粒径、粒度分布、形状、構造を有する着色樹脂粒子であるトナー粒子を作製するが、この過程で界面活性剤水溶液や、着色剤分散液、離型剤分散液、エマルション水溶液、装置洗浄水等、固形分を含有する水が発生する。
【０００４】
通常、一般の水処理としては、凝集沈殿処理が利用される場合が多い。凝集沈殿処理とは、五訂公害防止の技術と法規水質編（通商産業省環境立地局監修、平成１３年発行）１４１〜１５３ページに記載されているように、水処理の分野において最も一般的に用いられている固液分離操作であり、広く用いられている。凝集沈殿処理は、原水に凝集剤を添加することによりフロック（凝集により生じた粗大粒子）を生じさせ、水とフロックとの比重差により、フロックを沈殿させ固液分離を行う処理方法である。こうして固体として分離されたフロックは、産業廃棄物の汚泥として処理され、固体を分離した水は、化学的酸素要求量が低減し、再利用されたり、河川や下水道等へ排出されている。これらの固液分離した後の汚泥は、そのまま加圧濾過脱水装置にて脱水処理される場合が多い。加圧濾過脱水装置とは、五訂公害防止の技術と法規水質編（通商産業省環境立地局監修、平成１３年発行）１８２ページにも記載されているように、水処理の分野において最も一般的に用いられている脱水装置である。
【０００５】
特許文献１では、有機汚染物質含有排水を固液分離する排水処理方法において、発生した汚泥の一部を、被処理原水側に戻して循環することにより、汚泥の最終処理が容易な排水処理方法が開示されている。また、特許文献２では、水性塗料の調色、塗装用の機械器具等の洗浄排水の固液分離方法として、排水に凝集剤を添加し、濾布を用いる方法が開示されている。特許文献３では、界面活性剤を含む排水の処理方法において、排水ラインを分離することにより、凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。特許文献４では、シリカを含む排水の処理方法において、シリカ成分をイオン化する工程を持つことで、凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。特許文献５では、窒素成分を含む排水の処理方法において、窒素成分を嫌気性処理により除去する工程を備えることで、排水中の窒素分を除去する方法が開示されている。特許文献６では、着色成分を含む排水の処理方法において、着色成分を有機物酸化処理により除去する工程を備える排水処理方法が開示されている。特許文献７では、界面活性剤を含む排水の処理方法において、凝集処理工程と濃縮処理工程を持つことにより、汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。特許文献８では、固形分を含む排水の処理方法において、その固形分濃度に応じて、異なる排水処理方法をもつことで、汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。特許文献９では、界面活性剤、着色剤、シリカを含む排水の処理方法において、ポリシリカ鉄凝集剤を用いることで、凝集剤の使用量および汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。特許文献１０では、界面活性剤、着色剤、シリカを含む排水の処理方法において、シリカの表面電位を調整することで、凝集剤の使用量および汚泥の発生量を削減する排水処理方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３６４０８号公報
【特許文献２】特開平８−１８２９９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３５１３７９号公報
【特許文献４】特開２００５−２０５３２３号公報
【特許文献５】特開２００６−７９１号公報
【特許文献６】特開２００６−７０１６号公報
【特許文献７】特開２００６−７５７５１号公報
【特許文献８】特開２００５−１８１５４９号公報
【特許文献９】特開２００６−３４６６１０号公報
【特許文献１０】特開２００７−２９８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少なくとも着色成分を含む被処理水の処理において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる水処理装置及び水処理方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、前記被処理水にカルシウム塩を添加するカルシウム塩添加手段と、前記被処理水と前記カルシウム塩とを混合するための混合槽と、前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離手段と、を有する水処理装置である。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、前記被処理水の凝集反応を行うための反応槽と、前記凝集反応した凝集物から形成されたフロックと分離液とを分離するフロック分離手段と、前記フロックにカルシウム塩を添加するカルシウム塩添加手段と、前記フロックと前記カルシウム塩とを混合するための混合槽と、前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離手段と、を有する水処理装置である。
【００１０】
また、本発明は、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、前記被処理水にカルシウム塩を添加し、混合する混合工程と、前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離工程と、を含む水処理方法である。
【００１１】
さらに、本発明は、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とし、前記被処理水へ凝集剤を添加し、凝集反応を行う反応工程と、前記反応工程で凝集反応した凝集物からフロックを形成するフロック形成工程と、前記フロックと分離液とを分離するフロック分離工程と、前記フロックにカルシウム塩を添加し、混合を行う混合工程と、前記混合した混合液中の固形分と水分とを分離する分離工程と、を含む水処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１によると、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とする水処理装置において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる。
【００１３】
本発明の請求項２によると、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とする水処理装置において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる。
【００１４】
本発明の請求項３によると、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とする水処理方法において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる。
【００１５】
本発明の請求項４によると、少なくとも着色成分を含む被処理水を処理対象とする水処理方法において、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、ここでは電子写真用トナー製造工程から排出される水を被処理水の例にして、本発明の実施の形態に係る水処理装置及び水処理方法を説明する。
【００１７】
例えば、化学的トナー製法、すなわち湿式製法による電子写真用トナー製造工場におけるトナー製造工程から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備点検等にて発生する界面活性剤水溶液、着色剤分散液、離型剤分散液、エマルション分散液、装置洗浄水等の界面活性剤及び着色成分を含有する水が排出される。
【００１８】
本発明者らが検討した結果によれば、トナー製造工程から排出される、界面活性剤水溶液や、着色剤分散液、離型剤分散液、エマルション水溶液、シリカ分散液等の水において、全水量に対して３０〜７０重量％を占める固形分濃度が低い水、例えば、界面活性剤水溶液を含有する水と、固形分濃度が高い水とを混合すると、界面活性剤の作用により、凝集沈殿処理における沈降時間が長くなり、また、凝集沈殿させるために使用する無機凝集剤、例えば塩化第二鉄等の添加量が増加し、その結果、凝集沈殿物の量が増加し、最終的に産業廃棄物として処理する汚泥が多量に発生する。また、これらの水から発生する凝集沈殿処理後の凝集沈殿物は、その凝集強度が弱いため、濃縮装置への送液時に使用するポンプによりかけられる強いせん断力のため凝集沈殿物の大きさが小さくなり（例えば、直径１ｍｍ未満）、その結果、十分な汚泥脱水処理が行えないため、必要以上に大量の水分を含んだ汚泥を発生させてしまう。特に、シリカ分散液を多く含む水の凝集沈殿物は、メカニズムは良くわからないが凝集強度が弱い傾向にあるため、この現象は特にシリカ分散液を多く含む水に顕著である。
【００１９】
そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、トナー製造工程等から発生する、着色成分を含む水の処理において、凝集沈澱処理後の凝集沈殿物と分離液とに分離する凝集沈殿分離工程等で発生する凝集沈殿物（フロック）を含む被処理水に、カルシウム塩を添加、混合し、混合した混合液中の固形分と水分とを分離することにより、汚泥の凝集処理を効率的に行うことができ、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができることを見出した。これは、カルシウム塩により、凝集沈殿物の大きさが小さくなることが抑制され（例えば、直径１ｍｍ〜５ｍｍ程度）、脱水装置等における濾布等の目詰まりを防止でき、十分な汚泥脱水処理を行うことができるので、含有水分の少ない汚泥を得ることができ、汚泥発生量を削減することができる。その結果、必要以上の凝集剤を添加する必要もなく、凝集剤の使用量を削減することができる。
【００２０】
図１には本実施形態に係る水処理を行うための水処理装置の一例の概略を示す。本実施形態に係る水処理装置の一例である水処理装置１は、原水槽１０、反応槽１２、凝集槽１４、フロック分離手段である凝集沈殿槽１６、生物処理槽１８、後沈殿槽２０、砂ろ過装置２２、活性炭ろ過吸着装置２４の入口と出口とがそれぞれ直列に配管等を介して接続されている。また、汚泥スラリ貯槽２６の入口が、凝集沈殿槽１６下部の出口及び後沈殿槽２０下部の出口に配管等を介して接続されており、汚泥スラリ貯槽２６、混合槽２８、汚泥反応槽３０の入口と出口とがそれぞれ直列に配管等を介して接続されている。分離手段である汚泥濃縮装置３２の入口は汚泥反応槽３０の下部の出口に、脱水装置３４の入口は汚泥濃縮装置３２の出口に、配管等を介して接続されている。また、カルシウム塩添加手段であるカルシウム塩槽３６はバルブ３８を介して、混合槽２８に接続されている。
【００２１】
本実施形態に係る水処理装置の動作及び水処理方法を図１を参照して説明する。
【００２２】
トナー製造工程から排出される水に対しては、まず凝集沈殿処理が行われる。凝集沈殿処理は、反応槽１２における、被処理水である原水への凝集剤の添加及び凝集反応を行う反応工程と、凝集槽１４における、反応工程で凝集反応した凝集物からフロックを形成するフロック形成工程と、凝集沈殿槽１６における、フロックと分離液とに分離するフロック分離工程と、を含む。なお、凝集沈殿処理の代わりに加圧浮上処理等による固液分離処理を行ってもよい。
【００２３】
まず原水は、原水槽１０に一時的に貯留された後、反応槽１２において撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながらポンプ等により凝集剤が添加され、凝集反応が行われる（反応工程）。その後、凝集反応が行われた反応液は、凝集槽１４に送液される。
【００２４】
この反応工程において使用される凝集剤としては、一般の無機系凝集剤、有機系凝集剤を用いることができる。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄凝集剤等が用いられ、安価であること、凝集性が良好であること等から、塩化第二鉄が用いられることが好ましい。
【００２５】
また、有機系凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系等のアニオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリアミン系、ポリジシアンジアミド系等のカチオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリエチレンオキサイド系等のノニオン性高分子凝集剤；アクリル酸ジメチルアミノエチル系等の両性高分子凝集剤を使用することができる。凝集性が良好であること等から、ポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を使用することがより好ましい。また、凝集剤として、上記無機系凝集剤及び有機系凝集剤から選択される２つ以上の凝集剤を組み合わせて使用してもよく、無機系凝集剤として塩化第二鉄を使用し、さらにフロックを成長させるために有機系凝集剤としてポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を併用することが好ましい。
【００２６】
無機系凝集剤を使用する場合の添加量は、処理する水に対して５００ｍｇ／Ｌ以上５０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以上３０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００２７】
また、有機系凝集剤を使用する場合の添加量としては、処理する水に対して０．５ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上３ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００２８】
凝集反応時の反応液のｐＨは、凝集効果の点から６以上８以下の範囲であることが好ましく、６．５以上７．５以下の範囲であることがより好ましい。
【００２９】
反応工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって急速撹拌することにより凝集反応が行われるが、撹拌速度は、１００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましい。撹拌速度が１００ｒｐｍより小さいと、凝集反応が十分に行われず、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成された凝集物が再び細かくなってしまう場合がある。
【００３０】
次に、凝集槽１４において、反応槽１２から移送された反応液に対して撹拌羽根等の撹拌手段により緩速撹拌が行われ、水中の懸濁物質が凝集したフロックが形成される（フロック形成工程）。このフロック中には、主に、トナー製造において使用された顔料、離型剤、トナー粒子等が含まれている。フロックは、緩速撹拌されることにより成長する。このとき得られるフロックの懸濁液（処理液）の固形分濃度は０．５％以上１．５％以下程度である。なお、反応槽１２と凝集槽１４とを一体化した槽を使用して、１つの槽内で反応工程と、フロック形成工程とが行われてもよい。
【００３１】
フロック形成工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって撹拌することによりフロックを成長させるが、撹拌速度は、６０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましく、１００ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下の範囲であることがより好ましい。撹拌速度が６０ｒｐｍより小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成されたフロックが再び細かくなってしまう場合がある。
【００３２】
次に、凝集槽１４においてフロック形成された処理液は、凝集沈殿槽１６に送液される。フロック形成工程において、反応液は通常凝集槽１４に連続的に流入され、フロック形成された処理液は連続的に凝集沈殿槽１６へ送液される。このとき、凝集槽１４における滞留時間としては、５分以上２０分以下の範囲であることが好ましく、１０分以上１５分以下の範囲であることがより好ましい。滞留時間が５分より小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、２０分より大きいと、処理効率が低下する場合がある。また、凝集槽１４においてバッチ式で水の凝集処理が行われてもよい。この場合、処理時間は５分以上１５分以下の範囲であることが好ましく、５分以上１０分以下の範囲であることがより好ましい。
【００３３】
凝集工程における処理する水の温度としては、通常、１０℃以上３０℃以下の範囲で行われ、好ましくは、１５℃以上２５℃以下の範囲で行われる。
【００３４】
凝集沈殿槽１６に送液された処理液は、凝集沈殿槽１６において自然沈降分離によって、フロックが濃縮された沈殿物（汚泥スラリ）と分離液とに分離される（フロック分離工程）。なお、フロック分離工程において、凝集沈殿処理の代わりに加圧浮上処理等を行ってもよいが、汚泥の発生量の点から凝集沈殿処理及び加圧浮上処理のうち少なくとも１つを行うことが好ましい。なお、加圧浮上処理とは、加圧水が減圧されることにより加圧状態で溶け込んだ空気が微細気泡となって放出される特性を利用した水処理方法であり、加圧浮上槽内に加圧水を流入させ、発生した微細気泡に水内の浮遊物質を付着させ、浮遊物質を浮上分離させる処理方法である。
【００３５】
凝集沈殿槽１６において汚泥スラリと分離された分離液は、生物処理槽１８に送液されて生物処理が行われ、溶存有機物が除去される。生物処理槽１８では活性汚泥に生息するバクテリア等で溶存有機物を分解処理し、次の後沈殿槽２０で自然沈降により、活性汚泥と上澄み水に分離される。後沈殿槽２０で得られた上澄み水は、砂ろ過装置２２で残存固形物を除去した後、活性炭ろ過吸着装置２４で溶存化学物質や生物処理工程で処理しきれなかった溶存有機物を吸着処理した後、再利用あるいは河川等に放流される。
【００３６】
一方、凝集沈殿槽１６において分離液と分離された汚泥スラリ及び後沈殿槽２０で得られた汚泥スラリは、ポンプ等にて汚泥スラリ貯槽２６に一時的に貯留された後、混合槽２８に送液される。混合槽２８において撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながらポンプ等によりカルシウム塩槽３６からカルシウム塩が汚泥スラリに添加され、混合される（混合工程）。その後、カルシウム塩が添加され、混合された混合液は汚泥反応槽３０に送液され、凝集反応が行われる（汚泥反応工程）。その後、凝集反応が行われた混合液は汚泥濃縮装置３２に送液される。なお、混合槽２８と汚泥反応槽３０とを一体化した槽を使用して、１つの槽内で混合工程と汚泥反応工程とが行われてもよい。
【００３７】
この混合工程で使用される凝集剤として、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム等の無機系のカルシウム塩を用いることができ、処理水の安全性等の点から炭酸カルシウムが好ましい。カルシウム塩の添加量は、処理する汚泥スラリに対して１０ｍｇ／Ｌ以上５０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、５０ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。添加量が１０ｍｇ／Ｌより少ないと、凝集効果が少なく発生する汚泥の含水率が高くなる場合があり、５０００ｍｇ／Ｌより多いと、発生する汚泥量が増加して次工程での分離が困難となる場合がある。炭酸カルシウムとしては、例えば、水酸化カルシウムに炭酸ガスを吹き込んで生成させたものでもよい。
【００３８】
混合工程及び反応工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって急速撹拌することにより混合及び凝集反応が行われるが、撹拌速度は、１００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましい。撹拌速度が１００ｒｐｍより小さいと、凝集反応が十分に行われず、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成された凝集物が再び細かくなってしまう場合がある。
【００３９】
次に、汚泥濃縮装置３２において混合液は水分である汚泥分離液と固形分とに分離される（分離工程）。汚泥濃縮装置３２においては、例えば６時間以上１２時間以下程度をかけて、自然沈降にて濃縮される。濃縮前の固形分の固形分濃度は０．５重量％以上１．５重量％以下程度である。また、濃縮後の固形分の固形分濃度は２．０重量％以上４．０重量％以下程度である。濃縮後の固形分は、脱水装置３４で脱水処理された（脱水処理工程）後、産業廃棄物の汚泥として処理される。なお、脱水後の汚泥ケーキの固形分濃度は３０重量％以上６０重量％以下程度である。なお、汚泥濃縮装置３２及び脱水装置３４で発生した濾過液である汚泥分離液は、トナー製造工程で発生した水を貯蔵する原水槽１０へ移送され、新たな原水と混合された後、上述の水処理プロセスで処理されてもよい。
【００４０】
脱水装置３４としては、加圧葉状濾過機、加圧ヌッチェ等の加圧濾過機、フィルタプレス、加圧浮上機、真空濾過機等が挙げられるが、通常は、フィルタプレスが用いられる。本実施形態によれば、フィルタプレス等の脱水装置３４における濾布等の目詰まりを防止することができる。また、発生する汚泥の量を減らすことができること、処理時間を短縮することができること、凝集剤の量を減らすことができること、装置のメンテナンス性等の点から脱水工程の前に遠心分離装置を使用した遠心濃縮により脱水してもよい。
【００４１】
従来の水処理方法では図５に示すように、水処理装置５の反応槽１２において、トナー製造工程等から排出される原水に対して、塩化第二鉄等の凝集剤を用いた処理が行われ、さらに必要に応じ、高分子凝集剤を用いた処理が行われる。引き続き凝集沈殿槽１６において凝集沈殿物（汚泥スラリ）と分離液とに分離されるが、発生した凝集沈殿物がその凝集強度が弱いため、汚泥濃縮装置３２、脱水装置３４への送液時に強いせん断力のため凝集沈殿物の大きさが小さくなり、その結果、十分な汚泥脱水処理が行えないため、必要以上に大量の水分を含んだ汚泥を発生させてしまう。また、凝集沈殿物の凝集強度を強くするために、凝集沈殿時に多量の塩化第二鉄等の無機凝集剤を添加すると、結果的に凝集沈殿物の量が増加し、最終的に産業廃棄物として処理する汚泥が多量に発生してしまう。このように従来の方法では、特にシリカ等を含む水に対しては、凝集沈殿させ、汚泥の強度を上げるために使用する凝集剤の添加量が増加し、その結果、汚泥が多量に発生する。これに比べて、本実施形態に係る水処理方法では、炭酸カルシウム等のカルシウム塩を汚泥スラリの脱水前に混合することで、汚泥がさらに凝集して大きくなり、汚泥の脱水処理を効率的に行うことができ、必要以上に大量の水分を含有した汚泥を発生させないため、汚泥の発生量を削減することができる。
【００４２】
図２には本実施形態に係る水処理を行うための水処理装置の他の例の概略を示す。図２に示す水処理装置２は、図１の構成に加えて、表面張力測定手段である表面張力測定装置４０を備える。表面張力測定装置４０は、原水槽１０への原水流入菅に接続されて設置されている。表面張力測定装置４０の設置位置は、凝集沈殿処理前、すなわち反応槽１２の前段であればよく、原水槽１０と反応槽１２とを接続する配管等に接続しても良い。
【００４３】
本発明者らの研究によれば、界面活性剤を含有する水に、その他の水、例えば、着色剤分散液、離型剤分散液、シリカ分散液、エマルション水溶液等を含有する水を混合すると、界面活性剤の作用により、顔料等の分散状態がより安定することから、凝集沈殿処理での沈降時間が長くなり、また、凝集沈殿させるために使用する無機凝集剤、例えば塩化第二鉄の添加量が増加し、その結果、凝集沈殿物の量、つまり、産業廃棄物として処理する汚泥が多量に発生する。これは、無機凝集剤として使用している塩化第二鉄の一定量が、水中に含まれる界面活性剤と電荷中和反応し、凝集剤としての作用を阻害しているためであると考えられる。
【００４４】
水中に含まれる界面活性剤量を監視把握できれば、凝集剤を過剰に添加する必要がなくなり、凝集沈殿処理工程で発生する汚泥量も低減することが可能となる。そこで、本実施形態では、水中の界面活性剤量と表面張力値に一定の相関関係があることに着目し、水処理前に表面張力測定装置を設け、あらかじめ界面活性剤を含む水の表面張力値を測定し、測定した表面張力値に基づいて、凝集剤の量を制御することにより、凝集沈殿に必要な凝集剤量を削減でき、凝集沈殿処理で生じるフロック量が減少し、発生汚泥量を低減することが可能である。
【００４５】
本実施形態に係る水処理装置の動作及び水処理方法を図２を参照して説明する。図２において、界面活性剤を含む原水について、表面張力測定装置４０で表面張力が測定される。反応槽１２では、凝集剤である塩化第二鉄等の供給装置に測定された表面張力値のデータが送信され、原水中の界面活性剤濃度に応じた所定の凝集剤の供給量が反応槽１２に供給され、固液分離のためのフロックが生成する。以降、図１の水処理方法と同様にして処理が行われる。これにより、凝集剤使用量と汚泥の発生量をさらに削減することができる。
【００４６】
このとき、例えば、予め基準表面張力値を設定し、表面張力測定装置４０で測定した原水の表面張力値が予め設定した基準表面張力値より高ければ遊離している界面活性剤の量が少ないため、凝集剤の添加量を減らす等の調整を行い、一方、測定した表面張力値が予め設定した基準表面張力値より低ければ遊離している界面活性剤の量が多いため、凝集剤の添加量を増加する等の調整を行うことが好ましい。基準表面張力値は、原水の性状等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、４０ｍＮ／ｍ以上６０ｍＮ／ｍ以下の範囲内で設定すればよく、通常は４５ｍＮ／ｍ以上５５ｍＮ／ｍ以下に設定するのが好ましい。
【００４７】
また、図３には本実施形態に係る水処理を行うための水処理装置の他の例の概略を示す。図３に示す水処理装置３は、図１の構成に加えて、後反応槽４２を備える。また、さらに第１ｐＨ検出手段４４、第２ｐＨ検出手段４６を備える。後反応槽４２は、反応槽１２と凝集槽１４との間に設置されている。また、第１ｐＨ検出手段４４は反応槽１２に、第２ｐＨ検出手段４６は後反応槽４２にそれぞれ設置されている。
【００４８】
従来、トナー製造時等に発生する着色成分及び界面活性剤、特に着色成分及びアニオン系界面活性剤を含む水の処理において、着色成分の除去性が悪かった。
【００４９】
そこで、トナー製造時等に発生する着色成分及び界面活性剤、特に着色成分及びアニオン系界面活性剤を含む水の処理の処理において、凝集剤を混合するに際して、原水への凝集剤の添加及び凝集反応を行う反応工程とその後反応工程とに槽を分割し、ｐＨを検出するｐＨ検出手段を反応工程とその後反応工程にそれぞれ設置することが好ましい。また、反応工程における凝集剤添加時のｐＨをｐＨ２以上３以下の強酸性に調整し（第１ｐＨ調整工程）、この後反応工程におけるｐＨをｐＨ４以上６以下に調整する（第２ｐＨ調整工程）ことが好ましい。
【００５０】
これにより、トナー製造工程等から発生する、界面活性剤等を含む水の着色除去処理性を向上することができる。また、界面活性剤等を含む水の処理に使用する凝集剤量を削減することができる。さらに、処理された水の着色がほとんどない、環境により配慮された水処理を行うことができる。
【００５１】
本実施形態に係る水処理装置の動作及び水処理方法を図３を参照して説明する。図３において、着色成分及び界面活性剤を含む原水は、原水槽１０に一時的に貯留された後、反応槽１２において撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながらポンプ等により凝集剤が添加され、凝集反応が行われる（反応工程）。このとき、凝集剤添加時のｐＨを例えばｐＨ２以上３以下の強酸性に調整する。凝集反応が行われた反応液は、後反応槽４２に送液される。後反応槽４２において、撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながら後反応が行われる（後反応工程）。このとき、この後反応工程におけるｐＨを例えばｐＨ４以上６以下に調整する。その後、後反応が行われた後反応液は、凝集槽１４に送液される。以降、図１の水処理方法と同様にして処理が行われる。
【００５２】
また、図４に示すように水処理装置４は、図１の構成に加えて、表面張力測定手段である表面張力測定装置４０、後反応槽４２、第１ｐＨ検出手段４４及び第２ｐＨ検出手段４６を備えてもよい。
【００５３】
以上、電子写真用トナー製造工程から排出される水を被処理水の例として、本発明の実施の形態に係る水処理装置及び水処理方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態に係る水処理装置及び水処理方法は、水性塗料等の水系分散体の製造工場等の製造工程、水性インクの製造工程等において排出される界面活性剤及び着色剤を含む被処理水に対しても、適用することができる。また、被処理水の性状によっては、生物処理工程や、砂ろ過、活性炭ろ過等の後ろ過工程等が省略される場合もある。すなわち、処理水の性状によって、水処理装置の構成を適宜決めればよい。
【００５４】
本発明の実施の形態に係る水処理装置及び水処理方法は、界面活性剤及び着色剤を使用する電子写真用トナーの製造工程から排出される水を処理対象とすることが好ましい。また、本実施形態に係る水処理装置及び水処理方法は、乳化重合法、懸濁重合法、溶解懸濁法などの各種化学的トナー製造方法による製造工程、特に、シリカや界面活性剤を多量に使用する乳化重合法によるトナーの製造工程から排出される水の処理に好ましく適用可能である。乳化重合法では、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された樹脂分散液と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を水系溶媒中で撹拌、混合しながら、凝集、加熱融合させ、所定の粒径、粒度分布、形状、構造を有する着色樹脂粒子であるトナー粒子を作製する。乳化重合法は、トナーの原材料となる樹脂粒子の製造工程と、着色剤分散液、離型剤分散液等の分散液の製造工程と、現像用トナーの製造工程と、に大きく分けられる。以下に、それぞれについて例を挙げ説明する。
【００５５】
＜樹脂粒子の製造工程＞
樹脂粒子を生成するには、通常重合性単量体と界面活性剤とを水に加え、撹拌してエマルションとする。重合性単量体エマルションが生成したら、該エマルションの好ましくは２５重量％以下（すなわち、少量のエマルション）と、遊離基開始剤とを、水相に加えて混合し、所望の反応温度で種重合を開始する。種粒子の生成後、この種粒子含有組成物に更に残りのエマルションを追加し、所定の温度で、所定の時間、重合を続けて重合を完了し、樹脂粒子（エマルション分散液）を生成させる。この樹脂粒子の製造工程から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤等の固形分を含有するエマルション分散液等が排出される。樹脂粒子が生成したら、着色剤分散液、離型剤分散液等とともに凝集させて凝集体粒子とし、次にこれを融合させてトナー粒子とする。
【００５６】
前記重合性単量体の種類としては、遊離基開始剤と反応しうるものであれば特に制限はない。重合性単量体の具体例としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類等を挙げることができ、これらの重合性単量体は重合されて、単独重合体あるいは共重合体とされる。
【００５７】
また、自己乳化性を持つポリエステル類、ポリウレタン類のような樹脂を界面活性剤とともに水系媒体中でせん断し、分散させても良い。また、樹脂粒子として、アンモニア成分を含むものも用いられる。
【００５８】
樹脂粒子の製造に使用される界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤または非イオン系界面活性剤を使用できるが、一般的にはアニオン系界面活性剤が、分散力が強く、樹脂粒子の分散に優れているため、好ましい。非イオン系界面活性剤は、前記アニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用して使用してもよい。
【００５９】
アニオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類；オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類；ラウリルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルアリールスルホン酸ナトリウム；ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類；ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類；ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのジアルキルスルホコハク酸塩類；スルホコハク酸ラウリル２ナトリウム等のスルホコハク酸塩類；などが挙げられる。
【００６０】
カチオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類；ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼントリメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩類；などが挙げられる。
【００６１】
非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類；ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類；ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類；ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類；ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類；ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類；ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類；ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類；などが挙げられる。
【００６２】
遊離基開始剤としては、特に制限はない。具体的には、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化ｔｅｒｔ−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、１−フェニル−２−メチルプロピル−１−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸ｔｅｒｔ−ブチル、過酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチル、過フェニル酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、過メトキシ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、過Ｎ−（３−トルイル）カルバミン酸ｔｅｒｔ−ブチル等の過酸化物類；２，２'-アゾビスプロパン、２，２'−ジクロロ−２，２'−アゾビスプロパン、１，１'−アゾ（メチルエチル）ジアセテート、２，２'−アゾビス（２−ジアミノプロパン）塩酸塩、２，２'−アゾビス（２−ジアミノプロパン）硝酸塩、２，２'−アゾビスイソブタン、２，２'−アゾビスイソブチルアミド、２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビス−２−メチルプロピオン酸メチル、２，２'−ジクロロ−２，２'−アゾビスブタン、２，２'−アゾビス−２−メチルブチロニトリル、２，２'−アゾビスイソ酪酸ジメチル、１，１'−アゾビス（１−メチルブチロニトリル−３−スルホン酸ナトリウム）、２−（４−メチルフェニルアゾ）−２−メチルマロノジニトリル、４，４'−アゾビス−４−シアノ吉草酸、３，５−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−２−メチルマロノジニトリル、２−（４−ブロモフェニルアゾ）−２−アリルマロノジニトリル、２，２'−アゾビス−２−メチルバレロニトリル、４，４'−アゾビス−４−シアノ吉草酸ジメチル、２，２'−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、１，１'−アゾビスシクロヘキサンニトリル、２，２'−アゾビス−２−プロピルブチロニトリル、１，１'−アゾビス−１−クロロフェニルエタン、１，１'−アゾビス−１−シクロヘキサンカルボニトリル、１，１'−アゾビス−１−シクロへプタンニトリル、１，１'−アゾビス−１−フェニルエタン、１，１'−アゾビスクメン、４−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、４−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、１，１'−アゾビス−１，２−ジフェニルエタン、ポリ（ビスフェノールＡ−４，４'−アゾビス-４-シアノペンタノエート）、ポリ（テトラエチレングリコール−２，２'−アゾビスイソブチレート）等のアゾ化合物類；１，４−ビス（ペンタエチレン）−２−テトラゼン、１，４−ジメトキシカルボニル−１，４−ジフェニル−２−テトラゼン等が挙げられる。
【００６３】
本実施形態において、樹脂粒子の大きさは、レーザ回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラック）で測定した体積平均粒径で、０．０５μｍ〜１μｍ程度である。
【００６４】
＜着色剤分散液、離型剤分散液の製造工程＞
着色剤分散液は、着色剤、界面活性剤等を、水相中で混合し、分散処理をすることによって得られる。同様にして、離型剤分散液は、離型剤、界面活性剤等を、水相中で混合し、分散処理をすることによって得られる。この着色剤分散液、離型剤分散液の製造工程から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤、着色剤等の固形分を含有する着色剤分散液や、界面活性剤、離型剤等の固形分を含有する離型剤分散液等が排出される。
【００６５】
着色剤としては、例えばカーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン３Ｂ、ブリリアントカーミン６Ｂ、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッドＣ、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカライトグリーンオキサレート、などの種々の顔料；アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料などを挙げることができる。これらの着色剤は１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
また、着色剤分散液中の着色剤の大きさは、例えば、上記レーザ回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラック）で測定した体積平均粒径で、０．０５μｍ〜０．５μｍ程度である。
【００６７】
また離型剤として働くワックスの種類としては特に制限はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類；軟化点を有するシリコーン類；オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス；ミツロウ等の動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャトロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス類；ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類；などが挙げられる。
【００６８】
また、離型剤分散液中の離型剤の大きさは、例えば、上記レーザ回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラック）で測定した体積平均粒径で、０．０５μｍ〜０．５μｍ程度である。
【００６９】
界面活性剤としては、上記樹脂粒子の製造に使用される界面活性剤と同様のものが挙げられる。
【００７０】
＜現像用トナーの製造工程＞
上記調製法により得られた樹脂粒子は、次のような方法でトナーの調製に用いられる。上記調製法により得られた樹脂粒子と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、必要に応じて凝集剤と、必要に応じて帯電制御剤と、及び必要に応じて他の添加剤とを混合し、得られた混合物を樹脂粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）近辺の温度、好ましくは、樹脂粒子のＴｇ±１０℃で、凝集体を生成するのに効果的な時間、例えば１〜８時間加熱して、トナー大の凝集体を生成する。次に、この凝集体懸濁液を、樹脂粒子のＴｇ又はそれより高い温度、好ましくは樹脂粒子のＴｇ＋４０℃、例えば約６０〜約１２０℃に加熱して合体又は融合させてトナー粒子を造粒し、このトナー粒子をろ過などの手段で母液から分離して、イオン交換水などで洗浄（洗浄工程）した後、乾燥する。
【００７１】
樹脂粒子は、通常トナーの結着樹脂として用いられ、トナーの固形分に対して７５〜９８重量％程度トナー内に存在する。
【００７２】
着色剤は、通常トナー中に、着色に効果的な量、例えばトナーの固形分に対して１〜１５重量％程度、好ましくは３〜１０重量％程度存在する。
【００７３】
離型剤として働くワックス類の好ましい量としては、トナーの固形分に対して、５〜２０重量％程度である。
【００７４】
必要に応じて使用される凝集剤は、融合に効果的な量、例えばトナーの固形分に対して０．０１〜１０重量％程度を用いることができる。使用する凝集剤としては、一価以上の電荷を有する化合物が好ましく、その化合物の具体例としては、前述のアニオン性界面活性剤類；塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類；塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム等の塩類；等が挙げられるが、これらに限るものではない。好ましい凝集剤としては、硝酸等の窒素成分を有するものが挙げられる。
【００７５】
帯電制御剤は、帯電させるのに効果的な量、例えばトナーの固形分に対して０．１〜５重量％を使用しても良い。適当な帯電制御剤としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物類、重硫酸塩類、シリカ等の帯電制御剤類、アルミニウム錯体のような陰帯電制御剤等が挙げられるが、これらに限るものではない。
【００７６】
その他必要に応じて添加剤として、無機粒子等を湿式添加してもよい。湿式添加する無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなど、通常トナー表面の外添剤として使用される全てのものを、イオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基等で水に分散して、シリカ等の無機粒子分散液として湿式添加することができる。
【００７７】
本実施形態において使用される無機粒子の分散液中の大きさは、上記レーザ回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラック）で測定した体積平均粒径で、４ｎｍ〜１５０ｎｍ程度である。
【００７８】
以上のような樹脂粒子の製造工程、着色剤分散液の製造工程、離型剤分散液の製造工程、トナー製造工程等の製造工程（トナーの洗浄工程を含む）から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤、着色剤、離型剤、無機粒子、トナー等の固形分を含有する界面活性剤水溶液、エマルション分散液、着色剤分散液、離型剤分散液、無機粒子分散液、トナー分散液、装置洗浄水等が、排出される。これらの原水は原水槽に集められ、上記水処理方法による処理が施される。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８０】
＜電子写真用トナーの製造例＞
以下に、本実施例及び比較例における水処理が施される水が排出される、電子写真用トナーの製造例を示す。
［エマルション分散液の調製］
スチレン                  ３２０重量部
ｎ−ブチルアクリレート      ８０重量部
アクリル酸                  １０重量部
ドデカンチオール            １０重量部
この溶液４２０重量部と、非イオン性界面活性剤（三洋化成社製、ノニポール４００）６重量部、及びアニオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ）１０重量部とをイオン交換水５５０重量部に溶解した溶液をフラスコ中に入れて分散、乳化し、１０分間ゆっくりと撹拌、混合しながら、過硫酸アンモニウム４重量部を溶解したイオン交換水５０重量部を投入した。その後、フラスコ内を窒素で充分に置換してから撹拌しながらオイルバスで系内が７０℃になるまで加熱し、５時間そのまま乳化重合を継続し、エマルション分散液を得た。
【００８１】
エマルション分散液で得られた樹脂粒子は、レーザ回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラック）で樹脂粒子の体積平均粒径（Ｄ５０）を測定したところ１５５ｎｍであり、示差走査熱量計（島津制作所社製、ＤＳＣ−５０）を用いて昇温速度１０℃／ｍｉｎで樹脂のガラス転移点を測定したところ５４℃であり、分子量測定器（東ソー社製、ＨＬＣ−８０２０）を用い、ＴＨＦを溶媒として重量平均分子量（ポリスチレン換算）を測定したところ３３，０００であった。
【００８２】
［着色剤分散液の調製］
顔料                                                        １５０重量部
アニオン性界面活性剤（ネオゲンＳＣ：第一工業製薬（株）製）    ２０重量部
イオン交換水                                                ４００重量部
以上を混合して、アルティマイザーにて分散処理し、着色剤分散液を調整した。なお、顔料は、イエロー用としてはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー７４（大日精化社製）、シアン用としてはＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３（ＢＡＳＦ社製）、マゼンタ用としてはＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２（大日精化社製）、ブラック用としてはカーボンブラック（キャボット社製）をそれぞれ使用した。
【００８３】
［離型剤分散液の調製］
パラフィンワックス（日本精蝋（株）製：ＨＮＰ０１９０、融点８５℃）  ５０重量部
カチオン性界面活性剤（花王（株）製：サニゾールＢ５０）                ５重量部
イオン交換水                                                      ２００重量部
以上を９５℃に加熱して、ホモジナイザ（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックスＴ５０）を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザで分散処理し、体積平均粒径が５５０ｎｍである離型剤を分散させてなる離型剤分散液を調製した。
【００８４】
［凝集粒子の調製］
エマルション分散液                                        ２００重量部
着色剤分散液                                                ３０重量部
離型剤分散液                                                ７０重量部
カチオン性界面活性剤（花王（株）製：サニゾールＢ５０）    １．５重量部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザ（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックスＴ５０）を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら４８℃まで加熱した。４８℃で３０分間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると平均粒径が約５μｍである凝集粒子（体積：９５ｃｍ３）が形成されていることが確認された。
【００８５】
［付着粒子の調製］
調整した上記凝集粒子の分散液に、上記樹脂粒子分散液を緩やかに６０重量部追加した。なお、前記樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の体積は２５ｃｍ３であった。そして、加熱用オイルバスの温度を５０℃に上げて１時間保持した。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約５．７μｍである付着粒子が形成されていることが確認された。
【００８６】
その後、調整した上記付着粒子の分散液に、アニオン性界面活性剤（ネオゲンＳＣ：第一工業製薬（株）製）３重量部を追加した後、前記ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら、１０５℃まで加熱し、３時間保持した。そして、冷却後、反応生成物を濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させることにより、電子写真用トナーを得た。
【００８７】
［水Ａの組成］
水Ａとは、上記電子写真用トナーの製造を行う製造工場の洗浄工程から排出された水であり、その中には、顔料分散液、離型剤（ワックス）分散液、エマルション分散液、界面活性剤水溶液、シリカ等が含まれる水である。水Ａの主な組成について以下に示す。水Ａには、界面活性剤、ラテックスポリマ、着色剤、ワックス、シリカ等が含まれ、水Ａの固形分濃度は０．０１重量％、化学的酸素要求量は２０ｍｇ／Ｌであった。
界面活性剤                                      ０．００８重量部
ラテックスポリマ                                ０．００４重量部
着色剤                                          ０．０１６重量部
ワックス                                        ０．０１２重量部
シリカ                                            ０．０６重量部
水                                              ９９９．９重量部
【００８８】
なお、固形分濃度は、アルミ製の容器に、水サンプルを入れ、オーブンにて水分を蒸発させる方法で測定した。また、化学的酸素要求量は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  １７にて定められている方法で測定した。具体的には、試料に酸化剤を加え、一定の条件の下で反応させ、そのとき消費した酸化剤の量を酸素の量に換算して表す試験方法である。
【００８９】
［水Ｂの組成］
水Ｂは、上記電子写真用トナーの製造を行う製造工場の洗浄工程から排出された水であり、水Ａとは、組成はほぼ同じであるがその濃度が異なる。水Ｂの主な組成について以下に示す。水Ｂには、界面活性剤、ラテックスポリマ、着色剤、離型剤（ワックス）、シリカ等が含まれ、水Ｂの固形分濃度は５重量％、化学的酸素要求量は１０００ｍｇ／Ｌであった。
界面活性剤                                              ４重量部
ラテックスポリマ                                        ２重量部
着色剤                                                  ８重量部
ワックス                                                ６重量部
シリカ                                                ３０重量部
水                                                  ９５０重量部
【００９０】
（実施例１）
[水Ａの処理]
上記トナー製造工程から排出された固形分濃度０．０１重量％の水Ａを、図１に示す水処理装置を用いて処理した。水Ａを、まず原水槽１０に蓄え、そこからポンプにて反応槽１２へ送液し、無機系凝集剤（塩化第二鉄、３８重量％水溶液）を１０００ｍｇ／Ｌ及び高分子系凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製、０．１重量％水溶液）１ｍｇ／Ｌを添加し、撹拌速度５００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて、凝集反応を行った。反応槽１２におけるｐＨは７．０±０．５に調整した。次に、得られた反応液をポンプで凝集槽１４（１８ｍ３）へ送液し、撹拌速度３００ｒｐｍ、滞留時間１０分にてフロック形成を行った。フロック形成は良好に行うことができた。次に、凝集槽１４においてフロック形成された処理液を、ポンプで凝集沈殿槽１６に送液した。送液された処理液を、凝集沈殿槽１６において自然沈降分離によって、フロックが濃縮された汚泥スラリと分離液とに分離した。分離に要した時間は１時間であった。分離液は生物処理槽１８にポンプで送液した。分離液について生物処理槽１８において生物処理（活性汚泥処理）を行った後、後沈殿槽２０で自然沈降により活性汚泥と上澄み水に分離し、上澄み水をさらに砂ろ過装置２２及び活性炭ろ過吸着装置２４へ送液し、ろ過を行った。この水の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。また、凝集沈殿槽１６において分離液と分離された汚泥スラリ、及び後沈殿槽２０で得られた汚泥スラリは、まず汚泥スラリ貯槽２６に蓄え、そこからポンプにて混合槽２８へ送液し、炭酸カルシウムを５００ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度５００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて、混合を行った。次に、得られた混合液をポンプで汚泥反応槽３０（１８ｍ３）へ送液し、撹拌速度２００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて反応を行った。その後、混合液をポンプで汚泥濃縮装置３２に送液した。送液された混合液を、自然沈降により汚泥と汚泥分離液とに分離した。汚泥は脱水装置３４による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。水Ａを１８ｍ３処理したが、処理された水（汚泥分離液）は着色なく透明で、この汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。最終的な汚泥発生量は、１．１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９１】
（実施例２）
[水Ｂの処理]
上記トナー製造工程から排出された固形分濃度５重量％の水Ｂを、図１に示す水処理装置を用いて処理した。水Ｂについて無機系凝集剤（塩化第二鉄、３８重量％水溶液）を２０００ｍｇ／Ｌ及び高分子系凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製、０．１重量％水溶液）２ｍｇ／Ｌを添加し、それ以外は実施例１と同様にして、凝集沈殿処理を行った後、凝集沈殿槽１６において分離液と分離された汚泥スラリ、及び後沈殿槽２０で得られた汚泥スラリは、まず汚泥スラリ貯槽２６に蓄え、そこからポンプにて混合槽２８へ送液し、炭酸カルシウムを１０００ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度５００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて、混合を行った。次に、得られた混合液をポンプで汚泥反応槽３０（１８ｍ３）へ送液し、撹拌速度２００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて反応を行った。その後、混合液をポンプで汚泥濃縮装置３２に送液した。送液された混合液を、自然沈降により汚泥と汚泥分離液とに分離した。汚泥は脱水装置３４による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。水Ｂを１８ｍ３処理したが、処理された水（汚泥分離液）は着色なく透明で、この汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。最終的な汚泥発生量は、５５０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９２】
（比較例１）
[水Ａの処理]
図５に示すような水処理装置を用いて、無機系凝集剤（塩化第二鉄、３８重量％水溶液）を２０００ｍｇ／Ｌ及び高分子系凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製、０．１重量％水溶液）２ｍｇ／Ｌを添加し、汚泥スラリに炭酸カルシウムを添加せず、それ以外は実施例１と同様にして、上記トナー製造工程から排出された固形分濃度０．０１重量％の水Ａを処理した。汚泥濃縮装置３２で分離された汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。水Ａを１８ｍ３処理したところ、処理された水（汚泥分離液）には着色がなく、最終的な汚泥発生量は、１．２ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９３】
（比較例２）
[水Ｂの処理]
図５に示すような水処理装置を用いて、無機系凝集剤（塩化第二鉄、３８重量％水溶液）を４０００ｍｇ／Ｌ及び高分子系凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製、０．１重量％水溶液）４ｍｇ／Ｌを添加し、汚泥スラリに炭酸カルシウムを添加せず、それ以外は実施例２と同様にして、上記トナー製造工程から排出された固形分濃度５重量％の水Ｂを処理した。汚泥濃縮装置３２で分離された汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。水Ｂを１８ｍ３処理したところ、処理された水（汚泥分離液）には着色がなく、最終的な汚泥発生量は、７００ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９４】
（実施例３）
[水Ｂの処理]
図２に示すような水処理装置を用いて、上記トナー製造工程から排出された固形分濃度５重量％の水Ｂを実施例２と同様にして処理した。凝集剤供給装置の供給量設定は表面張力５０ｍＮ／ｍ未満の時に無機凝集剤（塩化第二鉄）を２０００ｍｇ／Ｌ、５０ｍＮ／ｍ以上の時に１５００ｍｇ／Ｌに設定した。水Ｂを表面張力測定装置（例えば、協和界面科学製全自動表面張力計）にて測定した結果、表面張力は５２ｍＮ/ｍであった。この時、総量で無機凝集剤（塩化第二鉄）を１５００ｍｇ／Ｌ、高分子凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００）を２ｍｇ／Ｌ添加し、通常運転(１８ｍ３／ｈ)にて処理した。汚泥濃縮装置３２で分離された汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。水Ｂを１８ｍ３処理したところ、処理された水（汚泥分離液）には着色がなく、最終的な汚泥発生量は、５４０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９５】
（実施例４）
[水Ｂの処理]
図３に示すような水処理装置を用いて、上記トナー製造工程から排出された固形分濃度５重量％の水Ｂを処理した。反応槽１２において３００ｒｐｍで急速撹拌しながら無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いて１５００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤としてアニオン性高分子凝集剤（アクリルアミド系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ−１００）２ｍｇ／Ｌを添加し、凝集反応を行った。このとき、凝集剤添加時のｐＨを２±０．２に調整した。反応液を後反応槽４２に送液し、後反応槽４２において、３００ｒｐｍで急速撹拌しながら後反応を行った。このとき、この後反応工程におけるｐＨを４±０．２に調整した。それ以外は、実施例２と同様に処理した。汚泥濃縮装置３２で分離された汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。水Ｂを１８ｍ３処理したところ、処理された水（汚泥分離液）には着色がなく、最終的な汚泥発生量は、５４０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９６】
（実施例５）
[水Ｂの処理]
後反応工程におけるｐＨを６±０．２に調整した以外は、実施例４と同様に処理した。汚泥濃縮装置３２で分離された汚泥分離液の化学的酸素要求量は＜５ｍｇ／Ｌであった。水Ｂを１８ｍ３処理したところ、処理された水（汚泥分離液）には着色がなく、最終的な汚泥発生量は、５４０ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【００９７】
【表１】
2008279402.tif 000003
【００９８】
表１から分かるように、実施例１〜５では比較例１，２に比べて、凝集剤の使用量及び汚泥の発生量を削減することができた。また、実施例３，４，５では汚泥発生量が５４０ｇ／Ｌとなり、固形分濃度５重量％の水Ｂを処理した比較例２に比べて、いずれも汚泥発生量を削減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】従来の水処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１，２，３，４，５  水処理装置、１０  原水槽、１２  反応槽、１４  凝集槽、１６  凝集沈殿槽、１８  生物処理槽、２０  後沈殿槽、２２  砂ろ過装置、２４  活性炭ろ過吸着装置、２６  汚泥スラリ貯槽、２８  混合槽、３０  汚泥反応槽、３２  汚泥濃縮装置、３４  脱水装置、３６カルシウム塩槽、３８  バルブ、４０  表面張力測定装置、４２  後反応槽、４４  第１ｐＨ検出手段、４６  第２ｐＨ検出手段。
【図１】
2008279402.tif 000004
【図２】
2008279402.tif 000005
【図３】
2008279402.tif 000006
【図４】
2008279402.tif 000007
【図５】
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