(57)【要約】【課題】ｐＨ調整を必要とせず、凝集状態や処埋水水質が良好で、かつ優れた脱水処理が可能な塗工排水の処理方法提供する。【解決手段】塗工排水に、スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を添加し、次いで高分子凝集剤を添加した後、機械脱水する塗工排水の処理方法としたものであり、前記スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物としては、スルホン化フェノール、スルホン化ビスフェノールＡ等を単独でホルマリン縮合した化合物を、排水に対する添加量１０〜５００ｐｐｍの範囲で用いるのがよく、使用される高分子凝集剤としては、公知のカチオン性、両性、ノニオン性、アニオン性の高分子凝集剤あるいはこれらの混合物が使用可能であり、脱水は公知の遠心分離機等が使用できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工排水に、スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を添加し、次いで高分子凝集剤を添加した後、機械脱水することを特徴とする塗工排水の処理方法。
【請求項２】
塗工排水を順次流入して処理する内部に撹拌手段を有する第１凝集混和槽及び第２凝集混和槽と、該混和槽からの凝集排水を脱水する機械脱水機とを有する塗工排水の処理装置において、前記第１凝集混和槽にスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を添加する手段と、前記第２凝集混和槽に高分子凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする塗工排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗工排水の処理に係り、特に、上質紙、コート紙、アート紙、その他塗工紙などの抄紙時に発生する塗工排水に、凝集剤を添加して脱水する処理方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上質紙、コート紙、アート紙、その他塗工紙などは、クレー、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタンなどの無機鉱物質粉末が、充填又は塗工され、これらの抄紙時に発生する排水にも、上記の無機鉱物質粉末が含まれている。
一般に、製紙排水は、硫酸バンドやポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤とポリアクリルアミド又はその部分加水分解物等のノニオン性あるいはアニオン性高分子凝集剤とを併用して凝集沈殿し、さらに脱水処理する方法が行われている。
しかしながら、無機凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とを併用する場合には、無機凝集剤によって排水のｐＨが下がってしまうため、良好な凝集を行うために、多量のアルカリによって排水のｐＨを中性に調整する必要があり、経済的に好ましくない。
さらに、上記の無機鉱物質粉末の多くは、極めて微細な粒子から成っているため、高分子凝集剤による凝集や脱水が容易でなく、特に抄紙中にデンプンその他の天然あるいは合成高分子化合物を紙力増強剤として添加した場合には、これらが保護コロイド作用を呈し、無機鉱物質粉末の凝集や脱水を一層困難にしており、凝集沈殿処理の処理水や脱水処理のろ過水が白濁するなど、除去効率が十分でなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、無機鉱物質粉末を多量に含んだ塗工排水をｐＨ調整を必要とせず、凝集状態や処埋水水質が良好で、かつ優れた脱水処理が可能な塗工排水の処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、塗工排水に、スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を添加し、次いで高分子凝集剤を添加した後、機械脱水することを特徴とする塗工排水の処理方法としたものである。
また、本発明では、塗工排水を順次流入して処理する内部に撹拌手段を有する第１凝集混和槽及び第２凝集混和槽と、該混和槽からの凝集排水を脱水する機械脱水機とを有する塗工排水の処理装置において、前記第１凝集混和槽にスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を添加する手段と、前記第２凝集混和槽に高分子凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする塗工排水の処理装置としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明において用いられるスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物としては、スルホン化フエノール、スルホン化ビスフエノールＡ、スルホン化ビスフエノールＳ、スルホン化ナフタレン等のスルホン化芳香族化合物を、単独でホルマリン縮合した化合物、及びスルホン化ナフタレンとビスフエノールＳを、ホルマリン縮合した化合物が挙げられる。これらは市販のものを使用することができ、平均重合度は一般に５〜１０である。
上記のスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物の排水に対する添加量は、一概には規定できないが、１０〜５００ｐｐｍの範囲でよい。なお、排水とスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物を反応させる場合の撹拌の目的は、フロックの形成ではないので、スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物と排水が十分混合されるように、通常の撹拌より強い撹拌を行うのが好ましい。
【０００６】
次に、本発明は、高分子凝集剤を添加・混合してフロックを形成させる。
本発明において使用される高分子凝集剤としては、公知のカチオン性、両性、ノニオン性、アニオン性の高分子凝集剤あるいはこれらの混合物が使用可能である。
本発明で用いられるカチオン高分子凝集剤は、下記一般式（１）で表されるカチオン性モノマー単位を必須成分として有するカチオン性高分子凝集剤であり、好ましくは該カチオン性モノマー単位を５モル％以上含有するものである。
【０００７】
下記一般式（１）で表されるカチオン性モノマーとしては、以下のようなものが挙げられる。すなわち、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−Ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−Ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−Ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチレ）アクリレート又はメタクリレート、ジメチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−Ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソプロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−Ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジ−Ｓｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミド、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミドなどのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【０００８】
【化１】
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ただし、式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基又はベンジル基、Ａは酸素原子又はＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基又はヒドロキシプロピレン基、Ｘ−は、陰イオンを表す。
本発明で用いられる別のカチオン性高分子凝集剤は、アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤である。該アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、下記一般式（２）及び／又は一般式（３）で表されるアミジン単位を２０〜９０モル％好ましくは５０〜９０モル％含有する。また、一般式（２）及び／又は一般式（３）で表されるアミジン単位のほかに、下記一般式（４）、一般式（５）及び一般式（６）で表される繰り返し単位を含んでいても良い。
【０００９】
【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【化６】
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式中Ｒ１、Ｒ２は水素原子又はメチル基を、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基又は水素原子、Ｘ−は陰イオンを表す。
【００１０】
前記アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤は、１規定の食塩水中０．１ｇ／ｄｌの溶液として、２５℃で測定した還元粘度が０．１〜１０ｄｌ／ｇであることが好ましく、この還元粘度が０．１ｄｌ／ｇ未満では凝集力が弱く、汚泥の処理量が低下する傾向がみられる。なお、アミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤の製造方法については、特開平５−１９２５１３号公報に記載されている。すなわち、
【化７】
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（式中、Ｒ２は水素原子又はメチル基を、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基又は水素原子を表す。）で表される化合物と、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルとの共重合体を製造し、該共重合体にアミノ基を生成せしめ、同時に又は続いてアミノ基とシアノ基とを反応させてアミジン化することによって得ることができる。
【００１１】
本発明で用いられる別の凝集剤としては、分子内にビニル系カチオン性モノマー単位、ビニル系アニオン性モノマー単位及びビニル系ノニオン性モノマー単位を共重合してなる両性高分子重合体からなる高分子凝集剤である。
原料となるビニル系カチオン性モノマーとしては、前記一般式（１）で表されるカチオン性モノマー単位として例示したカチオン性モノマーのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、ハロゲン化アルキル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸などによる四級化物などが挙げられる。
これらのビニル系カチオン性モノマーは、１種用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。また、アクリル系高分子中にカチオン性単位を導入する方法としては、（メタ）アクリルアミドを初めに重合した後、炭素数１〜４のジアルキルアミンとホルマリンを用いたマンニッヒ反応により、アミノメチル化する方法がある。この生成物を鉱酸、有機酸による塩及び炭素数１〜４のアルキルハライド、ベンジルハライド、炭素数１〜４のアルコールと硫酸のジエステルによる第四級アンモニウム塩として使用することができる。
【００１２】
次に、原料となるビニル系アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタアクリルアミドエタンスルホン酸、２−メタアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタアクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−メタアクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタアクリロイルオキシブタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属塩又はアンモニウム塩が例示される。これらのアニオン性モノマーは、１種用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００１３】
さらに、原料となるビニル系ノニオン性モノマーとしては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、中でもアクリルアミドが特に望ましい。
また、前述のアミジン単位を有するカチオン性高分子凝集剤を製造する際に、上記アニオン性モノマーを予め共重合させ、次いでアミジン化することにより製造された両性高分子凝集剤を使用することも可能である。
さらに、ノニオン性又はアニオン性高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリルアミド・アクリル酸塩共重合物、アクリルアミド・アクリルアミド２メチルプロパンスルホン酸塩共重合物等の公知の凝集剤を挙げることができる。
【００１４】
上述の高分子凝集剤は単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができる。また、その製品形態についても制限はなく、粉末、溶液、エマルジョンなど、目的に応じて任意に選ぶことができる。
これら、高分子凝集剤の添加率も、排水の性状によって変動するので一概には規定できないが、１０〜５００ｐｐｍの範囲である。
本発明の方法において、使用される脱水機には特に制限はなく、通常の汚泥処理に使用される遠心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機、真空脱水機等が使用できる。
次に、本発明の塗工排水の処理装置の概略構成図を図１に示す。
図１において、原液の塗工排水５は、撹拌機４を有する第１凝集混和槽１でスルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物６を添加して撹拌され、次いで撹拌機４を有する第２凝集混和槽２で高分子凝集剤７を添加して撹拌・凝集され、凝集された塗工排水は機械脱水機３で脱水ケーキ８と脱水分離水９とに分離される。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１〜３、比較例１
ｐＨ７２、ＴＳ０．６３％、ＳＳ０．４５％、ＶＴＳ５１．２％、電気伝導率０．５６ｍＳ／ｃｍの性状を有する塗工排水２００ｍｌを３００ｍｌビーカーに入れ、スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物として、スルホン化ナフタレンのホルマリン縮合物〔商品名：ポリティＮ−１００、ライオン（株）製〕を所定量添加して、１０００ｒｐｍで１０秒間撹拌した。次に、カチオン性高分子凝集剤（ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級化物／アクリルアミド共重合体（モル比５０／５０））を所定量添加し、５００ｒｐｍで１分間撹拌した。撹拌により生じた凝集フロックの大きさを測定した後、ポリエステル製ろ布上に移し、１０秒後のろ過水量及びろ過水の透視度を測定した。重力ろ過後の汚泥を２枚のポリエステル製ろ布に挟み、エアシリンダーで面圧０．４ｋｇ／ｃｍ２の圧力で１分間圧搾脱水した後、ろ布からの剥離性を観察し、常法により脱水ケーキの含水率を測定した。結果を表１に記載する。
なお、実施例中の結果表示は以下の通りである。
○……良好
△……普通
×……不良
【００１６】
【表１】
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【００１７】
実施例４〜６、比較例２
高分子凝集剤として、アニオン性高分子凝集剤（アクリルアミド／アクリル酸ソーダ共重合体、モル比８０／２０）を使用した以外は、実施例１〜３と同様に試験を行った。結果を表２に併記する。
【表２】
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【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、無機鉱物質粉末を多量に含んだ塗工排水をｐＨ調整を必要とせず、凝集状態や処埋水水質か良好で、かつ優れた脱水処理が可能な塗工排水の処理方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗工排水の処理装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１：第１凝集混和槽、２：第２凝集混和槽、３：機械脱水機、４：撹拌機、５：塗工排水、６：スルホン化芳香族化合物のホルマリン縮合物、７：高分子凝集剤、８：脱水ケーキ、９：脱水分離水
【図１】
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