(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプを含有する汚泥の脱水助剤であって、
上記パルプの流動電位値が−８５ｍＶ以上−５８ｍＶ以下であり、
上記パルプの重量平均繊維長が０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
上記パルプの上記重量平均繊維長の標準偏差をσとしたときの３σが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
上記パルプのカッパー価が０．０５以上０．７５以下であることを特徴とする汚泥の脱水助剤。
【請求項２】
上記パルプがフィブリル化された繊維を含み、上記パルプにおける繊維のフィブリル化率が１．５％以上５％以下であり、
高分子凝集剤としてアクリレート系の中カチオン性高分子凝集剤を用いる請求項１に記載の汚泥の脱水助剤。
【請求項３】
上記パルプが酸化処理されたパルプである請求項１又は請求項２に記載の汚泥の脱水助剤。
【請求項４】
パルプを含有する汚泥の脱水助剤を用いる汚泥の脱水方法であって、
上記パルプの流動電位値が−８５ｍＶ以上−５８ｍＶ以下であり、
上記パルプの重量平均繊維長が０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
上記パルプの上記重量平均繊維長の標準偏差をσとしたときの３σが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
上記パルプのカッパー価が０．０５以上０．７５以下である脱水助剤を汚泥に添加する工程、
上記脱水助剤が添加された汚泥に高分子凝集剤を添加する工程、及び
上記高分子凝集剤が添加された汚泥を機械脱水する工程をこの順に備える汚泥の脱水方法。
【請求項５】
上記パルプがフィブリル化された繊維を含み、上記パルプにおける繊維のフィブリル化率が１．５％以上５％以下であり、
上記高分子凝集剤としてアクリレート系の中カチオン性高分子凝集剤を用いる請求項４に記載の汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の脱水助剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製紙廃水等の汚泥処理として、汚泥を脱水し、その後に残る脱水汚泥を焼却することが一般的に行われている。また、高分子凝集剤を添加することで汚泥を脱水する際の脱水効率を向上することが知られている。しかし、近年増加している生物化学処理では汚泥中の繊維物が分解され、また製紙廃水等からの繊維物の回収率が向上している。このため汚泥中の固形分が微小化し、高分子凝集剤を添加しても汚泥の含水率が低下しづらいという不都合がある。
【０００３】
上記の不都合を解決するため、脱水助剤としてレーヨン又はパルプを用いる技術が開発されている（特開２００７−２８３２２５号公報及び特開２００４−８９７８０号公報参照）。上記脱水助剤としてレーヨンを添加することで汚泥の脱水効率は向上する。しかし、レーヨンは、パルプを溶解し、紡糸することで製造されるため、パルプに比べてコスト高である。一方、パルプはレーヨンより安価であるが、レーヨンに比べ汚泥の脱水効率が劣る。そのため、上記脱水汚泥の含水率を十分に下げることができず、燃料費等の焼却コストがかさむという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８３２２５号公報
【特許文献２】特開２００４−８９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記不都合に鑑みてなされたものであり、汚泥の脱水効率の向上と低コスト化とを両立できる脱水助剤の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた発明は、パルプを含有する汚泥の脱水助剤であって、上記パルプの流動電位値が−８５ｍＶ以上−５８ｍＶ以下である。
【０００７】
当該脱水助剤がパルプを含有し、このパルプの流動電位値を上記範囲とすることで、マイナスに帯電したパルプと微小な汚泥固形分との反発力、及びパルプ同士の反発力により上記パルプが汚泥中に均一に分散する。これにより、汚泥中に適度な大きさの細孔が形成され、この細孔が水路となって水分が流出するため、汚泥を効率よく脱水することができる。このように、当該脱水助剤は脱水汚泥の含水率を低くできるため、燃料費等の焼却コストを下げることができる。
【０００８】
上記パルプが酸化処理されたパルプであるとよい。このように上記パルプを酸化処理されたパルプとすることで、上記パルプがマイナスに帯電し、汚泥中に均一に分散できる。このため、上記の細孔の分布がより均一になり、汚泥の脱水効率がより向上する。
【０００９】
上記パルプの重量平均繊維長としては、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。このように、上記パルプの重量平均繊維長を上記範囲とすることで、汚泥における細孔の大きさ及び分布がさらに均一になる。その結果、汚泥全体からさらに均一に脱水でき、汚泥全体の脱水効率がさらに向上する。
【００１０】
上記パルプの上記重量平均繊維長の標準偏差をσとしたときの３σとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。このように上記３σを上記範囲とすることで、汚泥中の細孔がより適度に形成され、汚泥の脱水効率がより向上する。
【００１１】
上記パルプのカッパー価としては、０．３以上１以下が好ましい。このように上記パルプのカッパー価を上記範囲とすることで、上記パルプにおけるマイナスの帯電の度合いがより適度なものとなり、上記パルプが汚泥中により均一に分散できる。このため、汚泥の脱水効率がより向上する。
【００１２】
ここで、流動電位値とは、液体中に分散した固体の表面と分散媒である液体との間に生じる電位差であり、以下の手順により測定される値である。まずパルプを純水で希釈し、固形分濃度５質量％の分散液とする。次いで、この分散液８００ｍＬを１Ｌビーカーに投入し、ゼータ電位測定装置（ＭＵＴＥＫ社の「ｍｏｄｅｌ：ＳＺＰ０６」）を用い、電気泳動光散乱測定法により測定する。
【００１３】
重量平均繊維長とは、上記パルプをＪＩＳ−Ｐ−８２２０：２０１２「パルプ−離解方法」に準拠して離解し、得られた離解パルプについて、Ｊ．ＴＡＰＰＩ−Ｎｏ．５２に準拠し測定される値である。
【００１４】
カッパー価とは、ＪＩＳ−Ｐ−８２１１：２０１１「パルプ−カッパー価試験方法」に準拠し測定される値である。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、当該脱水助剤を用いることで、汚泥の脱水効率の向上と低コスト化とを両立できる。そのため、当該脱水助剤は、このような特性が求められる用途、特に製紙排水の汚泥脱水処理に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜脱水助剤＞
当該脱水助剤は汚泥の脱水に用いられるものであり、パルプを含有する。また、本発明の効果を妨げない範囲であれば、当該脱水助剤はその他の任意成分を含有してもよい。
【００１７】
［パルプ］
上記パルプとしては、通常の製紙原料として用いられているパルプを採用でき、例えば木材パルプ、非木材パルプ、古紙パルプ等が挙げられる。
【００１８】
上記木材パルプとしては、例えば亜硫酸パルプ（ＳＰ）、クラフトパルプ（ＫＰ）、ソーダパルプ（ＡＰ）、コールドソーダパルプ等の化学パルプ、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）等の機械パルプが挙げられる。
【００１９】
上記非木材パルプとしては、例えばリンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等が挙げられる。
【００２０】
上記古紙パルプとしては、例えば茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙、更紙古紙、これらの古紙を脱墨処理した脱墨パルプ（ＤＩＰ）等が挙げられる。
【００２１】
パルプとしては、これらの中で古紙パルプが好ましく、脱墨パルプがより好ましい。上記パルプがこれらのものであることで、当該脱水助剤の製造コストを低減でき、また資源の有効活用が可能となる。
【００２２】
また、上記パルプは漂白パルプであることが好ましい。ここで漂白パルプとは、上記木材パルプ、非木材パルプ、古紙パルプ等を漂白工程により処理したものである。
【００２３】
上記パルプの流動電位値の上限としては、−５８ｍＶであり、−６０ｍＶが好ましく、−６２ｍＶがより好ましい。一方、上記流動電位値の下限としては、−８５ｍＶであり、−８３ｍＶが好ましく、−８０ｍＶがより好ましい。上記流動電位値が上記上限を超えると、上述の汚泥中における当該脱水助剤の分散が不十分となるおそれや、当該脱水助剤の脱水効率が低下するおそれがあることから、多量に脱水助剤を添加しなければならないため、経済的ではない。逆に、上記流動電位値が上記下限未満の場合、パルプが過度に酸化処理により破壊され、当該脱水助剤の脱水効率が低下するおそれや、当該脱水助剤の製造コストが高くなるおそれがある。ここで流動電位値は、以下の手順により測定される値である。まずパルプを純水で希釈し、固形分濃度５質量％の分散液とする。次いで、この分散液８００ｍＬを１Ｌビーカーに投入し、流動電位測定装置（ＭＵＴＥＫ社の「ｍｏｄｅｌ：ＳＺＰ０６」）を用い、流動電位測定法により測定する。
【００２４】
上記パルプの重量平均繊維長の上限としては、５ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましく、３ｍｍがさらに好ましい。一方、上記重量平均繊維長の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．６ｍｍがより好ましく、１ｍｍがさらに好ましい。上記重量平均繊維長が上記上限を超えると、当該脱水助剤の製造時にパルプ繊維が絡み合い、当該脱水助剤が汚泥中に分散し難くなるおそれがある。逆に、上記重量平均繊維長が上記下限未満の場合、上述の細孔が過度に微小なものとなり、汚泥の脱水効率が低下するおそれがある。ここで重量平均繊維長とは、上記パルプをＪＩＳ−Ｐ−８２２０：２０１２「パルプ−離解方法」に準拠して離解し、得られた離解パルプについて、Ｊ．ＴＡＰＰＩ−Ｎｏ．５２に準拠し測定した値である。
【００２５】
上記パルプの上記重量平均繊維長の標準偏差をσとしたときの３σの上限としては、５ｍｍが好ましく、４．５ｍｍがより好ましい。一方、上記３σの下限としては、１ｍｍが好ましく、１．２ｍｍがより好ましい。上記３σが上記上限を超えると、当該脱水助剤が汚泥中に均一に分散され難くなるおそれがある。逆に、上記３σが上記下限未満の場合、当該脱水助剤の製造コストが増加するおそれがある。
【００２６】
上記パルプのカッパー価の上限としては、０．７５が好ましく、０．５がより好ましく、０．４がさらに好ましい。一方、上記カッパー価の下限としては、０．０５が好ましく、０．１がより好ましい。上記カッパー価が上記上限を超えると、当該脱水助剤の製造コストが高くなるおそれがある。逆に、上記カッパー価が上記下限未満の場合、上述の汚泥中における当該脱水助剤の分散が不十分となるおそれがある。ここでカッパー価とは、ＪＩＳ−Ｐ−８２１１：２０１１「パルプ−カッパー価試験方法」に準拠し測定した値である。
【００２７】
また、上記パルプは、後述する叩解等により、パルプ繊維がフィブリル化されたものでもよい。このように、パルプがフィブリル化されたパルプ繊維を含むことで、フィブリルによりパルプ繊維中又はパルプ繊維間に、上記細孔よりも微小な網目状の構造が形成される。この網目状構造中に汚泥中の微細な固形物が捕捉される結果、汚泥の脱水効率が向上する。また、汚泥の脱水の際に流出するＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ、浮遊物質）の量を低減できる。
【００２８】
上記フィブリルの平均径の上限としては、１μｍが好ましく、０．９μｍがより好ましい。一方、上記フィブリルの平均径の下限としては、０．１μｍが好ましく、０．１５μｍがより好ましい。上記平均径が上記上限を超えると、上記網目状構造の有する孔が大きくなり、上記の固形物捕捉能が低下するおそれがある。逆に、上記平均径が上記下限未満の場合、フィブリルが切断され易くなるおそれがある。ここでフィブリルの平均径は、風乾したパルプについて、走査型電子顕微鏡を用いて測定される値である。
【００２９】
また、パルプにおける繊維のフィブリル化率の上限としては、５％が好ましく、３％がより好ましい。一方、上記フィブリル化率の下限としては、１．５％が好ましく、２％がより好ましい。上記フィブリル化率が上記上限を超えると、汚泥の脱水効率が向上し難くなるおそれがある。逆に、上記フィブリル化率が上記下限未満の場合、上記の固形物捕捉能が向上し難くなるおそれがある。ここでフィブリル化率とは、上記パルプをＪＩＳ−Ｐ−８２２０：２０１２「パルプ−離解方法」に準拠して離解し、得られた離解パルプについて、ＦｉｂｅｒＬａｂ．（Ｋａｊａａｎｉ社）を用いて測定した値をいう。
【００３０】
当該脱水助剤は、パルプのフィブリル化後、汚泥に添加するまでの間乾燥させず、水を含有するスラリー状とすることが好ましい。このように、パルプが湿潤状態におかれることで、上記網目状構造が膨潤し粘性が向上する。これにより、捕捉された固形分が脱落し難くなるため、汚泥の脱水時に流出するＳＳの量をより低減できる。また、フィブリルはパルプが乾燥すると互いに接着し、網目状構造が膨潤し難くなる傾向があるが、上述のようにフィブリルを一度も乾燥させないことにより、網目状構造の固形分捕捉能を維持することができる。
【００３１】
当該脱水助剤が水を含有する場合、汚泥の含水率により予め脱水助剤中の水の含有量を調整することが好ましいが、汚泥に含有させる脱水助剤中の水の含有量（含水率）の上限としては、９７％が好ましく、７５％がより好ましい。汚泥に含有させる脱水助剤中の水の含有量の下限としては、５％が好ましく、４０％がより好ましい。含水率を上記範囲に調整することが、脱水助剤を得るための流動電位値調整手段における完成原料の作業性や搬送時の搬送コストの面でより好ましい。さらに、上記含水率が上記上限を超えると、汚泥中に細孔が十分に形成されなくなるおそれがある。逆に、上記含水率が上記下限未満の場合、フィブリルが互いに接着し網目状構造が膨潤し難くなるおそれがある。ここで脱水助剤の水の含有量（含水率）とは、脱水助剤中のパルプ繊維間に存在する自由水の質量ベースの含有量を表すものであり、ＪＩＳ−Ｐ−８２２５：２００３「パルプ−紙料の固形分濃度測定方法」に準拠し測定される値である。
【００３２】
上述のように、フィブリルを乾燥させない場合における上記パルプの保水度は、１３０質量％以下が好ましく、１２０質量％以下がより好ましい。上記保水度が上記上限を超えると、上記細孔の大きさが適切なものとならず、汚泥の脱水効率が向上し難くなるおそれがある。ここで保水度とは、パルプ繊維中に取り込まれ保持された水分量を表すものであり、Ｊ．ＴＡＰＰＩ−Ｎｏ．２６に準拠し測定する値である。
【００３３】
［脱水助剤の製造方法］
当該脱水助剤の製造方法としては、パルプを叩解又は混練する工程（以下、「叩解等工程」ともいう。）、パルプを分級する工程（以下、「分級工程」ともいう。）、及びパルプの流動電位値を調節する工程（以下、「流動電位値調整工程」ともいう。）を主に備える。また、パルプ中の夾雑物等を除去する工程（以下、「除去工程」ともいう。）を備えるとよい。以下、各工程について説明する。
【００３４】
（除去工程）
本工程では、パルプ中の種々の夾雑物、未離解繊維等を除去する。この夾雑物等の除去は、通常のスクリーン処理等により行うことができる。
【００３５】
（叩解等工程）
本工程では、パルプを叩解又は混練することにより、パルプ繊維を微細化し、又パルプ繊維にフィブリルが形成される。
【００３６】
上記叩解及び混練は、公知の装置を用いて行うことができる。この叩解に用いる装置としては、例えばリファイナー、ビーター、ＰＦＩミル等が挙げられる。また、上記混練に用いる装置としては、例えばディスパーザー、マイカプロセッサ、ニーダー等が挙げられる。
【００３７】
（分級工程）
本工程では、叩解又は混練処理後のパルプを分級する。これにより、パルプの重量平均繊維長のばらつきが小さくなり、上記標準偏差の３σを上記の好適な範囲とすることができる。
【００３８】
分級処理は、パルプを水で希釈し、公知の分級装置により脱水濃縮すること等により行われる。この水の添加量としては、風乾パルプ１００質量部に対し６５００質量部以上が好ましい。また、水で希釈した後のパルプ濃度としては、１．５質量％以下が好ましい。
【００３９】
上記分級装置としては、通常パルプ等の洗浄に用いられる装置を使用でき、例えばＳＰフィルター等のフィルター、重量クリーナー等のクリーナー、ウォッシャー、シックナー、エキストラクター、フィルタープレス、スクリーン、篩い等が挙げられる。
【００４０】
（流動電位値調整工程）
本工程では、分級後のパルプの流動電位値を低下又は上昇させる。これにより、パルプの流動電位値を上述の好適な範囲とすることができる。
【００４１】
パルプの流動電位値の調整方法としては、例えば酸化処理剤を用いる酸化処理、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）等の触媒の利用、ｐＨ調整剤の添加、カチオン化澱粉等のカチオン性化合物の添加、アニオン性ポリアクリルアミド等のアニオン性化合物の添加などが挙げられる。上記カチオン性化合物及びアニオン性化合物としては、通常紙力増強剤等としてパルプに添加されるものを好適に使用できる。また、上記ｐＨ調整剤としては、通常パルプのｐＨ調整に用いられるものを使用でき、例えば苛性曹達、ケイ酸曹達、アンモニア水等が挙げられる。
【００４２】
パルプの流動電位値の調製方法としては、酸化処理が好ましい。この酸化処理としては公知のものを採用でき、例えば酸素、塩素、アルカリ、オゾン、次亜塩素酸曹達、過酸化水素、二酸化塩素等を主成分とする酸化処理剤を用いた酸化処理が挙げられる。これらの中で、次亜塩素酸曹達、及び二酸化塩素が好ましい。また、上記方法を単独で用いてもよく、複数の方法を組み合わせてもよい。
【００４３】
流動電位値の調整方法として酸化処理を用いる場合、パルプに対する酸化処理剤の添加量の上限としては、１０質量％が好ましく、８質量％がより好ましく、５質量％がさらに好ましい。一方、上記添加量の下限としては、０．１質量％が好ましく、０．３質量％がより好ましい。上記添加量が上記上限を超えると、パルプの流動電位値が過度に低下するおそれがある。逆に、上記添加量が上記下限未満の場合、パルプの流動電位値が十分に低下しないおそれがある。
【００４４】
また、酸化処理の時間の上限としては、８時間が好ましく、６時間がより好ましい。一方、酸化処理時間の下限としては、１時間が好ましく、２時間がより好ましい。上記時間が上記上限を超えると、パルプの流動電位値が過度に低下するおそれがある。逆に、上記時間が上記下限未満の場合、パルプの流動電位値が十分に低下しないおそれがある。
【００４５】
流動電位値を調整した後のパルプの含水率を適宜調節することにより、固形状、液体状等の当該脱水助剤を得ることができる。
【００４６】
＜汚泥の脱水方法＞
当該脱水助剤を用いて汚泥を脱水する方法としては、例えば汚泥に当該脱水助剤を添加する工程（以下、「脱水助剤添加工程」ともいう。）、汚泥に高分子凝集剤を添加する工程（以下、「高分子凝集剤添加工程」ともいう。）、及び汚泥を機械脱水する工程（以下、「脱水工程」ともいう。）を主に備えるものが挙げられる。
【００４７】
［脱水助剤添加工程］
本工程では、汚泥に当該脱水助剤を添加する。必要量の当該脱水助剤を一度に汚泥に添加してもよく、複数回に分けて添加してもよい。
【００４８】
当該脱水助剤の汚泥への添加量は、汚泥中のＳＳ濃度等に応じ適宜調整できるが、その上限としては、汚泥中のＳＳ分に対し３５質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。一方、上記添加量の下限としては、０．１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。上記添加量が上記上限を超えると、当該脱水助剤が汚泥中に均一に分散し難くなるおそれがある。逆に、上記添加量が上記下限未満の場合、汚泥中に細孔が十分に形成されないおそれがある。
【００４９】
［高分子凝集剤添加工程］
本工程では、汚泥に高分子凝集剤を添加する。これにより、汚泥中の微小な固形分が凝集する。
【００５０】
上記高分子凝集剤としては、通常汚泥の脱水に用いられるものを採用でき、例えばアニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、又は両性高分子凝集剤が挙げられる。これらの中で、カチオン性高分子凝集剤が好ましい。高分子凝集剤としてカチオン性高分子凝集剤を用いることで、汚泥中の微小な固形分がより効率良く凝集し、脱水効率が向上すると共に、流出する浮遊物質の量を低減できる。また、脱水後の汚泥の形状が良好に維持されるため、作業性も改善する。上記高分子凝集剤の態様としては、例えば水溶液、エマルション等が挙げられる。また、高分子凝集剤を汚泥に添加する際、適宜水等の溶媒を高分子凝集剤に加え、濃度を調整することが好ましい。上記高分子凝集剤は１種のみを用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
上記カチオン高分子凝集剤としては、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物（以下、「化合物（ｉ）」ともいう。）に由来する構造単位（以下、「構造単位（Ｉ）」ともいう。）を有する高分子化合物が好ましい。
【００５２】
上記化合物（ｉ）において、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化に用いる四級化剤としては、例えば塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル、ヨウ化エチル、ベンジルクロリド等のハロゲン化アルキル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等が挙げられる。
【００５３】
上記高分子化合物は、上記化合物（ｉ）以外の化合物に由来する構造単位を含んでもよいが、構造単位（Ｉ）を２０モル％以上含むことが好ましい。
【００５４】
上記化合物（ｉ）以外の化合物としては、化合物（ｉ）と共重合可能なものであればよいが、例えばビニル基含有アミド類、シアン化ビニル化合物、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、カルボン酸のビニルエステル、芳香族ビニル化合物等が挙げられる。
【００５５】
上記ビニル基含有アミド類としては、例えばアクリルアミド、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等が挙げられる。
【００５６】
上記シアン化ビニル化合物としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
【００５７】
上記（メタ）アクリル酸のアルキルエステルとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等が挙げられる。
【００５８】
上記カルボン酸のビニルエステルとしては、例えば酢酸ビニル等が挙げられる。
【００５９】
上記芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン等が挙げられる。
【００６０】
上記高分子化合物のＪＩＳ−Ｋ−７３６７：２００２「プラスチック−毛細管形粘度計を用いたポリマー希釈溶液の粘度の求め方−第１部：通則」に準拠し、１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を溶媒とし、３０℃の温度条件下で測定される固有粘度の下限としては、２００ｃｍ３／ｇが好ましい。上記固有粘度が上記下限未満の場合、汚泥中の固形分が十分に凝集しないおそれがある。
【００６１】
上記アニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウム及びアクリルアミドの共重合物、メタクリル酸ナトリウム及びアクリルアミドの共重合物、アルギン酸のナトリウム塩、グアーガムのナトリウム塩、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、澱粉のナトリウム塩等が挙げられる。
【００６２】
上記ノニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、澱粉、グアーガム、ゼラチン等が挙げられる。
【００６３】
上記両性高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノメチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノメチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物等が挙げられる。
【００６４】
当該脱水助剤の絶乾パルプ１００質量部に対する高分子凝集剤の添加量の上限としては、１０．０質量％が好ましく、１．５質量％がより好ましい。一方、上記添加量の下限としては、０．１質量％が好ましく、１．０質量％がより好ましい。上記添加量が上記上限を超えると、高分子凝集剤の添加量の増加に比して汚泥中の固形分の凝集性が向上せず、脱水コストが増加するおそれがある。一方、上記添加量が上記下限未満の場合、汚泥中の固形分の凝集が不十分となるおそれがある。
【００６５】
通常、用いる高分子凝集剤の種類に応じ酸又はアルカリを汚泥に添加して、汚泥のｐＨを調整する。例えば、高分子凝集剤としてカチオン性高分子凝集剤を使用する場合、汚泥のｐＨとしては中性〜アルカリ性が好ましい。従って、汚泥が酸性である場合はアルカリを汚泥に添加することが好ましい。
【００６６】
上述のように汚泥にアルカリを添加する場合、アルカリを汚泥に添加し十分に反応させた後にカチオン性高分子凝集剤を汚泥に添加してもよく、アルカリ及びカチオン性高分子凝集剤を同時に汚泥に添加してもよい。ただし、アルカリとカチオン高分子凝集剤を同時に添加する場合、これらを直接混合するとカチオン高分子凝集剤中の高分子化合物が沈殿析出するおそれがあるため、別々に添加することが好ましい。
【００６７】
上記脱水助剤添加工程と高分子凝集剤添加工程とは、同時に行ってもよく、順に行ってもよいが、まず上記脱水助剤添加工程を行い、次いで上記高分子凝集剤添加工程を行うことが好ましい。これらの工程をこの順で行うことにより、当該脱水助剤を汚泥中により均一に分散させることができる。
【００６８】
［脱水工程］
本工程では、当該脱水助剤及び上記高分子凝集剤を添加した汚泥を脱水する。この脱水処理に用いる脱水機としては、公知のものを使用でき、例えば加圧脱水機、真空脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機等が挙げられる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、本実施例で行った品質及び性能の評価方法は以下のとおりである。
【００７０】
＜評価方法＞
［流動電位値（単位：ｍＶ）］
パルプを純水で希釈し、固形分濃度５質量％の分散液とした。この分散液８００ｍＬを１Ｌビーカーに投入し、ゼータ電位測定装置（ＭＵＴＥＫ社の「ｍｏｄｅｌ：ＳＺＰ０６」）を用い、電気泳動光散乱測定法により流動電位値を測定した。
【００７１】
［重量平均繊維長（単位：ｍｍ）］
ＪＩＳ−Ｐ−８２２０：２０１２「パルプ−離解方法」に準拠して離解したパルプについて、重量平均繊維長をＪ．ＴＡＰＰＩ−Ｎｏ．５２に準拠し測定した。
【００７２】
［カッパー価（単位：なし）］
ＪＩＳ−Ｐ−８２１１：２０１１「パルプ−カッパー価試験方法」に準拠し測定した。
【００７３】
［含水率（単位：％）］
ＪＩＳ−Ｐ−８２２５：２００３「パルプ−紙料の固形分濃度測定方法」に準拠し測定した。
【００７４】
＜実施例１＞
以下の原料を用いて、下記の製造方法に従い脱水助剤を得た。
【００７５】
［除去工程、叩解等工程及び分級工程］
夾雑物を除去した針葉樹系漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）を配合し、ＰＦＩミル（熊谷理機工業社）を用いて叩解を行った。その後、パルプ篩分試験機（熊谷理機工業社）を用いて分級を行った。
【００７６】
［酸化工程］
上記分級後のパルプを、絶乾質量が２８０ｇになるように計量し、４０ｍｍ×５０ｍｍの大きさのビニール袋に投入した。このビニール袋に二酸化塩素を０．１質量％投入し、さらにパルプ濃度が１０質量％となるように純水を添加した。このビニール袋を約１０分間手で揉み、内容物を均一に混ぜ合わせた。その後、吸引機を用いてビニール袋内の空気を吸引し、ビニール袋内を密閉した。密閉後のビニール袋を、７５℃に加温したウォーターバス（ヤマト科学社の「ｍｏｄｅｌ：ＢＸ−３１」）に浸漬し、５時間静置した。その後、ビニール袋をウォーターバスから取り出し、ビニール袋内に純水を添加してパルプを希釈した。このパルプをＮｏ．２ろ紙を用いて吸引ろ過した。以上の操作をさらにもう一巡行い、パルプを漂白することで脱水助剤を製造した。
【００７７】
＜実施例２〜７、比較例１〜５＞
実施例１の原料、処理に用いた薬品の種類及び添加量並びに処理時間等を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様にして脱水助剤を製造した。これらの脱水助剤の各種物性を表２に示す。
【００７８】
【表１】
0006411182.tif 000002
【００７９】
【表２】
0006411182.tif 000003
【００８０】
＜評価＞
［脱水性］
次の手順で脱水性を評価した。まず、下水処理設備で生じる水分９８質量％の消化汚泥２００ｃｃをビーカー３００ｃｃに投入し、脱水助剤を表３の記載に沿って添加し、よく撹拌する。この汚泥に高分子凝集剤（アクリレート系、中カチオン、分子量：５００万）を消化汚泥固形分に対して固形分で１．５質量％添加し、さらに撹拌する。凝集させた汚泥を網で重力ろ過し、ろ布上に置いたパイプに流し込む。その後パイプを外し、下ろ布に乗っている汚泥に上ろ布を重ねる。このろ布で挟み込んだ汚泥を面圧０．１Ｍｐａにて加圧脱水する。この汚泥について、下式を用いて算出した消化汚泥の含水率低下割合で、脱水性を評価した。
消化汚泥の含水率低下割合（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ
Ａ：脱水前の消化汚泥含水率（％）
Ｂ：脱水後の消化汚泥含水率（％）
【００８１】
【表３】
0006411182.tif 000004
【００８２】
表３の結果から明らかなように、実施例の脱水助剤を用いた場合、脱水後の汚泥の含水率が大きく低下していた。一方、比較例の脱水助剤を用いた場合、脱水後の汚泥の含水率の低下の度合いが小さく、脱水効率は十分に向上していなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
上述のように、当該脱水助剤を用いることで、汚泥の脱水効率の向上と低コスト化とを両立できる。そのため、当該脱水助剤は、このような特性が求められる用途、特に製紙排水の汚泥脱水処理に好適に用いることができる。