(57)【要約】【課題】本発明は、硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤の添加の必要がないイオン交換樹脂の再生方法であって、製紙工場において有用なイオン交換樹脂の再生方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生方法であって、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程を含むイオン交換樹脂の再生方法、該イオン交換樹脂の再生方法を含む製紙工場排水の処理方法、イオン交換樹脂の再生装置、及び製紙工場排水の処理装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生方法であって、
前記イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程を含むことを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】
前記ナトリウムイオン含有廃液は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼した際に得られる捕集灰を含む溶液である請求項１に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
【請求項３】
前記硬度成分はカルシウムイオンである請求項１又は２に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
【請求項４】
前記ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程では、前記硬度成分の２倍モル当量以上のナトリウムイオンを流通させる請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
【請求項５】
前記ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程は、塩酸を流通させる工程を含み、
前記塩酸を流通させる工程は、前記ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の途中に設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
【請求項６】
製紙工場排水から硬度成分を除去する工程を含む製紙工場排水の処理方法であって、
前記硬度成分を除去する工程は、イオン交換樹脂が硬度成分を吸着する工程であり、
前記製紙工場排水の処理方法は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程をさらに含み、
前記イオン交換樹脂を再生する工程では、前記イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させることを特徴とする製紙工場排水の処理方法。
【請求項７】
前記硬度成分を除去する工程と、前記硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程は、並行する工程である請求項６に記載の製紙工場排水の処理方法。
【請求項８】
パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼して捕集灰を得る工程をさらに含み、
前記ナトリウムイオン含有廃液は、前記捕集灰を含む溶液である請求項６又は７に記載の製紙工場排水の処理方法。
【請求項９】
前記イオン交換樹脂を再生する工程は、塩酸を流通させる工程を含み、
前記塩酸を流通させる工程は、前記イオン交換樹脂を再生する工程の途中に設けられる請求項６〜８のいずれか１項に記載の製紙工場排水の処理方法。
【請求項１０】
硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生装置であって、
前記イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる手段を備えることを特徴とするイオン交換樹脂の再生装置。
【請求項１１】
前記イオン交換樹脂に、さらに塩酸を流通させる手段を備える請求項１０に記載のイオン交換樹脂の再生装置。
【請求項１２】
前記イオン交換樹脂の再生装置は少なくとも２つのイオン交換樹脂を有する請求項１０又は１１に記載のイオン交換樹脂の再生装置。
【請求項１３】
製紙工場排水から硬度成分を除去するイオン交換樹脂と、回収ボイラとを含む製紙工場排水の処理装置であって、
前記回収ボイラは、濃縮黒液を燃焼させて捕集灰を得る装置であり、
前記製紙工場排水の処理装置は、前記回収ボイラで得られた捕集灰を含む溶液を、イオン交換樹脂に流通させる手段を含むことを特徴とする製紙工場排水の処理装置。
【請求項１４】
前記製紙工場排水の処理装置は、前記回収ボイラの下流に、さらに脱カリ槽を含み、
前記脱カリ槽では、ナトリウム成分を再結晶化することで、脱カリ廃液が生成される請求項１３に記載の製紙工場排水の処理装置。
【請求項１５】
前記製紙工場排水の処理装置は、凝集沈殿処理装置を備え、
前記凝集沈殿処理装置は、前記イオン交換樹脂の上流に設けられる請求項１３又は１４に記載の製紙工場排水の処理装置。
【請求項１６】
前記製紙工場排水の処理装置は、膜処理装置を備え、
前記膜処理装置は、前記イオン交換樹脂の下流に設けられる請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の製紙工場排水の処理装置。
【請求項１７】
前記製紙工場排水の処理装置は、さらに塩酸貯留槽と、前記塩酸貯留槽から塩酸をイオン交換樹脂に流通させる手段とを含む請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の製紙工場排水の処理装置。
【請求項１８】
前記製紙工場排水の処理装置は少なくとも２つのイオン交換樹脂を有する請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の製紙工場排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂の再生方法、製紙工場排水の処理方法、イオン交換樹脂の再生装置及び製紙工場排水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙工場ではパルプ製造工程や抄紙工程等において大量の水が使用されており、これらの工程の排水のみならず、マシン排水や塗料排水等も排水として排出される。このような排水は、河川、海域等の公共用水域に排出されるが、環境保全の観点から、ある程度の浄化処理が行われた後に排出されている。
【０００３】
近年は、浄化処理がなされた排水を、工業用水として再利用することが検討されている。再利用水を得るためには、排水を多段階処理し、再利用に耐え得るレベルまで浄化することが必要である。
【０００４】
製紙工場排水には、カルシウムイオン等が多く含まれている。カルシウムイオンは、膜処理を含む排水の高度処理工程において、スケールの原因物質といった有害物質となることがあり、その前段までの工程において除去される必要がある。カルシウムイオンを除去する方法としては、排水のｐＨを上昇させることでカルシウムを析出させて分離回収する方法や、イオン交換樹脂によって、カルシウムイオンを含む２価金属イオンを吸着する方法が知られている。
【０００５】
イオン交換樹脂によって、２価金属イオンを吸着除去する場合、２価金属イオンを含む排水をイオン交換樹脂に流通させ続けると、イオン交換機能が飽和状態となる。このような飽和状態のイオン交換樹脂には、再生処理を行う必要がある。例えば、特許文献１〜３には、イオン交換樹脂の再生方法が開示されており、イオン交換樹脂の再生液として、清浄水や各種廃液を利用することが検討されている。なお、特許文献１及び２においては、清浄水や廃液に再生剤として硫酸や水酸化ナトリウム等が添加されている。また、特許文献３では、鋼板の製造工程で発生する酸性廃液やアルカリ性廃液を再生液として使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−９４３４９号公報
【特許文献２】特開昭５９−１９５４９号公報
【特許文献３】特開２００８−１８３５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されたようなイオン交換樹脂の再生方法においては、硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤を添加する必要があり、イオン交換樹脂を再生する度に、再生剤を投入する必要がある。このため、再生に必要な薬剤のコストが膨大になることに加え、排水中の総溶存固形分(ＴＤＳ)の増加に伴い浸透圧が上昇するという問題があった。また、特許文献３に記載されたようなイオン交換樹脂の再生方法においては、所定の中和反応と凝集沈殿処理工程を設ける必要があり、鋼板の製造工程以外の製造工程には不向きである場合があった。
【０００８】
そこで本発明者は、このような従来技術の課題を解決するために、硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤の添加の必要がないイオン交換樹脂の再生方法であって、製紙工場において有用なイオン交換樹脂の再生方法を提供することを目的として検討を進めた。さらに、本発明者は、上記のようなイオン交換樹脂の再生方法を含む製紙工場排水の処理方法、イオン交換樹脂の再生装置及び製紙工場排水の処理装置を提供することも目的として検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者は、イオン交換樹脂を再生する際に、ナトリウムイオン含有廃液を流通させることにより、イオン交換樹脂の再生に必要なコストを抑制でき、再生廃液に由来する浸透圧の上昇を回避し、廃液を有効活用し得ることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
【００１０】
［１］硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生方法であって、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程を含むことを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。
［２］ナトリウムイオン含有廃液は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼した際に得られる捕集灰を含む溶液である［１］に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
［３］硬度成分はカルシウムイオンである［１］又は［２］に記載のイオン交換樹脂の再生方法。
［４］ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程では、硬度成分の２倍モル当量以上のナトリウムイオンを流通させる［１］〜［３］のいずれかに記載のイオン交換樹脂の再生方法。
［５］ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程は、塩酸を流通させる工程を含み、塩酸を流通させる工程は、ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の途中に設けられる［１］〜［４］のいずれかに記載のイオン交換樹脂の再生方法。
［６］製紙工場排水から硬度成分を除去する工程を含む製紙工場排水の処理方法であって、硬度成分を除去する工程は、イオン交換樹脂が硬度成分を吸着する工程であり、製紙工場排水の処理方法は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程をさらに含み、イオン交換樹脂を再生する工程では、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させることを特徴とする製紙工場排水の処理方法。
［７］硬度成分を除去する工程と、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程は、並行する工程である［６］に記載の製紙工場排水の処理方法。
［８］パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼して捕集灰を得る工程をさらに含み、ナトリウムイオン含有廃液は、捕集灰を含む溶液である［６］又は［７］に記載の製紙工場排水の処理方法。
［９］イオン交換樹脂を再生する工程は、塩酸を流通させる工程を含み、塩酸を流通させる工程は、イオン交換樹脂を再生する工程の途中に設けられる［６］〜［８］のいずれかに記載の製紙工場排水の処理方法。
［１０］硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生装置であって、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる手段を備えることを特徴とするイオン交換樹脂の再生装置。
［１１］イオン交換樹脂に、さらに塩酸を流通させる手段を備える［１０］に記載のイオン交換樹脂の再生装置。
［１２］イオン交換樹脂の再生装置は少なくとも２つのイオン交換樹脂を有する［１０］又は［１１］に記載のイオン交換樹脂の再生装置。
［１３］製紙工場排水から硬度成分を除去するイオン交換樹脂と、回収ボイラとを含む製紙工場排水の処理装置であって、回収ボイラは、濃縮黒液を燃焼させて捕集灰を得る装置であり、製紙工場排水の処理装置は、回収ボイラで得られた捕集灰を含む溶液を、イオン交換樹脂に流通させる手段を含むことを特徴とする製紙工場排水の処理装置。
［１４］製紙工場排水の処理装置は、回収ボイラの下流に、さらに脱カリ槽を含み、脱カリ槽では、ナトリウム成分を再結晶化することで、脱カリ廃液が生成される［１３］に記載の製紙工場排水の処理装置。
［１５］製紙工場排水の処理装置は、凝集沈殿処理装置を備え、凝集沈殿処理装置は、イオン交換樹脂の上流に設けられる［１３］又は［１４］に記載の製紙工場排水の処理装置。
［１６］製紙工場排水の処理装置は、膜処理装置を備え、膜処理装置は、イオン交換樹脂の下流に設けられる［１３］〜［１５］のいずれかに記載の製紙工場排水の処理装置。
［１７］製紙工場排水の処理装置は、さらに塩酸貯留槽と、塩酸貯留槽から塩酸をイオン交換樹脂に流通させる手段とを含む［１３］〜［１６］のいずれかに記載の製紙工場排水の処理装置。
［１８］製紙工場排水の処理装置は少なくとも２つのイオン交換樹脂を有する［１３］〜［１７］のいずれかに記載の製紙工場排水の処理装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のイオン交換樹脂の再生方法を用いることによって、硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤の添加の必要がなくなり、イオン交換樹脂の再生にかかるコストを抑制することができる。また、本発明のイオン交換樹脂の再生方法では、製紙工場排水の処理工程で得られるナトリウムイオン含有廃液を用いることができるため、廃液の有効活用が可能となり、イオン交換樹脂の再生を行うことにより新たな廃液が発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、排水処理設備の一例を説明する図である。
【図２】図２は、イオン交換樹脂の再生装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
（イオン交換樹脂の再生方法）
本発明は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生方法に関する。本発明のイオン交換樹脂の再生方法は、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程を含む。本発明では、イオン交換樹脂の再生液として、ナトリウムイオン含有廃液を用いるため、再生液に硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤を別途添加する必要がない。また、ナトリウムイオン含有廃液としては、製紙工場排水の処理工程で得られる廃液を利用することができるため、製紙工場の排水処理システムの中で生じる廃液を有効活用することが可能となる。また、イオン交換樹脂の再生には、多量の再生液が必要とされるが、本発明では、再生液に廃液を利用することができるため、別途再生液を準備及び処理する必要がなくなり、製紙工場全体の排水量を削減することができる。
【００１５】
ここで、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂における、硬度成分の吸着率は、５０％以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。なお、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂は、硬度成分が飽和したイオン交換樹脂であってもよい。ここで、吸着率とは、イオン交換樹脂に吸着可能な硬度成分を１００とした際に、イオン交換樹脂に吸着している硬度成分が占める割合である。本発明のイオン交換樹脂の再生方法では、ある程度以上の硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生することが好ましい。
【００１６】
イオン交換樹脂を再生する際には、イオン交換樹脂に再生液を流通させる。再生手順としては、（１）逆洗浄、（２）再生、（３）押出・水洗の工程を順に行うことが好ましいが、本発明のイオン交換樹脂の再生方法は少なくとも（２）再生工程を含めばよい。
【００１７】
（１）逆洗浄工程では、まず、脱イオンと逆方向に水を流す。ここで、脱イオンとは、イオン交換樹脂で硬度成分を吸着することをいう。逆洗浄工程において、脱イオンと逆方向に水を流すことにより、イオン交換樹脂をほぐしながら、懸濁物を洗い出すことができる。
【００１８】
（２）再生工程では、ナトリウムイオン含有廃液をイオン交換樹脂に流通させる。ナトリウムイオン含有廃液の流通方向は、脱イオンの方向と同じ方向（並流再生）であっても逆方向（向流再生）であってもよいが、向流再生であることが好ましい。再生工程では、再生によって放出されたカルシウムイオンが、アルカリ条件下で炭酸イオンと結合することで、不溶性の炭酸カルシウムが析出する。向流再生を行うことで、このような不溶性の炭酸カルシウムによるイオン交換樹脂の閉塞を防ぐことができる。なお、ナトリウムイオン含有廃液をイオン交換樹脂に流通させる方法としては、例えば、バルブ切り替え等によりナトリウムイオン含有廃液を流路や流速を変化させることで流通させる方法が挙げられる。
【００１９】
再生工程では、硬度成分の２倍モル当量以上のナトリウムイオンを流通させることが好ましく、３倍モル当量以上のナトリウムイオンを流通させることがより好ましい。ナトリウムイオンの流通量を上記範囲とすることにより、イオン交換樹脂の再生率を８０％以上とすることができる。ここで、再生率とは、イオン交換樹脂の総交換容量を１００とした際に、再生後の交換可能な交換容量が占める割合である。
【００２０】
（３）押出・水洗工程は、水でイオン交換樹脂を洗浄する工程である。ここでは、未反応のナトリウムイオン等を水で洗浄する。この場合、水は、ナトリウムイオン含有廃液と同様の流速で流通させることが好ましい。
【００２１】
本発明では、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する。ここで、硬度成分は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンから選択される少なくとも１種であることが好ましく、カルシウムイオンであることがより好ましい。なお、カルシウムイオンは、製紙工場排水に多く含まれており、特に、パルプ製造工程や、抄紙工程、塗工工程から排出される排水に多く含まれている。このため、本発明のイオン交換樹脂の再生方法は、製紙工場排水の処理工程で用いられるイオン交換樹脂を再生する際に好ましく用いられる。
【００２２】
再生工程は、さらに塩酸を流通させる工程を含むことが好ましく、このような塩酸を流通させる工程は、ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の途中に設けられることが好ましい。ここで、ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の途中とは、ナトリウムイオン含有廃液の流通の開始から終了までの間に設けられる時間帯であればよい。このような時間帯は、ナトリウムイオン含有廃液の流通の開始から終了までの全時間帯であってもよく、ナトリウムイオン含有廃液の流通の開始から終了までの一部の時間帯であってもよい。また、このような時間帯は、間欠的に設けられていてもよい。
塩酸を流通させる工程は、ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の後半に設けられることも好ましい。ここで、ナトリウムイオン含有廃液を流通させる工程の後半とは、ナトリウムイオン含有廃液を流通させるためにかかる時間をＴ分とした場合に、１／２Ｔ分経過以降の時間をいう。
【００２３】
なお、本発明で用いるナトリウムイオン含有廃液はアルカリ性溶液である場合が多く、このような場合、再生工程で排出されたカルシウムは炭酸カルシウムとして析出し易くなる。しかし、再生工程の途中において、塩酸を流通させることにより、炭酸カルシウムが再溶解し、その際に炭酸ガスが生じる。この炭酸ガスは、バブリング効果を発揮するものであり、このバブリング効果によってイオン交換樹脂の洗浄効率が高められる。
【００２４】
本発明で用いるナトリウムイオン含有廃液は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼した際に得られる捕集灰を含む溶液であることが好ましい。
通常、製紙工場において、パルプ製造工程では、木材チップを蒸解する蒸解工程を含む。蒸解工程では、黒液が発生し、この黒液はエバポレータ等で濃縮されることで濃縮黒液となる。濃縮黒液は、回収ボイラに送られ、回収ボイラの燃料となる。回収ボイラにおいて濃縮黒液を燃焼させた際には、捕集灰が生じる。捕集灰は、回収ボイラの煙道中に設置した電機集塵機で捕集された飛灰であり、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどを主成分とするものである。捕集灰は水に溶解され、この溶解液を冷却することで、硫酸ナトリウムを析出させる。析出した硫酸ナトリウムはナトリウム源として再利用され、塩化ナトリウム、塩化カリウム、溶存分の硫酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウム等が含まれた残りの溶液は、脱カリ廃液となり、この脱カリ廃液がナトリウムイオン含有廃液として用いられる。
【００２５】
また、本発明で用いるナトリウムイオン含有廃液は、焼却炉スクラバー廃液であることも好ましい。ここで、スクラバーとは、紙やプラスチック類の焼却炉の排ガス処理装置であり、アルカリを含む洗浄液によって酸性成分を含む排ガスを中和処理するための装置である。スクラバーでは、塩化水素ガスや亜硫酸ガスなどを、水酸化ナトリウム溶液中を通過させて無害化しており、スクラバーから排出される廃液には主に塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどが含まれる。このように、スクラバー廃液には、ナトリウムイオンが高濃度で含まれており、ナトリウムイオン含有廃液として用いることができる。
【００２６】
（製紙工場排水の処理方法）
本発明は、製紙工場排水から硬度成分を除去する工程を含む製紙工場排水の処理方法に関するものでもある。本発明の製紙工場排水の処理方法における硬度成分を除去する工程は、イオン交換樹脂が硬度成分を吸着する工程である。また、製紙工場排水の処理方法は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程をさらに含む。イオン交換樹脂を再生する工程では、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる。
本発明では、イオン交換樹脂の再生する工程において、ナトリウムイオン含有廃液を用いるため、再生液に硫酸や水酸化ナトリウム等の再生剤を別途添加する必要がない。また、ナトリウムイオン含有廃液としては、製紙工場排水の処理工程で得られる廃液を利用することができるため、製紙工場の排水処理システムの中で生じる廃液を有効活用することが可能となる。また、イオン交換樹脂の再生には、多量の再生液が必要とされるが、本発明では、再生液に廃液を利用することができるため、別途再生液を準備及び処理する必要がなくなり、製紙工場全体の排水量を削減することができる。
【００２７】
図１は、製紙工場における排水処理方法を説明する図である。図１に示されているように、排水処理工程は、木材チップと蒸解薬液を混合して、蒸解を行う工程を含む。このような蒸解は蒸解釜１０で行われる。蒸解工程で得られたパルプは、洗浄工程に送られる。洗浄工程は図１における洗浄装置１２で行われる。洗浄工程は複数工程あることが好ましく、洗浄装置１２は例えば洗浄塔とその他の洗浄装置から構成されることが好ましい。洗浄が行われたパルプは、次いで、抄紙工程に送られる。抄紙工程は抄紙機１４で行われる。ここでは、円網抄紙機、長網抄紙機、傾斜型抄紙機等の公知の抄紙機を用いることができる。抄紙工程で得られた紙基材には、必要に応じて表面に塗工が施される。この場合、塗工装置１６において塗工処理が施される。
洗浄工程、抄紙工程及び塗工工程では、各々排水が排出される。これらの排水はカルシウムイオンを多く含む排水である。各々の工程で排出された排水は１つにまとめられた後に、排水処理工程に送られる。
【００２８】
製紙工場排水は、河川、海域等の公共用水域に排出されてもよいが、工業用水として再利用されてもよい。いずれの場合においても、ある程度の浄化処理が必要であり、排水処理工程は多段階工程となることが通常である。本発明の製紙工場排水の処理方法においては、排水処理工程の１工程としてイオン交換工程を含む。このイオン交換工程においては、製紙工場排水に多く含まれるカルシウムイオンを除去する。
【００２９】
排水処理工程では、イオン交換工程の前工程として、排水処理工程Ｐを含むことが好ましい。排水処理工程Ｐは、排水処理装置２０で行われることが好ましい。排水処理工程Ｐには、複数の工程が含まれていてもよく、例えば、活性汚泥処理工程、凝集沈殿処理工程、沈殿処理工程、加圧浮上処理工程、生物膜処理工程、嫌気処理工程から選択される少なくとも１工程を含むことが好ましく、２工程以上を含むことが好ましい。中でも、排水処理工程Ｐは、活性汚泥処理工程と、凝集沈殿処理工程をこの順で含むことが好ましい。
【００３０】
排水処理工程Ｐを経た排水は、次いで、イオン交換工程に送られる。イオン交換工程では、排水をイオン交換樹脂に流通させ、カルシウムイオン等の２価金属イオンをイオン交換樹脂に吸着させ、カルシウムイオン等の２価金属イオンが除去された処理排水を得る。図１では、排水処理工程Ｐを経た排水は、イオン交換樹脂１００に送られている。
本発明においては、同種のイオン交換樹脂が複数個備えられていることが好ましい。これにより、１つのイオン交換樹脂のイオン交換能力が飽和状態となった場合に、排水を別のイオン交換樹脂に流すことで、排水処理ラインを停止させることなく操業させることができる。例えば、図１では、同種のイオン交換樹脂が２個備えられている。排水処理工程Ｐを経た排水まずは、イオン交換樹脂１００に送られるが、イオン交換樹脂１００が飽和状態となった際には、点線の経路で送液がなされ、排水処理工程Ｐを経た排水はイオン交換樹脂１０１に送られる。
【００３１】
上記の経路（点線の経路）で排水処理を行っている際には、この処理と並行してイオン交換樹脂１００の再生処理が行われる。また、イオン交換樹脂１００に排水処理工程Ｐを経た排水が送液されている場合（実線の経路）には、この処理と並行してイオン交換樹脂１０１の再生処理が行われる。このように、本発明の製紙工場排水の処理方法においては、硬度成分を除去する工程と、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂を再生する工程は、並行する工程であることが好ましい。
図１では、排水処理工程Ｐを経た排水がイオン交換樹脂１００に送液されている場合であって、イオン交換樹脂１０１の再生を行う場合を説明する。この場合、図１では、排水処理工程Ｐを経た排水は、実線で示された経路で送液される。また、イオン交換樹脂１０１には実線で示された経路で再生液が送液される。図１に示されているように、イオン交換樹脂１０１には、ナトリウムイオン含有廃液が送液されている。
【００３２】
ナトリウムイオン含有廃液は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼した際に得られる捕集灰を含む溶液であることが好ましく、本発明の製紙工場排水の処理方法は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼して捕集灰を得る工程を含むことが好ましい。濃縮黒液は木材チップの蒸解工程で得られた黒液を濃縮したものである。具体的には、木材チップの蒸解工程で得られた黒液は、エバポレータ３０等の濃縮装置で濃縮される。このように濃縮された黒液が濃縮黒液である。濃縮黒液は、次いで回収ボイラ４０に送られ、回収ボイラ４０の燃料となる。ここで、回収ボイラ４０では、濃縮黒液を燃焼させて捕集灰が排出される。捕集灰は、回収ボイラの煙道中に設置した電機集塵機で捕集された飛灰であり、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどを主成分とするものである。捕集灰は水に溶解され、この溶解液を冷却することで、硫酸ナトリウムを析出させる。析出した硫酸ナトリウムはナトリウム源として再利用され、塩化ナトリウム、塩化カリウム、溶存分の硫酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウム等が含まれた残りの溶液は、脱カリ廃液となり、この脱カリ廃液がナトリウムイオン含有廃液として用いられる。
【００３３】
イオン交換樹脂を再生する工程は、塩酸を流通させる工程を含むことが好ましく、塩酸を流通させる工程は、イオン交換樹脂を再生する工程の途中に設けられることが好ましい。また、塩酸を流通させる工程は、イオン交換樹脂を再生する工程の後半に設けられることが好ましい。
塩酸は、塩酸貯留槽６０に貯留されていることが好ましい。塩酸貯留槽６０は、塩酸をイオン交換樹脂に送液するポンプや所定時間に送液が開始されるシステムを備えていることが好ましい。本発明では、イオン交換樹脂を再生する工程の途中において、塩酸を流通させることにより、炭酸カルシウムが再溶解し、その際に生じる炭酸ガスのバブリング効果で、イオン交換樹脂の洗浄効率をより高めることができる。
【００３４】
なお、排水処理工程Ｐを経た排水がイオン交換樹脂１０１に送液されている場合であって、イオン交換樹脂１００の再生を行う場合は、図１において点線で示した方向に排水及び再生液が送液されることとなる。
【００３５】
イオン交換樹脂の再生工程で排出された廃液は、系外に排出される。この廃液は、上述した脱カリ廃液と共に排出される。本発明では、脱カリ廃液をナトリウムイオン含有廃液と用いることが好ましく、イオン交換樹脂の再生工程で排出された廃液は脱カリ廃液と類似した水質であるため、脱カリ廃液の処理水質に大きな変動がない。このため、脱カリ廃液及びイオン交換樹脂の再生工程で排出された廃液には、特別な処理を施さずとも、系外に排出することができる。
【００３６】
イオン交換工程でカルシウムイオン等が除去されたカルシウムイオン除去水は、ついで、排水処理工程Ｑに送られる。排水処理工程Ｑは、排水処理装置２５で行われることが好ましい。排水処理工程Ｑには、複数の工程が含まれていてもよく、例えば、膜処理工程、脱塩工程から選択される少なくとも１工程を含むことが好ましい。中でも、排水処理工程Ｑは、膜処理工程を含むことが好ましい。本発明では、イオン交換工程を膜処理工程の前に設けることで、膜処理工程における膜の目詰り等を抑制することができる。
【００３７】
排水処理工程Ｑを経た排水は処理水となり、公共用水域に排出されるか、工業用水として再利用される。このように、本発明の処理工程では、環境への負荷が少ない排水もしくは、工業用水として再利用が可能な再利用水を生成することができる。
【００３８】
（イオン交換樹脂の再生装置）
本発明は、硬度成分が吸着したイオン交換樹脂の再生装置に関するものでもある。本発明のイオン交換樹脂の再生装置は、イオン交換樹脂にナトリウムイオン含有廃液を流通させる手段を備える。ここで、硬度成分は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンから選択される少なくとも１種であることが好ましく、カルシウムイオンであることがより好ましい。なお、カルシウムイオンは、製紙工場排水に多く含まれており、特に、パルプ製造工程や、抄紙工程、塗工工程から排出される排水に多く含まれている。このため、本発明のイオン交換樹脂の再生装置は、製紙工場排水の処理工程で用いられるイオン交換樹脂を再生する際に好ましく用いられる。
【００３９】
図２は、本発明のイオン交換樹脂の再生装置の一例を示す図である。図２に示されているように、本発明のイオン交換樹脂の再生装置は、少なくとも２つの同種のイオン交換樹脂を備えていることが好ましい。図２では、イオン交換樹脂１００とイオン交換樹脂１０１が示されている。このように、イオン交換樹脂の再生装置が複数個のイオン交換樹脂を備えることにより、１つのイオン交換樹脂の交換能力が飽和状態となった場合であっても、別のイオン交換樹脂に送液することで、カルシウム除去処理を止めることなく操業させることができる。すなわち、イオン交換樹脂の再生装置においては、少なくとも２つのイオン交換樹脂のうち少なくとも１つのイオン交換樹脂が再生される。例えば、イオン交換樹脂１００が飽和状態となった際には、点線の経路でカルシウムイオン含有液の送液がなされ、カルシウムイオン含有液はイオン交換樹脂１０１に送られ、この間にイオン交換樹脂１００の再生処理が行われる。
【００４０】
図２では、カルシウムイオン含有液がイオン交換樹脂１００に送液されている場合であって、イオン交換樹脂１０１の再生を行う場合を説明する。この場合、図２では、カルシウムイオン含有液は、実線で示された経路で送液される。また、イオン交換樹脂１０１には実線で示された経路で再生液が送液される。図２に示されているように、本発明のイオン交換樹脂の再生装置は、イオン交換樹脂の少なくとも１つにナトリウムイオン含有廃液を流通させる手段を備えており、例えば、イオン交換樹脂１０１に、ナトリウムイオン含有廃液が送液される。
【００４１】
本発明のイオン交換樹脂の再生装置は、イオン交換樹脂の少なくとも１つに、さらに塩酸を流通させる手段を備えることが好ましい。塩酸を流通させる手段としては、塩酸貯留槽に貯留されている塩酸を、ポンプ等を使用してイオン交換樹脂に送液する手段等を挙げることができる。なお、塩酸を流通させる手段には、所定時間に送液が開始されるシステムが備えられていることも好ましい。
なお、塩酸は、イオン交換樹脂を再生する工程の途中において流通させることが好ましく、イオン交換樹脂を再生する工程の後半に流通させることがより好ましい。これにより、炭酸カルシウムが再溶解し、その際に生じる炭酸ガスのバブリング効果で、イオン交換樹脂の洗浄効率をより高めることができる。
【００４２】
（製紙工場排水の処理装置）
本発明は、製紙工場排水から硬度成分を除去するイオン交換樹脂と、回収ボイラとを含む製紙工場排水の処理装置に関するものでもある。ここで、回収ボイラは、濃縮黒液を燃焼させて捕集灰を得る装置である。また、製紙工場排水の処理装置は、回収ボイラで得られた捕集灰を含む溶液を、イオン交換樹脂に流通させる手段を含む。
【００４３】
図１は、製紙工場における排水処理装置の一例を示す図である。図１に示されているように、本発明の製紙工場排水の処理装置は、蒸解釜１０を有する。蒸解釜１０では、パルプを製造するために、木材チップと蒸解薬液を混合して、蒸解を行う。
また、本発明の製紙工場排水の処理装置は、洗浄装置１２及び抄紙機１４を有する。蒸解工程で得られたパルプは、洗浄装置１２に送られ、パルプの洗浄が行われる。なお、洗浄装置１２は複数の装置から構成されていてもよく、例えば洗浄塔とその他の洗浄装置から構成されることが好ましい。抄紙機１４としては、円網抄紙機、長網抄紙機、傾斜型抄紙機等の公知の抄紙機を挙げることができる。
抄紙工程で得られた紙基材には、必要に応じて表面に塗工が施されてもよい。この場合、製紙工場排水の処理装置は塗工装置１６を有することが好ましい。
【００４４】
洗浄装置１２、抄紙機１４及び塗工装置１６から排出された排水は、カルシウムイオンを多く含む。これらの排水は、排水処理装置２０に送液される。排水処理装置２０は、複数の処理装置を含んでいてもよく、例えば、活性汚泥処理装置、凝集沈殿処理装置、
沈殿処理装置、加圧浮上処理装置、生物膜処理装置、嫌気処理装置から選択される少なくとも１つの装置を含むことが好ましく、２つ以上の装置を含むことが好ましい。中でも、排水処理装置２０は、活性汚泥処理装置と、凝集沈殿処理装置を含むことが好ましく、活性汚泥処理装置の下流に凝集沈殿処理装置を含むことがより好ましい。
【００４５】
排水処理装置２０を経た排水は、次いで、イオン交換樹脂１００又はイオン交換樹脂１０１に送られる。イオン交換樹脂１００、１０１においては、カルシウムイオン等の２価金属イオンが除去される。本発明の製紙工場排水の処理装置は、同種のイオン交換樹脂を複数個備えていることが好ましい。これにより、１つのイオン交換樹脂のイオン交換能力が飽和状態となった場合に、排水を別のイオン交換樹脂に流すことで、排水処理ラインを停止させることなく操業させることができる。例えば、図１のようにイオン交換樹脂１００とイオン交換樹脂１０１を備えることが好ましい。排水処理装置２０を経た排水まずは、イオン交換樹脂１００に送られるが、イオン交換樹脂１００が飽和状態となった際には、点線の経路で送液がなされ、排水処理装置２０を経た排水はイオン交換樹脂１０１に送られる。
【００４６】
図１の実線は、排水処理装置２０を経た排水がイオン交換樹脂１００に送液されている場合であって、イオン交換樹脂１０１の再生を行う場合を示している。図１に示されているように、イオン交換樹脂１０１には、ナトリウムイオン含有廃液が送液されている。ナトリウムイオン含有廃液は、パルプ製造時に得られる濃縮黒液を燃焼した際に得られる捕集灰を含む溶液であることが好ましい。濃縮黒液は木材チップの蒸解工程で得られた黒液を濃縮したものである。具体的には、木材チップの蒸解釜１０で得られた黒液は、エバポレータ３０等の濃縮装置で濃縮される。このように濃縮された黒液が濃縮黒液である。濃縮黒液は、次いで回収ボイラ４０に送られ、回収ボイラ４０の燃料となる。ここで、回収ボイラ４０では、濃縮黒液を燃焼させて捕集灰が排出される。
【００４７】
本発明の製紙工場排水の処理装置は、回収ボイラ４０の下流に、さらに脱カリ槽５０を含むことが好ましい。カリ槽５０では、ナトリウム分を再結晶化することで、脱カリ廃液が生成される。脱カリ廃液には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、溶存分の硫酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウム等が含まれており、この脱カリ廃液がナトリウムイオン含有廃液として用いられる。
【００４８】
イオン交換樹脂１００又はイオン交換樹脂１０１を再生する際には、塩酸を流通させることが好ましい。塩酸は、塩酸貯留槽６０に貯留されていることが好ましく、本発明の製紙工場排水の処理装置は、塩酸貯留槽６０から塩酸をイオン交換樹脂に流通させる手段を備えていることが好ましい。さらに、塩酸貯留槽６０は、塩酸をイオン交換樹脂に送液するポンプや所定時間に送液が開始されるシステムを備えていることが好ましい。
なお、塩酸は、イオン交換樹脂を再生する工程の途中において流通させることが好ましく、イオン交換樹脂を再生する工程の後半に流通させることがより好ましい。これにより、炭酸カルシウムが再溶解し、その際に生じる炭酸ガスのバブリング効果で、イオン交換樹脂の洗浄効率をより高めることができる。
【００４９】
本発明の製紙工場排水の処理装置は、イオン交換樹脂１００及びイオン交換樹脂１０１の下流に排水処理装置２５を備えることが好ましい。排水処理装置２５は、膜処理装置、脱塩装置から選択される少なくとも１つの装置を含むことが好ましい。中でも、排水処理装置２５は、膜処理装置を含むことが好ましい。本発明では、イオン交換樹脂１００、１０１の下流に膜処理装置を備えることで、膜処理装置における膜の目詰り等を抑制することができる。
【００５０】
排水処理装置２５を経た排水は処理水となり、公共用水域に排出されるか、工業用水として再利用される。このように、本発明の処理工程では、環境への負荷が少ない排水もしくは、工業用水として再利用が可能な再利用水を生成することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０    蒸解釜
１２    洗浄装置
１４    抄紙機
１６    塗工装置
２０    排水処理装置
２５    排水処理装置
３０    エバポレータ
４０    回収ボイラ
５０    脱カリ槽
６０    塩酸貯留槽
１００  イオン交換樹脂
１０１  イオン交換樹脂
【図１】
2016198747.tif 000003
【図２】
2016198747.tif 000004