(57)【要約】【課題】アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減を効率的に達成することができる水処理装置を提供する。【解決手段】アニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、原水を凝集処理する凝集処理手段と、凝集処理におけるｐＨを３以上５．５以下に調整するｐＨ調整手段と、凝集処理を行った凝集処理液を活性炭吸着処理する活性炭吸着処理手段と、を有する水処理装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、
前記原水を凝集処理する凝集処理手段と、
前記凝集処理におけるｐＨを３以上５．５以下に調整するｐＨ調整手段と、
前記凝集処理を行った凝集処理液を活性炭吸着処理する活性炭吸着処理手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記原水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の値が１００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記活性炭吸着処理を行った活性炭吸着処理液を接触酸化処理する接触酸化処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項４】
アニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、
前記原水をｐＨ３以上５．５以下にて凝集処理する凝集処理工程と、
前記凝集処理を行った凝集処理液を活性炭吸着処理する活性炭吸着処理工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
前記原水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の値が１００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項４に記載の水処理方法。
【請求項６】
前記活性炭吸着処理を行った活性炭吸着処理液を接触酸化処理する接触酸化処理工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の水処理方法。
【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、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２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。
【０００６】
また、特許文献３では、有機物含有廃水を電解処理及び／又は凝集処理して一次処理水を取り出す電解処理装置と、上記一次処理水を活性汚泥処理して二次処理水を取り出す活性汚泥処理装置と、上記二次処理水のｐＨを酸性に調整するｐＨ調整槽と、ｐＨ調整された二次処理水を吸着処理して三次処理水を取り出す活性炭吸着装置を具備し、ｐＨを６．５以下に保つ廃水処理方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５１３７９号公報
【特許文献２】特開２００６−７５７５１号公報
【特許文献３】特開２００７−２９８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減を効率的に達成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】
【０００９】
本発明は、アニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、前記原水を凝集処理する凝集処理手段と、前記凝集処理におけるｐＨを３以上５．５以下に調整するｐＨ調整手段と、前記凝集処理を行った凝集処理液を活性炭吸着処理する活性炭吸着処理手段と、を有する水処理装置である。
【００１０】
また、前記水処理装置において、前記原水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の値が１００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、前記水処理装置において、前記活性炭吸着処理を行った活性炭吸着処理液を接触酸化処理する接触酸化処理手段を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、アニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、前記原水をｐＨ３以上５．５以下にて凝集処理する凝集処理工程と、前記凝集処理を行った凝集処理液を活性炭吸着処理する活性炭吸着処理工程と、を含む水処理方法である。
【００１３】
また、前記水処理方法において、前記原水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の値が１００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００１４】
また、前記水処理方法において、前記活性炭吸着処理を行った活性炭吸着処理液を接触酸化処理する接触酸化処理工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減を効率的に達成することができる水処理装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項２によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減をより効率的に達成することができる水処理装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項３によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減をより効率的に達成することができる水処理装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項４によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減を効率的に達成することができる水処理方法を提供することができる。
【００１９】
本発明の請求項５によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減をより効率的に達成することができる水処理方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の請求項６によると、アニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減をより効率的に達成することができる水処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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原水（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。
【００２２】
＜水処理装置及び水処理方法＞
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、装置洗浄水等のアニオン系界面活性剤を含有する水が排出される。
【００２３】
本発明者らが検討した結果によれば、トナー製造時等に発生するアニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、凝集処理後に活性汚泥による生物処理を行うと、活性汚泥処理装置での発泡が多く、この対策として多量の消泡剤が必要になり、処理コストが高くなるなどの問題があった。また、活性汚泥による生物処理の前に活性炭吸着処理を行っても、活性炭吸着による化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減性が悪く、活性炭の消費量が多くなる傾向にあった。
【００２４】
そこで、さらに検討したところ、トナー製造時等に発生するアニオン系界面活性剤を含む原水の処理において、原水の着色成分及び固形分をｐＨ３以上５．５以下の酸性にて凝集処理した後、活性炭吸着処理手段にて活性炭吸着処理することにより、アニオン系の界面活性剤を含む水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）低減を効率的に達成することが出来ることを見出した。これは、ｐＨ３以上５．５以下の酸性にて凝集処理した処理液においてアニオン系界面活性剤が非解離状態になり、活性炭に吸着されやすい状態となるため、活性炭吸着処理することによりアニオン系界面活性剤を効率的に除去することができ、その結果、必要以上の活性炭を使用する必要もなく、活性炭の使用量を低減することができる。
【００２５】
特に比較的生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の値が低い、アニオン系界面活性剤を含む水の処理に際して、使用する活性炭の消費量をより低減することができる。また、活性炭吸着処理の後段で活性汚泥処理等の生物処理を行う必要がなくなる。
【００２６】
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構成を示す。本実施形態に係る水処理装置１は、原水槽１０と、凝集処理手段としての反応槽１２、凝集槽１６及び凝集沈殿槽１８と、ｐＨ調整槽１４と、活性炭吸着処理手段としての活性炭吸着処理装置２０と、砂ろ過装置２２と、活性炭ろ過吸着装置２４と、汚泥濃縮装置２６と、脱水装置２８とを備える。
【００２７】
水処理装置１において、原水槽１０、反応槽１２、ｐＨ調整槽１４、凝集槽１６、凝集沈殿槽１８、活性炭吸着処理装置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、分離手段である汚泥濃縮装置２６の入口は凝集沈殿槽１８の下部の出口に、脱水装置２８の入口は汚泥濃縮装置２６の出口に、配管等を介して接続されている。また、ｐＨ調整手段としてｐＨ調整剤添加配管がポンプ等を介してｐＨ調整槽１４に接続され、ｐＨ調整槽１４にはｐＨ測定手段であるｐＨメータ３０が設置されている。凝集剤添加手段として凝集剤添加配管がポンプ等を介して反応槽１２及び凝集槽１６にそれぞれ接続されている。反応槽１２、ｐＨ調整槽１４及び凝集槽１６には撹拌羽根等の撹拌手段が設置されても良い。
【００２８】
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。
【００２９】
トナー製造工程等から排出される原水に対しては、まず凝集処理が行われる。凝集処理は、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い凝集物を得る反応工程と、ｐＨ調整槽１４における、反応工程で凝集反応した反応液のｐＨを３以上５．５以下に調整するｐＨ調整工程と、凝集槽１６における、ｐＨ調整工程でｐＨ調整を行ったｐＨ調整液の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１８における、凝集沈殿により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。
【００３０】
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、ｐＨ調整槽１４に送液される。
【００３１】
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。
【００３２】
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。有機系凝集剤は反応工程において添加しても良いし、後段のフロック形成工程において添加しても良い。
【００３３】
無機系凝集剤を使用する場合の添加量は、処理する原水に対して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。
【００３４】
また、有機系凝集剤を使用する場合の添加量としては、処理する原水に対して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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、ｐＨ調整槽１４において、反応槽１２から移送された反応液に対して、必要に応じて撹拌羽根等の撹拌手段により撹拌を行い、ｐＨメータ３０によりｐＨを測定しながら、ｐＨ調整剤を添加してｐＨ３以上５．５以下の酸性にｐＨ調整を行う（ｐＨ調整工程）。その後、ｐＨ調整が行われたｐＨ調整液は、凝集槽１６に送液される。ｐＨは３以上５．５以下に調整すればよいが、４．０以上５．０以下が好ましい。ｐＨが３未満であると、形成した凝集物が不安定になり、５．５を超えると、アニオン系界面活性剤が解離状態になり、後段で活性炭に吸着されにくくなる。
【００３８】
ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸等の酸、または水酸化ナトリウム等のアルカリが用いられる。
【００３９】
次に、凝集槽１６において、ｐＨ調整槽１４から移送されたｐＨ調整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、原水のｐＨを３以上５．５以下に調整し、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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、凝集槽１６においてフロック形成された処理液は、凝集沈殿槽１８に送液される。フロック形成工程において、ｐＨ調整液は通常凝集槽１６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１８へ送液される。このとき、凝集槽１６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１６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。
【００４２】
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。
【００４３】
凝集沈殿槽１８に送液された処理液は、凝集沈殿槽１８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。
【００４４】
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、活性炭吸着処理装置２０に送液されて、凝集処理を行った分離液を活性炭吸着処理する（活性炭吸着処理工程）。活性炭吸着処理工程において、活性炭により分離液に含まれるアニオン系界面活性剤等のＣＯＤ成分が吸着除去される。
【００４５】
活性炭吸着処理装置２０としては、多段流動層活性炭吸着装置、固定床活性炭吸着装置等を用いることができるが、運転管理及び吸着量等の点から多段流動層活性炭吸着装置が好ましい。
【００４６】
用いる活性炭としては特に制限はないが、粉末活性炭、粒状活性炭等を用いることができる。
【００４７】
活性炭吸着処理された活性炭処理液は、例えばＢＯＤが１００ｍｇ／Ｌ以下であれば、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。
【００４８】
一方、凝集沈殿槽１８において分離液と分離された汚泥スラリは、ポンプ等にて汚泥濃縮装置２６に送液される。汚泥濃縮装置２６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２６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２８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２６及び脱水装置２８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。
【００４９】
脱水装置２８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。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処理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。
【００５０】
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構成を示す。本実施形態に係る水処理装置２は、図１の水処理装置１の構成に加えて、接触酸化処理手段としての生物処理槽３２と、後沈殿槽３４とを備える。
【００５１】
水処理装置２において、原水槽１０、反応槽１２、ｐＨ調整槽１４、凝集槽１６、凝集沈殿槽１８、活性炭吸着処理装置２０、生物処理槽３２、後沈殿槽３４、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、分離手段である汚泥濃縮装置２６の入口は凝集沈殿槽１８の下部の出口及び後沈殿槽３４下部の出口に、脱水装置２８の入口は汚泥濃縮装置２６の出口に、配管等を介して接続されている。
【００５２】
図１の水処理装置１と同様にして活性炭吸着処理された活性炭処理液は、ＢＯＤが基準ＢＯＤ（例えば、基準ＢＯＤ＝１００ｍｇ／Ｌ）を超える場合は、生物処理槽３２に送液されて生物処理等の接触酸化処理が行われ（接触酸化処理工程）、溶存有機物が除去される。例えばＢＯＤが基準ＢＯＤ（例えば、基準ＢＯＤ＝１００ｍｇ／Ｌ）以下の場合は、砂ろ過装置２２へ送液しても良い。生物処理槽３２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３４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３４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。
【００５３】
活性炭処理液を接触酸化処理する接触酸化処理としては、活性汚泥を用いて有機物を分解する活性汚泥法、微生物を担体に担持した生物膜を用いて有機物を分解する生物膜法等が挙げられる。
【００５４】
一方、凝集沈殿槽１８において分離液と分離された汚泥スラリ及び後沈殿槽３４で得られた汚泥スラリは、汚泥濃縮装置２６に送液され、汚泥濃縮装置２６における分離処理、脱水装置２８における脱水処理を経て、産業廃棄物の汚泥として処理される。
【００５５】
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構成を示す。本実施形態に係る水処理装置３は、図１の水処理装置１の構成に加えて、原水槽として、第１原水槽１０ａ、第２原水槽１０ｂ及び第３原水槽１０ｃの３つの原水槽を備える。また、原水槽の後段に混合槽３６を備える。なお、図３の例では３つの原水槽を備えるが、複数の原水槽を備えればよく、これに制限されない。原水槽の数は処理対象となる原水の性状、例えば界面活性剤濃度の変動量等に応じて決めればよい。
【００５６】
水処理装置３において、第１原水槽１０ａ、第２原水槽１０ｂ及び第３原水槽１０ｃの出口はそれぞれ混合槽３６の入口に接続され、混合槽３６、反応槽１２、ｐＨ調整槽１４、凝集槽１６、凝集沈殿槽１８、活性炭吸着処理装置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。汚泥濃縮装置２６の入口は凝集沈殿槽１８の下部の出口に、脱水装置２８の入口は汚泥濃縮装置２６の出口に、配管等を介して接続されている。混合槽３６には撹拌羽根等の撹拌手段が設置されても良い。また、第１原水槽１０ａ、第２原水槽１０ｂ、第３原水槽１０ｃ及び混合槽３６にはそれぞれ導電率計３８が設置されている。
【００５７】
本実施形態に係る水処理装置では、少なくともアニオン系界面活性剤を含む原水を処理対象とし、界面活性剤濃度の異なる複数の原水をそれぞれ貯留する複数の原水槽と、複数の原水槽の後段に設置した複数の原水を混合するための混合槽と、原水中及び混合した混合水中の界面活性剤成分の濃度を検出する界面活性剤濃度検出手段として導電率計とを有し、各原水槽での導電率計による測定結果に基づいて、各原水槽から混合槽への送液量を調整し、各原水の混合比を調整する。
【００５８】
水処理装置３において、トナー製造工程等から排出される原水は、その界面活性剤濃度に応じて第１原水槽１０ａ、第２原水槽１０ｂ及び第３原水槽１０ｃに分けて貯留される。
【００５９】
後述する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。これらの原水のうち、例えば、仕上げ洗浄水等の界面活性剤濃度の比較的低い希薄原水は原水Ａとして第１原水槽１０ａに、装置洗浄水等の界面活性剤濃度が比較的中位の雑原水は原水Ｂとして第２原水槽１０ｂに、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、トナー分散液等の界面活性剤濃度の比較的高い濃厚原水は原水Ｃとして第３原水槽１０ｃにそれぞれ貯留される。それぞれの原水槽１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおける原水の導電率を導電率計３８により測定する。各原水槽での導電率計３８による測定結果に基づいて、各原水槽１０ａ，１０ｂ，１０ｃから混合槽３６への送液量を調整し、混合槽３６における混合水の導電率が予め定めた基準導電率の範囲内になるように各原水の混合比を調整する。以降、図１あるいは図２の水処理装置と同様にして凝集処理が行われる。
【００６０】
このように各原水槽１０ａ，１０ｂ，１０ｃから混合槽３６への送液量を調整することにより混合槽３６における混合水の導電率を所定の範囲に調整する。混合槽３６における導電率の範囲は１．５ｍＳ／ｃｍ以上２．５ｍＳ／ｃｍ以下に調整することが好ましい。導電率が１．５ｍＳ／ｃｍ未満であると凝集剤量の過剰によりｐＨが変動する場合があり、２．５ｍＳ／ｃｍを超えると凝集剤量の不足により処理が不安定となる場合がある。
【００６１】
従来、電子写真用トナーの乳化重合法、懸濁重合法、溶解懸濁法等の化学的トナー製法による製造工程等から発生する、界面活性剤、着色剤、離型剤、その他成分を含有する水の凝集処理では、水中に界面活性剤が多量に存在し、さらにバッチ処理のため、原水の界面活性剤濃度が変動するために、凝集沈澱処理のフロックが形成し難く、処理水の懸濁成分を十分に除去することができない場合があった。また、処理性を向上させるために凝集剤を多量に使用すると、汚泥が多量に発生する場合があった。
【００６２】
本実施形態では、トナー製造工程等から発生する、少なくともアニオン系界面活性剤を含む原水の水処理に使用する凝集剤量と、水処理によって発生する汚泥の発生量を削減することができる。
【００６３】
また、本実施形態において、混合槽３６での導電率計による測定結果に基づいて、後段の凝集処理における凝集剤の添加量を調整することが好ましい。例えば、混合水の導電率が比較的高い、すなわち混合水中の界面活性剤濃度が比較的高い場合は、凝集処理における凝集剤の量を増やせばよいし、混合水の導電率が比較的低い、すなわち混合水中の界面活性剤濃度が比較的低い場合は、凝集処理における凝集剤の量を減らせばよい。このように、混合槽３６での導電率計による測定結果に基づいて、凝集処理における凝集剤の添加量を調整することにより、凝集剤の使用量をさらに減らすことができ、汚泥の発生量をさらに削減することができる。
【００６４】
以上、電子写真用トナー製造工程から排出される水を原水（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原水に対しても、適用することができる。また、原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。
【００６５】
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、アニオン系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。
【００６６】
＜電子写真用トナー製造工程＞
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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】
【００９０】
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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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。
【００９４】
（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。
【００９５】
（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。
【００９６】
（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。
【００９７】
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。
【００９８】
（処理対象水Ａの組成）
処理対象水Ａとは、トナー製造工場から排出される水であり、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、界面活性剤水溶液が含まれる水である。処理対象水Ａの主な組成についてトナーの作製に用いた材料より、以下に示すものと推定される。また、この水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定結果は２０ｍｇ／Ｌで、化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は２００ｍｇ／Ｌであった。
アニオン界面活性剤（ネオゲンＳＣ、第一工業製薬（株）製）  ０．５重量％
ラテックスポリマ                                          １．０重量％
着色剤                                                    ２．０重量％
ワックス（ポリワックス７２５、東洋ペトロライト（株）製）  １．０重量％
水                                                      ９５．５重量％
【００９９】
生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ２１にて定められている方法で測定した。具体的には、希釈法という試験方法である。化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）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。
【０１００】
（処理対象水Ｂの組成）
処理対象水Ｂは、処理対象水Ａとは組成は同じであるがその濃度が異なる。処理対象水Ｂの主な組成についてトナーの作製に用いた材料より、以下に示すものと推定される。また、この水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定結果は５０ｍｇ／Ｌで、化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は８００ｍｇ／Ｌであった。
アニオン界面活性剤（ネオゲンＳＣ、第一工業製薬（株）製）  ２．０重量％
ラテックスポリマ                                          １．０重量％
着色剤                                                    ２．０重量％
ワックス（ポリワックス７２５、東洋ペトロライト（株）製）  １．０重量％
水                                                      ９４．０重量％
【０１０１】
（処理対象水Ｃの組成）
処理対象水Ｃは、処理対象水Ａとは組成は同じであるがその濃度が異なる。処理対象水Ｃの主な組成についてトナーの作製に用いた材料より、以下に示すものと推定される。また、この水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定結果は１００ｍｇ／Ｌで、化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は１６００ｍｇ／Ｌであった。
アニオン界面活性剤（ネオゲンＳＣ、第一工業製薬（株）製）  ４．０重量％
ラテックスポリマ                                          １．０重量％
着色剤                                                    ２．０重量％
ワックス（ポリワックス７２５、東洋ペトロライト（株）製）  １．０重量％
水                                                      ９２．０重量％
【０１０２】
（実施例１）
処理対象水Ａを、図１に示す水処理装置を用いて処理した。水処理装置において、反応槽１２の容積は３ｍ３、ｐＨ調整槽１４の内容積は３ｍ３とした。無機系凝集剤には塩化第二鉄（３８重量％水溶液）を用いて１０００ｍｇ／Ｌを反応槽１２に添加し、ｐＨ調整槽１４における撹拌速度３６０ｒｐｍ、各槽の滞留時間１０分にて凝集処理を行った。ｐＨ調整槽１４のｐＨ調整はｐＨ３±０．２にて調整を行った。凝集槽１６においてアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）、０．１重量％水溶液）２ｍｇ／Ｌを添加し、凝集処理を行い、フロックを凝集沈澱槽１８にて沈降分離し、この分離液を活性炭吸着処理装置２０（多段流動層活性炭吸着装置、段数１０段）に導入し、吸着処理を行った。この時の活性炭使用量は４００ｋｇ／日であった。活性炭処理液は砂ろ過装置２２及び活性炭ろ過吸着装置２４へ送液し、ろ過を行った。処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は２ｍｇ／Ｌであった。また、処理水はほぼ透明であった。
【０１０３】
一方、凝集沈殿槽１８において分離液と分離された汚泥スラリは、汚泥濃縮装置２６に送液した。送液された汚泥スラリを、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２８による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。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。
【０１０４】
（実施例２）
処理対象水Ａを、図１に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて１５００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）２ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ５．５±０．２にて調整を行った以外は、実施例１と同様に処理した。この時の活性炭使用量は５００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は３ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、１．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。 
【０１０５】
（実施例３）
処理対象水Ｂを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて１８００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）４ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ３±０．２にて調整を行った以外は、実施例１と同様に処理した。活性炭処理液について生物処理槽３２において生物処理（活性汚泥処理）を行った後、後沈殿槽３４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。この時の活性炭使用量は７５０ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は３ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。
【０１０６】
一方、凝集沈殿槽１８において分離液と分離された汚泥スラリ、及び後沈殿槽３４で得られた汚泥スラリは、汚泥濃縮装置２６に送液した。送液された汚泥スラリを、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２８による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。最終的な汚泥発生量は、２．２ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１０７】
（実施例４）
処理対象水Ｂを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて２０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）４ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ５．５±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は１０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は４ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、２．４ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１０８】
（実施例５）
処理対象水Ｃを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて３０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ３±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は１５００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は４ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、３．６ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１０９】
（実施例６）
処理対象水Ｃを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて４０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ５．５±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は２０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は５ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、４．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１０】
（比較例１）
処理対象水Ａを、図１に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて１８００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）４ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ６±０．２にて調整を行った以外は、実施例１と同様に処理した。この時の活性炭使用量は８００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は５ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、２．２ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１１】
（比較例２）
処理対象水Ａを、図１に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて２０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）４ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ８±０．２にて調整を行った以外は、実施例１と同様に処理した。この時の活性炭使用量は１０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は６ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、２．４ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１２】
（比較例３）
処理対象水Ｂを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて３０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ６±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は１５００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は６ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、３．６ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１３】
（比較例４）
処理対象水Ｂを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて４０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ８±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は２０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は７ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、４．８ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１４】
（比較例５）
処理対象水Ｃを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて６０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）１２ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ６±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は３０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は７ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、７．２ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１５】
（比較例６）
処理対象水Ｃを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて７０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）１２ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ８±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は４０００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は８ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、８．４ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１６】
（比較例７）
処理対象水Ｃを、図２に示す水処理装置を用いて、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて２８００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ２．５±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は１４００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は５ｍｇ／Ｌであった。処理水には着色が見られた。また、最終的な汚泥発生量は、３．４ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１７】
（実施例７）
図３に示す水処理装置を用いて、処理対象水Ａを第１原水槽１０ａに、処理対象水Ｂを第２原水槽１０ｂに、処理対象水Ｃを第３原水槽１０ｃに貯留し、各原水槽の導電率を導電率計（メトラー・トレド（株）製、ＳＧ７型）で測定したところ、第１原水槽１０ａにおける導電率は０．０１〜１．０ｍＳ／ｃｍ（日平均０．５ｍＳ／ｃｍ）、第２原水槽１０ｂにおける導電率は０．２〜４．０ｍＳ／ｃｍ（日平均２．０ｍＳ／ｃｍ）、第３原水槽１０ｃにおける導電率は１．０〜６．０ｍＳ／ｃｍ（日平均３．５ｍＳ／ｃｍ）であった。その後、各原水槽から混合槽３６への流量を調整して混合槽３６における導電率が１．５〜２．５ｍＳ／ｃｍ（日平均２．０ｍＳ／ｃｍ）になるように混合槽３６へ送液した。混合槽３６における導電率を調整した後、反応槽１２へ送液した。以降、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて２０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）４ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ３．０±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。この時の活性炭使用量は７００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は３ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。また、最終的な汚泥発生量は、２．１ｇ／Ｌであった。結果を表１に示す。
【０１１８】
（実施例８）
図２に示す水処理装置を用いて、処理対象水Ａ、処理対象水Ｂ及び処理対象水Ｃを原水槽１０に貯留し、原水槽１０の導電率を導電率計（メトラー・トレド（株）製、ＳＧ７型）で測定したところ、導電率は０．０１〜６．０ｍＳ／ｃｍ（日平均２．０ｍＳ／ｃｍ）であった。その後、原水槽１０から反応槽１２へ送液した。以降、無機系凝集剤には塩化第二鉄を用いて２０００ｍｇ／Ｌを添加し、有機系凝集剤にはアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリル酸エステル系高分子凝集剤、ハイモロックＳＳ１３０、ハイモ（株）製）８ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整槽のｐＨ調整はｐＨ３．０±０．２にて調整を行った以外は、実施例３と同様に処理した。界面活性剤濃度が安定しないため、無機系凝集剤の添加量を３０００ｍｇ／Ｌに変更して凝集処理を実施した。その結果、凝集処理は安定したものの汚泥の発生量が３．６ｇ／Ｌとなった。この時の活性炭使用量は１８００ｋｇ／日であり、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は４ｍｇ／Ｌであった。処理水はほぼ透明であった。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
2009006244.tif 000003
【０１２０】
このように、実施例１〜６による水処理では、比較例１〜６による水処理に比べて、活性炭の使用量が少なかった。実施例１〜６において水処理性が向上していることがわかる。また、比較例７では処理水に着色が見られた。実施例７は実施例８に比べて発生汚泥量が低減した。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【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。
【符号の説明】
【０１２２】
１，２，３  水処理装置、１０  原水槽、１０ａ  第１原水槽、１０ｂ  第２原水槽、１０ｃ  第３原水槽、１２  反応槽、１４  ｐＨ調整槽、１６  凝集槽、１８  凝集沈殿槽、２０  活性炭吸着処理装置、２２  砂ろ過装置、２４  活性炭ろ過吸着装置、２６  汚泥濃縮装置、２８  脱水装置、３０  ｐＨメータ、３２  生物処理槽、３４  後沈殿槽、３６  混合槽、３８  導電率計。
【図１】
2009006244.tif 000004
【図２】
2009006244.tif 000005
【図３】
2009006244.tif 000006