JP2008049249A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減する。
【解決手段】窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、被処理水の窒素分を検知し、被処理水中の窒素分が予め設定した基準値以上である場合には被処理水を窒素分除去処理し、被処理水中の窒素分が基準値未満である場合には被処理水をｐＨ調整処理することにより、凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関する。

例えば、水性塗料、電子写真用トナー等の製造工場における水系分散体の製造工程では、着色剤分散液等を含有する排水が発生する。これらの排水には、着色剤成分である顔料、染料の他に、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、これらの排水は、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。

特に、近年、電子写真用トナー（以下、単に「トナー」と称する場合がある）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、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、シリカ分散液、装置洗浄排水等、固形分を含有する排水が発生する。

通常、一般の排水処理としては、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、排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、排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。

そこで、例えば特許文献１では、窒素分及びＢＯＤ成分を含む排水の処理において、嫌気性生物処理及び好気性生物処理と膜分離装置とを組み合わせ、窒素分及びＢＯＤ成分を除去する排水処理装置が記載されている。

また、特許文献２では、コーヒー排水等の色度の高い着色排水について嫌気性処理及び好気性処理を行ったあと、凝集沈殿処理にて着色成分を除去する排水処理装置が記載されている。

特開平１０−１２８３９３号公報 特開２００３−１８１４９１号公報

本発明は、窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減する水処理装置及び水処理方法である。

本発明は、被処理水中の窒素分を検知する窒素分検知手段と、被処理水中の窒素分を除去する窒素分除去手段と、被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、を有し、前記窒素分検知手段により検知された前記被処理水中の窒素分が予め設定された基準値以上である場合には前記被処理水は前記窒素分除去手段により処理され、前記被処理水中の窒素分が前記基準値未満である場合には前記被処理水は前記ｐＨ調整手段により処理される水処理装置である。

また、前記水処理装置において、前記被処理水が、界面活性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であり、前記窒素分除去手段が好気性生物処理手段及び嫌気性生物処理手段を有し、好気性生物処理の後、嫌気性生物処理が行われることが好ましい。

また、本発明は、被処理水中の窒素分を除去する窒素分除去工程と、被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整工程と、を含み、前記被処理水中の窒素分が予め設定した基準値以上である場合には前記被処理水を前記窒素分除去工程において処理し、前記被処理水中の窒素分が前記基準値未満である場合には前記被処理水を前記ｐＨ調整工程において処理する水処理方法である。

また、前記水処理方法において、前記被処理水が、界面活性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であり、前記窒素分除去工程において好気性生物処理の後、嫌気性生物処理を行うことが好ましい。

本発明の請求項１によると、窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、本構成を有していない場合に比較して凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減することができる。

本発明の請求項２によると、界面活性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、窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、本構成を有していない場合に比較して凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減することができる。

本発明の請求項３によると、窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、本構成を有していない場合に比較して凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減することができる。

本発明の請求項４によると、界面活性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、窒素分を含む可能性のある被処理水の処理において、本構成を有していない場合に比較して凝集剤使用量と汚泥の発生量を削減することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。ここでは、電子写真用トナー製造工程から排出される排水を例にして、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。

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メンテナンス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、装置洗浄排水等の窒素分を含有する可能性のある排水が排出される。その排水量割合は、例えば、硝酸等の窒素分を含有する排水が全体の約２０％、窒素分を含有しない排水が全体の約８０％を占める。

このようなトナー製造工程から発生する排水の凝集沈殿処理では、その中に含まれている窒素分の作用により、メカニズムはよくわからないが、フロックの沈殿槽等における沈降性が悪く、固液分離に際し非常に長時間の沈降処理が要求されることがある。更に、界面活性剤や、着色剤分散液、ワックス分散液、シリカ分散液、エマルション水溶液、窒素分を含む排水等をまとめて凝集沈殿処理するために、多量の凝集剤を添加する必要があるので、産業廃棄物として処理する汚泥が多量に発生することがある。また、トナー製造工程から発生する排水全体の窒素分を除去するための設備を導入すると、窒素分が希釈されることによる低濃度での処理となってしまうことから、処理性が低下し、処理時間が長くなることがある。

本発明者らの研究によれば、トナー製造工程から発生する排水を一括して処理すると、界面活性剤や硝酸等の相互の作用により、顔料等の分散状態や界面活性剤の水への溶解性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。

そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、トナー製造工程から発生する排水の全体の約８０％を占める硝酸等の窒素分を含まない排水の処理と、水中に存在し凝集阻害因子である界面活性剤や硝酸を含む窒素分含有排水の処理とを分離して処理することで、より少ない凝集剤量で処理することができ、汚泥の発生量を削減できることがわかった。

図１には本実施形態に係る水処理方法を行うための水処理装置の一例の概略を示す。水処理装置１は、図１に示すように、第１原水槽１０と、第１ｐＨ調整槽１２と、凝集沈殿手段として反応槽１４、凝集槽１６及び凝集沈殿槽１８と、窒素分除去手段として好気性生物処理槽２０及び嫌気性生物処理槽２２と、処理水貯槽２４と、後ろ過手段として砂ろ過装置２６及び活性炭ろ過吸着装置２８と、汚泥濃縮手段として汚泥濃縮槽３０及び脱水装置３２と、第２原水槽３４と、ｐＨ調整手段として第２ｐＨ調整槽３６、ｐＨ調整剤貯槽３８及びポンプ４０と、窒素分検知手段として窒素分検知装置４２と、制御手段として制御部４４と、流量調整手段としてバルブ４６及び４８とを備える。

さらに詳細に説明すると、水処理装置１において、窒素分を含む可能性のある排水を発生するトナー製造装置等の排水発生源は、被処理水導入配管５０により流量調整手段であるバルブ４６を介して第１原水槽１０の入口に接続され、被処理水導入配管５０は排水発生源と第１原水槽１０との間で分岐され、第２原水槽３４の入口に流量調整手段であるバルブ４８を介して接続されている。被処理水導入配管５０の分岐点の上流側には窒素分検知装置４２が接続されている。第１原水槽１０、第１ｐＨ調整槽１２、反応槽１４、凝集槽１６、凝集沈殿槽１８、好気性生物処理槽２０、嫌気性生物処理槽２２、処理水貯槽２４、砂ろ過装置２６、活性炭ろ過吸着装置２８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、汚泥濃縮層３０の入口は、凝集沈殿槽１８の下部の出口に配管等を介して接続され、汚泥濃縮層３０の出口は脱水装置３２の入口に配管等を介して接続されている。また、第２原水槽３４の出口は第２ｐＨ調整槽３６の入口に配管等を介して接続され、第２ｐＨ調整槽３６の出口は処理水貯槽２４の入口に配管等を介して接続されている。第２ｐＨ調整槽３６の上部にはポンプ４０を介してｐＨ調整剤貯槽３８が接続されている。また、制御部４４は、窒素分検知装置４２、バルブ４６及びバルブ４８にそれぞれ接続されている。

本実施形態に係る水処理方法及び水処理装置１の動作を図１を参照して説明する。

トナー製造装置等の排水発生源から排出される排水は被処理水として被処理水導入配管５０を通り水処理装置１に導入され、被処理水導入配管５０の分岐点の上流側において窒素分検知装置４２により被処理水中の窒素分が検知される（窒素分検知工程）。窒素分検知装置４２により検知された被処理水中の窒素分が予め設定された基準値以上である場合には、制御部４４によりバルブ４６が開状態、バルブ４８が閉状態とされ、被処理水は第１原水槽１０に送液される。一方、被処理水中の窒素分が前記基準値未満である場合には、制御部４４によりバルブ４６が閉状態、バルブ４８が開状態とされ、被処理水は第２原水槽３４に送液される。このように被処理水の窒素分検知、流量調整手段であるバルブ４６及び４８の開閉等が制御部４４により自動制御されることが好ましい。第１原水槽１０に送液された被処理水については、窒素分除去手段を有する第１処理ラインにおいて処理（１）が行われ、第２原水槽３４に送液された被処理水については、ｐＨ調整手段を有する第２処理ラインにおいて処理（２）が行われる。

窒素分検知手段である窒素分検知装置４２としては、水中の窒素分を検出することができるものであればよく特に制限はないが、例えば、硫酸ヒドラジニウム還元法による比色法を利用した検知装置、総和法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．１）、紫外線吸光光度法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２）等を使用することができる。このうち、検出感度、容易に連続測定ができる等の点から、硫酸ヒドラジニウム還元法による比色法を利用した検知装置を使用することが好ましい。

予め設定する基準値としては、目標とする処理水中の含有窒素量に応じて決めればよく特に制限はないが、例えば、被処理水中の含有窒素分の水質基準値である１００ｍｇ／Ｌを採用することができる。すなわち、窒素分検知装置４２により検知された被処理水中の窒素分が１００ｍｇ／Ｌ以上である場合には被処理水は窒素分除去手段により処理され、被処理水中の窒素分が１００ｍｇ／Ｌ未満である場合には被処理水はｐＨ調整手段により処理される。また、基準値は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌの範囲で任意に設定することができ、５０ｍｇ／Ｌとしてもよいし、２０ｍｇ／Ｌとしてもよいし、１０ｍｇ／Ｌとしてもよいし、１ｍｇ／Ｌとしてもよいが、水質基準値を順守し、確実に被処理水中の含有窒素分を除去するためには、基準値を１ｍｇ／Ｌとするのがよい。

第１原水槽１０に送液された被処理水については、窒素分除去装置を有する第１処理ラインにおいて処理（１）が行われる。処理（１）では、被処理水は第１原水槽１０に一時的に貯留された後、必要に応じて第１ｐＨ調整槽１２へ送液され、ｐＨ調整される。ｐＨは通常６〜８の範囲に調整され、ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、アンモニア水溶液、水酸化リチウム等のアルカリ水溶液、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸等の酸水溶液等を用いることができる。被処理水のｐＨが６〜８の範囲であればｐＨ調整は省略しても良い。通常、ｐＨ調整時には図示しないｐＨ測定装置等により被処理水のｐＨが連続測定されながらアルカリ水溶液や酸水溶液が被処理水に添加されることで、ｐＨ調整される。

その後、ｐＨ調整された被処理水について凝集沈殿処理が行われる（凝集沈殿工程）。本実施形態において凝集沈殿処理は必須ではないが、被処理水がトナー製造装置等から排出される排水である場合、被処理水中に顔料、離型剤等の固形分が含まれていることが多いため、凝集沈殿処理と窒素分除去処理とが組み合わされて行われることが好ましく、窒素分除去処理の前に凝集沈殿処理が行われることがより好ましい。

凝集沈殿処理は、反応槽１４におけるｐＨ調整被処理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１６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１８におけるフロックと分離液とに分離する分離工程と、を含む。ｐＨ調整被処理水は、第１ｐＨ調整槽１２から反応槽１４へ送液され、反応槽１４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１６に送液される。

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。

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。

無機系凝集剤を使用する場合の添加量は、処理する排水に対して５００ｍｇ／Ｌ〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲の濃度であることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ〜３０００ｍｇ／Ｌの範囲の濃度であることがより好ましい。

また、有機系凝集剤を使用する場合の添加量としては、処理する排水に対して０．５ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌの範囲の濃度であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌの範囲の濃度であることがより好ましい。

凝集反応時の反応液のｐＨは、凝集効果の点から６〜８の範囲であることが好ましく、６．５〜７．５の範囲であることがより好ましい。

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〜５００ｒｐｍ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。

次に、凝集槽１６において、反応槽１４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、排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、シリカ、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０.５〜１.５％程度である。なお、反応槽１４と凝集槽１６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。

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〜５００ｒｐｍの範囲であることが好ましく、１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ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。

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、反応液は通常凝集槽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〜２０分の範囲であることが好ましく、１０分〜１５分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排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〜１５分の範囲であることが好ましく、５分〜１０分の範囲であることがより好ましい。

凝集工程における処理する排水の温度としては、通常、１０℃〜３０℃の範囲で行われ、好ましくは、１５℃〜２５℃の範囲で行われる。

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）と窒素分を含有する分離液とに分離される（分離工程）。なお、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排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。

次に、凝集沈殿槽１８において汚泥スラリと分離された分離液について、窒素分除去処理が行われる（窒素分除去工程）。本実施形態では窒素分除去処理として生物処理が行われる。分離液は、まず好気性生物処理槽２０に送液されて好気性生物処理が行われ、主にＢＯＤ成分を持つ界面活性剤等の溶存有機物等が除去される。その後、好気性生物処理された好気性生物処理水は嫌気性生物処理槽２２に送液されて嫌気性生物処理が行われ、主に窒素分等が除去される。生物処理された生物処理水は、処理水貯槽２４に送液される。

好気性生物処理に使用される菌としては、例えばZoogloea ramigera、Bacillus cereus等が挙げられ、嫌気性生物処理に使用される菌としては、例えばMethanothrix、Methanobacterium等が挙げられる。生物処理では、好気性生物処理及び嫌気性生物処理の少なくとも一方が行われればよいが、トナー製造工程から発生する排水を処理対象とする場合には、好気性生物処理及び嫌気性生物処理の両方が行われることが好ましく、好気性生物処理の後、嫌気性生物処理が行われることがより好ましい。

窒素分除去手段としては、生物処理装置以外にも、蒸留装置や、電気透析法、イオン交換法、ゼオライト吸着法によるもの等が挙げられるが、排水処理性等の点から生物処理が好ましい。

一方、第２原水槽３４に送液された被処理水については、ｐＨ調整装置を有する第２処理ラインにおいて処理（２）が行われる。処理（２）では、被処理水は第２原水槽３４に一時的に貯留された後、ｐＨ調整処理が行われる（ｐＨ調整工程）。被処理水は、第２原水槽３４から第２ｐＨ調整槽３６へ送液され、第２ｐＨ調整槽３６において撹拌羽根等の撹拌手段により撹拌されながら、ポンプ４０によりｐＨ調整剤貯槽３８からｐＨ調整剤が添加され、ｐＨ調整される。その後、ｐＨ調整されたｐＨ調整水は、処理水貯槽２４に送液され、上記生物処理水と混合される（混合工程）。

ｐＨ調整工程においては、ｐＨは通常６〜８の範囲に調整される。ｐＨ調整剤としては、上記と同様のものを用いることができる。通常、ｐＨ調整時には図示しないｐＨ測定装置等により被処理水のｐＨが連続測定されながらｐＨ調整される。本実施形態では、第２ｐＨ調整槽３６、ｐＨ調整剤貯槽３８、ポンプ４０及び必要に応じてｐＨ測定装置がｐＨ調整手段として機能するが、ｐＨ調整することができる構成であればよく、これらの構成に限定されない。

処理水貯槽２４において生物処理水とｐＨ調整水とが混合された混合水は、ろ過処理等により残存物等が除去（後ろ過工程）された後、再利用あるいは河川等に放流される。本実施形態では混合水は、砂ろ過装置２６で残存固形物が除去された後、活性炭ろ過吸着装置２８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が吸着処理され、その後、再利用あるいは河川等に放流される。なお、上記生物処理水とｐＨ調整水とを混合せずに完全に分離した状態でその後の処理がされ、それぞれが再利用あるいは河川等に放流されることも可能である。

混合水のろ過処理としては、砂ろ過処理、活性炭ろ過処理、膜分離処理等のうち１つ、あるいはこれらの組み合わせが行われればよく、混合水の性状、排水基準等により選択すればよい。

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濃縮、脱水される（汚泥濃縮工程）。汚泥スラリはポンプ等にて汚泥濃縮槽３０へ搬送され、６〜１２時間程度をかけて、自然沈降にて濃縮される。汚泥スラリの固形分濃度は０．５〜１．５重量％程度である。また、濃縮後の固形分濃度は２．０〜４．０重量％程度である。濃縮後の汚泥スラリは、脱水装置３２で脱水処理された後、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３０〜６０重量％程度である。なお、脱水装置３２で発生したろ過液は、トナー製造工程で発生した排水を貯蔵する原水槽等へ移送され、新たな排水と混合された後、上述の水処理プロセスで処理されてもよい。

脱水装置３０としては、加圧葉状ろ過機、加圧ヌッチェ等の加圧ろ過機、フィルタプレス、加圧浮上機、真空ろ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、凝集工程にて使用する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。

以上、電子写真用トナー製造工程から排出される排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窒素分含有の可能性のある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上記第１ｐＨ調整槽１２におけるｐＨ調整工程、凝集沈殿工程、後ろ過工程等が省略される場合もある。また、それに応じて、水処理装置の構成を適宜決めればよい。

図２には、従来の水処理装置の一例を示す。図２の従来の水処理方法では、窒素分を含有しない排水と、窒素分を含有する排水とが分離されないで処理され、全ての排水は、窒素分除去手段を有する排水ラインにおいて処理が行われる。水処理装置３では、被処理水は原水槽５２に一時的に貯留された後、ｐＨ調整槽５４へ送液され、ｐＨ調整される。その後、反応槽５６において凝集剤が添加され、凝集槽５８においてフロックが形成される。処理液は凝集沈殿槽６０において固液分離され、汚泥スラリは汚泥濃縮槽６８及び脱水装置７０における汚泥濃縮処理工程を経て、脱水ケーキとして貯蔵された後、産業廃棄物の汚泥として処理される。凝集沈澱処理が行われたフロック以外の窒素分を含有する分離液については、生物処理槽６２において生物処理が行われ、窒素分の除去が行われる。生物処理が行われた排水は、砂ろ過装置６４及び活性炭ろ過吸着装置６６における後ろ過工程を経た後、再利用あるいは河川に放流される。

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、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、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排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、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ラテックスポリマの製造工程と、着色剤、離型剤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。

＜ラテックスポリマの製造工程＞
ラテックスポリマを生成するには、通常モノマ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。モノマエマルションが生成したら、該モノマエマルションの好ましくは２５重量％以下（すなわち、少量のモノマエマルション）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モノマ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、ラテックスポリマ（エマルション分散液）を生成させる。このラテックスポリマの製造工程から、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。ラテックスポリマが生成したら、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。

前記モノマの種類としては、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。モノマの具体例としては、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の単独重合体または共重合体；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の単独重合体または共重合体；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の単独重合体または共重合体等を挙げることができる。

また、自己乳化性を持つポリエステル、ポリウレタン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、ラテックスポリマとして、アンモニア成分を含むものも用いられる。

ラテックスポリマ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。

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ナフタレン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。

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。

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。

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−アミジノプロパン）塩酸塩、２，２'−アゾビス（２−アミジノプロパン）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。

本実施形態において、ラテックスポリマの大きさは、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。

＜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。

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、キサンテン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。

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。

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。

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。

界面活性剤としては、上記ラテックスポリマ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。

＜現像用トナーの製造工程＞
上記調製法により得られたラテックスポリマは、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ラテックスポリマと、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、得られた混合物をラテックスポリマのガラス転移温度（Ｔｇ）近辺の温度、好ましくは、ラテックスポリマの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、ラテックスポリマのＴｇ又はそれより高い温度、好ましくはラテックスポリマの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。

ラテックスポリマは、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以上のようなラテックスポリマの製造工程、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、装置洗浄排水等が、排出される。その排水量割合は、例えば、硝酸等の窒素分を含有する排水が全体の約２０％、窒素分を含有しない排水が全体の約８０％を占める。これらの排水は窒素分含有量が測定され、測定した窒素分含有量に応じて、上記水処理方法による処理が施される。

本実施形態に係る水処理装置及び水処理方法は、以上のような乳化重合法等の化学的トナー製造方法による電子写真用トナーの製造工程から排出される界面活性剤及び窒素分を含有する可能性のある被処理水の処理に適用されることが好ましい。

以下、実施例及び比較例を挙げ、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。

＜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排水が排出される、電子写真用トナーの製造例を示す。

［エマルション分散液（樹脂粒子分散液）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。

エマルション分散液で得られたラテックスポリマは、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（Ｄ_５０）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３万３千であった。

［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ピグメントイエロー７４（大日精化社製）、シアン用としてはピグメントブルー１５：３（ＢＡＳＦ社製）、マゼンタ用としてはピグメントレッド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。

［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。

［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：９５ｃｍ^３）が形成されていることが確認された。

［付着粒子の調製］
調整した上記凝集粒子の分散液に、上記エマルション分散液を緩やかに６０重量部追加した。なお、前記エマルション分散液に含まれる樹脂粒子の体積は２５ｃｍ^３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。

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、反応生成物をろ過し、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。

［排水Ａの組成］
排水Ａとは、上記電子写真用トナーの製造を行う製造工場の主に各工程から排出された排水であり、その中には、着色剤分散液、離型剤（ワックス）分散液、エマルション分散液、界面活性剤水溶液等が含まれる排水である。排水Ａの主な組成について以下に示す。排水Ａ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）等が含まれ、排水Ａの含有窒素分は２００ｍｇ／Ｌ、固形分濃度は５重量％、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）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
水 ９５０重量部

なお、排水Ａ中の含有窒素分は紫外吸光光度装置（日立製分光光度計）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２に記載された方法の吸収波長２２０ｎｍの条件で測定した。固形分濃度は、アルミ製の容器に、排水サンプルを入れ、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。

［排水Ｂの組成］
排水Ｂは、上記電子写真用トナーの製造を行う製造工場の主に装置の洗浄工程から排出された排水であり、排水Ａとは、組成はほぼ同じであるが各濃度が異なる。排水Ｂの主な組成について以下に示す。排水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）等が含まれ、排水Ｂの含有窒素分は０．５ｍｇ／Ｌ、固形分濃度は０．１重量％、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）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
水 ９９９．９重量部

（実施例１）
上記トナー製造工程から排出された含有窒素分２００ｍｇ／Ｌの排水Ａ及び０．５ｍｇ／Ｌの排水Ｂを、図１に示す水処理装置を用いて処理した。含有窒素分が高い排水Ａについては窒素分除去処理として生物処理を、含有窒素分が低い排水ＢについてはｐＨ調整処理を行った。基準値は１ｍｇ／Ｌとした。排水Ａを、まず第１原水槽１０に蓄え、そこからポンプにて第１ｐＨ調整槽１２へ送液し、撹拌装置により撹拌しながら排水のｐＨを酸（塩酸）で６．５〜７．５に調整した。その後、反応槽１４へ送液し、無機系凝集剤として塩化第二鉄を１５００ｍｇ／Ｌ、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（ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製）を２ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度５００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて、凝集反応を行った。次に、得られた反応液をポンプで凝集槽１６（１８ｍ^３）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１６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１８に送液した。送液された処理液を、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。凝集沈殿槽１８において汚泥スラリと分離された分離液を、好気性生物処理槽２０にポンプで送液して好気性生物処理（Zoogloea ramigera菌）を行い、さらに嫌気性生物処理槽２２にポンプで送液して嫌気性生物処理（Methanothrix菌）を行った。生物処理後、生物処理水を処理水貯槽２４に送液した。

一方、排水Ｂを、まず第２原水槽３４に蓄え、そこからポンプにて第２ｐＨ調整槽３６へ送液し、撹拌装置により撹拌しながら排水のｐＨを酸（塩酸）で６．５〜７．５に調整した。ｐＨ調整したｐＨ調整水を処理水貯槽２４に送液し、上記生物処理水と混合した。

その後、混合した混合水を、砂ろ過装置２６及び活性炭ろ過吸着装置２８へ送液し、ろ過を行った。この処理水の含有窒素分は１ｍｇ／Ｌ未満、化学的酸素要求量は２．５ｍｇ／Ｌであった。また、凝集沈殿槽１８において分離液と分離した汚泥スラリを、汚泥濃縮槽３０へ搬送して自然沈降にて濃縮した後、脱水装置（フィルタプレス）３２による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。排水Ａを１８ｍ^３、排水Ｂを１８ｍ^３処理したところ、処理水は着色なく透明で、最終的な汚泥発生量は１４．８ｋｇ／Ｌであった。

（比較例１）
上記トナー製造工程から排出された含有窒素分２００ｍｇ／Ｌの排水Ａ及び０．５ｍｇ／Ｌの排水Ｂを混合して（以下、「混合排水」と呼ぶ。）、図２に示す水処理装置を用いて処理した。混合排水を、まず原水槽５２に蓄え、そこからポンプにてｐＨ調整槽５４へ送液し、撹拌装置により撹拌しながら混合排水のｐＨを酸（塩酸）で６〜８に調整した。その後、反応槽５６へ送液し、無機系凝集剤として塩化第二鉄を２０００ｍｇ／Ｌ、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（ハイモロックＳＳ−１００、ハイモ社製）を２ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度５００ｒｐｍ、滞留時間１０分にて、凝集反応を行った。次に、得られた反応液をポンプで凝集槽５８（１８ｍ^３）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５８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６０に送液した。送液された処理液を、凝集沈殿槽６０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。凝集沈殿槽６０において汚泥スラリと分離された分離液を、生物処理槽６２にポンプで送液して好気性生物処理（Zoogloea ramigera菌）を行った。その後、生物処理水を、砂ろ過装置６４及び活性炭ろ過吸着装置６６へ送液し、ろ過を行った。この処理水の含有窒素分は１ｍｇ／Ｌ未満、化学的酸素要求量は４ｍｇ／Ｌであった。また、凝集沈殿槽６０において分離液と分離した汚泥スラリを、汚泥濃縮槽６８へ搬送して自然沈降にて濃縮した後、脱水装置（フィルタプレス）７０による脱水処理工程を経て、汚泥として回収した。排水Ａを１８ｍ^３、排水Ｂを１８ｍ^３混合して処理したところ、処理水は着色なく透明で、最終的な汚泥発生量は７４ｋｇ／Ｌであった。

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略図である。 従来の水処理装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１，３ 水処理装置、１０ 第１原水槽、１２ 第１ｐＨ調整槽、１４，５６ 反応槽、１６，５８ 凝集槽、１８，６０ 凝集沈殿槽、２０ 好気性生物処理槽、２２ 嫌気性生物処理槽、２４ 処理水貯槽、２６，６４ 砂ろ過装置、２８，６６ 活性炭ろ過吸着装置、３０，６８ 汚泥濃縮槽、３２，７０ 脱水装置、３４ 第２原水槽、３６ 第２ｐＨ調整槽、３８ ｐＨ調整剤貯槽、４０ ポンプ、４２ 窒素分検知装置、４４ 制御部、４６，４８ バルブ、５０ 被処理水導入配管、５２ 原水槽、５４ ｐＨ調整槽、６２ 生物処理槽。

Claims (4)

1. 被処理水中の窒素分を検知する窒素分検知手段と、
   被処理水中の窒素分を除去する窒素分除去手段と、
   被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、
   を有し、
   前記窒素分検知手段により検知された前記被処理水中の窒素分が予め設定された基準値以上である場合には前記被処理水は前記窒素分除去手段により処理され、前記被処理水中の窒素分が前記基準値未満である場合には前記被処理水は前記ｐＨ調整手段により処理されることを特徴とする水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置であって、
   前記被処理水が、界面活性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であり、
   前記窒素分除去手段が好気性生物処理手段及び嫌気性生物処理手段を有し、好気性生物処理の後、嫌気性生物処理が行われることを特徴とする水処理装置。
3. 被処理水中の窒素分を除去する窒素分除去工程と、
   被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整工程と、
   を含み、
   前記被処理水中の窒素分が予め設定した基準値以上である場合には前記被処理水を前記窒素分除去工程において処理し、前記被処理水中の窒素分が前記基準値未満である場合には前記被処理水を前記ｐＨ調整工程において処理することを特徴とする水処理方法。
4. 請求項３に記載の水処理方法であって、
   前記被処理水が、界面活性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であり、
   前記窒素分除去工程において好気性生物処理の後、嫌気性生物処理を行うことを特徴とする水処理方法。

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