JP2008188544A - 水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、微細な懸濁物（Suspended Solid。以下ＳＳとも言う。）を含む原水から凝集沈澱によってＳＳを除去し清澄な処理水を得る方法を提供する。
【解決手段】 原水中に、珪酸源とカチオン性樹脂を添加し、ｐＨが６〜１０に調整して懸濁物質を凝集沈澱させることを特徴とする水処理方法である。
また、珪酸源が、珪酸又はアルカリ金属珪酸塩であることが好ましく、さらに、ＳｉＯ_２換算の珪酸源１００質量部に対し、カチオン性樹脂を固形分で１０〜１００質量部添加することが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、微細な懸濁物（Suspended Solid。以下ＳＳとも言う。）を含む原水から凝集沈澱によってＳＳを除去し清澄な処理水を得る技術に関する。

ＳＳを含み濁った原水を処理して清澄な処理水を得る技術は、上水の処理でも用いられているが、土木・建築、紙パルプ、食品、染色工業などの分野において排水の処理技術としても重要である。処理された排水は、工業用水としてリサイクルできるとともに、環境に排出しても汚染の懸念が少ない。特に多量の水を使用する製紙分野では、低コストで、処理効率の高い水処理技術が強く望まれている。

一般的な処理技術としては、原水に凝集剤を添加してＳＳを凝集させ、沈澱したＳＳを分離する凝集沈澱法が広く行われている。凝集剤としては無機系のものと有機系のものがあり、排水の性状に応じて選択され、或いは組み合わせて使用される。

無機系の凝集剤としては、硫酸アルミニウム、硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化鉄などが知られている。有機系では、ノニオン性のもの、アニオン性のもの、及びカチオン性のいずれも使用されており、ノニオン系ではポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドなどが、アニオン性では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、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、マレイン酸共重合体などが、カチオン性ではポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、アミジン系カチオン性樹脂、カチオン変性ポリアクリルアミド、キトサンなどが用いられている。

無機系の凝集剤は凝結剤と呼ばれることもあるが、ＳＳ表面の電荷を中和することにより、ＳＳ同士の静電気反発を少なくし、凝集させる作用が強い。また、上記有機系の凝集剤はＳＳ間を架橋することにより、大きく沈降速度の速いフロックを形成する効果が強い。

しかしながら、原水の性状は多岐にわたり、凝集剤の選択のみでは対応できないことも多く、またより低コスト化の要望も強いため、種々の改良が行われている。例えば特許文献１においては、製紙白水に４級アンモニウム基を有する陽イオン性界面活性剤とモンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物を添加し、汚濁物質を除去する方法が開示されている。特許文献２にはシリカ含有溶液に長鎖アルキルアミン系の界面活性剤を酢酸処理した有機系の捕集剤とアニオン系の高分子凝集剤を添加してシリカを凝集沈澱せしめる方法が開示されている。特許文献３には特に難沈降性物質を含む排水を高度に処理する際に有効な凝集剤として有機又は無機凝集剤とベントナイトを組み合わせることが記載されている。また特許文献４では荷電中和作用を有する凝集剤と、沈降促進剤と、高分子凝集剤を含有することを特徴とする粉末凝集剤が開示されている。これらの方法は作用の異なる薬剤を効果的に組み合わせて性能、効率、コストを改良する方法ということができるが、さらなる改良が求められている。

製紙業界では古紙パルプ製造工程から排出されるフィルターろ水や、抄紙工程から排出される抄紙ワイヤーろ水など、白水と称する排水が大量に発生する。この中には、パルプの微細繊維以外に、填料、顔料、インク、バインダー樹脂、粘着物などが含まれており、再利用に努めているが、一層の再利用促進のためには効果的な水処理技術の登場が望まれている。

特開平０３−１１９１８９号公報 特開平０７−５１６８１４号公報 特開２００５−０７４２９６号公報 特開２０００−１３５４０７号公報

本発明は、ＳＳを含む原水から凝集沈澱によってＳＳを除去し清澄な処理水を得る技術において、効果及びコストに優れた新規な方法を提供しようとするものである。

本発明者は、カチオン性樹脂であるポリアリルアミン、ポリＬ-シリン塩酸塩、ポリＬ-アルギニンにより、珪酸モノマーが短時間で重合してカチオン性の有機無機ハイブリッドシリカが短時間で生成することに着目した。
ここで有機無機ハイブリッドシリカとはカチオン性樹脂分子とシリカとが分子レベル、又は１０ｎｍ未満のナノレベルで結合して、一体化されているものを指す。
本発明者が、さらに検討した結果、カチオン性樹脂は必ずしも上記三種類に限定されることはなく、一般的なカチオン性樹脂はどれも同様の現象を起すことを確認した。
さらに、ＳＳを含む原水中でこの反応を行うと、極めて短時間でＳＳが凝集沈降することがわかり、凝集沈澱の方法として利用できることを見出し本発明に至った。
凝集沈澱が起こるメカニズムは定かではないが、珪酸モノマーがカチオン性樹脂の作用で重合する際、まず非常に微細な有機無機ハイブリッドシリカの一次粒子が生成し、一次粒子が二次粒子を生成する過程で、周囲のＳＳを取り込みながら凝集すると考えられる。

本発明は以下の態様を含む。
（１）原水中に、珪酸源とカチオン性樹脂を添加し、ｐＨが６〜１０に調整して懸濁物質を凝集沈澱させることを特徴とする水処理方法。
（２）珪酸源が、珪酸又はアルカリ金属珪酸塩である（１）記載の水処理方法。
（３）ＳｉＯ_２換算の珪酸源１００質量部に対し、カチオン性樹脂を固形分で１０〜１００質量部添加する（１）又は（２）に記載の水処理方法。
（４）原水が製紙白水である（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。

本発明により、ＳＳを含む原水から清澄な処理水を効率的にかつ低コストで得ることができる。特に製紙白水のように量が多く、かつＳＳ濃度も高いために処理コストが問題となる排水の処理に有用である。

本発明で用いる珪酸源とは、モノマー状珪酸又はオリゴマー状珪酸、或いはその混合物か、又は水中で加水分解や中和などにより、モノマー状珪酸又はオリゴマー状珪酸を発生するものである。

モノマー状珪酸、又はオリゴマー状珪酸は、アルコキシシラン又はアルカリ金属珪酸塩などから以下の方法で得ることができる。アルコキシシランから得られる珪酸は、例えば、テトラメトキシシランを加水分解して得られる珪酸が挙げられるが、これに限るものではない。この方法で得られる珪酸は最も安定であるが、コストの点ではアルカリ金属ケイ酸塩から得られる珪酸より劣る。アルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシランなどを用いることができ、これらのアルコキシシランが縮合したオリゴマーでもよく、これらのアルコキシシランを単独で又は混合して使用する。これらのアルコキシシランの中ではテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが比較的安価であり好ましい。加水分解はこれらのアルコキシシランを水中に添加し、攪拌することにより行われる。テトラメトキシランは比較的加水分解速度が速いが、それ以外のアルコキシシランは加水分解速度が遅いため、酸触媒または塩基触媒で加水分解を促進することが好ましい。酸触媒の場合にはｐＨを２以下にすることが好ましく、酸の種類は問わないが、通常塩酸が用いられる。塩基触媒の場合にはｐＨを９以上にすることが好ましく、塩基の種類は問わないが、通常水酸化ナトリウムやアンモニア水が用いられている。

アルカリ金属珪酸塩から珪酸を得る一例として、アルカリ金属珪酸塩水溶液を水素型陽イオン交換樹脂でイオン交換してｐＨ約２〜４の珪酸溶液を得る方法が挙げられる。この方法で得られる珪酸はアルカリ金属イオンがほとんど除去されているため、ゲル化の進行が遅く比較的安定である利点がある。さらに、アルカリによりｐＨを８〜９に調整するとさらに安定性が向上する。製造時の条件にもよるが、ＳｉＯ_２換算濃度が４〜５％の場合には２５℃で約一週間使用しうる。

アルカリ金属珪酸塩としては、ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ（但し、Ｍはアルカリ金属原子を表す）モル比として２〜４程度のナトリウム水ガラスを用いるのが価格も安く好ましいが、これに限定されるものではなく、オルト珪酸ナトリウム及びメタ珪酸ナトリウムなど市販工業製品として入手できるものを単独あるいは併用して使用することもできる。

イオン交換をする時のアルカリ金属珪酸塩の濃度は、ＳｉＯ_２換算濃度として０．１〜７質量％が好ましく、より好ましくは１〜５質量％である。ＳｉＯ_２濃度が７質量％を超える場合、イオン交換樹脂塔内での溶液の増粘が著しくなり処理が困難になる。一方、ＳｉＯ_２濃度が０．１質量％未満の場合、アルカリ金属珪酸塩水溶液や珪酸の貯蔵用タンクを大きくする必要があるし、添加用ポンプも大型になるなど設備面での負担が増える。

珪酸を得る三番目の方法として、アルカリ金属珪酸塩水溶液のｐＨを酸性物質で下げる方法が挙げられる。この方法は簡単であるが、珪酸中に多量のイオンを含むため安定性が劣る。それを回避するためにはｐＨを下げた後、速やかに使用すれば良い。そのためには酸性物質の混合をインラインミキサーで行う方法が好ましい。酸性物質添加後のｐＨを２〜１０にすると、凝集沈澱を行う際のｐＨ調整が容易であるので好ましい。

アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度は、０．１〜７質量％であることが好ましく、１〜５質量％であれば特に好ましい。７質量％を超える場合には酸性物質添加後の安定性が極端に低下し、添加前にゲル化して設備の故障につながる懸念がある。ＳｉＯ_２濃度が０．１％未満の場合、アルカリ金属珪酸塩水溶液や珪酸の貯蔵用タンクを大きくする必要があるし、添加用ポンプも大型になるなど設備面での負担が増える。

酸性物質としては、無機酸及び有機酸が使用でき特に限定されない。例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、硫酸、リン酸、亜リン酸、メタリン酸、縮合リン酸、ホウ酸、炭酸、スルホン酸（メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸など）、カルボン酸（ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸など）などが挙げられる。好ましくは、硫酸または塩酸である。また、強酸の酸性塩や、強酸と弱塩基の塩、例えば、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウムなども使用できる。

上記方法で得られる珪酸を原水に添加する方法の他に、水中で加水分解や中和などによりモノマー状珪酸やオリゴマー状珪酸を生成する物質を原水に添加しても良い。アルコキシシランは水中で加水分解により珪酸を生成するし、アルカリ金属珪酸塩は中和より、モノマー状珪酸又はオリゴマー状珪酸を生成するので、原水に直接添加することができる。ただし、アルコキシシランは加水分解速度が遅いものが多いので、予め加水分解して添加する方法の方が好ましい。

カチオン性樹脂としては分子内に１級〜３級アミノ基、又は４級アンモニウム基を含有する水溶性ポリマーが好ましい。代表的なカチオン性樹脂としては、ポリリシン、ポリアルギニンなどのカチオン性ポリペプチド、キトサン、ポリエチレンポリアミンやポリプロピレンポリアミン等のポリアルキレンポリアミン類又はその誘導体、１級〜３級アミノ基や４級アンモニウム基を有する（メタ）アクリレートの重合物、１級〜３級アミノ基や４級アンモニウム基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体の重合物、ビニルアミン重合物又はその誘導体、アリルアミン重合物又はその誘導体、ジアリルアミン重合物、ジアリルメチルアミン重合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合物、ジアリルアミン−二酸化イオウ共重合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−二酸化イオウ共重合物、アクリルアミド−ジアリルアミン共重合物、アクリルアミド−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物、ジシアンジアミド−ホルマリン重縮合物に代表されるジシアン系カチオン性樹脂、ジシアンジアミド−ジエチレントリアミン重縮合物に代表されるポリアミン系カチオン性樹脂、エピクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物、アクリロニトリルとＮ−ビニルホルムアミド共重合体の加水分解物、ポリビニルアミジン系樹脂等のカチオン性樹脂が例示でき、単独又は数種類を組み合わせて使用しても良い。１級〜３級アミノ基を有するカチオン性樹脂については、通常、塩酸塩などの塩の形で供給されているが、フリーのアミンの形でも良い。これらのカチオン性樹脂の中ではポリアリルアミンが少量の添加ですむので好ましい。

上記カチオン性樹脂の分子量に特に限定はなく、１×１０^３〜１×１０^６程度である。一般に、高分子凝集剤においては分子量が高いほうが凝集効果が高いとされているが、分子量が高いと水溶液粘度が高いので、溶解が困難な場合があり、高粘度用ポンプが必要になるなどの問題がある。しかし、本発明では、カチオン性樹脂が直接凝集効果を発揮するわけではなく、有機無機複合シリカの生成過程に随伴してＳＳ分の凝集が起こるため、分子量が１×１０^３〜５×１０^４程度のカチオン性樹脂も好適に使用できる。

原水に珪酸源とカチオン性樹脂を添加する方法は、ａ）原水に予め製造した珪酸とカチオン性樹脂を添加するか、ｂ）原水に水溶性珪酸塩、及びカチオン性樹脂を添加するか、又はａ）とｂ）の方法を併用することにより行うことができる。ａ）における珪酸とカチオン性樹脂の混合の順番はどちらが先に添加しても良く、同時に添加しても良い。ただし、原水中に含まれることが多いアニオン性物質によってカチオン性樹脂が消費されることを防止するためには、珪酸の方を先に添加するか、珪酸とカチオン性樹脂を同時に添加することが好ましい。ｂ）の方法においても水溶性珪酸塩、及びカチオン性樹脂の添加順序に特に制限はないが、原水中に含まれることが多いアニオン性物質によってカチオン性樹脂が消費されることを防止するためには、カチオン性樹脂を最後に添加することが好ましい。

珪酸源とカチオン性樹脂の割合は、ＳｉＯ_２換算の珪酸源１００質量部に対し、カチオン性樹脂を固形分で１０〜１００質量部添加することが好ましい。カチオン性樹脂が１０質量部より少ないと、複合化されない珪酸の割合が増えるので不経済である。また１００質量部より多いと、複合化されないカチオン性樹脂が多量に残存し不経済である。原水中のカチオン樹脂濃度は１０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍが好ましい。

原水中に、珪酸源及びカチオン性樹脂を混合後し、凝集沈澱を行う時のｐＨは重要であってｐＨ６〜１０である必要がある。好ましくはｐＨ７〜９である。ｐＨ６未満、或いはｐＨ１０より高いと、凝集沈澱が起こらない。理由は定かではないが、一般に低いｐＨ或いは高いｐＨでは珪酸のゲル化速度が低下することが知られているので、その現象と関係があると推定される。凝集沈澱を行う時のｐＨを６〜１０にする方法はどのような方法でも良い。例えば、予め、珪酸源又はカチオン性樹脂のｐＨを調整しておき、原水中に添加後にｐＨ６〜１０になるようにしても良いし、原水中に珪酸源又はカチオン性樹脂を添加後、ｐＨが６〜１０になるように酸やアルカリで調整すれば良い。

酸としては無機有機を問わず使用できる。例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、硫酸、スルホン酸（メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸など）、リン酸、メタリン酸、カルボン酸（ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸など）などが挙げられる。また、強酸の酸性塩や、強酸と弱塩基の塩、例えば硫酸アルミニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウムなども使用できる。中でも環境への負荷が少ない硫酸または塩酸が好ましい。

アルカリについても無機有機を問わず使用でき、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミンなどが挙げられる。中でも水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムは環境への負荷が少ないので好ましい。また弱酸と強塩基の塩、例えば炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウムなども使用可能であり、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムはｐＨが６〜８の間で緩衝作用があるので好都合である。

凝集沈澱を行う設備に制約はなく、タンク、沈降槽、セトラー、ラグーンなどで行うことができる。

尚、凝集沈澱を行う際に、多価のアニオン又はポリアニオンが存在すると、カチオン性樹脂がミクロな層分離を起し、カチオン性有機無機ハイブリッドシリカの形態に影響を与え、凝集沈澱にとって好ましい効果を示す場合がある。多価のアニオンとしては、二価、好ましくは三価以上のアニオンであれば良いが、リン若しくは硫黄原子を含む多価アニオンが好ましく、その例として、リン酸イオン（PO₄ ^3-）、ピロリン酸イオン(P₂O₇ ^4-)、リン酸一水素イオン(HPO₄ ^2-)、次リン酸イオン(P₂O₆ ^4-)、亜リン酸イオン(HPO₃ ^2-)、ピロ亜リン酸イオン(H₂P₂O₄ ^2-)、トリポリリン酸イオン(P₃O₁₀ ^5-)、トリメタリン酸イオン(P₃O₉ ^3-)、テトラメタリン酸イオン(P₄O₁₂ ^4-)、硫酸イオン(SO₄ ^2-)、亜硫酸イオン(SO₃ ^2-)、チオ硫酸イオン(S₂O₃ ^2-)、二チオン酸イオン(S₂O₆ ^2-)、三チオン酸イオン(S₃O₆ ^2-)、四チオン酸イオン(S₄O₆ ^2-)、が挙げられる。

また、ポリアニオンとしては有機の高分子化合物、オリゴマー、低分子化合物に分けられるが、高分子化合物又はオリゴマーとしては、分子内にカルボン酸基やスルホン酸基などのアニオン性官能基を２つ以上有するものであればよく、その例としては、ポリアクリル酸又はその共重合体、ポリメタクリル酸又はその共重合体、ポリスチレンスルホン酸又はその共重合体、ポリビニルスルホン酸又はその共重合体、ポリグルタミン酸、酸化セルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、ペクチン、ヒアルロン酸等の天然及び合成のポリアニオンなどがある。これら代表的な有機ポリアニオン以外にも、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、ホウ酸基を有する有機高分子電解質も例示される。

低分子化合物としては、例えばクエン酸、オキサル酸、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ酢酸、ニトリロスルホン酸、β-アラニン-Ｎ，Ｎ-ジ酢酸、４−アミノ安息香酸-Ｎ，Ｎ-ジ酢酸、β-アミノエチルスルホン酸-Ｎ，Ｎ-ジ酢酸、β-アミノエチルホスホン-Ｎ，Ｎ-ジ酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチ
ルエーテルジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸などの２つ以上のカルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基を有する化合物が挙げられる。

以下に、本発明の更に詳しい説明を実施例により行うが、本発明はそれらによって限定されるものではない。尚、％は質量％を意味する。

実施例１
ポリアリルアミン塩酸塩〔日東紡（株）製、ＰＡＡ−ＨＣｌ−３Ｌ、分子量１５，０００、濃度５０％〕４８ｍｇを水で５０ｇに希釈し、次いで１Ｍ水酸化ナトリウムでｐＨを７に調整した。ＳｉＯ_２濃度1％の三号珪酸ソーダ水溶液（東曹産業（株）製）８ｇに水４２ｇを加えて希釈し、さらに１Ｍ塩酸を添加してｐＨを８．８に調整し、珪酸水溶液を得た。製紙白水のモデルとして、カオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで３００回転／分で攪拌しながら、まず珪酸水溶液を一時に加え、１０秒後に上記のポリアリルアミン塩酸塩水溶液を一時に添加した。１０秒間攪拌した後、攪拌を停止し、６０秒後にデカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、セントラル科学（株）から販売されているHACH 2100AN Turbidimeterにより濁度を測定した。この時のｐＨは８．４であった。同様に、上記１Ｍ塩酸添加量を調節することにより、凝集沈澱時のｐＨを６．８、９．４に変化させた実験も合わせて行った。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１で用いたカオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで攪拌しながら、水１００ｇを追加し、次いで１Ｍ水酸化ナトリウムでｐＨを８．４に調整した。さらにマグネチックスターラーで３００回転／分で２０秒間攪拌した後、６０秒間静置し、デカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、濁度及びｐＨを測定した。結果を表１に示す。

比較例２
実施例１で用いたポリアリルアミン塩酸塩４８ｍｇを水１００ｇに溶解し、1Ｍ水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを８．６に調整した。実施例１と同様に、カオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで３００回転／分で攪拌しながら、前記ポリアリルアミン塩酸塩水溶液を一時に添加した。１０秒間攪拌した後、攪拌を停止し、６０秒後にデカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、濁度及びｐＨを測定した。結果を表１に示す。

比較例３
実施例１で用いたＳｉＯ_２濃度1％の三号珪酸ソーダ水溶液８ｇに水９２ｇを加えて希釈し、さらに１Ｍ塩酸を添加してｐＨを８．５に調整して珪酸水溶液を得た。実施例１と同様に、カオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで３００回転／分で攪拌しながら、前記珪酸水溶液を添加し、１０秒間攪拌した後、攪拌を停止し、６０秒後にデカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、濁度及びｐＨを測定した。結果を表１に示す。

比較例４
実施例１において、珪酸水溶液を得るときのｐＨ調整用１Ｍ塩酸の添加量を増やして、凝集沈澱を行う時のｐＨが５．５になるよう調整したこと以外は実施例１と同じ操作を行った。上澄み液の濁度及びｐＨを測定し、結果を表１に示す。

比較例５
実施例１において、三号珪酸ソーダ水溶液のｐＨ調整を行わずそのまま用いて、凝集沈澱を行う時のｐＨが１０．３になるようにしたこと以外は実施例１と同じ操作を行った。上澄み液の濁度及びｐＨを測定し、結果を表１に示す。

実施例２
実施例１において、ＳｉＯ_２濃度1％の三号珪酸ソーダ水溶液の量を４g、１６ｇ、３２ｇとし、それぞれに水を加えてどれも５０ｇになるようにし、１Ｍ塩酸でｐＨを調整して凝集沈澱を行う時のｐＨが８．４になるよう調整したこと以外は同じ操作を行った。結果を表１に示す。

実施例３
実施例１で用いた、ＳｉＯ_２濃度１％の三号珪酸ソーダ水溶液を、水素型陽イオン交換樹脂〔三菱化学（株）製、ダイヤイオンＳＫ−１ＢＨ〕が充填されたカラムに通じてＳｉＯ_２濃度１％、ｐＨ３．２の珪酸水溶液を調製した。この珪酸８ｇに水４２ｇを加えて希釈し、さらに１Ｍ水酸化ナトリウムを添加してｐＨを８．８に調整し、珪酸水溶液としたこと以外は、実施例１と同じ操作を行った。結果を表１に示す。

実施例４
テトラメトキシシラン（関東化学製）６０８ｍｇをｐＨ２の塩酸１０ｇに混合し、１０分放置して加水分解を行った。これに水４０ｇを混合し、さらに１Ｍ水酸化ナトリウムを添加してｐＨを８．８に調整し、珪酸水溶液とした。ジアリルジメチルアンモニウムクロライド〔センカ（株）製、ユニセンスＣＰ−１０１、分子量３０，０００、濃度３０％〕２４０ｍｇを水で５０ｇに希釈した。カオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで３００回転／分で攪拌しながら、前記珪酸水溶液を添加して混合し、続いて前記ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を一時に添加した。１０秒間攪拌した後、攪拌を停止し、６０秒後にデカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、濁度を測定した。結果を表１に示す。

実施例５
実施例１で用いたポリアリルアミン塩酸塩８０ｍｇを水５０ｇに溶解した。カオリンを２５０ｐｐｍ含む懸濁液３００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、マグネチックスターラーで３００回転／分で攪拌しながら、ＳｉＯ_２濃度０．１６％の三号珪酸ソーダ水溶液５０ｇを添加して混合し、続いて前記ポリアリルアミン塩酸塩水溶液を一時に添加した。さらに１Ｍ塩酸でｐＨを８．４に調整し、１０秒間攪拌した後、攪拌を停止し、６０秒後にデカンテーションで５０ｍｌの上澄み液を採取し、濁度を測定した。結果を表１に示す。

実施例１が示しているように、カオリンを含む懸濁液に、珪酸とカチオン樹脂の両方を添加すると、短時間でカオリンが凝集沈殿し、清澄な処理水が得られた。一方、珪酸とカチオン樹脂の片方を欠く場合にはほとんど効果がなかった（比較例２、比較例３）。また、凝集沈澱を行う時のｐＨの影響を調べた結果、ｐＨが６〜１０の範囲で効果的に凝集沈澱が起こった。凝集沈澱時のｐＨが６未満（比較例４）やｐＨが１０を超える（比較例５）場合にはほとんど効果がなかった。
珪酸としては、水溶性珪酸を酸で処理して得られたものばかりでなく、水溶性珪酸塩水溶液を水素型イオン交換樹脂で処理して得られたものや（実施例３）、テトラメトキシシランを加水分解して得られたものでも、効果が見られた（実施例４）。また実施例５のように、カオリンを含む懸濁液に、珪酸源として水溶性珪酸塩水溶液を添加し、ｐＨを調整することで珪酸を発生させても良かった。

本発明は、ＳＳを含む原水からＳＳを除去し、清澄な処理水を得たい場合に有効に利用できる。ＳＳを含む原水は、土木・建築、紙パルプ、食品、染色工業などの分野において多量に発生しており、その処理技術として利用できる。特に、多量の工業用水が必要な製紙業界において有用である。

Claims (4)

1. 原水中に、珪酸源とカチオン性樹脂を添加し、ｐＨが６〜１０に調整して懸濁物質を凝集沈澱させることを特徴とする水処理方法。
2. 珪酸源が、珪酸又はアルカリ金属珪酸塩である請求項１記載の水処理方法。
3. ＳｉＯ_２換算の珪酸源１００質量部に対し、カチオン性樹脂を固形分で１０〜１００質量部添加する請求項１又は請求項２に記載の水処理方法。
4. 原水が製紙白水である請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。