JP2015009178A - 製紙工程水の殺菌装置 - Google Patents
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
【課題】製紙工程水の殺菌効果および製紙工程水に含まれる製紙用染料への影響のばらつきを抑制することができる製紙工程水の殺菌装置を提供すること。【解決手段】水源からの希釈水を製紙工程水ラインを導入する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンク内の第１溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部と、前記第２タンク内の第２溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第２薬剤注入部とを備え、前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動が所定値以内となるように構成されたことを特徴とする製紙工程水の殺菌装置。【選択図】図２
Description
本発明は、製紙工程水の殺菌装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、抄紙工程水などの製紙工程水を殺菌するために結合ハロゲン発生化合物を使用する場合に、製紙工程水の殺菌効果および紙製品の白色度を向上させる目的で添加されている染料への影響のばらつきを抑制することのできる殺菌装置に関する。
紙パルプ製造工程では、原料となる木材に由来するセルロース、リグニン、ヘミセルロース、糖類などを栄養源として多くの微生物が製紙工程水中に繁殖する。これらの微生物が製紙工程中のパイプラインやピットなどの壁面に付着してスライムを形成し、スライムが原因となって紙切れによる生産効率の低下が生じたり、あるいは、紙製品の品質低下がもたらされることは、従来からよく知られている。これらの障害を防ぐために、種々の有機系殺菌剤が使用されているが、経済性や環境影響性の点からその使用量が制限される。そこで、酸化剤を用いた工業用水系の殺菌方法が種々提案されている。
特許文献１には、水と次亜塩素酸溶液とを第１のミキサーにて混合した酸化剤水溶液を第３のミキサーへ送り、かつ水とアンモニウム塩溶液とを第２のミキサーにて混合したアミン源水溶液を第３のミキサーへ送り、第３のミキサーにて酸化剤水溶液とアミン源水溶液とを混合して反応させ、その反応生成物であるバイオフィルム阻害物質を水中の微生物集合体へ添加して殺菌する工業用水系の殺菌装置が開示されている。このとき、次亜塩素酸溶液の第１のミキサーへの移送およびアンモニウム塩溶液の第２のミキサーへの移送は脈動ポンプを用いて行われる。
また、特許文献２には、製紙工程水ライン（白水ライン）と接続された希釈水ラインを流れる水中に次亜塩素酸溶液とアンモニウム塩溶液とを添加してこれらを反応させ、その反応生成物である殺菌成分を含む水溶液を製紙工程水ラインへ導入して、製紙工程水中の微生物を殺菌する製紙工程水の殺菌方法が開示されている。
本発明者らは、特許文献２に記載の製紙工程水の殺菌方法を実施するために次の殺菌装置を製作した。
この殺菌装置は、水源と接続された上流側端部および製紙工程水ラインと接続された下流側端部を有する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンクと前記希釈水ラインとを接続する第１接続パイプと、前記第１接続パイプよりも下流側で前記第２タンクと前記希釈水ラインとを接続する第２接続パイプと、前記第１接続パイプの途中部に設けられた第１脈動ポンプと、前記第２接続パイプの途中部に設けられた第２脈動ポンプとを備える。また、希釈水ラインにおける第１接続ポイントと第２接続ポイントとの間位置、および希釈水ラインにおける第２接続パイプの下流位置に、水流によって回転するミキサーとしての撹拌羽根が設けられている。なお、第１および第２脈動ポンプとしてはダイヤフラムポンプを用いた。
この殺菌装置は、水源と接続された上流側端部および製紙工程水ラインと接続された下流側端部を有する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンクと前記希釈水ラインとを接続する第１接続パイプと、前記第１接続パイプよりも下流側で前記第２タンクと前記希釈水ラインとを接続する第２接続パイプと、前記第１接続パイプの途中部に設けられた第１脈動ポンプと、前記第２接続パイプの途中部に設けられた第２脈動ポンプとを備える。また、希釈水ラインにおける第１接続ポイントと第２接続ポイントとの間位置、および希釈水ラインにおける第２接続パイプの下流位置に、水流によって回転するミキサーとしての撹拌羽根が設けられている。なお、第１および第２脈動ポンプとしてはダイヤフラムポンプを用いた。
この殺菌装置によれば、希釈水ラインにおける第１接続ポイントに第１溶液（次亜ハロゲン酸化合物）が導入され、第１接続ポイントと第２接続ポイントとの間位置の撹拌羽根によって第１溶液が水に均一に撹拌混合されて第２接続ポイントへ送られる。その後、第２接続ポイントに第２溶液（結合ハロゲン生成化合物）が導入され、第２接続ポイントの下流側の撹拌羽根によって次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とが撹拌混合され反応して殺菌剤としての反応生成物が生成され、この反応生成物が製紙工程水中に混合し、製紙工程水中の微生物を殺菌する。この反応生成物としては、例えば、モノクロラミン、ジクロラミンおよびトリクロラミンといった殺菌成分を含むクロラミン類である。
しかしながら、この殺菌装置の場合、希釈水ラインの２箇所に撹拌羽根が設けられているにもかかわらず、製紙工程水ラインと接続する希釈水ラインの最下流位置でのｐＨ値が小刻みに変動していることが発明者らの実験により明らかとなった。
次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物との反応はｐＨの影響を受け易いため、ｐＨ値が変動、例えば８．０未満にすると生成される複数の殺菌成分の割合が変動し、その結果、製紙工程水の殺菌効果が安定しないという懸念や、ジクロラミンやトリクロラミンの割合が増え過ぎて製紙工程水に含まれる製紙用染料に悪影響を与えてしまう（退色させてしまう）という懸念がある。
次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物との反応はｐＨの影響を受け易いため、ｐＨ値が変動、例えば８．０未満にすると生成される複数の殺菌成分の割合が変動し、その結果、製紙工程水の殺菌効果が安定しないという懸念や、ジクロラミンやトリクロラミンの割合が増え過ぎて製紙工程水に含まれる製紙用染料に悪影響を与えてしまう（退色させてしまう）という懸念がある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、製紙工程水の殺菌効果を安定化し、さらには、製紙工程水に含まれる製紙用染料への悪影響を抑制することができる製紙工程水の殺菌装置を提供することを目的とする。
かくして、本発明によれば、水源からの希釈水を製紙工程水ラインを導入する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンク内の第１溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部と、前記第２タンク内の第２溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第２薬剤注入部とを備え、
前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動が所定値以内となるように構成された製紙工程水の殺菌装置が提供される。
前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動が所定値以内となるように構成された製紙工程水の殺菌装置が提供される。
本発明の製紙工程水の殺菌装置によれば、希釈水ラインの最下流における第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動が所定値以内に抑えられるため、ｐＨ値が安定する。その結果、次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物との反応が安定し、生成される１種以上の殺菌成分の割合も安定するため、製紙工程水の所望の殺菌効果を維持することができる。さらに、生成される１種以上の殺菌成分の割合が安定することで、製紙工程水に含まれる製紙用染料への悪影響を持続的に最小限に抑制することが可能となる。
本発明は、特に、次亜ハロゲン酸化合物と、結合ハロゲン生成化合物とを反応させて殺菌成分としてクロラミン類を生成する場合に好適である。
本発明は、特に、次亜ハロゲン酸化合物と、結合ハロゲン生成化合物とを反応させて殺菌成分としてクロラミン類を生成する場合に好適である。
本発明の製紙工程水の殺菌装置は、水源からの希釈水を製紙工程水ラインを導入する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンク内の第１溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部と、前記第２タンク内の第２溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第２薬剤注入部とを備え、
前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりのｐＨの変動が所定値以内となるように構成されている。
前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりのｐＨの変動が所定値以内となるように構成されている。
本発明の製紙工程水の殺菌装置は、希釈水ラインの最下流における第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動を所定値以内に抑えることができるものであり、その構成は特に限定されるものではない。
本発明の殺菌装置は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。
本発明の殺菌装置は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。
（１）前記第１薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第１接続ポイントの下流位置または前記第２薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第２接続ポイントの下流位置、および前記希釈水ラインにおける前記第１接続ポイントと前記第２接続ポイントとの間位置に、ミキサーが設けられていてもよい。
つまり、本発明において、希釈水ラインの水中に添加する薬剤の順序は、結合ハロゲン生成化合物が次亜ハロゲン酸化合物よりも先に添加されてもよく後で添加されてもよい。要は、水中に結合ハロゲン生成化合物と次亜ハロゲン酸化合物を個別に添加した直後にそれぞれミキサーにて撹拌して各薬剤を水中に均一に分散させるようにする。
つまり、本発明において、希釈水ラインの水中に添加する薬剤の順序は、結合ハロゲン生成化合物が次亜ハロゲン酸化合物よりも先に添加されてもよく後で添加されてもよい。要は、水中に結合ハロゲン生成化合物と次亜ハロゲン酸化合物を個別に添加した直後にそれぞれミキサーにて撹拌して各薬剤を水中に均一に分散させるようにする。
このようにすれば、次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物との反応性が高まる。
この構成では、第１および第２ポンプとして無脈動ポンプが好適である。ここで、「無脈動ポンプ」とは、移送する液体の粘度にもよるが、吐出圧の変動、すなわち脈動率が±５％以下で、一定流量で液体を移送可能なポンプであり、例えば、株式会社タクミナ製のスムースフローポンプ（登録商標）形式ＢＰＬ等が挙げられる。
この構成では、第１および第２ポンプとして無脈動ポンプが好適である。ここで、「無脈動ポンプ」とは、移送する液体の粘度にもよるが、吐出圧の変動、すなわち脈動率が±５％以下で、一定流量で液体を移送可能なポンプであり、例えば、株式会社タクミナ製のスムースフローポンプ（登録商標）形式ＢＰＬ等が挙げられる。
（２）前記第１薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第１接続ポイントが、前記第２薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第２接続ポイントよりも上流側に配置されていてもよい。
このようにすれば、先に希釈水中に次亜ハロゲン酸化合物を添加し、その後で、アルカリ条件下の希釈水中に結合ハロゲン生成化合物を添加することができるため、アルカリ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とが反応して殺菌成分としての反応生成物が生成される。
このようにすれば、先に希釈水中に次亜ハロゲン酸化合物を添加し、その後で、アルカリ条件下の希釈水中に結合ハロゲン生成化合物を添加することができるため、アルカリ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とが反応して殺菌成分としての反応生成物が生成される。
例えば、次亜ハロゲン酸化合物が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸ナトリウムおよび次亜臭素酸カリウムのうちから選択された１種または２種以上を含み、結合ハロゲン生成化合物が、水溶性の無機アンモニウム塩、アンモニア、スルファミン酸またはその塩、尿素、ヒダントイン化合物、グリシン、スレオニン、リジン、グルタミン酸およびタウリンのうちから選択された１種または２種以上を含む場合は、アルカリ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とが反応して、殺菌成分としての例えばクロラミン類が生成するが、このとき、ジクロラミンおよびトリクロラミンよりもモノクロラミンが優先的に生成される。
殺菌成分剤としてのモノクロラミン等を製紙工程水中に添加することにより、製紙工程水中の微生物を殺菌することができることに加え、製紙工程水に含まれる製紙用染料に悪影響を与え難く（退色させ難く）することができる。
前記結合ハロゲン生成化合物において、水溶性の無機アンモニウム塩としては、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウムなどが挙げられる。
前記結合ハロゲン生成化合物において、スルファミン酸塩としては、スルファミン酸ナトリウム、スルファミン酸カリウム、スルファミン酸リチウム、スルファミン酸カルシウム、スルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸亜鉛、スルファミン酸アンモニウムなどの水溶性塩類が挙げられる。
前記結合ハロゲン生成化合物において、ヒダントイン化合物としては、５，５−ジメチルヒダントインなどが挙げられる。
前記結合ハロゲン生成化合物において、スルファミン酸塩としては、スルファミン酸ナトリウム、スルファミン酸カリウム、スルファミン酸リチウム、スルファミン酸カルシウム、スルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸亜鉛、スルファミン酸アンモニウムなどの水溶性塩類が挙げられる。
前記結合ハロゲン生成化合物において、ヒダントイン化合物としては、５，５−ジメチルヒダントインなどが挙げられる。
なお、製紙工程において、染料に対する影響を考慮しなくてよいのであれば、ジクロラミンやトリクロラミンを含むクロラミン類を用いて製紙工程水の殺菌処理を行うことができる。この場合は、本発明において、希釈ラインに対する次亜ハロゲン酸化合物の注入位置が結合ハロゲン生成化合物の注入位置よりも下流側に配置されてもよい。
（３）前記希釈水ラインが、上流側希釈水ライン、中流側希釈水ラインおよび下流側希釈水ラインを有し、
前記上流側希釈水ラインと前記中流側希釈水ラインとの間に第１バッファタンクおよび撹拌機が設けられると共に、前記中流側希釈水ラインと前記下流側希釈水ラインとの間に第２バッファタンクおよび攪拌機が設けられ、
前記第１薬剤注入部または前記第２薬剤注入部が前記上流側希釈水ラインに接続されると共に、前記第２薬剤注入部または前記第１薬剤注入部が前記第２バッファタンクに接続されていてもよい。
前記上流側希釈水ラインと前記中流側希釈水ラインとの間に第１バッファタンクおよび撹拌機が設けられると共に、前記中流側希釈水ラインと前記下流側希釈水ラインとの間に第２バッファタンクおよび攪拌機が設けられ、
前記第１薬剤注入部または前記第２薬剤注入部が前記上流側希釈水ラインに接続されると共に、前記第２薬剤注入部または前記第１薬剤注入部が前記第２バッファタンクに接続されていてもよい。
このようにしても、安定したｐＨ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とを反応させて殺菌成分としてのクロラミン類を含む殺菌液を生成することができる。
この構成では、第１および第２ポンプとして低コストの脈動ポンプが好適である。ここで、「脈動ポンプ」とは、吐出圧の変動が大きなポンプであり、一般的なダイヤフラムポンプが代表的に挙げられる。なお、この構成において無脈動ポンプを採用しても構わない。
この構成では、第１および第２ポンプとして低コストの脈動ポンプが好適である。ここで、「脈動ポンプ」とは、吐出圧の変動が大きなポンプであり、一般的なダイヤフラムポンプが代表的に挙げられる。なお、この構成において無脈動ポンプを採用しても構わない。
（４）前記希釈水ラインにおける前記第１および第２薬剤注入部よりも下流位置にｐＨセンサが設けられると共に、前記ｐＨセンサからの信号が入力される制御部をさらに備え、
前記第１薬剤注入部が第１ポンプを有し、かつ前記第２薬剤注入部が第２ポンプを有し、
前記制御部は、前記ｐＨセンサからの信号に基づいて前記第１および第２ポンプを個別に制御するよう構成されてもよい。
このようにすれば、製紙工程水に混合する直前の希釈水のｐＨ値が設定値に維持されるように自動制御される。この結果、希釈水中に所望の殺菌成分を所望の割合で安定的に生成され、製紙工程水の殺菌効果を安定的に得ることができる。
前記第１薬剤注入部が第１ポンプを有し、かつ前記第２薬剤注入部が第２ポンプを有し、
前記制御部は、前記ｐＨセンサからの信号に基づいて前記第１および第２ポンプを個別に制御するよう構成されてもよい。
このようにすれば、製紙工程水に混合する直前の希釈水のｐＨ値が設定値に維持されるように自動制御される。この結果、希釈水中に所望の殺菌成分を所望の割合で安定的に生成され、製紙工程水の殺菌効果を安定的に得ることができる。
（５）前記所定値が±０．１であってもよい。つまり、ｐＨ基準値±０．１としてもよい。
例えば、ｐＨ基準値を８．２５とすれば、ｐＨ値を８．２５±０．１内に維持することができるため、常にｐＨ８以上のアルカリ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とを反応させ、モノクロラミンを主生成物とするクロラミン類を安定的に生成することが可能となる。
例えば、ｐＨ基準値を８．２５とすれば、ｐＨ値を８．２５±０．１内に維持することができるため、常にｐＨ８以上のアルカリ条件下で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とを反応させ、モノクロラミンを主生成物とするクロラミン類を安定的に生成することが可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明の製紙工程水の殺菌装置の実施形態について詳説する。
（実施形態１）
図１は本発明の製紙工程水の殺菌装置を製紙工程水ラインに接続した状態を示す概念図であり、図２は本発明の製紙工程水の殺菌装置の実施形態１を示す構成図である。
図１は本発明の製紙工程水の殺菌装置を製紙工程水ラインに接続した状態を示す概念図であり、図２は本発明の製紙工程水の殺菌装置の実施形態１を示す構成図である。
本発明の製紙工程水の殺菌装置１０は、図示しない水源からの希釈水を製紙工程水ラインＬを導入する希釈水ライン１１と、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンク１２と、結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンク１３と、第１タンク１２内の第１溶液を希釈水ライン１１内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部１４と、第２タンク１３内の第２溶液を希釈水ライン１１内の希釈水中に注入する第２薬剤注入部１５と、希釈水ライン１１における第１および第２薬剤注入部１４、１５よりも下流位置に設けられたｐＨセンサ１６と、ｐＨセンサ１６からの信号が入力される制御部１７とを備える。
なお、希釈水としては、製紙工程で通常使用される工業用水を用いることができる。
なお、希釈水としては、製紙工程で通常使用される工業用水を用いることができる。
実施形態１では、第１薬剤注入部１２の希釈水ライン１１との第１接続ポイントＣ１が、第２薬剤注入部１３の希釈水ライン１１との第２接続ポイントＣ２よりも上流側に配置されている場合を例示している。
この場合、希釈水ライン１１における第１接続ポイントＣ１と第２接続ポイントＣ２との間位置に上流側ミキサーＭ１が設けられると共に、希釈水ライン１１における第２接続ポイントＣ２の下流位置に下流側ミキサーＭ２が設けられている。これらのミキサーＭ１、Ｍ２は、希釈水ライン１１内の水流によって回転する撹拌羽根にて主に構成されている。なお、この撹拌羽根は、例えば、螺旋羽根形状のものを用いることができる。
この場合、希釈水ライン１１における第１接続ポイントＣ１と第２接続ポイントＣ２との間位置に上流側ミキサーＭ１が設けられると共に、希釈水ライン１１における第２接続ポイントＣ２の下流位置に下流側ミキサーＭ２が設けられている。これらのミキサーＭ１、Ｍ２は、希釈水ライン１１内の水流によって回転する撹拌羽根にて主に構成されている。なお、この撹拌羽根は、例えば、螺旋羽根形状のものを用いることができる。
本発明における次亜ハロゲン酸化合物は、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸ナトリウムおよび次亜臭素酸カリウムといった次亜ハロゲン酸化合物であり、これらの次亜ハロゲン酸化合物のうちから１種を単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。
また、本発明における結合ハロゲン生成化合物は、水溶性の無機アンモニウム塩、アンモニア、スルファミン酸またはその塩、尿素、ヒダントイン化合物、グリシン、スレオニン、リジン、グルタミン酸およびタウリンのうちから選択された１種または２種以上を併用して用いることができる。
第１溶液である次亜ハロゲン酸化合物の水溶液としては、市販されている９〜１４％水溶液を好適に用いることができる。また、第２溶液である結合ハロゲン生成化合物の水溶液としては、市販されている結合ハロゲン生成化合物を適宜水で希釈して、所望の濃度になるように調製すればよい。
本発明では、殺菌効果および染料影響性の点から、製紙工程水に添加する（ａ）次亜ハロゲン酸化合物の水溶液の濃度は有効塩素濃度として１０００〜９０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは２０００〜９０００ｍｇ／Ｌ、（ｂ）結合ハロゲン生成化合物の水溶液の濃度は、１０００〜１００００ｍｇ／Ｌ、好ましくは２０００〜１００００ｍｇ／Ｌであって、かつ、（ａ）成分中の塩素と（ｂ）成分中の窒素のモル比を１：１〜１：２とするのがよい。
第１薬剤注入部１４は、第１タンク１２と希釈水ライン１１とを接続する第１接続ライン１４ａと、第１接続ライン１４ａにおける第１タンク側１２に設けられた第１ポンプ１４ｂと、第１接続ライン１４ａにおける第１接続ポイントＣ１側に設けられた背圧弁１４ｃとを有する。
第２薬剤注入部１５は、第２タンク１３と希釈水ライン１１とを接続する第２接続ライン１５ａと、第２接続ライン１５ａにおける第２タンク側１３に設けられた第２ポンプ１５ｂと、第２接続ライン１５ａにおける第２接続ポイントＣ２側に設けられた背圧弁１５ｃとを有する。
第２薬剤注入部１５は、第２タンク１３と希釈水ライン１１とを接続する第２接続ライン１５ａと、第２接続ライン１５ａにおける第２タンク側１３に設けられた第２ポンプ１５ｂと、第２接続ライン１５ａにおける第２接続ポイントＣ２側に設けられた背圧弁１５ｃとを有する。
実施形態１の場合、第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂとして無脈動ポンプが採用されている。この無脈動ポンプとしては、例えば、無脈動ダイヤフラム型ポンプ、モーノポンプ（モアノポンプ）などが挙げられる。なお、後述の実施例１では、株式会社タクミナ製の無脈動ダイヤフラム型（型式ＢＰＬ）ポンプを用いている。
また、希釈水ライン１１の上流側には希釈水移送ポンプ１８および入口バルブＶ１が設けられると共に、希釈水ライン１１の下流側は移送ライン１１ａとドレンライン１１ｂに分岐し、移送ライン１１ａはさらに第１、第２および第３分岐ライン１１ａ1、１１ａ2、１１ａ3に分岐している。
ｐＨセンサ１６は移送ライン１１ａに設けられており、そのｐＨセンサ１６の上流側と下流側にはメンテナンスバルブＶ３、Ｖ４が設けられている。また、第１、第２および第３分岐ライン１１ａ1、１１ａ2、１１ａ3には第１、第２および第３切替バルブＶ５、Ｖ６、Ｖ７が設けられ、ドレンライン１１ｂにはドレンバルブＶ２が設けられている。
制御部１７は、ｐＨセンサ１６からの信号に基づいて第１および第２薬剤注入部１４、１５を個別に制御するようこれらと電気的に接続されている。
この制御部１７は、図示省略するが、ｐＨセンサ１６の位置を流れる希釈水のｐＨ値が所定値となるようｐＨ基準値を設定入力する入力部と、設定入力されたｐＨ基準値を記憶する記憶部と、ｐＨセンサ１６からの信号に含まれるｐＨ測定値がｐＨ基準値から逸脱しているか否かを判定する判定部と、判定部の結果に基づいて第１ポンプ１４ｂおよび／または第２ポンプ１５ｂによって移送する第１溶液および／または第２溶液の流量の増減量を演算する演算部と、演算部の結果を制御信号として第１薬剤注入部１４および／または第２薬剤注入部１５へ個別に出力する出力部とを備える。
この制御部１７は、図示省略するが、ｐＨセンサ１６の位置を流れる希釈水のｐＨ値が所定値となるようｐＨ基準値を設定入力する入力部と、設定入力されたｐＨ基準値を記憶する記憶部と、ｐＨセンサ１６からの信号に含まれるｐＨ測定値がｐＨ基準値から逸脱しているか否かを判定する判定部と、判定部の結果に基づいて第１ポンプ１４ｂおよび／または第２ポンプ１５ｂによって移送する第１溶液および／または第２溶液の流量の増減量を演算する演算部と、演算部の結果を制御信号として第１薬剤注入部１４および／または第２薬剤注入部１５へ個別に出力する出力部とを備える。
制御部１７によって設定入力されるｐＨ基準値とは、希釈水ライン１１の最下流における第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水の理想的なｐＨ値であり、実施形態１の場合、例えば、ｐＨ８．２５がｐＨ基準値となる。
殺菌装置１０の稼働時において、制御部１７は、ｐＨセンサ１６にて検出したｐＨ測定値とｐＨ基準値とを比較し、単位時間当たりのｐＨ測定値の変動が０．１以内となるように第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂのモータの駆動を制御する。このとき、希釈水ライン１１を流れる希釈水の流量、第１接続ライン１４ａを流れる第１溶液の濃度と流量、第２接続ライン１５ａを流れる第２溶液の濃度と流量などの各種データを考慮してもよく、その場合は、各種データを予め制御部１７の記憶部へ入力してもよい。
殺菌装置１０の稼働時において、制御部１７は、ｐＨセンサ１６にて検出したｐＨ測定値とｐＨ基準値とを比較し、単位時間当たりのｐＨ測定値の変動が０．１以内となるように第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂのモータの駆動を制御する。このとき、希釈水ライン１１を流れる希釈水の流量、第１接続ライン１４ａを流れる第１溶液の濃度と流量、第２接続ライン１５ａを流れる第２溶液の濃度と流量などの各種データを考慮してもよく、その場合は、各種データを予め制御部１７の記憶部へ入力してもよい。
このように構成された実施形態１の製紙工程水の殺菌装置を稼働させることにより、製紙工程水ラインＬの製紙工程水中に、所望の殺菌成分を最適な濃度で含む希釈水（殺菌液）が導入され、それによって製紙工程水中の微生物が殺菌される。
この際、希釈水移送ポンプ１８が駆動して希釈水ライン１１に所定流量の希釈水が流れると共に、第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂが無脈動で駆動して第１および第２溶液が一定流量で希釈水中に注入される。
この際、希釈水移送ポンプ１８が駆動して希釈水ライン１１に所定流量の希釈水が流れると共に、第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂが無脈動で駆動して第１および第２溶液が一定流量で希釈水中に注入される。
このとき、第１接続ポイントＣ１に第１溶液が注入されることにより、次亜ハロゲン酸化合物が上流側ミキサーＭ１を通過しながら希釈水と均一に混合して第２接続ポイントＣ２に送られる。そして、第２接続ポイントＣ２に第２溶液が注入されることにより、次亜ハロゲン酸化合物が分散したアルカリ性の希釈水中に結合ハロゲン生成化合物が混合し下流側ミキサーＭ２を通過しながら均一に分散する。それと同時に、次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物がアルカリ条件下で反応し、例えばモノクロラミンを主生成物とするクロラミン類が生成する。なお、次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物との混合液はｐＨ８以上となるとモノクロラミンを主生成物としたクロラミン類を生成することが知られている。
モノクロラミンを含む希釈水は殺菌液としてｐＨセンサ１６を通過して各分岐ライン１１ａ1、１１ａ2、１１ａ3に送られ、１本以上の分岐ラインから製紙工程水ラインＬの製紙工程水中へ殺菌液が導入され混合する。この間、ｐＨセンサ１６は殺菌液のｐＨ値を検出してｐＨ測定値信号を制御部１７へ随時送信している。
ｐＨ測定値信号を受信した制御部１７は、例えば、ｐＨ基準値が８．２５である場合、次のように機能する。
制御部１７は、ｐＨ測定値が８．３５を超えると、モータの回転数を所定回転数まで低下させるよう第１ポンプ１４ｂを制御し、それによりアルカリ性の第１溶液の流量を所定流量まで減少させる。そして、ｐＨ測定値が８．３５以下となると、制御部１７は、モータの回転数を通常回転数まで戻すよう第１ポンプ１４ｂを制御する。
制御部１７は、ｐＨ測定値が８．３５を超えると、モータの回転数を所定回転数まで低下させるよう第１ポンプ１４ｂを制御し、それによりアルカリ性の第１溶液の流量を所定流量まで減少させる。そして、ｐＨ測定値が８．３５以下となると、制御部１７は、モータの回転数を通常回転数まで戻すよう第１ポンプ１４ｂを制御する。
また、制御部１７は、ｐＨ測定値が８．１５を下回ると、モータの回転数を所定回転数まで低下させるよう第２ポンプ１５ｂを制御し、それにより酸性の第２溶液の流量を所定流量まで減少させる。そして、ｐＨ測定値が８．１５以上となると、制御部１７は、モータの回転数を通常回転数まで戻すよう第２ポンプ１５ｂを制御する。
すなわち、制御部１７は、ｐＨ測定値がｐＨ８．２５±０．１の範囲内に収まるように第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂを制御する。
すなわち、制御部１７は、ｐＨ測定値がｐＨ８．２５±０．１の範囲内に収まるように第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂを制御する。
なお、前述したｐＨ基準値、制御部１７による第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂの制御フローは一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。また、実施形態１においては、第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂに無脈動ポンプを採用していることからｐＨ測定値はほとんど変動しない（変動幅は約±０．０５以内）ため、制御部１７を省略することも可能である。
（実施形態２）
図３は本発明の製紙工程水の殺菌装置の実施形態２を示す構成図である。なお、図３において、図２中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態１においては第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂとして無脈動ダイヤフラム型ポンプを用いたが、実施形態２では後述する第１および第２ポンプ２４ｂ、２５ｂとして脈動する通常のダイヤフラムポンプ（以下「脈動ダイヤフラム型ポンプ」という）を用いている。
図３は本発明の製紙工程水の殺菌装置の実施形態２を示す構成図である。なお、図３において、図２中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態１においては第１および第２ポンプ１４ｂ、１５ｂとして無脈動ダイヤフラム型ポンプを用いたが、実施形態２では後述する第１および第２ポンプ２４ｂ、２５ｂとして脈動する通常のダイヤフラムポンプ（以下「脈動ダイヤフラム型ポンプ」という）を用いている。
詳しく説明すると、実施形態２の殺菌装置２０は、図示しない水源からの希釈水を製紙工程水ラインＬ（図１参照）を導入する上流側、中流側および下流側希釈水ライン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、上流側希釈水ライン１１Ａと中流側希釈水ライン１１Ｂとの間に設けられた第１バッファタンクＴ１および撹拌機Ｍ２２と、中流側希釈水ライン１１Ｂと下流側希釈水ライン１１Ｃとの間に設けられた第２バッファタンクＴ２および攪拌機Ｍ２２と、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンク１２と、結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンク１３と、第１タンク１２内の第１溶液を上流側希釈水ライン１１Ａ内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部２４と、第２タンク１３内の第２溶液を第２バッファタンクＴ２内に導入する第２薬剤注入部２５と、第１および第２薬剤注入部２４、２５よりも下流位置の下流側希釈水ライン１１Ｃに設けられたｐＨセンサ１６と、ｐＨセンサ１６からの信号が入力される制御部１７とを備える。
実施形態２の場合、第１バッファタンクＴ１は第２バッファタンクＴ２よりも高い位置に設けられており、水頭差を利用して第１バッファタンクＴ１内の液体を中流側希釈水ライン１１Ｂを介して第２バッファタンクＴ２内へ移送するように構成されている。なお、第２バッファタンクＴ２内の液体は、下流側希釈水ライン１１Ｃに設けられた移送ポンプ２９によって下流側へ移送される。
第１薬剤注入部２４は、第１接続ライン１４ａと、第１ポンプ２４ｂである脈動ダイヤフラム型ポンプと、背圧弁１４ｃとを有してなる。
第２薬剤注入部２５は、第２接続ライン１５ａと、第２ポンプ２５ｂである脈動ダイヤフラム型ポンプと、背圧弁１５ｃとを有してなる。
実施形態２において、その他の構成は概ね実施形態１と同様である。
第２薬剤注入部２５は、第２接続ライン１５ａと、第２ポンプ２５ｂである脈動ダイヤフラム型ポンプと、背圧弁１５ｃとを有してなる。
実施形態２において、その他の構成は概ね実施形態１と同様である。
実施形態２の殺菌装置２０を稼働させると、第１ポンプ２４ｂが脈動ダイヤフラム型ポンプであるため、第１溶液の上流側希釈水ライン１１Ａへの注入の際に脈動が生じる。そのため、上流側希釈水ライン１１Ａの内部においては希釈水中の次亜ハロゲン酸化合物の濃度にばらつきが生じる。
しかしながら、上流側希釈水ライン１１Ａを通過した次亜ハロゲン酸化合物を含む希釈水は第１バッファタンクＴ１内へ所定量に達するまで溜められると共に、攪拌機Ｍ２１によって撹拌されるため、第１バッファタンクＴ１内では希釈水中の次亜ハロゲン酸化合物の濃度およびｐＨ値が均一となる。
均一な濃度およびｐＨ値を有する次亜ハロゲン酸化合物を含む希釈水は、中流側希釈水ライン１１Ｂ介して第２バッファタンクＴ２内へ移送される。そして、第２バッファタンクＴ２内にある程度次亜ハロゲン酸化合物を含む希釈水が溜まったところで、第２薬剤注入部２５によって第２バッファタンクＴ２内に結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液が導入される。このとき、第２ポンプ２５ｂが脈動ダイヤフラム型ポンプであるため、第２溶液の第２バッファタンクＴ２内への導入の際に脈動が生じる。
しかしながら、容積の大きい第２バッファタンクＴ２内にはある程度の量で溜まった次亜ハロゲン酸化合物を含む希釈水を攪拌機Ｍ２２にて撹拌しながら結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を導入するため、脈動の影響をほとんど受けることなく安定したアルカリ条件下（安定したｐＨ下）で次亜ハロゲン酸化合物と結合ハロゲン生成化合物とが反応する。この結果、第２バッファタンクＴ２内でモノクロラミンを主生成物とするクロラミン類を含む殺菌液が生成する。
第２バッファタンクＴ２内の殺菌液が所定量溜まったところで、移送ポンプ２９によって殺菌液が１つ以上の分岐ラインを介して製紙工程水ラインＬへ導入される。このとき、ｐＨセンサ１６を通過した殺菌液のｐＨ測定値が制御部１７へ送信され、その後は、実施形態１と同様に制御部１７によって第１および第２ポンプ２４ｂ、２５ｂの駆動が制御され、殺菌液のｐＨ値がｐＨ基準値±０．１の範囲内に維持される。
なお、実施形態２においては、第１および第２バッファタンクＴ１、Ｔ２を設けていることからｐＨ測定値はほとんど変動しない（変動幅は約±０．０５以内）ため、制御部１７を省略することも可能である。
なお、実施形態２においては、第１および第２バッファタンクＴ１、Ｔ２を設けていることからｐＨ測定値はほとんど変動しない（変動幅は約±０．０５以内）ため、制御部１７を省略することも可能である。
（実施形態３）
実施形態１および２において、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液の注入ポイント（第１接続ポイントＣ１）を、結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液の注入ポイント（第２接続ポイントＣ２）よりも下流側に配置してもよい。
実施形態１および２において、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液の注入ポイント（第１接続ポイントＣ１）を、結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液の注入ポイント（第２接続ポイントＣ２）よりも下流側に配置してもよい。
（実施形態４）
実施形態２における第１および第２ポンプ２４ｂ、２５ｂで使用した脈動ダイヤフラム型ポンプの代わりに、実施形態１で説明した無脈動ダイヤフラム型ポンプを用いてもよい。
実施形態２における第１および第２ポンプ２４ｂ、２５ｂで使用した脈動ダイヤフラム型ポンプの代わりに、実施形態１で説明した無脈動ダイヤフラム型ポンプを用いてもよい。
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
（実施例１）
図２で説明した実施形態１の殺菌装置を稼働させて殺菌液を生成し、ｐＨセンサ１６にて測定したｐＨ測定値の変動を調べ、その結果を図４のグラフに示した。このときの条件は次の通りである。
ｐＨ基本値：８．２５
希釈水ラインに供給される希釈水の流量：１０２Ｌ／ｍｉｎ
第１溶液の組成：次亜塩素酸ナトリウム溶液
第２溶液の組成：硫酸アンモニウム水溶液
第１溶液の基本設定流量：１．７Ｌ／ｍｉｎ
第２溶液の基本設定流量：０．８５ｍＬ／ｍｉｎ
図２で説明した実施形態１の殺菌装置を稼働させて殺菌液を生成し、ｐＨセンサ１６にて測定したｐＨ測定値の変動を調べ、その結果を図４のグラフに示した。このときの条件は次の通りである。
ｐＨ基本値：８．２５
希釈水ラインに供給される希釈水の流量：１０２Ｌ／ｍｉｎ
第１溶液の組成：次亜塩素酸ナトリウム溶液
第２溶液の組成：硫酸アンモニウム水溶液
第１溶液の基本設定流量：１．７Ｌ／ｍｉｎ
第２溶液の基本設定流量：０．８５ｍＬ／ｍｉｎ
（比較例１）
図２で説明した実施形態１の殺菌装置における無脈動ダイヤフラム型ポンプの代わりに
株式会社イワキ社製の脈動ダイヤフラム型ポンプ（型式ＥＨ−Ｆ５５）を用いたこと以外は、実施例１と同じ条件で殺菌装置を可動させて殺菌液を生成し、ｐＨセンサ１６にて測定したｐＨ測定値の変動を調べ、その結果を図５のグラフに示した。
図２で説明した実施形態１の殺菌装置における無脈動ダイヤフラム型ポンプの代わりに
株式会社イワキ社製の脈動ダイヤフラム型ポンプ（型式ＥＨ−Ｆ５５）を用いたこと以外は、実施例１と同じ条件で殺菌装置を可動させて殺菌液を生成し、ｐＨセンサ１６にて測定したｐＨ測定値の変動を調べ、その結果を図５のグラフに示した。
図４の結果から、実施例１ではｐＨ８．２５±０．１以内に維持されたことがわかった。このことから、生成された実施例１の殺菌液にはモノクロラミンを主生成物とするクロラミン類が安定的に含まれていると推察される。
これに対し、図５の結果から、比較例１ではｐＨ８．２５±０．１を大幅に超え、しかも急激な変動が何回も生じたことがわかった。このことから、生成された比較１の殺菌液にはモノクロラミンとジクロラミンを主生成物とするクロラミン類が含まれていると推察される。
これに対し、図５の結果から、比較例１ではｐＨ８．２５±０．１を大幅に超え、しかも急激な変動が何回も生じたことがわかった。このことから、生成された比較１の殺菌液にはモノクロラミンとジクロラミンを主生成物とするクロラミン類が含まれていると推察される。
１１、希釈水ライン
１１Ａ 上流側希釈水ライン
１１Ｂ 中流側希釈水ライン
１１Ｃ 下流側希釈水ライン
１２ 第１タンク
１３ 第２タンク
１４、２４ 第１薬剤注入部
１５、２５ 第２薬剤注入部
１６ ｐＨセンサ
１７ 制御部
１４ｂ、２４ｂ 第１ポンプ
１５ｂ、２５ｂ 第２ポンプ
Ｃ１ 第１接続ポイント
Ｃ２ 第２接続ポイント
Ｌ 製紙工程水ライン
Ｍ１、Ｍ２ ミキサー
１１Ａ 上流側希釈水ライン
１１Ｂ 中流側希釈水ライン
１１Ｃ 下流側希釈水ライン
１２ 第１タンク
１３ 第２タンク
１４、２４ 第１薬剤注入部
１５、２５ 第２薬剤注入部
１６ ｐＨセンサ
１７ 制御部
１４ｂ、２４ｂ 第１ポンプ
１５ｂ、２５ｂ 第２ポンプ
Ｃ１ 第１接続ポイント
Ｃ２ 第２接続ポイント
Ｌ 製紙工程水ライン
Ｍ１、Ｍ２ ミキサー
Claims (8)
- 水源からの希釈水を製紙工程水ラインを導入する希釈水ラインと、次亜ハロゲン酸化合物を含む第１溶液を貯蔵する第１タンクと、次亜ハロゲン酸化合物と反応することにより結合ハロゲンを生成する化合物である結合ハロゲン生成化合物を含む第２溶液を貯蔵する第２タンクと、前記第１タンク内の第１溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第１薬剤注入部と、前記第２タンク内の第２溶液を前記希釈水ライン内の希釈水中に注入する第２薬剤注入部とを備え、
前記希釈水ラインの最下流における前記第１溶液と第２溶液とが混合した希釈水のｐＨ値の単位時間当たりの変動が所定値以内となるように構成されたことを特徴とする製紙工程水の殺菌装置。 - 前記第１薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第１接続ポイントの下流位置または前記第２薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第２接続ポイントの下流位置、および前記希釈水ラインにおける前記第１接続ポイントと前記第２接続ポイントとの間位置に、ミキサーが設けられている請求項１に記載の製紙工程水の殺菌装置。
- 前記第１薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第１接続ポイントが、前記第２薬剤注入部の前記希釈水ラインとの第２接続ポイントよりも上流側に配置されている請求項１または２に記載の製紙工程水の殺菌装置。
- 前記希釈水ラインが、上流側希釈水ライン、中流側希釈水ラインおよび下流側希釈水ラインを有し、
前記上流側希釈水ラインと前記中流側希釈水ラインとの間に第１バッファタンクおよび撹拌機が設けられると共に、前記中流側希釈水ラインと前記下流側希釈水ラインとの間に第２バッファタンクおよび攪拌機が設けられ、
前記第１薬剤注入部または前記第２薬剤注入部が前記上流側希釈水ラインに接続されると共に、前記第２薬剤注入部または前記第１薬剤注入部が前記第２バッファタンクに接続されている請求項１に記載の製紙工程水の殺菌装置。 - 前記希釈水ラインにおける前記第１および第２薬剤注入部よりも下流位置にｐＨセンサが設けられると共に、前記ｐＨセンサからの信号が入力される制御部をさらに備え、
前記第１薬剤注入部が第１ポンプを有し、かつ前記第２薬剤注入部が第２ポンプを有し、
前記制御部は、前記ｐＨセンサからの信号に基づいて前記第１および第２ポンプを個別に制御するよう構成された請求項１〜４のいずれか１つに記載の製紙工程水の殺菌装置。 - 前記所定値が±０．１である請求項１〜５のいずれか１つに記載の製紙工程水の殺菌装置。
- 前記次亜ハロゲン酸化合物が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸ナトリウムおよび次亜臭素酸カリウムのうちから選択された１種または２種以上を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の製紙工程水の殺菌装置。
- 前記結合ハロゲン生成化合物が、水溶性の無機アンモニウム塩、アンモニア、スルファミン酸またはその塩、尿素、ヒダントイン化合物、グリシン、スレオニン、リジン、グルタミン酸およびタウリンのうちから選択された１種または２種以上を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の製紙工程水の殺菌装置。
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