JP2019189974A - 製紙設備における殺菌剤の添加方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製紙設備における紙製品への着臭および製紙設備とその周辺設備の臭気の抑制方法を提供する。【解決手段】製紙設備の原料調製部の水、抄紙系部の水、前記抄紙系部から排出される水を処理する排水処理部の水、前記排水処理部に存在するスカム、前記排水処理部に存在する汚泥、および、前記製紙設備からの排水を水処理した後に再度前記製紙設備に戻す水のいずれか１つ以上に対して、前記抄紙系部の水中の揮発性有機酸濃度が所定濃度以下となるように殺菌剤を添加する。【選択図】図１

Description

本発明は、紙製品への着臭と、製紙設備およびその周辺設備で発生する環境臭気の両方を抑制できる製紙設備における殺菌剤の添加方法に関する。

製紙は、水中にパルプを分散した原料スラリーを抄紙機で抄紙して行う。この抄紙工程では微細繊維や填料を含む白水を抄紙機などから多量に排出する。この白水は、水資源の有効活用や再利用の観点から、抄紙工程で循環して用いられる。
しかし、白水は、填料、澱粉、サイズ剤、ラテックス、カゼイン等の有機物を多く含むので、細菌類、真菌類等の微生物の繁殖に好適である。これら微生物が白水で繁殖することにより、酢酸やプロピオン酸等の揮発性有機酸が発生し、これら揮発性有機酸由来の臭気が製造する紙製品に付着する。また、製紙設備やその周辺設備でもそれら微生物によって臭気が発生し、これら臭気を製紙工場外に排気した場合に環境問題となる。

このため抄紙系部に塩素剤などの殺菌剤を添加して微生物の繁殖を抑制し、白水由来の臭気を防止し、その臭気に起因する問題の予防を図っている。
ここで、殺菌剤の添加量が少なすぎると十分な臭気抑制効果が得られず、多すぎると紙製品の製造コストを圧迫するため、適正範囲での殺菌剤の添加が求められている。
そこで、特許文献１では、モノクロラミン溶液を殺菌剤として用い、白水の酸化還元電位を測定しながら、殺菌剤の濃度が閾値以上になるように、殺菌剤を白水に添加する技術が提案されている。
しかし、酸化還元電位による殺菌剤添加量の制御では、酸化還元電位と臭気の発生量との対応性が低く、改善が求められていた。

特開２０１６−１２１４２２号公報

生村康司、高木康二、稲葉英樹、岡庭良安 １９９８年１１月第６回衛生工学シンポジウム要旨集、インターネット＜URL:https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/7340/1/6-5-2_p152-156.pdf＞

本発明は、このような従来技術の問題点を解決することを目的としている。すなわち、紙製品への着臭と、製紙設備およびその周辺設備で発生する環境臭気の両方を抑制できる製紙設備における殺菌剤の添加方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、製紙設備の原料調製部の水、抄紙系部の水、前記抄紙系部から排出される水を処理する排水処理部の水、前記排水処理部に存在するスカム、前記排水処理部に存在する汚泥、および、前記製紙設備からの排水を水処理した後に再度前記製紙設備に戻す水のいずれか１つ以上に対して、前記抄紙系部の水中の揮発性有機酸濃度が所定濃度以下となるように殺菌剤を添加することを特徴とする。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、上記構成に加えて、前記所定濃度が２５００ｍｇ／Ｌである構成とすることができる。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、上記構成に加えて、前記揮発性有機酸が酢酸であって、前記抄紙系部の水中の酢酸濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下となるように、前記殺菌剤を添加する構成とするか、または、前記揮発性有機酸がプロピオン酸であって、前記抄紙系部の水中のプロピオン酸濃度が７００ｍｇ／Ｌ以下となるように、前記殺菌剤を添加する構成とすることができる。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、上記構成に加えて、前記殺菌剤が次亜塩素酸塩および／または亜塩素酸塩とアンモニウム塩、アミン、アミド、および、イミドから選ばれる１種以上の含窒素化合物との反応物である構成とすることができる。

本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、製紙設備の原料調製部の水、抄紙系部の水、抄紙系部から排出される水を処理する排水処理部の水、排水処理部に存在するスカム、排水処理部に存在する汚泥、および、製紙設備からの排水を水処理した後に再度製紙設備に戻す水のいずれか１つ以上に対して、抄紙系部の水中の揮発性有機酸の濃度が２５００ｍｇ／Ｌ以下となるように殺菌剤を添加する構成により、製紙工程水による紙製品への着臭と、製紙設備やその周辺設備で発生する環境臭気の両方を抑制することが可能となる。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法では、上記構成に加えて、上記の所定濃度が２５００ｍｇ／Ｌとすることにより、より確実な着臭防止と環境臭気の抑制が可能となる。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法では、上記構成に加えて、揮発性有機酸が酢酸であって、抄紙系部の水中の酢酸濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下となるように、殺菌剤を添加する構成とするか、または、揮発性有機酸がプロピオン酸であって、抄紙系部の水中のプロピオン酸濃度が７００ｍｇ／Ｌ以下となるように、殺菌剤を添加する構成とすることにより、紙製品への着臭と、製紙設備やその周辺設備で発生する環境臭気の両方をより効果的に抑制することが可能となる。

また、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法では、上記構成に加えて、殺菌剤が、次亜塩素酸塩および／または亜塩素酸塩とアンモニウム塩、アミン、アミド、および、イミドから選ばれる１種以上の含窒素化合物との反応物である構成とすることにより、殺菌剤添加箇所付近のみならず、製紙に係わる水系全体で薬剤による殺菌効果が得られ、その結果、殺菌剤添加箇所とその周辺のみならず、製紙工場全体全体の環境臭気を効果的に抑制することが可能となる。

本発明の説明で用いる、製紙設備の一例を示すモデル図である。

以下、図１を用いて本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法について説明する。図１は製紙設備の一例を示すが、本発明はこの例に限定されるものではない。
製紙設備Ａの原料調製槽１とマシンチェスト２とを備えた原料調製部Ａ１で製紙原料を調製する。
すなわち、原料調製槽１に、パルプを含む原料と水、いわゆる仕込み水を供給し、さらに回収水タンク１２からポンプ１３により送水する水を加え、パルプスラリーを調製する。調製したパルプスラリーを、マシンチェスト２に供給し、必要に応じて粘度調整剤や紙力増強剤等の各種製紙用薬剤を添加した後、ポンプ３により抄紙系部Ａ２に供給する。
パルプスラリーを白水循環ライン４ａを流れる白水サイロ５からの白水（紙料成分をある程度含んだ水）と混合して紙料を調整する。そして、この紙料をインレット６からワイヤパート７の、回転するワイヤ７ａ上に供給する。

次いで、ワイヤパート７に供給した紙料を、ワイヤ７ａ上で脱水してシート形状とし、プレスパート８以降の工程に送って紙製品とする。
一方、ワイヤパート７に残った抄紙系部Ａ２の水は、白水として白水循環ライン４ｂにより白水サイロ５へ送り、貯留する。この白水サイロ５に貯留した白水を、再度ポンプ４へ供給する。
白水はポンプ４を有する白水循環ライン４ａ、インレット６、ワイヤパート７、白水循環ライン４ｂ、そして白水サイロ５によって構成される白水循環系内を循環する。

白水サイロ５に貯留した白水の一部を、白水サイロ５から抄紙系部Ａ２内のディスクフィルター１７によりろ過した後、排水処理部Ａ３のシールピット９に供給する。シールピット９内の白水を、ポンプ１０により固液分離装置１１に送り固液分離する。
固液分離した成分のうちの水を、回収水タンク１２に貯留した後、その一部はポンプ１３により原料調製部Ａ１の原料調製槽１に供給してパルプスラリーの濃度調整に利用する。
また、その水の別の一部は図示しない配管を経てワイヤパート７のワイヤ７ａや
プレスパート８のフェルトを清浄に保つためのシャワー水に利用するなど、抄紙工程における各種用水として再利用する。
排水処理部Ａ３は、原料調製部Ａ１、および、抄紙系部Ａ２とともに、製紙設備Ａの循環水系を形成し、水はこの循環水系内を循環している。
なお、回収水タンク１２内の他の一部の水を濃度調整のために製紙設備Ａ外に排出し、図示しない、たとえば加圧浮上装置、あるいは、膜分離活性汚泥処理装置等の生物処理を伴う処理装置などの水処理設備で処理する。処理後の水は必要に応じて、たとえば後述する用水ライン１５などにより、製紙設備Ａに再び戻すことができる。

また、製紙設備Ａ内の水が不足した場合には、この例では用水ライン１５より供給したクッションタンク１４内の水をポンプ１６により、シールピット９に供給する。なお、固液分離装置１１で固液分離した成分のうちの固形分は製紙原料として再利用するか、廃棄物として処理する。

製紙設備Ａにおける殺菌剤を添加する対象は、原料調製部Ａ１の水、抄紙系部Ａ２の水、抄紙系部Ａ２から排出される水を処理する排水処理部Ａ３の水、排水処理部Ａ３に存在するスカム、排水処理部Ａ３に存在する汚泥、および、製紙設備Ａからの排水を図示しない水処理設備で処理した後に再度製紙設備Ａに戻す水のいずれか１つ以上である。
このうち、原料調製部Ａ１の水、および／または、抄紙系部Ａ２の水に殺菌剤を添加すると、紙製品への着臭と、製紙設備およびその周辺設備で発生する環境臭気の両方を効果的に抑制することが可能となるので好ましい。
なお、殺菌剤の添加は通常は連続して行うが、必要に応じて定期的に、または、非定期的に行うことができる。

本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法における抄紙系部の水中の揮発性有機酸の濃度は既知の揮発性有機酸濃度測定法によって測定する。測定方法としては、たとえば揮発性有機酸類エステル化法、ガスクロマトグラフ法、および、蒸留法などが知られている（非特許文献１）。

これら測定法のうち、揮発性有機酸類エステル化法が簡易で迅速な測定が可能で、かつ、比較的炭素数の多い揮発性有機酸であっても検出率の低下が少ないので好ましい。この揮発性有機酸類エステル化法で必要な試薬はＨＡＣＨ社等から入手できる。

なお、揮発性有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ｎ−酪酸、イソ酪酸、ｎ−吉草酸、イソ吉草酸等が挙げられる。

本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法では、これら揮発性有機酸の抄紙系部の水中の濃度を所定濃度以下となるように制御することで紙製品への着臭と、製紙設備およびその周辺設備で発生する環境臭気の両方を効果的に抑制することが可能となる。

本発明における所定濃度は、抄紙する紙の種類や製紙設備の状況、製紙設備の水への添加剤の種類や濃度、要求される臭気レベル等により定められる濃度であり、殆どの製紙設備では、揮発性有機酸の抄紙系部の水中の濃度を２５００ｍｇ／Ｌ以下とするように殺菌剤を添加することが好ましく、より好ましくは２０００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１５００ｍｇ／Ｌ以下である。

また、上記揮発性有機酸のうち、いくつかの有機酸、たとえば蟻酸、酢酸、プロピオン酸は電気泳動法により、検量線を予め作成しておくことにより、容易にかつ精度よく定量することができる。これら有機酸のうち、酢酸、および、プロピオン酸は紙製品の着臭の度合い、および、製紙設備とその周辺設備での臭気の濃さと相関が高く、このため、これらの抄紙系部の水中の濃度を制御することが好ましい。

具体的には、抄紙系部の水中の酢酸濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下になると紙製品への着臭と、製紙設備およびその周辺設備での臭気の両方が認められなくなるので、抄紙系部の水中の酢酸濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下となるように殺菌剤の添加濃度を調整することが、紙製品の着臭と製紙設備およびその周辺設備での異臭発生を十分に抑制できるので好ましい。より好ましい濃度は、２８０ｍｇ／Ｌ以下である。

また、同様に、抄紙系部の水中のプロピオン酸濃度が７００ｍｇ／Ｌ以下となるように殺菌剤の添加濃度を定めることが好ましい。より好ましい濃度は５００ｍｇ／Ｌ以下である。

本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法で用いる殺菌剤は、製紙の妨げとならず、製紙設備や紙製品に悪影響を及ぼさないものであれば、適宜用いることができる。
ここで、殺菌剤が次亜塩素酸塩および／または亜塩素酸塩とアンモニウム塩、アミン、アミド、および、イミドから選ばれる１種以上の含窒素化合物との反応物である構成とすることにより、殺菌剤添加箇所およびその周辺付近のみならず、製紙に係わる水系全体で薬剤による殺菌効果が得られる。
その結果、殺菌剤添加箇所とその周辺のみならず、製紙設備およびその周辺設備、さらには製紙工場全体の臭気を効果的に抑制することが可能となる。

これらの反応物のうち、モノクロラミンを用いることが、原料の入手が容易で、高い殺菌効果が得られ、かつ、次亜塩素酸ナトリウムなどの一般的な塩素剤に比べて効果の持続性が高いので製紙設備およびその周辺設備全体で効果が得られるので好ましい。モノクロラミンは、たとえば次のようにして連続的に生成することができる。

すなわち、配管などの送液経路を流れる水に、全残留塩素濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上１００００ｍｇ／Ｌ以下となるように次亜塩素酸塩を添加する。そして、次亜塩素酸塩の添加箇所よりも送液経路の下流側に、水中の次亜塩素酸塩とアンモニウムイオンとのモル比が１：１〜１：１．５の範囲となるようにアンモニウム塩化合物を添加することで、次亜塩素酸塩とアンモニウム塩化合物との反応により、モノクロラミンが生成される。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法を適宜改変することができる。このような改変によってもなお、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法は、この実施例に限定されない。
＜実施例１＞

中国地方にある製紙工場の製紙設備にて試験を行った。この工場では紙製品への着臭がしばしば生じ、また、製紙設備やその周辺設備でも異臭が発生していた。

白水サイロに向かって配管中を流れる水に次亜塩素酸ナトリウム、次いで塩化アンモニウムをそれぞれモル比で１：１．１となるように供給して調製したモノクロラミンを、抄紙系部の水中の酢酸濃度が２８０ｍｇ／Ｌ以下を維持するように、白水サイロに添加した。

モノクロラミンの添加を開始した後、製紙設備やその周辺設備での異臭発生は年間を通じて認められなかった。また、着臭については２週間ごとに得られた紙製品をサンプルとして１ｇ採取して試験した。サンプルを細断し、それをポリエステルフィルム製のにおい袋に入れ、次いでそのにおい袋に無臭空気を約３Ｌ入れた後に密栓し、２５℃に一昼夜保持した。その後、このにおい袋中の空気について１０名のパネルが評価したが、紙製品への着臭は認められなかった。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１での抄紙系部の水中の酢酸濃度に基づく白水サイロへのモノクロラミン添加を、抄紙系部の水中のプロピオン酸濃度に基づく原料調製槽へのモノクロラミン添加に変更した。実施例２のモノクロラミン添加管理は、実施例１の酢酸濃度２８０ｍｇ／Ｌ以下に代え、プロピオン酸濃度が４８０ｍｇ／Ｌ以下に維持するように管理した。
その結果、紙製品への着臭や製紙設備とその周辺設備、および、製紙工場全体で異臭は認められなかった。

＜比較例＞
実施例１と同様に、ただし、白水サイロの水の酢酸濃度が２８０ｍｇ／Ｌ以下を維持するように殺菌剤を添加するのではなく、抄紙系部内の水に対して全残留塩素濃度が２ｍｇ／Ｌとなるようにモノクロラミンを白水サイロに連続添加した。抄紙系部内の水の温度が上昇して３２℃となった時点で製紙設備およびその周辺設備で異臭が感じられるようになり、このとき、白水サイロの水中の酢酸濃度は３２０ｍｇ／Ｌであった。

Ａ 製紙設備
Ａ１ 原料調製部
Ａ２ 抄紙系部
Ａ３ 排水処理部
１ 原料調製槽
２ マシンチェスト
３ ポンプ
４ ポンプ
４ａ 白水循環ライン
４ｂ 白水循環ライン
５ 白水サイロ
６ インレット
７ ワイヤパート
７ａ ワイヤ
８ プレスパート
９ シールピット
１０ ポンプ
１１ 固液分離装置
１２ 回収水タンク
１３ ポンプ
１４ クッションタンク
１５ 用水ライン
１６ ポンプ
１７ ディスクフィルター

Claims (5)

1. 製紙設備の原料調製部の水、抄紙系部の水、前記抄紙系部から排出される水を処理する排水処理部の水、前記排水処理部に存在するスカム、前記排水処理部に存在する汚泥、および、前記製紙設備からの排水を水処理した後に再度前記製紙設備に戻す水のいずれか１つ以上に対して、前記抄紙系部の水中の揮発性有機酸濃度が所定濃度以下となるように殺菌剤を添加することを特徴とする製紙設備における殺菌剤の添加方法。
2. 前記所定濃度が２５００ｍｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の製紙設備における殺菌剤の添加方法。
3. 前記揮発性有機酸が酢酸であって、前記抄紙系部の水中の酢酸濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下となるように、前記殺菌剤を添加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製紙設備における殺菌剤の添加方法。
4. 前記揮発性有機酸がプロピオン酸であって、前記抄紙系部の水中のプロピオン酸濃度が７００ｍｇ／Ｌ以下となるように、前記殺菌剤を添加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製紙設備における殺菌剤の添加方法。
5. 前記殺菌剤が、次亜塩素酸塩および／または亜塩素酸塩とアンモニウム塩、アミン、アミド、および、イミドから選ばれる１種以上の含窒素化合物との反応物であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の製紙設備における殺菌剤の添加方法。

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