JP3738298B2 - 製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
製紙廃水、即ち抄紙後の廃水中には抄紙に利用されなかった廃パルプ (短小パルプ) が浮游している。上質紙やアート紙等の製紙廃水中には紙力増強乃至接着剤 (ポリアクリルアミド等) と共にサイズ剤、充填剤、定着剤等が混入しているが、コンデンサ用絶縁紙、濾紙、トイレットペーパー等を抄紙した場合の製紙廃水中の主たる固形分はセルロース、ヘミセルロース等の多糖類からなる微細繊維である。この微細繊維を除去するために純セルロース系紙抄紙後の製紙廃水に関して単純な濾過を行えば、濾材の目詰まりが早期に発生してしまう。従って、現在、一般的にはポリ塩化アルミニウム、明礬等の凝集剤を廃水中に添加して攪拌した後に放置することにより短小パルプを凝集・浮上させ、回収して廃棄処分をしている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記の従来技術は廃パルプを回収した後に残留する大量の液が上記のような化学的凝集剤を含有する液である点に課題がある。即ち、製紙用に再利用するには処理が必要であってコスト高となり、従って放流せざるを得ないが、これは環境汚染を招く虞があるのである。
【０００４】
従って、本発明の目的は製紙廃水から廃パルプ除去後の液を格別な後処理することなしに再生水として利用可能にする短小パルプの凝集材及び濾過による処理を可能にする製紙廃水の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決し目的を達成する手段】
本発明者は上記の課題を解決すると共に上記の目的を達成するために種々検討を重ねた。先ず、問題となる上記の短小パルプの成分は殆どがヘミセルロースであり、これは収量を高め、叩解を促進し且つ繊維間の接着力を強めるために製紙用パルプに適当量残存せしめられたヘミセルロースに由来するものである点に着目した。ヘミセルロースは多糖類であるために該多糖類と親和性の高い物質について検討を行った。その結果、安全性を含めた種々の観点から藻類、殊に単細胞藻類であって、表面に多糖類からなる寒天乃至粘液様の分厚い外被を有している微細藻類を選択するに至り、この藻類について更に検討を行った処、該藻類の外被を構成している多糖類はセルロースやヘミセルロース等の多糖類との親和性が高く、製紙排水中の浮游廃パルプに吸着して該廃パルプに凝集を生じさせること並びにこの藻体-廃パルプ凝集物含有液は濾過、遠心分離、静置沈降等の自体周 知の手段で清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに容易に分離し得ることを見い 出して本発明を完成するに至った。
【０００６】
尚、藻体の外被を構成している多糖類部分に化学修飾を施して官能基を導入し、又該多糖類部分に架橋処理を施すことにより製紙廃水中の廃パルプに対する吸着・凝集能の向上をもたらし得ることも判明した。
【０００７】
従って、本発明による製紙廃水中の廃パルプ用凝集材は、多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種であることを特徴とし ている。
【０００８】
一方、本発明による製紙廃水の処理方法は、多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種と、廃パルプが浮游している製紙廃 水とを混合して藻体の吸着により廃パルプを凝集させ、この藻体-廃パルプ凝集 物含有液を清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに分離することを特徴としてい る。
【０００９】
多糖類を外被としており、本発明による製紙廃水中の廃パルプ用凝集材として使用される単細胞藻類としては藍色植物門 (Cyanophyta)、藍藻綱(Cyanophyceae)、クロオコッカス目 (Chroococcales) に属する Chroococcus、 Microcystis 及び Gomphosphaeria、ネンジュモ目 (Nostocales) に属するAphanocapsa 及び Nostoc、紅色植物門 (Rhodophyta)、紅藻綱(Rhodophyceae)、チノリモ目 (Porphyridiales) に属する Rhodella、不等毛植 物門 (Heterokontophyta)、黄金色藻綱 (Chrysophyceae)、オクロモナス目(Ochromonadales) に属する Urogrlena、ハプト植物門 (Haptophyta)、ハプト藻綱 (Haptophyceae)、プリムネシウム目 (Prymnesiales) に属する Phaeocystis 並びに緑色植物門 (Chlorophyta)、クロロコックム目 (Chlorococcales) に属する Sphaerocystis 及びヨツメモ目に属する Gloeocystis を例示することができる。
【００１０】
多糖類外被の化学修飾に使用される試薬はアセタール化剤 (1 価又は多価アルデヒド、エピクロルヒドリン等)、アセテート化剤、ブチレート化剤、メチル化 剤、アミノ化剤、アセトアミノ化剤、燐酸エステル化剤、硝酸エステル化剤、硫酸エステル化剤又は脱水縮合剤であることができる。一方、架橋試薬はグルタルアルデヒド、ジアミン、ジカルボン酸、トリカルボン酸、酸無水物、ジイソシアナート又はポリイソシアナートであることができる。
【００１１】
本発明方法において藻体と廃パルプとの凝集物を含有する液を処理して清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに分離する手段としては濾過器としての集藻器、 例えばホローファイバー集藻器、連続遠心分離器等を使用することができ、又効率面等から好ましいものとは云えないが静置沈降法も利用することが可能であ
る。
【００１２】
次ぎに、試験例により本発明を更に詳細に説明する。
試験例 1 (単細胞藻類の培養及び藻体の取得)
単離して試験管に保存しておいた Rhodella sp. を常法に従って寒天培地上で単コロニーとして分離し、5ml 容試験管、50ml 容及び 500ml 容エルレンマイヤーフラスコにて順次振盪培養し、最終的には 100 リットル容のプラスチックス 製タンクにて通気培養した。培地は市販の人工海水用混合剤 [「アクアマリン」(商標) を水道水に溶解したものに、Phaaeocystis sp. 培養用の専用添加試薬(PESS) を添加し攪拌することにより調製された。培養温度は 25℃ に設定され、白色蛍光灯を用い照度 3000 ルックスで 16 時間点灯、8 時間消灯のサイクルで光照射を行った。通気量は 1 分間当り 4 リットルに設定された。100 リットルでの培養開始から 28 日後にホローファイバー集藻器 (平均孔径 : 0.1μm)を用いて濾過し、次いで遠心分離する (10,000 x g、10 分間) ことにより湿潤 重量で 1000g の藻体 (ゼリー状物) を得た。
【００１３】
試験例 2 (藻体の化学修飾)
参考例 1 において得た湿潤藻体 100g に水を添加して容量を 500ml になし、これに濃塩酸を添加して酸性 (pH 3) とし、次いで 60℃ に加温し攪拌しつつ37% ホルムアルデヒド溶液 0.1ml (藻体の糖残基に対して分子比が約 0.1) を滴下し、60℃ に保った儘 30 分間攪拌した。得られた化学修飾藻体懸濁液に水を 添加して希釈し、遠心分離 (10,000 x g、10 分間) により処理藻体を集めた。 この処理藻体を水に再懸濁させ、上記と同様に遠心分離することにより 2 度洗 浄して湿潤重量で 100g の化学修飾藻体 (ゼリー状物) を得た。
【００１４】
試験例 3 及び比較試験例 (製紙廃水中の短小パルプ凝集試験)
廃パルプが 100ppm 程度の濃度で浮游している製紙廃水 (コンデンサ用絶縁紙抄紙後の廃水) を、参考例 1 において得た藻体を入れた藻槽に導いて攪拌し、 この廃パルプ-藻体含有懸濁液を ホローファイバー集藻器 (平均孔径 : 0.45μm) にて処理した処、ほぼ清澄な濾過水と藻体-廃パルプの凝集物を含有する濃縮懸濁液とに分離された。この濾過水は製紙用水として再使用することが可能であり、又廃パルプと藻体との凝集物を含有する濃縮懸濁液は上記の藻槽に循環・復帰させて再使用することができる。尚、廃パルプ含有製紙廃水を 1m3 当り処 理するのに必要な湿潤藻体の量は約 1g である。
【００１５】
一方、上記の製紙廃水を直接上記のホローファイバー集藻器 (平均孔径 :0.45μm) に導いた処、濾材であるホローファイバー中に廃パルプが侵入して早 期に目詰まりを生じ、連続濾過は不可能となった。
【００１６】
上記の事実は、多糖類外被を有する藻体が製紙廃水中の短小パルプに吸着して該短小パルプを凝集させ、これによって短小パルプと藻体とが合体して塊状体となり、その結果としてホローファイバーに目詰まりを生じさせないことを如実に示している。
【００１７】
【発明の効果】
製紙廃水中の廃パルプ、即ち抄紙に利用されなかった微細パルプは単純な濾過では濾材に目詰まりが早期に生じるので除去が不可能に近く、従って化学的凝集剤を利用して凝集させ、濾過により回収して廃棄処分せざるを得ず、又廃パルプ除去後の液は化学的凝集剤を含有しているために製紙用水として再使用することがコスト的にできなかったが、多糖類外被を有する藻体が本発明においては凝集剤として用いられ、製紙廃水中の廃パルプに藻体が吸着して該廃パルプを凝集させることができるので自体周知の処理により清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物 とに分離することができる。尚、この場合に清澄水は化学的凝集剤を含有していないので製紙用水として再利用することができ、一方、藻体-廃パルプ凝集含有 物は製紙廃水中に浮游している廃パルプを凝集させるために再利用することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
製紙廃水、即ち抄紙後の廃水中には抄紙に利用されなかった廃パルプ (短小パルプ) が浮游している。上質紙やアート紙等の製紙廃水中には紙力増強乃至接着剤 (ポリアクリルアミド等) と共にサイズ剤、充填剤、定着剤等が混入しているが、コンデンサ用絶縁紙、濾紙、トイレットペーパー等を抄紙した場合の製紙廃水中の主たる固形分はセルロース、ヘミセルロース等の多糖類からなる微細繊維である。この微細繊維を除去するために純セルロース系紙抄紙後の製紙廃水に関して単純な濾過を行えば、濾材の目詰まりが早期に発生してしまう。従って、現在、一般的にはポリ塩化アルミニウム、明礬等の凝集剤を廃水中に添加して攪拌した後に放置することにより短小パルプを凝集・浮上させ、回収して廃棄処分をしている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記の従来技術は廃パルプを回収した後に残留する大量の液が上記のような化学的凝集剤を含有する液である点に課題がある。即ち、製紙用に再利用するには処理が必要であってコスト高となり、従って放流せざるを得ないが、これは環境汚染を招く虞があるのである。
【０００４】
従って、本発明の目的は製紙廃水から廃パルプ除去後の液を格別な後処理することなしに再生水として利用可能にする短小パルプの凝集材及び濾過による処理を可能にする製紙廃水の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決し目的を達成する手段】
本発明者は上記の課題を解決すると共に上記の目的を達成するために種々検討を重ねた。先ず、問題となる上記の短小パルプの成分は殆どがヘミセルロースであり、これは収量を高め、叩解を促進し且つ繊維間の接着力を強めるために製紙用パルプに適当量残存せしめられたヘミセルロースに由来するものである点に着目した。ヘミセルロースは多糖類であるために該多糖類と親和性の高い物質について検討を行った。その結果、安全性を含めた種々の観点から藻類、殊に単細胞藻類であって、表面に多糖類からなる寒天乃至粘液様の分厚い外被を有している微細藻類を選択するに至り、この藻類について更に検討を行った処、該藻類の外被を構成している多糖類はセルロースやヘミセルロース等の多糖類との親和性が高く、製紙排水中の浮游廃パルプに吸着して該廃パルプに凝集を生じさせること並びにこの藻体-廃パルプ凝集物含有液は濾過、遠心分離、静置沈降等の自体周 知の手段で清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに容易に分離し得ることを見い 出して本発明を完成するに至った。
【０００６】
尚、藻体の外被を構成している多糖類部分に化学修飾を施して官能基を導入し、又該多糖類部分に架橋処理を施すことにより製紙廃水中の廃パルプに対する吸着・凝集能の向上をもたらし得ることも判明した。
【０００７】
従って、本発明による製紙廃水中の廃パルプ用凝集材は、多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種であることを特徴とし ている。
【０００８】
一方、本発明による製紙廃水の処理方法は、多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種と、廃パルプが浮游している製紙廃 水とを混合して藻体の吸着により廃パルプを凝集させ、この藻体-廃パルプ凝集 物含有液を清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに分離することを特徴としてい る。
【０００９】
多糖類を外被としており、本発明による製紙廃水中の廃パルプ用凝集材として使用される単細胞藻類としては藍色植物門 (Cyanophyta)、藍藻綱(Cyanophyceae)、クロオコッカス目 (Chroococcales) に属する Chroococcus、 Microcystis 及び Gomphosphaeria、ネンジュモ目 (Nostocales) に属するAphanocapsa 及び Nostoc、紅色植物門 (Rhodophyta)、紅藻綱(Rhodophyceae)、チノリモ目 (Porphyridiales) に属する Rhodella、不等毛植 物門 (Heterokontophyta)、黄金色藻綱 (Chrysophyceae)、オクロモナス目(Ochromonadales) に属する Urogrlena、ハプト植物門 (Haptophyta)、ハプト藻綱 (Haptophyceae)、プリムネシウム目 (Prymnesiales) に属する Phaeocystis 並びに緑色植物門 (Chlorophyta)、クロロコックム目 (Chlorococcales) に属する Sphaerocystis 及びヨツメモ目に属する Gloeocystis を例示することができる。
【００１０】
多糖類外被の化学修飾に使用される試薬はアセタール化剤 (1 価又は多価アルデヒド、エピクロルヒドリン等)、アセテート化剤、ブチレート化剤、メチル化 剤、アミノ化剤、アセトアミノ化剤、燐酸エステル化剤、硝酸エステル化剤、硫酸エステル化剤又は脱水縮合剤であることができる。一方、架橋試薬はグルタルアルデヒド、ジアミン、ジカルボン酸、トリカルボン酸、酸無水物、ジイソシアナート又はポリイソシアナートであることができる。
【００１１】
本発明方法において藻体と廃パルプとの凝集物を含有する液を処理して清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物とに分離する手段としては濾過器としての集藻器、 例えばホローファイバー集藻器、連続遠心分離器等を使用することができ、又効率面等から好ましいものとは云えないが静置沈降法も利用することが可能であ
る。
【００１２】
次ぎに、試験例により本発明を更に詳細に説明する。
試験例 1 (単細胞藻類の培養及び藻体の取得)
単離して試験管に保存しておいた Rhodella sp. を常法に従って寒天培地上で単コロニーとして分離し、5ml 容試験管、50ml 容及び 500ml 容エルレンマイヤーフラスコにて順次振盪培養し、最終的には 100 リットル容のプラスチックス 製タンクにて通気培養した。培地は市販の人工海水用混合剤 [「アクアマリン」(商標) を水道水に溶解したものに、Phaaeocystis sp. 培養用の専用添加試薬(PESS) を添加し攪拌することにより調製された。培養温度は 25℃ に設定され、白色蛍光灯を用い照度 3000 ルックスで 16 時間点灯、8 時間消灯のサイクルで光照射を行った。通気量は 1 分間当り 4 リットルに設定された。100 リットルでの培養開始から 28 日後にホローファイバー集藻器 (平均孔径 : 0.1μm)を用いて濾過し、次いで遠心分離する (10,000 x g、10 分間) ことにより湿潤 重量で 1000g の藻体 (ゼリー状物) を得た。
【００１３】
試験例 2 (藻体の化学修飾)
参考例 1 において得た湿潤藻体 100g に水を添加して容量を 500ml になし、これに濃塩酸を添加して酸性 (pH 3) とし、次いで 60℃ に加温し攪拌しつつ37% ホルムアルデヒド溶液 0.1ml (藻体の糖残基に対して分子比が約 0.1) を滴下し、60℃ に保った儘 30 分間攪拌した。得られた化学修飾藻体懸濁液に水を 添加して希釈し、遠心分離 (10,000 x g、10 分間) により処理藻体を集めた。 この処理藻体を水に再懸濁させ、上記と同様に遠心分離することにより 2 度洗 浄して湿潤重量で 100g の化学修飾藻体 (ゼリー状物) を得た。
【００１４】
試験例 3 及び比較試験例 (製紙廃水中の短小パルプ凝集試験)
廃パルプが 100ppm 程度の濃度で浮游している製紙廃水 (コンデンサ用絶縁紙抄紙後の廃水) を、参考例 1 において得た藻体を入れた藻槽に導いて攪拌し、 この廃パルプ-藻体含有懸濁液を ホローファイバー集藻器 (平均孔径 : 0.45μm) にて処理した処、ほぼ清澄な濾過水と藻体-廃パルプの凝集物を含有する濃縮懸濁液とに分離された。この濾過水は製紙用水として再使用することが可能であり、又廃パルプと藻体との凝集物を含有する濃縮懸濁液は上記の藻槽に循環・復帰させて再使用することができる。尚、廃パルプ含有製紙廃水を 1m3 当り処 理するのに必要な湿潤藻体の量は約 1g である。
【００１５】
一方、上記の製紙廃水を直接上記のホローファイバー集藻器 (平均孔径 :0.45μm) に導いた処、濾材であるホローファイバー中に廃パルプが侵入して早 期に目詰まりを生じ、連続濾過は不可能となった。
【００１６】
上記の事実は、多糖類外被を有する藻体が製紙廃水中の短小パルプに吸着して該短小パルプを凝集させ、これによって短小パルプと藻体とが合体して塊状体となり、その結果としてホローファイバーに目詰まりを生じさせないことを如実に示している。
【００１７】
【発明の効果】
製紙廃水中の廃パルプ、即ち抄紙に利用されなかった微細パルプは単純な濾過では濾材に目詰まりが早期に生じるので除去が不可能に近く、従って化学的凝集剤を利用して凝集させ、濾過により回収して廃棄処分せざるを得ず、又廃パルプ除去後の液は化学的凝集剤を含有しているために製紙用水として再使用することがコスト的にできなかったが、多糖類外被を有する藻体が本発明においては凝集剤として用いられ、製紙廃水中の廃パルプに藻体が吸着して該廃パルプを凝集させることができるので自体周知の処理により清澄水と藻体-廃パルプ凝集含有物 とに分離することができる。尚、この場合に清澄水は化学的凝集剤を含有していないので製紙用水として再利用することができ、一方、藻体-廃パルプ凝集含有 物は製紙廃水中に浮游している廃パルプを凝集させるために再利用することができる。
Claims (2)
- 多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種であることを特徴とする、製紙廃水中の短小パルプ用凝集材。
- 多糖類を外被とする単細胞藻類の藻体、該藻体の多糖類部分に化学修飾を施したもの及び該藻体の多糖類部分に架橋処理を施したものの内の少なくとも 1 種と、廃パルプが浮游している製紙廃水とを混合して藻体の吸着に より廃パルプを凝集させ、次いでこの藻体-廃パルプ凝集物含有液を清澄水と藻 体-廃パルプ凝集含有物とに分離することを特徴とする、製紙廃水の処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26533299A JP3738298B2 (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26533299A JP3738298B2 (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001079308A JP2001079308A (ja) | 2001-03-27 |
| JP3738298B2 true JP3738298B2 (ja) | 2006-01-25 |
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ID=17415728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26533299A Expired - Fee Related JP3738298B2 (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 製紙廃水中の廃パルプ用凝集材及び該凝集材を用いる製紙廃水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN102417225B (zh) * | 2011-10-18 | 2013-01-30 | 山东大学 | 浒苔絮凝剂及其制备工艺 |
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| CN114105356B (zh) * | 2021-11-18 | 2024-02-06 | 中国轻工业长沙工程有限公司 | 一种废纸造纸的深度处理工艺 |
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1999
- 1999-09-20 JP JP26533299A patent/JP3738298B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001079308A (ja) | 2001-03-27 |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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