JP6726479B2 - 脱墨排液処理方法および古紙再生処理装置 - Google Patents

脱墨排液処理方法および古紙再生処理装置 Download PDF

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本発明は、古紙再生処理装置に関し、脱墨排液の処理に係る技術である。
従来の脱墨処理に係る技術としては、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、古紙を離解させたパルプ混合液の脱墨を行う脱墨槽と、脱墨槽から溢流する泡沫状の脱墨排液を受け止めるオーバーフロー槽と、オーバーフロー槽に収容した脱墨排液の処理を行う排液処理部とを設けており、排液処理部が、脱墨排液に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、凝集剤が添加された脱墨排液を貯留し、凝集処理により生じた凝集物を沈殿させる凝集沈殿槽と、凝集沈殿槽内の上澄み液を外部に排出する外部排出流路とを備えている。
特開2011−226021号公報
特許文献1に記載する構成において、凝集沈殿槽に移送される脱墨排液は、脱墨槽の運転状態によって繊維濃度が大きく変化する。その結果、凝集沈殿槽における凝集処理条件、例えば凝集剤の添加量、凝集剤を含む脱墨排液を撹拌する撹拌強度等々を一定に維持する状態では、脱墨排液に含まれる浮遊物質を十分に凝集できない場合も起こり得る。
しかし、凝集処理に影響を与える繊維濃度を簡便にかつ安価に検出できるセンサは、現状において存在しない。
本発明は、上記した課題を解決するものであり、脱墨槽の運転状態の遷移に伴って脱墨排液の繊維濃度が変化する場合にあっても、脱墨排液に含まれる浮遊物質を十分に凝集処理できる脱墨排液処理方法および古紙再生処理装置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、本発明の脱墨排液処理方法は、古紙再生処理系を構成する複数の処理部のうちの一つである脱墨処理部から排出する脱墨排液を脱墨排液処理部に供給し、脱墨排液処理部で脱墨排液に凝集剤を添加して脱墨排液中の浮遊物質を凝集処理し、脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は低繊維濃度と判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、前記各判断による脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理部の凝集処理条件を変更調整し、脱墨排液が高繊維濃度である場合に凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に凝集処理条件を弱めることを特徴とする。
本発明の脱墨排液処理方法において、脱墨排液の繊維濃度は、脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに低繊維濃度と判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が長時間停止後に行う運転再開処理運転モードであるときに低繊維濃度と判断することを特徴とする。
本発明の脱墨排液処理方法において、脱墨排液の繊維濃度に応じて変更調整する脱墨排液処理部の凝集処理条件が、脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の少なくも何れかの条件であることを特徴とする。
本発明の古紙再生処理装置は、古紙再生処理系を構成する複数の処理部を有する古紙再生処理装置において、パルプ混合液を脱墨処理し、複数の運転モードを有する脱墨処理部と、脱墨処理部から排出する脱墨排液に凝集剤を添加して脱墨排液中の浮遊物質を凝集処理する脱墨排液処理部と、脱墨処理部および脱墨排液処理部を制御する制御部を備え、制御部は、脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は低繊維濃度と判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、前記各判断による脱墨排液が高繊維濃度である場合に脱墨排液処理部の凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に脱墨排液処理部の凝集処理条件を弱めることを特徴とする。
本発明の古紙再生処理装置において、制御部は、脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液が高繊維濃度であると判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液が低繊維濃度であると判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに高繊維濃度である判断し、脱墨処理部が長時間停止後に行う運転再開処理運転モードであるときに低繊維濃度である判断することを特徴とする。
本発明の古紙再生処理装置において、制御部は、脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理装置の凝集処理条件である脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の少なくも何れかの条件を変更調整し、脱墨排液が高繊維濃度である場合に凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に凝集処理条件を弱めることを特徴とする。
以上のように本発明によれば、脱墨処理部の運転モードと脱墨排液の繊維濃度との相関に基づいて脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度を判断し、脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理部の凝集処理条件を変更調整し、脱墨排液が高繊維濃度である場合に凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に凝集処理条件を弱めることで、脱墨排液の繊維濃度の変化に追従して凝集処理条件を変更し、脱墨排液に含まれる浮遊物質を十分に凝集処理することができる。凝集処理条件の変更の程度は任意に設定することができる。
本発明の実施の形態における脱墨排液処理装置の構成を示す模式図 同実施の形態における古紙再生処理装置の要部を示す模式図 同実施の形態における古紙再生処理装置の全体構成を示すブロック図 同実施の形態における脱墨処理部の運転モードと脱墨排液の繊維濃度と凝集処理条件との関係を定義するデータテーブルを示す図表
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図3において、古紙再生処理装置1は、使用済みの古紙2(故紙)を細断した紙材から再生紙4を製造するものであり、古紙再生処理系を構成する複数の処理部と、各処理部を制御する制御部100を備えている。
各処理部は、細断された紙材を離解してパルプ混合液を製造するパルパー装置6と、紙材をパルパー装置6へ供給する紙材供給装置8と、パルパー装置6で得られたパルプ混合液からトナー等の印刷用着色成分を分離して除去する脱墨処理部をなす脱墨装置10と、脱墨装置10において脱墨されたパルプ混合液を脱水して湿紙を製造する抄紙装置12と、湿紙を脱水する湿紙脱水装置13と、脱水した湿紙を乾燥して再生紙4にする湿紙乾燥装置14と、再生紙4に対して仕上工程を行う仕上装置15と、脱墨装置10から排出された脱墨排液16を処理する脱墨排液処理部をなす脱墨排液処理装置17と、白水タンク18等からなり、白水タンク18に上水の供給源19が連通している。
パルパー装置6と脱墨装置10の間にはパルプ混合液を供給するパルプ混合液供給ポンプ20が設けてあり、白水タンク18と脱墨装置10の間には希釈液供給ポンプ21が設けてあり、脱墨装置10と抄紙装置12の間には脱墨パルプ混合液供給ポンプ22を設けている。
図2に示すように、パルプ混合液供給ポンプ20および脱墨パルプ混合液供給ポンプ22はチューブポンプからなる。脱墨装置10は、脱墨槽23と、脱墨槽23内の底部から気泡を放出する気泡放出装置24と、気泡放出装置24に空気を供給する空気供給装置(エアポンプ等)25とを有している。気泡放出装置24は、脱墨槽23内の底部に配置され、通気性を有する多孔質のエアストーン等で構成されており、上面が気泡放出面として形成されている。
また、脱墨槽23には、脱墨槽23の外部へ泡沫として溢流する脱墨排液を脱墨排液処理装置17へ排出する受泡部26が設けられている。
図1に示すように、脱墨排液処理装置17は、受泡部26から取り出した脱墨排液が流入する凝集槽27と、凝集槽27に凝集剤を供給する凝集剤添加部28と、ろ過部29と、排液タンク30からなる。
凝集槽27は、液面上に位置して脱墨排液の泡沫を消泡する消泡羽根31と、槽内の液中に位置して凝集剤を含む脱墨排液を撹拌する撹拌手段をなす撹拌羽根32と、消泡羽根31および撹拌羽根32を回転駆動するモータ33を備えている。なお、撹拌羽根32に代えて撹拌手段として散気装置を設けることも可能である。凝集槽27は底部に接続した凝集処理液排出管34を介してろ過部29の一次側に連通しており、凝集処理液排出管34の途中に開閉バルブ35を介装している。
ろ過部29は、凝集槽27から排出する凝集処理液に含まれる浮遊物質(印刷用着色成分等)の凝集物をろ過するフィルタ36を備えている。フィルタ36は、濾紙や活性炭、金属製メッシュ、合成樹脂製メッシュ、フェルト等からなる。ろ過部29は二次側に接続したろ液排出管37を介して排液タンク30に連通している。
排液タンク30は、底部に排水バルブ38を備え、循環流路39を介して脱墨槽23に連通しており、循環流路39に循環ポンプ40を介装している。
制御部100には、凝集処理条件として例えば脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件が設定されており、脱墨装置10の運転モードとして例えば脱墨処理運転モード、洗浄処理運転モード、異常停止後に行う異常停止処理運転モード、長時間停止後に行う運転再開処理運転モードが設定されている。
脱墨排液の凝集剤濃度条件は、脱墨排液に添加する凝集剤量の増減によって強弱を操作する。凝集槽23において脱墨排液の繊維濃度に対する適正値よりも凝集剤濃度が高すぎる場合にはフロックの生成量は適正値の時と同じであるが、水の粘度が上がり、ろ過部29のフィルタ36の目詰まりが生じ易くなる。また、凝集槽23において脱墨排液の繊維濃度に対する適正値よりも凝集剤濃度が低すぎる場合にはフロックの生成量が適正値の時より少なくなり、フィルタ36を通過する脱墨排液の浮遊物質が増加し、排液タンク30に浮遊物質が溜まる。よって、脱墨排液の繊維濃度に対して脱墨排液の凝集剤濃度を適値に維持することが重要である。
脱墨排液の凝集処理時間条件は、脱墨排液に凝集剤を添加した後、排水するまで脱墨排液が凝集槽23に滞留する時間の増減によって強弱を操作する。
脱墨排液に対する撹拌強度条件は、撹拌羽根32の回転速度の増減によって強弱を操作する。本実施の形態では、撹拌羽根32は常に回転しているが、撹拌羽根32が稼働する時間の増減によって撹拌強度条件の強弱を操作することも可能である。また、撹拌手段として散気装置を使用する場合には、空気量の増減および稼働時間の増減によって撹拌強度条件の強弱を操作することも可能である。
脱墨処理運転モードは、脱墨装置10において脱墨処理を行う運転である。
洗浄処理運転モードは、脱墨装置10において脱墨処理後に脱墨槽23の内部に洗浄水を供給して槽内を洗浄する運転である。
異常停止処理運転モードは、脱墨装置10のみならず古紙再生処理装置1が異常停止した場合に、運転の再開に先立って脱墨槽23の槽内に残留するパルプ混合液を廃棄する運転である。
運転再開処理運転モードは、脱墨槽23の槽内に残留するパルプ混合液を長時間放置した場合に、運転の再開に先立って脱墨槽23の槽内に残留するパルプ混合液を廃棄する運転である。
本実施の形態では、脱墨装置10の運転モードと脱墨排液の繊維濃度との相関に着目し、この相関に基づいて脱墨排液の繊維濃度を判断するものであり、図4に示すように、データテーブルとして、脱墨装置10の運転モードと脱墨排液の繊維濃度と脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の関係を定義している。
すなわち、脱墨処理運転モードでは、脱墨排液の繊維濃度が1%前後であると判断し、脱墨排液の凝集剤濃度を高くして0.005%に維持し、凝集処理時間を長く30Sに設定し、撹拌強度を強くする。洗浄処理運転モードでは、脱墨排液の繊維濃度が0.2から0.5%であると判断し、脱墨排液の凝集剤濃度を低くして0.003%に維持し、凝集処理時間を短く20Sに設定し、撹拌強度を弱くする。この洗浄処理運転モードでは脱墨排液の繊維濃度は大きく変動するが、濃度自体が低いので、この凝集処理条件で適切な運転が可能である。異常停止処理運転モードでは、脱墨排液の繊維濃度が0.5から0.6%であると判断し、脱墨排液の凝集剤濃度を高くして0.004%に維持し、凝集処理時間を長く30Sに設定し、撹拌強度を強くする。運転再開処理運転モードでは、脱墨排液の繊維濃度が0.1%以下であると判断し、脱墨排液の凝集剤濃度を低くして0.002%以下に維持し、凝集処理時間を短く20Sに設定し、撹拌強度を弱くする。
また、制御部10により、脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理装置の凝集処理条件である脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の少なくも何れかの条件を変更調整することもでき、事前のテスト結果に基づいて最適な凝集処理条件を定義する。この凝集処理条件の設定はユーザーが任意に設定することも可能である。
以下、上記した構成の作用を説明する。
[古紙再生処理]
図3に示すように、古紙再生処理装置1で古紙2から再生紙4を製造する工程では、古紙2を細断して得られた紙材は紙材供給装置8によってパルパー装置6へ供給され、パルパー装置6において離解処理されてパルプ混合液が製造される。パルパー装置6で得られたパルプ混合液は繊維濃度が7%であり、パルプ混合液は繊維濃度を約2.5%にまで希釈してパルプ混合液供給ポンプ20で脱墨装置10に供給し、さらに、希釈液供給ポンプ21で白水タンク18の白水を供給して、繊維濃度を0.5%から0.6%に希釈する。
脱墨装置10ではパルプ混合液から印刷用着色成分が除去され、脱墨装置10から脱墨パルプ混合液が抄紙装置12に供給されて湿紙が製造される。
このようにして製造された湿紙は、湿紙脱水装置13で脱水された後、湿紙乾燥装置14で乾燥されて再生紙4が製造される。この再生紙4は仕上装置15で仕上げられた後に、古紙再生処理装置1から排出される。
[脱墨処理]
脱墨装置10では、図2に示すように、パルパー装置6からパルプ混合液がパルプ混合液供給ポンプ20で脱墨槽23内に導入されるとともに、パルプ混合液に脱墨剤が投入される。空気供給装置25から供給する空気が泡放出装置24の泡放出面から脱墨槽23内のパルプ混合液中に多数の微細な泡沫として放出され、パルプ混合液中の印刷用着色成分が泡沫に付着する。その後、泡沫は脱墨槽23内のパルプ混合液の液面に浮上し、受泡部26へ溢れ出る。
[脱墨排液処理]
脱墨排液処理装置17では、図1に示すように、受泡部26から取り出した脱墨排液が凝集槽27に流入する。この凝集槽27に流入した脱墨排液に凝集剤添加部28から凝集剤を供給する。
凝集槽27では、液面上で消泡羽根31が回転して脱墨排液の泡沫を消泡し、液中で撹拌羽根32が回転して凝集剤と脱墨排液を混合して凝集処理し、トナー等の印刷用着色成分が凝集して凝集物(フロック)を形成する。
この凝集物を含む脱墨排液が凝集槽27の底部に接続した凝集処理液排出管34を通してろ過部29の一次側に流入する。
ろ過部29では、凝集槽27から排出する凝集処理液に含まれる浮遊物質(印刷用着色成分等)の凝集物をフィルタ36でろ過し、フィルタ36を透過したろ液がろ過部29の二次側に接続したろ液排出管37を通して排液タンク30に流入する。
排液タンク30に流入したろ液は、底部の排水バルブ38を通して槽外へ排出されるとともに、一部が循環流路39を通して脱墨槽23の受泡部26に流入し、泡沫を消泡する。
上述の脱墨排液処理において、制御部100は、図4に示す脱墨装置10の運転モードと脱墨排液の繊維濃度との相関を定義したデータテーブルに基づいて、脱墨排液処理装置17に流入する脱墨排液の繊維濃度を判断する。すなわち、脱墨装置10が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液が高繊維濃度であると判断し、脱墨装置10が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液が低繊維濃度であると判断し、脱墨装置10が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに高繊維濃度である判断し、脱墨装置10が長時間停止後に行う運転再開処理運転モードであるときに低繊維濃度である判断し、繊維濃度に見合った凝集処理条件をデータテーブルから選択し、該当する凝集処理条件の下で凝集処理を実行する。つまり、高繊維濃度である場合に脱墨排液処理装置17の凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に脱墨排液処理装置17の凝集処理条件を弱める。このように制御することで、脱墨排液の繊維濃度の変化に追従して凝集処理条件を変更し、脱墨排液に含まれる浮遊物質を十分に凝集処理することができる。
1 古紙再生処理装置
6 パルパー装置
10 脱墨装置
12 抄紙装置
17 脱墨排液処理装置
23 脱墨槽
26 受泡部
27 凝集槽
28 凝集剤添加部
29 ろ過部
30 排液タンク
31 消泡羽根
32 撹拌羽根
36 フィルタ
100 制御部

Claims (4)

  1. 古紙再生処理系を構成する複数の処理部のうちの一つである脱墨処理部から排出する脱墨排液を脱墨排液処理部に供給し、脱墨排液処理部で脱墨排液に凝集剤を添加して脱墨排液中の浮遊物質を凝集処理し、
    脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は低繊維濃度と判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、
    前記各判断による脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理部の凝集処理条件を変更調整し、脱墨排液が高繊維濃度である場合に凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に凝集処理条件を弱めることを特徴とする脱墨排液処理方法。
  2. 脱墨排液の繊維濃度に応じて変更調整する脱墨排液処理部の凝集処理条件が、脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の少なくも何れかの条件であることを特徴とする請求項1に記載の脱墨排液処理方法。
  3. 古紙再生処理系を構成する複数の処理部を有する古紙再生処理装置において、パルプ混合液を脱墨処理し、複数の運転モードを有する脱墨処理部と、脱墨処理部から排出する脱墨排液に凝集剤を添加して脱墨排液中の浮遊物質を凝集処理する脱墨排液処理部と、脱墨処理部および脱墨排液処理部を制御する制御部を備え、
    制御部は、脱墨処理部が脱墨処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、脱墨処理部が洗浄処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は低繊維濃度と判断し、脱墨処理部が異常停止後に行う異常停止処理運転モードであるときに脱墨排液処理部に流入する脱墨排液の繊維濃度は高繊維濃度と判断し、
    前記各判断による脱墨排液が高繊維濃度である場合に脱墨排液処理部の凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に脱墨排液処理部の凝集処理条件を弱めることを特徴とする古紙再生処理装置。
  4. 制御部は、脱墨排液の繊維濃度に応じて脱墨排液処理装置の凝集処理条件である脱墨排液の凝集剤濃度条件、脱墨排液の凝集処理時間条件、脱墨排液に対する撹拌強度条件の少なくも何れかの条件を変更調整し、脱墨排液が高繊維濃度である場合に凝集処理条件を強め、脱墨排液が低繊維濃度である場合に凝集処理条件を弱めることを特徴とする請求項3に記載の古紙再生処理装置。
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