JP6824869B2 - Treatment method and treatment equipment for water to be treated - Google Patents

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Description

本発明は、浄水処理、排水処理、汚泥処理などの水処理技術に関する。 The present invention relates to water treatment techniques such as water purification, wastewater treatment, and sludge treatment.

従来より、浄水処理、排水処理、汚泥処理などの水処理技術では多様な処理剤が用いられている。具体的には、浄水処理前の原水に添加して臭気物質などを吸着除去する粉末活性炭、この粉末活性炭の固液分離や、浄水・排水処理で濁質の凝集フロックを形成するための無機凝集剤及び有機凝結剤、この凝集フロックをさらに粗大化させる高分子凝集剤などがあり、これら無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤は汚泥の濃縮脱水用途でも用いられている。 Conventionally, various treatment agents have been used in water treatment technologies such as water purification treatment, wastewater treatment, and sludge treatment. Specifically, powdered activated carbon that is added to raw water before water purification treatment to adsorb and remove odorous substances, solid-liquid separation of this powdered activated carbon, and inorganic aggregation to form turbid aggregate flocs in water purification and wastewater treatment. There are agents, organic coagulants, polymer coagulants that further coarsen the coagulating flocs, and these inorganic coagulants, organic coagulants, and polymer coagulants are also used for concentrated and dehydrating sludge.

しかし、粉末活性炭は、分散性が高い反面、沈降性が悪いので、使用後の粉末活性炭をいかに効率よく被処理水から除去できるかが問題となる。また、無機凝集剤は、被処理水のpHを酸性側に傾けるため、被処理水のアルカリ処理が必要であり、有機凝結剤は無機凝集剤のようなアルカリ処理は不要なものの、最適添加量の幅が狭く、過剰添加では逆に処理が悪化する場合がある。 However, while powdered activated carbon has high dispersibility, it has poor sedimentation property, so there is a problem of how efficiently powdered activated carbon after use can be removed from the water to be treated. Further, since the inorganic coagulant tilts the pH of the water to be treated to the acidic side, alkaline treatment of the water to be treated is required, and the organic coagulant does not require alkaline treatment like the inorganic coagulant, but the optimum addition amount. The width is narrow, and excessive addition may worsen the treatment.

高分子凝集剤は、浄水処理、排水処理のみならず汚泥処理にも広く使用することができるが、高分子凝集剤は種類によってはpH依存性があり、被処理水の前処理(pH調整等)が必要となる場合がある。また、汚泥処理の際、高分子凝集剤を多量に使用すると、逆に脱水汚泥の含水率が高くなる場合もあり、また、汚泥の粘度が高くなって脱水機に付着する問題もある。更に、浄水処理では、厚生労働省令でアクリルアミド等の残留物質に関し厳しい制限があるため、使用可能な高分子凝集剤の種類や量に制限がある。 The polymer flocculant can be widely used not only for water purification and wastewater treatment but also for sludge treatment, but the polymer flocculant is pH-dependent depending on the type, and pretreatment of the water to be treated (pH adjustment, etc.) ) May be required. Further, if a large amount of polymer flocculant is used in the sludge treatment, the water content of the dehydrated sludge may be increased, and the viscosity of the sludge may be increased to adhere to the dehydrator. Furthermore, in water purification treatment, there are strict restrictions on residual substances such as acrylamide under the Ordinance of the Ministry of Health, Labor and Welfare, so there are restrictions on the types and amounts of polymer flocculants that can be used.

従って、従来の処理剤に代わり、安全性が高く、上記問題を回避可能な新たな処理剤が要望されていた。安全性が高い処理剤として、例えば、セルロース系の材料は汚泥処理などの分野で用いられている(特許文献1、2)。 Therefore, instead of the conventional treatment agent, a new treatment agent having high safety and capable of avoiding the above problems has been desired. As a highly safe treatment agent, for example, cellulosic materials are used in fields such as sludge treatment (Patent Documents 1 and 2).

汚泥脱水以外の用途としては、セルロースファイバーを粒子状活性炭と結合させた造粒活性炭の浄水カートリッジが公知である(特許文献3)。 As an application other than sludge dewatering, a water purification cartridge for granulated activated carbon in which cellulose fibers are bonded to particulate activated carbon is known (Patent Document 3).

特開2003−238278号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-238278 特開2012− 71296号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-71296 特開2017−178697号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-178697

しかし、特許文献1では、下水汚泥をコンポスト化して肥料の製造原料を得ることを目的とするために、活性再生セルロースを下水汚泥に添加し脱水するものであり、また、特許文献2では、汚泥用の脱水助剤として再生セルロース繊維の繊維状物を適用するに過ぎず、セルロースナノファイバーの吸着性を適用したものではない。 However, in Patent Document 1, active regenerated cellulose is added to sewage sludge and dehydrated for the purpose of composting sewage sludge to obtain a raw material for producing fertilizer, and in Patent Document 2, sludge Only a fibrous material of regenerated cellulose fiber is applied as a dehydration aid for the purpose, and the adsorptivity of cellulose nanofiber is not applied.

また、前記特許文献1、2における従来のセルロース系材料は、用途が汚泥脱水などに限定され、また、その処理能力も十分ではなかった。 Further, the conventional cellulosic materials in Patent Documents 1 and 2 are limited in use to sludge dehydration and the like, and their treatment capacity is not sufficient.

前記特許文献3においては、造粒活性炭は高価な上、その用途も水道水を浄化するための浄水カートリッジタイプなど小規模浄水に限定されていた。 In Patent Document 3, granulated activated carbon is expensive, and its use is limited to small-scale water purification such as a water purification cartridge type for purifying tap water.

この造粒活性炭は、水道水の臭気物質や有機物質の吸着除去に有効であり、粒子状活性炭と繊維のセルロースナノファイバーとが結合され製造されるものであるが、造粒活性炭を形成するために、バインダーの代わりにセルロースナノファイバーを適用したものであり、バインダーを適用した場合の欠点、即ち、活性炭の吸着率低下を防止するための造粒活性炭を製造する技術に過ぎない。 This granulated activated carbon is effective for adsorbing and removing odorous substances and organic substances in tap water, and is produced by combining particulate activated carbon and fiber cellulose nanofibers to form granulated activated carbon. In addition, cellulose nanofibers are applied instead of the binder, which is merely a drawback when the binder is applied, that is, a technique for producing granulated activated carbon for preventing a decrease in the adsorption rate of activated carbon.

このセルロースナノファイバーの結合力、もしくは吸着力を、一般の浄水、排水、汚泥の水処理に対して処理水中の濁質成分除去や、使用済粉末活性炭の除去に利用できないか、未だ検討の余地があり、従来において、水処理技術では、セルロースナノファイバーの結合、吸着の性質を有効利用した技術は存在していない。 There is still room for consideration as to whether the binding force or adsorption force of this cellulose nanofiber can be used for removing turbid components in treated water and removing used powdered activated carbon for general water purification, wastewater, and sludge water treatment. Therefore, in the conventional water treatment technology, there is no technology that effectively utilizes the binding and adsorption properties of cellulose nanofibers.

本発明者らは上述の問題点に鑑み、鋭意検討した結果、ナノレベルのセルロース系材料は合成有機材料に比べて毒性が低く、安全性が高い上、粉末活性炭や濁質の凝集分離、汚泥の濃縮脱水など多様な用途で高い処理能力を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies in view of the above-mentioned problems, the present inventors have found that nano-level cellulosic materials have lower toxicity and higher safety than synthetic organic materials, as well as coagulation and separation of powdered activated carbon and turbid substances, and sludge. We have found that it exhibits high processing capacity in various applications such as concentrated dehydration of, and have completed the present invention.

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成とすることができる。
(1)原水、排水、汚泥から選択される被処理水に、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加して被処理水を処理する方法である。
(2)被処理水にセルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加した後、無機凝集剤と、有機凝結剤と、高分子凝集剤から選択される少なくとも1種の凝集剤を更に添加することもできる。
(3)被処理水に無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加した後、更に、高分子凝集剤を添加することもできる。
(4)被処理水は除去対象物質として粉末活性炭を含む場合もある。
(5)本発明は原水、排水、汚泥から選択した1種以上の被処理水を処理する処理装置も提供するものであり、この処理装置は、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加、撹拌し、該セルロースナノファイバーを被処理水中の濁質に付着させる第1の処理手段を有する。
(6)また、本発明は原水、排水、汚泥から選択した1種以上の被処理水を処理する処理装置も提供するものであり、この処理装置は、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加、撹拌し、該セルロースナノファイバーを被処理水中の粉末活性炭に付着させる第1の処理手段を有する場合もある。
(7)処理装置には、第1の処理手段の前段に設置され、セルロースナノファイバー(溶液)を添加前の被処理水を処理する前処理手段と、第1の処理手段の後段に設置され、セルロースナノファイバー(溶液)を添加後の被処理水を処理する後処理手段とから選択される1以上の手段を設置してもよい。この場合、前処理手段は、被処理水に粉末活性炭を添加可能な装置又は設備である。後処理手段としては、被処理水に無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加し、撹拌する第2の処理手段と、被処理水に高分子凝集剤を添加し、撹拌する第3の処理手段のいずれか一方又は両方を設置することもできる。例えば、第2、第3の処理手段の両方を用いる場合は、第2の処理手段の後段に第3の処理手段を設置し、第3の処理手段は第2の処理手段の撹拌よりも遅い速度の緩速撹拌を行う装置としてもよい。さらに、汚泥処理等の用途では、第2の処理手段を用いず、第3の処理手段のみを用いてもよく、このときの撹拌速度は比較的遅い緩速撹拌とすることもできる。
In order to solve the above problems, the present invention can have the following configuration.
(1) This is a method of treating water to be treated by adding at least one of cellulose nanofibers and a cellulose nanofiber solution to the water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge.
(2) After adding at least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution to the water to be treated, an inorganic coagulant, an organic coagulant, and at least one coagulant selected from a polymer coagulant are further added. You can also do it.
(3) After adding at least one of the inorganic coagulant and the organic coagulant to the water to be treated, a polymer coagulant can be further added.
(4) The water to be treated may contain powdered activated carbon as a substance to be removed.
(5) The present invention also provides a treatment device for treating one or more types of water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge, and this treatment device uses at least one of cellulose nanofibers and cellulose nanofiber solutions. It has a first treatment means for adding, stirring, and adhering the cellulose nanofibers to turbidity in the water to be treated.
(6) The present invention also provides a treatment device for treating one or more kinds of water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge, and this treatment device is provided with at least one of cellulose nanofibers and a cellulose nanofiber solution. In some cases, there is a first treatment means for adding and stirring one of them to attach the cellulose nanofibers to the powdered activated carbon in the water to be treated.
(7) The treatment apparatus is installed before the first treatment means, and is installed after the pretreatment means for treating the water to be treated before adding the cellulose nanofibers (solution) and the first treatment means. , One or more means selected from post-treatment means for treating water to be treated after addition of cellulose nanofibers (solution) may be installed. In this case, the pretreatment means is an apparatus or equipment capable of adding powdered activated carbon to the water to be treated. The post-treatment means include a second treatment means in which at least one of an inorganic coagulant and an organic coagulant is added to the water to be treated and stirred, and a third means in which the polymer coagulant is added to the water to be treated and stirred. It is also possible to install either one or both of the processing means. For example, when both the second and third processing means are used, the third processing means is installed after the second processing means, and the third processing means is slower than the stirring of the second processing means. It may be a device that performs slow-speed stirring. Further, in applications such as sludge treatment, only the third treatment means may be used without using the second treatment means, and the stirring speed at this time may be a relatively slow slow stirring.

水処理にセルロースナノファイバーを使用することで、被処理水が原水や排水の場合は除去対象物質の除去効率が向上し、被処理水が汚泥の場合は汚泥の濃縮性や脱水性が向上する。 By using cellulose nanofibers for water treatment, the efficiency of removing substances to be removed is improved when the water to be treated is raw water or wastewater, and the concentration and dehydration of sludge are improved when the water to be treated is sludge. ..

本発明を模式的に示す図The figure which shows the present invention schematically 第1例の処理方法を説明する図The figure explaining the processing method of the 1st example 第2例の処理方法を説明する図The figure explaining the processing method of the 2nd example 第3例の処理方法を説明する図The figure explaining the processing method of the 3rd example

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は特定の具体例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to a specific specific example.

図1は本発明の代表的な処理フローを示す図であり、本発明では、原水、排水、汚泥などから選択される被処理水にセルロースナノファイバーを添加する工程を必須とするが、その他の薬剤や工程は特に限定されない。例えば、セルロースナノファイバーに加え、任意の凝集剤を使用することもできるし、セルロースナノファイバー添加の前後で、他の処理工程を追加してもよく、これらの工程、凝集剤、その他薬剤の組合せも特に限定されない。先ず、本発明に用いる被処理水について具体的に説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a typical treatment flow of the present invention. In the present invention, a step of adding cellulose nanofibers to water to be treated selected from raw water, wastewater, sludge, etc. is essential, but other steps are required. The drug or process is not particularly limited. For example, in addition to the cellulose nanofibers, any flocculant may be used, or other treatment steps may be added before and after the addition of the cellulose nanofibers, and a combination of these steps, the flocculant, and other agents may be used. Is not particularly limited. First, the water to be treated used in the present invention will be specifically described.

[被処理水]
本発明の被処理水とは処理対象物であって、水を含むものであれば特に限定されず、浄水又は用水用の原水、排水、汚泥なども被処理水に含まれる。
[Water to be treated]
The water to be treated of the present invention is an object to be treated and is not particularly limited as long as it contains water, and raw water for purified water or irrigation water, wastewater, sludge and the like are also included in the water to be treated.

-原水
原水は、水道水、用水(工業用水、産業用水、農業畜産用水)に用いられるものであって、具体的には、淡水又は海水、特に、河川水、地下水(井水)、湖沼水、雨水などから1種以上を被処理水として本発明に用いることができる。
-Raw water Raw water is used for tap water and irrigation water (industrial water, industrial water, agricultural and livestock water), and specifically, fresh water or seawater, especially river water, groundwater (well water), lake water. , Rainwater and the like can be used in the present invention as one or more kinds of water to be treated.

-排水
被処理水としての排水は特に限定されず、例えば、工場排水、家庭排水、鉱業排水、工事建設現場排水、農業畜産排水、商業施設排水、し尿、その他排水(雨水なども含むいわゆる下水等)から1種以上を被処理水として本発明に用いることができる。
-Drainage Drainage as treated water is not particularly limited, for example, factory effluent, domestic effluent, mining effluent, construction site effluent, agricultural and livestock effluent, commercial facility effluent, urine, other effluent (so-called sewage including rainwater, etc.) ) To one or more can be used in the present invention as water to be treated.

-汚泥
被処理水としての汚泥は特に限定されないが、例えば、余剰汚泥、初沈汚泥(生汚泥)、浄水汚泥、又は、これら汚泥の濃縮汚泥などから1種以上を被処理水として本発明に用いることが可能であり、上記原水や排水の処理で生じた汚泥も含まれる。これらの中でも、下水、し尿など有機性物質を多く含む排水の処理工程で生じる有機性の汚泥、特に余剰汚泥が、本発明は特に適している。
-Sludge The sludge as the sludge to be treated is not particularly limited, but for example, one or more kinds of sludge from surplus sludge, first-precipitated sludge (raw sludge), purified sludge, or concentrated sludge of these sludges are used in the present invention as water to be treated. It can be used and includes sludge generated by the treatment of raw water and wastewater. Among these, organic sludge generated in the treatment process of wastewater containing a large amount of organic substances such as sewage and human waste, particularly surplus sludge, is particularly suitable for the present invention.

[セルロースナノファイバー]
セルロースナノファイバーとは細長のナノ形状物質である。具体的には、セルロースナノファイバーの平均幅は、例えば、0.1nm〜100nm、好ましくは1〜50nm、より好ましくは1〜20nmであり、平均幅10nm未満のものを用いることもできる。なお、平均幅とは、繊維の長手方向と直交する断面の断面径のことであって、例えば、走査型電子顕微鏡などを使用して測定することができる。
[Cellulose nanofibers]
Cellulose nanofibers are elongated nano-shaped substances. Specifically, the average width of the cellulose nanofibers is, for example, 0.1 nm to 100 nm, preferably 1 to 50 nm, more preferably 1 to 20 nm, and those having an average width of less than 10 nm can also be used. The average width is the cross-sectional diameter of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the fiber, and can be measured using, for example, a scanning electron microscope or the like.

セルロースナノファイバーの平均長さは、平均幅より長ければ特に限定されず、通常、長さは平均幅の100倍程度以上であって、例えば、0.1μm〜50μm、好ましくは0.2μm〜20μm、より好ましくは0.5〜10μmであり、平均長さ10μm未満のものを用いることもできる。平均幅と同様、平均長さも電子顕微鏡等を使用して測定することができる。 The average length of the cellulose nanofibers is not particularly limited as long as it is longer than the average width, and the length is usually about 100 times or more the average width, for example, 0.1 μm to 50 μm, preferably 0.2 μm to 20 μm. , More preferably 0.5 to 10 μm, and an average length of less than 10 μm can also be used. Like the average width, the average length can be measured using an electron microscope or the like.

セルロースナノファイバーとしては、有機―無機ナノ複合体などを用いることもできるが、セルロースを主成分(50質量%以上、通常80質量%以上がセルロース)とするものが好ましく、通常は実質的にセルロースからなるものを用いる(95質量%以上がセルロース)。 As the cellulose nanofibers, an organic-inorganic nanocomposite or the like can be used, but those containing cellulose as a main component (50% by mass or more, usually 80% by mass or more is cellulose) are preferable, and usually substantially cellulose is substantially used. (95% by mass or more is cellulose).

セルロースナノファイバーの原料は特に限定されず、広葉樹、針葉樹、竹等の木材系パルプ;古紙等の再生品系パルプ;更には、CMC(カルボキシメチルセルロース)、キチン、キトサンなどのセルロース様物質から選択される1種以上を主原料として用いることができる。セルロースナノファイバーは市販品も使用することができる。セルロースナノファイバーには、解繊度として低解繊(繊維径分布がブロード)から高解繊(繊維径分布がシャープ)までのものが有るが、解繊度は特に限定されない。 The raw material of the cellulose nanofiber is not particularly limited, and is selected from wood-based pulp such as broadleaf tree, softwood, and bamboo; recycled pulp such as used paper; and further, cellulose-like substances such as CMC (carboxymethyl cellulose), chitin, and chitosan. One or more types can be used as the main raw material. Commercially available products can also be used for cellulose nanofibers. Cellulose nanofibers range from low defibration (broad fiber diameter distribution) to high defibration (sharp fiber diameter distribution), but the defibration degree is not particularly limited.

セルロースナノファイバーを構成するセルロースの重合度や分子量は特に限定されないが、例えば銅エチレンジアミン法で測定される重合度が200〜800、好ましくは200〜650程度であり、重合度から算出される分子量は3万〜15万、好ましくは6万〜11万程度である。 The degree of polymerization and molecular weight of the cellulose constituting the cellulose nanofibers are not particularly limited, but for example, the degree of polymerization measured by the copper ethylenediamine method is about 200 to 800, preferably about 200 to 650, and the molecular weight calculated from the degree of polymerization is It is about 30,000 to 150,000, preferably about 60,000 to 110,000.

セルロースナノファイバーは、一般に、主原料であるパルプを、化学的処理、機械的処理、酵素処理などの1以上のナノ繊維化処理によりナノサイズまで解きほぐして製造される。 Cellulose nanofibers are generally produced by unraveling pulp, which is a main raw material, to nanosize by one or more nanofiber treatments such as chemical treatment, mechanical treatment, and enzyme treatment.

このナノ繊維化処理とその前後の一以上の工程で、セルロースを化学修飾してもよいが、セルロースを疎水化すると被処理水への分散性が低下するので、非疎水化セルロースナノファイバー、親水化セルロースナノファイバーが本発明には適している。さらに、化学修飾をせずにナノ繊維化処理をしたセルロースナノファイバーをそのまま用いることもできる。 Cellulose may be chemically modified by this nanofiber formation treatment and one or more steps before and after the treatment, but since the dispersibility in the water to be treated decreases when the cellulose is made hydrophobic, the non-hydrophobicized cellulose nanofibers are hydrophilic. Cellulose-modified nanofibers are suitable for the present invention. Further, the cellulose nanofibers which have been subjected to the nanofiber formation treatment without chemical modification can be used as they are.

セルロースナノファイバーは、パウダー状(固形分90質量%以上)、ウェットパウダー状(固形分20質量%以上)、シート状、ペレット状、ペースト状、スラリー状、又はこれらを分散溶媒で希釈した希釈分散溶液など多様な形態のものを用いることができるが、取扱いの点では、ペースト状、スラリー状、希釈分散溶液などのセルロースナノファイバーの溶液が好ましく、スラリー状又は希釈分散溶液が特に好ましい。 The cellulose nanofibers are in the form of powder (solid content of 90% by mass or more), wet powder (solid content of 20% by mass or more), sheet, pellet, paste, slurry, or diluted and dispersed by diluting these with a dispersion solvent. Various forms such as a solution can be used, but from the viewpoint of handling, a solution of cellulose nanofibers such as a paste, a slurry, or a dilution / dispersion solution is preferable, and a slurry or a dilution / dispersion solution is particularly preferable.

しかし、本発明はこれに限定されず、これら、セルロースナノファイバー溶液と、溶液以外(パウダー、ペレット等)のセルロースナノファイバーから1種又は2種以上を選択して一緒に使用することもできる。 However, the present invention is not limited to this, and one or more of these cellulose nanofiber solutions and cellulose nanofibers other than the solution (powder, pellets, etc.) can be selected and used together.

上記セルロースナノファイバーの溶液は、固形分として、セルロースナノファイバーを溶媒に分散させたものである。セルロースナノファイバーの含有量は、ペースト状品の場合は例えば20質量%未満、好ましくは5〜15質量%、通常は10質量%前後であり、スラリー状品の場合は例えば1〜5質量%、通常1質量%前後であり、希釈分散溶液の場合は例えば1質量%未満、好ましくは0.005〜0.5質量%、特に0.01〜0.1質量%である。 The above-mentioned solution of cellulose nanofibers is obtained by dispersing cellulose nanofibers in a solvent as a solid content. The content of the cellulose nanofibers is, for example, less than 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass, usually about 10% by mass in the case of a paste product, and 1 to 5% by mass in the case of a slurry product. It is usually around 1% by mass, and in the case of a diluted dispersion solution, it is, for example, less than 1% by mass, preferably 0.005 to 0.5% by mass, and particularly 0.01 to 0.1% by mass.

セルロースナノファイバー用の溶媒は、水又は親水性溶媒を含むものであれば特に限定されないが、好ましくは水を主成分(50質量%以上)とし、水の含有量は80質量%が好ましく、より好ましくは90質量%以上、最も好ましくは95質量%以上、更に水からなる溶媒を用いることもできる。必要に応じて、溶媒には防腐剤、界面活性剤、pH調整剤、pH緩衝剤などの添加剤を1種以上添加してもよい。 The solvent for the cellulose nanofibers is not particularly limited as long as it contains water or a hydrophilic solvent, but preferably water is the main component (50% by mass or more), and the water content is preferably 80% by mass. A solvent consisting of 90% by mass or more, most preferably 95% by mass or more, and water can also be used. If necessary, one or more additives such as preservatives, surfactants, pH adjusters, and pH buffers may be added to the solvent.

上記のようなセルロースナノファイバーは、分子が揃って配列していることから、強度、弾性に優れるなどの性質を持ち、また、毒性が極めて低いため安全性が高く、環境負荷も小さい上、広いpH域(例:pH2〜13)の被処理水に対応できるなどの利点もある。 Cellulose nanofibers as described above have properties such as excellent strength and elasticity because their molecules are aligned, and they are highly safe because they have extremely low toxicity, have a small environmental load, and are wide. It also has the advantage of being able to handle water to be treated in the pH range (eg, pH 2 to 13).

更に、セルロースナノファイバーは、無機物、有機物、これら1以上の物質の複合体である濁質(SS)、粉末活性炭などの多様な物質に吸着し、これらの物質を凝集させる上、無機凝集剤や有機凝結剤などの他の薬剤により凝集フロックが形成された状態では、この凝集フロックを成長させる。 Furthermore, cellulose nanofibers adsorb to various substances such as inorganic substances, organic substances, turbid substances (SS), which is a complex of one or more of these substances, and powdered activated carbon, and aggregate these substances. In a state where aggregated flocs are formed by other agents such as an organic coagulant, the aggregated flocs are grown.

また、セルロースナノファイバーを汚泥に添加すると、汚泥粒子を凝集させて汚泥濃縮を促進する上、凝集した濃縮汚泥の粘度も低下するので、脱水汚泥が脱水機に付着し難くなり、その結果、汚泥の固液分離性も向上する。このように、セルロースナノファイバーは、浄水処理、排水処理、汚泥処理などの処理剤として広く使用することが可能であり、また、従来の処理剤(無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤)と併用する場合は、これら処理剤の使用量を減らすことができる。
なお、本発明は、上記セルロースナノファイバーと他の薬剤とを組み合わせた使用を何ら制限しない。以下、他の薬剤について説明する。
Further, when cellulose nanofibers are added to sludge, sludge particles are aggregated to promote sludge concentration, and the viscosity of the aggregated concentrated sludge is also lowered, so that dehydrated sludge is less likely to adhere to the dehydrator, and as a result, sludge. The solid-liquid separability of is also improved. As described above, cellulose nanofibers can be widely used as a treatment agent for water purification treatment, wastewater treatment, sludge treatment, etc., and are also conventional treatment agents (inorganic coagulant, organic coagulant, polymer coagulant). ), The amount of these treatment agents used can be reduced.
The present invention does not limit the use of the cellulose nanofibers in combination with other agents. Hereinafter, other drugs will be described.

[凝集剤]
本発明の処理方法は、任意の凝集剤を併用することも可能である。凝集剤は特に限定されず、無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤の中から1種以上を選択して用いることができる。
[Coagulant]
In the treatment method of the present invention, any flocculant can be used in combination. The coagulant is not particularly limited, and one or more of the inorganic coagulant, the organic coagulant, and the polymer coagulant can be selected and used.

無機凝集剤としては、公知の硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、ポリ硫酸第2鉄(ポリ鉄)、塩化第2鉄あるいはこれらの混合物が使用可能である。無機凝集剤の添加量は、被処理水の種類やその水質などにより適宜変更することができる。 As the inorganic flocculant, known sulfuric acid bands, polyaluminum chloride (PAC), ferric polysulfate (polyiron), ferric chloride or a mixture thereof can be used. The amount of the inorganic flocculant added can be appropriately changed depending on the type of water to be treated and the water quality thereof.

有機凝結剤は、例えば、縮合系ポリアミン、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダリン、ポリビニルピリジン、ジアリルアミン塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・アクリルアミド共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・ジアリルアミン塩酸塩誘導体共重合体、アリルアミン塩重合体からなる群より1種以上を選択して用いることができる。 Organic coagulants include, for example, condensing polyamines, dicyandiamide / formalin condensates, polyethyleneimine, polyvinylimidarin, polyvinylpyridine, diallylamine / sulfur dioxide copolymers, polydimethyldialylammonium salts, polydimethyldialylammonium salts / sulfur dioxide. One or more kinds can be selected and used from the group consisting of a copolymer, a polydimethyldiallyl ammonium salt / acrylamide copolymer, a polydimethyldiallyl ammonium salt / diallylamine hydrochloride derivative copolymer, and an allylamine salt polymer.

縮合系ポリアミンの具体例としては、アルキレンジクロライドとアルキレンポリアミンとの縮合物、アニリンとホルマリンの縮合物、アルキレンジアミンとエピクロルヒドリンとの縮合物、アンモニアとエピクロルヒドリンとの縮合物などが挙げられる。エピクロルヒドリンと縮合するアルキレンジアミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、ジブチルアミンなどが挙げられる。 Specific examples of the condensing polyamine include a condensate of alkylene dichloride and alkylene polyamine, a condensate of aniline and formarin, a condensate of alkylenediamine and epichlorohydrin, and a condensate of ammonia and epichlorohydrin. Examples of the alkylene diamine that condenses with epichlorohydrin include dimethylamine, diethylamine, methylpropylamine, methylbutylamine, and dibutylamine.

高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤から1種以上を選択して用いることができる。高分子凝集剤の種類は特に限定されないが、後述する第1、第2例の処理方法では、ノニオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤の少なくとも一方が好ましく、後述する第3例の処理方法ではカチオン系高分子凝集剤と両性高分子凝集剤の少なくとも一方が好ましい。 As the polymer flocculant, one or more kinds can be selected and used from an anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant, a cationic polymer flocculant, and an amphoteric polymer flocculant. The type of the polymer flocculant is not particularly limited, but in the treatment methods of the first and second examples described later, at least one of the nonionic polymer flocculant and the anionic polymer flocculant is preferable, and the third example described later In the treatment method, at least one of a cationic polymer flocculant and an amphoteric polymer flocculant is preferable.

アニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体を好ましく挙げることができる。アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アリルアミドエタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミドエタンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、4−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、2−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、4−メタクリロイルオキシブタンスルホン酸、及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属などの金属塩又はアンモニウム塩を好ましく挙げることができる。 Preferred examples of the anionic polymer flocculant include a polyacrylamide partial hydrolyzate, a copolymer of an anionic monomer, and a copolymer of an anionic monomer and a nonionic monomer. Anionic monomers include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, metharyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-allylamide ethane sulfonic acid, 2-acrylamide- 2-Methylpropanesulfonic acid, 2-methacrylamide ethanesulfonic acid, 2-methacrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acryloyloxyethanesulfonic acid, 3-acryloyloxypropanesulfonic acid, 4-acryloyloxybutanesulfonic acid , 2-methacryloyloxyethanesulfonic acid, 3-methacryloyloxypropanesulfonic acid, 4-methacryloyloxybutanesulfonic acid, and metal salts or ammonium salts such as these alkali metals and alkaline earth metals can be preferably mentioned.

アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体としては、アクリルアミド・アクリル酸共重合体、アクリルアミド・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共重合体を好ましく挙げることができる。 As the copolymer of the anionic monomer and the nonionic monomer, an acrylamide / acrylic acid copolymer and an acrylamide / 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid copolymer can be preferably mentioned.

ノニオン系高分子凝集剤としては、ノニオン性モノマーの単独重合体又は共重合体を好ましく用いることができ、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニル等及びこれらの組み合わせを用いることができ、より好ましくはポリアクリルアミドを用いることができる。 As the nonionic polymer flocculant, a homopolymer or copolymer of a nonionic monomer can be preferably used, and for example, acrylamide, methacrylamide, metaacrylonitrile, vinyl acetate and the like, and combinations thereof can be used. Preferably polyacrylamide can be used.

高分子凝集剤の添加工程においては、上述のカチオン系高分子凝集剤を添加した後に、さらに上述のアニオン系高分子凝集剤を添加する二剤法を用いることも可能である。 In the step of adding the polymer flocculant, it is also possible to use a two-agent method in which the above-mentioned cationic polymer flocculant is added and then the above-mentioned anion-based polymer flocculant is further added.

カチオン系高分子凝集剤としては、カチオン性モノマーを必須成分として有し、カチオン性モノマーの単独重合体もしくは共重合体、又はカチオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体からなるカチオン系高分子凝集剤、及び分子内にアミジン単位を有するカチオン系高分子凝集剤を好ましく用いることができる。 As the cationic polymer flocculant, a cationic polymer having a cationic monomer as an essential component and composed of a homopolymer or copolymer of the cationic monomer or a copolymer of the cationic monomer and the nonionic monomer. A flocculant and a cationic polymer flocculant having an amidin unit in the molecule can be preferably used.

カチオン性モノマーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートもしくはこれらの中和塩、4級塩及びこれらの組み合わせなどを好ましく挙げることができる。 Preferred examples of the cationic monomer include dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, a neutralized salt thereof, a quaternary salt, and a combination thereof.

ノニオン性モノマーとしては、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニル等及びこれらの組み合わせを好ましく挙げることができる。本発明において用いることができるカチオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体からなるカチオン系高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの少なくとも一方(いずれも塩化メチル4級化物が好ましい)と、アクリルアミドとの共重合体を好ましく使用することができる。 As the nonionic monomer, acrylamide, methacrylamide, metaacrylonitrile, vinyl acetate and the like, and combinations thereof can be preferably mentioned. Examples of the cationic polymer flocculant composed of a copolymer of a cationic monomer and a nonionic monomer that can be used in the present invention include at least one of dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate (both are methyl 4 chloride). A copolymer of (preferably a graded product) and acrylamide can be preferably used.

また、本発明において用いることができる分子内にアミジン単位を有するカチオン系高分子凝集剤としては、例えば、N−ビニルホルムアミド/アクリロニトリル共重合体のアミジン化物を好ましく挙げることができる。 Further, as the cationic polymer flocculant having an amidine unit in the molecule that can be used in the present invention, for example, an amidine product of an N-vinylformamide / acrylonitrile copolymer can be preferably mentioned.

両性高分子凝集剤としては、カチオン性モノマー単位、アニオン性モノマー単位及びノニオン性モノマー単位の共重合体を好ましく用いることができる。本発明において用いることができる両性高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの少なくとも一方(いずれも塩化メチル4級化物が好ましい)と、アクリルアミドと、アクリル酸との共重合体を好ましく挙げることができる。 As the amphoteric polymer flocculant, a copolymer of a cationic monomer unit, an anionic monomer unit and a nonionic monomer unit can be preferably used. Examples of the amphoteric polymer flocculant that can be used in the present invention include at least one of dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate (preferably methyl quaternary chloride), acrylamide, and acrylic acid. Polymers can be preferably mentioned.

本発明に用いる薬剤は上記に限定されず、必要に応じて酸、アルカリなどのpH調整剤などを被処理水に添加することも可能である。 The agent used in the present invention is not limited to the above, and a pH adjusting agent such as an acid or an alkali can be added to the water to be treated as needed.

以下、セルロースナノファイバーを用いた本発明の処理方法の具体例について詳細に説明する。 Hereinafter, specific examples of the treatment method of the present invention using cellulose nanofibers will be described in detail.

図2〜4の符号1a、1b、1cは本発明に用いる処理装置の具体例をそれぞれ示しており、同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。 Reference numerals 1a, 1b, and 1c in FIGS. 2 to 4 indicate specific examples of the processing apparatus used in the present invention, and the same members are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

[第1例の処理方法(濁質除去)]
図2は第1例の処理方法に用いる処理装置1aを示しており、この処理装置1aは、少なくともセルロースナノファイバー又はその溶液を被処理水に添加する第1の処理手段16を有している。
[Treatment method of the first example (removal of turbidity)]
FIG. 2 shows a treatment device 1a used in the treatment method of the first example, and the treatment device 1a has a first treatment means 16 for adding at least cellulose nanofibers or a solution thereof to water to be treated. ..

第1の処理手段16は特に限定されないが、例えば、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方が収容された供給手段5を有する。セルロースナノファイバー溶液を収容する場合、供給手段5には好適濃度のセルロースナノファイバーを含む溶液を収容してもよいし、セルロースナノファイバー又はその溶液(例えばスラリー)と溶媒(例えば水)とを別々に収容し、使用の際に溶媒で5〜200倍、好ましくは10〜100倍程度に希釈してもよい。 The first processing means 16 is not particularly limited, and includes, for example, a supply means 5 containing at least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution. When accommodating the cellulose nanofiber solution, the supply means 5 may contain a solution containing the cellulose nanofibers having a suitable concentration, or the cellulose nanofibers or the solution thereof (for example, slurry) and the solvent (for example, water) are separately separated. It may be stored in a solution and diluted 5 to 200 times, preferably 10 to 100 times with a solvent at the time of use.

セルロースナノファイバーの添加量は特に限定されず、被処理水の水質などに応じて適宜変更可能ではあるが、例えば、固形分1質量%のスラリーを使用する場合、そのスラリーとしての添加量が被処理水1L当たり0.1mg〜1000mg、好ましくは1mg〜1000mg(固形分量で0.001mg〜10mg、好ましくは0.01mg〜10mg)になるように、セルロースナノファイバーの溶液を被処理水に添加する。 The amount of cellulose nanofibers added is not particularly limited and can be appropriately changed according to the water quality of the water to be treated. For example, when a slurry having a solid content of 1% by mass is used, the amount added as the slurry is applied. A solution of cellulose nanofibers is added to the water to be treated so as to be 0.1 mg to 1000 mg, preferably 1 mg to 1000 mg (0.001 mg to 10 mg, preferably 0.01 mg to 10 mg in solid content) per 1 L of treated water. ..

セルロースナノファイバーの添加場所は特に限定されないが、好ましくは撹拌手段を備えた処理槽11と、その前段の1か所以上で被処理水に添加し、セルロースナノファイバーと被処理水とを撹拌混合する。従って、図2の処理装置1aでは、処理槽11と供給手段5とが、セルロースナノファイバーを被処理水に添加、混合する第1の処理手段16の一部又は全部を構成する。 The place where the cellulose nanofibers are added is not particularly limited, but preferably, the cellulose nanofibers are added to the water to be treated at one or more places in the treatment tank 11 provided with a stirring means, and the cellulose nanofibers and the water to be treated are stirred and mixed. To do. Therefore, in the treatment apparatus 1a of FIG. 2, the treatment tank 11 and the supply means 5 form a part or all of the first treatment means 16 for adding and mixing the cellulose nanofibers to the water to be treated.

第1例の処理方法では、被処理水として原水と排水のいずれを用いることも可能であり、これらの被処理水には、有機物(糖類、タンパク質、油脂類、繊維分、微生物類等)と無機物(鉱物、粘土等)から選択される1以上の物質を含む濁質が分散している。セルロースナノファイバーを被処理水に添加すると、この濁質にセルロースナノファイバーが付着(吸着)する。 In the treatment method of the first example, either raw water or wastewater can be used as the water to be treated, and these waters to be treated include organic substances (sugars, proteins, oils and fats, fibers, microorganisms, etc.). A turbid substance containing one or more substances selected from inorganic substances (minerals, clays, etc.) is dispersed. When cellulose nanofibers are added to the water to be treated, cellulose nanofibers adhere (adsorb) to this turbidity.

セルロースナノファイバーを添加後の被処理水は、後処理手段19で後処理、例えば、1種以上の凝集剤を添加、混合してもよい。具体的には、後処理手段19は、1以上の処理手段(第2、第3の処理手段17、18)を有しており、これら処理手段17、18にはそれぞれ凝集剤の供給手段7、9を設置することができる。好ましくは、セルロースナノファイバーを添加後の被処理水に、第2の処理手段17の供給手段7から、先ず、無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方(以下、「無機凝集剤(有機凝結剤)」と略記)、特に好ましくは無機凝集剤を添加する。 The water to be treated after adding the cellulose nanofibers may be post-treated by the post-treatment means 19, for example, one or more coagulants may be added and mixed. Specifically, the post-treatment means 19 has one or more treatment means (second and third treatment means 17, 18), and the treatment means 17 and 18 have the coagulant supply means 7, respectively. , 9 can be installed. Preferably, from the supply means 7 of the second treatment means 17, at least one of the inorganic coagulant and the organic coagulant (hereinafter, "inorganic coagulant (organic coagulant)" is added to the water to be treated after adding the cellulose nanofibers. ) ”), Particularly preferably an inorganic flocculant is added.

無機凝集剤(有機凝結剤)の添加場所は、セルロースナノファイバーの添加場所より下流側であれば特に限定されず、また、無機凝集剤(有機凝結剤)の添加量も特に限定されない。例えば、無機凝集剤の添加量は、セルロースナノファイバー添加後の被処理水1L当たり10mg〜1000mgである。この添加量は、例えば無機凝集剤製品としての添加量(固形分)であり、無機凝集剤製品は、凝集作用を持つ成分以外の添加剤を含む場合もある。 The place where the inorganic coagulant (organic coagulant) is added is not particularly limited as long as it is downstream from the place where the cellulose nanofibers are added, and the amount of the inorganic coagulant (organic coagulant) added is also not particularly limited. For example, the amount of the inorganic flocculant added is 10 mg to 1000 mg per 1 L of water to be treated after the addition of cellulose nanofibers. This addition amount is, for example, an addition amount (solid content) as an inorganic coagulant product, and the inorganic coagulant product may contain an additive other than a component having a coagulation action.

無機凝集剤(有機凝結剤)を添加後の被処理水は、セルロースナノファイバーを撹拌混合した処理槽11又は別の処理槽21で撹拌混合する。従って、この撹拌混合に用いられる処理槽11、21と、無機凝集剤(有機凝結剤)の供給手段7とで、凝集剤を添加撹拌する第2の処理手段17の一部又は全部が構成される。 The water to be treated after adding the inorganic coagulant (organic coagulant) is stirred and mixed in the treatment tank 11 or another treatment tank 21 in which the cellulose nanofibers are stirred and mixed. Therefore, the treatment tanks 11 and 21 used for this stirring and mixing and the supply means 7 for the inorganic coagulant (organic coagulant) constitute a part or all of the second treatment means 17 for adding and stirring the coagulant. To.

このときの撹拌速度Sは特に限定されないが、セルロースナノファイバー撹拌時の速度Sと同程度とし、無機凝集剤(有機凝結剤)を撹拌混合する。 The stirring speed S 2 at this time is not particularly limited, but is set to be about the same as the speed S 1 when stirring the cellulose nanofibers, and the inorganic flocculant (organic coagulant) is stirred and mixed.

無機凝集剤(有機凝結剤)により被処理水中の濁質が凝集してフロックが形成されるが、予め濁質にはセルロースナノファイバーが付着しているので凝集性が高く、フロックの成長が促進される。 The inorganic flocculant (organic coagulant) aggregates the turbidity in the water to be treated to form flocs, but since cellulose nanofibers are attached to the turbidity in advance, the cohesiveness is high and the growth of flocs is promoted. Will be done.

第2の処理手段17の後段に第3の処理手段18を設置して更に撹拌混合を行う場合、第3の処理手段18では、フロックが形成された被処理水を、上記撹拌速度S、Sよりも遅い撹拌速度Sで緩速撹拌してフロックを更に成長させることが好ましい。緩速撹拌は同じ処理槽21で行ってもよいし、他の処理槽22で行ってもよい。 When performing further mixed by stirring the third processing unit 18 is placed downstream of the second processing means 17, the third processing unit 18, the water to be treated floc is formed, the stirring speed S 1, It is preferable to further grow the flocs by stirring slowly at a stirring speed S 3 slower than S 2 . Slow sand stirring may be performed in the same processing tank 21 or in another processing tank 22.

すなわち、緩速撹拌に使用する処理槽21、22が第3の処理手段18の少なくとも一部を構成する。更に、第3の処理手段18に供給手段9を設置し、緩速撹拌の際、又は、緩速撹拌の前に高分子凝集剤を添加してもよい。 That is, the treatment tanks 21 and 22 used for slow sand stirring form at least a part of the third treatment means 18. Further, the supply means 9 may be installed in the third processing means 18, and the polymer flocculant may be added at the time of slow sand stirring or before slow sand stirring.

高分子凝集剤は特に限定されず、上述した高分子凝集剤から1種以上を選択して用いることができるが、無機凝集剤と併用する場合は、ノニオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤の少なくとも一方を用いることが好ましい。更に、上記二剤法のように、1種以上の高分子凝集剤(例:カチオン系)を添加した後、他の1種以上の高分子凝集剤(例:アニオン系)を添加してもよい。高分子凝集剤の添加量は特に限定されないが、例えば、被処理水1L当たり0.01mg〜20mg、好ましくは0.05mg〜5mg(固形分、高分子凝集剤の全量)程度である。 The polymer flocculant is not particularly limited, and one or more of the above-mentioned polymer flocculants can be selected and used. However, when used in combination with an inorganic flocculant, a nonionic polymer flocculant and an anionic polymer It is preferable to use at least one of the flocculants. Further, as in the above two-agent method, even if one or more polymer flocculants (eg, cationic type) are added and then one or more other polymer flocculants (eg, anionic type) are added. Good. The amount of the polymer flocculant added is not particularly limited, but is, for example, about 0.01 mg to 20 mg, preferably 0.05 mg to 5 mg (solid content, total amount of the polymer flocculant) per 1 L of water to be treated.

高分子凝集剤を添加する場合も添加しない場合も、緩速撹拌によりフロックが成長した被処理水は、通常、沈殿、生物処理、ろ過などの1以上の他の後処理を経て、フロックが汚泥として固液分離される。このとき、フロックにセルロースナノファイバーが含まれているので、沈殿やろ過での固液分離性も高い。 With or without the addition of the polymeric flocculant, the water to be treated, on which flocs have grown by slow agitation, is usually subjected to one or more other post-treatments such as precipitation, biological treatment, filtration, etc. As a solid-liquid separation. At this time, since the cellulose nanofibers are contained in the flocs, the solid-liquid separability in precipitation and filtration is also high.

フロックが固液分離された後の処理水は、被処理水が原水の場合は上水道、用水等の用途に使用され、被処理水が排水の場合は下水道や河川に放水される。このとき生じた汚泥は、後述する第3例の処理方法の被処理水として使用することができる。
以上は、セルロースナノファイバーを被処理水の濁質除去に使用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
The treated water after the flocs are solid-liquid separated is used for water supply, irrigation water, etc. when the treated water is raw water, and is discharged to sewers and rivers when the treated water is wastewater. The sludge generated at this time can be used as water to be treated in the treatment method of the third example described later.
The above has described the case where the cellulose nanofibers are used for removing the turbidity of the water to be treated, but the present invention is not limited thereto.

[第2例の処理方法(粉末活性炭除去)]
図3は第2例の処理方法に用いる処理装置1bを示しており、この処理装置1bは第1例の処理方法の処理装置1aと同様の装置構成とすることもできるが、第2例では、セルロースナノファイバー添加前の前処理を行う前処理手段15を必須とする。
[Treatment method of the second example (powdered activated carbon removal)]
FIG. 3 shows a processing device 1b used in the processing method of the second example, and the processing device 1b may have the same device configuration as the processing device 1a of the processing method of the first example, but in the second example, , The pretreatment means 15 that performs the pretreatment before the addition of the cellulose nanofibers is essential.

前処理は、処理槽11又はその前段(着水井や取水点)で、セルロースナノファイバーを添加する前の被処理水に粉末活性炭を添加するものであって、粉末活性炭用の供給手段(装置)を設置してもよいが、粉末活性炭は作業者が散布して添加してもよい。また、粉末活性炭を被処理水と混合する撹拌手段を別途設置することもできる。すなわち、セルロースナノファイバーの添加場所である処理槽11や着水井、粉末活性炭の撹拌手段、粉末活性炭の供給手段などで前処理手段15の一部又は全部が構成される。 The pretreatment is to add powdered activated carbon to the water to be treated before adding cellulose nanofibers in the treatment tank 11 or its pre-stage (water landing well or intake point), and is a supply means (device) for powdered activated carbon. However, the powdered activated carbon may be added by spraying by an operator. Further, a stirring means for mixing the powdered activated carbon with the water to be treated can be separately installed. That is, a part or all of the pretreatment means 15 is composed of a treatment tank 11, a water landing well, a means for stirring powdered activated carbon, a means for supplying powdered activated carbon, and the like, which are places where cellulose nanofibers are added.

ここで、粉末活性炭とは、粒状活性炭(通常粒径150μm以上)よりも小径の活性炭粒子のことである。例えば、粉末活性炭としては水道用粉末活性炭(JWWA K113:2005)等を用いることが可能であり、一例を挙げると、75μmメッシュのふるい残分が10%以下のものである。 Here, the powdered activated carbon is activated carbon particles having a diameter smaller than that of granular activated carbon (usually having a particle size of 150 μm or more). For example, as the powdered activated carbon, powdered activated carbon for water supply (JWWA K113: 2005) or the like can be used, and for example, the sieve residue of the 75 μm mesh is 10% or less.

この粉末活性炭を水質に応じた添加量、または、予め設定した添加量で被処理水に添加する。このときの添加量は、原水の水質や、粉末活性炭による除去対象に応じて適宜変更可能であるが、例えば被処理水1L当たり1〜1000mg、より好ましくは2〜100mg程度である。 This powdered activated carbon is added to the water to be treated in an addition amount according to the water quality or a preset addition amount. The amount added at this time can be appropriately changed depending on the water quality of the raw water and the object to be removed by the powdered activated carbon, and is, for example, 1 to 1000 mg, more preferably about 2 to 100 mg per 1 L of water to be treated.

第1例の処理方法と同様、被処理水は原水や排水であって、上記のような濁質の他、臭気物質や、トリハロメタン前駆体等の有害物質が含まれるが、これらの物質は粉末活性炭に吸着され、被処理水の液相から除去される。粉末活性炭は粒状活性炭よりも小径なため、被処理水への分散性が高く、上記物質の吸着除去効率も高いが、分散性が高いゆえに被処理水からの除去が問題となる。 Similar to the treatment method of the first example, the water to be treated is raw water or wastewater, and includes odorous substances and harmful substances such as trihalomethane precursors in addition to the above-mentioned turbidity, but these substances are powders. It is adsorbed on activated carbon and removed from the liquid phase of the water to be treated. Since powdered activated carbon has a smaller diameter than granular activated carbon, it has high dispersibility in water to be treated and high efficiency of adsorption and removal of the above substances, but removal from water to be treated has a problem because of its high dispersibility.

粉末活性炭を添加後の被処理水に第1の処理手段16からセルロースナノファイバーを添加し、必要に応じて処理槽11等で撹拌混合すると、粉末活性炭にセルロースナノファイバーが吸着して凝集し、粉末活性炭が沈降して被処理水から固液分離される。従って、特殊な装置や薬剤を使用しなくても、粉末活性炭を被処理水から除去することができる。 When cellulose nanofibers are added from the first treatment means 16 to the water to be treated after the powdered activated carbon is added and mixed by stirring in a treatment tank 11 or the like as necessary, the cellulose nanofibers are adsorbed and aggregated on the powdered activated carbon. The powdered activated carbon settles and is solid-liquid separated from the water to be treated. Therefore, the powdered activated carbon can be removed from the water to be treated without using special equipment or chemicals.

セルロースナノファイバーの添加量は、粉末活性炭の添加量などに応じて適宜変更可能であるが、例えば、固形分1質量%のスラリーを使用した場合、スラリーとしての添加量が被処理水1L当たり0.1mg〜1000mg、好ましくは1mg〜1000mg(固形分量で0.001mg〜10mg、好ましくは0.01mg〜10mg)である。 The amount of cellulose nanofibers added can be appropriately changed according to the amount of powdered activated carbon added and the like. For example, when a slurry having a solid content of 1% by mass is used, the amount added as a slurry is 0 per 1 L of water to be treated. . 1 mg to 1000 mg, preferably 1 mg to 1000 mg (0.001 mg to 10 mg in solid content, preferably 0.01 mg to 10 mg).

なお、粉末活性炭の除去効率を高めるためには、セルロースナノファイバーを添加した後に、無機凝集剤と、有機凝結剤と、高分子凝集剤から選択される1種以上の凝集剤を後処理手段19から添加することも可能であり、好ましくは、後処理手段19として、少なくとも第2の処理手段17を設置し、セルロースナノファイバー添加後に、先ず、無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方、より好ましくは無機凝集剤を添加する。 In order to increase the removal efficiency of the powdered activated carbon, after adding the cellulose nanofibers, an inorganic coagulant, an organic coagulant, and one or more coagulants selected from the polymer coagulant are added to the post-treatment means 19 It is also possible to add from the above, preferably at least a second treatment means 17 is installed as the post-treatment means 19, and after the addition of the cellulose nanofibers, first, at least one of the inorganic flocculant and the organic coagulant is more preferable. Adds an inorganic flocculant.

無機凝集剤の添加量は、粉末活性炭の添加量や被処理水の水質などにより適宜変更可能であるが、例えば、セルロースナノファイバー添加後の被処理水1L当たり10mg〜1000mg(例えば無機凝集剤製品としての添加量、固形分)である。無機凝集剤や有機凝結剤の添加により、セルロースナノファイバーが付着した粉末活性炭の沈降がより促進される。 The amount of the inorganic flocculant added can be appropriately changed depending on the amount of powdered activated carbon added and the water quality of the water to be treated. For example, 10 mg to 1000 mg per liter of water to be treated after the addition of cellulose nanofibers (for example, an inorganic flocculant product). Addition amount, solid content). The addition of the inorganic flocculant or the organic coagulant further promotes the sedimentation of the powdered activated carbon to which the cellulose nanofibers are attached.

なお、粉末活性炭の添加量が極端に多くなければ、セルロースナノファイバー単独、又は、無機凝集剤や有機凝結剤との併用だけでも、粉末活性炭を十分に分離可能であるが、高分子凝集剤などの他の薬剤の使用は何ら制限されない。 If the amount of powdered activated carbon added is not extremely large, the powdered activated carbon can be sufficiently separated by using cellulose nanofibers alone or in combination with an inorganic coagulant or an organic coagulant. The use of other drugs is not restricted in any way.

例えば、第1例の処理方法と同様に、無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加した後の被処理水に、第3の処理手段18から高分子凝集剤を添加することもできる。この場合、第1例と同様に、高分子凝集剤を添加後は、第2の処理手段17の撹拌速度よりも遅い撹拌速度で緩速撹拌することが望ましい。 For example, similarly to the treatment method of the first example, the polymer flocculant can be added from the third treatment means 18 to the water to be treated after adding at least one of the inorganic coagulant and the organic coagulant. In this case, as in the first example, after adding the polymer flocculant, it is desirable to stir slowly at a stirring speed slower than the stirring speed of the second processing means 17.

上記のような凝集剤を添加する場合も添加しない場合も、沈殿、ろ過などの1以上の他の後処理、好ましくは沈殿により、粉末活性炭がセルロースナノファイバーと共に被処理水から固液分離される。固液分離後の処理水は上水道、用水等の用途に使用されるか、下水道や河川水に放水される。 With or without the addition of a flocculant as described above, one or more other post-treatments such as precipitation, filtration, preferably precipitation, separate the powdered activated carbon from the water to be treated with the cellulose nanofibers. .. The treated water after solid-liquid separation is used for water supply, irrigation water, etc., or is discharged to sewerage and river water.

第1例の処理方法、第2例の処理方法のいずれも、被処理水として原水、排水の両方を用いることができるが、セルロースナノファイバーは環境負荷が小さい上に毒性も極めて低いので、水道水や用水用途、すなわち、原水を被処理水とした場合に特に適している。 Both the treatment method of the first example and the treatment method of the second example can use both raw water and wastewater as the water to be treated, but since cellulose nanofibers have a small environmental load and extremely low toxicity, tap water It is particularly suitable for water and water applications, that is, when raw water is used as water to be treated.

以上は、原水又は排水を被処理水としたが、本発明はこれに限定されない。次に、汚泥を被処理水とする第3例の処理方法について説明する。 In the above, raw water or wastewater is used as water to be treated, but the present invention is not limited to this. Next, a third example treatment method using sludge as water to be treated will be described.

[第3例の処理方法(汚泥)]
図4は第3例の処理方法に用いる処理装置1cを示しており、この処理装置1cはセルロースナノファイバーを供給する第1の処理手段16の他、必要に応じて濃縮槽31(濃縮池)、脱水装置35等の他の装置を有しており、例えば、汚泥を濃縮槽31で濃縮した後、脱水装置35で脱水する。
[Treatment method of the third example (sludge)]
FIG. 4 shows a processing device 1c used in the processing method of the third example, in which the processing device 1c includes a first processing means 16 for supplying cellulose nanofibers and a concentrating tank 31 (concentrating pond) as needed. The sludge is concentrated in the concentrating tank 31, and then dehydrated in the dehydrating device 35.

第1の処理手段16の供給手段5は、濃縮槽31の前段から脱水装置までの間で、一ヶ所以上に接続されている。より具体的には、供給手段5は、濃縮槽31の前段と、濃縮槽31と脱水装置35の間のうち、少なくとも一方又は両方に接続され、濃縮前の汚泥と、濃縮後の汚泥のいずれか一方又は両方にセルロースナノファイバーを添加する。 The supply means 5 of the first processing means 16 is connected to one or more places from the front stage of the concentration tank 31 to the dehydrator. More specifically, the supply means 5 is connected to at least one or both of the front stage of the concentrating tank 31 and between the concentrating tank 31 and the dehydrating device 35, and either the sludge before concentration or the sludge after concentration. Cellulose nanofibers are added to one or both.

濃縮前の汚泥にセルロースナノファイバーを添加する場合、濃縮槽31などで汚泥とセルロースナノファイバーを撹拌混合すると、セルロースナノファイバーにより汚泥粒子が凝集し、汚泥濃縮が進行する。濃縮した汚泥(濃縮汚泥)は、通常、脱水装置35へ送られる。 When the cellulose nanofibers are added to the sludge before concentration, when the sludge and the cellulose nanofibers are stirred and mixed in the concentration tank 31 or the like, the sludge particles are aggregated by the cellulose nanofibers and the sludge concentration proceeds. The concentrated sludge (concentrated sludge) is usually sent to the dehydrator 35.

脱水装置35は、例えば、遠心脱水機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機、真空脱水機、多重円板型脱水機、ろ過装置などから1以上を選択して使用することが可能である。 The dehydrator 35 is used by selecting one or more from, for example, a centrifugal dehydrator, a belt press dehydrator, a screw press dehydrator, a filter press dehydrator, a vacuum dehydrator, a multi-disc dehydrator, a filtration device, and the like. Is possible.

いずれの脱水装置35を用いた場合も濃縮汚泥が脱水されて分離水が分離し、脱水汚泥は脱水ケーキとして脱水装置35から取り除かれるが、汚泥の粘着性が高い場合、脱水ケーキの一部又は全部が脱水装置35から取り除かれず残ることがあり、特に、粘着性の高い有機性の汚泥を、脱水装置35を用いて機械的に脱水する場合に問題になる。 When any of the dehydrating devices 35 is used, the concentrated sludge is dehydrated and the separated water is separated, and the dehydrated sludge is removed from the dehydrating device 35 as a dehydrated cake. However, if the sludge is highly sticky, a part of the dehydrated cake or All may remain unremoved from the dewatering device 35, which is a particular problem when the highly sticky organic sludge is mechanically dewatered using the dewatering device 35.

第3例の処理方法では、汚泥濃縮用のセルロースナノファイバーを添加しない場合、あるいは、その添加量が少ない場合は、脱水装置35へ送る前の濃縮汚泥にセルロースナノファイバーを添加することができる。 In the treatment method of the third example, when the cellulose nanofibers for sludge concentration are not added, or when the addition amount is small, the cellulose nanofibers can be added to the concentrated sludge before being sent to the dehydrator 35.

セルロースナノファイバーの添加により脱水効率が向上する上、汚泥の粘着性も抑制されるので、脱水ケーキの剥離性が向上し、脱水装置35の汚れが防止される。 The addition of the cellulose nanofibers improves the dehydration efficiency and suppresses the stickiness of the sludge, so that the detachability of the dehydrated cake is improved and the dehydration device 35 is prevented from being contaminated.

このように、第3例の処理方法においては、汚泥濃縮と汚泥脱水のうち、一方又は両方の用途でセルロースナノファイバーを使用することができる。セルロースナノファイバーは濃縮汚泥に含有されていれば脱水に寄与するので、例えば、濃縮用途で添加したセルロースナノファイバーが脱水用途でも機能する。 As described above, in the treatment method of the third example, cellulose nanofibers can be used for one or both of sludge concentration and sludge dewatering. Since the cellulose nanofibers contribute to dehydration if they are contained in the concentrated sludge, for example, the cellulose nanofibers added in the concentration use also function in the dehydration use.

なお、第3例の処理方法では、後処理手段19の設置は何ら制限されず、セルロースナノファイバーに加え、無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤から選択されるいずれか1種以上の凝集剤を使用することも可能であり、好ましくは、高分子凝集剤用の第3の処理手段18を少なくとも設置し、高分子凝集剤を添加する。第3の処理手段18の前段又は後段、好ましくは前段に第2の処理手段17を設置し、無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を、高分子凝集剤と併用することもできる。 In the treatment method of the third example, the installation of the post-treatment means 19 is not restricted at all, and in addition to the cellulose nanofibers, any one or more selected from an inorganic flocculant, an organic coagulant, and a polymer flocculant. It is also possible to use a flocculant, preferably at least a third treatment means 18 for the polymeric flocculant is provided and the polymeric flocculant is added. It is also possible to install the second treatment means 17 in the front stage or the rear stage, preferably the front stage of the third treatment means 18, and use at least one of the inorganic flocculant and the organic coagulant in combination with the polymer flocculant.

上記のような凝集剤は、脱水前であって、好ましくは、セルロースナノファイバーを添加後の汚泥に添加すると、濃縮汚泥の脱水効率がより向上する。また、高分子凝集剤の使用により脱水汚泥の粘度が上昇することがあるが、セルロースナノファイバーにより脱水汚泥の粘性が抑制され、脱水ケーキの剥離性も維持される。 When the above-mentioned flocculant is added to the sludge before dehydration, preferably after the addition of cellulose nanofibers, the dehydration efficiency of the concentrated sludge is further improved. Further, although the viscosity of the dehydrated sludge may increase due to the use of the polymer flocculant, the viscosity of the dehydrated sludge is suppressed by the cellulose nanofibers, and the peelability of the dehydrated cake is maintained.

凝集剤の使用量は特に限定されず、汚泥の状態などにより適宜変更可能であるが、無機凝集剤の場合は汚泥1L当たり100mg〜5000mg(例えば無機凝集剤製品としての添加量、固形分)が好ましく、高分子凝集剤の場合は汚泥の懸濁物質SSに対し0.1〜10質量%、より好ましくは0.5〜2質量%程度である。 The amount of the coagulant used is not particularly limited and can be appropriately changed depending on the sludge condition and the like, but in the case of the inorganic coagulant, 100 mg to 5000 mg per liter of sludge (for example, the amount added as an inorganic coagulant product, the solid content) is In the case of a polymer flocculant, it is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably about 0.5 to 2% by mass, based on the sludge suspension substance SS.

第3例の処理方法では、セルロースナノファイバーの添加量は汚泥の状態、その用途(濃縮、脱水又は両方)により適宜変更可能である。例えば、固形分1質量%のスラリーを使用する場合、濃縮工程の前段から脱水工程までの間で、スラリー添加量の合計は、好ましくは、汚泥1L当たり0.1mg〜10000mg、好ましくは1mg〜10000mg(固形分量で0.001mg〜100mg、好ましくは0.01mg〜100mg)である。 In the treatment method of the third example, the amount of cellulose nanofibers added can be appropriately changed depending on the state of sludge and its use (concentration, dehydration or both). For example, when a slurry having a solid content of 1% by mass is used, the total amount of slurry added from the pre-concentration step to the dehydration step is preferably 0.1 mg to 10000 mg, preferably 1 mg to 10000 mg per 1 L of sludge. (The solid content is 0.001 mg to 100 mg, preferably 0.01 mg to 100 mg).

なお、第1〜第3例の処理方法のうち、2以上の処理方法を組み合わせてもよい。例えば、第1例、第2例の処理方法で発生する汚泥にはセルロースナノファイバーが含まれるので、この汚泥を第3例の処理方法に用いる場合、セルロースナノファイバーの添加を省略、あるいは、その添加量を少なくすることができる。 Of the processing methods of the first to third examples, two or more processing methods may be combined. For example, since the sludge generated by the treatment methods of the first and second examples contains cellulose nanofibers, when this sludge is used in the treatment method of the third example, the addition of cellulose nanofibers is omitted, or the sludge thereof is omitted. The amount of addition can be reduced.

次に、実施例により第1〜第3例の処理方法をより具体的に説明するが、いずれの処理方法もこれに限定されない。 Next, the processing methods of the first to third examples will be described more specifically by way of examples, but none of the processing methods is limited thereto.

以下各実施例では、広葉樹漂白パルプを原料とし、平均重合度約600、平均分子量約100,000のセルロースナノファイバーを1質量%スラリーとしたものを使用した。 In each of the following examples, hardwood bleached pulp was used as a raw material, and cellulose nanofibers having an average degree of polymerization of about 600 and an average molecular weight of about 100,000 were used as a 1% by mass slurry.

−第1例の処理方法(濁質除去)
[実施例A1〜A4、比較例A1]
河川水(pH7.5、濁度4.30、色度4.43)を被処理水(原水)とし、試験用の撹拌装置にはジャーテスターを使用した。上記被対象水500mlをビーカーに取り、セルロースナノファイバーを表1に示す量注入して150r.p.mで1分間混合した。その後、PACを表1に示す量注入して150r.p.mで3分間撹拌し、次いで50r.p.mで5分間撹拌した。撹拌停止から5分経過後の上澄水の水質を測定した。結果を表1に記載する。
− Treatment method of the first example (removal of turbidity)
[Examples A1 to A4, Comparative Example A1]
River water (pH 7.5, turbidity 4.30, chromaticity 4.43) was used as the water to be treated (raw water), and a jar tester was used as the test agitator. 500 ml of the target water was placed in a beaker, the amount of cellulose nanofibers shown in Table 1 was injected, and the mixture was mixed at 150 r.pm for 1 minute. Then, the amount of PAC shown in Table 1 was injected and stirred at 150 r.pm for 3 minutes, and then at 50 r.pm for 5 minutes. The water quality of the supernatant water was measured 5 minutes after the stirring was stopped. The results are shown in Table 1.

Figure 0006824869
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[実施例A5〜A8、比較例A2〜A3]
河川水(pH7.0、濁度24.0、色度25.1)を被処理水(原水)とし、試験用の撹拌装置はジャーテスターを使用した。被処理水500mlをビーカーに取り、セルロースナノファイバーを表2に示す量注入して150r.p.mで1分間混合した。
[Examples A5 to A8, Comparative Examples A2 to A3]
River water (pH 7.0, turbidity 24.0, chromaticity 25.1) was used as the water to be treated (raw water), and a jar tester was used as the test agitator. 500 ml of water to be treated was placed in a beaker, cellulose nanofibers were injected in the amounts shown in Table 2, and the mixture was mixed at 150 r.pm for 1 minute.

その後、PACを表1に示す注入して150r.p.mで3分間撹拌した。更に、アニオン系高分子凝集剤(アクリルアミド−アクリル酸ソーダ共重合物、分子量1200万)を表2に示す量注入し50r.p.mで5分間撹拌した。撹拌停止から5分経過後の上澄水の水質を測定した。結果を表2に記載する。 Then, PAC was injected as shown in Table 1 and stirred at 150 r.p.m for 3 minutes. Further, an anionic polymer flocculant (acrylamide-soda acrylate copolymer, molecular weight 12 million) was injected in the amount shown in Table 2 and stirred at 50 r.p.m for 5 minutes. The water quality of the supernatant water was measured 5 minutes after the stirring was stopped. The results are shown in Table 2.

Figure 0006824869
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上記表1、表2及び下記表3〜6において、セルロースナノファイバー注入率は1質量%スラリーの注入率であり、PAC(無機凝集剤)の注入率は被処理水に対する固形分としての凝集剤注入率であり、高分子凝集剤の注入率は被処理水に対する固形分としての凝集剤注入率である。 In Tables 1 and 2 above and Tables 3 to 6 below, the cellulose nanofiber injection rate is the injection rate of 1% by mass slurry, and the injection rate of PAC (inorganic flocculant) is the flocculant as a solid content with respect to the water to be treated. The injection rate, and the injection rate of the polymer flocculant is the injection rate of the flocculant as a solid content in the water to be treated.

表1及び表2の結果より、従来の無機凝集剤単独、あるいは無機凝集剤と高分子凝集剤の併用による凝集沈殿処理と比較して、水処理(河川水)にセルロースナノファイバーを使用することで処理水(上澄水)の水質が改善されることがわかる。従ってセルロースナノファイバーが浄水処理や排水処理などの水処理全般に効果的であることが確認された。 From the results in Tables 1 and 2, cellulose nanofibers should be used for water treatment (river water) as compared with the conventional coagulation / precipitation treatment using an inorganic coagulant alone or a combination of an inorganic coagulant and a polymer coagulant. It can be seen that the water quality of the treated water (supernatant water) is improved. Therefore, it was confirmed that cellulose nanofibers are effective for general water treatment such as water purification treatment and wastewater treatment.

−第2例の処理方法(粉末活性炭)
[実施例B1〜B4、比較例B1]
市販の粉末活性炭(エバダイヤ5LPD;水ing社製)を水道水に分散させ、1L当たり粉末活性炭を200mg含有する試験水を調整した。各試験の撹拌には、ジャーテスターを使用した。
− Treatment method of the second example (powdered activated carbon)
[Examples B1 to B4, Comparative Example B1]
Commercially available powdered activated carbon (Evadia 5LPD; manufactured by Swing Corporation) was dispersed in tap water to prepare test water containing 200 mg of powdered activated carbon per liter. A jar tester was used to stir each test.

試験水500mlをビーカーに取り、セルロースナノファイバーを表3に示す量で注入し、180r.p.mで3分間撹拌した。撹拌停止から5分経過後の上澄水の水質を測定した。結果を表3に記載する。 500 ml of test water was placed in a beaker, cellulose nanofibers were injected in the amounts shown in Table 3, and the mixture was stirred at 180 r.p.m for 3 minutes. The water quality of the supernatant water was measured 5 minutes after the stirring was stopped. The results are shown in Table 3.

Figure 0006824869
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表3の結果より、比較例B1では粉末活性炭は静置しても沈降が遅く、上澄水に多く残留したが、セルロースナノファイバーの添加により粉末活性炭が凝集して沈殿し、上澄水に殆ど残留しないことが確認された。 From the results in Table 3, in Comparative Example B1, the powdered activated carbon settled slowly even when left to stand, and a large amount remained in the supernatant water. However, due to the addition of cellulose nanofibers, the powdered activated carbon aggregated and precipitated, and almost remained in the supernatant water. It was confirmed not to.

[実施例B5〜B7、比較例B2]
無機系の濁質としてカオリンを水道水に分散させて濁度10の水道原水の模擬水を調整した。処理試験の撹拌にはジャーテスターを使用した。この模擬水500mlをビーカーに取り、上記の粉末活性炭を20mg/L添加し、150r.p.mで1分間混合した。
[Examples B5 to B7, Comparative Example B2]
Kaolin was dispersed in tap water as an inorganic turbidity to prepare simulated tap water having a turbidity of 10. A jar tester was used to stir the treatment test. 500 ml of this simulated water was placed in a beaker, 20 mg / L of the above powdered activated carbon was added, and the mixture was mixed at 150 r.pm for 1 minute.

次に、セルロースナノファイバーを下記表4に記載の量で注入し、150r.p.mで1分間撹拌した。その後、PACを表4に記載の量で注入して150r.p.mで3分間撹拌し、更に50r.p.mで5分間撹拌した。撹拌を停止してから5分経過後の上澄水の水質を測定した。結果を表4に記載する。 Next, the cellulose nanofibers were injected in the amounts shown in Table 4 below, and the mixture was stirred at 150 r.p.m for 1 minute. Then, PAC was injected in the amount shown in Table 4 and stirred at 150 r.p.m for 3 minutes, and further stirred at 50 r.p.m for 5 minutes. The water quality of the supernatant water was measured 5 minutes after the stirring was stopped. The results are shown in Table 4.

Figure 0006824869
Figure 0006824869

表4の結果より、セルロースナノファイバーを添加すると通常のPAC単独処理と比較して上澄水の水質が改善され、粉末活性炭が殆ど残留しなかった。従って、浄水処理において粉末活性炭を添加した場合、凝集剤を過剰注入しなくてもろ過池への流出が防止可能なことがわかる。 From the results in Table 4, the addition of cellulose nanofibers improved the water quality of the supernatant water as compared with the usual PAC single treatment, and almost no powdered activated carbon remained. Therefore, it can be seen that when powdered activated carbon is added in the water purification treatment, the outflow to the filtration pond can be prevented without excessive injection of the flocculant.

−第3例の処理方法(汚泥)
[実施例C1〜C2、比較例C1]
オキシデーションディッチ法の下水処理場から発生する余剰汚泥(pH6.4、TS 2600mg/L、SS 2400mg/L、VSS 89.0質量%、繊維分 2.8質量%)1Lを1Lビーカーに取り、セルロースナノファイバーを下記表5に記載の量で添加して、ビーカー移し替えを10回行い混合した。混合後直ちに、1Lのメスシリンダーにゆっくり移し、所定時間毎に汚泥と分離水との界面を測定し、その界面位置を汚泥体積とした。結果を表5に記載する。
− Treatment method of the third example (sludge)
[Examples C1 to C2, Comparative Example C1]
Take 1 L of excess sludge (pH 6.4, TS 2600 mg / L, SS 2400 mg / L, VSS 89.0% by mass, fiber content 2.8% by mass) generated from the sewage treatment plant of the oxidation ditch method into a 1L beaker. Cellulose nanofibers were added in the amounts shown in Table 5 below, and the beakers were transferred 10 times for mixing. Immediately after mixing, the mixture was slowly transferred to a 1 L graduated cylinder, the interface between the sludge and the separated water was measured at predetermined time intervals, and the interface position was defined as the sludge volume. The results are shown in Table 5.

Figure 0006824869
Figure 0006824869

表5の結果より、セルロースナノファイバーの添加が汚泥の濃縮を促進することがわかる。 From the results in Table 5, it can be seen that the addition of cellulose nanofibers promotes sludge concentration.

[実施例C3〜C6、比較例C2]
オキシデーションディッチ法の下水処理場から発生する余剰汚泥(pH 6.2、TS 3500mg/L、SS 3000mg/L、VSS 61.5質量%、繊維分 2.5質量%)200mlを300mlビーカーに取り、セルロースナノファイバーを下記表6に記載の量で添加してビーカー移し替えを10回行い混合した。
[Examples C3 to C6, Comparative Example C2]
Take 200 ml of excess sludge (pH 6.2, TS 3500 mg / L, SS 3000 mg / L, VSS 61.5% by mass, fiber content 2.5% by mass) generated from the sewage treatment plant of the oxidation ditch method into a 300 ml beaker. , Cellulose nanofibers were added in the amounts shown in Table 6 below, and the beakers were transferred 10 times for mixing.

次いでカチオン系高分子凝集剤(ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四級化物/アクリルアミド共重合体、分子量400万、水道水で0.2質量%に調整)を表6に記載の量添加した後、ビーカー間の移し変えを10回行い凝集させた。凝集汚泥を60メッシュのナイロンろ布で重力脱水し、重力ろ過後の汚泥を2枚のろ布に挟みピストン型脱水装置を用いて2kg/cmの圧力で1分間圧搾し、得られた脱水ケーキの含水率測定を行った。結果を表6に記載する。 Next, a cationic polymer flocculant (methyl quaternary chloride / acrylamide copolymer of dimethylaminoethyl acrylate, molecular weight 4 million, adjusted to 0.2% by mass with tap water) was added in the amount shown in Table 6, and then. The transfer between beakers was performed 10 times to aggregate them. The coagulated sludge is dewatered by gravity with a 60-mesh nylon filter cloth, and the sludge after gravity filtration is sandwiched between two filter cloths and squeezed with a piston type dewatering device at a pressure of 2 kg / cm 2 for 1 minute to obtain the dewatering. The moisture content of the cake was measured. The results are shown in Table 6.

Figure 0006824869
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表6の結果より、セルロースナノファイバーの添加は、ケーキ含水率の低下効果があることがわかる。また、セルロースナノファイバーを濃縮時に添加しておけば、濃縮の促進とケーキ含水率低下の両方の効果が得られる。 From the results in Table 6, it can be seen that the addition of cellulose nanofibers has the effect of lowering the water content of the cake. Further, if cellulose nanofibers are added at the time of concentration, the effects of both promotion of concentration and reduction of cake water content can be obtained.

1a、1b、1c:処理装置
5、7、9:供給手段
11、21、22:処理槽
15:前処理手段
16:第1の処理手段
17:第2の処理手段
18:第3の処理手段
19:後処理手段
31:濃縮槽
35:脱水装置
1a, 1b, 1c: Processing devices 5, 7, 9: Supply means 11, 21, 22: Processing tank 15: Pre-processing means 16: First processing means 17: Second processing means 18: Third processing means 19: Post-treatment means 31: Concentration tank 35: Dehydrator

Claims (6)

原水、排水、汚泥から選択される被処理水に、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加し、前記被処理水は除去対象物質として粉末活性炭を含むことを特徴とする被処理水の処理方法。 Water to be treated is characterized in that at least one of cellulose nanofibers and cellulose nanofiber solution is added to water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge, and the water to be treated contains powdered activated carbon as a substance to be removed. Processing method. 前記被処理水に前記セルロースナノファイバーと前記セルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加した後、無機凝集剤と、有機凝結剤と、高分子凝集剤から選択される少なくとも1種の凝集剤を更に添加する請求項1に記載の処理方法。 After adding at least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution to the water to be treated, an inorganic coagulant, an organic coagulant, and at least one coagulant selected from a polymer coagulant are further added. The processing method according to claim 1. 前記被処理水に無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加した後、更に、高分子凝集剤を添加する請求項2に記載の処理方法 The treatment method according to claim 2, wherein at least one of an inorganic coagulant and an organic coagulant is added to the water to be treated, and then a polymer coagulant is further added . 原水、排水、汚泥から選択された1種以上の被処理水に、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加、撹拌し、該セルロースナノファイバーを被処理水中の粉末活性炭に付着させる第1の処理手段を有することを特徴とする被処理水の処理装置。 At least one of cellulose nanofibers and cellulose nanofiber solution is added to one or more kinds of water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge, and the mixture is stirred to attach the cellulose nanofibers to powdered activated carbon in the water to be treated. A device for treating water to be treated, which comprises the treatment means of 1. 前記セルロースナノファイバーと前記セルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加する前の被処理水を処理する前処理手段と、前記セルロースナノファイバーと前記セルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加した後の被処理水を処理する後処理手段とから選択される1以上の手段を有し、
前記前処理手段は、前記被処理水に粉末活性炭を添加し、
前記後処理手段は、前記被処理水に無機凝集剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加し、撹拌する第2の処理手段と、前記被処理水に高分子凝集剤を添加し、撹拌する第3の処理手段とのいずれか一方又は両方を有することを特徴とする請求項に記載の被処理水の処理装置。
Pretreatment means for treating the water to be treated before adding at least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution, and water to be treated after adding at least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution. Has one or more means selected from post-processing means for processing
In the pretreatment means, powdered activated carbon is added to the water to be treated, and the powdered activated carbon is added.
The post-treatment means is a second treatment means in which at least one of an inorganic coagulant and an organic coagulant is added to the water to be treated and stirred, and a second treatment means in which the polymer coagulant is added to the water to be treated and stirred. The water treatment apparatus for water to be treated according to claim 4 , further comprising one or both of the three treatment means.
原水、排水、汚泥から選択された1種以上の被処理水に、セルロースナノファイバーとセルロースナノファイバー溶液の少なくとも一方を添加、撹拌し、該セルロースナノファイバーを被処理水中の濁質に付着させる第1の処理手段を有することを特徴とする請求項5に記載の被処理水の処理装置。At least one of the cellulose nanofibers and the cellulose nanofiber solution is added to one or more kinds of water to be treated selected from raw water, wastewater, and sludge, and the mixture is stirred to attach the cellulose nanofibers to the turbidity in the water to be treated. The water treatment apparatus for water to be treated according to claim 5, further comprising the treatment means of 1.
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