JP7072436B2

JP7072436B2 - 製紙設備の環境臭気抑制方法、および、製紙工場の環境臭気抑制方法

Info

Publication number: JP7072436B2
Application number: JP2018085385A
Authority: JP
Inventors: 大揮蔵本; 雄次片渕
Original assignee: アクアス株式会社
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: JP2019189975A

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、殺菌剤を製紙設備やその周辺設備の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、臭気の強さと酸化還元電位との対応性が低く、別の方法が求められていた。

特開２０１６－１２１４２２号公報

国土交通省気象庁、「統計値を使って見通しを立てる」、「平均値を使って見通しを立てる」、インターネット＜URL:http://www.data.jma.go.jp/gmd/risk/taio_toukei.html＞

本発明は、製紙工場と製紙設備およびその周辺設備の環境臭気を抑制可能とする、製紙設備の環境臭気抑制方法、および、製紙工場の環境臭気抑制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、本発明の製紙設備の環境臭気抑制方法は、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、前記抄紙系部の水の温度に応じた添加濃度となるように殺菌剤を添加する製紙設備の環境臭気抑制方法であって、前記殺菌剤がモノクロラミンであることを特徴とする。

また、本発明の製紙設備の環境臭気抑制方法では、上記構成に加えて、前記抄紙系部の水の温度が高くなるほど、前記添加濃度を高くする構成とすることができる。

また、本発明の製紙設備の環境臭気抑制方法では、上記構成に加えて、前記抄紙系部の水の温度が高くなるほど、前記添加濃度の増加率を大きくする構成とすることができる。

本発明の製紙工場の環境臭気抑制方法は上記いずれか１つの製紙設備の環境臭気抑制方法を実施することを特徴とする。

本発明の製紙設備の環境臭気抑制方法は、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、前記抄紙系部の水の温度に応じた添加濃度となるように殺菌剤を添加する製紙設備の環境臭気抑制方法であって、前記殺菌剤がモノクロラミンである構成により、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、殺菌剤添加箇所やその周辺製紙設備のみならず、製紙工場全体の環境臭気を抑制することが可能となる。

また、本発明の製紙設備の環境臭気抑制方法では、上記構成に加えて、抄紙系部の水の温度が高くなるほど、上記の添加濃度を高くする構成とすることにより、製紙設備やその周辺設備で発生する環境臭気をより効果的に抑制することが可能となる。

本発明の製紙工場の環境臭気抑制方法は上記いずれか１つの製紙設備の環境臭気抑制方法を実施する構成により、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。本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法の概念を示すモデル図である。

以下、図１および図２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、その一部をポンプ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水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、製紙設備や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できるので好ましい。
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では、上記の殺菌剤の添加対象に対し、抄紙系部の水の温度に応じた添加濃度となるように殺菌剤を添加する。臭気抑制は、ここで用いる殺菌剤の種類、製紙設備の規模や運転条件、設置場所等の影響を受けるが、冬期などの水温の低い場合には夏期などの水温の高い場合に比べて数分の１の添加濃度であっても十分な臭気抑制効果が得られる。また、水温がより低い場合、殺菌剤の添加を行わなくてもよい場合がある。

ここで、本発明の製紙設備における殺菌剤の添加方法を図２に概念的に示す。このように抄紙系部の水の温度が高くなるほど、添加濃度を高くするように殺菌剤の添加を行うことが高い臭気抑制効果が得られるので好ましい。

また、殺菌剤の必要添加濃度は、抄紙系部の水の温度と直線関係ではなく、抄紙系部の水の温度が高くなるほど高くすることが好ましく、抄紙系部の水の温度が高くなるほど殺菌剤の添加濃度の増加率を大きくすることがより高い臭気抑制効果が得られるので好ましい。

本発明における抄紙系部の水の温度はリアルタイムで、あるいは、時刻を定めて１日１回、あるいは、殺菌剤の添加濃度の最適化のために複数回、測定した水温の値をそのまま用いることができる。他方、春期や秋期などの気温変動の大きい場合もあるため、気象庁が７日間平均気温として用いているように（非特許文献１）、たとえば５日間、あるいは、７日間の平均水温の値を用いてもよい。

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、殺菌剤添加箇所とその周辺のみならず、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、製紙設備、その周辺設備および製紙工場全体の環境臭気を効果的に抑制できる。

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で、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。この工場では夏期にしばしば紙製品への着臭が生じ、また、製紙設備やその周辺設備でも異臭が発生していた。この製紙設備での年間を通じての白水サイロの最高水温は４３℃である。

配管を白水サイロに向かって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、白水サイロ中の水温に応じて、白水サイロにおける水中の全残留塩素濃度が表１の条件を満たすように調整して連続添加した。なお、この製紙設備の場合、水温２０℃未満では異臭の発生は認められなかったのでモノクロラミンの添加は行わないこととした。
また、白水サイロの水温としては、当日および前日までの６日間の計７日の午前１１時に測定した水温の値を平均して用いた。

表１実施例１での白水サイロの水温と全残留塩素濃度

試験開始後、７日間の平均水温が２０℃以下であり、モノクロラミンの添加を行わなかった冬期（１～２月）、および、同平均水温が４１℃であった夏期（８月）を含め、年間を通じて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。

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、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、年間を通じて紙製品への着臭は認められなかった。

＜実施例２＞
実施例２は、実施例１において、モノクロラミンを白水サイロではなく、原料調製槽に添加した点のみ異なる。その結果、夏期であっても紙製品への着臭も、製紙設備やその周辺設備、および、製紙工場全体で異臭は認めらなかった。

＜比較例＞
実施例１と同様に、ただし、白水サイロの水の温度に応じた全残留塩素濃度とな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、その後、水の温度が３４℃となったときに得られた紙製品に３人のパネルが異臭を感じた。

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

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、前記抄紙系部の水の温度に応じた添加濃度となるように殺菌剤を添加する製紙設備の環境臭気抑制方法であって、
前記殺菌剤がモノクロラミンであることを特徴とする製紙設備の環境臭気抑制方法。
前記抄紙系部の水の温度が高くなるほど、前記添加濃度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の製紙設備の環境臭気抑制方法。
前記抄紙系部の水の温度が高くなるほど、前記添加濃度の増加率を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の製紙設備の環境臭気抑制方法。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の製紙設備の環境臭気抑制方法を実施することを特徴とする製紙工場の環境臭気抑制方法。