JP2834492B2 - 製紙白水の処理方法 - Google Patents

製紙白水の処理方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製紙工程において排出される白水の処理方
法に関するものである。さらに詳しくは製紙工程から排
出される白水から凝集沈澱分離法または浮上選別法によ
り繊維質物ならびに非繊維質物を回収除去することによ
り、用水を循環使用する白水の処理方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
本発明において白水とは、製紙工程において原料処理
工程から排出するフィルター水および抄紙工程から排
出するワイヤー水(抄紙機の網下水)などを総称し
たものである。製紙工程においては、多量の白水が排出
されるが、この中には微細な繊維質物の外に鉱物、コー
ティング剤、サイズ剤、インキ、顔料、木材樹脂、粘着
物などの原料処理工程からくる汚質物質を含有してい
る。そしてこの白水の一般的処理方法としては、従来、
活性汚泥法、凝集沈澱分離法などが行われ、スラッジと
排水に分離され、排水は水質基準値に合格する値で排出
されるか、あるいは一部高度に処理された排水は、工程
水として再度循環使用される。また積極的に用水を循環
使用するクローズド系原料処理工程では、水質によるパ
ルプの汚染、スケール、スライム、ピッチ、粘着物の発
生、装置の腐食などを防止するために、白水に凝集剤、
気泡剤などを添加し、空気を吹込み発生する気泡に懸濁
汚質物を付着させて、浮上選別する処理方法が実施され
ている。または空気を含んだ加圧水を吹込み懸濁物質を
発生する気泡に付着させて浮上選別する処理方法(加圧
浮上選別法)も実施されている。特に後者は設備費が少
なく、広範囲な水質要求に対応できるために普及してい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のような凝集沈澱法もしくは浮上選別法で最適な
処理効果を得るためには、最適な凝集剤もしくは気泡剤
を選別することが最も重要である。上記の凝集沈澱分離
法あるいは浮上選別法で用いられる一般的な凝集剤は、
硫酸アルミニウム(アラム)、陰イオン性、非イオン
性、陽イオン性の高分子、ある種の鉱物などが単独でも
しくは併用して用いられる。
しかし、従来の薬品では使用条件の範囲が狭い(特に
pHなど)、効果が充分でない、あるいは処理法によって
薬品の選択を行う必要があるなどの問題があった。
本発明は以上のことに鑑み、これらの欠点を改善する
ことを主たる目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち本発明は、製紙白水に4級アンモニウム基を
有する陽イオン性界面活性剤とモンモリロナイトを主成
分とする粘土鉱物とを添加し、汚濁物質を分離除去する
ことを特徴とする、製紙白水の処理方法を提供するもの
である。
このことによって、凝集沈澱処理および上選別処理の
両者に適し、広範な条件に適用可能で著しい効果を発現
することを見いだし、本発明を完成した。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明で使用される4級アンモニウム基を有する界面
活性剤としては、直鎖または有枝の長鎖炭化水素化基を
1つまたは2つ有するアンモニウム塩で、一般に次の化
学式で表されるものをさす。
ここでRおよびR′は、同一または異なった長鎖の炭
化水素基を示し、炭素水8〜20が好ましい。例えばオク
チル、デシル、ドデシル、セチル、ステアリル等が通常
使用される。R″で示す窒素に結合している長鎖炭化水
素基以外の基としては、低級炭化水素基、例えばメチ
ル、エチル、あるいはプロピル、ブチル等の基であって
もよい。X-は、4級アンモニウムの対イオンであり、例
えばハロゲン(F-,Cl-,Br-,I-)、NO3 -,CH3COO-,HSO4 -
などが挙げられる。
その他のアンモニウム塩としては、上記のRまたは
R′で示される長鎖の炭化水素基を有するピリジニウム
塩、ベンジル基を有するベンザルコニウム塩等も挙げる
ことができる。
これらの陽イオン性の界面活性剤を所定量添加した
後、所定量の粘土鉱物を加えて生じた凝集体を、凝集沈
澱分離もしくは浮上選別分離処理で清澄水と分離する。
この場合、陽イオン性界面活性剤と粘土鉱物の添加順序
はどちらを先に用いても構わないし、同時であってもよ
い。
代表的な粘土鉱物としては、おもにモンモリロナイト
系粘土鉱物とカオリナイト系粘土鉱物、セピオライト、
アロフェンなどがあるが、本発明に用いる粘土鉱物は、
モンモリロナイトを主成分とし、化学式Al2O3・4SiO2
H2(このH2はNa,K,Ca,Mgと交換可能である)で表される
鉱物で、具体的にはモンモリロナイト、ベントナイト
(交換イオンが主にNa,Caであるもの)、酸性白土(交
換イオンの一部がH+であるもの)などが挙げられる。
陽イオン性界面活性剤の添加量は白水の汚濁度、汚濁
物質の質によっても異なるが、通常は10〜10,000ppm、
好ましくは100〜1,000ppmである。
粘土鉱物は、陽イオン性界面活性剤の量の1/5〜100
倍、好ましくは2〜10倍である。
一般に白水中の成分は負に帯電しており、陽イオン性
界面活性剤の添加量は、白水のカチオン要求量(白水中
のゼータ電位を0にするために要するカチオンの量)の
25%以上が好ましい。陽イオン性界面活性剤が等電点に
達する量の125%以上で使用される時は、ベントナイト
使用量を少なくとも陽イオン性界面活性剤の量の2倍以
上用いるのが好ましい。
陽イオン性界面活性剤の量が、上記カチオン要求量の
25%以下であると所期の分離効果が得られない。また逆
にこの量がカチオン要求量の125%以上になっても、効
果が比例的に大きくなるわけではなく、コスト的に不利
となる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例〕
使用白水 本実施例で用いた白水は、古紙離解後のフィルター
水(白水1)、古紙処理工程の浮上脱墨後のフィルター
水(白水2)、ブナ材クラフトパルプの蒸解後の洗浄
水(白水3)である。各々の組成を表1に示す。
実施例1 白水1にステアリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド(STMAC)を880ppm(カチオン要求量と等量)とベン
トナイトを4000ppm加えて、pH3〜11.0の間の所定値に調
節して、凝集沈澱処理および加圧浮上選別処理をそれぞ
れ行った。清澄水を採取して、それぞれの紫外域の280n
mの吸光度を測定した。通常の濁度測定に使用する可視
域で測定しなかったのは、より細かい溶存物質の除去効
果も併せて測定するためである。処理による効果は、未
処理の吸光度を100とし、処理水の吸光度の減少率
(%)で表した。表2に結果を示す。
加圧浮上処理においては、空気をコンプレッサーで吹
込みながら圧力4kg/cm2に調節した加圧水を白水に対し
て1/3量加え、5分後の清澄水を吸光度測定の試料とし
た。微酸性状態では85%以上の極めて高い処理効果が得
られ、pH11.0でも75%以上の極めて高い処理効果が得ら
れた。このように、pH依存性が少なくまた凝集沈澱処理
と加圧浮上処理の両者に高い効果を示すことが特徴であ
る。
実施例2 白水1に、STMACとベントナイトの量を変えて、pH4.5
に調節して凝集沈澱処理もしくは加圧浮上分離処理を行
った。結果を表3に示す。
ベントナイトをSTMACの2倍以上使用すると、凝集沈
澱処理の効果がみられる。
STMACが220ppm(ここで用いた白水のカチオン要求量
の25%に相当する)以下になると,減少率は低下する傾
向にある。すなわち、白水のカチオン要求量の25%以上
の4級アンモニウム塩を使用することが好ましい。
実施例3 白水1に、オクチルトリメチルアンモニウムブロミド
(0 TMAB)800ppm(カチオン要求量とほぼ等量)とベン
トナイト4000ppm、あるいはジセチルジメチルアンモニ
ウムブロミド(DCDMAB)1500ppmとベントナイト4000ppm
を添加し、pH4.5に調節して凝集沈澱処理および加圧浮
上処理を行った。凝集沈澱処理ではそれぞれ59.9%,36.
1%で加圧浮上処理ではそれぞれ47.8%,84.7%の処理効
果が得られた。モノアルキルタイプの4級アンモニウム
塩の脂肪鎖は好ましくは炭素数8以上のものがよい。ジ
長鎖アルキルタイプの4級アンモニウム塩は、加圧浮上
処理で好結果を与える。
実施例4 白水1に、ステアリルピリジニウムブロミド1000ppm
(カチオン要求量とほぼ等量)とベントナイト4000ppm
を添加してpHを4.5に調節し、同様の実験を行った。凝
集沈澱処理は80.1%、加圧浮上処理は81.3%の効果が得
られた。
実施例5 白水1にSTMAC880ppmと酸性白土4000ppmを添加してpH
4.5に調節して同様の実験を行うと、凝集沈澱処理は88.
0%、加圧浮上処理は89.4%の効果が得られた。
実施例6 白水2に、300ppmのSTMAC(カチオン要求量とほぼ等
量)と1400ppmのベントナイトを加えてpH4.5に調節、あ
るいは白水3に800ppmのSTMAC(カチオン要求量とほぼ
等量)と3500ppmのベントナイトを加えてpH9.0に調節し
て同様の実験を行ったところ、凝集沈澱処理の効果はそ
れぞれ85.4%、89.7%、加圧浮上処理の効果はそれぞれ
84.8%、86.5%であった。
比較例1 白水1に、ステアリルトリメチルアンモニウムクロラ
イド(STMAC)を880ppm加え、pH4.5に調節して凝集沈澱
処理もしくは加圧浮上選別処理を行った。その結果、そ
れぞれの減少率はともに3%であった。
白水1に、ベントナイト4000ppmを加えて同様の実験
を行ったところ、凝集沈澱処理、加圧浮上処理による減
少率はそれぞれ51%と−75%であった。
処理効果が負の値を取るのは主に、凝集あるいは除去
されずに残った填料のために処理水の吸光度が出発原料
白水の吸光度より大きくなったためである。
すなわち、陽イオン性界面活性剤あるいはベントナイ
ト単独では十分な効果は得られない。
比較例2 白水1に、アラム1000ppm(最適添加量)もしくはポ
リエチレンイミン120ppm(最適添加量)を添加してpHを
変えて凝集沈澱処理もしくは加圧浮上処理した。結果を
表4に示す。
表4をみると、アラムではpH5.0以下あるいはポリエ
チレンイミンではpH8.0以下の範囲でしか効果が得られ
ないことが判る。
比較例3 白水1にSTMAC880ppmとカオリン4000ppmあるいはSTMA
C880ppmとタルク4000ppm添加してpH4.5に調節した後、
同様の実験を行った。その結果、凝集沈澱処理ではそれ
ぞれ−24.1%、41.4%で、加圧浮上処理ではそれぞれ−
30.8%、−130%であった。
カオリン、タルクはベントナイトともに製紙工程での
汚染物質の吸着剤として汎用されているものである。
〔発明の効果〕
本発明においては、以上に説明したように、4級アン
モニウム基を有する陽イオン性界面活性剤とモンモリロ
ナイトを主成分とする粘土鉱物を白水に添加し、凝集沈
澱処理および/または浮上選別処理を行うことによって
著しく、白水の清澄効果を向上することができた。同時
に従来、凝集沈澱処理もしくは浮上選択処理において凝
集剤を区別して使用する必要があったが、本発明により
その両者に適し、広範な条件、特に高pH域でも適用可能
になった。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】製紙白水に4級アンモニウム基を有する陽
    イオン性界面活性剤とモンモリロナイトを主成分とする
    粘土鉱物とを添加し、汚濁物質を分離除去することを特
    徴とする、製紙白水の処理方法。
  2. 【請求項2】陽イオン性界面活性剤が、炭素数が8〜20
    の脂肪鎖を少なくとも1つ以上有する4級アンモニウム
    系界面活性剤である、請求項第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】陽イオン性界面活性剤と粘土鉱物を添加し
    た後に凝集沈澱処理および/または浮上選別処理を行
    う、請求項第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】白水のカチオン要求量の25%以上に相当す
    る陽イオン性界面活性剤を使用して行う、請求項第1項
    記載の方法。
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