JP4606923B2 - 工程用水の処理方法、並びにパルプ、紙の製造方法 - Google Patents
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(p∞:一般流の圧力、U∞:一般流の流速、pv:流体の蒸気圧、ρ:流体の密度)
ここで、キャビテーション数が大きいということは、その流れ場がキャビテーションを発生し難い状態にあるということを示す。特にキャビテーション噴流のようなノズルあるいはオリフィス管を通してキャビテーションを発生させる場合は、ノズル上流側圧力p1、ノズル下流側圧力p2、、試料水の飽和蒸気圧pvから、キャビテーション数σは下記式(2)のように書きかえることができ、キャビテーション噴流では、p1、p2、pv間の圧力差が大きく、p1≫p2≫pvとなることから、キャビテーション数σはさらに以下のように近似することができる(H. Soyama, J. Soc. Mat. Sci. Japan, 47(4), 381 1998)。
本発明におけるキャビテーションの条件は、上述したキャビテーション数σが0.001以上0.5以下であることが望ましく、0.003以上0.2以下であることが好ましく、0.01以上0.1以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが0.001未満である場合、キャビテーション気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、0.5より大である場合は、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。
本発明により、パルプ繊維に付着しているインキ等を含む汚染物質が剥離される理由としては、次のような理由が考えられる。キャビテーションにより生じる微細な気泡の崩壊時には、前述の通り、数μmオーダーの局所的領域に強力なエネルギーが発生する。従って、微細な気泡または気泡雲がパルプ繊維表面、あるいはその近傍で崩壊する場合、その衝撃力は直接または液体を介してパルプ繊維表面に到達し、繊維を構成するセルロースの非晶領域に吸収されることにより、外部のフィブリル化と繊維の膨潤を促し、インキ等の汚染物質を剥離するものと考えられる。
[実施例1〜2]、
A工場フロス及びモデル白水(ラボにて塗工紙を低濃度パルパーで離解後、80メッシュ濾布にて得た搾水)を、図3に示されるキャビテーション噴流式洗浄装置(ノズル径1.5mm)を用いて、噴射液の圧力(上流側圧力)を7MPa(噴流の流速70m/秒)、被噴射容器内の圧力(下流側圧力)を0.3MPaにて15分間処理した。処理後のフロス及びモデル白水を、ラボフローテーターにてリジェクト率が同じになるよう処理した。フローテーション前後の試料についてそれぞれ、Tappi標準法に基づいて60g/m2の手抄きシート5枚を作製した。手抄きシートの粗大インキを夾雑物測定装置(スペックスキャン2000、アポジーテクノロジー製)を用いて、異なる5枚の手抄きシート上の粒径100μm以上のダートを画像処理にて測定した。結果を表1に示す。
A工場フロス及びモデル白水についてキャビテーション噴流式洗浄装置にて処理せずに、ラボフローテーターにてリジェクト率が同じなるよう処理した。フローテーション前後の試料について、粗大インキ同様に測定した。結果を表1に示す。
表1に示されるように、実施例1、2は、フローテーション前のダート平均粒径が比較例1、2に比べて小さく、微細化していることが判る。更に、実施例1、2のフローテーション後のダート個数は、対応する比較例のダート個数に比べて極めて少なくなっており、ダート除去率が著しく上昇した。従って、実施例では、パルプ繊維及び/または灰分からのダートの剥離と微細化を促進し、フローテーションにより除去し易くなっているといえる。
[実施例3〜5]
B工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置で、上流側圧力7MPa、下流側圧力0.3MPaにて10分間処理した。処理後のフロスを、ラボフローテーターにて時間を変えて処理することで、リジェクト率を変え処理した。フローテーター後の試料から、白色度をJIS P 8148の方法に準じて色差計(村上色彩製)で測定した。さらに残インキを測定するため、微細インキについて残インキ測定装置(カラータッチ:テクニダイン製)を用いてERIC(有効残インキ濃度)値として測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表2、図1に示す。
B工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置にて処理せずに、ラボフローテーターにて時間を変えて処理することで、リジェクト率を変え処理した。フローテーター後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表2、図1に示す。
表2及び図1に示されるように、実施例3〜5(図1のキャビ処理)は、比較例3〜5(図2の未処理)に比べて、同一リジェクト率でのインキ除去率が著しく高くなっていることが判る。同様に白色度の上昇幅も高くなっていた。
[実施例6〜8]
B工場白水を、実施例3〜5と同様に処理した。処理後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表3、図2に示す。
B工場白水を、比較例3〜5と同様に処理した。処理後の試料から、白色度及び微細インキを同様に測定し、白色度上昇幅及びインキ除去率を計算した。結果を表3、図2に示す。
[実施例9〜10]
A工場フロス及びB工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置で、上流側圧力7MPa、下流側圧力0.3MPaにてそれぞれ15、10分間処理した。処理後のフロス中に10cm角のポリスチレンフィルムを5枚ずつ入れ、10分間ゆっくりと攪拌した。10分後に取り出し、乾燥させた後、それらの重量を測定し、攪拌前後の重量の差を計算し、ポリスチレン付着量とした。
A工場フロス及びB工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置で処理せずに、同様にポリスチレン付着量を求めた。
表4に示されるように、実施例9、10では、対応する比較例9、10に比べポリスチレンに対する付着量が極めて少なくなっていることが判る。一般に粘着性を有する物質はポリスチレンのような疎水性表面に付着し易いことから、実施例においては微細な粘着物質の付着性が低下したと考えられた。
[実施例11]
B工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置で、上流圧7MPa、下流圧0.3MPaにて10分間処理した。処理後のフロス定量を容器に取り、暗所室温で保管した。1週間ごとの菌の繁殖具合を目視にて観察し、4段階で評価した。
B工場フロスをキャビテーション噴流式洗浄装置で処理せずに、定量を容器に取り、暗所室温で保管した。菌の繁殖具合を同様に評価した。
一般に脱墨パルプを含む原料や抄紙工程の原料は、デンプンなどの有機物を多く含むため、腐りやすく微生物が繁殖し易い。表5に示されるように、実施例11では、比較例11に比べカビなどの繁殖や液の腐食の進行が明らかに遅く、これは実施例の処理により微生物が殺菌されたためと考えられた。
[実施例12]
B工場フロスをキャビテーション装置で、上流圧7MPa、下流圧0.3MPaにて10分間処理した。処理後のフロス50mlをビーカーに取り、過酸化水素を加えて、35分攪拌後の残過酸化水素率を測定した。
B工場フロスをキャビテーション装置で処理せずに、残過酸化水素率を同様に評価した。
2:ノズル
3:キャビテーション噴流セル
4:プランジャポンプ
5:上流側圧力制御弁
6:下流側圧力制御弁
7:上流側圧力計
8:下流側圧力計
9:給水弁
10:循環弁
11:排水弁
12:温度センサー
13:ミキサー
Claims (8)
- パルプ及び/又は紙の製造工程で使用される固形分が5重量%以下の工程用水であって、150メッシュの篩にて分離した場合に篩上に残るパルプ繊維の含有率が全固形分に対して50重量%以下である工程用水を、液体噴流を用いて発生させたキャビテーションによって処理することで、パルプ繊維及び/又は無機粒子に付着している汚染物質を剥離した後に、前記パルプ及び/又は紙の製造工程に戻して再利用することを特徴とする工程用水の処理方法。
- 工程用水が、古紙の再生工程より排出された排水である、請求項1に記載の工程用水の処理方法。
- 工程用水が、抄紙工程より排出された白水である、請求項1に記載の工程用水の処理方法。
- 工程用水が、パルプ及び/又は紙の製造工程より排出され固形分と水の分離工程を経た工程用水である、請求項1〜3のいずれかに記載の工程用水の処理方法。
- 工程用水が、古紙の再生工程のフローテーション工程のリジェクト及び/又は洗浄工程の搾水である、請求項1〜3のいずれかに記載の工程用水の処理方法。
- キャビテーションによって処理した工程用水を、その後段に設ける分離装置にて汚染物質を分離した後に再利用する、請求項1〜5のいずれかに記載の工程用水の処理方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のキャビテーションによって処理した工程用水を、古紙の再生工程で再利用することを特徴とする脱墨パルプの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のキャビテーションによって処理した工程用水を、抄紙工程で再利用することを特徴とする紙の製造方法。
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