JP5659746B2 - Water treatment apparatus and water treatment method - Google Patents
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- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
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Description
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus and a water treatment method.
静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称する場合がある)の製造工場における水系分散体の製造工程では、着色成分等を含有する水が発生する。これらの水には、着色成分である顔料、染料や、界面活性剤等が含まれていることがあるため、固形分濃度とともに化学的酸素要求量(COD)が大きく、このままの状態で河川や下水道等に排出することはできない。このため、これらの水は、工場内の水処理施設にて処理された後に再利用されたり、外部に排出される。 In a manufacturing process of an aqueous dispersion in a manufacturing factory of an electrostatic charge image developing toner (hereinafter sometimes simply referred to as “toner”), water containing a coloring component or the like is generated. Since these waters may contain coloring components such as pigments, dyes, surfactants, etc., the chemical oxygen demand (COD) is large as well as the solids concentration. It cannot be discharged into sewers. Therefore, these waters are reused after being processed at a water treatment facility in the factory or discharged to the outside.
特に、近年、トナーの製造方法として、従来の混練粉砕法に代わり、乳化重合法によるトナーを始め、懸濁重合法、溶解懸濁法などの各種化学的トナー製法が開発され、実施されている。例えば乳化重合法では、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された樹脂分散液と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を界面活性剤の存在下、水系溶媒中で撹拌、混合しながら、凝集、加熱融合させ、所定の粒径、粒度分布、形状、構造を有する着色樹脂粒子であるトナー粒子を作製する。 In particular, as a method for producing toner, various chemical toner production methods such as emulsion polymerization method, suspension polymerization method, dissolution suspension method and the like have been developed and implemented instead of conventional kneading and pulverization methods. . For example, in the emulsion polymerization method, a resin dispersion formed by emulsion polymerization of a polymerizable monomer of a binder resin, a colorant, a release agent, and a charge control agent as necessary in the presence of a surfactant, While stirring and mixing in an aqueous solvent, the toner particles are aggregated and heated and fused to produce toner particles that are colored resin particles having a predetermined particle size, particle size distribution, shape, and structure.
このようなトナーの製造の凝集工程等において、金属イオンと配位結合を形成するエチレンジアミンジコハク酸などの有機化合物(以下、「キレート化剤」と呼ぶ場合がある。)が用いられることがある。このため、トナーの製造工程で、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含むキレート化剤含有溶液が発生することがある。 In such an aggregation process of toner production, an organic compound such as ethylenediamine disuccinic acid (hereinafter sometimes referred to as “chelating agent”) that forms a coordinate bond with a metal ion may be used. . For this reason, a chelating agent-containing solution containing an organic compound that forms a coordination bond with a metal ion may be generated in the toner manufacturing process.
通常、一般の水処理としては、凝集沈殿処理が利用される場合が多い。凝集沈殿処理とは、五訂公害防止の技術と法規水質編(通商産業省環境立地局監修、平成13年発行)141〜153ページに記載されているように、水処理の分野において最も一般的に用いられている固液分離操作であり、広く用いられている。凝集沈殿処理は、原水に凝集剤を添加することによりフロック(凝集により生じた粗大粒子)を生じさせ、水とフロックとの比重差により、フロックを沈殿させて固液分離を行う処理方法である。こうして固体として分離されたフロックは、産業廃棄物の汚泥として処理され、固体を分離した水は、化学的酸素要求量を低減し、再利用されたり、河川や下水道等へ排出されている。 Usually, as a general water treatment, a coagulation sedimentation treatment is often used. Coagulation and sedimentation treatment is the most common in the field of water treatment, as described on pages 141 to 153 of the technology and legal water quality edition (supervised by the Ministry of International Trade and Industry, Environmental Location Bureau, published in 2001). It is a solid-liquid separation operation used in Japan and is widely used. The coagulation sedimentation treatment is a treatment method in which flocs (coarse particles generated by aggregation) are generated by adding a flocculant to raw water, and solids and liquids are separated by precipitating the flocs due to the specific gravity difference between water and flocs. . The floc thus separated as a solid is treated as sludge for industrial waste, and the water from which the solid has been separated is reduced in chemical oxygen demand and reused or discharged into rivers and sewers.
また、水中の有機物を分解する方法として、フェントン処理が知られている。フェントン処理は、過酸化水素と2価の鉄イオンとの反応により生成したヒドロキシラジカルにより、有機物を酸化分解する方法である。 Further, Fenton treatment is known as a method for decomposing organic substances in water. The Fenton treatment is a method in which an organic substance is oxidatively decomposed by hydroxy radicals generated by a reaction between hydrogen peroxide and divalent iron ions.
例えば、特許文献1には、工場や畜産農場等から発生する産業廃水のCOD及び色度を安価に処理することを目的とした、鉄粉入りの反応槽中に原水のCOD濃度に対して酸素量として1/20〜1倍の濃度となるように酸化剤を添加し、撹拌する、鉄粉を用いた廃水処理方法が記載され、反応槽内に沈殿室を設置するかまたは反応槽の後工程に沈殿槽を設置し、沈殿した鉄粉を反応槽に返送することが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses that the oxygen content of the raw water in a reaction tank containing iron powder is low for treating the COD and chromaticity of industrial wastewater generated from factories and livestock farms at low cost. A wastewater treatment method using iron powder is described in which an oxidizing agent is added and stirred so that the concentration becomes 1/20 to 1 times as a quantity, and a precipitation chamber is installed in the reaction tank or after the reaction tank It describes that a precipitation tank is installed in the process, and the precipitated iron powder is returned to the reaction tank.
特許文献2には、鉄化合物の循環使用を可能にして、少ない鉄化合物で効率よく有機性排水を処理することを目的とした、有機物を含む排水を鉄塩と過酸化水素を用いてフェントン処理する方法において、フェントン処理を行う反応槽内に電極を設けて、Fe3+を電気化学的に還元しつつフェントン処理を行う排水処理方法が記載されている。 Patent Document 2 discloses that wastewater containing organic substances is treated with Fenton using iron salt and hydrogen peroxide for the purpose of treating organic wastewater efficiently with a small amount of iron compounds, enabling the recycling of iron compounds. In this method, there is described a wastewater treatment method in which an electrode is provided in a reaction tank for performing Fenton treatment, and Fenton treatment is performed while Fe 3+ is electrochemically reduced.
特許文献3には、環境への負担を少なくすることを目的とした、難分解性有機物を含有する原液に酸化剤と鉄塩とを添加して難分解性有機物を分解するとともに、使用済みの鉄塩を再生し、鉄塩として再利用する難分解性有機物含有液の処理方法が記載されている。 In Patent Document 3, for the purpose of reducing the burden on the environment, an oxidizing agent and an iron salt are added to a stock solution containing a hardly-decomposable organic substance to decompose the hardly-decomposable organic substance, and used. A method for treating a liquid containing a hardly decomposable organic substance that regenerates an iron salt and reuses it as an iron salt is described.
本発明の目的は、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む水を処理対象とし、発生する汚泥量を低減する水処理装置および水処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water treatment apparatus and a water treatment method for treating water containing an organic compound that forms a coordination bond with metal ions and reducing the amount of sludge generated.
請求項1に係る発明は、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む、静電荷像現像用トナーの製造工程から排出される水を処理対象とし、前記処理対象の水のフェントン処理を行うフェントン処理手段と、前記フェントン処理が行われたフェントン処理水の汚泥の固液分離を行う固液分離手段と、前記固液分離された汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに前記処理対象の水に返送する返送手段と、を有する水処理装置である。 The invention according to claim 1 is directed to water discharged from a manufacturing process of an electrostatic charge image developing toner containing an organic compound forming a coordinate bond with a metal ion, and subjecting the water to be processed to Fenton treatment. Fenton treatment means to be performed, solid-liquid separation means to perform solid-liquid separation of sludge of the Fenton-treated water subjected to the Fenton treatment, and the treatment target without reducing at least a part of the solid-liquid separated sludge And a return means for returning the water to the water treatment device.
請求項2に係る発明は、前記固液分離手段の前段側に、前記フェントン処理水のpH調整を行うpH調整手段を有する、請求項1に記載の水処理装置である。 The invention according to claim 2 is the water treatment apparatus according to claim 1, further comprising a pH adjustment unit that adjusts the pH of the Fenton-treated water on a front side of the solid-liquid separation unit.
請求項3に係る発明は、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む、静電荷像現像用トナーの製造工程から排出される水を処理対象とし、前記処理対象の水のフェントン処理を行うフェントン処理工程と、前記フェントン処理を行ったフェントン処理水の汚泥の固液分離を行う固液分離工程と、前記固液分離した汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに前記処理対象の水に返送する返送工程と、を含む水処理方法である。 According to a third aspect of the present invention, water discharged from a manufacturing process of an electrostatic charge image developing toner containing an organic compound that forms a coordination bond with a metal ion is treated, and Fenton treatment of the water to be treated is performed. A Fenton treatment step to be performed; a solid-liquid separation step to perform solid-liquid separation of sludge of the Fenton-treated water subjected to the Fenton treatment; and water to be treated without reducing at least a part of the sludge separated into solid and liquid And a return process for returning to the water.
請求項4に係る発明は、前記固液分離工程の前段側に、前記フェントン処理水のpH調整を行うpH調整工程を含む、請求項3に記載の水処理方法である。 The invention according to claim 4 is the water treatment method according to claim 3, further comprising a pH adjustment step of adjusting the pH of the Fenton-treated water on the upstream side of the solid-liquid separation step.
請求項1に係る発明によると、固液分離された汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに処理対象の水に返送する返送手段を有さない場合に比較して、発生する汚泥量を低減する水処理装置を提供する。 According to the invention according to claim 1, the amount of generated sludge is reduced as compared with the case where there is no return means for returning at least part of the solid-liquid separated sludge to the water to be treated without reducing it. A water treatment apparatus is provided.
請求項2に係る発明によると、フェントン処理水のpH調整を行うpH調整手段を有さない場合に比較して、固液分離手段における汚泥の分離性が向上する水処理装置を提供する。 According to the invention which concerns on Claim 2, compared with the case where it does not have the pH adjustment means which adjusts pH of Fenton treated water, the water treatment apparatus which the separability of the sludge in a solid-liquid separation means improves is provided.
請求項3に係る発明によると、固液分離した汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに処理対象の水に返送する返送工程を含まない場合に比較して、発生する汚泥量を低減する水処理方法を提供する。 According to the invention of claim 3, water that reduces the amount of sludge generated compared to a case in which at least a part of the sludge separated into solid and liquid is not returned to the water to be treated without being reduced. A processing method is provided.
請求項4に係る発明によると、フェントン処理水のpH調整を行うpH調整工程を含まない場合に比較して、固液分離工程における汚泥の分離性が向上する水処理方法を提供する。 According to the invention which concerns on Claim 4, compared with the case where the pH adjustment process which adjusts pH of Fenton treated water is not included, the water treatment method which the separability of the sludge in a solid-liquid separation process improves is provided.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
フェントン反応を効率化するために、フェントン処理において生成した汚泥について、電気処理や還元剤添加処理によって汚泥に含まれる第二鉄イオンを第一鉄イオンに還元し、フェントン反応の触媒として再利用することが知られているが、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物(キレート化剤)を含む水をフェントン処理する場合、汚泥を還元して生成した第一鉄イオンはその一部または全量がキレート化剤と配位結合してしまい、フェントン反応の触媒として有効利用されないことがある。このため、無駄な還元処理を行うことになり、用いる薬剤量が増加し、その結果として発生する汚泥量が増加し、またコスト増加の要因にもなる。 In order to make the Fenton reaction more efficient, the sludge generated in the Fenton treatment is reduced to ferrous ions contained in the sludge by electrical treatment or reducing agent addition treatment and reused as a catalyst for the Fenton reaction. It is known that when water containing an organic compound (chelating agent) that forms a coordinate bond with metal ions is treated with Fenton, some or all of the ferrous ions produced by reducing sludge May coordinate with the chelating agent and may not be effectively used as a catalyst for the Fenton reaction. For this reason, wasteful reduction treatment is performed, the amount of chemicals used is increased, the amount of sludge generated as a result is increased, and the cost is increased.
本発明者らは、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む水を処理対象とし、フェントン処理を行ったフェントン処理水の汚泥の固液分離を行い、固液分離した汚泥の少なくとも一部を還元処理せずにそのまま処理対象の水に返送することにより、使用する薬剤量または発生する汚泥量が低減されることを見出した。汚泥の還元処理を行わなくてよいため、還元に必要な設備投資が抑制される。また、得られる処理水の水質が向上する。 The present inventors treated water containing an organic compound that forms a coordinate bond with a metal ion, performed solid-liquid separation of sludge from Fenton-treated water subjected to Fenton treatment, and at least one of the sludge separated into solid and liquid. It was found that the amount of chemical used or the amount of sludge generated is reduced by returning the water to the water to be treated as it is without reducing it. Since it is not necessary to perform sludge reduction treatment, capital investment required for reduction is suppressed. Moreover, the water quality of the treated water obtained improves.
図1には本実施形態に係る水処理を行うための水処理装置の一例の概略構成を示す。本実施形態に係る水処理装置1は、フェントン処理手段としての第一フェントン反応槽12および第二フェントン反応槽14と、固液分離手段としての固液分離槽18とを有する。第一フェントン反応槽12の前段側には、原水を貯留するための原水槽10を有してもよく、第一フェントン反応槽12および第二フェントン反応槽14の後段側で固液分離槽18の前段側にはpH調整手段としてのpH調整槽16を有してもよい。フェントン処理手段としてのフェントン反応槽は、一槽で構成してもよく、二槽以上で構成してもよい。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of a water treatment apparatus for performing water treatment according to the present embodiment. The water treatment apparatus 1 according to the present embodiment includes a first Fenton
水処理装置1において、原水槽10の入口には配管等が接続され、原水槽10の出口と第一フェントン反応槽12の入口、第一フェントン反応槽12の出口と第二フェントン反応槽14の入口、第二フェントン反応槽14の出口とpH調整槽16の入口、pH調整槽16の出口と固液分離槽18の入口はそれぞれ配管等により接続され、固液分離槽18の出口には配管等が接続されている。固液分離槽18の下部と第一フェントン反応槽12とは、返送手段としての返送配管20により接続されている。第一フェントン反応槽12およびpH調整槽16には、pH測定手段としてpHメータ等のpH測定装置22,24がそれぞれ設置されている。第一フェントン反応槽12、第二フェントン反応槽14およびpH調整槽16には撹拌手段として撹拌羽根等を有する撹拌装置が設置されてもよい。固液分離槽18の後段側に、凝集処理手段としての無機系凝集剤添加槽、高分子凝集剤添加槽および沈殿槽等を備える凝集処理装置、生物処理手段としての生物処理装置、活性炭吸着処理手段としての活性炭吸着処理装置等を有してもよい。
In the water treatment apparatus 1, piping or the like is connected to the inlet of the
本実施形態に係る水処理装置1の動作および水処理方法を、図1を参照して説明する。 The operation of the water treatment apparatus 1 and the water treatment method according to this embodiment will be described with reference to FIG.
処理対象の水であるキレート化剤を含む原水は、原水槽10等から配管等を通して第一フェントン反応槽12へ送液される。第一フェントン反応槽12において、予め定めた量の第一鉄イオン触媒(2価の鉄塩)が添加配管等を通して原水に添加される。必要に応じてpH調整剤が添加されて予め定めた範囲にpH調整されてもよい。第一鉄イオン触媒が添加された原水は、配管等を通して第二フェントン反応槽14へ送液される。第二フェントン反応槽14において、予め定めた量の過酸化水素が添加配管等を通して添加される。第二フェントン反応槽14において、第一鉄イオン触媒および過酸化水素を用いてフェントン処理が行われる(フェントン処理工程)。フェントン処理工程において、第一鉄イオン(Fe2+)が過酸化水素と反応し、ヒドロキシラジカルが生成し、生成したヒドロキシラジカルにより、原水中のキレート化剤等の有機物が酸化分解される。
Raw water containing a chelating agent, which is water to be treated, is sent from the
キレート化剤としては、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物であればよく、特に制限はないが、例えば、金属イオンと配位結合を形成する酸基を2つ以上6つ以下有する有機化合物が挙げられる。酸基としては、カルボキシル基(−COOH基)、スルホ基(−SO3H)、ホスホ基(−P(=O)(OH)2)等が挙げられる。このようなキレート化剤としては、例えば、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、トリエチレンテトラアミンヘキサ酢酸(TTHA)、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸(HIDA)、ジカルボキシメチルグルタル酸テトラナトリウム塩(GLDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、ヒドロキシエチルエチレンジアミンテトラ酢酸(HEDTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、エチレンジアミンジコハク酸(EDDS)、L−グルタミン酸ジ酢酸(GLDA)、3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸(HIDS)、L−アスパラギン酸−N,N−ジ酢酸(ASDA)、メチルグリシジンジ酢酸(MGDA)、ヘプトグルコン酸(GH−NA)、タウリン−N,N−ジ酢酸等のアミノ多価カルボン酸化合物、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP)等の多価ホスホン酸化合物等、あるいはそれらのナトリウム等のアルカリ金属塩、水和物等が挙げられる。キレート化剤は水溶性であることが好ましい。 The chelating agent is not particularly limited as long as it is an organic compound that forms a coordination bond with a metal ion. For example, an organic compound having 2 to 6 acid groups that form a coordination bond with a metal ion. Compounds. Examples of the acid group include a carboxyl group (—COOH group), a sulfo group (—SO 3 H), and a phospho group (—P (═O) (OH) 2 ). Examples of such chelating agents include nitrilotriacetic acid (NTA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), triethylenetetraaminehexaacetic acid (TTHA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), Dicarboxymethylglutaric acid tetrasodium salt (GLDA), dihydroxyethylglycine (DHEG), hydroxyethylethylenediaminetetraacetic acid (HEDTA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, ethylenediamine disuccinic acid (EDDS), L-glutamic acid diacetic acid (GLDA) 3-hydroxy-2,2′-iminodisuccinic acid (HIDS), L-aspartic acid-N, N-diacetic acid (ASDA), methylglycidin diacetate (MGDA), heptoglu Conic acid (GH-NA), amino polyvalent carboxylic acid compounds such as taurine-N, N-diacetic acid, polyvalent phosphonic acid compounds such as hydroxyethylidene diphosphonic acid (HEDP), or alkali metals such as sodium Examples thereof include salts and hydrates. The chelating agent is preferably water soluble.
第一フェントン反応槽12において、原水は酸等のpH調整剤により例えばpH2以上3以下の酸性に調整される。
In the first
2価の鉄塩としては、例えば、硫酸第一鉄、塩化第一鉄などが挙げられる。 Examples of the divalent iron salt include ferrous sulfate and ferrous chloride.
2価の鉄塩の添加量は、例えば、処理対象の原水に対して250mg/L以上1,000mg/L以下の範囲である。過酸化水素の添加量は、例えば、処理対象の原水に対して2,500mg/L以上10,000mg/L以下の範囲である。 The addition amount of the divalent iron salt is, for example, in the range of 250 mg / L to 1,000 mg / L with respect to the raw water to be treated. The amount of hydrogen peroxide added is, for example, in the range of 2,500 mg / L to 10,000 mg / L with respect to the raw water to be treated.
本実施形態において、処理対象である原水中のキレート化剤の量が、100mg/L以上1,000mg/L以下の範囲である場合に、本実施形態に係る水処理装置および水処理方法が好適に適用される。原水中のキレート化剤の量が100mg/L未満の場合は、過度の反応によりフェントン処理の後段の凝集処理における凝集沈殿性が悪くなる場合があり、1,000mg/Lを超えると、フェントン反応による分解が不足する場合がある。 In this embodiment, when the amount of the chelating agent in the raw water to be treated is in the range of 100 mg / L or more and 1,000 mg / L or less, the water treatment apparatus and the water treatment method according to this embodiment are suitable. Applies to When the amount of the chelating agent in the raw water is less than 100 mg / L, the coagulation sedimentation in the subsequent aggregation process of the Fenton treatment may be deteriorated due to an excessive reaction, and when it exceeds 1,000 mg / L, the Fenton reaction Decomposition by may be insufficient.
フェントン処理が行われたフェントン処理水は、pH調整槽16へ送液され、pH調整槽16においてpH調整剤が添加されてpH調整されてもよい(pH調整工程)。例えばpH5以上10以下の範囲にpH調整されることにより、汚泥の凝集により後段側の固液分離工程における汚泥の分離性が向上する。また、pH調整剤が添加されてpH調整されることにより、フェントン処理水中の残留過酸化水素が還元処理される。
The Fenton-treated water that has been subjected to the Fenton treatment may be sent to the
pH調整されたpH調整液は、固液分離槽18へ送液される。固液分離槽18において、フェントン処理によって生成した汚泥と処理水とに固液分離される(固液分離工程)。
The pH-adjusted liquid whose pH has been adjusted is sent to the solid-
固液分離手段としては、自然沈降による固液分離槽の他に、例えば、遠心分離槽等が挙げられる。 Examples of the solid-liquid separation means include a centrifugal separation tank, in addition to the solid-liquid separation tank by natural sedimentation.
固液分離された汚泥の少なくとも一部は、還元処理されずにそのまま、返送配管20等を通して第一フェントン反応槽12へ返送される(返送工程)。固液分離された汚泥固液分離された汚泥の少なくとも一部は、還元処理されずにそのまま、処理対象の原水へ返送されればよく、例えば、原水槽10へ返送されてもよいし、原水槽10と第一フェントン反応槽12とを接続する配管等へ返送されてもよい。
At least a part of the solid-liquid separated sludge is returned to the first
生成された汚泥には水酸化鉄(Fe(OH)3)が主成分として含まれ、第二鉄イオン(Fe3+)が含まれているため、汚泥を還元処理せずにそのまま処理対象の原水に返送することで、第二鉄イオンは原水中のキレート化剤と配位結合される。カルボキシル基(−COOH基)、スルホ基(−SO3H)、ホスホ基(−P(=O)(OH)2)等の酸基を有するキレート化剤、特にEDTA等のアミノ多価カルボン酸化合物は、第一鉄イオン(Fe2+)よりも第二鉄イオン(Fe3+)と配位しやすいためと考えられる。返送される第二鉄イオンの量が原水中のキレート化剤の量よりも多い場合は、余剰分の第二鉄イオンはフェントン処理の触媒として用いられる。 The generated sludge contains iron hydroxide (Fe (OH) 3 ) as the main component and contains ferric ions (Fe 3+ ), so the raw water to be treated as it is without reducing the sludge. The ferric ions are coordinated with the chelating agent in the raw water. Chelating agents having acid groups such as carboxyl group (—COOH group), sulfo group (—SO 3 H), phospho group (—P (═O) (OH) 2 ), especially amino polyvalent carboxylic acids such as EDTA It is considered that the compound is more easily coordinated with ferric ion (Fe 3+ ) than ferrous ion (Fe 2+ ). When the amount of ferric ions returned is larger than the amount of chelating agent in the raw water, the surplus ferric ions are used as a catalyst for Fenton treatment.
ここでフェントン処理の触媒としては第二鉄イオンよりも第一鉄イオンの方がフェントン反応の反応効率が良好であることがわかっており、返送する汚泥の量が多く、余剰分の第二鉄イオンが多くなればフェントン処理の反応効率が低下し、COD−Mn除去率などが低下する傾向にある。このため、原水中のキレート化剤との配位結合に必要な第二鉄イオンを、返送汚泥に含まれる第二鉄イオンで補い、フェントン処理に必要な触媒としては第一鉄イオンを用いることが好ましい。返送する汚泥量は、汚泥に含まれる第二鉄イオンの量として、キレート化剤に対してモル比で0.67以上1.33以下の量であることが好ましい。 Here, as a catalyst for the Fenton treatment, ferrous ions are known to have better reaction efficiency of the Fenton reaction than ferric ions, the amount of sludge to be returned is large, and the excess ferric iron If the number of ions increases, the reaction efficiency of the Fenton treatment decreases, and the COD-Mn removal rate tends to decrease. For this reason, the ferric ion necessary for the coordination bond with the chelating agent in the raw water is supplemented with the ferric ion contained in the return sludge, and the ferrous ion is used as the catalyst necessary for the Fenton treatment. Is preferred. The amount of sludge to be returned is preferably 0.67 or more and 1.33 or less in terms of a molar ratio with respect to the chelating agent as the amount of ferric ions contained in the sludge.
固液分離槽18において固液分離された処理水は、必要に応じて水処理装置1の後段側の凝集処理装置へ送液され、凝集剤が添加されてフロックを成長させ、凝集処理が行われる(凝集処理工程)。凝集処理装置は、凝集処理を行うことができるものであればよく、特に制限はない。例えば、凝集処理装置は、無機系凝集剤添加槽、高分子凝集剤添加槽、沈殿槽を備える。凝集処理は、例えば、無機系凝集剤添加槽における、処理水への無機系凝集剤の添加および凝集反応を行い、凝集物を得る無機系凝集剤添加工程(凝集反応工程)と、高分子凝集剤添加槽における、凝集反応した凝集反応液への高分子凝集剤の添加および凝集物からフロックを形成するフロック形成工程と、沈殿槽における、凝集沈殿によりフロックを含む汚泥スラリと分離液とに分離する固液分離工程と、を含む。なお、凝集沈殿処理の代わりに加圧浮上処理等による固液分離処理を行ってもよい。
The treated water separated in the solid-
凝集処理工程において凝集処理された凝集処理水は、再利用あるいは河川等に放流される。必要に応じて、凝集処理の後に、生物処理、活性炭吸着処理、砂ろ過処理等が行われてもよい。 The agglomerated water that has been agglomerated in the agglomeration process is reused or discharged into a river or the like. If necessary, biological treatment, activated carbon adsorption treatment, sand filtration treatment, or the like may be performed after the aggregation treatment.
例えば、沈殿槽において汚泥スラリと分離された分離液は、生物処理装置へ送液される。生物処理装置において分離液に対して生物処理が行われ、溶存有機物が除去される(生物処理工程)。生物処理では、例えば、生物処理槽で活性汚泥に生息するバクテリア等で溶存有機物が分解処理され、次の汚泥沈殿槽で自然沈降等により、活性汚泥と上澄み水に分離される。 For example, the separated liquid separated from the sludge slurry in the settling tank is sent to the biological treatment apparatus. Biological treatment is performed on the separated liquid in the biological treatment apparatus, and dissolved organic substances are removed (biological treatment step). In biological treatment, for example, dissolved organic matter is decomposed by bacteria or the like that live in activated sludge in a biological treatment tank, and separated into activated sludge and supernatant water by natural sedimentation or the like in the next sludge settling tank.
生物処理装置において分離された上澄み水(生物処理水)は、活性炭吸着処理装置へ送液される。活性炭吸着処理装置において上澄み水に対して活性炭吸着処理が行われ、活性炭により上澄み水に含まれるCOD成分が主に吸着除去される(活性炭吸着処理工程)。 The supernatant water (biologically treated water) separated in the biological treatment apparatus is sent to the activated carbon adsorption treatment apparatus. Activated carbon adsorption treatment is performed on the supernatant water in the activated carbon adsorption treatment apparatus, and COD components contained in the supernatant water are mainly adsorbed and removed by activated carbon (activated carbon adsorption treatment step).
一方、沈殿槽において分離液と分離された汚泥スラリは、ポンプ等にて例えば汚泥濃縮装置等に送液される。汚泥濃縮装置において汚泥スラリは水分である汚泥分離液と固形分とに分離される(分離工程)。 On the other hand, the sludge slurry separated from the separated liquid in the sedimentation tank is sent to a sludge concentrator or the like by a pump or the like. In the sludge concentrator, the sludge slurry is separated into a sludge separation liquid that is moisture and a solid content (separation step).
本発明の実施の形態に係る水処理装置および水処理方法は、キレート化剤を含む水を処理対象とするが、特に、キレート化剤を使用する静電荷像現像用トナーの製造工程から排出される水の処理に好ましく適用され、乳化重合法、乳化凝集法、懸濁重合法、溶解懸濁法などの各種化学的トナー製造方法による製造工程から排出される水の処理により好ましく適用される。乳化重合法では、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された樹脂分散液と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を水系溶媒中で撹拌、混合しながら、凝集、加熱融合させ、所定の粒径、粒度分布、形状、構造を有する着色樹脂粒子であるトナー粒子を作製する。乳化重合法は、トナーの原材料となる樹脂粒子の製造工程と、着色剤分散液、離型剤分散液等の分散液の製造工程と、静電荷像現像用トナーの製造工程とに大きく分けられる。以下に、それぞれについて例を挙げて説明する。 The water treatment apparatus and the water treatment method according to the embodiment of the present invention treat water containing a chelating agent, and in particular, are discharged from a manufacturing process of an electrostatic charge image developing toner using a chelating agent. It is preferably applied to the treatment of water discharged from the production process by various chemical toner production methods such as an emulsion polymerization method, an emulsion aggregation method, a suspension polymerization method, and a dissolution suspension method. In the emulsion polymerization method, a resin dispersion formed by emulsion polymerization of a binder resin polymerizable monomer, a colorant, a release agent, and, if necessary, a charge control agent are stirred and mixed in an aqueous solvent. Then, toner particles that are colored resin particles having a predetermined particle size, particle size distribution, shape, and structure are produced by aggregation and heat fusion. The emulsion polymerization method is roughly divided into a production process of resin particles as a raw material of toner, a production process of a dispersion such as a colorant dispersion and a release agent dispersion, and a production process of an electrostatic charge image developing toner. . Each will be described below with an example.
<静電荷像現像用トナー製造工程>
(樹脂粒子の製造工程)
樹脂粒子を生成するには、通常、重合性単量体と界面活性剤とを水に加え、撹拌してエマルションとする。重合性単量体エマルションが生成したら、該エマルションの好ましくは25質量%以下(すなわち、少量のエマルション)と、遊離基開始剤とを、水相に加えて混合し、所望の反応温度で種重合を開始する。種粒子の生成後、この種粒子含有組成物にさらに残りのエマルションを追加し、所定の温度で、所定の時間、重合を続けて重合を完了し、樹脂粒子(樹脂粒子分散液)を生成させる。この樹脂粒子の製造工程から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤、樹脂粒子等の固形分を含有する樹脂粒子分散液、界面活性剤水溶液等が排出される。樹脂粒子が生成したら、着色剤分散液、離型剤分散液等とともに凝集させて凝集体粒子とし、次にこれを融合させてトナー粒子とする。
<Process for producing toner for developing electrostatic image>
(Production process of resin particles)
In order to produce resin particles, a polymerizable monomer and a surfactant are usually added to water and stirred to form an emulsion. When a polymerizable monomer emulsion is formed, preferably 25% by mass or less (that is, a small amount of emulsion) of the emulsion and a free radical initiator are added to the aqueous phase and mixed, and seed polymerization is performed at a desired reaction temperature. To start. After the seed particles are generated, the remaining emulsion is further added to the seed particle-containing composition, and polymerization is continued at a predetermined temperature for a predetermined time to complete the polymerization, thereby generating resin particles (resin particle dispersion). . From this resin particle manufacturing process, a resin particle dispersion containing a solid content such as a surfactant, resin particles, or the like, which is no longer necessary in the manufacturing process or is generated by equipment maintenance in the manufacturing process, an aqueous surfactant solution Etc. are discharged. When the resin particles are produced, they are aggregated together with a colorant dispersion, a release agent dispersion and the like to form aggregate particles, which are then fused to form toner particles.
前記重合性単量体の種類としては、遊離基開始剤と反応しうるものであれば特に制限はない。重合性単量体の具体例としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類等が挙げられ、これらの重合性単量体は重合されて、単独重合体あるいは共重合体とされる。 The type of the polymerizable monomer is not particularly limited as long as it can react with a free radical initiator. Specific examples of the polymerizable monomer include styrenes such as styrene, parachlorostyrene, and α-methylstyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, lauryl acrylate, Esters having a vinyl group such as 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate; vinyl nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile These polymerizable monomers are polymerized to form a homopolymer or a copolymer.
また、ポリエステル類、ポリウレタン類のような樹脂を界面活性剤とともに水系媒体中でせん断し、分散させてもよい。また、樹脂粒子として、アンモニア成分を含むものも用いられる。 Further, resins such as polyesters and polyurethanes may be sheared and dispersed in an aqueous medium together with a surfactant. Moreover, what contains an ammonia component as a resin particle is also used.
樹脂粒子の製造に使用される界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤または非イオン系界面活性剤を使用すればよく、一般的にはアニオン系界面活性剤が、分散力が強く、樹脂粒子の分散に優れているため、好ましく用いられる。非イオン系界面活性剤は、前記アニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。 As the surfactant used for the production of the resin particles, an anionic surfactant, a cationic surfactant or a nonionic surfactant may be used. Generally, an anionic surfactant is dispersed. It is preferably used because of its strong force and excellent dispersion of resin particles. The nonionic surfactant is preferably used in combination with the anionic surfactant or the cationic surfactant. The said surfactant may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
アニオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類;オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類;ラウリルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルアリールスルホン酸ナトリウム;ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類;ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのジアルキルスルホコハク酸塩類;スルホコハク酸ラウリル2ナトリウム等のスルホコハク酸塩類;などが挙げられる。 Specific examples of anionic surfactants include fatty acid soaps such as potassium laurate, sodium oleate, and castor oil sodium; sulfate esters such as octyl sulfate, lauryl sulfate, lauryl ether sulfate, and nonyl phenyl ether sulfate; lauryl sulfonate , Sodium alkylarylsulfonates such as dodecylbenzenesulfonate, triisopropylnaphthalenesulfonate, dibutylnaphthalenesulfonate; sulfones such as naphthalenesulfonate formalin condensate, monooctylsulfosuccinate, dioctylsulfosuccinate, lauric acid amide sulfonate, oleic acid amide sulfonate Acid salts; lauryl phosphate, isopropyl phosphate, nonylphenyl ether phosphate Phosphoric acid esters such as Feto; dialkyl sulfosuccinate salts such as sodium dioctyl sulfosuccinate; sulfosuccinate salts such as sulfosuccinate lauryl disodium; and the like.
カチオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼントリメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;などが挙げられる。 Specific examples of the cationic surfactant include laurylamine hydrochloride, stearylamine hydrochloride, oleylamine acetate, stearylamine acetate, stearylaminopropylamine acetate, and other amine salts; lauryltrimethylammonium chloride, dilauryldimethylammonium Chloride, distearyldimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, lauryldihydroxyethylmethylammonium chloride, oleylbispolyoxyethylenemethylammonium chloride, lauroylaminopropyldimethylethylammonium ethosulphate, lauroylaminopropyldimethylhydroxyethylammonium perchlorate, alkylbenzene Trimethylammonium chloride, Quaternary ammonium salts such as quilts trimethyl ammonium chloride; and the like.
非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類;ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類;ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類;などが挙げられる。 Specific examples of the nonionic surfactant include alkyl ethers such as polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxy Alkyl phenyl ethers such as ethylene nonyl phenyl ether; alkyl esters such as polyoxyethylene laurate, polyoxyethylene stearate, polyoxyethylene oleate; polyoxyethylene lauryl amino ether, polyoxyethylene stearyl amino ether, polyoxyethylene Alkylamines such as oleyl amino ether, polyoxyethylene soybean amino ether, polyoxyethylene beef tallow amino ether; Alkyl amides such as ethylene lauric acid amide, polyoxyethylene stearic acid amide, polyoxyethylene oleic acid amide; vegetable oil ethers such as polyoxyethylene castor oil ether and polyoxyethylene rapeseed oil ether; lauric acid diethanolamide, stearic acid Alkanolamides such as diethanolamide and oleic acid diethanolamide; sorbitan ester ethers such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate And so on.
遊離基開始剤としては、特に制限はない。具体的には、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド等が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a free radical initiator. Specifically, hydrogen peroxide, acetyl peroxide, cumyl peroxide, tert-butyl peroxide, propionyl peroxide, benzoyl peroxide, chlorobenzoyl peroxide, dichlorobenzoyl peroxide, bromomethylbenzoyl peroxide, lauroyl peroxide , Ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, diisopropyl peroxycarbonate, tetralin hydroperoxide and the like.
本実施形態において、樹脂粒子の大きさは、レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装社製マイクロトラック)で測定した体積平均粒径で、0.05μm以上1μm以下程度である。 In the present embodiment, the size of the resin particles is about 0.05 μm or more and 1 μm or less in terms of a volume average particle size measured with a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
(着色剤分散液、離型剤分散液の製造工程)
着色剤分散液は、着色剤、界面活性剤等を、水相中で混合し、分散処理をすることによって得られる。同様にして、離型剤分散液は、離型剤、界面活性剤等を、水相中で混合し、分散処理をすることによって得られる。この着色剤分散液、離型剤分散液の製造工程から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤、着色剤等の固形分を含有する着色剤分散液や、界面活性剤、離型剤等の固形分を含有する離型剤分散液、界面活性剤水溶液等が排出される。
(Manufacturing process of colorant dispersion and release agent dispersion)
The colorant dispersion is obtained by mixing a colorant, a surfactant and the like in an aqueous phase and performing a dispersion treatment. Similarly, the release agent dispersion is obtained by mixing a release agent, a surfactant and the like in an aqueous phase and performing a dispersion treatment. Coloring that contains solids such as surfactants and colorants, which are no longer necessary in the manufacturing process from the manufacturing process of the colorant dispersion and the release agent dispersion, or are generated by equipment maintenance in the manufacturing process. An agent dispersion, a release agent dispersion containing a solid content such as a surfactant and a release agent, an aqueous surfactant solution and the like are discharged.
着色剤としては、例えばカーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカライトグリーンオキサレート、などの種々の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料などが挙げられる。これらの着色剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the colorant include carbon black, chrome yellow, hansa yellow, benzidine yellow, selenium yellow, quinoline yellow, permanent orange GTR, pyrazolone orange, vulcan orange, watch young red, permanent red, brilliant carmine 3B, brilliant carmine 6B, and Dupont. Oil red, pyrazolone red, resol red, rhodamine B rake, lake red C, rose bengal, aniline blue, ultramarine blue, chalcoa oil blue, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, malachite green oxalate, etc. Pigment: Acridine, xanthene, azo, benzoquinone, azine, anthraquinone, dioxadi System, thiazine, azomethine, indigo, thioindigo, phthalocyanine, aniline black, polymethine, triphenylmethane dyes, diphenylmethane dyes, and various dyes such as thiazole system. These colorants may be used alone or in combination of two or more.
また、着色剤分散液中の着色剤の大きさは、例えば、上記レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装社製マイクロトラック)で測定した体積平均粒径で、0.05μm以上0.5μm以下程度である。 The size of the colorant in the colorant dispersion is, for example, about 0.05 μm or more and 0.5 μm or less in the volume average particle size measured by the laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). It is.
また離型剤として働くワックスの種類としては特に制限はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス類;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャトロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス類;ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類;などが挙げられる。 The type of wax that acts as a mold release agent is not particularly limited. For example, low molecular weight polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene; silicones having a softening point; oleic acid amide, erucic acid amide, ricinoleic acid amide, Fatty acid amides such as stearamide; plant waxes such as carnauba wax, rice wax, candelilla wax, tree wax, jojoba oil; animal waxes such as beeswax; montan wax, ozokerite, ceresin, paraffin wax, micro And mineral waxes such as crystallin wax and Fischer-Tropsch wax; and ester waxes of higher fatty acids such as stearyl stearate and behenyl behenate and higher alcohols.
また、離型剤分散液中の離型剤の大きさは、例えば、上記レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装社製マイクロトラック)で測定した体積平均粒径で、0.05μm以上0.5μm以下程度である。 The size of the release agent in the release agent dispersion is, for example, 0.05 μm or more and 0.5 μm in volume average particle diameter measured with the laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). It is about the following.
界面活性剤としては、上記樹脂粒子の製造に使用される界面活性剤と同様のものが挙げられる。 Examples of the surfactant include the same surfactants used for the production of the resin particles.
(トナーの製造工程)
上記調製法により得られた樹脂粒子は、次のような方法でトナーの調製に用いられる。上記調製法により得られた樹脂粒子と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、必要に応じて凝集剤と、必要に応じて帯電制御剤と、および必要に応じて他の添加剤とを混合し、得られた混合物を樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)近辺の温度、好ましくは、樹脂粒子のTg±10℃で、凝集体を生成するのに効果的な時間、例えば1時間以上8時間以下加熱して、トナー大の凝集体を生成する。次に、この凝集体懸濁液を、樹脂粒子のTgまたはそれより高い温度、好ましくは樹脂粒子のTg+40℃、例えば約60℃以上約120℃以下に加熱して合体または融合させてトナー粒子を造粒し、このトナー粒子をろ過などの手段で母液から分離して、イオン交換水などで洗浄(洗浄工程)した後、乾燥する。
(Toner manufacturing process)
The resin particles obtained by the above preparation method are used for toner preparation by the following method. Resin particles obtained by the above preparation method, a colorant dispersion, a release agent dispersion, an aggregating agent if necessary, a charge control agent if necessary, and other additives as necessary And the resulting mixture at a temperature near the glass transition temperature (Tg) of the resin particles, preferably Tg ± 10 ° C. of the resin particles, for a time effective to produce an aggregate, for example, 1 hour Heating for 8 hours or less produces a toner-sized aggregate. Next, this aggregate suspension is heated to a Tg of the resin particles or higher, preferably Tg + 40 ° C. of the resin particles, for example, about 60 ° C. to about 120 ° C. The toner particles are granulated, separated from the mother liquor by means of filtration or the like, washed with ion exchange water or the like (washing step), and then dried.
樹脂粒子は、通常トナーの結着樹脂として用いられ、トナーの固形分に対して75質量%以上98質量%以下程度トナー内に存在する。 The resin particles are usually used as a binder resin for toner, and are present in the toner in an amount of 75% by mass to 98% by mass with respect to the solid content of the toner.
着色剤は、通常トナー中に、着色に効果的な量、例えばトナーの固形分に対して1質量%以上15質量%以下程度、好ましくは3質量%以上10質量%以下程度存在する。 The colorant is usually present in the toner in an amount effective for coloring, for example, about 1 to 15% by mass, preferably about 3 to 10% by mass, based on the solid content of the toner.
離型剤として働くワックス類の好ましい量としては、トナーの固形分に対して、5質量%以上20質量%以下程度である。 A preferable amount of the wax that functions as a release agent is about 5% by mass or more and 20% by mass or less based on the solid content of the toner.
必要に応じて使用される凝集剤は、融合に効果的な量、例えばトナーの固形分に対して0.01質量%以上10質量%以下程度を用いればよい。使用する凝集剤としては、一価以上の電荷を有する化合物が好ましく、その化合物の具体例としては、前述のアニオン系界面活性剤類;塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類;塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム等の塩類;等が挙げられるが、これらに限るものではない。好ましい凝集剤としては、硝酸等の窒素成分を有するものが挙げられる。 The coagulant used as necessary may be used in an amount effective for fusion, for example, about 0.01% by mass to 10% by mass with respect to the solid content of the toner. As the flocculant to be used, a compound having a monovalent or higher charge is preferable. Specific examples of the compound include the aforementioned anionic surfactants; acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid and oxalic acid; Examples include, but are not limited to, salts such as magnesium, sodium chloride, aluminum sulfate, calcium sulfate, ammonium sulfate, aluminum nitrate, silver nitrate, copper sulfate, sodium carbonate, and polyaluminum chloride. Preferred flocculants include those having a nitrogen component such as nitric acid.
また、凝集体を生成する凝集工程等において、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物(キレート化剤)が用いられることがある。 In addition, an organic compound (chelating agent) that forms a coordinate bond with a metal ion may be used in an aggregation step for generating an aggregate.
帯電制御剤は、帯電させるのに効果的な量、例えばトナーの固形分に対して0.1質量%以上5質量%以下で使用してもよい。適当な帯電制御剤としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物類、重硫酸塩類、シリカ等の帯電制御剤類、アルミニウム錯体のような陰帯電制御剤等が挙げられるが、これらに限るものではない。 The charge control agent may be used in an amount effective for charging, for example, 0.1% by mass or more and 5% by mass or less based on the solid content of the toner. Suitable charge control agents include, but are not limited to, alkyl pyridinium halides, bisulfates, charge control agents such as silica, and negative charge control agents such as aluminum complexes.
その他必要に応じて添加剤として、無機粒子等を湿式添加してもよい。湿式添加する無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなど、通常トナー表面の外添剤として使用される全てのものを、イオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基等で水に分散して、シリカ等の無機粒子分散液として湿式添加してもよい。 In addition, inorganic particles or the like may be wet-added as an additive as necessary. Examples of inorganic particles to be wet-added include silica, alumina, titania, calcium carbonate, magnesium carbonate, and tricalcium phosphate, all of which are usually used as external additives on the toner surface, such as ionic surfactants and polymers. You may disperse | distribute in water with an acid, a polymer base, etc., and add wet as an inorganic particle dispersion liquid, such as a silica.
本実施形態において使用される無機粒子の分散液中の大きさは、上記レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装社製マイクロトラック)で測定した体積平均粒径で、4nm以上150nm以下程度である。 The size of the inorganic particles used in the present embodiment in the dispersion is a volume average particle size measured by the laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Microtrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and is about 4 nm to 150 nm.
以上のような樹脂粒子の製造工程、着色剤分散液の製造工程、離型剤分散液の製造工程、トナー製造工程等の製造工程(トナーの洗浄工程を含む)から、製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、界面活性剤、着色剤、離型剤、無機粒子、トナー等の固形分を含有する界面活性剤水溶液、樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液、無機粒子分散液、トナー分散液、装置洗浄水等の界面活性剤含有液が排出される。また、凝集体を生成する凝集工程等において、キレート化剤を用いた場合に、この製造工程で不要となったり、その製造工程の設備メンテナンス等にて発生した、キレート化剤含有溶液が発生することがある。これらの原水は原水槽等に集められ、上記水処理方法による処理が施される。 The manufacturing process (including the toner cleaning process) such as the resin particle manufacturing process, the colorant dispersion manufacturing process, the release agent dispersion manufacturing process, and the toner manufacturing process is not necessary in the manufacturing process. Or a surfactant aqueous solution containing solids such as a surfactant, a colorant, a release agent, inorganic particles, and a toner, a resin particle dispersion, and a colorant dispersion generated during equipment maintenance in the manufacturing process. The surfactant-containing liquid such as the release agent dispersion, the inorganic particle dispersion, the toner dispersion, and the apparatus cleaning water is discharged. In addition, when a chelating agent is used in an aggregating step or the like for generating an aggregate, a chelating agent-containing solution that is not required in this manufacturing step or generated during equipment maintenance in the manufacturing step is generated. Sometimes. These raw waters are collected in a raw water tank or the like and treated by the above water treatment method.
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
(樹脂粒子分散液の調製)
スチレン 320質量部
n−ブチルアクリレート 80質量部
アクリル酸 10質量部
ドデカンチオール 10質量部
この溶液420質量部と、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製、ノニポール400)6質量部、およびアニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC)10質量部とをイオン交換水550質量部に溶解した溶液をフラスコ中に入れて分散、乳化し、10分間ゆっくりと撹拌、混合しながら、過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。その後、フラスコ内を窒素で充分に置換してから撹拌しながらオイルバスで系内が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、樹脂粒子分散液を得た。
(Preparation of resin particle dispersion)
Styrene 320 parts by mass n-butyl acrylate 80 parts by
樹脂粒子分散液で得られた樹脂粒子は、レーザ回折式粒度分布測定装置(日機装社製マイクロトラック)で樹脂粒子の体積平均粒径(D50)を測定したところ155nmであり、示差走査熱量計(島津制作所社製、DSC−50)を用いて昇温速度10℃/minで樹脂のガラス転移点を測定したところ54℃であり、分子量測定器(東ソー社製、HLC−8020)を用い、THFを溶媒として重量平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ33,000であった。 Resin particles obtained in the resin particle dispersion is 155nm where the laser diffraction particle size distribution measuring apparatus having a volume average particle diameter of the (manufactured by Nikkiso Co., Ltd. Microtrac) of resin particles (D 50) was measured using a differential scanning calorimeter When the glass transition point of the resin was measured at a temperature rising rate of 10 ° C./min using Shimadzu Seisakusho Co., Ltd., DSC-50, it was 54 ° C., and a molecular weight measuring device (HLC-8020, manufactured by Tosoh Corporation) was used. The weight average molecular weight (polystyrene equivalent) was measured using THF as a solvent, and it was 33,000.
(着色剤分散液の調製)
顔料 150質量部
アニオン系界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) 20質量部
イオン交換水 400質量部
以上を混合して、アルティマイザーにて分散処理し、着色剤分散液を調製した。なお、顔料は、イエロー用としてはC.I.ピグメントイエロー74(大日精化社製)、シアン用としてはC.I.ピグメントブルー15:3(BASF社製)、マゼンタ用としてはC.I.ピグメントレッド122(大日精化社製)、ブラック用としてはカーボンブラック(キャボット社製)をそれぞれ使用した。
(Preparation of colorant dispersion)
Pigment 150 parts by weight Anionic surfactant (Neogen SC, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 20 parts by weight Ion-exchanged water 400 parts by weight The above is mixed and dispersed with an optimizer, and a colorant dispersion is obtained. Prepared. The pigment is C.I. for yellow. I. Pigment Yellow 74 (manufactured by Dainichi Seika), C.I. I. Pigment Blue 15: 3 (manufactured by BASF), C.I. I. Pigment Red 122 (manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) and carbon black (manufactured by Cabot Corp.) were used.
(離型剤分散液の調製)
パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP0190、融点85℃)50質量部
カチオン系界面活性剤(花王(株)製、サニゾールB50) 5質量部
イオン交換水 200質量部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザ(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザで分散処理し、体積平均粒径が550nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液を調製した。
(Preparation of release agent dispersion)
Paraffin wax (manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd., HNP0190, melting point 85 ° C.) 50 parts by mass Cationic surfactant (manufactured by Kao Corporation, Sanisol B50) 5 parts by mass 200 parts by mass of ion-exchanged water Then, after dispersing using a homogenizer (IQA Ultra Turrax T50), the dispersion is performed with a pressure discharge type homogenizer, and a release agent having a volume average particle size of 550 nm is dispersed. A liquid was prepared.
(静電荷像現像用トナーの調製)
[凝集粒子の調製]
樹脂粒子分散液 200質量部
着色剤分散液 30質量部
離型剤分散液 70質量部
カチオン系界面活性剤(花王(株)製、サニゾールB50) 1.5質量部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザ(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で30分間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると平均粒径が約5μmである凝集粒子(体積:95cm3)が形成されていることが確認された。凝集時に、キレート剤として、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム(EDTA・4Na)(キレスト(株)製)1.5質量部を用いた。
(Preparation of toner for developing electrostatic image)
[Preparation of agglomerated particles]
Resin particle dispersion 200 parts by weight Colorant dispersion 30 parts by weight Release agent dispersion 70 parts by weight Cationic surfactant (manufactured by Kao Corporation, Sanisol B50) 1.5 parts by weight In a round stainless steel flask Then, the mixture was dispersed using a homogenizer (manufactured by IKA, Ultra Turrax T50), and then heated to 48 ° C. while stirring the inside of the flask in a heating oil bath. After maintaining at 48 ° C. for 30 minutes, observation with an optical microscope confirmed that aggregated particles (volume: 95 cm 3 ) having an average particle diameter of about 5 μm were formed. At the time of aggregation, 1.5 parts by mass of ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium (EDTA.4Na) (manufactured by Kirest Co., Ltd.) was used as a chelating agent.
[付着粒子の調製]
調製した上記凝集粒子の分散液に、上記樹脂粒子分散液を緩やかに60質量部追加した。なお、前記樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の体積は25cm3であった。そして、加熱用オイルバスの温度を50℃に上げて1時間保持した。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.7μmである付着粒子が形成されていることが確認された。
[Preparation of adhered particles]
60 parts by mass of the resin particle dispersion was gently added to the prepared dispersion of aggregated particles. The volume of the resin particles contained in the resin particle dispersion was 25 cm 3 . And the temperature of the heating oil bath was raised to 50 degreeC, and was hold | maintained for 1 hour. When observed with an optical microscope, it was confirmed that adhered particles having an average particle diameter of about 5.7 μm were formed.
その後、調製した上記付着粒子の分散液に、アニオン系界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製)3質量部を追加した後、前記ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら、105℃まで加熱し、3時間保持した。そして、冷却後、反応生成物を濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させることにより、静電荷像現像用トナーを得た。 Then, after adding 3 parts by mass of an anionic surfactant (Neogen SC, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) to the prepared dispersion of the adhered particles, the stainless steel flask was sealed and a magnetic seal was used. The mixture was heated to 105 ° C. and kept for 3 hours while stirring was continued. Then, after cooling, the reaction product was filtered, washed thoroughly with ion-exchanged water, and then dried to obtain an electrostatic image developing toner.
(処理対象水Aの組成)
処理対象水Aとは、上記静電荷像現像用トナーのようなトナー製造工程から排出される水であり、その中には、着色剤分散液、離型剤(ワックス)分散液、樹脂粒子分散液、界面活性剤水溶液、キレート化剤含有溶液等が含まれる水である。処理対象水Aの主な組成についてトナーの作製に用いた材料より、以下に示すものと推定される。また、この水の化学的酸素要求量(COD−Mn)の測定結果は1,600mg/Lであった。
アニオン系界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) 2.0質量%
樹脂粒子 2.0質量%
着色剤 2.0質量%
ワックス(ポリワックス725、東洋ペトロライト(株)製) 1.0質量%
エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム(キレスト(株)製) 0.08質量%
水 92.92質量%
(Composition of water A to be treated)
The water A to be treated is water discharged from a toner production process such as the toner for developing an electrostatic image, and includes a colorant dispersion, a release agent (wax) dispersion, and resin particle dispersion. Water containing a liquid, a surfactant aqueous solution, a chelating agent-containing solution, and the like. The main composition of the water A to be treated is presumed to be as follows from the materials used in the preparation of the toner. Moreover, the measurement result of the chemical oxygen demand (COD-Mn) of this water was 1,600 mg / L.
Anionic surfactant (Neogen SC, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 2.0% by mass
Resin particles 2.0% by mass
Colorant 2.0% by mass
Wax (Polywax 725, manufactured by Toyo Petrolite Co., Ltd.) 1.0% by mass
Ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium (manufactured by Kirest Co., Ltd.) 0.08% by mass
92.92% by mass of water
化学的酸素要求量(COD−Mn)は、JIS K 0102 17にて定められている方法で測定した。具体的には、試料に酸化剤を加え、一定の条件の下で反応させ、そのとき消費した酸化剤の量を酸素の量に換算して表す試験方法である。 The chemical oxygen demand (COD-Mn) was measured by the method defined in JIS K 010217. Specifically, this is a test method in which an oxidant is added to a sample and allowed to react under a certain condition, and the amount of oxidant consumed at that time is expressed in terms of oxygen.
水中のキレート化剤(ここではEDTA)の含有量は、高速液体クロマトグラフ装置(日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定した。 The content of the chelating agent (here, EDTA) in water was measured using a high performance liquid chromatograph (manufactured by Hitachi High-Technologies).
(前処理(汚泥生成))
次の条件で処理対象水A 1Lについてフェントン処理を行った。
FeSO4・7H2O :鉄分として600mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウム(NaOH)を加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは595mg/L、EDTAの含有量は2mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであった。以下の実施例では、ここで生成した汚泥を返送汚泥として、還元処理せずに処理対象水に直接投入した。
(Pretreatment (sludge generation))
Fenton treatment was performed on the treatment target water A 1 L under the following conditions.
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 600mg / L
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide (NaOH) was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir and stay for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 595 mg / L, and the content of EDTA was 2 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. In the following examples, the sludge generated here was directly fed into the water to be treated without being subjected to reduction treatment as return sludge.
<実施例1>
次の条件で処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。処理対象水Aへは前処理にて生成した汚泥を返送汚泥として、還元処理せずに直接投入した。処理対象水Aへ投入する総鉄量を600mg/Lとし、このうち返送汚泥投入による鉄分の割合を総鉄量の25質量%となるように、FeSO4・7H2Oに含まれる鉄分を鉄分として450mg/L投入し、返送汚泥に含まれる鉄分を鉄分として150mg/L投入した。なお、返送汚泥に含まれる鉄分150mg/Lは、処理対象水Aのキレート化剤EDTA 800mg/Lとの配位結合に必要な鉄量に相当する。
総鉄量 :600mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として450mg/L
汚泥 :鉄分として150mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは602mg/L、EDTAの残留量は3mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 1>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated under the following conditions. The sludge generated in the pretreatment was directly fed to the water A to be treated as a return sludge without being reduced. The iron content in FeSO 4 · 7H 2 O is set to iron content so that the total amount of iron to be introduced into water A to be treated is 600 mg / L, and the proportion of iron in the return sludge is 25% by mass of the total iron content. 450 mg / L was added, and the iron content in the returned sludge was 150 mg / L as the iron content. Note that the iron content of 150 mg / L contained in the returned sludge corresponds to the amount of iron necessary for coordination with the chelating agent EDTA 800 mg / L of the water A to be treated.
Total iron amount: 600 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 450mg / L
Sludge: 150 mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 602 mg / L, and the residual amount of EDTA was 3 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例2>
次の条件のように返送汚泥により処理対象水Aに投入される鉄分の割合を総鉄量の16.7質量%とする以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :600mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として500mg/L
汚泥 :鉄分として100mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは600mg/L、EDTA残留量は3mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち287mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,196mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 2>
The Fenton treatment is performed on 500 mL of the water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the iron charged into the water A to be treated by the returned sludge is 16.7% by mass of the total iron amount as in the following conditions. Went.
Total iron amount: 600 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: 500 mg / L as iron content
Sludge: 100mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 600 mg / L, and the residual amount of EDTA was 3 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L, but since 287 mg / L was returned, the actual amount of sludge generated was 1,196 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例3>
次の条件のように返送汚泥により処理対象水Aに投入される鉄分の割合を総鉄量の33.3質量%とする以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :600mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として400mg/L
汚泥 :鉄分として200mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは610mg/L、EDTA残留量は4mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち478mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は956mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 3>
The Fenton treatment was performed on 500 mL of the water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the iron introduced into the water A to be treated by the returned sludge was 33.3 mass% of the total iron amount as in the following conditions. Went.
Total iron amount: 600 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 400mg / L
Sludge: 200mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 610 mg / L, and the residual amount of EDTA was 4 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 478 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 956 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例4>
次の条件のように返送汚泥により処理対象水Aに投入される鉄分の割合を総鉄量の50質量%とする以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :600mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として300mg/L
汚泥 :鉄分として300mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは680mg/L、EDTA残留量は15mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち718mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は718mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 4>
The Fenton treatment is performed on 500 mL of the treatment target water A in the same manner as in Example 1 except that the ratio of iron to be introduced into the treatment target water A by return sludge is 50% by mass of the total iron amount as in the following conditions. It was.
Total iron amount: 600 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 300mg / L
Sludge: 300mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 680 mg / L, and the residual amount of EDTA was 15 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L, but since 718 mg / L was returned, the actual amount of sludge generated was 718 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例5>
次の条件のようにする以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :550mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として450mg/L
汚泥 :鉄分として100mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは650mg/L、EDTA残留量は12mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,315mg/Lであったが、このうち239mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 5>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that the following conditions were used.
Total iron amount: 550 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 450mg / L
Sludge: 100mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 650 mg / L, and the residual amount of EDTA was 12 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,315 mg / L, but since 239 mg / L was returned, the actual amount of sludge generated was 1076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例6>
次の条件のようにする以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :650mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として450mg/L
汚泥 :鉄分として200mg/L
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは600mg/L、EDTA残留量は3mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,555mg/Lであったが、このうち479mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 6>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that the following conditions were used.
Total iron amount: 650 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 450mg / L
Sludge: 200mg / L as iron
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 600 mg / L, and the residual amount of EDTA was 3 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,555 mg / L. Of these, 479 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例7>
フェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えずに、pH調整を行わず、反応時間を1.6hとした以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。フェントン処理水にpH調整を行わなかったため固液分離せず、原水へ鉄分として150mg/L戻すためには作製したフェントン処理水全量のうち1/4に相当する125mLをそのまま原水へ戻す必要がある。この場合、図1のような連続処理では原水の反応時間(滞留時間)が減り、原水+戻り量の総量に反比例するため、反応時間を相当する1.6hとした。ろ過水のCOD−Mnは685mg/L、EDTA残留量は15mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 7>
Fenton treatment was performed on 500 mL of the water to be treated A in the same manner as in Example 1 except that sodium hydroxide was not added to the Fenton-treated water, pH was not adjusted, and the reaction time was 1.6 h. Since pH adjustment was not performed on Fenton-treated water, solid-liquid separation was not performed, and in order to return 150 mg / L of iron to the raw water, it was necessary to return 125 mL corresponding to 1/4 of the total amount of Fenton-treated water as it was to the raw water. . In this case, in the continuous treatment as shown in FIG. 1, the reaction time (residence time) of the raw water is reduced and is inversely proportional to the total amount of the raw water and the return amount, so the reaction time is set to 1.6 h corresponding to the total amount. The COD-Mn of filtered water was 685 mg / L, and the residual amount of EDTA was 15 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例8>
フェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH7とした以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは605mg/L、EDTA残留量は3mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 8>
Fenton treatment was performed on 500 mL of the water to be treated A in the same manner as in Example 1 except that sodium hydroxide was added to the Fenton-treated water to adjust the pH to 7. The COD-Mn of filtered water was 605 mg / L, and the residual amount of EDTA was 3 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例9>
フェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH10とした以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは602mg/L、EDTA残留量は3mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 9>
Fenton treatment was performed on 500 mL of the water to be treated A in the same manner as in Example 1 except that sodium hydroxide was added to the Fenton-treated water to adjust the pH to 10. The COD-Mn of filtered water was 602 mg / L, and the residual amount of EDTA was 3 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例10>
フェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH4とした以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは625mg/L、EDTA残留量は7mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 10>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that sodium hydroxide was added to the Fenton-treated water to adjust the pH to 4. The COD-Mn of filtered water was 625 mg / L, and the residual amount of EDTA was 7 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例11>
フェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH11とした以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは624mg/L、EDTA残留量は7mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 11>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that sodium hydroxide was added to the Fenton-treated water to adjust the pH to 11. The COD-Mn of filtered water was 624 mg / L, and the residual amount of EDTA was 7 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<実施例12>
EDTAの代わりにEDDS(エチレンジアミンジコハク酸)を原水のCOD-Mnが1,600mg/Lとなるよう含ませた処理対象水B 500mLについてフェントン処理を行った以外は、実施例1と同様にしてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは603mg/L、EDDS残留量は4mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Example 12>
Except for performing Fenton treatment on 500 mL of water B to be treated containing EDDS (ethylenediamine disuccinic acid) instead of EDTA so that COD-Mn of raw water is 1,600 mg / L, the same as in Example 1 Fenton treatment was performed. The COD-Mn of filtered water was 603 mg / L, and the residual amount of EDDS was 4 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
<比較例1>
次の条件のように返送汚泥を投入しなかった(処理対象水Aに投入される鉄分の割合を総鉄量の0質量%)以外は実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。
総鉄量 :600mg/L
FeSO4・7H2O :鉄分として600mg/L
汚泥 :鉄分として0mg/L(投入なし)
過酸化水素(H2O2):6,000mg/L
pH :2.5
反応時間 :2時間
反応温度 :20℃
上記の条件により処理したフェントン処理水に水酸化ナトリウムを加えてpH9.5とした後、1時間撹拌滞留させて残留過酸化水素を分解し、No.5Aろ紙でろ過した。ろ過水のCOD−Mnは595mg/L、EDTA残留量は2mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
About 500 mL of water to be treated A in the same manner as in Example 1 except that the return sludge was not charged as in the following conditions (the ratio of iron to be treated A is 0% by mass of the total amount of iron). Fenton treatment was performed.
Total iron amount: 600 mg / L
FeSO 4 · 7H 2 O: iron as 600mg / L
Sludge: 0mg / L as iron (no charge)
Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ): 6,000 mg / L
pH: 2.5
Reaction time: 2 hours Reaction temperature: 20 ° C
Sodium hydroxide was added to Fenton-treated water treated under the above conditions to adjust the pH to 9.5, and the mixture was allowed to stir for 1 hour to decompose residual hydrogen peroxide. Filtered with 5A filter paper. The COD-Mn of filtered water was 595 mg / L, and the residual amount of EDTA was 2 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. The results are shown in Table 1.
<比較例2>
返送汚泥を電極を使用した電気化学的な方法により還元処理した以外は、実施例1と同様にして、処理対象水A 500mLについてフェントン処理を行った。ろ過水のCOD−Mnは598mg/L、EDTA残留量は2mg/Lであった。この時の汚泥発生量は1,435mg/Lであったが、このうち359mg/Lを返送するため、実際の汚泥発生量は1,076mg/Lとなった。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
Fenton treatment was performed on 500 mL of water A to be treated in the same manner as in Example 1 except that the return sludge was reduced by an electrochemical method using an electrode. The COD-Mn of filtered water was 598 mg / L, and the residual amount of EDTA was 2 mg / L. The amount of sludge generated at this time was 1,435 mg / L. Of these, 359 mg / L was returned, so the actual amount of sludge generated was 1,076 mg / L. The results are shown in Table 1.
実施例1〜12のように、固液分離した汚泥の少なくとも一部を還元処理せずにそのまま処理対象の水に返送することにより、比較例1に比べて、発生する汚泥量が低減された。また、フェントン処理水のpH調整を行った実施例1〜6、8〜11は、汚泥の分理性が向上した。還元処理を行った比較例2は、比較例1に比べて、発生する汚泥量が低減されたが、還元処理設備および還元薬剤が必要となった。 As in Examples 1 to 12, the amount of sludge generated was reduced compared to Comparative Example 1 by returning at least a part of the solid-liquid separated sludge as it was to the water to be treated without reduction treatment. . Further, in Examples 1 to 6 and 8 to 11 in which the pH of the Fenton-treated water was adjusted, the separability of sludge was improved. Although the comparative example 2 which performed the reduction | restoration process compared with the comparative example 1, the amount of generated sludge was reduced, but the reduction process equipment and the reducing agent were needed.
1 水処理装置、10 原水槽、12 第一フェントン反応槽、14 第二フェントン反応槽、16 pH調整槽、18 固液分離槽、20 返送配管、22,24 pH測定装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water treatment apparatus, 10 Raw water tank, 12 1st Fenton reaction tank, 14 2nd Fenton reaction tank, 16 pH adjustment tank, 18 Solid-liquid separation tank, 20 Return piping, 22, 24 pH measurement apparatus.
Claims (4)
前記処理対象の水のフェントン処理を行うフェントン処理手段と、
前記フェントン処理が行われたフェントン処理水の汚泥の固液分離を行う固液分離手段と、
前記固液分離された汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに前記処理対象の水に返送する返送手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。 Water that is discharged from the manufacturing process of the toner for developing an electrostatic charge image containing an organic compound that forms a coordinate bond with a metal ion is a processing target.
Fenton treatment means for performing Fenton treatment of the water to be treated;
Solid-liquid separation means for performing solid-liquid separation of sludge of the Fenton-treated water subjected to the Fenton treatment;
A return means for returning to the water to be treated without reducing at least a part of the solid-liquid separated sludge;
A water treatment apparatus comprising:
前記処理対象の水のフェントン処理を行うフェントン処理工程と、
前記フェントン処理を行ったフェントン処理水の汚泥の固液分離を行う固液分離工程と、
前記固液分離した汚泥の少なくとも一部を還元処理せずに前記処理対象の水に返送する返送工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。 Water that is discharged from the manufacturing process of the toner for developing an electrostatic charge image containing an organic compound that forms a coordinate bond with a metal ion is a processing target.
A Fenton treatment step of performing Fenton treatment of the water to be treated;
A solid-liquid separation step of performing solid-liquid separation of sludge of the Fenton-treated water subjected to the Fenton treatment;
A returning step of returning at least a part of the solid-liquid separated sludge to the water to be treated without reduction treatment;
A water treatment method comprising:
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