2005年11月 紙パ技協誌
 

紙パ技協誌 2005年11月


第59巻 第11号


物理的酸化分解を利用してのCODカット及び脱臭装置

株式会社 アイエンス 吉田 憲史

製紙排水の2次処理においては,活性汚泥法を主とした生物処理法が中心となっているが,散気方式(散気効率)によって,処理能力が大きく左右されることは,あまり知られていない。また,排水処理にかかる設備は,「生産に結びつかないので,疎かにされている」ケースが殆どと言っても過言ではないが,そのために「純利益」を失っていることも認識しなくてはならない。生物処理の主役は名のごとく微生物であり,それを活性させることで排水中のBOD, COD成分を下げていくのだが,その基本を逸脱している場合も決して少なくない。そのような場合には,負荷低減が進まないだけでなく,汚泥も大量に発生してしまうのである。
では,どうしてそうした事になるのか?それは酸素と微生物の代謝の関係を,正しく理解しなければ解決することはできない。
微生物は,人間が作り出した余程の化学物質でない限り,ほぼ何処にでも「その環境に応じて」存在している。そして人間と同じように酸素でエネルギー代謝を行うもの,硝酸や硫酸などのイオンで代謝を行うものなど様々であるが,活性汚泥のような好気的排水処理において,酸素以外の硝酸イオンや硫酸イオンで代謝を行わせてしまうことは,処理スピードが遅くなり,悪臭発生やバルキング(糸状菌発生)の原因ともなる。
そうした要因を根本的に防ぐには,やはりBOD負荷や水量に応じた酸素を効率的に水中に溶解させなければならないのだが,既存の散気管ではBOD負荷が高くなればなるほど,それが困難となる。それらを解決し,さらに槽の底の水とスラッジを巻き上げることで,大きく水を循環させるアイエンスの水処理技術を紹介する。
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排水処理における最新環境負荷低減技術について

栗田工業株式会社 アドバンスト・マネジメント事業本部 エコ事業部 技術一課  北辻  桂

排水処理に関する最新の環境負荷低減技術と紙パルプ分野で広がりつつある新しい環境負荷低減技術について概説した。
最新の環境負荷低減技術として3つのシステムを紹介した。1)超臨界水酸化システムは超臨界水で有機物を迅速に酸化して水とCO2に分解するシステムであり,処理が困難であった高濃度廃液や有機汚泥,難分解性有機物を完全分解できる。2)アナモックスは従来の微生物とは全く異なる新規の窒素代謝経路を持ち,嫌気条件下で亜硝酸とアンモニアから窒素ガスを生成する。亜硝酸酸化とアナモックス反応を組み合わせることにより,従来の窒素除去システムよりも大幅に省コストやCO2削減が可能となる。3)微小動物利用汚泥発生抑制システムは活性汚泥法での最大の問題点の一つである余剰汚泥の削減を実現する。外部からエネルギーを加えず,標準活性汚泥法に比べて70%以上の汚泥減量ができ,処理水質も良好である。
紙パルプ分野での環境負荷低減技術として次の3つのシステムを紹介した。1)流動床高負荷好気性生物膜装置は最新の生物膜法であり,逆洗が不要で維持管理も容易な装置である。低濃度排水を短時間で多量に処理でき,トラブルも少なく紙パルプ産業の排水処理には活性汚泥法よりも適している。2)超高負荷省コスト嫌気処理装置は従来のUASB嫌気処理装置を発展させた装置で,嫌気グラニュールの性能を最大限に発揮させ超高負荷運転を可能にした。KPエバポレータードレン,DIP排水,中性抄紙排水に適用できることを確認している。3)光散乱センサ薬注最適化システムは凝集や脱水に適用するが,レーザー散乱光を使用して最適な凝集状態を検出し,薬品の使用量を最適に制御する。手動での薬注量に比べて3割程度の薬品使用量低減が可能である。また,凝集処理では有機凝結剤を併用することで,更に無機凝結剤の低減に効果がある。
(本文7ページ)


環境法規制の現状とその動向

王子製紙株式会社 環境経営部 今宮 成宜

1990年代に入り,環境関連で多くの法律が公布・施行されてきた。その中の大きな流れの一つは,廃棄物問題であり,もう一つは微量化学物質問題である。2001年1月に環境省が発足し,今までにはなかった環境報告書や環境教育に関する法律等が公布され,環境行政がまさに新時代に入ってきている。
廃棄物に関しては,1995年から2000年の6年間で,12件の法律が制定されているが,その内6件がリサイクル関連である。また,廃棄物関連法の中心となる「廃掃法」については,他の環境法令に類を見ない度重なる改正を延々と行っており,最近でも2005年5月に不法投棄対策等の一部改正が行われた。廃掃法については,2000年の改正が当時「終着駅」と言われていたが,現実にはそうはなっていない。廃棄物に関しては,小さな工場・事業所でも発生し,またそのリスクも大きい事から,その対応は環境担当者のみならず会社全体にとって非常に大きな課題となっている。
もう一つの大きな流れは,1996年頃からのダイオキシン類やPCB,ベンゼン,トリクロロエチレン,環境ホルモン等への対応および2003年の化審法改正である。この中で,1999年に公布されたPRTR法(化学物質の排出・移動登録)は,従来の出口規制ではなく企業の高度の自主管理によるものであり,化学物質の排出削減に大きな効果を上げてきている。
 今回取上げた環境法令の中で特に紙パに関連でその動向等に注意を要すると思われるのは,VOC規制,第6次水質総量規制,人の嗅覚による臭気指数規制導入の拡大等である。その他PCBについては,日本環境安全事業団への早期登録・割引制度が2005年中であり,計画的な処理のためにこの制度の活用が重要である。
(本文14ページ)


化学物質過敏症の現状と対応

東京大学大学院 新領域創成科学研究科 柳沢 幸雄

シックハウス症候群あるいは化学物質過敏症問題を引き起こそうと,悪意を持って活動した人がいるか。いったい誰がこれらの問題を引き起こした責任を負うべきなのか。室内環境の関係者たち,例えば設計者や建築家,或いは建築資材や消費財業界の人達は,悪意をもってこのような重大な問題を引き起こした訳ではない。これらの問題は,室内環境以外の環境問題,例えば気候変動や資源の枯渇を防ぐために開発した多くの新しい技術の副次的な影響である。高気密の家屋では換気量が下がるので,冷暖房に対するエネルギーの節約に寄与することができる。その反面,高気密の家屋は揮発性有機化合物により汚染される傾向がある。なぜなら揮発性有機化合物の濃度は換気量に反比例するからである。高気密の家屋の建設による省エネは,室内空気汚染と二律背反的な関係がある。このような二律背反性,或いはそれ以上の多律背反性が,シックハウス症候群および化学物質過敏症問題の本質的な原因と言うことが出来る。
(本文25ページ)


セメント産業における廃棄物の再資源化技術

太平洋セメント株式会社 環境事業カンパニー事業推進部 廣瀬  哲

セメントの製造工程は,多量の廃棄物や副産物を原料・燃料として利用できるという特質を有し,我が国のセメント産業は,2003年では7,350万トンのセメントを製造し,同時に2,760万トンの廃棄物を処理した。セメント産業は,廃棄物の利用に関して,産業間連携の中心を担っているということができる。
しかし最近は,セメントの生産高は減少傾向を示してきているが,セメント産業での廃棄物処理に対する期待や要求はますます高まり,その結果,従来からの連携に変化が生じてきている。セメント産業では,新しい廃棄物処理技術を開発し,受け入れ量の拡大と,ニーズの高い処理困難廃棄物を受け入れようと努力している。
本稿では,セメント産業における廃棄物や副産物の利用状況と,あたらしい廃棄物処理技術を紹介する。
(本文30ページ)


エコアクション21

環境省 総合環境政策局 環境経済課 中山 伸矢

現在の大量生産・大量消費・大量廃棄の社会経済システムは,私たち人類に便利で快適な暮らしを提供したが,一方で,自然環境に多大な負荷を与え,そのため社会経済システムと自然環境のバランスが崩れ,このままでは人類の生存そのものが脅かされる可能性さえ出てきている。
私たちは,このような大量生産,大量消費,大量廃棄の20世紀型の社会経済システムを,「最適生産・最適消費・最小廃棄」の社会である持続可能な循環型社会へと造り替えていかなければならない。
 このような持続可能な循環型社会の構築に向けては,事業者,消費者,行政等,全ての主体が自主的,積極的な環境への取り組みを行っていく必要があるが,特に社会経済活動の主要な部分を占める事業者は,規模や業種を問わず,とりわけ積極的な取り組みが期待されている。
大手企業においては,ISO14001の認証取得など積極的な環境への取り組みが行われてはいるものの,中小事業者等においては,生産活動が主で,環境への取り組みは費用面,人員の面からも経済的負担が大きく,なかなか進まない状況にあると考える。しかしながら,昨今,環境配慮を取引の条件とするケースが増えつつあり,今後,環境経営マネジメントに取り組まない事業者は取り残される可能性があるため,積極的に環境配慮に取り組むことが望まれる。
 以上の点を踏まえ,紙パルプ産業における現状と課題を認識するとともに,社会経済活動において枢要な部分を占める中小事業者等において,環境への取り組みの普及促進を図るべく,エコアクション21の特徴とその取り組み方法等について述べる。
(本文36ページ)


ISO14001のシンプルなシステム構築

財団法人 日本規格協会 審査登録事業部 高久  昇

日本では多くの事業者がISO14001の認証取得に動いているが,ISO14001は環境マネジメントシステムの継続的改善を通じて組織の自主的改善を促すことで,地球温暖化問題のような地球環境問題から地域の環境汚染に対しても貢献しようとするものであり,より多くの事業者においてこの規格が普及することが望まれる。
特に最近では,地球環境問題以外でも,ダイオキシンや,環境ホルモン等の有害化学物質,土壌汚染,廃棄物などの問題を考えると,単に法規制を順守するだけでなくリスク管理の上からも環境問題に対して環境マネジメントシステムを確立しておくことが事業者にとって重要であり,ISO14001の認証取得の意義があると考えられる。
認証取得は大手製造業を中心にISO14001の認証取得が進んできたが,現在は中小企業及び非製造業での認証取得が多くなってきている。
事業者がISO14001を取得する主な動機としては,環境保全活動の定着,グループ企業の方針,企業イメージの向上,国際化対応,第三者による環境保全評価,取引先からの要求,企業のマネジメントシステムの改善,環境リスク回避などがあげられる。ISO14001を導入する狙いを明確にし,導入の効果が具体的に得られなければ,形式的で単に維持するためや実態と離れた過剰な環境マネジメントシステムにとどまる恐れもあり,本報告では「シンプルなシステムの構築」の観点から,審査の場を通じて感じた適切かつ有効なISO14001の構築について紹介する。
(本文43ページ)


POM Compact Wet―End System
―プロセスの即応性と安定性がもたらす抄紙機生産性の大幅な改善―

相川鉄工株式会社 技術部 技術営業1課 藤田 和巳

POM Compact Wet―End Systemは当初,多品種小ロット生産マシンで生産性を低下させる抄換え色換え時間を最短とするために,ミキシングチェストやマシンチェストといった原料貯留容積,及び白水サイロや白水チェストといった白水貯留容積を最小限とするシステムとして考案された。原料チェストを廃止するためには小容量高効率の配合原料ミキサーが必要となり,POMixが開発された。また,白水サイロなどを廃止するために白水の能動的脱気装置であるPOMpや,白水分配装置であるPOM header,シールピット代替えのPOM lockも開発された。
これらの装置を組み合わせたPOM Compact Wet―End Systemは「時間的バッファとしての貯留容積が極端に少ないが故,実際の操業は不安定なのでは?」との一般的な懸念とは裏腹に,非常に安定した運転結果となり,大きな貯留容積こそが実は変動要因そのものであったことを証明することとなった。そして当初の目的である抄換え時間の最短化を実現することに成功しただけではなく,副次的効果として系内汚れの低減,薬品コストの削減,省エネ,紙質の向上などが確認され,POM Compact Wet―End Systemによってマシンの生産性はさらに高めることが可能であることが実証された。
今日ではPOM Compact Wet―End Systemは単純に抄換えの多いマシンだけではなく,一般上質,新聞用紙,ライナー,板紙,ティッシュマシンなどに適用しても生産効率の向上が実現できるシステムとしての認知を獲得しつつある。POM Compact Wet―End Systemの概念と構成装置の構造,機能,そしてシステムの生産効率向上効果を分かりやすく紹介する。
(本文52ページ)


バチルス菌を利用した高度廃水処理システム(JK―BCシステム)
 ―バチルス菌によるパルプ廃水処理テスト―

伊藤忠産機株式会社 循環活性部 池知  明  
三菱製紙株式会社 八戸工場 原質部 動力課 下村  徹

「JK―BCシステム」とは,活性汚泥法と回転生物接触法をさらに進化させた廃水処理システムで,高濃度に優先培養された「バチルス菌(好気性菌)」を「JK―BC装置(立体回転装置)」と組み合わせることで,在来菌では処理できなかった窒素,リン,悪臭の除去,高濃度廃水の処理等の諸問題を解決し,さらには省エネ・省コストも実現する画期的な有機系廃水処理システムである。
バチルス菌は,模様が単桿菌形態で不利な環境下でも胞子を作ることができるグラム陽性適性菌。有機系廃水処理の標準的処理システムである標準活性汚泥法で発生する微生物の中にも含まれており,目新しい細菌ではないが,これを優先化培養することで,非常に効果的な特性を発揮する。またJK―BC装置は,接着剤,繊維とも物理化学的にも極めて優れた性質を持つ接触体(塩化ビニリデン系繊維を羊の毛の様にカールさせ,かさ高に並べ,塩化ビニリデン系接着剤で強力に凝縮させた網状体)をベースに開発された装置であり,今までの廃水処理装置の概念を大幅に変える性質を有する。
このような双方の特性を第1章では詳しく解説する。そして第2章では,三菱製紙株式会社八戸工場と共同で実施したJK―BCシステムパイロットプラントによる,CODの除去効率の向上,及び臭気除去効果も見られたテスト例を,データーを交えて紹介する。
(本文67ページ)


新しいスリッティング技術導入による収益向上

ディーネス株式会社 ハーケンラート・ハインツ

現状の各工場のスリッター装置状況を詳しく分析することにより,さらに高品質の製造に進展し,かつコストを大幅に下げることができ,その結果期待以上の効果が保証できる。ややもすると多くの製紙並びに加工製造業の場合,目に見えないけれども間違いなく利益を損失しているようなスリッターをオペレーションしている場合が多い。特にナイフの交換を頻繁にやったり現状のスリッター装置が非常に不備の為,セットアップ時間が掛かり結果として損失コストを大きくしているケースがある。
最近,特に欧州ではスリッターのオペレーションが見直されその結果いかにコストを削減し,製品の損失を少なくするか,且つダウンタイムを最小限にするかという事が注目されている。スリッター技術の基本を理解することは大切である。その結果スリッターによる収益向上をいかに高めることが出来るかを知り,これ以上のことをしてはいけないというボトムラインを確認することが出来る。一見シンプルに見えるようなプロセスであるが,その結果は非常に大きい影響を装置にもたらしている。
(本文74ページ)


ToF―SIMSでの可視化によるロジンエステルエマルジョンサイズ剤中のロジングリセリンエステルの挙動解析

名古屋大学 大学院生命農学研究科 松下泰幸,大倉 愛,今井貴規,福島和彦  
名古屋大学 全学技術センター 加藤俊之

ロジングリセリンエステルを含む中性ロジンサイズ剤は,中性条件下でも効果のあるサイズ剤として応用が広がりつつある。これまでの研究から,ロジングリセリンエステルにはアビエチン酸やマレイン化ロジンの溶出を防ぐ役割があることが示されている。今回はこのことを明らかにするため,いろいろな抄紙条件におけるロジングリセリンエステルの挙動をToF―SIMSでの可視化により解析することを試みた。
ToF―SIMSを用いてイメージングをする場合,物質特有のピークを見つけ出さなければならない。我々は,ロジングリセリンエステルのみを確実に検出するために,重水素ラベルのロジングリセリンエステルを合成し,その重水素イオンを検出することとした。自然界には重水素はほとんど存在しないため,目的とするロジングリセリンエステルのみを選択的に可視化することに成功した。
 ToF―SIMSのイメージングとサイズ度の測定結果から,ロジングリセリンエステルは中性条件のみならず,アルカリ条件においても可溶化せずにパルプ表面に留まっていることが明らかとなった。一方,ロジングリセリンエステルを含まないサイズ剤を用いた場合,中性条件やアルカリ条件ではアビエチン酸やマレイン化ロジンは溶出し,サイズ効果は現れなかった。以上のことは,ロジングリセリンエステルはアビエチン酸やマレイン化ロジンの溶出を防ぐ役割を担っているという以前の研究結果を支持する。
(本文79ページ)


改質炭酸カルシウムから調製したインクジェット紙でのインク浸透機構

東京大学大学院 農学生命科学研究科 江前敏晴,ドミトリー・イブーチン,磯貝 明  
コニカミノルタテクノロジーセンター 松本和正,中西研三

今日,インクジェット印刷方式は個人向けに広く用いられるだけでなく,可変情報を連続的に行う商業印刷,オフセット印刷におけるプリプレス工程,パッケージ表面の非接触曲面印刷やその他多岐に渡る各種産業用途へと展開されている。インクジェットメディアの1つであるインクジェット紙の製造技術は格段に進歩しているとは言え,最新のインクジェットヘッド技術である印刷の高速化やインク滴の微小化といった進歩に追いついていない観がある。市販のインクジェット紙ではシリカやアルミナが塗工用顔料として用いられるが,両者とも高い画質を与えるものの高価である。
本研究は,シリカなどの代替顔料として炭酸カルシウムを有効に利用する方法の開発を目的とする。市販炭酸カルシウムの凝集体を微粒化及び均一化することを目的として機械的な粉砕及び塩酸による表面の溶解を行い,インクジェット紙を試作した。プラズマエッチングにより親水化したものも含め,試験用インクジェットヘッドから吐出したインク滴の顕微高速度ビデオカメラシステムによる動的挙動の把握及び共焦点レーザー走査顕微鏡によるインク浸透深さの評価という観点から試作紙を評価した。粉砕及び塩酸溶解処理による微粒子化により,インクドット面積及びドット粗さは小さくなった。この結果は微粒子化が画質を向上させることを示唆する。ドット面積が小さければ画質が上がるという判断基準からすると,最も効果的な処理は粉砕であり,以下塩酸溶解処理,プラズマエッチングの順であった。顔料の微粒子化は塗工層のポアサイズを小さくし,その結果インク滴は表面を伝わって水平に広がるより深く塗工層内部に浸透しやすくなる,というメカニズムが結論づけられた。
(本文88ページ)