水処理装置および水処理方法
【課題】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、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置を提供する。
【解決手段】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、前記水のフェントン処理を行うフェントン処理手段と、フェントン処理を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、を有する水処理装置である。
【解決手段】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、前記水のフェントン処理を行うフェントン処理手段と、フェントン処理を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、を有する水処理装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。これらの固液分離した後の汚泥は、そのまま加圧濾過脱水装置にて脱水処理される場合が多い。加圧濾過脱水装置とは、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）１８２ページにも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脱水装置である。
【０００６】
例えば、特許文献１には、有機酸および重金属を含む排水について効果的に重金属除去を行うために、排水にカルシウム化合物を添加すると共に、このカルシウム化合物の添加に併せて、またはその後に無機凝集剤を添加し凝集処理を行うことで、重金属を除去する排水処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む水を処理対象とし、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置および水処理方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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水を処理対象とし、前記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を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、前記無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、を有する水処理装置である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記金属イオンが、２価または３価の鉄イオンである請求項１に記載の水処理装置である。
【００１１】
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水を処理対象とし、前記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に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行う凝集処理工程と、を含む水処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１によると、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についてのｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段を有さない場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置を提供する。
【００１３】
本発明の請求項２によると、金属イオンが２価または３価の鉄イオン以外の場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置を提供する。
【００１４】
本発明の請求項３によると、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整しない場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
金属イオンと配位結合を形成する有機化合物（以下、「キレート化剤」と呼ぶ場合がある。）を含む水をフェントン処理したフェントン処理水について、無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いて凝集沈澱処理などの凝集処理する場合、低ｐＨ（例えば、ｐＨ４以下）では鉄イオンの溶解度が高いため凝集沈殿が困難な場合がある。また、ｐＨ５前後では鉄イオンの溶解度は低くなり凝集沈殿が可能であるが、フェントン処理により発生したキレート化剤が分解した分解物と鉄イオンとの化合物が上澄み水に多量に溶解し、上澄み水中のＦｅの残留量が高くなり、凝集処理水が着色することがあった。一方、上澄み水に溶解した前記分解物と鉄イオンとの化合物を沈降分離するにはｐＨ５以上にする必要があるが、ｐＨを高くすると、フェントン処理により発生した、キレート化剤が分解した分解物の解離度が高くなるため、凝集沈殿処理した上澄み水への有機物の溶解度が高くなり、さらに濁りが発生することがあった。このような現象は、鉄系の無機系凝集剤の他にも、例えば、アルミニウム系の無機系凝集剤を用いた場合にも起こり得る。
【００１８】
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、この水をフェントン処理したフェントン処理水に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行うことにより、処理水の金属イオンまたは有機物による着色または濁りが抑制されることを見出した。また、有機物の溶解度の低い処理水が得られる。
【００１９】
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フェントン処理装置１０と、凝集処理手段として、無機系凝集剤添加手段としての無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加手段としての高分子凝集剤添加槽１４、および固液分離手段としての沈殿槽１６を備える凝集処理装置２０とを備える。水処理装置１は、凝集処理装置２０の後段側に、生物処理手段としての生物処理装置と、活性炭吸着処理手段としての活性炭吸着処理装置とを備えていてもよい。無機系凝集剤添加槽１２には、ｐＨ調整手段としてのｐＨ調整剤添加配管がポンプ等を介して接続されている。無機系凝集剤添加槽１２は、ｐＨメータ等のｐＨ測定装置を備えていてもよい。
【００２０】
水処理装置１において、フェントン処理装置１０、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４、沈殿槽１６の入口と出口とがそれぞれ直列に配管等を介して接続されている。また、無機系凝集剤添加手段として無機系凝集剤添加配管、高分子凝集剤添加手段として高分子凝集剤添加配管がポンプ等を介して、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４にそれぞれ接続されていてもよい。無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４には撹拌羽根等の撹拌手段が設置されてもよい。
【００２１】
本実施形態に係る水処理装置の動作および水処理方法を、図１を参照して説明する。
【００２２】
キレート化剤を含む原水に対しては、まずフェントン処理が行われる（フェントン処理工程）。
【００２３】
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。これらのうち、着色等の点から、キレート化剤がエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）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。
【００２４】
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。フェントン処理装置１０において、原水に過酸化水素と２価の鉄塩が添加され、キレート化剤等の有機物が酸化により分解される。
【００２５】
フェントン反応液は酸等によりｐＨ２以上３以下の酸性に調整されることが好ましい。また、酸化分解処理後、フェントン反応液中の残留過酸化水素を分解するために例えばｐＨ９以上１０以下の条件で重亜硫酸ナトリウム等の還元剤を用いて還元処理されてもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
過酸化水素の添加量は、例えば、処理対象水に対して２，５００ｍｇ／Ｌ以上１０，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲である。２価の鉄塩の添加量は、例えば、処理対象水に対して２５０ｍｇ／Ｌ以上１，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲である。
【００２８】
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。
【００２９】
フェントン処理が行われたフェントン処理水は、凝集処理装置２０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２０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。図１の例では、凝集処理装置２０は、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４、沈殿槽１６を備える。凝集処理は、例えば、無機系凝集剤添加槽１２における、フェントン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１４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１６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。
【００３０】
フェントン処理水に対しては、無機系凝集剤添加槽１２において撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながらポンプ等により無機系凝集剤が添加され、凝集反応が行われる（無機系凝集剤添加工程）。
【００３１】
無機系凝集剤添加工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって急速撹拌することにより凝集反応が行われるが、撹拌速度は、１００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましい。撹拌速度が１００ｒｐｍより小さいと、凝集反応が十分に行われず、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成された凝集物が再び細かくなってしまう場合がある。
【００３２】
無機系凝集剤添加槽１２において、無機系凝集剤が添加された液に、撹拌羽根等の撹拌手段により撹拌されながらポンプ等によりｐＨ調整剤が添加され、液のｐＨが、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整される（ｐＨ調整工程）。
【００３３】
液のｐＨを、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下とすることにより、少なくとも１つの酸基が非解離状態となる。液のｐＨがｐＫａを超えると、キレート化剤あるいはその分解物の酸基が全て解離状態となり、凝集処理が困難となる。また、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌを超えると、凝集処理における金属イオンの溶解が大きすぎて、凝集処理が困難となる。凝集処理において、キレート化剤あるいはその分解物はできるだけ多くの酸基が非解離状態で液中に存在していることが好ましいが、ｐＨを低くしすぎると、金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌを超えてしまうので適切なｐＨ範囲に調整することが好ましい。
【００３４】
例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）は４つのカルボキシル基を有し、それらの解離定数（２５℃）は、ｐＫａ１：１．９９、ｐＫａ２：２．６７、ｐＫａ３：６．１６、ｐＫａ４：１０．２６である（なお、ｐＫａ１は、４つのカルボキシル基のうち１つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ２は、２つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ３は、３つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ４は、４つめのカルボキシル基の解離の解離定数を示す。）。したがって、原水がキレート化剤としてＥＤＴＡを含み、凝集処理における無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いる場合は、ＥＤＴＡの少なくとも１つ以上のカルボキシル基の解離定数ｐＫａ以下、すなわち、ｐＫａ４：１０．２６以下になるように、かつ、鉄イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように無機系凝集剤添加後の液のｐＨを調製すればよい。
【００３５】
ｐＨの調整方法は、特に制限はなく、図１のように無機系凝集剤添加槽１２においてｐＨ調整剤を添加して行ってもよいし、無機系凝集剤添加槽１２の後段側に別途ｐＨ調整槽を設けて行ってもよいし、後段側の高分子凝集剤添加槽１４においてｐＨ調整剤を添加して行ってもよい。ｐＨ調整剤としては、酸またはアルカリ等を用いればよい。
【００３６】
次に、ｐＨ調整され、凝集反応が行われた凝集反応液は、高分子凝集剤添加槽１４に送液される。高分子凝集剤添加槽１４において、必要に応じて高分子凝集剤が添加され、無機系凝集剤添加槽１２から移送された凝集反応液に対して撹拌羽根等の撹拌手段により緩速撹拌が行われ、水中の懸濁物質が凝集したフロックが形成される（フロック形成工程）。このフロック中には、主に、トナー製造において使用された着色剤、離型剤、トナー粒子等が含まれている。フロックは、緩速撹拌されることにより成長する。このとき得られるフロックの懸濁液（処理液）の固形分濃度は０．５％以上１．５％以下程度である。なお、無機系凝集剤添加槽１２と高分子凝集剤添加槽１４とを一体化した槽を使用して、１つの槽内で無機系凝集剤添加工程と、ｐＨ調整工程と、フロック形成工程とが行われてもよい。
【００３７】
フロック形成工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって撹拌することによりフロックを成長させるが、撹拌速度は、６０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましく、１００ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下の範囲であることがより好ましい。撹拌速度が６０ｒｐｍより小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成されたフロックが再び細かくなってしまう場合がある。
【００３８】
この凝集処理工程において使用される凝集剤としては、一般の無機系凝集剤、有機系凝集剤を用いればよい。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄凝集剤等が用いられ、安価であること、凝集性が良好であること等から、塩化第二鉄が用いられることが好ましい。
【００３９】
また、有機系凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系等のアニオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリアミン系、ポリジシアンジアミド系等のカチオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリエチレンオキサイド系等のノニオン性高分子凝集剤；アクリル酸ジメチルアミノエチル系等の両性高分子凝集剤を使用すればよい。凝集性が良好であること等から、ポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を使用することがより好ましい。また、凝集剤として、上記無機系凝集剤および有機系凝集剤から選択される２つ以上の凝集剤を組み合わせて使用してもよく、無機系凝集剤として塩化第二鉄を使用し、さらにフロックを成長させるために有機系凝集剤としてポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を併用することが好ましい。有機系凝集剤は無機系凝集剤添加工程において添加してもよい。
【００４０】
無機系凝集剤を使用する場合の添加量は、処理する原水に対して５００ｍｇ／Ｌ以上５，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００４１】
また、有機系凝集剤を使用する場合の添加量としては、処理する原水に対して０．５ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上３ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００４２】
高分子凝集剤添加槽１４においてフロック形成された処理液は、次に沈殿槽１６に送液される。フロック形成工程において、凝集反応液は通常、高分子凝集剤添加槽１４に連続的に流入され、フロック形成された処理液は連続的に沈殿槽１６へ送液される。このとき、高分子凝集剤添加槽１４における滞留時間としては、５分以上２０分以下の範囲であることが好ましく、１０分以上１５分以下の範囲であることがより好ましい。滞留時間が５分より小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、２０分より大きいと、処理効率が低下する場合がある。また、高分子凝集剤添加槽１４においてバッチ式で水の凝集処理が行われてもよい。この場合、処理時間は５分以上１５分以下の範囲であることが好ましく、５分以上１０分以下の範囲であることがより好ましい。
【００４３】
凝集処理工程における処理する水の温度としては、通常、１０℃以上３０℃以下の範囲で行われ、好ましくは、１５℃以上２５℃以下の範囲で行われる。
【００４４】
沈殿槽１６に送液された処理液は、沈殿槽１６において自然沈降分離によって、フロックが濃縮された沈殿物（汚泥スラリ）と分離液（処理水）とに分離される（固液分離工程）。なお、固液分離工程において、凝集沈殿処理の代わりに加圧浮上処理等を行ってもよいが、汚泥の発生量の点から凝集沈殿処理および加圧浮上処理のうち少なくとも１つを行うことが好ましい。なお、加圧浮上処理とは、加圧水が減圧されることにより加圧状態で溶け込んだ空気が微細気泡となって放出される特性を利用した水処理方法であり、加圧浮上槽内に加圧水を流入させ、発生した微細気泡に水内の浮遊物質を付着させ、浮遊物質を浮上分離させる処理方法である。
【００４５】
凝集処理工程において凝集処理された処理水は、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。
【００４６】
例えば、沈殿槽１６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。
【００４７】
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）。
【００４８】
活性炭吸着処理の前に、生物処理装置において分離された上澄み水（生物処理水）のｐＨを４以上６以下の範囲に調整してもよい。ｐＨの調整方法は、特に制限はなく、活性炭吸着処理装置の前段側にｐＨ調整槽等を設けて行ってもよいし、生物処理装置と活性炭吸着処理装置とを接続する配管等へのライン注入によって行ってもよい。ｐＨの調整は、酸またはアルカリの添加により行えばよい。
【００４９】
活性炭吸着処理装置としては、活性炭による吸着処理を行うものであればよく、特に制限はないが、例えば、多段流動床式活性炭吸着装置、固定床式活性炭吸着装置等を用いればよいが、運転管理および吸着効率等の点から多段流動床式活性炭吸着装置が好ましい。
【００５０】
用いる活性炭としては特に制限はないが、石炭系、ヤシガラ系等の粉末活性炭、粒状活性炭等を用いればよい。
【００５１】
一方、沈殿槽１６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）。汚泥濃縮装置においては、例えば６時間以上１２時間以下程度をかけて、自然沈降にて濃縮される。濃縮前の固形分の固形分濃度は０．５質量％以上１．５質量％以下程度である。また、濃縮後の固形分の固形分濃度は２．０質量％以上４．０質量％以下程度である。濃縮後の固形分は、例えば脱水装置で脱水処理された（脱水処理工程）後、産業廃棄物の汚泥として処理される。なお、脱水後の汚泥ケーキの固形分濃度は３０質量％以上６０質量％以下程度である。なお、汚泥濃縮装置および脱水装置で発生した濾過液である汚泥分離液は、新たな原水と混合された後、上述の水処理方法で処理されてもよい。
【００５２】
脱水装置としては、加圧葉状濾過機、加圧ヌッチェ等の加圧濾過機、フィルタプレス、加圧浮上機、真空濾過機等が挙げられるが、通常は、フィルタプレスが用いられる。また、発生する汚泥の量が減少すること、処理時間が短縮すること、凝集剤の量が減少すること、装置のメンテナンス性等の点から脱水処理工程の前に遠心分離装置を使用した遠心濃縮により脱水してもよい。
【００５３】
本実施形態に係る水処理装置および水処理方法により、処理水の金属イオンまたは有機物による着色または濁りが抑制される。また、有機物の溶解度の低い処理水が得られる。
【００５４】
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、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に適用される。このうち特に、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、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、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。
【００５５】
＜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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に集められ、上記水処理方法による処理が施される。
【実施例】
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
（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。
【００８５】
（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。
【００８６】
［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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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場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３，５００ｍｇ／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） ０．０６質量％
水 ９２．９４質量％
【００８９】
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。
【００９０】
（処理対象水Ｂの組成）
処理対象水Ｂは、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）の代わりにエチレンジアミンコハク酸・３Ｎａ（キレスト（株）社製）を含む以外は処理対象水Ａと同じ組成である。この水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は３，０００ｍｇ／Ｌであった。
【００９１】
＜実施例１＞
図１に示す水処理装置を用いて、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（２５℃における解離定数はｐＫａ１：１．９９、ｐＫａ２：２．６７、ｐＫａ３：６．１６、ｐＫａ４：１０．２６）を含む処理対象水Ａの処理を行った。処理対象水Ａ１００質量部に、フェントン処理として、硫酸第一鉄の水溶液を７００ｍｇ／Ｌ（２価の鉄イオンとして）投入した後、塩酸にてｐＨ２．５に調整した。ついで過酸化水素の水溶液を７，０００ｍｇ／Ｌ（過酸化水素として）投入し、２時間撹拌し、フェントン反応を行った。ｐＨ９．５として、還元処理を行った。
【００９２】
その後、凝集沈殿処理として、フェントン処理水１００質量部に対し、その他の工場廃水を７０質量部追加した後、塩化第二鉄の３８質量％水溶液を２，０００ｍｇ／Ｌ（鉄イオンとして）投入し、その後、水酸化ナトリウムを添加して凝集ｐＨをｐＨ９（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した。反射式光度計（ＲＱフレックスプラス１０、関東化学株式会社製）にてｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、１．１ｍｇ／Ｌであった。撹拌速度３００ｒｐｍ、滞留時間１５分にて凝集反応を行った。次いでカチオン系凝集助剤（ゼータエースＰ７０２、栗田工業株式会社製）を７５ｍｇ／Ｌ、アニオン性高分子凝集剤（クリフロック ＰＡ−３３１、栗田工業株式会社製）を２０ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度１５０ｒｐｍ、滞留時間１５分にてフロック形成を行い、フロックを沈澱槽にて沈降分離し、分離液（処理水）を得た。
【００９３】
処理水中の有機物量として全有機炭素をＴＯＣ測定器（ＴＯＣ−ＶＣＳＨ、島津製作所製）にて測定した結果、３７７ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度を反射式光度計（ＲＱフレックスプラス１０、関東化学株式会社製）にて測定した結果、１．１ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度を濁度計（ラコムテスター濁度計、ＴＮ−１００、アズワン株式会社）にて測定したところ、２１．９ＮＴＵで処理水に薄い白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液について、色度センサ（ＣＲ−３０、笠原理化工業株式会社製）を用いて色度を測定したところ、９．０度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【００９４】
＜実施例２＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ８（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、０．９ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、３１２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、０．９ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は１４．２ＮＴＵで処理水に薄い白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液の色度は５．６度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【００９５】
＜実施例３＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ７（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、３．６ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２９９ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、３．６ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は０．１ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４．３度で、目視によると処理水に薄い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９６】
＜実施例４＞
エチレンジアミンコハク酸・３Ｎａ（２５℃における解離定数はｐＫａ１：２．４０、ｐＫａ２：３．８６、ｐＫａ３：６．８３、ｐＫａ４：９．８２）を含む処理対象水Ｂを処理対象とし、凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ７（エチレンジアミンコハク酸・３ＮａのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、４．２ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、３５２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、４．２ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は０．２ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４．８度で、目視によると処理水に薄い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９７】
＜比較例１＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ６（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、２３ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２６７ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、２３ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２５．３ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は２４．６度で、目視によると処理水に濃い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９８】
＜比較例２＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ５（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、４６ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２３３ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、４６ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２５．２ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４５．２度で、目視によると処理水に濃い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９９】
＜比較例３＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ１１（ＥＤＴＡのｐＫａ４より上）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、１．３ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、４０２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、１．３ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２７．５ＮＴＵで処理水に白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液の色度は９．７度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
実施例１〜４のように、キレート化剤を含む水のフェントン処理水に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ（ｐＫａ４）以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行うことにより、処理水の着色または濁りが抑制された。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 水処理装置、１０ フェントン処理装置、１２ 無機系凝集剤添加槽、１４ 高分子凝集剤添加槽、１６ 沈殿槽、２０ 凝集処理装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。これらの固液分離した後の汚泥は、そのまま加圧濾過脱水装置にて脱水処理される場合が多い。加圧濾過脱水装置とは、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）１８２ページにも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脱水装置である。
【０００６】
例えば、特許文献１には、有機酸および重金属を含む排水について効果的に重金属除去を行うために、排水にカルシウム化合物を添加すると共に、このカルシウム化合物の添加に併せて、またはその後に無機凝集剤を添加し凝集処理を行うことで、重金属を除去する排水処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物を含む水を処理対象とし、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置および水処理方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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水を処理対象とし、前記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を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、前記無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、を有する水処理装置である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記金属イオンが、２価または３価の鉄イオンである請求項１に記載の水処理装置である。
【００１１】
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水を処理対象とし、前記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に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行う凝集処理工程と、を含む水処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１によると、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についてのｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段を有さない場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置を提供する。
【００１３】
本発明の請求項２によると、金属イオンが２価または３価の鉄イオン以外の場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理装置を提供する。
【００１４】
本発明の請求項３によると、無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整しない場合に比較して、処理水の着色または濁りを抑制する水処理方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
金属イオンと配位結合を形成する有機化合物（以下、「キレート化剤」と呼ぶ場合がある。）を含む水をフェントン処理したフェントン処理水について、無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いて凝集沈澱処理などの凝集処理する場合、低ｐＨ（例えば、ｐＨ４以下）では鉄イオンの溶解度が高いため凝集沈殿が困難な場合がある。また、ｐＨ５前後では鉄イオンの溶解度は低くなり凝集沈殿が可能であるが、フェントン処理により発生したキレート化剤が分解した分解物と鉄イオンとの化合物が上澄み水に多量に溶解し、上澄み水中のＦｅの残留量が高くなり、凝集処理水が着色することがあった。一方、上澄み水に溶解した前記分解物と鉄イオンとの化合物を沈降分離するにはｐＨ５以上にする必要があるが、ｐＨを高くすると、フェントン処理により発生した、キレート化剤が分解した分解物の解離度が高くなるため、凝集沈殿処理した上澄み水への有機物の溶解度が高くなり、さらに濁りが発生することがあった。このような現象は、鉄系の無機系凝集剤の他にも、例えば、アルミニウム系の無機系凝集剤を用いた場合にも起こり得る。
【００１８】
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、この水をフェントン処理したフェントン処理水に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行うことにより、処理水の金属イオンまたは有機物による着色または濁りが抑制されることを見出した。また、有機物の溶解度の低い処理水が得られる。
【００１９】
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フェントン処理装置１０と、凝集処理手段として、無機系凝集剤添加手段としての無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加手段としての高分子凝集剤添加槽１４、および固液分離手段としての沈殿槽１６を備える凝集処理装置２０とを備える。水処理装置１は、凝集処理装置２０の後段側に、生物処理手段としての生物処理装置と、活性炭吸着処理手段としての活性炭吸着処理装置とを備えていてもよい。無機系凝集剤添加槽１２には、ｐＨ調整手段としてのｐＨ調整剤添加配管がポンプ等を介して接続されている。無機系凝集剤添加槽１２は、ｐＨメータ等のｐＨ測定装置を備えていてもよい。
【００２０】
水処理装置１において、フェントン処理装置１０、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４、沈殿槽１６の入口と出口とがそれぞれ直列に配管等を介して接続されている。また、無機系凝集剤添加手段として無機系凝集剤添加配管、高分子凝集剤添加手段として高分子凝集剤添加配管がポンプ等を介して、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４にそれぞれ接続されていてもよい。無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４には撹拌羽根等の撹拌手段が設置されてもよい。
【００２１】
本実施形態に係る水処理装置の動作および水処理方法を、図１を参照して説明する。
【００２２】
キレート化剤を含む原水に対しては、まずフェントン処理が行われる（フェントン処理工程）。
【００２３】
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。これらのうち、着色等の点から、キレート化剤がエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）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。
【００２４】
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。フェントン処理装置１０において、原水に過酸化水素と２価の鉄塩が添加され、キレート化剤等の有機物が酸化により分解される。
【００２５】
フェントン反応液は酸等によりｐＨ２以上３以下の酸性に調整されることが好ましい。また、酸化分解処理後、フェントン反応液中の残留過酸化水素を分解するために例えばｐＨ９以上１０以下の条件で重亜硫酸ナトリウム等の還元剤を用いて還元処理されてもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
過酸化水素の添加量は、例えば、処理対象水に対して２，５００ｍｇ／Ｌ以上１０，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲である。２価の鉄塩の添加量は、例えば、処理対象水に対して２５０ｍｇ／Ｌ以上１，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲である。
【００２８】
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。
【００２９】
フェントン処理が行われたフェントン処理水は、凝集処理装置２０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２０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。図１の例では、凝集処理装置２０は、無機系凝集剤添加槽１２、高分子凝集剤添加槽１４、沈殿槽１６を備える。凝集処理は、例えば、無機系凝集剤添加槽１２における、フェントン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１４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１６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。
【００３０】
フェントン処理水に対しては、無機系凝集剤添加槽１２において撹拌羽根等の撹拌手段により急速撹拌されながらポンプ等により無機系凝集剤が添加され、凝集反応が行われる（無機系凝集剤添加工程）。
【００３１】
無機系凝集剤添加工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって急速撹拌することにより凝集反応が行われるが、撹拌速度は、１００ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましい。撹拌速度が１００ｒｐｍより小さいと、凝集反応が十分に行われず、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成された凝集物が再び細かくなってしまう場合がある。
【００３２】
無機系凝集剤添加槽１２において、無機系凝集剤が添加された液に、撹拌羽根等の撹拌手段により撹拌されながらポンプ等によりｐＨ調整剤が添加され、液のｐＨが、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整される（ｐＨ調整工程）。
【００３３】
液のｐＨを、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下とすることにより、少なくとも１つの酸基が非解離状態となる。液のｐＨがｐＫａを超えると、キレート化剤あるいはその分解物の酸基が全て解離状態となり、凝集処理が困難となる。また、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌを超えると、凝集処理における金属イオンの溶解が大きすぎて、凝集処理が困難となる。凝集処理において、キレート化剤あるいはその分解物はできるだけ多くの酸基が非解離状態で液中に存在していることが好ましいが、ｐＨを低くしすぎると、金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌを超えてしまうので適切なｐＨ範囲に調整することが好ましい。
【００３４】
例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）は４つのカルボキシル基を有し、それらの解離定数（２５℃）は、ｐＫａ１：１．９９、ｐＫａ２：２．６７、ｐＫａ３：６．１６、ｐＫａ４：１０．２６である（なお、ｐＫａ１は、４つのカルボキシル基のうち１つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ２は、２つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ３は、３つめのカルボキシル基の解離の解離定数、ｐＫａ４は、４つめのカルボキシル基の解離の解離定数を示す。）。したがって、原水がキレート化剤としてＥＤＴＡを含み、凝集処理における無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いる場合は、ＥＤＴＡの少なくとも１つ以上のカルボキシル基の解離定数ｐＫａ以下、すなわち、ｐＫａ４：１０．２６以下になるように、かつ、鉄イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように無機系凝集剤添加後の液のｐＨを調製すればよい。
【００３５】
ｐＨの調整方法は、特に制限はなく、図１のように無機系凝集剤添加槽１２においてｐＨ調整剤を添加して行ってもよいし、無機系凝集剤添加槽１２の後段側に別途ｐＨ調整槽を設けて行ってもよいし、後段側の高分子凝集剤添加槽１４においてｐＨ調整剤を添加して行ってもよい。ｐＨ調整剤としては、酸またはアルカリ等を用いればよい。
【００３６】
次に、ｐＨ調整され、凝集反応が行われた凝集反応液は、高分子凝集剤添加槽１４に送液される。高分子凝集剤添加槽１４において、必要に応じて高分子凝集剤が添加され、無機系凝集剤添加槽１２から移送された凝集反応液に対して撹拌羽根等の撹拌手段により緩速撹拌が行われ、水中の懸濁物質が凝集したフロックが形成される（フロック形成工程）。このフロック中には、主に、トナー製造において使用された着色剤、離型剤、トナー粒子等が含まれている。フロックは、緩速撹拌されることにより成長する。このとき得られるフロックの懸濁液（処理液）の固形分濃度は０．５％以上１．５％以下程度である。なお、無機系凝集剤添加槽１２と高分子凝集剤添加槽１４とを一体化した槽を使用して、１つの槽内で無機系凝集剤添加工程と、ｐＨ調整工程と、フロック形成工程とが行われてもよい。
【００３７】
フロック形成工程において撹拌羽根等の撹拌手段によって撹拌することによりフロックを成長させるが、撹拌速度は、６０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下の範囲であることが好ましく、１００ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下の範囲であることがより好ましい。撹拌速度が６０ｒｐｍより小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、５００ｒｐｍより大きいと、一度形成されたフロックが再び細かくなってしまう場合がある。
【００３８】
この凝集処理工程において使用される凝集剤としては、一般の無機系凝集剤、有機系凝集剤を用いればよい。無機系凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄凝集剤等が用いられ、安価であること、凝集性が良好であること等から、塩化第二鉄が用いられることが好ましい。
【００３９】
また、有機系凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系等のアニオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリアミン系、ポリジシアンジアミド系等のカチオン性高分子凝集剤；ポリアクリルアミド系、ポリエチレンオキサイド系等のノニオン性高分子凝集剤；アクリル酸ジメチルアミノエチル系等の両性高分子凝集剤を使用すればよい。凝集性が良好であること等から、ポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を使用することがより好ましい。また、凝集剤として、上記無機系凝集剤および有機系凝集剤から選択される２つ以上の凝集剤を組み合わせて使用してもよく、無機系凝集剤として塩化第二鉄を使用し、さらにフロックを成長させるために有機系凝集剤としてポリアクリルアミド系アニオン性高分子凝集剤を併用することが好ましい。有機系凝集剤は無機系凝集剤添加工程において添加してもよい。
【００４０】
無機系凝集剤を使用する場合の添加量は、処理する原水に対して５００ｍｇ／Ｌ以上５，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３，０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００４１】
また、有機系凝集剤を使用する場合の添加量としては、処理する原水に対して０．５ｍｇ／Ｌ以上５ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上３ｍｇ／Ｌ以下の範囲の濃度であることがより好ましい。
【００４２】
高分子凝集剤添加槽１４においてフロック形成された処理液は、次に沈殿槽１６に送液される。フロック形成工程において、凝集反応液は通常、高分子凝集剤添加槽１４に連続的に流入され、フロック形成された処理液は連続的に沈殿槽１６へ送液される。このとき、高分子凝集剤添加槽１４における滞留時間としては、５分以上２０分以下の範囲であることが好ましく、１０分以上１５分以下の範囲であることがより好ましい。滞留時間が５分より小さいと、フロックの形成が十分ではなく、細かい粒子が減らない場合があり、２０分より大きいと、処理効率が低下する場合がある。また、高分子凝集剤添加槽１４においてバッチ式で水の凝集処理が行われてもよい。この場合、処理時間は５分以上１５分以下の範囲であることが好ましく、５分以上１０分以下の範囲であることがより好ましい。
【００４３】
凝集処理工程における処理する水の温度としては、通常、１０℃以上３０℃以下の範囲で行われ、好ましくは、１５℃以上２５℃以下の範囲で行われる。
【００４４】
沈殿槽１６に送液された処理液は、沈殿槽１６において自然沈降分離によって、フロックが濃縮された沈殿物（汚泥スラリ）と分離液（処理水）とに分離される（固液分離工程）。なお、固液分離工程において、凝集沈殿処理の代わりに加圧浮上処理等を行ってもよいが、汚泥の発生量の点から凝集沈殿処理および加圧浮上処理のうち少なくとも１つを行うことが好ましい。なお、加圧浮上処理とは、加圧水が減圧されることにより加圧状態で溶け込んだ空気が微細気泡となって放出される特性を利用した水処理方法であり、加圧浮上槽内に加圧水を流入させ、発生した微細気泡に水内の浮遊物質を付着させ、浮遊物質を浮上分離させる処理方法である。
【００４５】
凝集処理工程において凝集処理された処理水は、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。
【００４６】
例えば、沈殿槽１６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。
【００４７】
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）。
【００４８】
活性炭吸着処理の前に、生物処理装置において分離された上澄み水（生物処理水）のｐＨを４以上６以下の範囲に調整してもよい。ｐＨの調整方法は、特に制限はなく、活性炭吸着処理装置の前段側にｐＨ調整槽等を設けて行ってもよいし、生物処理装置と活性炭吸着処理装置とを接続する配管等へのライン注入によって行ってもよい。ｐＨの調整は、酸またはアルカリの添加により行えばよい。
【００４９】
活性炭吸着処理装置としては、活性炭による吸着処理を行うものであればよく、特に制限はないが、例えば、多段流動床式活性炭吸着装置、固定床式活性炭吸着装置等を用いればよいが、運転管理および吸着効率等の点から多段流動床式活性炭吸着装置が好ましい。
【００５０】
用いる活性炭としては特に制限はないが、石炭系、ヤシガラ系等の粉末活性炭、粒状活性炭等を用いればよい。
【００５１】
一方、沈殿槽１６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）。汚泥濃縮装置においては、例えば６時間以上１２時間以下程度をかけて、自然沈降にて濃縮される。濃縮前の固形分の固形分濃度は０．５質量％以上１．５質量％以下程度である。また、濃縮後の固形分の固形分濃度は２．０質量％以上４．０質量％以下程度である。濃縮後の固形分は、例えば脱水装置で脱水処理された（脱水処理工程）後、産業廃棄物の汚泥として処理される。なお、脱水後の汚泥ケーキの固形分濃度は３０質量％以上６０質量％以下程度である。なお、汚泥濃縮装置および脱水装置で発生した濾過液である汚泥分離液は、新たな原水と混合された後、上述の水処理方法で処理されてもよい。
【００５２】
脱水装置としては、加圧葉状濾過機、加圧ヌッチェ等の加圧濾過機、フィルタプレス、加圧浮上機、真空濾過機等が挙げられるが、通常は、フィルタプレスが用いられる。また、発生する汚泥の量が減少すること、処理時間が短縮すること、凝集剤の量が減少すること、装置のメンテナンス性等の点から脱水処理工程の前に遠心分離装置を使用した遠心濃縮により脱水してもよい。
【００５３】
本実施形態に係る水処理装置および水処理方法により、処理水の金属イオンまたは有機物による着色または濁りが抑制される。また、有機物の溶解度の低い処理水が得られる。
【００５４】
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、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に適用される。このうち特に、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、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、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。
【００５５】
＜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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に集められ、上記水処理方法による処理が施される。
【実施例】
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
（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。
【００８５】
（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。
【００８６】
［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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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場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３，５００ｍｇ／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） ０．０６質量％
水 ９２．９４質量％
【００８９】
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。
【００９０】
（処理対象水Ｂの組成）
処理対象水Ｂは、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）の代わりにエチレンジアミンコハク酸・３Ｎａ（キレスト（株）社製）を含む以外は処理対象水Ａと同じ組成である。この水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ−Ｍｎ）の測定結果は３，０００ｍｇ／Ｌであった。
【００９１】
＜実施例１＞
図１に示す水処理装置を用いて、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム（２５℃における解離定数はｐＫａ１：１．９９、ｐＫａ２：２．６７、ｐＫａ３：６．１６、ｐＫａ４：１０．２６）を含む処理対象水Ａの処理を行った。処理対象水Ａ１００質量部に、フェントン処理として、硫酸第一鉄の水溶液を７００ｍｇ／Ｌ（２価の鉄イオンとして）投入した後、塩酸にてｐＨ２．５に調整した。ついで過酸化水素の水溶液を７，０００ｍｇ／Ｌ（過酸化水素として）投入し、２時間撹拌し、フェントン反応を行った。ｐＨ９．５として、還元処理を行った。
【００９２】
その後、凝集沈殿処理として、フェントン処理水１００質量部に対し、その他の工場廃水を７０質量部追加した後、塩化第二鉄の３８質量％水溶液を２，０００ｍｇ／Ｌ（鉄イオンとして）投入し、その後、水酸化ナトリウムを添加して凝集ｐＨをｐＨ９（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した。反射式光度計（ＲＱフレックスプラス１０、関東化学株式会社製）にてｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、１．１ｍｇ／Ｌであった。撹拌速度３００ｒｐｍ、滞留時間１５分にて凝集反応を行った。次いでカチオン系凝集助剤（ゼータエースＰ７０２、栗田工業株式会社製）を７５ｍｇ／Ｌ、アニオン性高分子凝集剤（クリフロック ＰＡ−３３１、栗田工業株式会社製）を２０ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌速度１５０ｒｐｍ、滞留時間１５分にてフロック形成を行い、フロックを沈澱槽にて沈降分離し、分離液（処理水）を得た。
【００９３】
処理水中の有機物量として全有機炭素をＴＯＣ測定器（ＴＯＣ−ＶＣＳＨ、島津製作所製）にて測定した結果、３７７ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度を反射式光度計（ＲＱフレックスプラス１０、関東化学株式会社製）にて測定した結果、１．１ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度を濁度計（ラコムテスター濁度計、ＴＮ−１００、アズワン株式会社）にて測定したところ、２１．９ＮＴＵで処理水に薄い白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液について、色度センサ（ＣＲ−３０、笠原理化工業株式会社製）を用いて色度を測定したところ、９．０度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【００９４】
＜実施例２＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ８（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、０．９ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、３１２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、０．９ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は１４．２ＮＴＵで処理水に薄い白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液の色度は５．６度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【００９５】
＜実施例３＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ７（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、３．６ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２９９ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、３．６ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は０．１ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４．３度で、目視によると処理水に薄い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９６】
＜実施例４＞
エチレンジアミンコハク酸・３Ｎａ（２５℃における解離定数はｐＫａ１：２．４０、ｐＫａ２：３．８６、ｐＫａ３：６．８３、ｐＫａ４：９．８２）を含む処理対象水Ｂを処理対象とし、凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ７（エチレンジアミンコハク酸・３ＮａのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、４．２ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、３５２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、４．２ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は０．２ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４．８度で、目視によると処理水に薄い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９７】
＜比較例１＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ６（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、２３ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２６７ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、２３ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２５．３ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は２４．６度で、目視によると処理水に濃い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９８】
＜比較例２＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ５（ＥＤＴＡのｐＫａ４以下）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、４６ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、２３３ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、４６ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２５．２ＮＴＵで処理水に濁りは見られなかった。処理水を１０倍希釈した液の色度は４５．２度で、目視によると処理水に濃い橙色の着色が見られた。結果を表１に示す。
【００９９】
＜比較例３＞
凝集沈殿処理時の凝集ｐＨをｐＨ１１（ＥＤＴＡのｐＫａ４より上）に調整した以外は実施例１と同様にして、フェントン処理および凝集沈殿処理を実施して処理水を得た。ｐＨ調整後の液の３価の鉄イオン濃度を測定したところ、１．３ｍｇ／Ｌであった。処理水のＴＯＣは、４０２ｍｇ／Ｌであった。処理水中の３価の鉄イオン濃度は、１．３ｍｇ／Ｌであった。処理水の濁度は２７．５ＮＴＵで処理水に白濁が見られた。処理水を１０倍希釈した液の色度は９．７度で、目視によると処理水に着色は見られなかった。結果を表１に示す。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
実施例１〜４のように、キレート化剤を含む水のフェントン処理水に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、キレート化剤が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ（ｐＫａ４）以下で、かつ、無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行うことにより、処理水の着色または濁りが抑制された。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 水処理装置、１０ フェントン処理装置、１２ 無機系凝集剤添加槽、１４ 高分子凝集剤添加槽、１６ 沈殿槽、２０ 凝集処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記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を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、
前記無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記金属イオンが、２価または３価の鉄イオンであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
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、
前記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に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行う凝集処理工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項１】
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、
前記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を行ったフェントン処理水に無機系凝集剤を添加して凝集処理を行う凝集処理手段と、
前記無機系凝集剤の添加後の液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記金属イオンが、２価または３価の鉄イオンであることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
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、
前記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に無機系凝集剤を添加した後、液のｐＨを、前記金属イオンと配位結合を形成する有機化合物が有する酸基のうちの全ての酸基の解離についての解離定数ｐＫａ以下で、かつ、前記無機系凝集剤から生成する金属イオンの溶解度が１０ｍｇ／Ｌ以下になるように調整して凝集処理を行う凝集処理工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−５０８９９（Ｐ２０１１−５０８９９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３８１４（Ｐ２００９−２０３８１４）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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