造紙系統的菌泥控制 與潔淨化處理 中興大學 森林系 教授 蘇裕昌 博士.

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1 造紙系統的菌泥控制 與潔淨化處理 中興大學 森林系 教授 蘇裕昌 博士

2 一、緒言 近年來造紙工廠因造紙原料如木片、纖維、燃料等的價格 高騰等背景所因應出之省資源及省能源之對策 如原料面上積極的使用再生纖維。
近年來造紙工廠因造紙原料如木片、纖維、燃料等的價格 高騰等背景所因應出之省資源及省能源之對策 如原料面上積極的使用再生纖維。 另外，在公害防止方面上，也有多項的因應處理對策，如 抄紙工程的密閉化 清水使用量、排放水暈的降低 各種原料化學藥品的回收利用等也積極被推進中

3 一、緒言 在材料及製程變化中製程中使用最多的用水的品質也因此 受了很大之影響及惡化，
繼而可能在製程導致各種影響。其中由於水質的惡化所產 生的問題有 (1).微生物的多量增殖……. (2).粘著物的發生 (3).發泡 (4).纖維及添加物的留存 (5).抄紙機的濾水性等問題。

4 一、緒言 抄紙工程中採用大量的循環工業用水且是屬於開放系﹒而 且造紙原料大部分是天然物質，
在製程的各部分會因微生物的存在而導致各種問題的發生， 其中最常發生的茵泥 (slime)障礙為最常見。 菌泥主要是附著在一次、二次、三次用水循環系統及排水 循環系統(圖1)。

5 菌泥的附著

6 影響對菌泥發生的因子 抄紙条件與菌泥的發生 影響微生物繁殖的主要因子為 pH，温度，栄養源(BOD)。
在最近数十年間由於抄紙技術的進歩，抄紙環境自酸 性移行到中性抄紙 再加上廢紙使用率與水回収率提升的結果 抄紙工程中形成微生物特別是細菌極為適合繁殖的 環境。

7 抄紙條件與菌泥的増殖 中性抄紙的遷移 細菌類最佳適合的 pH = 6~8，黴菌類為 pH = 4.5~6，因此在 目前以中性抄紙為主流，細菌類的菌數較較酸性抄造紙張時多 中性抄造時的白水中的菌數約為酸性抄造的 100倍，是菌泥 障害非常容易發生的環境 中性抄造時菌泥的成長速度約為酸性抄紙時的 5 倍  廢紙配合率的増加 微生物的營養源的 BOD 中的多數為抄紙工程、塗布工程、瓦楞 紙板製造工程中多量使用之澱粉， 隨廢紙配合率増加澱粉多量抄紙混入工程， 隨澱粉濃度的上昇，菌泥障礙越容易發生。

8 抄紙條件與菌泥的増殖 用水回収率的提升 用水回収率的提升而促進澱粉的濃縮，更隨水温的上昇， 因此使抄紙系統成為特別適合細菌容易増殖的環境。
細菌的最適温度= 30~40°C、黴菌的最適温度=20~30°C。 近年在日本抄紙工程温度領域約略在 25~45°C，在春季/ 秋季時較易發生細菌菌泥障礙，冬季則較容易發生黴菌的 問題。隨然一般夏季超過 40°C 時菌泥較不易發生， 但是，抄紙機中耐高温嗜熱細菌的増殖更是使菌泥障 害嚴重化化的原因。

9 日本兩廢紙抄製紙板工廠 抄紙系統白水中DCS 成分比較

10 白水中 DCS 成分的含量及物性比較 300 mS/m = 3000 μS/cm

11 白水中 DCS 成分(無機物)的含量及物性

12 DCS成分的含量(有機物)及物性比較

13 白水系統中有機汙染物與無機汙物 白水系統中 有機汙染物: 澱粉為主要的汙染源 澱粉影響微生物的增殖 影響臭味及有機酸的生成
也間接的影響無機汙物的量及性質 pH 導電度 鈣離子 間接的濕端的各項操作

14 微生物汙染所引起的系統障礙 白水中的汙染物

15 影響紙機潔淨化的因子及處理對策 菌泥對策 全系統微生物控制 水質的惡化(厭氧化) 多量微生物、菌泥 臭氣的發生
粘著物、發泡、濕端問題、產品品質 白水的濃度 (有機、無機汙染物) 微生物控制 臭氣的發生 硫化氫、 有機酸 降低微生物菌數 降低有機汙染物的厭氧分解 菌泥對策 殺菌劑處理 全系統微生物控制 微生物控制 降低菌數(全菌數、及厭氧菌) 好氧 > 厭氧

16 白水中有機、無機汙染物的處理 微生物控制(菌泥對策)
二、菌泥的發生及對策 白水中有機、無機汙染物的處理 微生物控制(菌泥對策)

17 菌泥的形成 抄紙工程中採用大量的循環工業用水且是屬於開放系﹒而 且造紙原料大部分是天然有機物質，
在製程的各部分會因微生物的存在而導致各種問題的 發生，其中最常發生的茵泥 (slime)障礙為最常見。 菌泥主要是附著在一次、二次、三次用水循環系統及排水 循環系統(圖1)。

18 菌泥的分類 各部位的菌泥組成與發生原因各有不同，主要的菌泥可分為二大類。
一類為微細纖維、或纖維素、與濕強劑、分散劑之未 溶解部份，或填料之滑石粉、白土等複合形成的集合 體稽之為物理化學性菌泥。 另外的一類主要是由於微生物生育為起因所形成的菌 泥，稱之為微生物性菌泥， 但白水系統中隨著微生物污染程度的增加 物理化學性菌泥與微生物菌泥會變得無法區別，而 且成因也因此難以判定。

19 菌泥的形成起 ~ 剝離

20 菌泥的形成過程如 圖 1， 首先，微生物附着在器壁壁面，一邊分泌粘質物一邊増殖， 與紙漿纖維或填料混合纏繞成長為菌泥層。 菌泥增厚到一定厚度以上，菌泥底部變為厭氧状態，而降 低附着力最終剥離離脫。 菌泥剥離則紙製品上生成斑點，成為紙品品質降低的原因， 甚至會導致斷紙的發生以致降低生産效率。

21 菌泥的發生及菌泥障礙

22 菌泥的發生及菌泥障礙

23 以菌泥處理藥劑進行菌泥控制確立的流程

24 菌泥對策的步驟一 一、診斷 首先進行斑點、附着物的分析，判定障礙的原因是否來自 菌泥。
斑點常以茚三酮反應 (Ninhydrin reaction) 判定之， 附着物則由顕微鏡観察判定大略的菌種。 此外，為了特定應該處理位置之故，必須要測定各部位的 菌數。 基本上菌泥控制的對象位置，常發生在白水一次循環系統 中篩選部以後，菌泥汚染物脱落則生成大斑點， 但是，回収白水作為洗滌水(Shower water)使用則菌泥直 接登在抄網上而成為斑點的原因之一， 留存助劑等内添藥劑也是生成菌泥或斑點的要因之一。 

25 菌泥對策的步驟二 二、處方的決定 進行殺菌試験時必須決定薬劑的選定、濃度、及接觸時間等。
本階段使用有機類殺菌劑時，一般的經驗是以99 %殺菌的濃 度為有効濃度，根據實驗室試驗結果應用在實際機上操作則 使用相同濃度， 但是為了決定接触時間必須考量系統的水平衡(Water balance)。在處理白水一次循環系統時，薬劑濃度的變化常 由一次循環系統保有水量與流入水量的平衡決定之，若無法 明確判定計算水平衡時可使用追蹤劑 (tracer ) 確立計算 的方法進行之。

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27 菌泥對策的步驟三 三、殺菌劑的殺菌効果管理 握有機殺菌劑的殺菌効果一般進行加薬時白水中菌數的測定。
與機上進行殺菌試験同様的， 達到 99% 殺菌效果時判定為有 効，但是培養基的微生物培養欠缺迅速性的問題， 在 1990年代開始活用 ATP 測定法。 具微生物的的能量物質 ATP 的量與微生物細胞數呈相關關 係之故， 與菌數測定值有高度的相關性，在現場的試驗時可容易的測 定並判定殺菌効果。 1990年代後半利用 DNA 解析進行微生物鑑定方法，也被應用 在菌泥生成菌的判定，其重要性也被高度的評價， 但是也無法行菌泥的直接定量。

28 氯化物對微生物菌數的控制評估

29 以 ATP 測定法評估微生物的菌數

30 菌泥控制技術的變遷 如上述之各因子，導致抄紙工程中菌泥障礙(斑點、斷紙、 紙機洗淨次數及頻度的增加)的容易發生，相反的，目前 抄紙技術面及因刷技術等應用面對紙品品質及生産性的要 求日漸嚴格。 即使微細的斑点也會形成問題，且目前大型紙機抄速的提 升，紙張的軽量化而使斑点也會容易導致断紙的發生。 防止菌泥障礙發生的技術的重要性日漸提高，因此隨著不 同種類、程度菌泥的發生，因應使用之微生物控制劑、適 用技術、及管理手法的開發與改良，而使菌泥問題得到解 決。

31 殺菌劑的種類及殺菌效率影響因子 一般殺菌劑的效率是由破壞細胞膜功能，達到抑制微生物 的代謝和生長。他類型的殺菌劑穿透細胞膜並與細胞質 （酶，蛋白質等）反應。而達到殺菌效果 適當殺生物劑的選擇將取決於許多因素，例如，溫度，pH 水準，以及甚至可能隨時改變的微生物實際群的類型和性 質 通常，主要類別的殺生物劑是有機溴化物，有機硫化物， 異噻唑啉酮(isothiatzolinones)，硫氰酸鹽 (thiocyanates)，硫代氨基甲酸鹽(thiocarbamates,)， 金屬（含銅和錫的物質），氯化酚(chlorinated phenols,)和酚鹽(phenates)。

32 殺菌劑的安全性 菌泥控制計畫必須因應遵守 對環境的潛在危險影響是重要的，
新型殺生物劑不斷開發以滿足不斷變化(日趨嚴格)的 法規要求。例如對毒性和對環境的影響 在實際條件下要注意的主要問題是環境安全，劑量（濃度， 系統輸入點）的方式和處理條件下的效率 沒有一種殺生物劑將有效殺死水系中存在的所有細菌。 這導致廣菌譜殺菌劑的開發。 用於微生物粘液問題的殺生物防治的策略包括縮小細 菌群體譜，從而也減少生物膜的形成。

33 殺菌劑的安全性 為了排除抗菌性微生物種群的發生殺生物劑應該被不同機 制起作用的另一種殺菌劑週期性地取代。
通過確定和選擇導致問題的特定微生物種類的正確殺 生物劑，可以大大減少所需劑量的殺生物劑。 但是，應該記住，所需的劑量可以很大程度上取決於 pH 值。

34 抄紙系統用主要菌泥控制劑

35 抄紙系統用主要菌泥控制劑 The chemical structures of the 13 most widely used biocides in papermaking are described as follows: (1) 2-Bromo-2-nitropropane-1,3-diol (Bronopol). (2) Kathon WT (A) 5-Chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one (CMIT) (B) 2-Methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT) (3) 2,2-Dibromo-3-nitrilopropionamide.(DBNPA) (4) 2-n-Octyl-4-Isothiazolin-3-One (OIT or Kathon 893) (5) Methylene bisthiocynate (MBT) (6) Tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium sulfate (THPS) (

36 抄紙系統用主要菌泥控制劑 The chemical structures of the 13 most widely used biocides in papermaking are described as follows: (7) 1,5-Pentanedial (Glutaraldehyde) (8) 3,5-Dimethyltetrahydro-1,3,5-thiadiazine-2-thione (Dazomet) (9) 2-(Thiocyanomethylthio)benzothiazole (TCMTB) (10) 1-Bromo-3-chloro-5,5-dimethylhydantoin (BCDMH) (11) Ethaneperoxoic acid (Peracetic acid) (12) Chlorine dioxide (Chlorine Peroxide) (13) 2-Bromo-4-hydroxyacetophenone (BHAP)

37 主要菌泥控制劑的變遷

38 菌泥控制劑(l970~ 1980) 有機類微生物増殖抑制劑以前採用水銀類薬劑但毒性，環 境的考量開始使用適用薬劑
如異硫氰酸甲酯(methylene bisthiocynate (MBTC)， 異噻唑酮(Isothiazolone series)等 具有微生物増殖抑制効果之有機系類菌泥控制劑。但是在 4 小時添加、8 小時休止的循環添加方法下， 一般需要長時間的添加，對在中性抄造化後之高菌数 環境下之抑菌効果不充分。

39 有機類殺菌劑(1980~1990)1 開始使用的是殺菌速度特別快之 2,2-二溴-3-硝基丙酰胺 (2,2-dibromo-3 nitrilopropionamide；DBNPA)，對細菌菌泥發 揮良好殺菌効果を。 其他，殺菌・殺黴菌效果的｛4,5-二氯，2-二硫戊環-3-酮 （二硫醇）｝｛4,5-dichloro, 2-dithiolane-3-one (dithiol)｝ 及 開始使用新増殖抑制劑 双-1,4-溴乙酰氧基-2-丁烯(Bis-1,4- bromoacetoxy-2-butene；BBAB) 等。 

40 有機類殺菌劑(1980~1990)2 特別是，DBNPA在短時間添加發揮高殺菌効果，1小時添 加， 7小時休止的添加方法添加時間較舊有的増殖抑制類 型比較，可大幅度縮短添加時間。 但是， DBNPA對含有黴菌菌泥等的殺菌不充分，無法完全 的將構成菌泥的微生物完全殺無法菌，完全防止菌泥的發 生。 這是，殺菌劑的抗菌譜(可殺菌微生物的種類)有限之故。

41 殺菌劑+配合劑(1990~ ) 殺菌劑+配合劑(1990~ )
1990年以後，對殺菌劑的安全性要求日益增高，也因而達 到擴充新殺菌劑的抗菌譜改善殺菌効果，但法規日嚴開發 日漸困難。 因而以舊有的殺菌劑組合擴充抗菌譜以改善効果。基本上 以DBNPA作為主劑， BBAB等作為副劑的組合，對細菌與黴 菌等廣範圍的菌種顯示殺菌効果，以較少的添加量發揮菌 泥控制効果。

42 氯化物菌泥控制劑的檢討 重新檢討在酸性抄時因氧化力太高而無法使用之氧化劑是 否適用於中性抄紙系統。
其中最價廉的是一般性的殺菌劑次氯酸鈉，從過去到現在 為了降低中性抄機系統地的菌數常進行連續性的添加。 但是，氧化劑的氧化力太強，容易與白水中溶存的有機物 反應而分解，無法安定的進行有效殺菌濃度管理。 因此，不僅可能殺菌効果不佳，也會因因高氧化力而 導致染料的退色。或引起腐食問題等嚴重的問題發生。

43 含氯有機氯化物菌泥控制劑的開發 因此，以稱之 乙内醯脲 (Hydantoin) 將氯元素安定化之溴 氯二甲基海因 (Bromochloro dimethylhydantoin)等或1-溴-3-氯 -5,5-二甲基 乙內酰脲 (1-Bromo-3-chloro- 5,5-dimethyl- hydantoin (BCDMH) 替代使用。 即使所使用的為正確有機類氯化合物殺菌劑(或氧化劑)， 一旦在水中溶解後因氯元素的解離而發揮高殺菌効果。 但是，由菌數降低未必能充分防止菌泥的發生，雖顯示在 水中的分散菌殺菌効果，但是對構成菌泥之菌種的殺菌効 果低，因而推論游離出的氯元素的氧化力過高對菌泥的滲 透性低為其原因。

44 Fuzzicide 的開發與特性 日本栗田公司在1999 年單獨在使用現場，開發以專用的 装置以胺塩及次氯酸鈉反應生成稱之 Fuzzicide 具氧化 性的無機類殺菌劑，生成物含有稱之結合型氯元素的構造， 其氧化力較次氯酸鈉低 賦與 Fuzzicide 具有適度的氧化力，不會與白水中溶存 有機物反應，但可滲透入菌泥層内部深層發揮殺菌力。較 舊有的 DBNPA 等有機類殺菌劑不只具有對細菌， Fuzzicide 含黴幅寬廣的抗菌譜，只使用一劑幾乎可達到 將來自所有微生物的菌泥控制

45 Fuzzicide 的特性1 (1)與舊有的代表性的有機類殺菌劑比較，在較低濃度下就 可發揮良好的殺菌及殺黴菌効果。
圖 3 顯示對微塗紙紙機白水之殺菌試験結果。 圖 4 顯示對黒黴菌 (Asp. niger) 的殺黴菌試験結果。 Fuzzicide 與使用最多之殺菌劑 DBNPA與代表性的殺 黴菌劑 CFIPN：5-氯 - 2,4,6-三氟 - 間苯二腈：5- chloro-2,4,6-trifluoro-isophthalonitrile)比較 發揮更優良殺菌、殺黴菌効果。 

46 Fuzzicide 的特性2 圖4 顯示對黒黴菌 (Asp. niger) 的殺黴菌試験結果。 Fuzzicide較使用最多之殺菌劑DBNPA與代表性的殺黴菌劑CFIPN 發揮更優良殺菌、殺黴菌効果。  圖 3 顯示對微塗紙紙機白水之殺菌試験結果。 與使用最多之殺菌劑 DBNPA與代表性的殺黴菌劑 CFIPN)比較 發揮更優良殺菌、殺黴菌効果。

47 Fuzzicide 的特性3 (2) 可滲透到菌泥深處, 發揮優越的防止菌泥附着効果 (圖 5)。
(3) 在低濃度下有効的發揮效果,不只在白水循環系統中可 保持具長時間殺菌力(圖 6),在回収系統中也可持續發 揮効果。 (4). 幾乎可完全將菌泥中微生物に殺菌, 出現抗藥性微生 物的機率低。

48 Fuzzicide 的特性4 在低濃度下有効的發揮效果,不只在白水循環系統中可保持具長時間殺菌力(圖 6),在回収系統中也可持続發揮効果
Fuzziccide可滲透到菌泥深處, 發揮優越的防止菌泥附着効果 (圖 5)

49 Fuzzicide 的特性5 (5) 對一般的殺菌劑 DBNPA 的抗藥菌也有具殺菌効果。
(6) 對不鏽鋼材質(SUS)不具腐蝕性。由不鏽鋼材質腐蝕電 位上昇的有無可判定,是否具腐蝕傾向。 次氯酸鈉,次溴酸鈉腐之蝕電位的上昇顯示是腐蝕之傾 向,Fuzzicide之腐蝕電位的沒有上昇顯示對不銹鋼不具 腐蝕性 (圖 7)。 (7). 氧化力低,在一般使用 濃度下不會影響染 料的染色。 (8). 不會發生吸附性有機鹵化合物(AOX) (如圖8)。 (9) 對皮膚的刺激性低。

50 Fuzzicide 的特性6 對不鏽鋼材質(SUS)不具腐蝕性。由不鏽鋼材質腐蝕電位上昇的有無可判定,是否具腐蝕傾向。次氯酸鈉,次溴酸鈉之腐蝕電位的上昇顯示是腐蝕之傾向,Fuzzicide之腐蝕電位的沒有上昇顯示對不銹鋼不具腐蝕性 (圖7)。 Fuzzicide不會發生吸附性有機鹵化合物(AOX)

51 菌泥監測器的開發與其應用 以往評估菌泥控制剤的效果是以測定,白水中的菌数等進 行。
但是,菌泥是指系統内附着於壁面的微生物層,與白水中的 菌数間沒有直接的相関。 即使白水中菌數有多數的存在,但沒有附着就不會形成 障害｡ 因此，日本栗田開發出可即時 (Real time)定量測定菌泥 附着量的装置，稱之菌泥監測器 (Slime monitor)。

52 菌泥監測設備 圖 9 中顯示菌泥監測器的示意構造。菌泥監測器的測定 原理,是測定以菌泥監測器中在白水中旋転的轉子的剪力 力距(Torque)，在將力距變化為附着在轉子上的菌泥量。 圖 菌泥監測設備示意圖

53 菌泥監測實例 圖 10 中顯示菌泥監測器的実機監測即時菌泥附着量的實際應用實例。 菌泥監測器監測出在操業 第 6日起菌泥開始附着在抄紙機上
在第 7日起也観察汚染物的附着。 在第 9日起到達菌泥監測器上之菌泥附着量的上限， 在 10日後抄紙機上開始發生斷紙。 由此菌泥監測器可即時定量的評估紙機上菌泥附着量,達到事前預測抄紙機因菌泥發生。

54 三、系統潔淨化處理

55 菌泥控制與系統潔淨化 菌泥控制 主要的使用方法是在從一 次扇泵開始到造纸機的浆 液入口為止的送漿系統 (Approach system )的白 水循環系統中以斷續的添 加以達所定濃度，防止菌 泥的附著，降低來自菌泥 来的缺點或斷紙。 菌泥控制劑効果發生的管 理方法常以薬品添加前後 白水中菌數的降低做為控 制指標。 系統內潔淨化處理 不只是防止由扇泵到造紙 機的漿液入口為止的送漿 系統的防止菌泥附著， 而是指包含在原料系統、 備漿/調漿系統、抄紙系統、 回収系統等全部系統內進 行殺菌劑的添加防止微生 物汚染、維持潔淨的狀態， 降低成紙缺點與斷紙，延 長連續操業時間等而達到 生産性向上的目的的概念。

56 系統內之微生物控制的系統潔浄化的概念 所謂系統內潔淨化不只是防止到造紙機的漿液入口為止的 送漿系統菌泥附著
而是指包含原料系統、備漿/調漿系統、抄紙系統、回収 系統等進行微生物控制防止全部系統內防止微生物汚染、 維持潔淨的狀態 達到降低成紙缺點、與斷紙等，延長連続操業時間等而 達到生産性向上的目的的概念。 薬品的添加處理方法，常不採用連続性的添加，活用 Fuzzicide 的特性如與白水中溶存有機物間的低反應性及 後續工程中也具効果持続等的間歇性添加。

57 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加比較

58 系統內潔浄化的概念 殺菌劑薬品的添加方法， 常不採用連続性的添加，
活用Fuzzicide 的特性如與白水中溶存有機物間 的低反應性及在後續工程中也具効果持続等的間 歇性添加。

59 道林紙抄紙機 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加位置
圖24 抄造道林紙時製造流程及菌泥控制劑的添加位

60 潔淨化的管理指標 操業中抄紙系統内的潔淨性，無法以目視確認各貯存槽 内之潔淨性之故 必須
為了把握機上 Real time的水質。 因此必須監測機上 各部位試料的氧化還原電位 (Oxidation Reduction Potential；ORP)以把握系統内的潔淨度。

61 微生物的增殖與ORP 對菌泥控制劑的相關 試料中若有氧氣或氯氣等氧化體存在實則 ORP 呈正値， 若有氫氣及硫化氫等硫化物等還元體存在時則 ORP呈負値。

62 微生物的增殖與ORP 對菌泥控制劑的相關 例如，菌数増加則因好氧呼吸而氧氣的消費(厭氧發酵)增高，導致 ORP 値的降低，

63 菌泥控制劑對菌數抑制的管理指標 唯 ORP 値與水試中的菌数呈某種程度的相関(圖2)

64 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加效果

65 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加後 水質ORP 及菌數的變化

66 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加後 水質ORP 及菌數的變化

67 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加後 水質ORP 及菌數的變化

68 菌泥控制劑及潔淨化處理藥品添加後 白水ORP的經時變化

69 四、新紙板機的微生物控制概念及對濕端水質的改善

70 紙板機的新微生物控制概念 所謂系統內潔淨化處理、是指不只是防止由扇泵到造 紙機的漿液入口為止的送漿系統的防止菌泥附著
而是指包含原料系統、備漿/調漿系統、抄紙系統、 回収系統等全部系統內防止微生物汚染、維持全系統 潔淨的狀態， 達到降低成紙缺點與斷紙，延長連續操業時間等而 達到生産性向上的目的的概念。

71 紙板機的新微生物控制概念 薬品的添加處理方法，常不採用連續性的添加，如 活用 Fuzzicide 的特性 如與白水中溶存有機物間 的低反應性及後續工程中也具効果持續等的間歇性 添加。 隨著系統被微生物汚染的進行，氧氣被消費、ORP 降低、更一進步的厭氧微生物為汚染的進行則系統 統呈厭氧状態 ORP 變成負值。  

72 1. 系統內潔淨化管理手法 為了保持全系統經常時潔淨之目標，各系統必需 進行潔淨度管理。其主要的手法，
各系統統為進行 ORP (氧化還原電位) 的連續測 定、或更進一步進行線上監控及把握現況， 以即時了解微生物汚染的状況、與系統統的潔 淨度的相關。 系統統的氧化力越高則 ORP 越高，還原力越高 則 ORP 越低。

73 1. 系統內潔淨化管理手法 此外 若有具氧化力之 F uzzcide残留 則ORP呈上昇狀，若無 微生物汚染則ORP即使在一定値以下但不降低。 微生物汚染與澱粉酶活性若有變動時， 會同時導致内添澱粉的分解，而引起抄紙機操作不 安定 必須進行 ORP 連續測定以確認維持系統的潔淨極為重 要

74 (二)、紙板與其他紙種製程中的澱粉含量對微生物 增殖的影響及ORP比較 1
以瓦楞廢紙為原料製造裱面 紙板及芯紙時，因廢紙中含 有的澱粉類乾燥紙力劑、層 間接著劑、表面上膠劑、瓦 楞機接著劑等，其中的澱粉 含量約 10% 左右。 以這些瓦楞廢紙作為原料使 用，如 圖1 所示在紙板製造工 程各系統中原料漿液中所含 之澱粉量，較其他紙種約多 含2 ~ 10倍。

75 (二)、紙板與其他紙種製程中的澱粉含量對微生物增殖的影響及ORP 比較 2
紙板製造工程終因這些澱粉可作為微生物的營養源之故，較其他紙種有較高的平均菌數 (如圖 2)。菌數與澱粉量約呈正相關。

76 (二)、紙板與其他紙種製程中的澱粉含量對微生物增殖的影響及ORP比較 3
此外，在系統中内多數厭氧菌的存在消費了系統内的溶存氧， 氧化還原電位 (Oxidation Reduction Potential)呈負値。因而全 系統内常呈厭氧状態為以廢紙抄製紙板時抄製工程的厭氧化 的特徴 ( 圖 3 )。

77 (四)、紙板機的 Fuzzicide 新微生物控制概念 以 Fuzzicide進行全系統潔淨化 ：實機使用案例

78 以 Fuzzicide進行全系統潔淨化處理
對全系統中水質中的微生物控制與系統潔 淨化處理 濕端操作處理結果的改善 並確認到提升紙機的生産性 降低藥品原単位等

79 以 fuzzicide進行全系統潔淨化處理

80 以 Fuzzicide 進行全系統潔淨化處理
處理結果，除了塗布損紙槽 以外，大概均可將 ATP 抑 制在低數值，推論在全系統 的澱粉酶活性高状態下，損 紙配合量増加則抄紙機的操 業性會變差(圖14)。 圖 28 CB 槽處理前的各部位漿料中的澱粉酶活性(日高勝彦et al., 2010) 1:mixing, 2:white water, 3:recovered material, 4:Clear water. 5:CB broke, 6:Broke

81 ATP 細胞内存在的 ATP 與 luciferase 酵素反應會生成螢光。
ATP 量越多此螢發光發光量（Relative Light Unit； RLU）越高 一般利用方法進行微生物汚染調査、調査潔浄度調查 微生物的汙染程度

82 以 Fuzzicide進行全系統潔淨化處理
損紙槽仍扮演澱粉酶供給源而回流系統內全體部分。 圖 CB 槽處理前的各部位漿料中的微生物汚染的進行 澱粉酶活性

83 以 Fuzzicide進行全系統潔淨化處理
因此在損紙槽(原料端)追加添加 fuzzicide 而得到損 紙槽中的 ATP 呈大幅度的降低，而不僅達到損紙槽中的 ATP 的降低，系統統內全域的澱粉酶活性也得到降低 (圖29)。 圖29 CB 槽處理後的各部位漿料中的ATP 澱粉酶活性呈大幅度的降低

84 以 Fuzzicide進行全系統潔淨化處理
損紙槽追加添加 fuzzicide後進行 ORP 連續測定的結果 (圖30)，顯示 fuzzicide 追加添加前損紙槽之 ORP 呈低 值且有大變動。自fuzzicide 添加開始起ORP即呈上昇的現 象，其後白水也同様的呈安定， 而判定已經達成損紙槽的 潔浄化 圖30 CB 槽 Fuzzicide處理前後的ORP變化 (日高勝彦et al., 2010)

85 以 Fuzzicide 進行全系統潔淨化處理
由上述的結果可說明 因損紙槽的澱粉酶(代表具高度微生物汙染)流入 各位置之故， 使防止内添澱粉分解(抑制澱粉酶活性)不充分(影 響對微生物的控制) 而導致在備漿即抄紙工程的潔浄度不充分，應將 全系統徹底的進行微生物控制才可能達到系統的 潔浄化。

86 新微生物控制機上應用案例 實際上，在紙板的製造工程中將空氣強制性的導 入不常被應用，因而検討使用殺菌劑的方法。 換句話說，
由殺菌將減少微生物的全體量， 相對於空氣中氧氣溶入水中的溶解速度，壓低微 生物對溶存氧氣的消費速度使系統中維持好氧状 態。

87 以全系統潔淨法處理降低 Amylase 一般的菌泥控制法 降低 Amylase = 降低微生物汙染 全系統潔淨法的處理

88 新微生物控制的實機應用案例1 以fuzzicide進行紙板機新微生物控制機上應用，不僅可 抑制澱粉分解與紙力劑的添加量，對其他効果及優點的確 認處理事例介紹如下述。

89 機上試驗使用Fuzzicide 的微生物控制試驗藥品的添加計畫

90 新微生物控制機上應用案例 在原料稀釋水、各層網下濾液槽、回收白水槽中高頻度 添加fuzzicide，抑制住散漿槽中的微生物増殖 (圖12)， 圖33 Fuzzicide 添加前後對紙板機各系統及各部位白水中微生物菌數的影響(桂仁樹et al., 2011)

91 新微生物控制機上應用案例 圖34 Fuzzicide 添加前後對紙板機各系統及各部位白水 ORP 的影響(桂仁樹et al., 2011)

92 新微生物控制機上應用案例 原料系統的水質由厭氧状態變化並維持在好氧状態。
推論，自原料系統、抄紙系統、流入回収系統的作業水中 微生物量 (殺菌劑添加前空白組的菌數) 降低的結果， 使系内全體的微生物的氧氣消費速度降低，而達到變化為 ORP為正值的好氧状態 (圖13) 。

93 新微生物控制機上應用案例 其中，圖12，13中的取樣點 No. 1~7為散漿槽到流漿箱， No.8~13唇口到白水槽、
詳細的說明系統内全體水質變化為好氧状態， 微生物的能量生成路徑由厭氧醗酵反應轉換為好氧呼吸反 應。

94 新微生物控制機上應用案例 實機使用fuzzicide的試驗顯示，可使澱粉分解量的降低， 紙中澱粉量呈増加的趨勢(表2)， ORP値呈正值，並確認 紙力劑的加量可降低15% (圖14)。

95 新微生物控制機上應用案例 降低紙力劑需求量(降低 15%)的主要要因 不單獨只是因來自廢瓦楞紙中的澱粉分解得到抑制、
除此之外，因大幅度降低白水中的導電度，而使濕端 藥品如紙力劑的定着性質得到改善。 其他如染料的定着改善使 染料原単位降低 15%， 陽離子需求量與濁度降低50%、 樹脂缺点的發生率也降低 30%。

96 新微生物控制機上應用案例 實機使用殺菌劑對微生物控制試驗前後水質的變化

97 新微生物控制機上應用案例 實際上，在紙板的製造工程中將空氣強制性的導 入其應用性較低，因而検討使用殺菌劑的方法。 換句話說，
由殺菌將減少微生物的全體量， 相對於，空氣中氧氣溶入水中的溶解速度，壓低 微生物對溶存氧氣的消費速度使系統中維持好氧 状態。

98 新微生物控制機上應用實施結果 新微生物控制概念，以殺菌劑「 Fuzzicide 」進 行具有能將系統内菌泥進行清理的作用微生物控 制
採用並把握全系統内白水性質(好氧或厭氧)而與 監測技術組合之潔淨化技術進行處理。

99 微生物控制機上應用實施結果 處理結果，在連続操業期間中系統内全域維持潔 淨，降低紙品缺點、不只降低断紙且達到延長持 續操業期間。
不只達到ˇ原料系統到抄紙系的整系統維持好氧 状態，控制微生物的能量生成路徑，而達到控制 瓦楞廢紙中防止澱粉的過度分解、與紙力降低的 新微生物控制。

100 結 語 綜合上述的試驗及討論彙結論論如下 紙板製造工程較其他他紙種的原料中含有多量的澱粉之故， 不只導致微生物的増殖而生成菌泥障礙，也隨著澱粉的分解 對系統中的ORP、pH、導電度、陽離子要求量、濁度等水質 的悪化，並對紙力及濕端薬品的定著有不良的影響。 由微生物過度的増殖使紙板製造工程中的全系統呈厭氧状態， 此厭氧状態促進微生物對澱粉的分解，但是若能使系統呈好 氧状態則可抑制微生物對澱粉的分解。

101 結 語 利用微生物的好氧與厭氧状態下生成能源路徑的不同，微生物的能 量生成路徑由厭氧醱酵反應轉換為好氧呼吸反應。
結 語 利用微生物的好氧與厭氧状態下生成能源路徑的不同，微生物的能 量生成路徑由厭氧醱酵反應轉換為好氧呼吸反應。 提案出諄對紙板製造工程以 Fuzzicide 進行之微生物控制規畫， 溶存有機物多的系統也能在殺菌劑消耗量少的條件下，在添加 後的後續工程持續殺菌効果。 換句話說，以Fuzzicide 進行的殺菌作用降低微生物全體的菌 數量及微生物對溶氧的消費速度，使自空氣中溶解入白水中的 氧氣速度大於微生物對溶存氧氣的消費速度，而使系内維持在 好氧状態。維持自原料系統經由抄紙系統到整個系統全部在好 氧状態，也抑制瓦楞廢紙中對澱粉的分解與防止紙力下降之新 微生物控制的方法。

102 結 語 採用Fuzzcide之新微生物控制方法，不只達到抑制紙板製造 工程中澱粉的分解，對濕端水質的改善及對抄紙薬品定著的 提升，造紙系統中各種原単位的降低，並可實現從降低紙品 缺點到生産性提升。 此外，今後，紙及紙板製造工程的節水、系統内進行更進一 步密閉化時， 本微生物控制方法對抑制系統内的導電度、陽離子需求量， 濕端薬品的定著及防止粘著物、結垢，菌泥等的沉積障害 的發生，及水質的安定化等扮演相當重要的角色。

103 謝謝 敬請指正