JP2004136274A

JP2004136274A - 塗料廃水の処理方法

Info

Publication number: JP2004136274A
Application number: JP2003179731A
Authority: JP
Inventors: Tadamasa Hattori; 服部　忠正; Masahide Kawaraie; 瓦家　正英; Osamu Isozaki; 磯崎　理; Naoki Miyata; 宮田　直紀
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】塗料廃水中に含まれる難分解性物質を易分解性物質に変換することにより、廃水中の汚染物質濃度の変動や、処理量の変動にも対応した、効率的な塗料廃水の処理方法を提供する。
【解決手段】塗装廃水にマイクロ波を照射して該廃水中に含まれる有機物質を分解する。さらに必要に応じて、マイクロ波照射前の塗料廃水に凝集剤又は電解処理による凝集処理を行なっても良い。またマイクロ波を照射して廃水に含まれる難分解性物質を易分解性物質にまで分解した後に、得られた処理水を生物反応槽に供給して好気もしくは嫌気下に生物処理を行なうことが望ましい。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料廃水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来、塗装工場、塗料製造工場などから排出される塗料廃水は、この中の塗料を速やかに、かつ効率よく分離除去するために、塗料廃水中に凝集剤を添加して塗料をまず凝集分離（浮遊又は沈殿）させて除去し、次いでこの凝集分離処理水を好気下に生物処理するのが一般的であった。しかしながら、生物処理において、微生物が分解する能力には限界がある。そこで、廃水中に含まれる汚染物質を微生物が分解しやすいような物質に変換するために、オゾン分解法、フェントン法、ＵＶ照射法など種々の方法が開発されてきた。例えば特許文献１には、光酸化触媒の存在下で紫外線及び／又は可視光線を照射して有機物を含有する廃水を酸化分解する処理方法が、特許文献２には、光触媒の存在下で紫外線とマイクロ波を同時に照射して水中の有機物を酸化分解する方法が開示されている。また特許文献３（ファミリー：特許文献４及び特許文献５）には、高電圧を印加すると共に高周波の電磁波を発信することで有機物を分離除去方法が開示されており、特許文献６には、特定の固体触媒の存在下でマイクロ波を照射し、水中の硝酸性窒素を除去する方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法では、汚染物質を十分に分解することが困難であり、汚染物質濃度が高濃度であったり、処理量が増大したりした場合に、紫外線が有機物に吸収されてしまい分解されない物質が最終処理水中に残ってしまう危険があった。
【０００４】
本発明の目的は、塗料廃水中に含まれる難分解性物質を易分解性物質に変換することによる、効率的な塗料廃水の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５５３０８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２５９６２０号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２０００−２６３０５６号公報
【０００８】
【特許文献４】
ＷＯ００／５６６６３
【０００９】
【特許文献５】
ＥＰ１１３８６５
【００１０】
【特許文献６】
特開２００２−３３６８５０号公報
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、塗料廃水にマイクロ波を照射することで、該塗料廃水中に含まれる有機物質を分解し、難分解性物質を易分解性物質に変換でき、さらに得られた処理水を生物処理することにより、容易にかつ確実に塗料廃水を処理することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち本発明は、塗装廃水にマイクロ波を照射して該廃水中に含まれる有機物質を分解することを特徴とする塗料廃水の処理方法、さらに塗料廃水にマイクロ波を照射して廃水に含まれる難分解性物質を易分解性物質にまで分解した後に、得られた処理水を生物反応槽に供給して好気もしくは嫌気下に生物処理を行なう塗料廃水の処理方法に関する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の廃水処理方法についてさらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明の塗料廃水とは、例えば自動車などの塗装ラインや、板金工場における塗装ブース水や、塗料製造工場などから出る工業廃水などが挙げられる。
【００１５】
これらの廃水には主に塗料からくる各種顔料、有機樹脂、架橋剤、有機溶剤などが含まれるが、その組成や含有量については工場によっても時間によっても変動し、一定ではない。例えば自動車の塗装ラインの廃水の一例を挙げると、沈殿物１〜１００ｇ／リットル、ＣＯＤ_Ｍｎ１，０００〜１０，０００ｍｇ／リットル、ＴＯＣ１，０００〜１５，０００ｍｇ／リットル、ＢＯＤ１，０００〜５，０００ｍｇ／リットル及び有機溶剤１〜１０，０００ｍｇ／リットル程度であった。ここでＣＯＤ_Ｍｎは化学的酸素供給量を、ＴＯＣは全有機体炭素量を、またＢＯＤは生化学的酸素要求量を意味する。有機溶剤としては、例えば水溶性のエーテル系又はアルコール系の溶剤が挙げられる。
【００１６】
上記塗料廃水は、マイクロ波を照射する前後工程の何処において、必要に応じて、凝集剤の添加や電解処理等によって凝集分離処理されることが望ましい。汚染物質の濃度が非常に低いとか、難分解性の物質がほとんど含まれていないといった特別の場合を除いて、特にマイクロ波を照射する前にまず凝集分離処理を行ない、該塗料廃水から浮遊もしくは沈降分離する汚泥（スラッジ）を分離除去した処理水とすることが望ましい。
【００１７】
凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄等に代表される無機系凝集剤、界面活性剤等の低分子凝集剤、アニオン性、弱アニオン性、ノニオン性又はカチオン性の高分子凝集剤などを挙げることができ、廃水の種類に応じてこれらを単独で、あるいは複数種を組合せて用いることができる。
【００１８】
また、電解処理は、電極を廃水に入れて電流を流し、水の電気分解によって生じた酸素と水素の微細な気泡を用いて廃水中の顔料や樹脂等を吸着させ、気泡の浮力でそれらの物質を廃水表面に集める方法であり、凝集剤による処理と組み合わせても効果がある。電解処理は、通常、供給された廃水に電解質を投入・溶解し、その水槽内に複数の電極を適当な間隔に配置して、電極間に通電し電気分解を行なうものである。これによって廃水が凝集化するものである。電極としてはアルミ電極を、電解質としては硝酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどを使用することが好適である。
【００１９】
本発明においては、上記の通り凝集物を沈降や濾過などにより取り除いた後、該凝集分離処理では取り除くことのできない、例えば親水性の有機溶剤、水溶性の有機樹脂などにマイクロ波を照射することにより分解する。後工程として生物処理を行なう場合には、マイクロ波の照射によって難分解性物質を易分解性物質にまで予備的に分解処理し、さらに生物処理による分解処理を行うものである。
【００２０】
マイクロ波は波長約０．１〜１，０００ｍｍの電磁波であり、ＵＨＦ（デシメートル波）、ＳＨＦ（センチメートル波）、ＥＨＦ（ミリメートル波）、サブミリ波が含まれる。国際的に工業用として割り当てられている２４５０ＭＨｚが用いられることが多いが、これに限定されるものではない。本発明に用いるマイクロ波は、電子レンジなどに用いられるマイクロ波発生装置を用いて作られ、必要に応じて凝集分離処理された塗料廃水に照射される。照射時間は廃水中の有機物の濃度、照射光の強さなどによって適宜選択できるが、照射時間は通常１分間〜６０分間程度が好ましい。
【００２１】
マイクロ波の照射によって廃水は発熱するが、一般に温度が高いほど有機物の分解の速度も上昇するため、廃水の沸騰や有機溶剤の揮散といった作業上の危険のない範囲では特に冷却の必要はない。また、分解効率を上げるためさらに加温してもよい。
【００２２】
マイクロ波の照射だけで有機物質を無害なものにまで分解することは経済的には好ましいこととはいえず、マイクロ波の照射は有機物分解の補助的手段として用いることが効果的である。例えば酸素含有ガスの供給下、特定の固体触媒を用いて湿式酸化処理する際にマイクロ波を照射することができる。
【００２３】
固体触媒としては、従来公知のものが特に制限なく使用でき、例えばチタン、ケイ素、ジルコニウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、セリウム、銅、銀、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、及びカルシウムなどのアルカリ土類金属などから選ばれる金属元素の不溶性又は難溶性の化合物、例えば酸化物や水酸化物、又は複酸化物、又はこれらの金属を担持した無機酸化物、活性炭、ゼオライトなどの粒状物などを用いることができる。
【００２４】
本発明では、またマイクロ波を照射する前後工程の何処において、必要に応じて、生物処理を行なうことができる。特に上記マイクロ波の照射によって廃水中の難分解性物質の一部又は全部を生物が取り込みやすい易分解性物質にまで分解した後に生物処理を行うことが好適である。これにより、マイクロ波を照射しなかった場合に比べて生物処理効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
生物処理方法としては従来から公知の方法、例えば活性汚泥法や担体投入型生物処理法などを用いて行うことができ、特に微生物固定化担体を用いた後者の生物処理が好適である。
【００２６】
上記担体投入型生物処理法は、有機又は無機の担体を用いるものであり、該担体に微生物を担持させ、この微生物により、廃水中の有機物を分解させるもので活性汚泥法より効率がよい。担体形状としては、板状体、繊維状体、円筒などの特殊形状体、スポンジ状体、粒・塊状体などいずれでも良いが、流動性と表面積を確保しやすい微小な粒状体が好ましい。担体の材質としては、例えば、光硬化性樹脂、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、寒天、アルギン酸、カラギーナン、セルロール、デキストラン、アガロース、イオン交換樹脂、粒状活性炭、破砕活性炭、木炭、ゼオライト、雲母、砂粒、シリカゲル等の多孔質セラミックス、アンスラサイト、前記樹脂担体に活性炭等を混入したものなどが挙げられ、これらは併用することもできる。扱い易さと有効表面積の点から担体の粒径は０．３〜１５ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍ程度が好適である。
【００２７】
上記担体投入型生物処理を好気下で行なう場合には、純酸素や空気などの酸素含有ガスを生物処理槽内に供給する、或いは酸素溶解槽を設けてその中で酸素を飽和状態近くまで溶解させた排水を生物処理槽に供給する、等が行われる。
【００２８】
一方、嫌気下での生物処理では、脱窒菌を用いた脱窒処理が可能である。本発明の生物処理では、好気下での生物処理と嫌気下での生物処理を併用することも可能であり、例えば好気下での生物処理後に嫌気下での生物処理を行なう、或いは嫌気下での生物処理後に好気下での生物処理を行なう、さらには、これらの処理を循環させる、などが可能である。
【００２９】
生物処理に用いられる微生物としては従来公知の好気性菌及び嫌気性菌の中から適宜選択すればよい。好気性菌としては、例えばシュードモナス属、アシトバクター属等が挙げられる。また、嫌気性菌としては、例えばシュードモナス属に代表される脱窒菌、メタン細菌、クロストリジウム属等が挙げられる。
【００３０】
上記生物処理は、例えば処理温度１０〜４０℃、ｐＨ６．０〜９．０、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）２４〜４８時間の条件下に行なうことができる。
【００３１】
本発明では、さらに必要に応じて他の排水処理装置、例えばオゾン分解処理装置、ＵＶ処理装置、活性炭による吸着処理装置などを、適宜併用することが可能である。
【００３２】
以下、図面を用いて本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は、本発明方法の実施の一形態を示すフロー図である。必要に応じて凝集分離処理を行った塗料廃水を、マイクロ波照射装置４を有するマイクロ波処理漕１に供給し、該廃水にマイクロ波を照射する。得られたマイクロ波処理廃水は散気管３を有する生物分解漕２に導かれ好気下で生物処理される。処理された廃水は一部処理槽２に返送され、一部は処理水として取り出される。処理槽２への返送量を調整することにより、取り出される処理水のＣＯＤ_Ｍｎ又はＴＯＣの濃度を調整することができる。取り出された処理水は活性炭処理槽に通した後排出される。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
実施例１
自動車用水性塗料の塗装廃水を塗料廃水として用いた。該塗料廃水（Ａ）のＣＯＤ_Ｍｎは８，５００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは１１，０００ｍｇ／リットルであった。この塗料廃水（Ａ）１／リットルに凝集剤クリスタックＢ１００（栗田工業社製）を１５，０００ｍｇ、クリスタックＢ４５０（栗田工業社製）を１，５００ｍｇ添加して攪拌した後１日放置し、凝集物を取り除いた。この凝集処理後の処理液（Ｂ）のＣＯＤ_Ｍｎは５，８００ｍｇ／リットル及びＴＯＣは６，８００ｍｇ／リットルであった。該処理液（Ｂ）にマイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ、出力５００Ｗ）を５分間照射した。
【００３６】
次いで、得られたマイクロ波処理水を生物反応槽に入れ、シュードモナス属、アシトバクター属、ロドコッカス属、バチルス属、キャンディダ属及びフザリウム属の好気性菌を有する活性汚泥を使用し、処理温度２０〜２５℃、ｐＨ７〜８．５及び水理学的滞留時間４８時間の条件下に生物処理を行った後、生物処理水を濾過した。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは１，３００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは１，７５０ｍｇ／リットルであった。
【００３７】
実施例２
上記実施例１において、周波数２．４５ＧＨｚ及び出力５００Ｗのマイクロ波を５分間照射する替わりに周波数２００ＧＨｚ及び出力５００Ｗのマイクロ波（ミリ波）を５分間照射した以外は実施例１と同様にして処理を行った。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは９００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは１，２００ｍｇ／リットルであった。
【００３８】
実施例３
実施例１で用いた凝集分離処理後の処理液（Ｂ）にマイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ、出力５００Ｗ）を５分間照射した。
【００３９】
次いで、得られたマイクロ波処理水を生物反応槽に入れ、シュードモナス属、アシトバクター属、ロドコッカス属、バチルス属、キャンディダ属及びフザリウム属の好気性菌を付着固定化させた球形（４ｍｍ径）の「ＫＰパール」（（関西ペイント社製、主成分がポリエチレングリコールである担体）を使用し、処理温度２０〜２５℃、ｐＨ７〜８．５及び水理学的滞留時間４８時間の条件下に生物処理を行った後生物処理水を濾過した。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは１，３００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは１，６００ｍｇ／リットルであった。
【００４０】
実施例４
実施例１において凝集分離処理を行わなかった以外は実施例１と同様にして処理を行った。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは４，０００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは５，０００ｍｇ／リットルであった。
【００４１】
比較例１
実施例１においてマイクロ波を照射しなかった以外は実施例１と同様に処理を行った。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは２，０００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは２，５００ｍｇ／リットルであった。
【００４２】
比較例２
実施例１においてマイクロ波を照射する替わりに５００Ｗキセノンランプにより紫外線を５分間照射する以外は実施例１と同様にして処理を行った。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは２，０００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは２，５００ｍｇ／リットルであった。
【００４３】
比較例３
実施例４においてマイクロ波を照射しなかった以外は実施例４と同様に処理を行った。得られた処理水（Ｃ）のＣＯＤ_Ｍｎは４，７００ｍｇ／リットルであり、ＴＯＣは５，８００ｍｇ／リットルであった。
【００４４】
上記実施例及び比較例の廃水処理実験の結果をまとめると下記表１のようになる。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【発明の効果】
本発明方法によれば、マイクロ波の照射により塗料廃液中の有機物の分解を促進することができ、特に生物処理の前処理としてマイクロ波を照射することにより、塗料廃液中の難分解性の有機物を効率的に分解することができ、塗装廃液及び塗料廃液の処理に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の態様を説明する廃水処理フロー図である。
【符号の説明】
１　　マイクロ波処理槽
２　　生物分解漕
３　　散気管
４　　　　マイクロ波照射装置

Claims

塗料廃水にマイクロ波を照射して廃水中に含まれる難分解性物質を易分解性物質にまで分解した後に、得られた処理水を生物反応槽に供給して好気もしくは嫌気下に生物処理を行なうことを特徴とする塗料廃水の処理方法。
マイクロ波を１分間〜６０分間照射するものである請求項１記載の塗料廃水の処理方法。
生物処理が、微生物固定化担体を用いた生物処理である請求項１又は２に記載の塗料廃水の処理方法。
塗料廃水にマイクロ波を照射する前に、凝集剤又は電解処理による凝集分離処理を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の塗料廃水の処理方法。