JP2009045568A

JP2009045568A - 塗料排水の処理方法

Info

Publication number: JP2009045568A
Application number: JP2007214762A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Kuzuno; 栄一葛野; Eiji Matsushima; 英治松嶋; Shoichi Yamaguchi; 正一山口
Original assignee: Dowa Techno Engineering Co Ltd
Current assignee: Dowa Techno Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: JP5138311B2

Abstract

【課題】廉価で且つ工業的に汎用性のある材料を使用し、処理コストを抑えつつ、水性塗料排水を適切に処理することができる塗料排水の処理方法を提供する。
【解決手段】塗料排水にベントナイト懸濁液を添加して塗料排水に含まれる塗料成分をベントナイトに吸着させる第一工程Ｐ１と、硫酸バンド及びポリ塩化アルミニウム溶液のうち少なくとも１つから成る凝集剤を塗料排水に添加して塗料粒子を凝集させる第二工程Ｐ２、塗料排水に酸およびアルカリのいずれか一方から成る薬剤を投入して塗料排水のｐＨを所定範囲に調整する第三工程Ｐ３と、ｐＨ調整された塗料排水を全量濾過して濾液と脱水ケーキに分離する第四工程Ｐ４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工業製品製造ラインや自動車生産ラインの塗装工程、塗料製造工場並びにその他の塗装工程などから排出される塗料排水を処理する方法に関する。

従来、上記塗装工程で使用される塗料は油性であったが、近年はシックハウスやＶＯＣ（揮発性有機化合物）の対策として水性塗料への転換が急ピッチで進んでいる。水性塗料を使用する場合、その水処理においては水に可溶な水性塗料を不溶化する必要があるため、従来の油性塗料の場合よりも処理が困難である。

従来は水性塗料を含有する排水を工場外部において産業廃棄物として焼却処理したり、或いは工場内部にドライヤー等を設置して乾燥・凝縮させる処理を行っているが、いずれの処理も環境に負荷を与える方法であると共に、ランニングコストが高価になるという問題がある。例えば工場外部で産業廃棄物として処理する場合には約２７，５００円／ｍ³の処理コストがかかり、ドライヤー等を設置して乾燥・凝縮処理する場合には蒸気代だけで約１５，０００円／ｍ³のコストがかかる。

また凝集剤を使用して塗料排水に含まれる塗料成分を凝集沈殿させる方法（凝集沈殿法）も考えられるが、この場合、水に可溶な水性塗料を不溶化させるために特殊で高価な凝集剤を多量に投入する必要があり、凝集剤のための薬剤コストが高騰すると共に処理で発生する廃棄物の量も多くなるという問題がある。例えば凝集沈殿法において使用する凝集沈殿剤には約２０，０００円／ｍ³の薬剤コストがかかり、その上、凝集沈殿後に発生する大量のスラリーの処分にも処理コストがかかる。

更に、コロイド状シリカを含有するスラリーの処理方法として粉末のベントナイトを使用することが提案されている（特許文献１）。この方法は、コロイド状シリカを含むスラリーの濃度を、パルプ濃度が１０〜５０ｇ／Ｌの適正範囲に調整することにより凝集剤の凝集効率を向上させ、これに粉末のベントナイトを０．３〜１．０ｇ／Ｌ添加した後、高分子凝集剤を５〜２０ｍｇ／Ｌ添加して凝集沈殿させる。この結果、清澄な上澄水と凝集沈殿したコロイド状シリカの凝集体を得ることができる。しかしながら、この方法は、コロイド状シリカを含有したスラリーは処理できるものの、水性塗料を含有する塗料排水を適切に固液分離処理することはできないという欠点を有している。

特開２０００−１２６５１０号公報

本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、廉価で且つ工業的に汎用性のある材料を使用することにより、処理コストを抑えつつ、水性塗料排水を適切に処理することができる処理方法を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明者が鋭意検討したところ、塗料排水に対して粉末のベントナイトを添加するのではなく、予め適当な濃度でスラリー化したベントナイト懸濁液を添加すれば、ベントナイトによる塗料成分の吸着性が増すことを見出した。すなわち、ベントナイトは粘土鉱物の１種でその主成分はモンモリロナイトである。ベントナイトは水による膨潤性に富む性質を有するが、この性質はベントナイトに含まれるモンモリロナイトの性質によるものである。モンモリロナイトの単位層は厚さ約１０オングストローム（１ｎｍ）、広がり０．１〜１．０μｍという極めて薄い薄片状に積層されている。そのため大きな表面積を持っていて、通常５〜１０％の水分を含有している。水中では水を取り込んで層間距離が広がり膨潤する。層間距離が広がると、そこに塗料成分を吸着するようになり、新たな層間化合物を形成して塗料粒子を容易に分散させないように作用する。

そこで本発明に係る塗料排水の処理方法は、塗料排水にベントナイト懸濁液を添加して塗料排水に含まれる塗料成分をベントナイトに吸着させる第一工程と、硫酸バンド及びポリ塩化アルミニウム溶液のうち少なくとも１つから成る凝集剤を前記塗料排水に添加して塗料粒子を凝集させる第二工程と、前記塗料排水に酸およびアルカリのいずれか一方から成る薬剤を投入して前記塗料排水のｐＨを所定範囲に調整する第三工程と、ｐＨ調整された前記塗料排水を全量濾過して濾液と脱水ケーキに分離する第四工程とを有する構成とした。尚、この処理方法に使用するベントナイトは膨潤性に富むモンモリロナイトの含有量の高いものを用いることが好ましい。

第一工程は、ベントナイト懸濁液に含まれる膨潤して層間距離の広がったベントナイトに塗料成分を吸着させる工程である。第一工程で得られる塗料成分を吸着した粒子は微小であり、このままでは濾別することができない。そのため第二工程において硫酸バンド（液体硫酸バンド及び粉末硫酸バンドのいずれでも良い。）及びポリ塩化アルミニウム溶液のうち少なくとも１つから成る凝集剤（無機凝集剤）を用い、これを塗料排水に適量添加して塗料粒子を凝集させる。ここで使用する硫酸バンド及びポリ塩化アルミニウム溶液は、上述した凝集沈殿法で使用する特殊な凝集剤と比較して安価であり、入手が用意である。そして第三工程では粒子の凝集性を高めるために塗料排水に酸およびアルカリのいずれか一方から成る薬剤を投入し、塗料排水のｐＨを所定範囲に調整する。塗料成分には溶媒の他、酸化鉄、酸化チタン、硫酸バリウムなどの無機成分が含まれる。これら無機成分のゼータ電位はそれぞれ異なるため、第三工程においてｐＨ調整を行うことでそれぞれのゼータ電位の差を小さくし、凝集性を高めるのである。この場合、アルミニウムがイオン化するｐＨ４．５未満とすることは好ましくない。好ましいｐＨの調整範囲は４．５〜６．０である。但し、塗料排水のｐＨの上限値については、排水が含有する無機成分の種類と量によっては６．０を超えても良好な凝集性を示すことがあり、厳密な意味で６．０以下に調整する必要があるのではない。そのため、ｐＨの調整は６．０を若干超えた範囲まで許容される。尚、第二工程における凝集剤の添加と、第三工程におけるｐＨ調整は同一工程で行っても良い。そして第四工程ではｐＨ調整された塗料排水を全量濾過して濾液と脱水ケーキに分離する。この第四工程においてはフィルタープレスなどの脱水機を用いて塗料排水を全量濾過することが好ましい。

上記方法においては、第一工程で塗料排水に添加するベントナイト懸濁液を得るためのコンディショニング工程を更に有する構成とすることが好ましい。このコンディショニング工程では所定濃度でスラリー化させたベントナイト懸濁液に薬剤を投入して該ベントナイト懸濁液のｐＨを所定範囲に調整した後、所定時間経過させることで塗料排水に添加するベントナイト懸濁液を得る。このようなコンディショニング工程により、ベントナイトに対する塗料成分の吸着性を予め高めておくことができる。このコンディショニング工程で用いる薬剤は、例えば消石灰乳、苛性ソーダ及び炭酸ソーダの少なくとも１つから成る薬剤であり、廉価であると共に入手が容易である。そしてこれらの薬剤を用いてベントナイト懸濁液のｐＨを１０〜１２に調整することが好ましい。ベントナイト懸濁液のｐＨを１０〜１２に調整することにより、ベントナイトを単に水に浸しただけの場合より、ベントナイトの層間距離が更に大きくなり塗料成分の吸着能力が更に向上する。

また上記第三工程で用いる薬剤は、塩酸、硫酸、消石灰乳、苛性ソーダ及び炭酸ソーダのうちから選択された薬剤であることが好ましい。これら薬剤もまた、安価であると共に入手が容易であり、処理コストを抑えることができるからである。

更に、上記方法においては、塗料排水の濃度が高い場合などに、第一工程においてベントナイト懸濁液を添加する前に、予め塗料排水を所定濃度に希釈する工程を更に含むことが好ましい。予め塗料排水を希釈しておくことで、塗料排水に含まれる塗料成分を余すことなくベントナイトに吸着させることができるようになる。

本発明に係る塗料排水の処理方法によれば、廉価で且つ工業的に汎用性のある材料を使用することにより処理コストを抑えながらも、水性塗料排水に含まれる塗料成分を良好に分離することができる。特に本発明を採用した場合には、従来の焼却処理や乾燥・凝縮処理、特殊で高価な凝集剤を用いる凝集沈殿法と比較して処理コストを大幅に抑えることができるようになる。

また本発明の処理方法によって最終的に得られる濾液は清澄であるので工場内で再利用可能であると共に、脱水ケーキもまた再利用可能である。そのため、近年、産業界における生産活動の結果排出される産業廃棄物をゼロにし、循環型産業システムの形成を目指すゼロエミッションに貢献する処理方法である。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。図１は塗料排水の処理方法の工程図である。図１に示すように、この処理方法では、塗料排水は第一工程Ｐ１、第二工程Ｐ２、第三工程Ｐ３及び第四工程Ｐ４を経て処理され、最終的に塗料成分が脱水ケーキとして分離される。第一工程Ｐ１の前段においては必要に応じて塗料排水の希釈工程Ｐ５が行われる。また第一工程Ｐ１で使用するベントナイト懸濁液を得るために予めコンディショニング工程Ｐ０が行われる。

まずコンディショニング工程Ｐ０においては、ベントナイトを充分な時間、水に浸して膨潤させ、適当な濃度（例えば５〜４０ｇ／Ｌ）でスラリー化したベントナイト懸濁液を得る。このとき消石灰乳、苛性ソーダ或いは炭酸ソーダなどの薬剤を投入してベントナイト懸濁液のｐＨを１０〜１２に調整し、その状態で所定時間（例えば半日以上）放置する。これによりベントナイトの層間距離は大きくなり、塗料成分の吸着能力を上げることができる。

一方、本方法による処理対象となる塗料排水の原水に含まれる塗料成分濃度が所定値よりも高い場合には、予め希釈工程Ｐ５を行う。希釈工程Ｐ５では用水などを用いて高濃度の塗料排水を希釈化し、後段の各工程（第一工程Ｐ１〜第四工程Ｐ４）において塗料排水に含まれる塗料成分を余すことなく処理できるようにする。尚、塗料排水の原水に含まれる塗料成分濃度が低い場合には、希釈工程Ｐ５は必ずしも行う必要はない。

第一工程Ｐ１では、コンディショニング工程Ｐ０で得られたベントナイト懸濁液を塗料排水に添加する。層間距離が十分に開いたベントナイト（特にモンモリロナイト）が、塗料排水に含まれる塗料成分を層間に吸着して新たな層間化合物を形成し、塗料粒子を容易に分散させないように反応する。この反応で得られる粒子は微小であるので、第二工程Ｐ２及び第三工程Ｐ３においてこれを凝集する。尚、第一工程Ｐ１においては塗料成分の吸着を促進するために、ベントナイト懸濁液を添加した塗料排水を撹拌する。

第二工程Ｐ２では、無機凝集剤として液体硫酸バンド（硫酸アルミニウム溶液）を用い、これを塗料排水に適量添加する。これにより塗料排水中に浮遊しているベントナイトと塗料成分が反応して結合した粒子を凝集させる。尚、第二工程で添加する無機凝集剤は、液体硫酸バンド以外に、粉末硫酸バンドやポリ塩化アルミニウム溶液などであっても良い。そして第三工程Ｐ３では、塩酸や硫酸などの酸剤又は消石灰乳、苛性ソーダ若しくは炭酸ソーダなどのアルカリ剤を薬剤として投入し、塗料排水のｐＨを調整する。このｐＨ調整により、塗料成分に含まれる各種無機成分のゼータ電位の差が小さくなり、凝集性を高めることができる。尚、第二工程Ｐ２及び第三工程Ｐ３においても各工程の処理を促進するために、塗料排水を撹拌する。

第四工程Ｐ４では、濾別可能な状態まで凝集した塗料排水をフィルタープレスなどの脱水機で全量濾過し、塗料排水を濾液と脱水ケーキ（塗料成分）に分離する。この結果、水性塗料排水に含まれる塗料成分は分離されるので、上記方法を行うことにより塗料排水処理が可能になる。上記各工程で使用する凝集剤及び薬剤はそれぞれが廉価であると共に工業的に一般に使用されている入手し易い材料であるため、上記方法は処理コストを廉価に抑えることができ、従来の処理方法と比較しても経済的メリットは大きくなる。

（実施例１）
住宅建材製造工場の塗装工程で生ずる水性塗料排水を上述した方法で処理した。この際の手順は次の通りである。（１）５ｇ／Ｌの濃度でスラリー化したベントナイト懸濁液を得ると共に、これに苛性ソーダを添加してｐＨを約１０に調整し、１２時間以上放置した（コンディショニング工程）。（２）塗料排水１Ｌに対して水を０．５Ｌ添加した（希釈工程）。（３）希釈した塗料排水１．５Ｌに対してベントナイト懸濁液を０．２Ｌ添加し、３０分撹拌した（第一工程）。（４）市販の硫酸バンド原液を５５倍に希釈した溶液を、前記（３）の反応液に対して０．３Ｌ添加し、１０分撹拌した（第二工程）。このとき苛性ソーダを添加してｐＨを約５．５に調整した（第三工程）。この状態において反応液に対するベントナイトの添加量は０．５ｇ／Ｌであり、アルミニウムの添加量は０．１５ｇ／Ｌである。（５）そしてフィルタープレス試験機を使用し、０．７ＭＰａで圧入、１．０ＭＰａで圧搾したところ、水分約４８％の脱水ケーキと清澄な濾液が得られた（第四工程）。

上記処理で得られた濾液は清澄であるので工場内の塗装工程などで使用する水として循環利用できると共に、希釈工程Ｐ５で使用する希釈水としても再利用できると考えられる。また脱水ケーキを１０５℃で２４時間乾燥した物質の品位は表１の通りであり、建材の原材料として再利用可能な品位であると考えられる。

上記実施例１では塗料排水を希釈して処理しているが、塗料排水の原液に対する薬剤費を計算すると、約３００円／ｍ³となる。従来の処理方法と比較しても本発明の処理方法による処理コストは圧倒的に安価であると言える。

（実施例２）
実施例１とは異なる住宅建材製造工場の塗装工程で生ずる水性塗料排水を上述した方法で処理した。処理手順は実施例１と同じであるが、第三工程において調整するｐＨを約４．７とした。この場合にも実施例１と同様に、塗料排水から塗料成分を分離でき、脱水ケーキと清澄な濾液を得ることができた。

本発明に係る塗料排水の処理方法の工程図である。

符号の説明

Ｐ０コンディショニング工程
Ｐ１第一工程
Ｐ２第二工程
Ｐ３第三工程
Ｐ４第四工程
Ｐ５希釈工程

Claims

塗料排水にベントナイト懸濁液を添加して塗料排水に含まれる塗料成分をベントナイトに吸着させる第一工程と、
硫酸バンド及びポリ塩化アルミニウム溶液のうち少なくとも１つから成る凝集剤を前記塗料排水に添加して塗料粒子を凝集させる第二工程と、
前記塗料排水に酸およびアルカリのいずれか一方から成る薬剤を投入して前記塗料排水のｐＨを所定範囲に調整する第三工程と、
ｐＨ調整された前記塗料排水を全量濾過して濾液と脱水ケーキに分離する第四工程とを有することを特徴とする塗料排水の処理方法。
前記第四工程では脱水機を用いて前記塗料排水を全量濾過する請求項１記載の塗料排水の処理方法。
前記ベントナイト懸濁液を得るためのコンディショニング工程を更に有し、
該コンディショニング工程では所定濃度でスラリー化させたベントナイト懸濁液に薬剤を投入して該ベントナイト懸濁液のｐＨを所定範囲に調整した後、所定時間経過させることを特徴とする請求項１又は２記載の塗料排水の処理方法。
前記コンディショニング工程では、前記ベントナイト懸濁液のｐＨを１０〜１２に調整する請求項３記載の塗料排水の処理方法。
前記第三工程では、前記塗料排水のｐＨを４．５〜６．０に調整する請求項１乃至４のいずれかに記載の塗料排水の処理方法。
前記第一工程において前記ベントナイト懸濁液を添加する前に、前記塗料排水を所定濃度に希釈する工程を更に含む請求項１乃至５のいずれかに記載の塗料排水の処理方法。