JP2015221404A

JP2015221404A - 塗料廃液の処理方法

Info

Publication number: JP2015221404A
Application number: JP2014106425A
Authority: JP
Inventors: 正弘堀内; Masahiro Horiuchi
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-12-10

Abstract

【課題】窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液を低コストで処理する方法、並びに塗料廃液から固液分離操作によって窯業系建材などの配合材料としての再利用に好適な塗料スラッジを回収する方法を提供する。【解決手段】窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液に、水溶液が酸性を呈する水溶性アルミニウム化合物及び水溶液がアルカリ性を呈する水溶性アルミニウム化合物を添加して凝結処理を行い；凝結処理された塗料廃液に高分子凝集剤を添加して凝集処理を行い、次いで固液分離操作によって塗料スラッジを回収する。【選択図】図１

Description

本発明は塗料廃液の処理方法に関する。より詳細に、本発明は、窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液を低コストで処理する方法、並びに塗料廃液から固液分離操作によって窯業系建材などの配合材料としての再利用に好適な塗料スラッジを回収する方法に関する。

壁材、屋根材およびその他の住宅用部材として窯業系建材が知られている。窯業系建材には、強度、耐水性、耐候性等の性能や、様々な意匠性を付与するために、様々な塗装が施されている。係る塗装工程においては、塗料の使い残し、オーバースプレー、塗装装置の洗浄などによって塗料廃液が発生する。また、塗装工程は、下塗り、中塗り、上塗り、裏面塗装などの段階があり、各段階で多種の塗料が使用され、それぞれの段階にて塗料廃液が発生する。

塗料廃液は、水あるいは溶剤の添加によって適当な濃度に調整した後、凝集処理されて、塗料スラッジが回収される。塗料スラッジは、焼却処分したり、埋立処分したり、窯業系建材などの配合材料として再利用したりする。

特許文献１は、係る凝集処理において、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）などの無機系凝集剤や、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸エステル、ポリアミン、アミノ縮合系やそれらの変性体などの高分子凝集剤を用いることを示している。

特許文献２は、水性塗料を水で希釈し、得られた希釈液に、酸化アルミニウム、アルカリ金属塩及びケイ酸カルシウム塩を含有する凝集処理剤を添加し、次いでろ過して塗料スラッジを回収する方法を開示している。

特許文献３は、水性塗料及び／又は溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水を凝集処理する方法において、湿式塗装ブース循環水に、フェノール樹脂と硝酸アルミニウムとを添加して、循環水のｐＨ５．５〜８．０、及び塩化物イオン濃度２００ｍｇ／Ｌ以下の条件下に、該循環水中の塗料を凝集処理することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法を開示している。

特許文献４は、水性塗料を含む湿式塗装ブースのブース循環水中に、カチオン性ポリマー、メラミン−アルデヒド酸コロイド、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、及びアルミナゾルからなる群より選ばれる少なくともひとつの凝結剤と高級アルコール及びその誘導体、高級脂肪酸及びその誘導体、ポリエチレンワックス及びその誘導体、及び、パラフィンワックス及びその誘導体からなる群より選ばれる少なくともひとつの吸着剤を添加して、該循環水中の塗料を浮上分離することを特徴とするブース循環水の処理方法を開示している。

特開２００４−２３１４４３号公報特開平１０−２５８２０２号公報特開２００９−０２２８５２号公報特開２０１１−０２００８４号公報

上記の先行技術文献にて提案される方法では、塗料廃液を水などで希釈して凝結凝集処理に適した濃度に調整することが必須があった。そのため、固液分離により発生する排液が多量であった。窯業系建材の塗装工程では、湿式塗装ブースにおけるような循環水が用いられず、塗装工程で用いた塗料がそのまま廃液として貯槽に溜まる。塗料廃液を水などで希釈せずにそのまま凝結凝集処理することができれば、処理効率が上がり、排水処理のコストが下がる。また、窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液には界面活性剤が含まれているので、発泡やフラッディングなどの不具合を生じることがある。

本発明の課題は、窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液を低コストで処理する方法、並びに塗料廃液から固液分離操作によって窯業系建材などの配合材料としての再利用に好適な塗料スラッジを回収する方法を提供することである。

前記課題を解決するために検討した結果、以下の実施形態を包含する本発明を完成するに至った。
〔１〕窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液に、
水溶液が酸性を呈する水溶性アルミニウム化合物及び水溶液がアルカリ性を呈する水溶性アルミニウム化合物を添加して凝結処理することを含む、塗料廃液の処理方法。
〔２〕高分子凝集剤を凝結処理された塗料廃液に添加することをさらに含む、〔１〕に記載の塗料廃液の処理方法。
〔３〕前記〔１〕または〔２〕に記載の処理方法を実施し、次いで固液分離操作を行うことを含む、塗料スラッジの回収方法。

本発明に係る塗料廃液の処理方法は、窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液を高効率で凝結凝集処理することができる。本発明に係る塗料廃液の処理方法によれば、ｐＨ調整が簡略化でき、また多量の排水を発生させず、塗料廃液の処理コストを低減できる。
本発明に係る塗料スラッジの回収方法によれば、塗料廃液に含まれる界面活性剤の大部分をフロック内に閉じ込めることができ、発泡が極めて少ない。また、本発明によると、窯業系建材などの配合材料としての再利用に好適な塗料スラッジが得られる。

本発明に係る一実施形態である、窯業系建材の塗装工程で発生する塗料廃液の処理方法のフローを示す図である。

本発明の一実施形態に係る塗料廃液の処理方法は、塗料廃液に、水溶性アルミニウム化合物（I）及び水溶性アルミニウム化合物（II）を添加して凝結処理することを含むものである。

本発明の処理方法が適用される塗料廃液は、窯業系建材の塗装工程において発生するものである。窯業系建材用塗料には、水系塗料と、溶剤系塗料とがある。本発明の処理方法は、水系塗料の廃液および溶剤系塗料の廃液のいずれにも適用できる。これら塗料には、顔料または染料、樹脂成分などが含まれている。樹脂成分としては、ポリウレタン、アルキド樹脂、架橋型アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。水系塗料は、水溶型、エマルジョン型、水ディスパージョン型などがある。

窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液の固形分濃度は、塗装工程の各段階、または塗装手法によって、異なる。係る塗料廃液の固形分濃度は、例えば、３〜１０質量％である。なお、塗装工程の段階としては、例えば、下塗り、中塗り、上塗り、裏面塗装などがある。塗装手法として、フローコーター塗装、スプレー塗装などがある。

本発明においては、例えば、図１に示すように、塗装工程の各段階で発生する塗料廃液を廃液貯槽２に集めて、次いでそれを混合槽３に移送して凝結処理を行うことができる。濃度のばらつきを無くすために、必要に応じて、水や溶剤で希釈して濃度を一定値に調整することができる。希釈のために使用する水や溶剤として、後述する固液分離によって得られる処理水６などを用いることができる。

凝結処理に用いられる水溶性アルミニウム化合物（I）は、水溶液が酸性を呈するもの、具体的には、Ａｌ濃度１０％の水溶液のｐＨが、好ましくは６以下、より好ましくは５以下になるものである。水溶性アルミニウム化合物（I）としては、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、高塩基性塩化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、硝酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酒石酸アルミニウム、サリチル酸アルミニウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸セシウムアルミニウム，硫酸アルミニウムアンモニウム、二酢酸水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウムなどが挙げられる。これらは１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶液アルミニウム化合物（I）の添加量は、塗料廃液に対して、Ａｌ濃度が、好ましくは１００〜５００ｐｐｍ、より好ましくは２００〜４００ｐｐｍとなる量である。

凝結処理に用いられる水溶性アルミニウム化合物（II）は、水溶液がアルカリ性を呈するもの、具体的には、Ａｌ濃度１０％の水溶液のｐＨが、好ましくは８以上、より好ましくは９以上になるものである。水溶性アルミニウム化合物（II）としては、アルミン酸ナトリウム（二酸化ナトリウムアルミニウム、テトラヒドロキシドアルミン酸ナトリウム）、アルミン酸カリウムなどが挙げられる。これらは１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶性アルミニウム化合物（II）の添加量は、塗料廃液に対して、Ａｌ濃度が、好ましくは５０〜３００ｐｐｍ、より好ましくは１００〜２００ｐｐｍとなる量である。

水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）の合計添加量は、特段制限されないが、凝結効率の観点から、塗料廃液に対して、Ａｌ濃度が、好ましくは３００〜９００ｐｐｍ、より好ましくは４００〜６００ｐｐｍとなる量である。

水溶性アルミニウム化合物（II）に対する水溶性アルミニウム化合物（I）の質量比率（I）／（II）は、Ａｌ換算で、好ましくは１／９９〜９９／１、より好ましくは２０／８０〜９０／１０、さらに好ましくは３０／７０〜８０／２０、よりさらに好ましくは４０／６０〜７０／３０である。水溶性アルミニウム化合物（II）に対する水溶性アルミニウム化合物（I）の質量比率を調整することによって塗料廃液のｐＨを調整することができる。水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）とが添加された後の塗料廃液は、そのｐＨが６〜８になることが好ましい。

水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）は、両者を別々に粉末または溶液にて添加してもよいし、両者を含む混合粉末または溶液にて添加してもよい。また、水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）の添加、と同時にまたはそれの前若しくは後に、消泡剤を添加することができる。

水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）の添加によって、塗料廃液が凝結し、フロックが生成する。本発明においては、水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）との相互作用によって、水溶性アルミニウム化合物（I）または水溶性アルミニウム化合物（II）を単独で添加した場合に比べ、凝結効率が極めて高くなる。なお、凝結処理においては、水溶性アルミニウム化合物（I）と水溶性アルミニウム化合物（II）の添加だけでも十分であるが、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、他の有機凝結剤または無機凝結剤を添加してもよい。なお、凝結剤は、水中の微細微粒子の荷電を中和して凝結させる作用を有するものである。

得られる塗料廃液の凝結フロックを凝集させて粗大フロックを形成させることが、固液分離を容易にするという観点から好ましい。本発明に係る処理方法においては、粗大フロックの形成のために、高分子凝集剤(III)を凝結処理された塗料廃液に添加することをさらに含むことが好ましい。
高分子凝集剤（III）は、アニオン、カチオンまたは両性のポリマーからなるものである。係るポリマーは、重量平均分子量が、通常、１００万超、好ましくは５００万以上のものである。

アニオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸ソーダ・アミド誘導体、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩などが挙げられる。
カチオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルアクリレート、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂などが挙げられる。
両性ポリマーからなる高分子凝集剤としては、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重体などが挙げられる。

高分子凝集剤の添加量は、粗大フロックの形成状態に応じて適宜調整することができる。高分子凝集剤の添加量は、例えば、塗料廃液に対しての濃度が、好ましくは１０〜１００ｐｐｍ、より好ましくは４０〜８０ｐｐｍとなる量である。

本発明に係る処理方法においては、不粘着化剤を塗料廃液に添加することができる。不粘着化剤としては、アルミナゾル、セピオライト、メラミンホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ベントナイト、ヘクトライト、直鎖型カチオン性ポリアミン、亜鉛酸ナトリウムなどが挙げられる。また、浮上濃縮法においては、起泡助剤を添加することができる。起泡助剤としては、例えば、ポリオキシ高級アルコールなどの界面活性剤が用いられる。

本発明に係る処理方法を実施した後、固液分離操作によって塗料スラッジを回収することができる。固液分離操作においては、化学工学において周知の単位操作を採用することができる。例えば、ろ過法、遠心分離法、重力沈降法、デカンテーション法、液体サイクロン法、浮上濃縮法などが挙げられる。
本発明においては浮上濃縮法が好ましく用いられる。浮上濃縮法としては、加圧浮上濃縮法と常圧浮上濃縮法とがある。塗料廃液に含まれる界面活性剤の大部分は、前述の凝結処理によってフロック内に閉じ込めることができるので、発泡やフラッディングを抑えることができる。
固液分離操作で得られる水または溶剤６には、界面活性剤などがほとんど含まれていないので、塗装ブースなどの洗浄８、塗料廃液の希釈９に用いることができる。本発明によれば、固液分離によって生じる排液の量を大幅に減らすことができる。

本発明の塗料廃液の処理方法によれば、例えば、濃度５質量％の塗料廃液１０ｔ／日から塗料スラッジ２ｔ／日（含水率７５％）を回収することができる。塗料スラッジは産業廃棄物として焼却処分や埋立処分してもよいし、窯業系建材などの配合材料として再利用してもよい。

次に、実施例及び比較例を示して、本発明をより具体的に説明する。但し、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものでない。

塗料廃液として、窯業系製品の製造工程で発生する固形分５％、ｐＨ９のアルカリ性塗料廃液を用意した。
凝結剤として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：朝日化学製）と、アルミン酸ソーダ（ＮａＡｌＯ₂：朝日化学製）を用意した。
高分子凝集剤として、両性高分子ポリマー（クリフューチャーＤＦ５０１：栗田工業製）を用意した。
さらにｐＨ調整剤として、硫酸溶液と水酸化ナトリウム溶液とを用意した。

実施例１
１リットルビーカーに塗料廃液を入れた。ポリ塩化アルミニウムをＡｌ濃度として３００ｐｐｍ、アルミン酸ソーダをＡｌ濃度として１５０ｐｐｍになるように前記塗料廃液に添加し、撹拌して、凝結処理を行った。凝結処理後の廃液のｐＨは７．５であった。
次いで、これに高分子凝集剤を塗料廃液における濃度が５０ｐｐｍになるように添加して、凝集処理を行った。

得られた液を１リットルシリンダーに移し上下振とうを５０回行った。振とう完了直後に泡立ちおよび濁り度合いを肉眼観察により判断した。また、濁度および浮上速度を測定した。濁度は、ＪＩＳＫ０１０１（「工業用水試験方法」）に準拠して測定した。
振とう直後の液は、泡立ちが極めて少なく、濁りが無く透明であった。濁度は１０、浮上速度は２０ｃｍ／ｍｉｎであった。それらの結果を表１に示す。

実施例２
ポリ塩化アルミニウムのＡｌ濃度を２２５ｐｐｍに変え、アルミン酸ソーダのＡｌ濃度を２２５ｐｐｍに変え、硫酸溶液にてｐＨ７．５に調整した以外は、実施例１と同じ方法で、凝結および凝集処理を行った。振とう直後の液は、泡立ちが極めて少なく、濁りが無く透明であった。濁度は２０、浮上速度は１５ｃｍ／ｍｉｎであった。それらの結果を表１に示す。

実施例３
ポリ塩化アルミニウムのＡｌ濃度を１５０ｐｐｍに変え、アルミン酸ソーダのＡｌ濃度を３００ｐｐｍに変え、硫酸溶液にてｐＨ７．５に調整した以外は、実施例１と同じ方法で、凝結および凝集処理を行った。振とう直後の液は、泡立ちが少なく、濁りが無く透明であった。濁度は３０、浮上速度は１０ｃｍ／ｍｉｎであった。それらの結果を表１に示す。

比較例１
ポリ塩化アルミニウムのＡｌ濃度を４５０ｐｐｍに変え、アルミン酸ソーダのＡｌ濃度を０ｐｐｍに変え、水酸化ナトリウム溶液にてｐＨ７．５に調整した以外は、実施例１と同じ方法で、凝結および凝集処理を行った。振とう直後の液は、泡立ちが多く、白く濁っていた。濁度は７５、浮上速度は８ｃｍ／ｍｉｎであった。それらの結果を表１に示す。

比較例２
ポリ塩化アルミニウムのＡｌ濃度を０ｐｐｍに変え、アルミン酸ソーダのＡｌ濃度を４５０ｐｐｍに変え、硫酸溶液にてｐＨ７．５に調整した以外は、実施例１と同じ方法で、凝結および凝集処理を行った。振とう直後の液は、泡立ちが多く、白く濁っていた。濁度は８５、浮上速度は５ｃｍ／ｍｉｎであった。それらの結果を表１に示す。

本発明の方法にしたがって凝結処理を行った場合には、高い発泡抑制効果、高い固液分離効果、または高い浮上分離効果を奏する。実施例１に見られるようにポリ塩化アルミニウムとアルミン酸ソーダを２：１の質量比で添加した場合、ｐＨ調整なしでも液のｐＨを中性にすることができる。

１：窯業系建材用塗装ブース
２：塗料廃液貯槽
３：混合槽
４：浮上濃縮装置
５：回収された塗料スラッジ
６：処理水
７：塗料スラッジ貯槽
８：洗浄液としての利用
９：希釈液としての利用
(I)＋(II)：水溶性アルミニウム化合物（I）および水溶性アルミニウム化合物（II）の添加
(III): 高分子凝集剤（III）の添加

Claims

窯業系建材の塗装工程において発生する塗料廃液に、
水溶液が酸性を呈する水溶性アルミニウム化合物及び水溶液がアルカリ性を呈する水溶性アルミニウム化合物を添加して凝結処理することを含む、塗料廃液の処理方法。
高分子凝集剤を凝結処理された塗料廃液に添加することをさらに含む、請求項１に記載の塗料廃液の処理方法。
請求項１または２に記載の処理方法を実施し、次いで固液分離操作を行うことを含む、塗料スラッジの回収方法。