JP2020093228A - 湿式塗装ブース循環水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これにマイクロナノバブルを添加して、塗料浮上スラッジを形成させ、次いで
循環水から塗料浮上スラッジの全部若しくは一部を除去する、
ことを含む、湿式塗装ブース循環水の処理方法。
〔3〕 塗料浮上スラッジの全部若しくは一部の除去は、塗料浮上スラッジと水とを含んでなる表層水を取水装置にて取水することによって行われる、〔1〕または〔2〕に記載の処理方法。
〔4〕 取水装置にて取水された取水液に、浮上処理を施すことをさらに含む、〔3〕に記載の処理方法。
〔5〕 浮上処理が加圧浮上処理である、〔4〕に記載の処理方法。
〔6〕 加圧浮上処理において発生する気泡の平均直径が120μm以下である、〔5〕に記載の処理方法。
〔7〕 浮上処理の施された取水液に、濾過処理および/または脱水処理を施すことをさらに含む、〔4〕〜〔6〕のいずれかひとつに記載の処理方法。
本発明の方法で形成される塗料浮上スラッジは、取水口に集中しても、ブリッジが形成され難く、取水口から表層水とともにスムーズに排出させ続けることができる。
ここで、「ピットの上流域」とは、ピットの循環水の供給口からピットの循環水の抜出口までの水域において、前記供給口に近い側50%の水域を言う。
フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類との縮合物またはこれの変性物であって、架橋硬化させる前の物である。フェノール樹脂の具体例としては、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物、クレゾールとホルムアルデヒドとの縮合物、キシレノールとホルムアルデヒドとの縮合物などを挙げることができる。変性物としては、アルキル変性フェノール樹脂、ポリビニルフェノールなどを挙げることができる。これらのフェノール樹脂はノボラック型であっても、レゾール型であってもよい。また、該フェノール樹脂は、分子量その他物性によって特に制限はなく、湿式塗装ブース循環水処理用として一般に使用されているものの中から適宜選択して使用することもできる。フェノール樹脂は1種単独で若しくは2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明に用いられるフェノール樹脂は、重量平均分子量が、好ましくは10000以下、より好ましくは7000以下、さらに好ましくは3000以下である。
縮合型タンニンは、主成分がフェノール骨格を持つ化合物の重合体である。ミモザ、アカシア、カラマツ、ケブラチョ、ガンビア、カキなどの針葉樹/広葉樹から抽出される。pHは4.2〜4.5を示す。
一方、加水分解型タンニンは、主成分が芳香族カルボン酸のエステルである。チェストナット、オーク、タラ、茶、ミラボラム、五倍子、没食子などの双子葉植物から抽出される。pHは2.3〜4.5を示す。本発明に用いられるタンニンとしては、縮合型タンニンが好ましく、ミモザタンニンおよび/またはケブラチョタンニンがより好ましい。
本発明に用いられるタンニンは、薬剤等によって変性若しくは修飾されていないものであることが好ましい。
タンニンアルカリ溶液の添加によって、循環水中の余剰塗料の粘着性を下げる(不粘着化する)こと、およびマイクロナノバブルとの相互作用で塗料浮上スラッジの喫水を調整することができる。
低分子カチオン性ポリマー含有液の添加によって、循環水中の余剰塗料の荷電を中和して微細なフロックを形成しやすくすることができる。この作用は、低分子カチオンポリマーの周りにフェノール樹脂とタンニンが結合し、親水性のコロイドが生成することによって生じるようである。
ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマーは、例えば、重量平均分子量が、好ましくは100万超、より好ましくは500万以上、さらに好ましくは600万〜1100万、よりさらに好ましくは900万〜1100万である。なお、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)により、溶離液として0.1モル/L塩化ナトリウム水溶液を用いて測定したポリエチレングリコール換算の値である。
ベンジル基含有カチオン性構造単位としては、例えば、式(I)で表される構造単位(以下、構造単位(I)と記すことがある。)を挙げることができる。
式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2及びR3はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示す。炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基を挙げることができる。
式(II)中、R4は水素原子又はメチル基を示し、R5及びR6はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はジメチルアミノアルキル基を示す。炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基及びイソプロピル基を挙げることができる。ジメチルアミノアルキル基としては、2−ジメチルアミノエチル基、3−ジメチルアミノプロピル基などを挙げることができる。
構造単位(II)を形成する単量体としては、例えば、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジイソプロピルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N,N−ジイソプロピルメタクリルアミド、N−エチル−N−メチルメタクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類を挙げることができる。これらの単量体は1種を単独で若しくは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
式(III)中、R7は水素原子又はメチル基を示し、R8、R9及びR10はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示す。炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基を挙げることができる。
なお、構造単位(III)においては、アンモニウムカチオンに対するアニオンが存在するが、式(III)中には示していない。対となるアニオンとしては、塩化物イオン、フッ化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、メチル硫酸イオン、過塩素酸イオンなどを挙げることができる。これらの中でハロゲン化物イオンが好適である。
構造単位(I)と構造単位(II)と構造単位(III)を有するベンジル基含有高分子カチオン性ポリマーの具体例としては、アクリルアミド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]ベンジルジメチルアンモニウムクロリド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリドの共重合体、アクリルアミド/[3−(アクリロイルオキシ)プロピル]ベンジルジメチルアンモニウムクロリド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリドの共重合体、アクリルアミド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]ベンジルジメチルアンモニウムクロリド/[3−(アクリロイルオキシ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリドの共重合体、アクリルアミド/[3−(アクリロイルオキシ)プロピル]ベンジルジメチルアンモニウムクロリド/[3−(アクリロイルオキシ)プロピル]トリメチルアンモニウムクロリドの共重合体などを挙げることができる。
高分子アニオン性ポリマーとしては、例えば、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を挙げることができる。高分子アニオン性ポリマーは、1種を単独で若しくは2種以上を組み合わせて用いることができる。高分子アニオン性ポリマーは、スルホン基、ホスホン基などの強酸基を含まないものが好ましい。高分子アニオン性ポリマーはアニオン化度が10〜30モル%であるものが好適である。高分子アニオン性ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは100万超、より好ましくは500万以上、さらに好ましくは800万〜1500万である。高分子アニオン性ポリマーとしては、コロイド当量値が−2.0〜−3.6meq/Lであるエマルジョンの状態のものが好ましく用いられる。
マイクロナノバブルの添加量(空気供給量)は、余剰塗料(固形分)1gに対して、好ましくは0.005〜0.30g、より好ましくは0.05〜0.15gである。マイクロナノバブルの添加によって、余剰塗料のフロックなどを浮上させることができる。
また、塗料浮上スラッジの形成の観点から、マイクロナノバブルの添加は、フェノール樹脂含有液、低分子カチオン性ポリマー含有液、タンニンアルカリ溶液、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、および高分子アニオン性ポリマー含有液の添加位置よりも、ピットの循環水の抜出口に近い位置において行うことが好ましい。例えば、マイクロナノバブルの供給口は、フェノール樹脂含有液、タンニンアルカリ溶液、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、低分子カチオン性ポリマー含有液および高分子アニオン性ポリマー含有液の供給口よりも下流側に、フェノール樹脂、タンニン、低分子カチオン性ポリマー、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマーおよび高分子アニオン性ポリマーが循環水に均一に混ざりあうのに十分な距離をあけて設置することが好ましく、フェノール樹脂含有液、タンニンアルカリ溶液、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、低分子カチオン性ポリマー含有液および高分子アニオン性ポリマー含有液の供給口からピット全長の5%〜60%程度離れた位置に設置することが好ましい。ピットの全長若しくは全幅が長い場合には、一つのピットに、マイクロナノバブルの供給口を複数設けてもよい。
不粘着化剤としては、カルボン酸系重合体、タンニン基重合体、メラミンホルムアルデヒド縮合物、メラミンジシアンジアミド縮合物、直鎖型カチオン性ポリアミン、亜鉛酸ナトリウム、アルミナゾルなどを挙げることができる。
有機凝結剤としては、アルギン酸ソーダ;キチン・キトサン系凝結剤;TKF04株、BF04などのバイオ凝結剤などを挙げることができる。
無機凝結剤としては、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、塩化アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、擬ベーマイトアルミナゾル(AlO(OH))などのアルミニウム系凝結剤;水酸化第一鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、鉄−シリカ無機高分子凝結剤などの鉄塩系凝結剤;塩化亜鉛などの亜鉛系凝結剤;活性ケイ酸、ポリシリカ鉄凝結剤などを挙げることができる。
pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどの水溶性アルカリ金属化合物;塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの鉱酸;などを挙げることができる。
ベンジル基不含有高分子カチオン性ポリマーとしては、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を挙げることができる。
両性ポリマーとしては、(メタ)アクリルアミドと4級アンモニウムアルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸ナトリウムとの共重合体などを挙げることができる。両性ポリマーのアニオン/カチオンのモル比は0.2〜2.0が好適である。両性ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは100万超、より好ましくは500万以上、さらに好ましくは800万〜1000万である。両性ポリマー(固形分)の添加量は、余剰塗料(固形分)に対して、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.2〜3質量%である。
塗料浮上スラッジの全部若しくは一部の除去は、好ましくは、塗料浮上スラッジと水とを含んでなる表層水を取水装置にて取水することによって、行われる。取水装置としては、フロート堰、フロートポンプなどの表層液排出装置を挙げることができる。
脱水処理においては、サイクロン、遠心分離機、加圧ろ過装置などを用いることができる。濾過処理および/または脱水処理によって取り出されたスラッジは、焼却したり、埋め立て処分したり、コンポスト化したりすることができる。
湿式塗装ブースにおいて、自動車部品を有機溶剤塗料でスプレー塗装を行った。その間、余剰塗料455kg/日を循環水(約100m3)で捕集した。余剰塗料を捕集した循環水をピットに移送した。図1に示すようなピットに滞留している循環水に、余剰塗料(固形分)に対して、フェノール樹脂含有液2.4重量%(固形分)、タンニンアルカリ溶液0.6重量%(固形分)、低分子量カチオン性ポリマー(アルキルアミンエピクロルヒドリン縮合物)含有液0.35重量%(固形分)、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー(アクリルアミド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]ベンジルジメチルアンモニウムクロリド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド共重合物)含有液0.5重量%(固形分)、および高分子アニオン性ポリマー(アクリル酸ナトリウム/アクリルアミド共重合物)含有液0.25重量%(固形分)の割合で添加した。
ピットの底にマイクロナノバブル発生装置を設置し、フェノール樹脂含有液、タンニンアルカリ溶液、低分子量カチオン性ポリマー含有液、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、および高分子アニオン性ポリマー含有液の添加された循環水にマイクロナノバブルを供給した。同時にフロートポンプを稼働させた。
塗料浮上スラッジを含む表層水がフロートポンプの取水口から抜き出された。塗料浮上スラッジはフローポンプの取水口に集中するが、ブリッジが形成されることなく、連続して抜出ができた。取水液を浮上分離装置に移送した。浮上分離装置で分離した塗料浮上スラッジ(スラグ)を含む液をフレキシブルコンテナバックに移し重力濾過を行った。
タンニンアルカリ溶液、ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、および高分子アニオン性ポリマー含有液を添加しなかった以外は、実施例1と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料浮上スラッジは取水口に集中してブリッジが形成されて抜出が停止したので棒でブリッジを崩した。ブリッジを崩す操作は全余剰塗料を処理するまでに5回行う必要であった。
ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液、および高分子アニオン性ポリマー含有液を添加しなかった以外は、実施例1と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料浮上スラッジは取水口に集中してブリッジが形成されて抜出が停止したので棒でブリッジを崩した。ブリッジを崩す操作は全余剰塗料を処理するまでに2回行う必要であった。
高分子アニオン性ポリマー含有液を添加しなかった以外は、実施例1と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料浮上スラッジは取水口に集中してブリッジが形成されて抜出が停止したので棒でブリッジを崩した。ブリッジを崩す操作は全余剰塗料を処理するまでに2回行う必要であった。
ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液0.5重量%(固形分)を、ベンジル基不含有高分子カチオン性ポリマー(アクリルアミド/[2−(アクリロイルオキシ)エチル]トリメチルアンモニウムクロリド共重合物)含有液0.25%に変えた以外は、実施例1と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料スラッジの一部が水中に分散していて、表層に浮上しなかった。そのため、フロートポンプによって塗料スラッジを十分に抜き出すことができなかった。
高分子アニオン性ポリマー含有液を添加しなかった以外は、比較例4と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料浮上スラッジは取水口に集中してブリッジが形成されて抜出が停止したので棒でブリッジを崩した。ブリッジを崩す操作は全余剰塗料を処理するまでに2回行う必要であった。
ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液を添加しなかった以外は、実施例1と同じ方法で、湿式塗装ブース循環水の処理を行った。塗料スラッジの一部が水中に分散していて、表層に浮上しなかった。そのため、フロートポンプによって塗料スラッジを十分に抜き出すことができなかった。
3:フェノール樹脂含有液
4:低分子カチオン性ポリマー含有液
5:タンニンアルカリ溶液
6:ベンジル基含有高分子カチオン性ポリマー含有液
7:高分子アニオン性ポリマー含有液
8:塗装ブースへの処理済循環水
9:取水口
10:マイクロナノバブル
11:マイクロナノバブル発生装置
12:取水装置(フローポンプ)
13:取水液
15:ストレーナ
14:塗料浮上スラッジ
16:空気(自吸)
Claims (7)
- 湿式塗装ブースから排出される、余剰塗料と水とを含んでなる循環水をピットに所定時間滞留させ、
該ピットの上流域において、前記循環水に、フェノール樹脂溶液又は分散液、低分子カチオン性ポリマー溶液又は分散液、タンニンアルカリ溶液、ベンジル基を含む高分子カチオン性ポリマー溶液又は分散液、および高分子アニオン性ポリマー溶液又は分散液を添加し、
これにマイクロナノバブルを添加して、塗料浮上スラッジを形成させ、次いで
循環水から塗料浮上スラッジの全部若しくは一部を除去する、
ことを含む、湿式塗装ブース循環水の処理方法。 - マイクロナノバブルの平均直径が100μm以下である、請求項1に記載の処理方法。
- 塗料浮上スラッジの全部若しくは一部の除去は、塗料浮上スラッジと水とを含んでなる表層水を取水装置にて取水することによって行われる、請求項1または2に記載処理方法。
- 取水装置にて取水された取水液に、浮上処理を施すことをさらに含む、請求項3に記載の処理方法。
- 浮上処理が加圧浮上処理である、請求項4に記載の処理方法。
- 加圧浮上処理において発生する気泡の平均直径が120μm以下である、請求項5に記載の処理方法。
- 浮上処理の施された取水液に、濾過処理および/または脱水処理を施すことをさらに含む、請求項4〜6のいずれかひとつに記載の処理方法。
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