JP6288361B2 - 湿式塗装ブース循環水の処理装置 - Google Patents
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- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Description
溶剤系塗料:循環水中に取り込まれた余剰塗料の粒子の粘着性が高いため、諸設備に付着して激しい汚れを生じたり、凝集して大きな固まりになって目詰まりを生じやすい。
水性塗料:水性塗料は本来、水に溶解あるいは均一に分散する性質のものであるため、塗料成分が使用量に比例してブース循環水に蓄積濃縮する。塗料成分が濃縮する結果、塗料中の界面活性剤などの発泡性物質が濃縮されて泡が発生する。さらに循環水中の懸濁物濃度や粘性の上昇によって、発生した泡が安定化し、激しい発泡に至り、安定な塗装ブースの運転ができなくなることがある。
特許文献1〜3には、フェノール系樹脂のアルカリ溶液又は酸性アルミニウム塩を湿式塗装ブース循環水に添加して凝集処理する方法が提案されているが、特許文献1,2では、別途硫酸又は塩酸や苛性ソーダといったpH調整剤を必要とし、また、特許文献3では、pH条件について全く考慮されていない。
(1)塗料や塗料スラッジにより、循環水ピット内のpH計のセンサーが汚染され、測定精度が低下してしまう。
(2)循環水は大型のピットを介して循環されるため、このような大型のピットに酸、アルカリを添加しても直ちにはpH計の測定値に反映されない。また、ピット内に堆積したスラッジから酸、アルカリ分などが少しずつ溶出することでも、pH計の測定値に誤差が生じ易い。このため、酸、アルカリ添加によるpH変化が、pH計の測定値に遅れて現れるタイムラグが大きい。
これらの剤は安全なアルカリ又は酸であり、また、最低必要量以上添加しても、処理効果は悪化しないことから、従来、pH調整に使用されている危険な酸やアルカリを用いず、これらの剤が効果を発揮するための最低必要量に加え、これらの剤をpH調整のためにも使用することで、的確かつ工業的に有利にpH調整を行える。
本発明の湿式塗装ブース循環水の処理方法は、塗料を含む湿式塗装ブース循環水に、フェノール系樹脂のアルカリ溶液を添加して該循環水中の塗料を処理するにあたり、該循環水のpHを6.5〜8.0に調整する方法であって、該循環水のpHが8.0以下の所定の値になった場合に、該フェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量を増加させることを特徴とする。好ましくは、本発明の湿式塗装ブース循環水の処理方法は、更に酸性アルミニウム塩を湿式塗装ブース循環水に添加し、該循環水のpHが6.5以上の所定の値になった場合に、該酸性アルミニウム塩の添加量を増加させる。
水性塗料はアニオンであり、pHを下げることで、アニオン度が下がり、凝集しやすく、また、アニオン界面活性剤の活性が落ち、泡が立ちにくくなる。
フェノール系樹脂のアルカリ溶液のアルカリ溶液は、アニオン性であるが、荷電中和すると、主に疎水性(非イオン性)の物質との親和性が高くなり、ノニオン界面活性剤や塗料樹脂との親和性が高くなる。このフェノール系樹脂のアルカリ溶液も酸性でアニオン性が弱くなり、荷電中和のためのカチオン性ポリマーの必要量を低減できる。
酸性アルミニウム塩は、中性〜酸性側領域ではカチオンであるため、アニオンである塗料や、塗料が加水分解、酸化分解、生分解されることで生じた親水性の濁度やSS分(主としてアニオン)を荷電中和して凝集させると共に、フェノール系樹脂のアルカリ溶液の荷電中和も行うことができる。
以上より、フェノール系樹脂のアルカリ溶液を用いて凝集処理する場合、特にフェノール系樹脂のアルカリ溶液と酸性アルミニウム塩を組み合わせて凝集処理する場合、中性〜酸性領域で凝集処理することが好ましいが、フェノール系樹脂のアルカリ溶液はアルカリ性であり、酸性アルミニウム塩は酸性であることから、これらを用いてpH調整することが可能である。
なお、pH調整剤として用いるフェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩にあっては、予め混合して一剤化することなく、それぞれ別々に湿式塗装ブース循環水に添加される。
しかしながら、フェノール系樹脂のアルカリ溶液をアルカリ剤として用いて他のアルカリ剤を使用せずに、また、酸性アルミニウム塩を酸剤として用いて他の酸剤を使用せずに処理を行うことにより、pH調整剤が不要となり、薬剤の種類、薬剤使用量を低減して薬剤管理や薬注制御の手間を軽減すると共に、処理コストの低減が可能となり、更には、酸、アルカリといった危険な薬剤を不使用とすることで、作業性も改善されるため、工業的に非常に有利である。
フェノール系樹脂のアルカリ溶液のフェノール系樹脂としては、フェノール、クレゾール、キシレノール等の一価フェノール等のフェノール類とホルムアルデヒド等のアルデヒドとの縮合物或いはその変性物であって、架橋硬化する前のフェノール系樹脂が挙げられる。具体的には次のものが挙げられる。フェノール系樹脂は、ノボラック型又はレゾール型のいずれでもよい。また、フェノール系樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[1]フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物
[2]クレゾールとホルムアルデヒドとの縮合物
[3]キシレノールとホルムアルデヒドとの縮合物
[4]上記[1]〜[3]のフェノール系樹脂をアルキル化して得られるアルキル変性フェノール系樹脂
[5]ポリビニルフェノール
このようなフェノール系樹脂のアルカリ溶液は、通常pH10〜13程度のアルカリ性である。
酸性アルミニウム塩としては、塩基性塩化アルミニウム、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムなどを用いることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明において、フェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩の添加量は、以下の範囲において、湿式塗装ブース循環水のpH変動に応じて各々添加量を調整する。
即ち、本発明における凝集処理においては、フェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩による凝集効果が最も高いpH領域として、湿式塗装ブース循環水のpHを6.5〜8.0、好ましくは6.8〜7.2に調整することとし、その際に、好ましくは硫酸、塩酸等の無機酸や有機酸等の酸剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ剤といったpH調整剤を用いることなく、フェノール系樹脂のアルカリ溶液と酸性アルミニウム塩の添加量の制御によりpH調整する。
フェノール系樹脂のアルカリ溶液又は酸性アルミニウム塩の添加量の増加でpHが上記好適範囲となった場合には、フェノール系樹脂のアルカリ溶液又は酸性アルミニウム塩の添加量を設定値に戻す。
同様に、酸性アルミニウム塩の添加量についても、循環水のpHが8.0を超える場合、好ましくは7.2を超える場合に、酸性アルミニウム塩の添加量を増やすことが考えられるが、よりpH変動を小さく抑えるために、循環水のpHが6.5以上7.2以下のときに酸性アルミニウム塩の添加量を増加させてもよい。
フェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量は、湿式塗装ブース循環水の性状、即ち、湿式塗装ブース循環水中の塗料の種類や塗料含有量などによっても異なるが、湿式塗装ブース循環水に対して、有効成分量(樹脂固形分量)として1mg/L以上、特に5mg/L以上であり、かつ循環水中の塗料(固形分)に対して有効成分量として0.1重量%以上、特に0.5重量%以上とすることが好ましい。フェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量がこの割合よりも少ないと十分な凝集効果、不粘着化効果、発泡抑制効果を得ることができない。しかし、フェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量が過度に多くても、添加量に見合う効果の向上は得られず、薬剤コスト、凝集汚泥発生量の増加等の面で好ましくないことから、湿式塗装ブース循環水に対するフェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量は有効成分量として1000mg/L以下、特に1〜200mg/L、とりわけ5〜200mg/Lとし、循環水中の塗料に対して有効成分量として100重量%以下、特に0.5〜10重量%とすることが好ましい。
ただし、前述の通り、pH調整のためにフェノール系樹脂のアルカリ溶液の添加量を増加させる場合、フェノール系樹脂の添加量が一時的に上記上限を超えてもよい。
酸性アルミニウム塩の添加量は、湿式塗装ブース循環水の性状、用いるフェノール系樹脂のアルカリ溶液の種類や添加量、カチオン系ポリマーの併用の有無等によっても異なるが、湿式塗装ブース循環水に対して有効成分量として1〜1000mg/L、特に1〜200mg/L、とりわけ5〜200mg/L程度、循環水中の塗料に対して有効成分量として0.1〜100重量%、特に0.5〜50重量%、とりわけ2.0〜20重量%程度とすることが好ましい。
酸性アルミニウム塩の添加量が上記下限未満では、酸性アルミニウム塩を添加することによる凝集、不粘着化、発泡抑制効果の向上効果を十分に得ることができず、上記上限を超えても、添加量に見合う効果の向上は得られず、薬剤コスト、凝集汚泥発生量の増加等の面で好ましくない。
ただし、前述の通り、pH調整のために、酸性アルミニウム塩の添加量を増加させる場合、酸性アルミニウム塩の添加量が一時的に上記上限を超えてもよい。
本発明においては、フェノール系樹脂のアルカリ溶液と酸性アルミニウム塩とに加えて、更にカチオン系ポリマーを用いてもよく、カチオン系ポリマーを併用することにより、より一層良好な凝集、不粘着化、発泡抑制効果を得ることができる。
これらのカチオン系ポリマーは、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
カチオン系ポリマー添加量が上記下限未満では、カチオン系ポリマーを添加することによる凝集、不粘着化、発泡抑制効果の向上効果を十分に得ることができず、上記上限を超えても、添加量に見合う効果の向上は得られない上に、カチオン系ポリマー添加量が過度に多いと、過剰カチオンによる粒子同士の電気的反撥が起き、凝集不良を引き起こし、また、薬剤コスト、凝集汚泥発生量の増加等の面でも好ましくない。
湿式塗装ブース循環水に、フェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩、更に必要に応じて用いられるカチオン系ポリマーを添加する方法は特に制限はなく、循環水系に1日に1〜2回程度の頻度で間欠的に添加しても良く、連続添加であっても良い。望ましくは、凝集処理のためのフェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩やカチオン系ポリマーについては、ポンプにより連続的に定量注入とし、pH調整剤を兼ねるフェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩については、湿式塗装ブース循環水のpHの測定値に基づいて、薬注制御することが好ましい。
カチオン系ポリマーについては、フェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩とは別々に添加しても、酸性アルミニウム塩に予め混合して添加してもよい。
この場合、高分子凝集剤としては、公知のアニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などの1種又は2種以上を用いることができる。
次に図1を参照して本発明の湿式塗装ブース循環水の処理装置について説明する。
図1は本発明の湿式塗装ブース循環水の処理装置の実施の形態の一例を示す模式的な構成図であり、図1中、1は湿式塗装ブース、2は循環水ピット、3は計測槽、4はスラッジ回収装置、5は回収スラッジ貯槽、6は制御装置である。制御装置6の制御方式は、例えばフィードバック方式のON/OFF制御又はPID制御である。
制御装置6からの出力信号で開閉バルブ14Aを開とし(開閉バルブ15Aは閉)、循環水を循環水導入配管14を経て計測槽3に導入する。前述の通り、計測槽3の貯留部32は小容量であるため、循環水導入配管14からの循環水を高流速で導入することで、貯留部32内の水を短時間で循環水に置き換え、貯留部32内を循環水で満たすことができる。この際、貯留部32から押し出された水は溢流壁31、溢流部33、排水口36、配管16を経て循環水ピット2に返送される。
なお、pH計34の誤作動によるフェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩の過剰添加を防止するために、フェノール系樹脂のアルカリ溶液添加手段21及び酸性アルミニウム塩添加手段22の薬注ポンプの最大稼動時間を制御装置6に設定し、最大稼動時間を超えてこれらの薬剤が添加されないようにタイマー制御することが好ましい。
上記のpH測定及びpH調整工程後は、制御装置6からの出力信号で開閉バルブ14Aを閉、開閉バルブ15Aを開とし、循環水の導入を停止すると共に、工水等の清澄水を清澄水導入配管15を経て計測槽3に導入する。このとき、清澄水導入配管15からの清澄水は、洗浄手段37の噴出ノズルからpH計34のpHセンサに向けて噴出され、pHセンサの洗浄が行われる。
清澄水の導入で貯留部32内が清澄水で満たされた後は、開閉バルブ15Aを閉として清澄水の導入を停止し、次の測定待機工程に移行する。
これに対して、上記の待機工程を行うことにより、この待機工程中に、循環水ピット2内の循環水が循環ポンプP及び循環配管12で循環されて均一化されることで、pHの不均一性や局部的な変動が解消され、次のpH測定及びpH調整工程において、系内の循環水のpH値を十分に反映した測定値を得ることができ、この測定値に基づいて的確なpH調整を行える。
図1では、pH調整剤としてフェノール系樹脂のアルカリ溶液及び酸性アルミニウム塩を用いてpH調整を行っているが、フェノール系樹脂のアルカリ溶液の代りに汎用のアルカリ剤を用いてもよく、酸性アルミニウム塩の代りに汎用の酸剤を用いてもよい。また各薬剤の添加箇所についても特に制限はない。
以下の実施例、及び比較例では、処理薬剤として以下のものを用いた。
フェノール系樹脂のアルカリ溶液:栗田工業(株)製「クリスタックB−310」(フェノール系樹脂(ノボラック型フェノール・ホルムアルデヒド重縮合物)のNaOH水溶液、フェノール系樹脂濃度:32重量%、NaOH濃度:5重量%、pH:12)(以下、「B−310」と記載する。)
酸性アルミニウム塩:硫酸バンド水溶液(Al2(SO4)3濃度:27重量%)(以下「Al2(SO4)3」と記載する。)
なお、以下において、処理薬剤の「原液」とは上記薬液(水溶液)そのものをさす。
図1に示す湿式塗装ブース循環水の処理装置により、以下の条件で湿式塗装ブース循環水の処理を行った。
湿式塗装ブース循環水による塗料の捕集は以下の条件で行った。
塗料(自動車ボデー水性ベース)供給量:4g/min
循環水:自動車組立工場循環水と水道水の混合水
循環水ピット2の保有水量:800L
循環水量(配管11の流量):100L/min
配管14からのAl2(SO4)3定量添加量:0.12g/min(原液換算)
配管13からのB−310定量添加量:0.16g/min(原液換算)
計測槽3の貯留部32の容量:5L
計測槽3への工水の導入流量:10L/min
工水導入時間(pH計の洗浄時間):2分
待機時間:28分
計測槽3への循環水の導入流量:10L/min
循環水導入時間:30分
循環水導入開始後pH測定を行うまでの時間:2分
pH設定値:6.8〜7.2
薬注制御条件:pH6.8を下回った場合にB−310ポンプON、pH7.0でOFF。pH7.2を超える場合にAl2(SO4)3ポンプON、pH7.0でOFF。
B−310ポンプ流量:0.1g/min(原液換算)
Al2(SO4)3ポンプ流量:0.1g/min(原液換算)
B−310ポンプ最大稼動時間:100分
Al2(SO4)3ポンプ最大稼動時間:100分
このpH測定及びpH調整工程では、上記の薬注制御条件の通り、必要に応じてB−310又はAl2(SO4)3を添加した。
このpH測定及びpH調整工程後は、計測槽3に工水を2分間導入してpH計34の洗浄を行い、その後工水を満たしたまま28分待機した。このpH計の洗浄及び待機工程後は、再びpH測定及びpH調整工程を行い、pH測定及びpH調整工程とpH計の洗浄及び待機工程とを交互に繰り返した。
また、12時間の運転中に、pH調整に要したB−310及びAl2(SO4)3使用量(B−310ポンプ及びAl2(SO4)3ポンプからの薬注量)を表2に示す。
実施例1において、工水の導入を行わず、循環水を常時10L/minで計測槽3に導入してpH測定及びpH調整を行ったこと以外は同様にして運転を行ったところ、pH測定値の経時変化は表1及び図2に示す通りであり、また、pH調整に要したB−310及びAl2(SO4)3使用量は表2に示す通りであった。
実施例1において、薬注制御条件を以下の通りとしたこと以外は同様にして処理を行ったところ、同様に安定かつ確実なpH調整を行うことができた。
薬注制御条件:pH6.9を下回った場合にB−310ポンプON、pH7.0でOFF。pH7.1を超える場合にAl2(SO4)3ポンプON、pH7.0でOFF。
2 循環水ピット
3 計測槽
4 スラッジ回収装置
5 回収スラッジ貯槽
6 制御装置
21 フェノール系樹脂のアルカリ溶液添加手段
22 酸性アルミニウム塩添加手段
31 溢流壁
32 貯留部
33 溢流部
34 pH計
35 水位計
Claims (4)
- 湿式塗装ブースとの間で塗料を含む湿式塗装ブース循環水が循環する循環水ピットと、該循環水のpHを測定するpH測定手段と、該pHの測定値に基づいて、該循環水のpHが6.5〜8.0となるように、該循環水にpH調整剤を添加する薬剤添加手段とを有する湿式塗装ブース循環水の処理装置において、
pH計を備えた計測槽と、
該計測槽に該循環水の一部を導入する循環水導入手段と、
該計測槽に清澄水を導入する清澄水導入手段と、
該循環水導入手段及び清澄水導入手段並びに前記薬剤添加手段を制御する制御手段と
を備え、
該制御手段は、該循環水導入手段による計測槽への循環水の導入と、該清澄水導入手段による計測槽への清澄水の導入とを交互に行い、該循環水導入手段による循環水導入期間中に、前記pH計によるpH測定を行う湿式塗装ブース循環水の処理装置であって、
前記制御手段は、前記清澄水導入手段により、前記計測槽に清澄水を導入した後、清澄水の導入を停止し、その後所定時間経過後に、前記循環水導入手段による循環水の導入を開始することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理装置。 - 請求項1において、前記計測槽は、導入水が貯留される貯留部と、該貯留部から貯留水を溢流させる溢流部とを有しており、
前記pH計は、該貯留部に設けられており、
前記循環水導入手段及び清澄水導入手段はそれぞれ循環水又は清澄水を該貯留部に導入するように設けられていることを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理装置。 - 請求項1又は2において、前記制御手段は、前記循環水導入手段による循環水の導入開始後、所定時間経過後のpH計による測定値に基づいて薬注を制御することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記清澄水導入手段により前記計測槽に導入された清澄水により、前記pH計を洗浄する手段を有することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理装置。
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