(57)【要約】【解決課題】多種多様な水性インキの樹脂成分および着色剤成分を効率よく析出、凝集させる方法を提供する。【解決手段】水性インキを含有する廃液、酸及び酸化剤を混合して加温してインキの固形成分を凝集させる反応槽１０と、フィルタを具備するろ過槽７０と、反応槽１０で調製された凝集物を含む液をろ過槽７０に送る配管６０と、を具備する水性インキの処理装置、及び水性インキを含有する廃液に、酸及び酸化剤を添加し、加温してインキの固形成分を凝集させることを特徴とする水性インキ廃液の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性インキを含有する廃液に、酸及び酸化剤を添加し、加温してインキの固形成分を凝集させることを特徴とする水性インキ廃液の処理方法。
【請求項２】
前記水性インキが水性フレキソインキまたは水性グラビアインキであることを特徴とする請求項１に記載の水性インキ廃液の処理方法。
【請求項３】
前記酸化剤がオゾン、過酸化水素、塩素酸、塩素酸塩、過硫酸、過硫酸塩からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
水性インキを含有する廃液に、酸及び酸化剤を添加し、加温してインキの固形成分を凝集させた後、アルカリもしくは重炭酸塩を添加してｐＨを中性に調整してから凝集物をろ過することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１に記載の処理方法。
【請求項５】
水性インキを含有する廃液、酸及び酸化剤を混合して加温してインキの固形成分を凝集させる反応槽と、
フィルタを具備するろ過槽と、
前記反応槽で調製された凝集物を含む液を前記ろ過槽に送る配管と、
を設けた、請求項1〜４のいずれか１に記載の水性インキ廃液の処理方法を実施するための処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性インキを含有する廃液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキソ印刷機、グラビア印刷機などで使用されるインキは油性のものが多く用いられてきた。近年では、揮発性有機溶剤（ＶＯＣｓ）の使用を低減するために水性インキの開発が進められており、水性インキの使用量が増大している。水性フレキソインキや水性グラビアインキは、ビヒクル成分と呼ばれる樹脂の水溶液もしくは水乳化液中に着色剤成分（有機顔料又は無機顔料）を分散させ、さらに乳化剤などの安定剤成分を加えた組成を有する。
【０００３】
水性インキは、印刷機や付属機器の色替え時などに装置の水洗が可能であるという利点を持つ。しかし、水洗時に発生する洗浄廃液は１ｇ／Ｌ〜５００ｇ／Ｌ程度の固形成分が分散している着色懸濁液であるため、そのまま放流することはできない。また、この着色懸濁液中の固形成分は濾過比抵抗が非常に大きく、ろ過装置による固液分離は困難である。
【０００４】
このため、水性インキを含有する洗浄廃液は、全量を産業廃棄物とするか、もしくは凝集剤を添加して樹脂及び着色剤成分などの固形成分を凝集沈殿させ、フィルタプレス等で加圧濾過することにより処理が行われている。しかし、凝集剤を用いる方法では、樹脂の性状や共存する極性溶剤成分、安定剤成分などによって凝集効果が大きく異なり、また固形成分が５０ｇ／Ｌ以上の高濃度液では凝集が不完全となって清澄なろ液が得られないという問題があった。さらに、濾集した固形成分は粘度が高く、結合水を多く含むため、取扱いが難しいうえに、廃棄物量が増大するという問題があった。
【０００５】
凝集沈殿ろ過法として、酸又は金属塩のいずれか一方、もしくは両方を添加して加熱することにより樹脂成分を析出凝集させ、濾別する方法が提案されている（特許文献１）。この方法は、ビヒクル成分が、カルボキシル基を親水基とするアルカリ可溶型の樹脂であれば有効である場合もあるが、現在一般的に使用されている界面活性剤や乳化剤で安定化されたエマルジョン型樹脂やコロイダルディスパージョン型樹脂に対しては有効でないことが多い。
【０００６】
凝集沈殿ろ過法を改良して、酸の代わりに、強カチオン性ジシアンジアミド縮合物などの処理剤を添加して樹脂分を析出させ、さらに高分子凝集剤により凝集させる方法が提案されている（特許文献２）。しかし、凝集剤を添加する点において、廃棄物量が増大する問題は解決されていない。
【０００７】
より一般的な有機性排水の処理方法としては、フェントン法や電解フェントン法（たとえば特許文献３）、促進酸化法（ＡＯＰ法）（たとえば特許文献４）などが知られている。しかし、フェントン法や電解フェントン法は、ＯＨラジカルを発生させるために、鉄塩の添加を必要とし、中和時に水酸化鉄が大量に発生して廃棄物量が増加する問題がある。また、処理対象が水性インキを含有する廃液の場合には有機物質の濃度が高いために完全分解には大量の酸化剤又は電力を必要とするという問題がある。促進酸化法は、オゾン、過酸化水素、ＵＶ照射を組み合わせてＯＨラジカルを発生させる方法であり、フェントン法と同様に、水性インキを含有する廃液の場合には有機物質の分解に大量の酸化剤を必要とし、また水性インキを含有する廃液は不透明であるためＵＶ照射が有効ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭４８−５７４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９３４号公報
【特許文献３】特開２０１７−６０９４２号公報
【特許文献４】特開２０１７−２０２４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
水性インキを含有する廃液（以下「水性インキ廃液」ともいう。）は、アルカリ可溶型、エマルジョン型、コロイダルディスパージョン型など多種多様な水性インキが混在しているため、従来の処理方法では十分な処理ができなかった。たとえば、特許文献１に記載されている方法では、インキが異なると化学反応が異なるため、凝集しない成分が含まれ、十分な凝集処理ができない。特許文献３及び４に記載されている方法では、凝集はするものの、ＯＨラジカルが発生し、またＵＶ照射が必須であるため、水性インキ廃液の処理としては実用的ではない。このように、多種多様な水性インキの樹脂成分および着色剤成分を効率よく析出、凝集させる方法が確立されていない。また、金属塩や凝集剤の添加による処理方法では、固形廃棄物量が増大する問題がある。さらに、高濃度の水性インキ廃液は凝集処理できない。本発明は、これらの問題を解決し、効率的な水性インキ廃液の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明者らは鋭意研究した結果、水性インキ廃液に酸を加えて酸性官能基を非解離状態とすると共に、少量の酸化剤を加えて加温することにより、添加されている安定剤成分を部分分解することによって、金属塩や凝集剤を用いることなく、イオン性基を有していない疎水性の樹脂成分及び顔料成分を効率よく凝集除去できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明の態様は以下のとおりである。
［１］水性インキを含有する廃液に、酸及び酸化剤を添加し、加温してインキの固形成分を凝集させることを特徴とする水性インキ廃液の処理方法。
［２］前記水性インキが水性フレキソインキまたは水性グラビアインキであることを特徴とする前記［１］に記載の水性インキ廃液の処理方法。
［３］前記酸化剤がオゾン、過酸化水素、塩素酸、塩素酸塩、過硫酸、過硫酸塩からなる群から選ばれることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の処理方法。
［４］水性インキを含有する廃液に、酸及び酸化剤を添加し、加温してインキの固形成分を凝集させた後、アルカリもしくは重炭酸塩を添加してｐＨを中性に調整してから凝集物をろ過することを特徴とする、前記［１］〜［３］のいずれか１に記載の処理方法。
［５］水性インキを含有する廃液、酸及び酸化剤を混合して加温してインキの固形成分を凝集させる反応槽と、
フィルタを具備するろ過槽と、
前記反応槽で調製された凝集物を含む液を前記ろ過槽に送る配管と、
を設けた、前記［１］〜［４］のいずれか１に記載の水性インキ廃液の処理方法を実施するための処理装置。
【００１２】
すなわち本発明においては、水性インキ廃液に酸を加えることによりカルボキシル基などの酸性官能基を非解離状態（Ｈ型）にして親水性を失わせ、同時に酸化剤の酸化還元電位を上昇させて酸化力を向上させ、この状態で加温することにより、界面活性剤や乳化剤のポリエーテル鎖などの親水性構造を部分分解し、樹脂や顔料成分に対する安定剤としての機能を破壊することができる。この加温下での酸及び酸化剤による2つの反応の複合作用によって、高濃度の固形成分（樹脂由来）を含む水性インキ廃液であっても、固形成分を効率よく凝集させることができ、容易に固形成分をろ過分離することができる。
【００１３】
添加する酸化剤として、ＯＨラジカルを発生させないような、酸化還元電位が比較的低い酸化剤を用いることが好ましい。好適には、オゾン、過酸化水素、塩素酸、塩素酸塩、過硫酸、過硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化剤を用いることができる。これらの酸化還元電位が比較的低い酸化剤は、水性インキ廃液中の樹脂成分や有機顔料成分の表面及び界面に存在する乳化剤や界面活性剤の親水性構造を部分分解することに消費され、水性インキ廃液中の樹脂成分、有機顔料、乳化剤及び界面活性剤の疎水性の骨格部分を酸化するほどの酸化力を有していないため、表面の親水性基を攻撃して、安定剤としての機能を効率よく低下させることができ、酸化力の浪費を避けることができる。
【００１４】
また、安定剤を部分分解することにより、ろ過比抵抗や粘性が大幅に低下し、加圧しない解放条件でもろ過が可能になる上、脱水性が良好な濾集物を得ることができる。
添加する酸としては、カルボキシル基などの有機酸をＨ型とするために酸解離定数の小さな強酸であることが望ましく、例えば硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、シュウ酸、メタンスルホン酸などが好ましく用いられる。酸性条件はマレイン酸のｐＫａであるｐＨ６．５８以下が好ましく、より好ましくはアクリル酸のｐＫａであるｐＨ４．３５以下である。
【００１５】
本発明において添加する酸化剤は、強力な酸化力を有する必要は無く、ＯＨラジカルを発生させる鉄塩などの金属塩と組み合わせて使用する必要もない。酸化剤の浪費削減及び廃棄物削減の観点から、弱い酸化力を有し、揮発性を有する酸化剤が好ましい。本発明に用いる酸化剤としては、例えばオゾン、過酸化水素、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、塩素酸、塩素酸塩、過塩素酸、過塩素酸塩、過硫酸、過硫酸塩、モノ過硫酸カリウム複塩などから選択することができる。これらの酸化剤は薬剤として供給してもよく、あるいは電解酸化反応を利用してその場で生成又は再生することにより供給してもよい。これらの酸化剤のうち、オゾン、過酸化水素は反応後に塩として残留しないので、廃棄物量を低減する観点から好ましく用いられる。なお、塩素系の酸化剤を用いる場合は、酸との反応により塩素ガスが発生する恐れがあるため、換気に注意する必要がある。
【００１６】
本発明における加温温度は、処理対象となる水性インキに含まれる安定化剤の種類と、添加する酸化剤との組み合わせを勘案して適宜設定することができる。例えば、４０℃以上、好ましくは４０℃〜５０℃程度とすることができる。さらに７０℃程度まで昇温することにより凝集作用は徐々に改善されるが、熱エネルギー低減の観点からは５０℃程度で処理することが好ましい。加温時間は、例えば１０分〜３０分程度で、充分な凝集効果を得ることができる。加温のための熱源としては、投げ込みヒータなどを設置してもよく、エネルギー効率の観点からは印刷機の乾燥工程廃熱などを利用することも好ましい。
【００１７】
本発明において処理対象となる水性インキとしては、例えば水性フレキソインキや水性グラビアインキを好適に挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、水を含む極性溶剤成分、ビヒクル成分、着色剤成分、および安定化剤成分から構成されるインキであれば適用可能である。ビヒクル成分である水性インキ用樹脂としては、例えば天然樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−マレイン酸−アクリル系樹脂、およびスチレン−マレイン酸系樹脂などが挙げられる。
【００１８】
本発明により得られる凝集物は、ろ過比抵抗が非常に小さくなるため、密閉型バグフィルタ、フィルタプレスなどの加圧ろ過装置だけでなく、無加圧の開放ろ過装置を用いて凝集物をろ別することも可能であり、運転コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の水性インキ廃液の処理方法を実施するための装置（回分型）の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の水性インキ廃液の処理方法を実施するための装置（連続型）の一実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の水性インキ廃液の処理方法を実施するための装置（ろ過後中和型）の一実施形態を示す概略図である。
【図４】実施例３及び比較例３による処理液の状態を示す写真である。
【実施形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［第１実施形態］
本発明の処理方法を実施するための回分型処理装置の一実施形態を図1に示す。
【００２１】
図１に示す処理装置は、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し、加温して凝集物を形成させ沈殿させる反応槽１０と、反応槽１０で調製された凝集物と上澄み液を含む液を凝集物と分離水とにろ別するフィルタを具備するろ過槽７０と、反応槽１０で調製された凝集物と上澄み水を含む液をろ過槽７０に送る配管６０と、を具備する。配管６０は、反応槽１０で調製された凝集物と上澄み水を含む液を反応槽１０の下部から配管６０に流出させるように、反応槽１０に接続されている。
【００２２】
反応槽１０には、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し加温する手段が設けられている。図１の実施形態においては、反応槽１０には、ヒータ２０と、撹拌機４０と、酸および酸化剤の供給手段３０と、が設けられている。
【００２３】
図１の実施形態では、反応槽１０には、さらに、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し加温することによって得られる凝集物と上澄み水とを含む液のｐＨを調整するｐＨ調整剤供給手段５０を具備する。ｐＨ調整剤供給手段５０を用いてｐＨ調整剤を添加して凝集物及び上澄み水のｐＨ調整を行ってから、ろ過槽７０にてろ過を行うことにより、清澄でかつｐＨが中和された処理水を得ることができる。
【００２４】
酸および酸化剤の供給手段３０としては、酸および酸化剤の薬液タンクおよび薬注ポンプを配備することが一般的である。あるいは、小型の隔膜電解槽を設置して陽極区画で製造される酸化液を酸および酸化剤として供給することもできる。この場合、陰極区画で製造されたアルカリ液はｐＨ調整剤として使用することも可能である。
【００２５】
次に、図1に示す処理装置を用いた本発明の水性インキ廃液の処理方法を説明する。
印刷機や付属機器の色替えや洗浄に伴う廃液や洗浄廃水を受け入れ可能な場所に本発明の処理装置を設置し、反応槽１０に水性インキ廃液を受け入れる。受け入れる水性インキ廃液の固形分濃度は特に限定されないが、酸添加時の流動性を確保するために固形分濃度は３００ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、固形分濃度３００ｇ／Ｌを超える高濃度の水性インキ廃液を受け入れた場合は、本方法の処理方法により得られるろ過処理水を反応槽１０に添加して適宜希釈することもできる。
【００２６】
反応槽１０内において、攪拌機４０を用いて水性インキ廃液を撹拌しながら、酸供給手段３０から酸を添加し、反応槽１０内の水性インキ廃液のｐＨを４．３５以下に調整する。ヒータ２０を用いて水性インキ廃液を５０℃程度に加温し、酸化剤供給手段３０から酸化剤を添加する。酸化剤の添加量および加温反応時間は水性インキ廃液の性状によって適宜調整すべきであるが、酸化剤は過酸化水素として１．５ｇ／Ｌ程度、加温時間は１０分も与えれば充分な凝集効果を得ることができる。
【００２７】
反応槽１０での凝集反応が完了したら、形成され沈殿した凝集物と上澄み水を含む液を配管６０を用いてろ過槽７０に導入し、ろ別する。反応槽１０からろ過槽７０への液の移送は、ポンプを用いて揚水するか、槽間の高低差を利用する自然流下により行うことができる。ろ過槽７０におけるろ別方法として、密閉型バグフィルタやフィルタプレス等を用いた圧搾を行ってもよいが、開放型バグフィルタ等を用いて自然ろ過による濾別を行うことも可能である。フィルタの孔径は５〜１０μｍ程度の大きなものでも十分清澄なろ液を得ることができる。
【００２８】
図１の実施形態では、さらに、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し加温する処理によって得られた凝集物と上澄み水を含む液をろ過槽７０に送る前に、ｐＨ調整剤供給手段５０を用いてｐＨ調整を行う。ｐＨ調整剤供給手段５０により供給するｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カルシウムなどが好ましく用いられる。これらは粉末または水溶液として供給されることが好ましい。あるいは、酸および酸化剤供給手段として隔膜電解槽を用いる場合には、陰極区画液をｐＨ調整剤として使用することができる。処理水のｐＨは一律排水基準値に定められている５．８以上８．６以下の範囲とすることが好ましい。
【００２９】
受け入れた水性インキ廃液の組成によっては、ｐＨ調整後の液に懸濁もしくは沈殿物が発生することがある。このような場合は上記のようにろ過前にｐＨ調整を行って懸濁もしくは沈殿物を予め発生させておき、その後に濾過を行うことにより、ｐＨが中和されてかつ清澄なろ過水を処理水として排水することができる。
【００３０】
なお、本発明の方法によって得られる処理水は固形分および着色剤を排除した清澄なものではあるが、受け入れた水性インキ廃液の組成によっては水溶性の有機物成分を含有してＣＯＤ濃度が高くなっている場合がある。これが問題となる場合は、処理水に対してさらに酸化剤を添加するか電解酸化処理を行うことによって有機物成分を分解する後処理を行うことも好ましい。
【００３１】
［第２実施形態］
本発明の処理方法を実施するための連続型処理装置の一実施形態を図２に示す。
図２に示す処理装置は、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し、加温して凝集物を形成させる反応槽１０と、反応槽１０で調製された凝集物および上澄み水を含む流出液のｐＨを調整するｐＨ調整剤供給手段５０を具備するｐＨ調整槽８０と、ｐＨ調整後の流出液を凝集物と分離水とにろ別するフィルタを具備するろ過槽７０と、反応槽１０で調製された凝集物及び上澄み水を含む流出液をｐＨ調整槽８０に送る配管６０と、ｐＨ調整後の凝集物および上澄み水を含む流出液をｐＨ調整槽８０からろ過槽７０に送る配管６２と、を具備する。配管６０は、反応槽１０で調整された流出液を反応槽１０の下部から流出させるように反応槽１０に接続されており、配管６２はｐＨ調整後の流出液をｐＨ調整槽８０の下部から流出させるようにｐＨ調整槽８０に接続されている。
【００３２】
反応槽１０には、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し加温する手段が設けられている。図２の実施形態においては、反応槽１０には、ヒータ２０と、撹拌機４０と、酸および酸化剤の供給手段３０と、が設けられている。
【００３３】
図２の実施形態では、反応槽１０とろ過槽７０との間にｐＨ調整槽８０が別個に設けられ、反応槽１０からの凝集物及び上澄み水を含む流出液のｐＨを調整する。ｐＨ調整槽８０にはｐＨ調整剤供給手段５０が設けられている。ｐＨ調整槽８０にて、ｐＨ調整剤を添加して凝集物及び上澄み水を含む流出液のｐＨ調整を行ってから、ろ過槽７０にてろ過を行うことにより、清澄でかつｐＨが中和された処理水を得ることができる。
【００３４】
酸および酸化剤の供給手段３０としては、酸および酸化剤の薬液タンクおよび薬注ポンプを配備することが一般的である。あるいは、小型の隔膜電解槽を設置して陽極区画で製造される酸化液を酸および酸化剤として供給することもできる。この場合、陰極区画で製造されたアルカリ液はｐＨ調整剤として使用することも可能である。
【００３５】
次に、図２に示す処理装置を用いた本発明の水性インキ廃液の処理方法を説明する。
印刷機や付属機器の色替えや洗浄に伴う廃液や洗浄廃水を受け入れ可能な場所に本発明の処理装置を設置し、反応槽１０に水性インキ廃液を受け入れる。受け入れる水性インキ廃液の固形分濃度は特に限定されないが、酸添加時の流動性を確保するために固形分濃度は３００ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、固形分濃度３００ｇ／Ｌを超える高濃度の水性インキ廃液を受け入れた場合は、本方法の処理方法により得られるろ過処理水を反応槽１０に添加して適宜希釈することもできる。
【００３６】
反応槽１０内において、攪拌機４０を用いて水性インキ廃液を撹拌しながら、酸供給手段３０から酸を添加し、反応槽１０内の水性インキ廃液のｐＨを４．３５以下に調整する。ヒータ２０を用いて水性インキ廃液を５０℃程度に加温し、酸化剤供給手段３０から酸化剤を添加する。酸化剤の添加量および加温反応時間は水性インキ廃液の性状によって適宜調整すべきであるが、酸化剤は過酸化水素として１．５ｇ／Ｌ程度、加温時間は１０分も与えれば充分な凝集効果を得ることができる。
【００３７】
次いで、反応槽１０から凝集物及び上澄み水を含む流出液は、ｐＨ調整槽８０に送られ、ｐＨ調整剤添加手段５０からｐＨ調整剤が添加されて、中和される。ｐＨ調整剤供給手段５０により供給するｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カルシウムなどが好ましく用いられる。これらは粉末または水溶液として供給されることが好ましい。あるいは、酸および酸化剤供給手段として隔膜電解槽を用いる場合には、陰極区画液をｐＨ調整剤として使用することができる。処理水のｐＨは一律排水基準値に定められている５．８以上８．６以下の範囲とすることが好ましい。
ｐＨ調整槽８０にて中和された凝集物と上澄み水とを含む流出液は、配管６２を用いてろ過槽７０に導入され、凝集物と分離水とにろ別される。ｐＨ調整槽８０からろ過槽７０への分離水の移送は、ポンプを用いて揚水するか、あるいは槽間の高低差を利用する自然流下により行うことができる。ろ過槽７０におけるろ別方法として、密閉型バグフィルタやフィルタプレス等を用いた圧搾を行ってもよいが、開放型バグフィルタ等を用いて自然ろ過による濾別を行うことも可能である。フィルタの孔径は５〜１０μｍ程度の大きなものでも十分清澄なろ液を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明の方法によって得られる処理水は固形分および着色剤を排除した清澄なものではあるが、受け入れた水性インキ廃液の組成によっては水溶性の有機物成分を含有してＣＯＤ濃度が高くなっている場合がある。これが問題となる場合は、処理水に対してさらに酸化剤を添加するか電解酸化処理を行うことによって有機物成分を分解する後処理を行うことも好ましい。
【００３９】
［第３実施形態］
本発明の処理方法を実施するための連続型処理装置の別の実施形態を図３に示す。
図３に示す処理装置は、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し、加温して凝集物を形成させる反応槽１０と、反応槽１０で調製された凝集物及び上澄み水を含む流出液をろ別するフィルタを具備するろ過槽７０と、ろ別した分離水のｐＨを調整するｐＨ調整剤供給手段５０を具備するｐＨ調整槽８０と、反応槽１０で調製された凝集物及び上澄み水を含む流出液をろ過槽７０に送る配管６０と、ろ過槽７０でろ別された分離水をｐＨ調整槽８０に送る配管６４と、ｐＨ調整槽８０で中和された処理水の一部をろ過槽７０に返送する配管６６と、を具備する。
【００４０】
配管６０は、反応槽１０で調製された凝集物及び上澄み水を含む流出液を反応槽１０の下部から流出させるように反応槽１０に接続されており、配管６４はろ過槽７０からの分離水をろ過槽７０の下部から流出させるようにろ過槽７０に接続されており、配管６６は中和後の処理水をｐＨ調整槽８０の下部から流出させるようにｐＨ調整槽８０に接続されている。
【００４１】
反応槽１０には、水性インキ廃液と酸と酸化剤とを混合し加温する手段が設けられている。図３の実施形態においては、反応槽１０には、ヒータ２０と、撹拌機４０と、酸および酸化剤の供給手段３０と、が設けられている。
【００４２】
図３の実施形態では、ろ過槽７０の後段に、ｐＨ調整槽８０が別個に設けられ、凝集及びろ過後の分離水のｐＨが調整される。ｐＨ調整槽８０にはｐＨ調整剤供給手段５０が設けられている。ｐＨ調整槽８０にてｐＨ調整剤を添加してｐＨ調整を行なうことにより、清澄でかつｐＨが中和された処理水を得ることができる。
【００４３】
ｐＨ調整槽８０から流出する処理水の一部もしくは全部は、ろ過槽７０に返送され、ろ過槽７０にて再度ろ過処理することができる。
酸および酸化剤の供給手段３０としては、酸および酸化剤の薬液タンクおよび薬注ポンプを配備することが一般的である。あるいは、小型の隔膜電解槽を設置して陽極区画で製造される酸化液を酸および酸化剤として供給することもできる。この場合、陰極区画で製造されたアルカリ液はｐＨ調整剤として使用することも可能である。
【００４４】
次に、図３に示す処理装置を用いた本発明の水性インキ廃液の処理方法を説明する。
印刷機や付属機器の色替えや洗浄に伴う廃液や洗浄廃水を受け入れ可能な場所に本発明の処理装置を設置し、反応槽１０に水性インキ廃液を受け入れる。受け入れる水性インキ廃液の固形分濃度は特に限定されないが、酸添加時の流動性を確保するために固形分濃度は３００ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、固形分濃度３００ｇ／Ｌを超える高濃度の水性インキ廃液を受け入れた場合は、本方法の処理方法により得られるろ過処理水を反応槽１０に添加して適宜希釈することもできる。
【００４５】
反応槽１０内において、攪拌機４０を用いて水性インキ廃液を撹拌しながら、酸供給手段３０から酸を添加し、反応槽１０内の水性インキ廃液のｐＨを４．３５以下に調整する。ヒータ２０を用いて水性インキ廃液を５０℃程度に加温し、酸化剤供給手段３０から酸化剤を添加する。酸化剤の添加量および加温反応時間は水性インキ廃液の性状によって適宜調整すべきであるが、酸化剤は過酸化水素として１．５ｇ／Ｌ程度、加温時間は１０分も与えれば充分な凝集効果を得ることができる。
【００４６】
次いで、反応槽１０から凝集物及び上澄み水を含む流出液は、ろ過槽７０に送られ、ろ別される。反応槽１０からろ過槽７０への流出物の移送は、ポンプを用いて揚水してもよく、あるいは槽間の高低差を利用する自然流下により移送してもよい。ろ過槽７０におけるろ別方法として、密閉型バグフィルタやフィルタプレス等を用いた圧搾を行ってもよいが、開放型バグフィルタ等を用いて自然ろ過による濾別を行うことも可能である。フィルタの孔径は５〜１０μｍ程度の大きなものでも十分清澄なろ液を得ることができる。
【００４７】
次に、ろ別された分離水は、ｐＨ調整槽８０に送られ、ｐＨ調整剤添加手段５０からｐＨ調整剤が添加されて、中和される。ｐＨ調整剤供給手段５０により供給するｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カルシウムなどが好ましく用いられる。これらは粉末または水溶液として供給されることが好ましい。あるいは、酸および酸化剤供給手段として隔膜電解槽を用いる場合には、陰極区画液をｐＨ調整剤として使用することができる。処理水のｐＨは一律排水基準値に定められている５．８以上８．６以下の範囲とすることが好ましい。
受け入れた水性インキ廃液の組成によっては、ｐＨ調整後の液に懸濁もしくは沈殿物が発生することがある。このような場合はｐＨ調整後の液を配管６６を介してろ過槽７０に返送し、再度ろ過処理することによって清澄でかつｐＨが中和された処理液を得ることができる。  なお、本発明の方法によって得られる処理水は固形分および着色剤を排除した清澄なものではあるが、受け入れた水性インキ廃液の組成によっては水溶性の有機物成分を含有してＣＯＤ濃度が高くなっている場合がある。これが問題となる場合は、処理水に対してさらに酸化剤を添加するか電解酸化処理を行うことによって有機物成分を分解する後処理を行うことも好ましい。
【実施例】
【００４８】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
［実施例１〜４］
図１に示す回分型の処理装置を用いて、多種類のインキを含む水性インキ廃液の処理を行った。実施例1〜４の試験条件および試験結果を表1にまとめて示す。実施例１〜４では紙袋用水性フレキソ印刷機の実廃水を使用し、実施例５では紙包材用水性グラビア印刷機の実廃液を使用した。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
いずれの実施例でも、清澄なろ液が得られ、自然ろ過したろ集物の風乾重量は廃液中の固形分濃度の１．１倍〜１．４倍程度に収まっていた。実施例４は実施例３と同じ薬液条件で反応温度と反応時間を増加させた条件であり、凝集物の粒径が実施例３の条件よりも大きくなってろ過比抵抗がさらに低下する効果を得た。
【００５１】
ろ液は水酸化ナトリウムでｐＨを調整することにより、中性の清澄な水として排出することができた。ただし実施例２のろ液のみ、ｐＨを中性とすることによって分離液が濁り、黄褐色の沈殿が発生した。これは廃液中に微量の鉄塩やカルシウムが溶解していたためと考えられ、凝集物と共にケーキろ過を行うことにより清澄なろ液を排出することができた。
【００５２】
以下の比較例１〜４においては、実施例３で使用したのと同じフレキソインキ実廃水を使用して比較試験を行った。
［比較例１］
比較例１においては、従来法である凝集剤による処理を試みた。比較例１の試験条件および試験結果を表２に示す。水性フレキソインキ用の凝集剤として、ネクストリー社製アクアネイチャーＡＬ−ＳＴ０１を使用した。添加量を５，０００ｍｇ／Ｌから３０，０００ｍｇ／Ｌまで変化させて凝集状態を観察したが、添加量１０，０００ｍｇ／Ｌまでは全く凝集が起こらず、３０，０００ｍｇ／Ｌ添加条件で部分的な凝集は生じたものの沈殿は生ぜず、ろ過は困難であり、液は清澄にならず着色し濁ったままであった。なお、同廃水を水で２０倍希釈して固形分濃度を４．９ｇ／Ｌとし、凝集剤ＡＬ−ＳＴ０１を１，２００ｍｇ／Ｌまで添加したところ、凝集沈殿が生じて清澄なろ液が得られた（表には示していない）。このことから、従来の方法では固形分濃度が高い廃液は処理できないことが確認された。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
［比較例２〜４］
比較例２〜４の試験条件および試験結果をまとめて表３に示す。比較例２〜４においては、実施例３にて処理条件としている酸添加、酸化剤添加、加温の３条件について、それぞれ１条件を省いた場合の影響を評価している。
【００５５】
比較例２においては、酸化剤を添加せず、酸添加と加温のみを行った。反応を促進させるため、実施例３よりも加温温度を高くし、加温時間も長くしたが、有意な凝集沈殿は生じなかった。比較例２の方法は特許文献１の方法にも準拠しており、本試験において処理対象とした水性フレキソインキ廃液は、特許文献１の方法では処理困難であることが示唆された。
【００５６】
比較例３においては、酸を添加せず、酸化剤添加と加温のみを行った。比較例２と同様に加温温度と加温時間を実施例よりも増加させたが、全く凝集は生じなかった。ｐＨが７．８の中性域にあったため、樹脂の酸性官能基が解離状態で維持されており、さらに酸化剤の酸化還元電位が上昇しないことも影響して凝集が生じなかったものと考えられる。
【００５７】
比較例４においては、酸と酸化剤を添加して、加温は行わない条件にて試験を行った。水温約２０℃の条件下で一昼夜反応を観察した。酸添加によってやや凝集が発生したが有意な沈殿は生ぜず、清澄な液は得られなかった。
【００５８】
【表３】
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【００５９】
理解を容易にするために、図４に、実施例３と比較例３の凝集状態の写真を比較して示す。実施例３では、凝集物が沈殿し、分離水と明確に区別できるが、比較例３では懸濁したまま凝集沈殿が生じていない。
【００６０】
以上の結果より、本発明の方法である酸添加、酸化剤添加および加温の３条件を組み合わせることによって効率的な凝集処理が達成されていることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の水性インキ廃液処理方法は、多種多様なインキを含む水性インキ廃液を効率的に凝集沈殿させて容易にろ別することができる。本発明は、包装材印刷業界等の油性インキから水性インキへの移行を促し、産業界の環境問題対応に資するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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