(57)【要約】【課題】着色液体の脱色をする。【解決手段】一対の電極と水槽とからなる処理段を複数有し各処理を移送手段でつないだ脱色装置で着色液体を脱色する。【選択図】      図１
2005013938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色液体の脱色装置であって、
少なくとも一対の電極と、前記一対の電極を収容する水槽とからなる処理段を複数段有し、
一方の処理段に収容される前記着色液体をと他方の処理段へ移す移送手段を有することを特徴とする着色液体の脱色装置。
【請求項２】
着色液体の脱色方法であって、
少なくとも一対の電極と、前記一対の電極を収容する水槽とからなる処理段を複数段有した脱色装置にて、前記着色液体を第１の処理段にて前記一対の電極間に印加される電解により脱色する第１の脱色工程と、
前記脱色工程を経た前記着色液体を前記第１の処理段に後続する第２の処理段へ移送する移送工程と、
前記第２の処理段に収容されている前記着色液体を、前記一対の電極間に印加される電解により脱色する第２の脱色工程とを有することを特徴とする着色液体の脱色方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は着色液体の脱色方法および脱色方法に関する。より具体的にはインク生産工程より発生する着色廃水を脱色し、残留する有機化合物を分解する水質汚濁防止等の環境汚染防止の方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
着色液体を脱色する場合、液体に含まれる着色成分を分離する方法（１）や着色成分を分解する方法（２）がある。それぞれの方法に関し、具体的方法名称を列挙すると、
（１）着色成分の分離
・濾過分離（ミクロ濾過、膜濾過、凝集沈降または浮上）
・吸着分離（凝集吸着、担体吸着、イオン交換、透析）
（２）着色成分の分解
・酸化分解（塩素系酸化、フェントン酸化、オゾン酸化）
・生物分解（好気性菌、嫌気性菌）となる。
【０００３】
ただこれらの方法は着色成分が比較的低濃度の場合に行われる方法である。
【０００４】
特に、高濃度の着色水については、炉内燃焼によって処理することが多く、炉内燃焼以外の処理法が昨今望まれている。
【０００５】
そして脱色処理装置としては電解槽とそこに収容されている電極が記載された特許文献１がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３８９１号公報（３乃至５ページ、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した点を解決するためになされたものであって、着色液体の脱色装置および脱色方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
よって本発明は、
着色液体の脱色装置であって、
少なくとも一対の電極と、前記一対の電極を収容する水槽とからなる処理段を複数段有し、一方の処理段に収容される前記着色液体と他方の処理段へ移す移送手段を有することを特徴とする着色液体の脱色装置を提供する。
【０００９】
また本発明は、着色液体の脱色方法であって、
少なくとも一対の電極と、前記一対の電極を収容する水槽とからなる処理段を複数段有した脱色装置にて、前記着色液体を第１の処理段にて前記一対の電極間に印加される電解により脱色する第１の脱色工程と、
前記脱色工程を経た前記着色液体を前記第１の処理段に後続する第２の処理段へ移送する移送工程と、
前記第２の処理段に収容されている前記着色液体を、前記前記一対の電極間に印加される電解により脱色する第２の脱色工程とを有することを特徴とする着色液体の脱色方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る脱色装置について図１を挙げて説明する。なお本発明は本図に必ずしも制限されるものではない。
【００１１】
図１は本実施の形態に係る脱色装置を示す模式図である。図１において符号１、２、３は水槽、４、５、６は一対の電極、７は移送手段であるパイプ、８は処理原水である着色液体、そして９はポンプである。
【００１２】
本図において処理段が３段図示されている。処理段とは各水槽と各水槽に配置されている一対の電極とから構成される。一対の電極は不図示の電源を介して互いに接続されており、一対の電極の間で電圧を印加することができる。
【００１３】
着色液体８は必要に応じて設けられるポンプ９により第１の処理段へ移送される。第１の処理段とは水槽１と一対の電極４からなる処理段である。第１の処理段に収容された着色液体８は一対の電極４間に電圧が印加されることで着色液体中の着色成分が脱色化される。着色液体には一対の電極による電圧印加を好ましく行うための電解質が必要に応じて添加されていてもよい。
【００１４】
脱色工程を経た着色液体は、後段の処理段へ移送される。本実施形態において移送手段はパイプ７である。後段の処理段である第２の処理段は、水槽２と一対の電極５からなる処理段である。この第２の処理段において水槽２に収容された着色液体は一対の電極間に印加される電圧により更に脱色化される。
【００１５】
脱色化された着色液体は更にパイプ７により次の第３の処理段へ移送され、同様の脱色化を受ける。第３の処理段は第１乃至第２の処理段と同構成である。
【００１６】
第３の処理段にて脱色化された着色液体は本装置系外へ排出される。
【００１７】
このように本実施形態では、処理段を複数に分けることで、電圧を印加することで脱色する効果を高めることができる。
【００１８】
また本実施形態では、脱色装置系内へ導入される着色液体を前段の処理段から後段の処理段へ移動させつつ脱色化させることができる。
【００１９】
ところで本実施形態では、処理段から着色液体を排出するのに排出口を、すなわちパイプ７を水槽２の底部に配置することが好ましい。
【００２０】
また本実施形態では、処理段へ着色液体を注入するのに注入口を、すなわちパイプ７を水槽上部に配置することが好ましい。
【００２１】
また本実施形態では、一対の電極４、５、６の平面方向を着色液体の流路方向すなわち着色液体が注入される位置から排出される位置へと向かう方向に配置されることが好ましい。というのもそのような構成の場合、着色液体が一対の電極間を長く通過することができるからである。
【００２２】
また本実施形態では、一対の電極は少なくとも何れか一方がメッシュ状の構造であってもよい。
【００２３】
また本実施形態では１つの槽に一対の電極が配置された構成を説明しているが、その他に複数組の一対の電極が１つの槽に配置されている構成でもよい。そのような構成にすることで１つの槽内での脱色を高めることができる。例えば複数組の一対の電極間は、各組ごとに電解制御されていてもよいし、少なくとも２組あるいはすべての組に関して共通して電解制御されていてもよい。あるいは複数組の一対の電極はそれぞれことなる電極材料から構成されていてもよいしあるいは少なくとも２組あるいはすべての組が共通して同じ電極材料から構成されていてもよい。あるいは複数組の一対の電極はそれぞれ異なる面積あるいは形状のものであってもよいしあるいは少なくとも２組あるいはすべての組が共通して同じ面積あるいは同じ形状であってもよい。
【００２４】
また本実施形態では各処理段ごとに水槽の収容容積あるいは一対の電極の形状や材質、あるいは印加電圧、あるいは着色液体の通過流量等の脱色条件を個別に設定してもよい。
【００２５】
また本実施形態では、処理段の数は複数段であれば、３段以下、あるいは３段より多くてもよい。系外へ排出される液体の着色度が所望の範囲以下になればよい。
【００２６】
また本実施形態では、系外にさらに別の手段を設けて例えば着色成分以外の成分を処理できるようにしてもよい。その場合具体的には着色成分以外の成分として有機物などを挙げることができる。別の手段とは例えば細菌を利用した手段であり、細菌に有機物を分解あるいは除去させることができる。細菌としては嫌気性細菌であったり、あるいは好気性細菌である。例えば脱色処理を本実施形態の脱色装置により行い、脱色装置系外に排出される脱色化された着色液体を微生物処理装置に導入し、含まれる不要な有機物を分解あるいは除去してもよい。
【００２７】
また本実施形態に係る脱色装置は、たとえばインクジェット方式の画像形成装置に用いられるインクを製造する製造装置から排出される着色液体を脱色する装置として好ましく用いることができる。このような着色液体には浸透剤、乾燥防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防かび剤などが含まれることがあるが、本実施形態の脱色装置によれば好ましく着色液体を脱色することができる。
【００２８】
また本実施形態に係る脱色装置は、たとえばインクジェット方式の画像形成装置に用いられるインクが収容されたカートリッジを洗浄することで生じる着色液体を脱色する装置として好ましく用いることができる。
【００２９】
また本実施形態に係る脱色装置は、主成分が水である着色液体であることが好ましい。もちろんその中には多少の有機溶媒例えばイソプロパノール等が含まれていてもよい。
【００３０】
また本実施形態に係る脱色装置は、水質汚濁原因として指摘されている鉛やカドミニウム等の健康項目と呼ばれる有害物質、ＢＯＤ、ＣＯＤ等の生活環境項目物質に加えて、排水の外観に寄与する物質、あるいは発泡性物質等を含む着色液体から着色成分を脱色する装置として適用することができる。
【００３１】
更に具体的に詳述する。
【００３２】
本実施形態に係る脱色装置を用いれば次のような効果を得ることもできる。
【００３３】
たとえばＣＯＤ、ＢＯＤが１万ｍｇ／ｌ以上３万ｍｇ／ｌ以下、着色度が１万以上１０万以下の着色廃水中の着色成分を酸化脱色し着色度２以上６以下、ＣＯＤ、ＢＯＤの除去率５０％以上６０％以下の電解処理水を得ることができる。
【００３４】
このように本実施形態に係る脱色装置であれば、極端に高い着色度の着色液体を極めて低い着色度の着色液体にまで脱色することができる。極端に高い着色度とは着色度一万以上より好ましくは一万以上十万以下である。
【００３５】
そのため、従来使用される微生物処理による有機物質処理手段に脱色化された液体を導入することができる。従来の微生物処理による有機物質処理手段などではこのように高い着色度の着色液体を脱色させたり、あるいはその中に含まれる有機物質を処理することはできない。
【００３６】
更に脱色化された着色液体に残留する有機化合物を後続する嫌気性、好気性の生物処理を付加的におこなうことによりＣＯＤ、ＢＯＤ共に２５ｍｇ／ｌ以下の排水基準を満足する処理方法も提供できる。なお、着色度の測定は希釈法であり、水深３０ｃｍの透視度計を用いて蒸留水と比較し、区別がつかなくなった希釈倍率を着色度として数値表示した。
【００３７】
このような脱色処理および有機物の処理を行うにあたり、装置構成として図１に示したように水槽の下部から着色液体を抜き、それを次の水槽の上部から流入させて液の流動性を上げ分解効果を高めてみた。その場合水槽容積１ｍ３に対し電極面積が０．１〜０．５ｍ２になる割合とし電極間距離が５〜１０ｍｍであることが望ましい。電極総面積が０．１〜０．５ｍ２／ｍ３となればよく、それより小さいと脱色効果が下がり、それより大きいと電力損失が大きくなる。
【００３８】
電極材料としては、アルミニウム、酸化鉛、チタン、カーボン、チタン／白金、チタン／イリジウムのいずれにも適用できるが、最も望ましいのは、陽極がチタン／イリジウム、陰極がチタンである。
【００３９】
電解質濃度は、５００ｍｇ／ｌ以上２０００ｍｇ／ｌでよく、低電圧、低電流での酸化分解により脱色できる。その数値範囲より小さいと脱色効果が低くなる。またその数値範囲よりも大きい場合は添加される電解質の消費量が必要以上に多くなってしまう。また系内に導入される着色液体自体に電解質が含まれている場合はその電解質を含めた状態で、上記数値範囲にすればよい。系内に導入される着色液体に電解質が含まれていて、既にその数値範囲に入っている場合は電解質を敢えて加える必要はない。
【００４０】
電解酸化処理水中の残留有機物、すなわち本実施形態に係る脱色装置の系外にて処理されるべき処理液体中に含まれる残留有機物を嫌気性、好気性の生物処理により分解しＣＯＤ、ＢＯＤ共に２５ｍｇ／ｌ以下の排水基準を満足する処理方法として、メタン菌を使用する嫌気性生物処理法を挙げることができるが、この処理方法は無酸素状態で有機物をメタンガスと炭酸ガスに変換するもので、より具体的にはＵＡＳＢ法（Ｕｐ  ｆｌｏｗ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｅｄ）、ＥＧＳＢ法（Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｇｒａｎｕｌａｒ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｅｄ）等を用いることもできる。また、Ｚｏｏｇｌｅａ属主体の好気性生物処理法は、酸素を供給しつつ有機物を分解するもので適用可能である。
【００４１】
本実施形態において、脱色装置の後段に必要に応じて設けられる生物処理には嫌気性細菌、あるいは好気性細菌の少なくとも何れか一方を使用することができる。特に両方を使用することが好ましく、さらにいえば脱色装置系外に排出される脱色化された着色液体をはじめに嫌気性細菌により処理し、ついで好気性細菌により処理することが好ましい。
【００４２】
また脱色装置系外に排出される脱色化された着色液体に含まれる処理対象物質（具体的には例えば着色物質やそれ以外の有機物質の少なくともいずれか）が高濃度の場合は少なくとも嫌気性細菌を用いたほうがこのましい。一方低濃度の場合は好気性細菌のみを用いてもよい。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す装置構造で連続、すなわち系外から系内へ着色液体を脱色工程を続けながら導入し、脱色工程を続けながら系外へ排出させながら脱色をした。
【００４４】
以下の酸化脱色条件で流量が１２５ｍｌ／ｈの場合、表１に示すように、電解酸化処理水をＮＯ．５Ｂ濾紙で濾過した後の濾過液体の着色度は２〜４、ＢＯＤ、ＣＯＤの除去率は５０〜６０％であった。
【００４５】
（用いた着色廃水）
インクジェット用のインク生産工程より発生する染料、顔料、その他有機化合物を含有する着色廃水をもちいた。
【００４６】
（酸化脱色条件）
着色廃水：５００ｍｌ（無希釈）で各種色が混在した実質黒色液体
電極：（陽極）チタン／イリジュウム５０×１００ｍｍ  網目形状
（陰極）チタン５０×１００ｍｍ  網目形状
電極間距離：５ｍｍ
電解質：塩化ナトリウム２０００ｍｇ／ｌ
電圧：１０Ｖ
電流：２Ａ
酸化脱色時間：４ｈ
【００４７】
（着色廃水の水質分析）
処理前後水の着色度及びＣＯＤ、ＢＯＤを求めた。
【００４８】
ＣＯＤを求める方法としては日本工業規格（ＪＩＳ規格、１９９８年）Ｋ０１０２  １７  ＣＯＤ−Ｍｎ法を利用した。
【００４９】
対象液に硫酸（１＋２）１０ｍｌ、硝酸銀（２００ｇ／ｌ）５ｍｌ、過マンガン酸カリウム溶液（５ｍｍｏｌ／ｌ）１０ｍｌを加え、沸騰水浴中で３０分間加熱し、その後、シュウ酸ナトリウム溶液（１２．５ｍｍｏｌ／ｌ）１０ｍｌを加えて、残留する過マンガン酸カリウムと反応させ、更に残留したシュウ酸ナトリウムを過マンガン酸カリウム溶液（５ｍｍｏｌ／ｌ）で滴定することによって消費した過マンガン酸の量に相当する酸素量（ｍｇ／ｌ）を求めた。
【００５０】
ＢＯＤを求める方法としてはＪＩＳ  Ｋ０１０２  ２１．３２．３  隔膜電極法を利用した。
【００５１】
水中の好気性の微生物によって消費される酸素量のことで、対象液を希釈水で希釈し２０℃で５日間培養（光を遮断して）したとき消費された溶存酸素の量から求める。
【００５２】
対象液とは系外に排出される液体のことで、培養前後の溶存酸素の消費量が４０〜７０％になる希釈倍数からＢＯＤを算出した。
【００５３】
溶存酸素の濃度は、隔膜電極法による溶存酸素計により求めた。
【００５４】
【表１】
2005013938.tif 000003
【００５５】
（実施例２）
実施例１の電解酸化連続処理水中に残留する有機物を脱色装置に後続する嫌気性生物処理、好気性の生物処理により分解した。表２に示すように、嫌気性、好気性の生物処理はいずれも高い除去率を示し、最終処理水のＣＯＤ、ＢＯＤは、共に２５ｍｇ／ｌ以下の水質を得た。
【００５６】
嫌気性生物処理は、嫌気汚泥（グラニュール）を用い、３５℃で嫌気発酵させ、好気性生物処理は、活性汚泥を用い、エアレーションにより酸化させた。
【００５７】
【表２】
2005013938.tif 000004
【００５８】
（比較例１）
実施例１と同様の酸化脱色条件ではあるが、多段式ではない単槽による連続での酸化脱色を行った。流量が１２５ｍｌ／ｈの場合、表３に示すように、滞留時間が稼げず、効果的な脱色性能は得られなかった。
【００５９】
【表３】
2005013938.tif 000005
【００６０】
【発明の効果】
以上実施形態および実施例を挙げて説明したように本発明によれば、効果的に着色液体の脱色ができる。また更にＣＯＤ，ＢＯＤといった有機物の処理も行うことができる。
【００６１】
あるいは本発明によれば極端に高い着色度の着色液体を極めて低い着色度の着色液体にまで脱色することができる。
【００６２】
あるいは本発明によれば後続して細菌処理することでＣＯＤ、ＢＯＤを更に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態を説明するための脱色装置の模式図である。
【符号の説明】
１、２、３  水槽
４、５、６  一対の電極電解槽
７  移送手段（パイプ）
８  着色液体
９  ポンプ
【図１】
2005013938.tif 000006