(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク廃液を、複数段のナノフィルトレーション膜装置で処理し、２段目以降は前段の透過液を処理して、濃縮液と透過液に分離するインク廃液の処理方法であって、該複数段のナノフィルトレーション膜装置のうち、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置の通液順序を交互に変更しながら処理することを特徴とするインク廃液の処理方法。
【請求項２】
インク廃液を、複数段のナノフィルトレーション膜装置で処理し、２段目以降は前段の透過液を処理して、濃縮液と透過液に分離するインク廃液の処理装置であって、該複数段のナノフィルトレーション膜装置への通液経路を、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置の通液順序を交互に変更可能に構成したことを特徴とするインク廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク廃液の処理方法および装置に関し、特に、長期間安定して運転することが可能となるインク廃液の処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透膜装置やナノフィルトレーション膜装置は、使用に伴い、膜面の汚染により、透過流束の低下や阻止率の低下を生じてくる。この汚染を取り除くために、通常、酸洗浄やアルカリ洗浄が行われている。また、膜面に付着、析出した汚染物質は、被処理水よりも低濃度の水を用いて通水することにより、膜面より徐々に溶解あるいは分散し、除去することができることも知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、インク廃液の処理にナノフィルトレーション膜を適用する際に、膜モジュールの洗浄を水を用いて行った場合、インク成分により着色した排液が大量に発生する。この洗浄排液は、着色しているためにそのままでは放流することができず、適切な処理を行った後に放流するか、あるいは産業廃棄物として引取り処分することが必要となる。しかし、これらの処理は、多大な設備や、多大な処分コストが必要となるため、常にコストダウンを要求される工業装置として適当なものとは言えない。
【０００４】
一方、インク廃液の処理方法として、たとえば特許文献２には、濃厚インク廃液を希釈することなく高塩除去率の逆浸透膜によって処理することにより、インク廃液中の色度成分を阻止し、その濃縮液を凝集剤を用いて凝集沈澱処理する技術が提案されている。
【０００５】
ところが、この処理では一般に透過液量が少ないため液量確保のために高圧で運転する必要があり、消費電力が大きい、高価な高圧部品を使用しなければならない、高圧のため危険である、等の問題がある。
【０００６】
そのため、より低圧運転が可能なナノフィルトレーション膜をインク廃液の処理に適用することが考えられるが、単にナノフィルトレーション膜装置を用いると、前述したような、膜モジュールの洗浄の際に、インク成分により着色した排液が大量に発生するという問題が生じ、この洗浄排液の処理に、多大な設備や多大な処分コストが必要となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１０３３５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平８−１６４３８９号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、インク廃液の処理にナノフィルトレーション膜を適用するに際し、膜モジュールの洗浄時に、インク成分により着色した排液を大量に発生させず、洗浄排液の処理設備や処理費用を大幅に低減可能な、インク廃液の処理方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るインク廃液の処理方法は、インク廃液を、複数段のナノフィルトレーション膜装置で処理し、２段目以降は前段の透過液を処理して、濃縮液と透過液に分離するインク廃液の処理方法であって、該複数段のナノフィルトレーション膜装置のうち、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置の通液順序を交互に変更しながら処理することを特徴とする方法からなる。
【００１６】
また、本発明に係るインク廃液の処理装置は、インク廃液を、複数段のナノフィルトレーション膜装置で処理し、２段目以降は前段の透過液を処理して、濃縮液と透過液に分離するインク廃液の処理装置であって、該複数段のナノフィルトレーション膜装置への通液経路を、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置の通液順序を交互に変更可能に構成したことを特徴とするものからなる。
【００２０】
上記のような本発明に係るインク廃液の処理方法および装置においては、２段以上複数段のナノフィルトレーション膜装置で処理するに際して、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置を交互に入れ替え、通液順序を交互に変更することができるので、最も閉塞の進んだ１段目のナノフィルトレーション膜装置を、後段の順序に入れ換えて前段の透過液による洗浄に供することができる。この入れ換え操作を適切に順次行うことにより、１段目として設定されたナノフィルトレーション膜装置を順次洗浄することが可能になり、複数段のナノフィルトレーション膜装置すべての寿命を大幅に延長できる。すなわち、高濃度の被処理液にさらされ膜面の汚染が進んだ１段目のナノフィルトレーション膜は後段側のより低濃度の液で処理することとなり、膜面の汚染が徐々に溶解あるいは分散され、膜面の閉塞などによる透過流束の低下を生じることなく、長期間安定して運転することが可能となる。
【００２１】
また、洗浄に使用した処理液（濃縮液）は、インク廃液に合流させるか、前段の被処理液に合流させて再度ナノフィルトレーション膜処理に供すれば、洗浄排液の発生量もさらに大幅に低減できることになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明に係る方法および装置の一実施態様に係るインク廃液の処理方法および装置を示している。図１〜図３においては、太線が通液ラインを示している。
【００３０】
図１〜図３は、本発明に係る方法および装置の一実施態様に係るインク廃液の処理方法および装置における、インク廃液濃縮工程およびナノフィルトレーション膜洗浄工程を示しており、ナノフィルトレーション膜装置を３段直列に使用する場合の一例を示している。図１〜図３は、１段目のナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置の通液順序を交互に変更しながら処理する様子を示しており、太線が通液ラインを示している。図１は、最初の運転状態（通液順は、ＮＦ膜○１→ＮＦ膜○２→ＮＦ膜○３）、図２は、図１の状態から通液順序を切り替えた状態（通液順は、ＮＦ膜○２→ＮＦ膜○３→ＮＦ膜○１）、図３は、さらに通液順序を切り替えた状態（通液順は、ＮＦ膜○３→ＮＦ膜○１→ＮＦ膜○２）を、それぞれ示している。
【００３１】
図１を参照して、インク廃液の処理装置３１の全体構成を説明するに、インク廃液３が溜められたインク廃液原液タンクとしてのタンク○１（３２）と、中間処理液を貯留するタンク○２（３３）と、別の中間処理液を貯留するタンク○３（３４）とが設けられ、複数段のＮＦ膜装置として、ＮＦ膜装置○１（３５）（ＮＦ膜○１）、ＮＦ膜装置○２（３６）（ＮＦ膜○２）、ＮＦ膜装置○３（３７）（ＮＦ膜○３）の３段のＮＦ膜装置が直列に接続可能に配置されている。各タンク３２、３３、３４には送液ポンプ３８、３９、４０がそれぞれ接続されており、図に示した各バルブを切り替えることにより、各段のＮＦ膜装置への通液順序を変更（入替）可能となっている。
【００３２】
図１は運転初期の状態を示しており、図中の３方弁、４方弁の切替により、ＮＦ膜の通液順は、ＮＦ膜○１（３５）→ＮＦ膜○２（３６）→ＮＦ膜○３（３７）となっている。タンク○１（３２）から送液ポンプ３８によりＮＦ膜○１（３５）に供給されたインク廃液は、１段目の透過液と１段目の濃縮液とに分離される。１段目の透過液は、２段目の被処理液（中間処理液）としてタンク○２（３３）に送られる。一方、１段目の濃縮液は、タンク○１（３２）に戻され再度処理に供される分と、系外に排出され引取り処分などに供される分とに分けられる。系外に排出される１段目の濃縮液の量は、ナノフィルトレーション膜装置集合体の回収率によって、適宜調整される。
【００３３】
さらに、タンク▲２▼３３に貯められた中間処理液▲１▼は、送液ポンプ３９によりＮＦ膜▲２▼３６に供給され、２段目の透過液と２段目の濃縮液とに分離される。２段目の透過液は、３段目の被処理液（中間処理液）としてタンク▲３▼３４に送られる。一方、２段目の濃縮液は、２段目の被処理液である１段目の透過液より高濃度であるが、１段目の被処理液であるインク廃液よりは低濃度であるため、系外に排出されることなく、タンク▲１▼３２に戻され、再度インク廃液処理工程に供される。
【００３４】
さらに、タンク▲３▼３４に貯められた中間処理液▲２▼は、送液ポンプ４０によりＮＦ膜▲３▼３７に供給され、３段目の透過液と３段目の濃縮液とに分離される。３段目の透過液は、処理液として系外に排出され、廃液処理や排液回収に供される。一方、３段目の濃縮液は、３段目の被処理液である中間処理液▲２▼より高濃度であるが、２段目の被処理液である中間処理液▲１▼よりは低濃度であるため、系外に排出されることなく、タンク▲２▼３３に戻され、再度インク廃液処理工程に供される。
【００３５】
図１の状態では、１段目の分離が行われるＮＦ膜○１（３５）は徐々に汚染が進み、透過流束の低下が起こる。２段目、３段目の分離が行われるＮＦ膜○２（３６）、ＮＦ膜○３（３７）では、ＮＦ膜○１（３５）と比較するとほとんど汚染が進まず透過流束の低下はほとんど起こらない。
【００３６】
図２は、図１の状態から通液順序を切り替えた状態で、３方弁、４方弁の切替により、通液順は、ＮＦ膜○２（３６）→ＮＦ膜○３（３７）→ＮＦ膜○１（３５）に変更される。タンク○１（３２）から送液ポンプ３８によりＮＦ膜○２（３６）に供給されたインク廃液は、１段目の透過液と１段目の濃縮液とに分離される。１段目の透過液は、２段目の被処理液としてタンク○２（３３）に送られる。一方、１段目の濃縮液は、タンク○１（３２）に戻され再度処理に供される分と、系外に排出され引取り処分などに供される分とに分けられる。系外に排出される１段目の濃縮液の量は、ナノフィルトレーション膜装置集合体の回収率によって、適宜調整される。
【００３７】
さらに、タンク▲２▼３３に貯められた中間処理液▲１▼は、送液ポンプ３９によりＮＦ膜▲３▼３７に供給され、２段目の透過液と２段目の濃縮液とに分離される。２段目の透過液は、３段目の被処理液としてタンク▲３▼３４に送られる。一方、２段目の濃縮液は、２段目の被処理液である１段目の透過液より高濃度であるが、１段目の被処理液であるインク廃液よりは低濃度であるため、系外に排出されることなく、タンク▲１▼３２に戻され、再度インク廃液処理工程に供される。
【００３８】
さらに、タンク▲３▼３４に貯められた中間処理液▲２▼は、送液ポンプ４０によりＮＦ膜▲１▼３５に供給され、３段目の透過液と３段目の濃縮液とに分離される。３段目の透過液は、処理液として系外に排出され、廃液処理や排液回収に供される。一方、３段目の濃縮液は、３段目の被処理液である中間処理液▲２▼より高濃度であるが、２段目の被処理液である中間処理液▲１▼よりは低濃度であるため、系外に排出されることなく、タンク▲２▼３３に戻され、再度インク廃液処理工程に供される。
【００３９】
図２の状態では、１段目の分離が行われるＮＦ膜○２（３６）は徐々に汚染が進み、透過流束の低下が起こる。２段目の分離が行われるＮＦ膜○３（３７）では、ＮＦ膜○２（３６）と比較するとほとんど汚染が進まず透過流束の低下はほとんど起こらない。さらに、３段目の分離が行われるＮＦ膜○１（３５）では、図１の状態での運転時にインク廃液を分離することにより蓄積された膜面の汚染が、より低濃度である中間処理液○２で洗浄されることになり、膜面の汚染物が徐々に溶解あるいは分散し、膜性能の回復が起こる。
【００４０】
図３の状態は、通液順がＮＦ膜○３（３７）→ＮＦ膜○１（３５）→ＮＦ膜○２（３６）となっている状態で、図２の状態と同様な効果が得られる。
【００４１】
このように、インク廃液を２段以上の多段のナノフィルトレーション膜装置で処理して、濃縮液と透過液に分離するインク廃液の処理方法において、該多段のナノフィルトレーション膜装置のうち、１段目ナノフィルトレーション膜装置と２段目以降のナノフィルトレーション膜装置を交互に入れ替えることにより、その都度洗浄対象となるナノフィルトレーション膜を適切に洗浄処理することができ、膜面の汚染による透過流束が低下することなく、長期間安定して運転することが可能となる。
【００４２】
なお、上記ナノフィルトレーション膜の素材としては、たとえばポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、スルホン化ポリエーテルスルホン系樹脂等の合成高分子や、セルロース系高分子を用いることができる。たとえば、日東電工（株）製ＮＴＲ−７２５０、ＮＴＲ−７４５０，ＮＴＲ−７４１０、東レ（株）製ＳＵ−６００シリーズ、ＳＵ−２００シリーズ、ダイセン・メンブレン・システムズ（株）製ＰＥＳ１０などが挙げられる。さらに、本発明の実施においては、ＮａＣｌ阻止率６０％以下で、色度除去率が９０％以上のものが好適に用いられる。
【００４３】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明を説明する。
インク廃液原液の水質としては以下のものを用いた。
・ｐＨ：７．９
・電気伝導率：１２００μＳ／ｃｍ（２５℃）
・色度：６００００（度）
・ＣＯＤMn：８５００ｍｇＯ／Ｌ
・ＢＯＤS ：７８００ｍｇＯ／Ｌ
・ＴＯＣ：７５００ｍｇＣ／Ｌ
【００４４】
運転条件として下記の条件に設定した。
ＮＦ膜として、日東電工（株）製ＮＴＲ−７２５０（ＮａＣｌ阻止率５５％）を使用し、インク廃液原液をＨＣｌにてｐＨ８．０程度に調整後、下記条件にて運転した。
・回収率：８０％
・運転圧力：１．０ＭＰａ
【００４７】
図４に、本発明に係る方法および装置（図１〜３に示した装置）で運転したときの結果を示す。複数段のナノフィルトレーション膜装置の通液順序は３０分ごとに切り替えた。
【００４８】
結果、図４に示すように、本発明に係るナノフィルトレーション膜装置の通液順序の切替を実施する場合には、従来の切替なしの場合に比べ、１段目に使用したナノフィルトレーション膜装置を適切に洗浄できるので、透過流束の保持率を高く維持することができ、長期間安定して運転することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインク廃液の処理方法および装置によれば、インク廃液の処理にナノフィルトレーション膜を適用するに際し、膜モジュールの洗浄時に、インク成分により着色した排液を大量に発生させず、洗浄排液の処理設備や処理費用を大幅に低減することができるとともに、膜の透過流束の保持率を高く維持することができ、長期間安定して運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施態様に係るインク廃液の処理装置の一処理状態を示す機器系統図である。
【図２】  図１の装置においてナノフィルトレーション膜装置の通液順序を切り替えたときの処理状態を示す機器系統図である。
【図３】  図１の装置においてナノフィルトレーション膜装置の通液順序をさらに切り替えたときの処理状態を示す機器系統図である。
【図４】  本発明に係る方法および装置における実施例の結果を示す透過流束保持率の経時特定図である。
【符号の説明】
３  インク廃液
３１  インク廃液の処理装置
３２  タンク○１
３３  タンク○２
３４  タンク○３
３５  ナノフィルトレーション膜装置○１（ナノフィルトレーション膜○１）
３６  ナノフィルトレーション膜装置○２（ナノフィルトレーション膜○２）
３７  ナノフィルトレーション膜装置○３（ナノフィルトレーション膜○３）
３８、３９、４０  送液ポンプ
【図１】
0004086232.tif 000002
【図２】
0004086232.tif 000003
【図３】
0004086232.tif 000004
【図４】
0004086232.tif 000005