特許 6290503 表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6290503

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 11/12 20060101AFI20180226BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20180226BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20180226BHJP

   C02F 9/00 20060101ALI20180226BHJP

   C25D 11/36 20060101ALI20180226BHJP

   C25D 11/38 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   C25D11/12 Z

   C02F1/28 J

   C02F1/28 F

   C02F1/28 P

   C02F1/42 E

   C02F1/42 K

   C02F9/00

   C25D11/36 E

   C25D11/38 C

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-167855(P2017-167855)

(22)【出願日】2017年8月31日

【審査請求日】2017年8月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000132105

【氏名又は名称】株式会社スイレイ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100083068

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 一宣

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100149560

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 雅哉

(72)【発明者】

【氏名】加納 壮浩

(72)【発明者】

【氏名】石黒 鈴男

【審査官】 萩原 周治

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−０３１１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０６００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２３９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８９０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２０６６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００３６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１１６７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５９１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４６２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１００３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２６８３７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｄ １１／００−１１／３８

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ ９／００−９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留したリン酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第１反応槽と、
貯留したホウ酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第２反応槽と、
貯留した前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第３反応槽と、
前記第１反応槽、前記第２反応槽、及び前記第３反応槽によって酸化皮膜が形成された金属を洗浄する洗浄部と、
前記洗浄部から排出された排水を処理する排水処理部と、を備え、
前記第１反応槽と前記第２反応槽とによって酸化皮膜が形成された金属を、共通の前記洗浄部によって洗浄し、
前記第３反応槽によって酸化皮膜が形成された金属を、前記第３反応槽のみに対応する前記洗浄部によって洗浄する、
ことを特徴とする表面処理設備。

【請求項2】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部は複数設けられており、酸化皮膜が形成された金属は複数設けられた前記洗浄部によって順次洗浄され、
前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部の設置数は、前記第３反応槽のみに対応する前記洗浄部の設置数よりも多い、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理設備。

【請求項3】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部のうち、最初に設けられた洗浄部で使用する洗浄水は、その他の洗浄部で使用する洗浄水よりも量が少ない、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理設備。

【請求項4】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部のうち、最初に設けられた洗浄部で使用された洗浄水は、その水分の全量が晶析装置により蒸発され処理される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面処理設備。

【請求項5】

前記排水処理部は、前記洗浄部からの排水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽から移送された排水に含まれるイオンを吸着するためのイオン交換塔と、前記イオン交換塔によって生成された処理水を前記洗浄部に移送して循環させる移送手段と、を有し、
前記貯留槽には、水道水を補給するための水道設備が接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表面処理設備。

【請求項6】

リン酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属の洗浄と、ホウ酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属の洗浄とに共用される第１洗浄部と、
前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属を洗浄する第２洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出された排水を処理する第１排水処理部と、
前記第２洗浄部から排出された排水を処理する第２排水処理部と、を備える、
ことを特徴とする排水処理設備。

【請求項7】

リン酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属と、ホウ酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属とを、共通の第１洗浄部で洗浄し、
前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属を、第１洗浄部とは異なる第２洗浄部で洗浄し、
前記第１洗浄部から排出された排水を第１排水処理部で処理し、
前記第２洗浄部から排出された排水を第１排水処理部とは異なる第２排水処理部で処理する、
ことを特徴とする排水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、素材に表面処理を施し洗浄するための表面処理設備、表面処理を施した素材を洗浄することによって生じた排水を処理するための排水処理設備、及び排水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

素材に表面処理を施すことによって生じた排水は、適切に処理される必要がある。表面処理によって生じた排水を処理する種々の技術が開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１は、金属の表面に陽極酸化皮膜を形成する際に生じた排水を処理するための排水処理装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１２３９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は、排水中のイオンを吸着するためのイオン交換経路を四系統に細分化した排水処理設備を開示している。この特許文献１は、無排水を達成したことで、有用な発明として好評を博している。しかし、この四系統による無排水処理装置では、既存三系統のメッキ処理装置では対応できないことが判明した。したがって、この課題を解決することが急務である。また、三系統の無排水処理装置では、コストの削減が図れる。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、三系統のメッキ処理装置における、三系統の無排水処理の表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法を提供することと、併せて、コストの低廉化を図ること等を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の表面処理設備は、貯留したリン酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第１反応槽と、貯留したホウ酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第２反応槽と、貯留した前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第３反応槽と、前記第１反応槽、前記第２反応槽、及び前記第３反応槽によって酸化皮膜が形成された金属を洗浄する洗浄部と、前記洗浄部から排出された排水を処理する排水処理部と、を備え、前記第１反応槽と前記第２反応槽とによって酸化皮膜が形成された金属を、共通の前記洗浄部によって洗浄し、前記第３反応槽によって酸化皮膜が形成された金属を、前記第３反応槽のみに対応する前記洗浄部によって洗浄する、ことを特徴とする。

【0008】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部は複数設けられており、酸化皮膜が形成された金属は複数設けられた前記洗浄部によって順次洗浄され、前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部の設置数は、前記第３反応槽のみに対応する前記洗浄部の設置数よりも多くしてもよい。

【0009】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部のうち、最初に設けられた洗浄部で使用する洗浄水は、その他の洗浄部で使用する洗浄水よりも量を少なくしてもよい。

【0010】

前記第１反応槽と前記第２反応槽とに共通に設けられた前記洗浄部のうち、最初に設けられた洗浄部で使用された洗浄水は、その水分の全量が晶析装置により蒸発され処理されてもよい。

【0011】

前記排水処理部は、前記洗浄部からの排水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽から移送された排水に含まれるイオンを吸着するためのイオン交換塔と、前記イオン交換塔によって生成された処理水を前記洗浄部に移送して循環させる移送手段と、を有し、前記貯留槽には、水道水を補給するための水道設備が接続されていてもよい。

【0012】

上記目的を達成するため、本発明の排水処理設備は、リン酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属の洗浄と、ホウ酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属の洗浄とに共用される第１洗浄部と、前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属を洗浄する第２洗浄部と、前記第１洗浄部から排出された排水を処理する第１排水処理部と、前記第２洗浄部から排出された排水を処理する第２排水処理部と、を備える、ことを特徴とする。

【0013】

上記目的を達成するため、本発明の排水処理方法は、リン酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属と、ホウ酸水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属とを、共通の第１洗浄部で洗浄し、前記リン酸水溶液と前記ホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって表面に酸化皮膜が形成された金属を、第１洗浄部とは異なる第２洗浄部で洗浄し、前記第１洗浄部から排出された排水を第１排水処理部で処理し、前記第２洗浄部から排出された排水を第１排水処理部とは異なる第２排水処理部で処理する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コストを抑制することができる表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る表面処理設備の構成例を示す図。

【図2】一次洗浄水処理設備の構成を示す図。

【図3】クロム酸系イオン交換設備の構成を示す図。

【図4】リン酸、ホウ酸系イオン交換設備の構成を示す図。

【図5】アルカリ系イオン交換設備の構成を示す図。

【図6】洗浄水処理設備の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法を図面を参照しながら説明する。

【0017】

（表面処理設備１の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る表面処理設備の構成例を示す図である。図１に示すように、表面処理設備１は、クロム酸浴を用いて被処理材に表面処理を行うクロム酸系表面処理設備１００と、リン酸浴及びホウ酸浴を用いて被処理材に表面処理を行うリン酸ホウ酸系表面処理設備２００と、アルカリ浴を用いて被処理材に表面処理を行うアルカリ系表面処理設備３００と、を備えている。なお、表面処理設備１を構成する各装置は、配管によって接続されて水の移動が行われるものとする。なお、図１に示す表面処理設備１は、表面処理が行われる反応槽と、表面処理が施された被処理材を洗浄しその際に生じる排水を処理する排水処理設備と、を有している。

【0018】

（クロム酸系表面処理設備１００の構成）
クロム酸系表面処理設備１００は、被処理材としてのアルミニウムにアノダイズ処理（陽極酸化皮膜を形成）するためのクロム酸系反応槽１１０と、アノダイズ処理された被処理材を洗浄する貯留洗浄槽１２０及び流水洗浄部１３０と、貯留洗浄槽１２０からの一次洗浄水を処理する一次洗浄水処理設備１４０と、流水洗浄部１３０からの二次洗浄水を処理するクロム酸系イオン交換設備１５０と、を備えている。

【0019】

クロム酸系反応槽１１０には、電解液として例えばクロム酸水溶液が入れられている。クロム酸系反応槽１１０の中で、被処理材をクロム酸水溶液に浸し、陽極として電気分解する。これにより、被処理材の表面に酸化皮膜を形成する（アノダイズ処理）。アノダイズ処理された被処理材は、図示しない搬送装置によって、クロム酸系反応槽１１０から貯留洗浄槽１２０に搬送される。

【0020】

貯留洗浄槽１２０には、アノダイズ処理された被処理材を洗浄するための洗浄水が貯留されている。搬送された被処理材は、洗浄部である貯留洗浄槽１２０に貯留された洗浄水で洗われる。このように生成された一次洗浄水のうち、上澄み水は図示しない配管を通り流水洗浄部１３０に導かれる。一方、残りの洗浄水は、一次洗浄水として一次洗浄水処理設備１４０に導かれる。貯留洗浄槽１２０で洗浄された被処理材は、図示しない搬送手段により、流水洗浄部１３０に搬送される。

【0021】

一次洗浄水処理設備１４０は、その詳細は後述するが、貯留洗浄槽１２０から導かれた一次洗浄水を処理する排水処理部である。処理された処理水は、貯留洗浄槽１２０に戻されて再生水として利用される。

【0022】

流水洗浄部１３０は、洗浄水を噴射するシャワーノズル（不図示）を備えている。このシャワーノズル（不図示）から噴射する水には、貯留洗浄槽１２０から導かれた上澄み水と、後述するクロム酸系イオン交換設備１５０から導かれた処理水とが用いられる。貯留洗浄槽１２０から流水洗浄部１３０に搬送された被処理材は、シャワーノズル（不図示）から噴射される水により洗浄される。被処理材の洗浄水は、二次洗浄水としてクロム酸系イオン交換設備１５０に導かれる。流水洗浄部１３０で洗浄された被処理材は、搬送手段（不図示）により次工程の設備に向けて搬送される。

【0023】

クロム酸系イオン交換設備１５０は、その詳細は後述するが、流水洗浄部１３０から導かれた二次洗浄水を処理する。処理された水は、流水洗浄部１３０に送られて、シャワーノズル（不図示）から噴射される水として再利用される。

【0024】

（リン酸ホウ酸系表面処理設備２００の構成）
リン酸ホウ酸系表面処理設備２００は、被処理材としてのアルミニウムにアノダイズ処理（陽極酸化皮膜を形成）するためのリン酸系反応槽２１０及びホウ酸系反応槽２２０を備えている。また、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００は、リン酸系反応槽２１０及びホウ酸系反応槽２２０においてアノダイズ処理された被処理材を洗浄する共通の洗浄部２３０、貯留洗浄槽２４０、及び流水洗浄部２５０と、洗浄部２３０からの洗浄水を処理する洗浄水処理設備２６０と、貯留洗浄槽２４０からの一次洗浄水を処理する一次洗浄水処理設備２７０と、流水洗浄部２５０からの二次洗浄水を処理するリン酸、ホウ酸系イオン交換設備２８０と、を備えている。このように、リン酸系反応槽２１０及びホウ酸系反応槽２２０においてアノダイズ処理された被処理材は、共通の洗浄設備で洗浄される。また、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００においては、クロム酸系表面処理設備１００とは異なり、貯留洗浄槽（一次洗浄）２４０での洗浄の前工程として、洗浄部２３０によって被処理材を洗浄する工程が設けられている。

【0025】

リン酸系反応槽２１０には、電解液として例えばリン酸水溶液が入れられている。一方、ホウ酸系反応槽２２０には、電解液として例えばホウ酸水溶液が入れられている。これらの反応槽において、被処理材を水溶液に浸し、陽極として電気分解する。これにより、被処理材の表面に酸化皮膜を形成する（アノダイズ処理）。リン酸系反応槽２１０及びホウ酸系反応槽２２０でアノダイズ処理された被処理材は、図示しない搬送装置によって、洗浄部２３０に搬送される。

【0026】

洗浄部２３０は、洗浄水を噴射するシャワーノズル（不図示）を備えている。搬送された被処理材は、洗浄部２３０において、シャワーノズル（不図示）から噴射される水により洗浄される。ここで噴射される水は、後述する流水洗浄部２５０で噴射される水よりも少量である。このように、各反応槽２１０、２２０から取り出された被処理材を、少量の水で洗浄することにより、洗浄部２３０から高濃度の洗浄水が洗浄水処理設備２６０に導かれる。

【0027】

洗浄水処理設備２６０は、その詳細は後述するが、洗浄部２３０から導かれた高濃度の洗浄水のｐＨを調整した後に、晶析装置で固形化して処理する。

【0028】

なお、その後のリン酸ホウ酸系表面処理設備２００における被処理材と洗浄水との移送過程は、クロム酸系表面処理設備１００のものと同様である。そのため、その詳細については、説明を省略する。

【0029】

（アルカリ系表面処理設備３００の構成）
アルカリ系表面処理設備３００は、被処理材としてのアルミニウムにアノダイズ処理（陽極酸化皮膜を形成）するためのアルカリ系反応槽３１０と、アノダイズ処理された被処理材を洗浄する貯留洗浄槽３２０及び流水洗浄部３３０と、貯留洗浄槽３２０からの一次洗浄水を処理する一次洗浄水処理設備３４０と、流水洗浄部３３０からの二次洗浄水を処理するアルカリ系イオン交換設備３５０と、を備えている。

【0030】

アルカリ系反応槽３１０には、電解液として例えば水酸化ナトリウム水溶液や炭酸ナトリウム水溶液といったアルカリ水溶液が入れられている。アルカリ系反応槽３１０の中で、被処理材を水溶液に浸し、陽極として電気分解する。これにより、被処理材の表面に酸化皮膜を形成する（アノダイズ処理）。アノダイズ処理された被処理材は、図示しない搬送装置によって、アルカリ系反応槽３１０から貯留洗浄槽３２０に搬送される。

【0031】

その後のアルカリ系表面処理設備３００における被処理材と洗浄水との移送過程は、クロム酸系表面処理設備１００のものと同様である。そのため、その詳細については、説明を省略する。

【0032】

（一次洗浄水処理設備１４０の構成）
次に、クロム酸系表面処理設備１００における一次洗浄水処理設備１４０の構成について説明する。図２は、一次洗浄水処理設備の構成を示す図である。一次洗浄水処理設備１４０は、自然沈下を利用して一次洗浄水の処理を行う自然沈下処理設備１６０と、自然沈下処理設備１６０からの上澄水を処理するためのＭＦ膜処理装置１７１、ＵＶ計・活性炭塔１７２、ＲＯ装置１７３、及び混床式イオン交換装置１７４と、脱水処理設備１７５と、減圧処理装置１７６と、晶析装置１７７と、を備えている。

【0033】

自然沈下処理設備１６０は、一次洗浄水を処理して、フロックやスラッジなどの固形成分を生成し、これらの固形成分を沈殿分離する。自然沈下処理設備１６０は、混合槽１６１と、ｐＨ調整槽１６２と、固液分離装置１６３と、を備えている。

【0034】

混合槽１６１は、貯留洗浄槽１２０で洗浄に用いられた一次洗浄水を貯留する。このように混合槽１６１に貯留された一次洗浄水は、アノダイズ処理された被処理材を最初に洗浄した洗浄水であるため、金属成分が高い高濃度洗浄水となる。混合槽１６１において、貯留された洗浄水には、助剤であるカルシウム塩あるいはアルミニウム塩が添加される。これにより、不溶解成分あるいは重金属水酸化物が生成される。このように助剤が添加された洗浄水は、ｐＨ調整槽１６２に移送される。

【0035】

ｐＨ調整槽１６２は、混合槽１６１から移送された洗浄水のｐＨ値を制御するための貯水槽である。ｐＨ調整槽１６２では、貯留されている洗浄水に苛性ソーダなどのアルカリ剤が添加される。また、ｐＨ調整槽１６２では固形成分を分離しやすくするための凝集剤を添加してもよい。このように、ｐＨ調整槽１６２でｐＨ値が制御された水は、反応処理水として、固液分離装置１６３に移送される。

【0036】

固液分離装置１６３は、ｐＨ調整槽１６２から移送されてきた反応処理水中の不溶解成分あるいは重金属水酸化物を沈殿させる。これにより、反応処理水を、上澄み水と、スラッジ（沈殿分離汚泥）とに分離することができる。そして、上澄み水はＭＦ膜処理装置１７１に移送され、スラッジは脱水処理設備１７５に移送される。これにより、ＭＦ膜処理装置１７１に、固形成分の量を低減した上澄水を移送することができ、ＭＦ膜処理装置１７１に対する付加を軽減することができる。

【0037】

ＭＦ膜処理装置１７１は、固液分離装置１６３で分離できなかった固形成分を除去するための濾過装置である。ＭＦ膜処理装置１７１は、膜孔径の細かい膜（ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride、ＰＶＤＦ）を素材とする公称孔径０．０２μｍの中空糸膜モジュール）を用いている。これにより、ＭＦ膜処理装置１７１は、高精度に固形成分を除去することができ、後の工程への負荷を減らすことができる。ろ過処理により生成されるスラリー（膜分離濃縮液）は、脱水処理設備１７５に移送される。一方、固形成分が除去された上澄水であるろ過処理水は、ＵＶ計・活性炭塔１７２に移送される。

【0038】

ＵＶ計・活性炭塔１７２のうち、ＵＶ計は、ＭＦ膜処理装置１７１から移送されたろ過処理水に存在する有機物を殺菌・分解する。これにより、有機物は活性炭塔で吸着されやすい形状に変換される。そして、活性炭塔において有機物が吸着される。このようにして、有機物が吸着された処理水は、ＲＯ（Reverse Osmosis）装置１７３に移送される。

【0039】

ＲＯ装置１７３は、ＵＶ計・活性炭塔１７２から移送されてきた処理水を、塩濃度が高い濃縮液と透過水とに分離する。濃縮液は、減圧処理装置１７６に移送される。一方、透過水は、混床式イオン交換装置１７４に移送される。

【0040】

混床式イオン交換装置１７４は、ＲＯ装置１７３によって脱塩処理された透過水を、高純度の純水に変換する。高純度の純水は、貯留洗浄槽１２０に移送、貯留され、再生水として利用される。

【0041】

脱水処理設備１７５は、固液分離装置１６３で生成されたスラッジと、ＭＦ膜処理装置１７１で生成されたスラリー（膜分離濃縮液）とを脱水する。生成されたスラッジは、有害な金属成分を含むため、例えば産業廃棄物として廃棄される。

【0042】

減圧処理装置１７６は、減圧状態で、ＲＯ装置１７３から移送された濃縮液を蒸留する。塩濃度が高くなった濃縮水は、晶析装置１７７に移送させる。

【0043】

晶析装置１７７は、水蒸気を熱源として加熱することができるディスクを備えている。加熱したディスクに、減圧処理装置１７６で生成された濃縮水が塗布されると蒸発し、ディスク表面に残留したスラッジはスクレーパーで除去される。スラッジは、有害な金属成分を含むため、例えば産業廃棄物として廃棄される。

【0044】

なお、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００における一次洗浄水処理設備２７０、及びアルカリ系表面処理設備３００における一次洗浄水処理設備３４０は、クロム酸系表面処理設備１００における一次洗浄水処理設備１４０と、処理する洗浄水に含まれる成分が異なることにより添加する薬剤の種類や量は異なるものの、図２に示す構成自体は同様である。

【0045】

（クロム酸系イオン交換設備１５０について）
図３は、クロム酸系イオン交換設備１５０の構成を示す図である。クロム酸系イオン交換設備１５０は、流水洗浄部１３０から移送された二次洗浄水を再生純水として処理し、該再生純水を流水洗浄部１３０にリターンする。クロム酸系イオン交換設備１５０は、二次洗浄水を貯留する洗浄水貯留槽１５１、二次洗浄水内の濁質を取り除くためのフィルタ１５２、二次洗浄水中のイオンを取り除くためのクロム酸系イオン交換塔１５９、生成された純水を貯留するための純水貯留槽１５６、純水貯留槽１５６に貯留された純水を加圧タンク１５８に送り込む加圧ポンプ１５７、及び加圧ポンプ１５７によって送り込まれた純水を高圧の状態で貯蔵する加圧タンク１５８を備えている。

【0046】

洗浄水貯留槽１５１には、流水洗浄部１３０から二次洗浄水が供給されるだけでなく、水道設備１８０から水道水が供給される。洗浄水貯留槽１５１に水道水が供給されることにより、流水洗浄部１３０とクロム酸系イオン交換設備１５０との間で循環される循環水が減少することを抑制することができる。また、供給される水道水に含まれる塩素によって、循環水の水質の悪化を抑制することができる。

【0047】

フィルタ１５２は、濾過器に着脱可能なカートリッジ式のフィルタであり、洗浄水貯留槽１５１から移送された水に含まれる濁質を取り除く。

【0048】

クロム酸系イオン交換塔１５９は、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換塔１５３と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換塔１５４及びアニオン交換塔１５５と、を備えている。このように構成されたクロム酸系イオン交換塔１５９によって、水中の各種イオンが除去されて純水が生成される。

【0049】

生成された純水は、一旦、純水貯留槽１５６に貯留される。そして、加圧ポンプ１５７及び加圧タンク１５８により流水洗浄部１３０に送られる。このようにして、流水洗浄部１３０において被処理材の洗浄に用いられた二次洗浄水は、クロム酸系イオン交換設備１５０によって純水にされて、再び流水洗浄部１３０に戻される。

【0050】

（リン酸、ホウ酸系イオン交換設備２８０について）
図４は、リン酸、ホウ酸系イオン交換設備２８０の構成を示す図である。リン酸、ホウ酸系イオン交換設備２８０の基本的な構成は、上述したクロム酸系イオン交換設備１５０と同様である。すなわち、リン酸、ホウ酸系イオン交換設備２８０は、洗浄水貯留槽２８１と、フィルタ２８２と、リン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９と、純水貯留槽２８６と、加圧ポンプ２８７と、加圧タンク２８８と、を備えている。洗浄水貯留槽２８１には、水道設備２９０から水道水が供給される。一方で、リン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９の構成は、上述のクロム酸系イオン交換塔１５９の構成と異なっている。

【0051】

リン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９は、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換塔２８３と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換塔２８４と、混合されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが充填された混床式交換塔２８５とを備えている。この構成によって、リン酸イオンはアニオン交換塔２８４により吸着され、ホウ酸イオンは混床式交換塔２８５により吸着される。このように構成されたリン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９によって、水中の各種イオンが除去されて純水が生成される。

【0052】

（アルカリ系イオン交換設備３５０について）
図５は、アルカリ系イオン交換設備３５０の構成を示す図である。アルカリ系イオン交換設備３５０の基本的な構成は、上述のクロム酸系イオン交換設備１５０等の構成と同様である。すなわち、アルカリ系イオン交換設備３５０は、洗浄水貯留槽３５１と、フィルタ３５２と、アルカリ系イオン交換塔３５９と、純水貯留槽３５６と、加圧ポンプ３５７と、加圧タンク３５８と、を備えている。洗浄水貯留槽３５１には、水道設備３６０から水道水が供給される。一方で、アルカリ系イオン交換塔３５９の構成は、上述の構成と異なっている。

【0053】

アルカリ系イオン交換塔３５９は、活性炭が充填された活性炭塔３５３と、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換塔３５４と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換塔３５５とを備えている。このように構成されたアルカリ系イオン交換塔３５９によって、水中の各種イオンが除去されて純水が生成される。

【0054】

（洗浄部２３０の設置について）
リン酸ホウ酸系表面処理設備２００には、クロム酸系表面処理設備１００及びアルカリ系表面処理設備３００と異なり、貯留洗浄槽２４０の前洗浄工程として、洗浄部２３０において被処理材を洗浄する工程を設けている。このように洗浄部２３０を設けた理由は次の通りである。

【0055】

リン酸を含む洗浄水を処理するために、一次洗浄水処理設備２７０における混合槽１６１（図２）において助剤としてカルシウム塩（ＣａＣｌ_２）を添加した場合、下記化学式１で示すように、リン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ４）_２）と塩酸（ＨＣｌ）が生成される。このように生成されたリン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ４）_２）は、混合槽１６１で沈殿する。

【0056】

【化1】

【0057】

下記化学式２で示すように、ｐＨ調整槽１６２において、混合槽１６１から移送されたカルシウム塩（ＣａＣｌ_２）が添加された洗浄水のｐＨを調整するために苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を添加すると、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成される。

【0058】

【化2】

【0059】

一方、リン酸を含む洗浄水を処理するために、一次洗浄水処理設備２７０における混合槽１６１において助剤としてアルミニウム塩（ＡｌＣｌ_３）を添加した場合は、下記化学式３で示すように、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）と塩酸（ＨＣｌ）が生成される。このように生成されたリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）は、混合槽１６１で沈殿する。

【0060】

【化3】

【0061】

下記化学式４で示すように、ｐＨ調整槽１６２において、混合槽１６１から移送されたアルミニウム塩（ＡｌＣｌ_３）が添加された洗浄水のｐＨを調整するために苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を添加すると、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成される。

【0062】

【化4】

【0063】

このように、洗浄水に含まれるリン酸を処理しようとすると、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成され、処理水中の塩分濃度が上昇する。そのため、その後の工程に設けられた脱塩処理を行うためのＲＯ装置１７３の負荷がかかり、再生水の回収率が悪くなるという問題があった。このような問題は、洗浄水に含まれるホウ酸を処理する際にも同様に生じる。そこで、本実施形態においては、貯留洗浄槽２４０の前に被処理材を洗い流す洗浄部２３０を設けて、被処理材に付着したリン酸あるいはホウ酸を洗い流している。これにより、一次洗浄水処理設備２７０に移送される一次洗浄水の濃度を低減させることができ、ＲＯ装置１７３の負荷を低減することができる。

【0064】

（洗浄水処理設備２６０の構成について）
図６は、洗浄水処理設備２６０の構成を示す図である。洗浄水処理設備２６０は、洗浄水貯留槽２６１と、ｐＨ調整槽２６２と、晶析装置２６３とを備えている。上述したように、洗浄部２３０において、シャワーノズル（不図示）から被処理材に噴射する水は、流水洗浄部２５０（図１）で噴射される水よりも少量である。

【0065】

洗浄水貯留槽２６１は、洗浄部２３０から移送された高濃度の洗浄水を貯留する。上述のように、洗浄水貯留槽２６１に貯留された洗浄水は、アノダイズ処理された被処理材を最初に少量の水で洗浄することにより生じた洗浄水であり、金属成分が高い高濃度洗浄水となる。洗浄水貯留槽２６１に貯留された洗浄水は、ｐＨ調整槽２６２に移送される。

【0066】

ｐＨ調整槽２６２は、洗浄水貯留槽２６１から移送された洗浄水のｐＨ値を制御するための貯水槽である。ｐＨ調整槽２６２では、貯留されている洗浄水に苛性ソーダなどのアルカリ剤が添加される。また、ｐＨ調整槽１６２では固形成分を分離しやすくするための凝集剤を添加してもよい。このように、ｐＨ調整槽１６２でｐＨ値が制御された水は、晶析装置２６３に移送される。

【0067】

晶析装置２６３は、水蒸気を熱源として加熱することができるディスクを備えている。加熱したディスクに、ｐＨ調整槽２６２から送られた排水が塗布されると蒸発し、ディスク表面に残留したスラッジはスクレーパーで除去される。スラッジは、有害な金属成分を含むため、例えば産業廃棄物として廃棄される。

【0068】

このようにして、洗浄部２３０において水を被処理材に噴射して生成された高濃度の排水は、洗浄水処理設備２６０において処理される。

【0069】

（実施形態の効果について）
以上説明したように、本発明の実施の形態によると、リン酸系表面処理を施した被処理材の洗浄水と、ホウ酸系表面処理を施した被処理材の洗浄水との処理設備を共用している。これにより、別々に排水処理設備を設ける場合と比べて、設備投資のコストと保守メンテナンスのコストを抑制することができる。また、表面処理設備をコンパクトにすることができ、表面処理設備の設置スペースを小さくすることができる。

【0070】

また、貯留洗浄槽２４０による洗浄の前段階で、洗浄部２３０において少量の水で被処理材を洗浄し、生成された高濃度の排水を晶析装置で乾燥ケークとして処理することで、無排水処理設備で処理が難しい成分を予め被処理材から除去することができる。これにより、リン酸及びホウ酸を含む排水の処理を容易に行うことができる。

【0071】

また、洗浄部２３０で洗浄を行うことで、貯留洗浄槽２４０における被処理材の洗浄により生じた一次洗浄水中のリン酸、あるいはホウ酸の濃度を抑制することができる。これにより、一次洗浄水に注入される助剤によって上昇する塩分濃度を抑制することができる。この結果、一次洗浄水処理設備２７０におけるＲＯ装置１７３の負荷が低減され、リサイクル水の回収率を向上させることができる。さらに、リン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９の負荷も軽減され、保守メンテナンスのコストを抑制することができる。

【0072】

また、リン酸ホウ酸系イオン交換塔２８９が、カチオン交換塔２８３、アニオン交換塔２８４、及び混床式交換塔２８５の順に配列することにより、リン酸イオン及びホウ酸イオンを効率よく吸着することができる。

【0073】

また、洗浄水貯留槽１５１に水道水を供給することにより、各流水洗浄部１３０、２５０、３３０と各イオン交換設備１５０、２８０、３５０との間で循環される循環水の減少を抑制することができる。また、供給される水道水に含まれる塩素によって、循環水の水質の悪化を抑制することができる。

【0074】

（他の形態について）
この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。上述の実施形態では、洗浄部２３０及び洗浄水処理設備２６０を、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００のみに設けたが、クロム酸系表面処理設備１００に同様の設備を設けてもよいし、アルカリ系表面処理設備３００に同様の設備を設けてもよい。これにより、以降の排水処理設備の負荷を低減することができる。

【0075】

また、表面処理設備１は、クロム酸系表面処理設備１００、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００、及びアルカリ系表面処理設備３００を備えているが、さらに他の表面処理を備えていてもよい。例えば、電解液としてシュウ酸水溶液によって表面処理を行う設備を備えていてもよいし、電解液として硫酸水溶液によって表面処理を行う設備を備えていてもよい。また、表面処理設備が、リン酸ホウ酸系表面処理設備２００の他に、上記した表面処理設備のうち、１つの表面処理設備を備えるようにしてもよい。

【0076】

また、表面処理設備１によって酸化皮膜を形成する被処理材としてアルミニウムを例に説明したが、他の金属であってもよい。例えば、チタンやマグネシウムに陽極酸化皮膜を形成する場合にも、本発明を適用することができる。

【0077】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

【符号の説明】

【0078】

１・・・表面処理設備
１００・・・クロム酸系表面処理設備
２００・・・リン酸ホウ酸系表面処理設備
２１０・・・リン酸系反応槽
２２０・・・ホウ酸系反応槽
２３０・・・洗浄部
２４０・・・貯留洗浄槽
２５０・・・流水洗浄部
２６０・・・洗浄水処理設備
２６１・・・洗浄水貯留槽
２６２・・・ｐＨ調整槽
２６３・・・晶析装置
２７０・・・一次洗浄水処理設備
２８０・・・リン酸、ホウ酸系イオン交換設備
２８１・・・洗浄水貯留槽
２８２・・・フィルタ
２８３・・・カチオン交換塔
２８４・・・アニオン交換塔
２８５・・・混床式交換塔
２８６・・・純水貯留槽
２８７・・・加圧ポンプ
２８８・・・加圧タンク
２８９・・・リン酸ホウ酸系イオン交換塔
２９０・・・水道設備
３００・・・アルカリ系表面処理設備

【要約】

【課題】コストを抑制することができる表面処理設備、排水処理設備、及び排水処理方法を提供する。
【解決手段】表面処理設備１は、貯留したリン酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第１反応槽２１０と、貯留したホウ酸水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第２反応槽２２０と、貯留したリン酸水溶液とホウ酸水溶液とは異なる水溶液によって金属の表面に酸化皮膜を形成する第３反応槽１１０と、第１反応槽２１０、第２反応槽２２０、及び第３反応槽１１０によって酸化皮膜が形成された金属を洗浄する洗浄部１２０、２３０と、洗浄部１２０、２３０から排出された排水を処理する排水処理部１４０、２６０と、を備える。表面処理設備１は、第１反応槽２１０と第２反応槽２２０とによって酸化皮膜が形成された金属を、共通の洗浄部２３０によって洗浄し、第３反応槽１１０によって酸化皮膜が形成された金属を、第３反応槽１１０のみに対応する洗浄部１２０によって洗浄する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】