染料や印刷用廃棄水を処理する電気化学処理設備

I. 製品概要

染色・捺染排水は、精練、漂白、染色、捺染、仕上げなどの工程から発生する繊維産業における最も深刻な汚染源です。水の使用量と排出量の点で、産業排水の最大の発生源の一つです。染色・捺染排水は、高濃度、高色度、高pH、難分解性、高変動性という5つの主な特徴を持っています。排水は、高COD、高色度、高総溶解固形分を含み、pH値は5から10の間で変動します。大量の糊剤（ポリビニルアルコールPVA、デンプンなど）、染料（アゾ、アントラキノン、フタロシアニンなど）、助剤、界面活性剤などを含み、その組成は非常に複雑です。排水の質は、工程によって大きく異なります。

染色・捺染排水の処理は、長らく2つの中心的な課題に直面してきました。第一に、CODの有効な削減が困難であることです。排水には、構造が安定しており化学的に不活性な難分解性の合成染料や糊剤が多く含まれており、従来の生物処理では効果がありません。第二に、高色度排水の脱色が困難であることです。染料分子の色素（アゾ結合—N=N—、キノン基、共役二重結合など）は、従来の酸化剤に対して高い耐性を持っています。従来のプロセスルートは通常、「グリッド→調整→凝集沈殿→加水分解・酸性化→好気性生物処理→高度処理」の順序に従いますが、各段階には限界があります。凝集沈殿は水溶性染料の脱色に効果がありません。生物処理システムは、アゾ染料などの難分解性有機物の除去率が低いです。高度処理段階（フェントン/活性炭）は、運用コストが高く、大量の有害廃棄物を生成します。

本システムは、電気化学的酸化技術を採用し、電気酸化分解、電気凝集、電気浮上の複数のメカニズムを統合し、染色・捺染排水の高色度、難分解性、高塩分という特徴に特化しています。染色・捺染排水の脱色については、色素（アゾ結合、キノン基、共役二重結合など）が陽極表面で直接酸化分解されるか、または水酸ラジカル（・OH）の攻撃を受けて共役構造が破壊され、92%〜99%の色度除去率を達成し、無色透明の排水が得られます。

精練・漂白排水中の有機物の分解については、PVA、デンプン糊、各種助剤が陽極表面で直接酸化・ミネラル化されます。大きな有機分子は炭素鎖を分解し、徐々に小さな有機酸に分解され、最終的にCO₂とH₂Oに変換され、COD除去率70%〜94%を達成します。

高塩分染色排水のリソース活用については、染色排水は一般的に高濃度のNaClを含んでいます。電気化学的方法は、排水中の塩化物イオンを利用して活性塩素を生成し、酸化効率を高めます。処理された塩水は、染色工程で再利用できます。

全プロセスで消費されるのは電力のみで、化学薬品の添加や大量の化学スラッジの生成はありません。電極は耐塩性・耐食性に優れ、高塩分・高温（60℃まで）の染色排水の複雑な条件下でも適応し、常温・常圧で安全に動作します。

II. 捺染・染色排水処理の難しさと本装置の解決策

III.作動原理

スクリーニング、調整、沈殿により懸濁固形物を除去した後、染色・捺染排水は電気化学反応器に入り、電極の作用下で多重メカニズムの相乗浄化を受けます。

(1) 直接電気酸化—色素分解と有機物ミネラル化（コア経路）

染色・捺染排水中の染料分子の色素（アゾ結合—N=N—、キノン構造、共役二重結合、芳香環など）は、陽極表面で直接電子を失い酸化されます。

アゾ結合の開裂：アゾ染料分子の色素コアが酸化分解され、芳香族アミン中間体を生成し、さらにミネラル化されます。

芳香環の開裂：アントラキノン染料やトリフェニルメタン染料の芳香環システムは、陽極表面でヒドロキシル化され、その後開裂されます。

共役系の破壊：色素が酸化分解され、色の完全な消失につながります。

PVA/デンプン糊の酸化鎖開裂：精練排水中のポリビニルアルコールやデンプン高分子は酸化分解され、徐々に低分子有機酸に分解され、最終的にCO₂とH₂Oにミネラル化されます。

(2) 間接電気酸化（・OHと活性塩素が優位）

水の陽極電解により水酸ラジカル（・OH）が生成され、染色排水中に自然に存在する高濃度の塩化物イオン（NaCl塩）を利用して活性塩素（Cl₂、HOCl、OCl⁻）が生成されます。

水酸ラジカルは、陽極に直接接触していない溶液中の染料分子を無差別に酸化します。

活性塩素は拡散し、残存する色素や有機物を酸化します。

(3) 深部脱色と消毒

色素が完全に分解された後、排水は無色透明になります。同時に、電気化学的に生成された活性塩素は、排水中の病原性微生物を効果的に不活化し、排水の微生物指標は基準を完全に満たします。

IV. 主要な利点（染色・捺染排水に特化）

完全自動PLC制御

装置材質PP / ステンレス鋼 / チタン

VI.

プロセス配置

オプション1：生化学処理前の高度前処理

染色・捺染排水（精練・漂白などの高濃度工程）→スクリーン・調整槽→電気化学処理装置（COD削減＋脱色＋B/C向上）→凝集沈殿→加水分解・酸性化→好気性生物処理→基準適合放流

オプション2：染色排水の脱色と再利用

高塩分染色排水→ろ過（繊維くず除去）→電気化学装置（脱色＋COD削減＋残留塩素制御）→染色工程での再利用

注：電気化学処理後、染色・捺染企業の染色工程で発生する高塩分排水は、完全に無色になり、CODは許容レベルまで削減されます。処理された塩水は、染色工程で直接再利用できます。