JP2009078258A - 乳化廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の処理方法では処理設備が大掛かりとなるので処理用に広い土地も必要となる上、原液をそのまま処理できないので処理時間もかかる。従って、排出量が多くない業者は専門の処理業者に委託処理をしているが処理費用が嵩む。
【解決手段】酸の無機系凝集剤、好ましくは硫酸バンドを添加してエマルジョンを破壊すると共に、中和剤、好ましくは消石灰を添加して前記酸を中和しながら凝集フロックを形成する主凝集フロック形成工程と、主凝集フロック形成工程の前または後に行う、高分子のエマルジョン破壊剤を添加してエマルジョンを破壊して凝集フロックを形成する凝集フロック形成工程と、鉱物の無機系凝集剤を添加して前記凝集フロックを粗大化させて塊を形成する塊形成工程と、前記塊をろ過分離するろ過分離工程とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、乳化廃液の処理方法に関するものである。

水溶性切削油剤・研削油剤、ダイキャスト用のエマルジョン型離型剤、潤滑油剤などの油と界面活性剤とが水と混合された、使用済みの所謂乳化廃液を処理するには、従来は、原液を希釈した後に、塩酸や硫酸などの酸（１０００ｐｐｍ程度）を添加して酸分解によりエマルジョンを破壊し、苛性ソーダを添加して中和しながら凝集フロックを形成し、さらに高分子凝集剤を添加して糊作用により凝集フロックを粗大化させた後、ろ過分離により脱水ケーキにしていた。
そして、残りの廃液は上澄みを生物吸着させた後に活性炭吸着させて分離していた。
しかしながら、上記の薬剤等を利用した大掛かりな処理方法でも清澄度の指標であるＣＯＤの最終濃度が低くても１０００ｐｐｍ以上になってしまい、放流基準（１２０ｐｐｍ）を倍以上上回ってしまうため、そのままでは放流できなかった。

上記したように、従来の処理方法では処理設備が大掛かりとなるので処理用に広い土地も必要となる上、原液をそのまま処理できないので処理時間もかかる。従って、排出量が多くない業者は専門の処理業者に委託処理をしているが処理費用が嵩む。
本発明は、上記した課題を解決するために、大掛かりな処理設備を必要とせず、比較的低コストで処理できる処理方法を提供することを目的とする。

本発明者は、高分子凝集剤による凝集フロックの粗大化作用があまり上手く作用しないことから、試行錯誤の結果、エマルジョンの酸分解と凝集フロックの静電気吸着とを上手く併用することにより、凝集フロックを効率良く粗大化できることを見出し、本発明の処理方法を完成するに至った。
請求項１の発明は、水中で金属イオンが存在する電解質となる酸の凝集剤を添加してエマルジョンを破壊すると共に、中和剤を添加して前記酸を中和しながら凝集フロックを形成する主凝集フロック形成工程と、前記主凝集フロック形成工程の前または後に行う、高分子のエマルジョン破壊剤を添加してエマルジョンを破壊して凝集フロックを形成する補助凝集フロック形成工程と、鉱物の無機系凝集剤を添加して前記凝集フロックを粗大化させて塊を形成する塊形成工程と、前記塊をろ過分離するろ過分離工程と、を含むことを特徴とする乳化廃液の処理方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した乳化廃液の処理方法において、主凝集フロック形成工程で、酸の凝集剤として遷移金属系凝集剤を添加することを特徴とする処理方法である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した乳化廃液の処理方法において、主凝集フロック形成工程で、中和剤の添加によりｐＨを７以上８以下に調整することを特徴とする処理方法である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した乳化廃液の処理方法において、一次凝集フロック形成工程で、中和剤として消石灰を添加することを特徴とする処理方法である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した乳化廃液の処理方法において、一次凝集フロック形成工程で、酸の凝集剤として硫酸バンドを添加することを特徴とする処理方法である。

本発明の乳化廃液の処理方法によれば、乳化廃液を希釈せずに原水のまま処理に供しても、分離能力が高いので、ＣＯＤ、ＢＯＤを放流基準以下まで落とすことができる。また、問題となっているノルマルへキサンやＳＳの量も有意的に低減することができる。

本発明の処理対象とする乳化廃液は、工場から出る水溶性切削油剤・研削油剤、ダイカストのエマルジョン型離型剤、潤滑油剤などの油と界面活性剤と水とからなるものを対象とする。
例えば、水溶性切削油剤・研削油剤としては、合成潤滑剤、石油系炭化水素（＝鉱油）、ノニオン界面活性剤（具体的にはノルマルヘキサン）、及び水なる成分のものと、合成潤滑剤、脂肪酸エステル（＝植物油）、潤滑油添加剤、ノニオン界面活性剤、及び水なる成分のものが挙げられる。
また、水溶性のエマルジョンタイプの離型剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸、エチレンオキサイド、エチレングリコール、１，２-エポキシプロパン、ノニルフェノール、ポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルを含むものが挙げられる。
乳化廃液は希釈せずに原液（通常、水が９７重量％程度）のまま処理に供することができる。

本発明の実施の形態に係る乳化廃液の処理方法を、図１のフローチャートに従って説明する。
（１）主凝集フロック形成工程
乳化廃液に、水中で金属イオンが存在する電解質となる酸の凝集剤を添加してエマルジョンを破壊すると共に、アルカリの中和剤を添加して前記酸を中和しながら凝集フロックを形成する。
酸の凝集剤を添加することでエマルジョンが酸分解により破壊される。水中で電離して金属イオンが存在できるものであれば、シュウ酸などの有機酸でも、無機酸でも水中で電解質になるものであればよく、無機酸であれば、塩化第二鉄（＝塩鉄、ＦｅＣｌ₃）、硫酸第二鉄（＝Ｆｅ₂（ＳＯ₄）₃）、硫酸アルミニウム（＝硫酸バンド）などの金属系のものが凝集性がよい。この中でも、硫酸アルミニウムは無色であることから使い勝手が良い。
具体的製品としては、東亜合成株式会社の製品名：「塩化第二鉄溶液（過塩化鉄液）」や、吉田化成株式会社の製品名：「硫酸アルミニウム」が好ましいことが実験により確認されている。

アルカリの中和剤としては、生石灰（＝ＣａＯ）、消石灰（＝Ｃａ（ＯＨ）₂）の石灰、モルタル、苛性ソーダ（＝ＮａＯＨ）などが挙げられるが、安全上とコストの観点から石灰が好ましく、消石灰が凝集性を含めて総合的には最も好ましい。
中和剤の添加量は既に添加された酸を実質的に中和できる量とする。但し、ｐＨが７〜８がより好ましい。
中和剤を添加すると、凝集作用が働いて凝集剤中の金属イオンが水酸基と結合した金属水酸化物の基に凝集フロックが形成されると共に、油や界面活性剤の油分が一次凝集フロック中に包含されるものと推測される。その凝集フロックは正電荷を帯びているはずである。

（２）補助凝集フロック形成工程
高分子のエマルジョン破壊剤を添加してエマルジョンを破壊して凝集フロックを形成する。
エマルジョン破壊剤を添加することで酸分解では不十分だったエマルジョンの破壊を促進する。エマルジョン破壊剤は高分子なので酸が存在すると自身が分解されてしまうが、上記した（１）工程の後に行う場合でも、上記した中和処理により酸が中和された後に添加されるようにそのような不都合はない。

この工程では、エマルジョンの破壊が一層進み凝集フロックの形成が促進されるものと考える。この工程は、上記（１）の工程の前に行っても後に行ってもよい。即ち、上記（１）の工程の後に行っても、電解質はそのまま維持される。
高分子のエマルジョン破壊剤としては種々のものが挙げられるが、実験結果からアニオン、ノニオン系界面活性剤でエマルジョン化した乳化廃液の場合には、アルミニウム水溶性塩を含む高分子エマルジョン破壊剤が好ましい。
なお、エマルジョン破壊剤によっては酸性を示すものもある。そのようなものを使用した場合には、上記（１）の工程と同様に中和剤を添加して中和させておくのが好ましい。

（３）塊形成工程
鉱物の無機系凝集剤を添加して凝集フロックを粗大化させて塊を形成する。
鉱物は負に帯電することが多いので、金属水酸化物の金属イオンとは静電気的に引き合う。従って、鉱物の無機系凝集剤を添加すると、凝集フロック上の金属イオンが静電気吸着により引き寄せられ、凝集フロックが粗大化するものと推測される。
金属イオンがアルミニウムイオンや鉄イオンのように遷移金属のイオンの場合には塊が大きくなり、しかも後述のろ過工程でも壊れて分解し難かったことから、金属イオンが遷移金属イオンの場合には吸着され易いものと推測される。

鉱物の無機系凝集剤としては、有限会社プリコの製品名「プロフロック」（成分：二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、酸化第二鉄、酸化カリウム、二酸化チタン、酸化ナトリウム、硫酸カルシウム、酸化アルミニウム、Ｐ．Ｓ、ソーダ灰）が効果的である。これは粉状である。

本発明の処理方法では、最終的な塊を鉱物の無機系凝集剤の静電気吸着を利用した凝集により形成しているが、その前の主凝集フロック形成工程により、静電気吸着し易いように正に帯電した凝集フロックが形成されたために成功したものと推測される。

（４）ろ過分離工程
定法、例えば膜ろ過法によりろ過分離する。

乳化廃液として日本クエーカーケミカル株式会社の商品名「ミクロカット ＡＬ」の廃液を希釈せずに処理した。従って、水は約９７重量％であった。
まず、乳化廃液（２００ｃｃ）を撹拌しながら、上記した「塩化第二鉄」（濃度：１０００ｐｐｍ）を０．０２ｃｃ添加し、５分おいた後、上記した「消石灰」を添加して中和した。
次に、５分おいた後、上記した「エマルジョン破壊剤」を０．５ｃｃ添加し、さらに、１０分おいた後、上記した「プロフロック」を０．８ｃｃ添加した。２０分おいた後、株式会社コメリ製の商品名「ガラ袋１０」（ろ紙）を使用してろ過処理に供した。

乳化廃液は白濁していたが、消石灰を添加すると赤色に変化し、「エマルジョン破壊剤」を添加すると赤色の中にエマルジョンとは違う薄い白色が見えてきた。上記した「プロフロック」を０．８ｃｃ添加したところ、赤茶色の凝集フロックと水分との分離及び沈殿が視覚的にも充分に確認できた。
ろ過処理後のパックテストにより、ＣＯＤの値を計測したところ、１００ｐｐｍ未満であった。

乳化廃液として日本クエーカーケミカル株式会社の商品名「ミクロカット ＡＬ」の廃液を希釈せずに処理した。従って、水は約９７重量％であった。
まず、乳化廃液（２００ｃｃ）を撹拌しながら、上記した「エマルジョン破壊剤」を０．５ｃｃ添加し、５分おいた後、上記した「消石灰」を添加して中和した。
次に、５分おいた後、上記した「硫酸バンド」（濃度：８％）を０．０２ｃｃ添加し、さらに、５分おいた後、上記した「消石灰」を添加して中和した。
次に、１０分おいた後、上記した「プロフロック」を０．８ｃｃ添加した。２０分おいた後、株式会社コメリ製の商品名「ガラ袋１０」（ろ紙）を使用してろ過処理に供した。

乳化廃液は白濁していたが、「エマルジョン破壊剤」を添加しさらに「消石灰」を添加し、次に「硫酸バンド」を添加しさらに「消石灰」を添加した後に、上記した「プロフロック」を０．８ｃｃ添加したところ、白色の凝集フロックと水分との分離及び沈殿が視覚的にも充分に確認できた。
ろ過処理後のパックテストにより、ＣＯＤの値を計測したところ、１００ｐｐｍ未満であった。

本発明の処理方法によれば、大掛かりな設備も必要としない。また、使用する薬剤も比較的容易に市場から入手できる。
また、従来より薬剤の添加量も少なくて済む。例えば、２００ｋｇの乳化廃液に対して、鉱物の無機系凝集剤だけを添加して処理しようとすると、１５ｋｇも添加しなければならず、しかも得られた凝集フロックは大きさも強度も満足できるものではなかった。それに対して、１５０〜２００ｇ程度の硫酸バンドや塩化第二鉄、１００〜１５０ｇ程度の消石灰、５００〜７００ｇ程度のエマルジョン破壊剤、７００〜１０００ｇ程度の鉱物の無機系凝集剤を添加することで済む。
さらに、ろ過処理により放流基準を下回る濃度まで乳化廃液を清澄化できるので工程数も従来の処理方法より少なくて済む。
また、鉱物の無機系凝集剤は土木建設工事などで出る汚濁水の処理での利用を想定したものであり、本発明は乳化廃液処理への適用という新たな用途を提供したものと考える。

本発明の実施の形態に係る処理方法のフローチャートである。

Claims (5)

1. 水中で金属イオンが存在する電解質となる酸の凝集剤を添加してエマルジョンを破壊すると共に、中和剤を添加して前記酸を中和しながら凝集フロックを形成する主凝集フロック形成工程と、
   前記主凝集フロック形成工程の前または後に行う、高分子のエマルジョン破壊剤を添加してエマルジョンを破壊して凝集フロックを形成する補助凝集フロック形成工程と、
   鉱物の無機系凝集剤を添加して前記凝集フロックを粗大化させて塊を形成する塊形成工程と、
   前記塊をろ過分離するろ過分離工程と、
   を含むことを特徴とする乳化廃液の処理方法。
2. 請求項１に記載した乳化廃液の処理方法において、
   主凝集フロック形成工程で、酸の凝集剤として遷移金属系凝集剤を添加することを特徴とする処理方法。
3. 請求項１または２に記載した乳化廃液の処理方法において、
   主凝集フロック形成工程で、中和剤の添加によりｐＨを７以上８以下に調整することを特徴とする処理方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載した乳化廃液の処理方法において、
   一次凝集フロック形成工程で、中和剤として消石灰を添加することを特徴とする処理方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載した乳化廃液の処理方法において、
   一次凝集フロック形成工程で、酸の凝集剤として硫酸バンドを添加することを特徴とする処理方法。