JP2013010084A - Water purification process and water purifying apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water purification process for removing organic acids from a large amount of polluted water at high speed, and to provide a water purifying apparatus.SOLUTION: The water purification process includes the steps of: flocculating organic substances in a polluted water by adding a flocculant; and heating the polluted water or a supernatant obtained from the polluted water. The water purifying apparatus includes a unit configured to add a flocculant to a polluted water containing organic substances; and a unit configured to heat the polluted water. The polluted water is supplied to a first mixing tank 23 through a pipe 22 by a pump 21.An aqueous solution of a water-soluble polymer with an acid group is supplied to the first mixing tank through a pipe 30.The liquid from a filtering section 39 is supplied to a heating tank 91.

Description

本発明は汚水を浄化するための凝集剤を用いた水処理プロセス及びその浄水装置に関する。   The present invention relates to a water treatment process using a flocculant for purifying sewage and a water purifier thereof.

油田採掘等で発生する汚水には原油に共存していた大量の有機酸(酢酸,吉草酸,ナフテン酸等)が含まれてくる。これら有機酸を含有した状態で海や河川に放流した場合、生態系に与える影響が大きいので、これら有機酸を除去した後放流する必要がある。ただ、発生する汚水の量は膨大であり、高速で且つ大量の処理技術が求められている。さらには、処理プロセスの低コスト化や浄水装置の小型化が求められている。   Sewage generated in oil field mining contains a large amount of organic acids (acetic acid, valeric acid, naphthenic acid, etc.) coexisting with crude oil. When these organic acids are contained in the ocean or rivers, they have a great impact on the ecosystem, so it is necessary to release them after removing these organic acids. However, the amount of generated sewage is enormous, and there is a need for high-speed and large-scale treatment technology. Furthermore, the cost reduction of a processing process and size reduction of a water purifier are calculated | required.

水中に懸濁している汚濁微粒子の除去方法として、例えば図1に示す方法が知られている。   For example, a method shown in FIG. 1 is known as a method for removing the pollutant fine particles suspended in water.

ポリ塩化アルミニウム(通称PAC)、或いは硫酸鉄を加え、粒子径がおおよそ数十〜数百μmの小さな凝集物であるマイクロフロック1を形成する。その後、引き続きポリアクリルアミド等のポリマを添加することにより、水中の汚濁微粒子2がおおよそ数百〜数千μmの粒子径であるフロック3と呼ばれる大きな凝集物を形成する。この凝集物の含まれた汚水を濾過層に通して分離,除去したり、或いはフロック形成時に磁性粉4を入れておいてフロック形成後、磁気を利用して分離する。   Polyaluminum chloride (commonly called PAC) or iron sulfate is added to form micro floc 1 which is a small aggregate having a particle size of about several tens to several hundreds of μm. Thereafter, a polymer such as polyacrylamide is subsequently added to form a large agglomerate called floc 3 having a particle size of approximately several hundred to several thousand μm in the water. The sewage containing the agglomerates is separated and removed through a filtration layer, or the magnetic powder 4 is put at the time of floc formation, and the floc is formed and then separated using magnetism.

これらの方法はいずれも汚濁微粒子を高速で除去できるが、水中に溶解している有機酸の除去が困難である。例えば一部の有機酸には、カルボキシル基を有するものがあり、そのカルボキシル基はフリーではなく、アンモニウム塩構造、或いはナトリウム塩構造等になっているため、より水に溶解しやすくなっている。また、有機酸には、酢酸,吉草酸,ナフテン酸等があり、分子量の小さい酸(例えば、炭素数の少ないもの)から分子量の大きい酸(炭素数の大きいもの)まで様々である。   All of these methods can remove contaminating fine particles at high speed, but it is difficult to remove organic acids dissolved in water. For example, some organic acids have a carboxyl group, and the carboxyl group is not free and has an ammonium salt structure, a sodium salt structure, or the like, so that it is more easily dissolved in water. Organic acids include acetic acid, valeric acid, naphthenic acid, and the like, and vary from acids having a low molecular weight (for example, those having a small number of carbon atoms) to acids having a high molecular weight (those having a large number of carbon atoms).

一方、有機酸は活性炭やイオン交換樹脂等に吸着させる方法で除去するのが一般的である。また逆浸透膜を用いて除去することも考えられる。例えば特許文献1は、繊維状活性炭を含有している接触材を使って有機酸を吸着・除去するものである。   On the other hand, the organic acid is generally removed by a method of adsorbing to activated carbon, ion exchange resin or the like. It is also possible to remove using a reverse osmosis membrane. For example, Patent Document 1 adsorbs and removes an organic acid using a contact material containing fibrous activated carbon.

特開2003−144839号公報JP 2003-144839 A

一方活性炭やイオン交換樹脂等に吸着させる場合、吸着量は活性炭やイオン交換樹脂の表面積で決まる。そのため粒子サイズは小さい方が表面積は大きくなる。しかし小さすぎると活性炭やイオン交換樹脂を保持できなくなるため、取り扱いが困難になる。また活性炭は有機酸以外の有機物も吸着するので、有機酸より先に油分が付着すると吸着効率はすぐに低下してしまう。   On the other hand, when adsorbed on activated carbon or ion exchange resin, the amount of adsorption is determined by the surface area of the activated carbon or ion exchange resin. Therefore, the smaller the particle size, the larger the surface area. However, if it is too small, the activated carbon and the ion exchange resin cannot be retained, which makes handling difficult. Moreover, since activated carbon also adsorbs organic substances other than organic acids, if the oil component adheres prior to the organic acid, the adsorption efficiency is immediately reduced.

逆浸透膜は膜の表面の細孔に有機酸に限らず汚濁物質が詰まると使えなくなるので大量の汚水を高速で処理することが困難であった。   The reverse osmosis membrane cannot be used when the pores on the surface of the membrane are clogged with not only organic acids but also pollutants, so it is difficult to treat a large amount of sewage at high speed.

このように、いずれも高速で大量の汚水から有機酸を除くことは困難であった。   Thus, it was difficult to remove organic acids from a large amount of sewage at high speed.

本発明の目的は、大量の汚水から有機酸を高速で除くことにある。   An object of the present invention is to remove organic acids from a large amount of sewage at high speed.

上記課題を解決するための本発明の特徴は、凝集剤を用いて汚水中の有機物を凝集する工程と、前記汚水を加熱する工程とを備える水処理プロセスである。   The characteristic of this invention for solving the said subject is a water treatment process provided with the process of coagulating the organic substance in wastewater using a flocculant, and the process of heating the said wastewater.

本発明の別の特徴は、有機物を含む汚水に凝集剤を添加する機構と、前記汚水を加熱する機構とを備えることを特徴とする浄水装置である。   Another feature of the present invention is a water purifier comprising a mechanism for adding a flocculant to sewage containing organic matter and a mechanism for heating the sewage.

本発明によれば、大量の汚水から有機酸を高速で除くことができる。   According to the present invention, an organic acid can be removed from a large amount of sewage at high speed.

従来の汚濁微粒子を凝集物化する方法である。This is a conventional method for agglomerating contaminated fine particles. フロック(凝集物)形成のスキームである。It is a scheme of floc (aggregate) formation. GC分析結果である。It is a GC analysis result. GC分析結果である。It is a GC analysis result. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 浄水装置の模式図である。It is a schematic diagram of a water purifier. 油分抽出,浄水システムの模式図である。It is a schematic diagram of an oil extraction and water purification system.

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の水処理プロセスにおいて、有機酸を除去する工程は2つある。即ち、凝集剤を用いて、有機物を凝集物として除去する工程と、汚水を加熱することによって、水中の有機物を揮発させて除去する工程である。本実施形態では、これら2つの工程を用いて、水中のほとんどすべての有機酸、具体的には高分子量の有機酸から低分子量の有機酸までを除去する。   In the water treatment process of this embodiment, there are two steps for removing the organic acid. That is, a step of removing organic substances as aggregates using a flocculant and a step of volatilizing and removing organic substances in water by heating wastewater. In this embodiment, these two steps are used to remove almost all organic acids in water, specifically, from high molecular weight organic acids to low molecular weight organic acids.

初めに図2を用いて有機酸を凝集物に変化させる方法を説明する。ここでは酸性基としてカルボキシル基を有する水溶性高分子、カルボキシル基を有する有機酸で現しているが、酸性基がスルホン酸基の場合も同様である。また、三価の金属塩の例として、ここでは鉄の塩を示しているが、他の三価の金属(たとえばアルミニウム,ネオジム等)でも同様である。   First, a method for changing an organic acid into an aggregate will be described with reference to FIG. Here, it is represented by a water-soluble polymer having a carboxyl group as an acidic group or an organic acid having a carboxyl group, but the same applies when the acidic group is a sulfonic acid group. As an example of a trivalent metal salt, an iron salt is shown here, but the same applies to other trivalent metals (for example, aluminum, neodymium, etc.).

まず有機酸5を含む汚水にカルボキシル基を有する水溶性高分子6を添加する。これにより、汚水中に有機酸とカルボキシル基を有する水溶性高分子が共存する。この状態で鉄の塩7を加えると、鉄のイオンと有機酸のカルボキシル基、及び水溶性高分子のカルボキシル基がイオン結合する。こうして水に不溶の凝集物8が形成される。有機酸だけの場合は、鉄イオンと有機酸のカルボキシル基がイオン結合し、塩が形成するが、有機酸の分子量が数百程度であり、また生成した塩も平均分子量は数百〜数千程度であり、水に対してある程度溶解する。そのため、一部の塩しか沈殿しない。しかし、鉄イオンが水溶性高分子のカルボキシル基ともイオン結合することにより、その塩の分子量が数万になると、水に対して溶解しにくくなり塩のほとんどが沈殿する。また非常に大きな分子量を有する高分子の場合、鉄イオンと分子間で架橋するようにイオン結合する部分も出てくるので、より水に対して溶解しにくくなる。   First, the water-soluble polymer 6 having a carboxyl group is added to the waste water containing the organic acid 5. Thereby, the water-soluble polymer which has an organic acid and a carboxyl group coexists in waste water. When iron salt 7 is added in this state, iron ions, organic acid carboxyl groups, and water-soluble polymer carboxyl groups are ionically bonded. In this way, a water-insoluble aggregate 8 is formed. In the case of an organic acid alone, iron ions and carboxyl groups of the organic acid are ionically bonded to form a salt, but the molecular weight of the organic acid is about several hundreds, and the average molecular weight of the resulting salt is several hundred to several thousand. Is soluble to some extent in water. Therefore, only a part of the salt is precipitated. However, when iron ions are ion-bonded to the carboxyl group of the water-soluble polymer and the molecular weight of the salt reaches several tens of thousands, it becomes difficult to dissolve in water and most of the salt precipitates. In addition, in the case of a polymer having a very large molecular weight, a portion that is ion-bonded so as to cross-link between iron ions and molecules appears, so that it is more difficult to dissolve in water.

二価の金属塩を用いた場合は、架橋密度が低く、有機酸をイオン結合で捕捉した金属の一部しか凝集しないので、多くの有機酸を凝集させるには、金属は三価のものを用いることが望ましい。   When a divalent metal salt is used, the crosslink density is low and only a part of the metal trapped by ionic bonds aggregates the organic acid, so in order to aggregate many organic acids, the metal must be trivalent. It is desirable to use it.

三価の金属塩と酸性基を有する水溶性高分子の添加順序は、三価の金属塩が後の方が有機酸除去率が高い傾向がある。これは後から酸性基を有する水溶性高分子を添加した場合、鉄イオンとイオン結合しないものが一部生じ、これが汚水中のTOC濃度を高めることがある。そのため、添加順序は先に酸性基を有する水溶性高分子を加えた後で三価の金属塩を加えるのが望ましい。   Regarding the order of addition of the trivalent metal salt and the water-soluble polymer having an acidic group, the trivalent metal salt tends to have a higher organic acid removal rate later. When a water-soluble polymer having an acidic group is added later, some of the ions do not ion-bond with iron ions, which may increase the TOC concentration in the sewage. Therefore, it is desirable to add the trivalent metal salt after adding the water-soluble polymer having an acidic group first.

また、三価の金属塩と酸性基を有する水溶性高分子を加える際はバルクでも効果はあるものの、汚水全体に広がるには時間がかかるので、水溶液の形で加えることが好ましい。特に酸性基を有する水溶性高分子が十分溶解しないうちに三価の金属塩を加えると、凝集が汚水中でも部分的にしか起こらず、有機酸除去が不十分になる懸念もあるので、この点からも水溶液の形で加えることが好ましい。   In addition, when adding a trivalent metal salt and a water-soluble polymer having an acidic group, although it is effective even in bulk, it takes time to spread over the entire sewage, so it is preferably added in the form of an aqueous solution. In particular, if a trivalent metal salt is added before the water-soluble polymer having an acidic group is not sufficiently dissolved, aggregation may occur only partially in sewage and there is a concern that organic acid removal may be insufficient. It is also preferable to add them in the form of aqueous solutions.

金属塩の金属イオンは、有機酸のカルボキシル基、及び酸性基を有する水溶性高分子の酸性基とイオン結合するので、これらがほぼすべてイオン結合する量の金属塩を加えることが望ましい。この観点で考えると、加える金属塩の金属イオンのモル数をM、酸性基を有する水溶性高分子の酸性基のモル数をPA、汚水中の有機酸のモル数をMAとする時、下記不等式を満たすことが望ましい。   Since the metal ion of the metal salt is ionically bonded to the carboxyl group of the organic acid and the acidic group of the water-soluble polymer having an acidic group, it is desirable to add an amount of the metal salt in which these almost all ionically bond. From this point of view, when M is the number of moles of metal ions of the metal salt to be added, PA is the number of moles of acidic groups of the water-soluble polymer having acidic groups, and MA is the number of moles of organic acid in the sewage, It is desirable to satisfy the inequality.

3×M>MA+PA
従来の有機酸除去で最も一般的に用いられるイオン交換樹脂は粒子径が0.1〜2mm程度の樹脂粒子表面のアミノ基に有機酸がトラップさせる。粒子径が小さいほど粒子の表面積が大きくなるので多くの有機酸をトラップできる。しかし本実施形態の場合、加える凝集剤が水溶性のため、粒子径があたかも数オングストロームのイオン交換樹脂を用いたのと同じように高効率で有機酸をトラップできる。そのため従来のイオン交換樹脂を用いた場合に比べて同じ量だけ添加した場合の有機酸トラップ量は格段に大きくなる。
3xM> MA + PA
The most commonly used ion exchange resin for conventional organic acid removal has an organic acid trapped on an amino group on the surface of a resin particle having a particle diameter of about 0.1 to 2 mm. The smaller the particle size, the larger the surface area of the particles, so that more organic acids can be trapped. However, in the case of the present embodiment, since the flocculant to be added is water-soluble, the organic acid can be trapped with high efficiency in the same manner as using an ion exchange resin having a particle size of several angstroms. Therefore, the amount of the organic acid trap when the same amount is added as compared with the case of using the conventional ion exchange resin is remarkably increased.

次にこの凝集剤を用いた水処理プロセスについて述べる。本実施形態では、特にこの凝集剤を用いた新しいプロセスを提案する。   Next, a water treatment process using this flocculant will be described. In this embodiment, a new process using this flocculant is proposed.

有機酸を含む汚水(A)及び、凝集剤を用いて処理した水(B)をGC(Gas Chromatography)を用いて分析した。GC分析の結果を図3(A),(B)に示す。グラフ縦軸は、検出電圧であるが、検出された物質の量に比例する値である。即ち、検出電圧が高いほど検出された物質の量が多いことを意味する。横軸は、保持時間であり、一般には検出される物質の分子量と相関がある。即ち、保持時間が長い領域で検出される物質は、官能基によっても異なるが、一般には分子量が大きい(高分子量)物質であり、保持時間が短い領域で検出される物質は、分子量が比較的小さい(低分子量)物質である。また、今回は水中の有機成分をヘキサンで抽出し、その濃縮液でGC分析を実施しているために、GC分析結果では、ヘキサンによる出力がバックグラウンドとして検出される。   Wastewater (A) containing an organic acid and water (B) treated with a flocculant were analyzed using GC (Gas Chromatography). The results of GC analysis are shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). The vertical axis of the graph is the detection voltage, but is a value proportional to the amount of the detected substance. That is, the higher the detection voltage, the greater the amount of substance detected. The horizontal axis represents the retention time and is generally correlated with the molecular weight of the substance to be detected. That is, a substance detected in a region having a long retention time varies depending on the functional group, but is generally a substance having a high molecular weight (high molecular weight), and a substance detected in a region having a short retention time has a relatively low molecular weight. It is a small (low molecular weight) substance. Moreover, since the organic component in water is extracted with hexane this time and GC analysis is implemented with the concentrate, the output by hexane is detected as a background in the GC analysis result.

図3(A)から、処理前の汚水(A)では、保持時間10分から保持時間25分くらいまで大きなピークが検出されている。このことは、汚水中に、分子量の小さい有機物から分子量の大きい有機物までが大量に含まれていることを意味する。一方、先の凝集剤を用いて処理した水(B)のGC分析結果(図3(B))では、検出されるピーク強度が大幅に低減していることがわかる。このことは、凝集剤によって水中の有機物がほぼ除去できたことを意味する。   From FIG. 3 (A), in the sewage (A) before treatment, a large peak is detected from a retention time of 10 minutes to a retention time of about 25 minutes. This means that the wastewater contains a large amount of organic substances having a low molecular weight to organic substances having a high molecular weight. On the other hand, in the GC analysis result (FIG. 3B) of water (B) treated with the previous flocculant, it can be seen that the detected peak intensity is greatly reduced. This means that organic substances in the water were almost removed by the flocculant.

さらに詳細に検討するために、図4にヘキサンからのバックグラウンドを差し引いたGC分析結果を拡大して示した。水(B)の分析結果から、保持時間10から15分で僅かにピークの出現が見られる。また保持時間15分以上では、検出電圧はほぼゼロとなっている。このグラフから、本凝集剤では、分子量の大きな(保持時間が長い領域の)有機物はほぼ完全に除去できているが、分子量の小さな(保持時間が短い領域の)有機物が僅かに残存していることがわかる。   In order to examine in more detail, FIG. 4 shows an enlarged view of the GC analysis result obtained by subtracting the background from hexane. From the analysis result of water (B), a slight peak appears at a retention time of 10 to 15 minutes. In addition, when the holding time is 15 minutes or more, the detection voltage is almost zero. From this graph, the present flocculant can almost completely remove organic substances having a large molecular weight (in a region having a long retention time), but a small amount of organic substances having a small molecular weight (in a region having a short retention time) remain. I understand that.

次に、残存する低分子量の有機酸を除去するプロセスを説明する。この水処理プロセスは、凝集剤を用いて有機物を除去する工程と、汚水を加熱して有機物を除去する工程とを備える。汚水の温度が上がれば、どのように加熱してもよい。   Next, a process for removing the remaining low molecular weight organic acid will be described. This water treatment process includes a step of removing organic substances using a flocculant and a step of removing organic substances by heating sewage. If the temperature of sewage goes up, you may heat how.

凝集剤処理後に水中に残存する低分子量の有機物は分子量が小さいため、一般的には揮発性が高い。従って、汚水を加熱することにより、このような低分子有機物を揮発させることによって除去することが可能となる。低分子有機物では、室温程度の温度でも一部は揮発しているが、少なくともその沸点近傍まで水を加熱することによって、水中から除去することが可能である。   A low molecular weight organic substance remaining in water after the coagulant treatment is generally highly volatile because of its low molecular weight. Therefore, by heating the sewage, it is possible to remove such low molecular organic substances by volatilizing them. Some low-molecular organic substances are volatilized even at a temperature of about room temperature, but can be removed from water by heating water to at least the vicinity of its boiling point.

従って、積極的に有機物を揮発させるためには、加熱温度は、室温より高い温度(40℃以上)が望ましく、また水の沸点を考えると100℃未満が望ましい。さらに、オイルサンド排水などでは、排水温度そのものが60℃程度になる場合もあるので、積極的に低分子量有機物を除去するためには、60℃以上の加熱温度が望ましい。   Therefore, in order to volatilize organic matter positively, the heating temperature is preferably higher than room temperature (40 ° C. or higher), and is preferably less than 100 ° C. in view of the boiling point of water. Furthermore, in oil sand drainage or the like, the drainage temperature itself may be about 60 ° C., so a heating temperature of 60 ° C. or higher is desirable in order to actively remove low molecular weight organic substances.

また設備の利用エネルギー効率向上を考えると、上記除去した低分子量有機物を回収し、再利用することが望ましい。例えば、回収した低分子量有機物を回収庫に貯蔵し、それを用いて燃焼させることにより、上記汚水加熱時の熱源を得る。このような低分子量有機物を回収、再利用することで、プロセスコストを低減することができる。   In view of improving the energy efficiency of the equipment, it is desirable to recover and reuse the removed low molecular weight organic matter. For example, the low-molecular-weight organic substance recovered is stored in a recovery cabinet and burned using it to obtain a heat source for heating the sewage. By recovering and reusing such low molecular weight organic substances, process costs can be reduced.

以下、さらに本実施形態の水処理プロセスに関わる(1)凝集剤を用いた有機物除去と(2)汚水加熱による有機物除去について詳細を述べる。   The details of (1) organic matter removal using a flocculant and (2) organic matter removal by heating of sewage are further described below in connection with the water treatment process of this embodiment.

(1)凝集剤を用いた有機物除去
(A)凝集剤
(i)金属塩
金属塩の金属種としては、鉄,アルミニウム,ネオジム,ディスプロシウム等三価の金属が挙げられる。このうち、地球上に豊富に存在し安価で、入手しやすい点で鉄,アルミニウムが好ましい。また、より安価である点で鉄が望ましい。
(1) Organic matter removal using a flocculant
(A) Flocculant
(I) Metal salt
Examples of the metal species of the metal salt include trivalent metals such as iron, aluminum, neodymium, and dysprosium. Of these, iron and aluminum are preferred because they are abundant on the earth, inexpensive and easily available. Also, iron is desirable because it is cheaper.

鉄の塩としては汚水のCOD濃度を高めないように、塩自身に炭素を含まない構造が望ましい。その観点で考えると酢酸鉄,プロピオン酸鉄等の有機酸の塩構造ではなく塩化鉄,硫酸鉄,硝酸鉄等の無機の塩の酸の塩が望ましい。   As the iron salt, a structure in which the salt itself does not contain carbon is desirable so as not to increase the COD concentration of sewage. From this point of view, it is desirable to use inorganic acid salts such as iron chloride, iron sulfate, and iron nitrate instead of organic acid salt structures such as iron acetate and iron propionate.

アルミニウムの塩としてはポリ塩化アルミニウムが挙げられる。ポリ塩化アルミニウムは水酸化アルミニウムに塩酸を加えることにより合成される。構造は、[Al2(OH)nCl6-nmであり、1≦n≦5,m≦10である。 Examples of the aluminum salt include polyaluminum chloride. Polyaluminum chloride is synthesized by adding hydrochloric acid to aluminum hydroxide. The structure is [Al 2 (OH) n Cl 6-n ] m , where 1 ≦ n ≦ 5 and m ≦ 10.

これ以外の塩としては硫酸アルミニウムが挙げられる。   Examples of other salts include aluminum sulfate.

ネオジム,ディスプロシウムといった希土類金属の場合は、水に対する溶解性が高い点で塩酸塩、或いは硫酸塩,硝酸塩が好ましい。   In the case of rare earth metals such as neodymium and dysprosium, hydrochloride, sulfate, or nitrate is preferable because of its high solubility in water.

(ii)酸性基を有する高分子
酸性基を有する高分子は酸性基としてカルボキシル基、あるいはスルホン酸基が考えられる。このうちカルボキシル基を有する高分子としては安価でかつ三価の金属イオンとイオン結合しやすい点でポリアクリル酸が最も好適である。このほかアミノ酸由来のポリアスパラギン酸,ポリグルタミン酸等も毒性が低いという特徴がある。
(Ii) polymers having acidic groups
A polymer having an acidic group may be a carboxyl group or a sulfonic acid group as the acidic group. Of these, polyacrylic acid is most preferable as a polymer having a carboxyl group because it is inexpensive and easily binds to a trivalent metal ion. In addition, polyaspartic acid and polyglutamic acid derived from amino acids are also characterized by low toxicity.

アルギン酸はコンブ等海草の主成分の一種であり、原料が生物由来という点で環境負荷が小さい特徴を持つ。
スルホン酸基を有する高分子としてはポリビニルスルホン酸,ポリスチレンスルホン酸が挙げられる。これらスルホン酸基はカルボキシル基よりも酸性度が大きいため、金属イオンとのイオン結合を形成する割合が高く、安定な凝集物を得られる点で好ましい。
なお、カルボキシル基を有する高分子はおむつ,生理用品等、世の中で多々使われており、入手しやすく、且つ安価である点で、スルホン酸基を有する高分子より好適である。
Alginic acid is one of the main components of seaweeds such as kombu, and has a feature of low environmental impact in that the raw material is derived from organisms.
Examples of the polymer having a sulfonic acid group include polyvinyl sulfonic acid and polystyrene sulfonic acid. Since these sulfonic acid groups have a higher acidity than carboxyl groups, the ratio of forming ionic bonds with metal ions is high, which is preferable in terms of obtaining stable aggregates.
A polymer having a carboxyl group is used more frequently in the world such as diapers and sanitary products, and is more preferable than a polymer having a sulfonic acid group because it is easily available and inexpensive.

また、酸性基を有する高分子のうち水溶性が低い場合は酸性基をアンモニウム塩構造、或いはナトリウム塩構造,カリウム塩構造にすることで水に対する溶解性を向上させることが可能である。アンモニウム塩構造、或いはナトリウム塩構造,カリウム塩構造とした後、汚水に添加することで三価の金属イオンと効率良くイオン結合を形成することが可能である。   Moreover, when the water solubility of the polymer having an acidic group is low, solubility in water can be improved by making the acidic group into an ammonium salt structure, a sodium salt structure, or a potassium salt structure. After forming an ammonium salt structure, or a sodium salt structure or a potassium salt structure, an ionic bond can be efficiently formed with a trivalent metal ion by adding it to sewage.

ところで酸性基を有する高分子の平均分子量は低すぎると凝集物の架橋部位の数が少なくなるので凝集物の安定性が低くなる。また凝集物が粘度の高い液状になる傾向もある。こうなると濾過では凝集物の除去は困難になる。そこで酸性基を有する高分子の平均分子量は2,000以上が望ましい。   By the way, if the average molecular weight of the polymer having an acidic group is too low, the number of cross-linked sites of the aggregate is reduced, so that the stability of the aggregate is lowered. In addition, the agglomerates tend to become liquids with high viscosity. If it becomes like this, removal of an aggregate will become difficult by filtration. Therefore, the average molecular weight of the polymer having an acidic group is desirably 2,000 or more.

なお、汚水の温度が40℃以上になると平均分子量が2,000の場合は凝集物が粘着性を有するようになる。オイルサンド排水の場合、温度が60℃程度まで高くなる場合もある。この場合は更に平均分子量を大きくすることで高温でも凝集物を固体化することが可能となる。具体的には平均分子量を5,000以上にすることで、汚水の温度が40℃でも凝集物を固体化が可能となる。よって酸性基を有する高分子の平均分子量は5,000以上がより好ましい。更に平均分子量を10,000以上にすることで、汚水の温度が60℃でも凝集物を固体化が可能となる。よって酸性基を有する高分子の平均分子量は10,000以上が更に好ましい。   In addition, when the temperature of sewage is 40 ° C. or higher, the aggregate becomes sticky when the average molecular weight is 2,000. In the case of oil sand drainage, the temperature may increase to about 60 ° C. In this case, the aggregate can be solidified even at a high temperature by further increasing the average molecular weight. Specifically, by setting the average molecular weight to 5,000 or more, the aggregate can be solidified even when the temperature of the sewage is 40 ° C. Therefore, the average molecular weight of the polymer having an acidic group is more preferably 5,000 or more. Further, by setting the average molecular weight to 10,000 or more, the aggregate can be solidified even when the temperature of the sewage is 60 ° C. Therefore, the average molecular weight of the polymer having an acidic group is more preferably 10,000 or more.

また分子量が大きくなりすぎると三価の金属イオンと架橋を形成途中で水に対して溶解性が低下し析出してしまう傾向がある。即ち汚水中にある有機酸と三価の金属イオンのイオン結合状態のもの全てとイオン結合による架橋を形成する前に汚水中に析出してしまう可能性があるということである。こうなると有機酸と三価の金属イオンのイオン結合状態の一部が汚水中に溶解した状態で残ってしまう。そのため酸性基を有する高分子の平均分子量は1,000,000以下であることが望ましい。   On the other hand, if the molecular weight is too large, the solubility in water tends to decrease during the formation of crosslinks with trivalent metal ions and tend to precipitate. That is, there is a possibility that the organic acid and trivalent metal ions in the sewage are precipitated in the sewage before forming a cross-link by ionic bonds with all of the ionic bonds. If it becomes like this, a part of ionic bond state of an organic acid and a trivalent metal ion will remain in the state melt | dissolved in waste water. Therefore, the average molecular weight of the polymer having an acidic group is desirably 1,000,000 or less.

なお、本実施形態において高分子の平均分子量は数平均分子量を示し、この値はGel permeation Chlomatography(ゲルパーメーションクロマトグラフィ)によって計測される。   In the present embodiment, the average molecular weight of the polymer indicates a number average molecular weight, and this value is measured by gel permeation chromatography.

(iii)有機酸トラップ向上のための添加剤
有機酸の酸性基の酸性度が低い場合、三価の金属イオンとイオン結合を形成する割合が低下する。そこで、酸性基を有する高分子を添加する前に塩化ナトリウムや塩化カリウム等の無機塩を汚水に添加することにより三価の金属イオンとイオン結合する有機酸の割合が高まる。これは塩を添加して水中に溶解している有機物を析出させる塩析と類似の効果により、汚水中に溶解できる有機酸の許容割合が下がっていると推定している。
(Iii) Additives for improving organic acid traps
When the acidity of the acidic group of the organic acid is low, the ratio of forming an ionic bond with the trivalent metal ion decreases. Therefore, by adding an inorganic salt such as sodium chloride or potassium chloride to the sewage before adding the polymer having an acidic group, the ratio of the organic acid ionically bound to the trivalent metal ion is increased. This is presumed that the allowable ratio of the organic acid that can be dissolved in the sewage is lowered due to an effect similar to salting out in which salt is added to precipitate the organic matter dissolved in the water.

添加する無機塩は塩化ナトリウム,塩化カリウム,塩化マグネシウム,塩化カルシウム等のアルカリ金属、及びアルカリ土類金属の塩酸塩,硫酸ナトリウム,硫酸カリウム,硫酸マグネシウム,硫酸カルシウム等のアルカリ金属、及びアルカリ土類金属の硫酸塩,硝酸ナトリウム,硝酸カリウム,硝酸マグネシウム,硝酸カルシウム等のアルカリ金属、及びアルカリ土類金属の硝酸塩、等が挙げられる。   Inorganic salts to be added include alkali metals such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and calcium chloride, and alkaline earth metal hydrochlorides, alkali metals such as sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate and calcium sulfate, and alkaline earths Examples thereof include metal sulfates, alkali metals such as sodium nitrate, potassium nitrate, magnesium nitrate and calcium nitrate, and nitrates of alkaline earth metals.

また、本実施形態の凝集剤は汚水の液性は弱酸性から中性のときが、有機酸を凝集除去する性能が高い。pHで言えば、5〜7が最適である。汚水の液性がこの範囲に入っていなくても、有機酸の除去は可能であるが、除去率が低下したり、加える金属塩の割合を増加させる必要がある。   Moreover, the flocculant of this embodiment has a high performance for agglomerating and removing organic acids when the liquidity of wastewater is weakly acidic to neutral. In terms of pH, 5 to 7 is optimal. Although the organic acid can be removed even if the liquidity of the sewage does not fall within this range, it is necessary to reduce the removal rate or increase the proportion of the metal salt to be added.

塩化鉄や硫酸アルミニウム等の金属塩を添加すると液性は酸性に傾く。また酸性基を有する水溶性高分子を加えても汚水のpHは酸性に傾く。さらに凝集物が水中で不溶物として安定なのはpHが2〜5であり、この範囲から外れると凝集物は水に溶解しやすくなってくる。よって酸性基を有する水溶性高分子や金属塩を加える前の汚水のpHは5〜7が最適である。   When metal salts such as iron chloride and aluminum sulfate are added, the liquidity tends to be acidic. Moreover, even if a water-soluble polymer having an acidic group is added, the pH of sewage tends to be acidic. Furthermore, the aggregate is stable as an insoluble substance in water at a pH of 2 to 5. If the aggregate is out of this range, the aggregate easily dissolves in water. Therefore, the pH of the sewage before adding the water-soluble polymer or metal salt having an acidic group is optimally 5-7.

(B)凝集方法
(i)凝集方法の概略
以下、凝集方法の概略について(a)〜(e)に述べる。有機酸を凝集物にする方法は前述の図2の通りである。なお、酸性基を図2ではカルボキシル基で説明しているが、スルホン酸基でも同様である。
(a)有機酸5を含む汚水にカルボキシル基を有する水溶性高分子6を添加する。
(b)汚水中に有機酸とカルボキシル基を有する水溶性高分子が共存した形になる。
(c)鉄の塩7を加える。
(d)鉄のイオンと有機酸のカルボキシル基、及び水溶性高分子のカルボキシル基がイオン結合する。
(e)水に不溶の凝集物8が形成される。
(B) Aggregation method
(I) Outline of aggregation method
Hereinafter, the outline of the aggregation method will be described in (a) to (e). The method of making the organic acid into an aggregate is as shown in FIG. The acidic group is described as a carboxyl group in FIG. 2, but the same applies to a sulfonic acid group.
(A) Water-soluble polymer 6 having a carboxyl group is added to sewage containing organic acid 5.
(B) A form in which organic acid and a water-soluble polymer having a carboxyl group coexist in the sewage.
(C) Add iron salt 7.
(D) The iron ion and the carboxyl group of the organic acid and the carboxyl group of the water-soluble polymer are ionically bonded.
(E) Aggregates 8 that are insoluble in water are formed.

(ii)有機酸除去の向上策
有機酸の除去率を高める方法は後で加える高分子を添加する前に汚水中に無機の塩を添加しておく方法が挙げられる。これは前述したように塩析に類似の効果により除去率が高まるものと推定される。加える無機の塩は自然界に豊富に存在する塩化ナトリウムが好適である。特に海底油田の汚水処理の場合は海水中の平均塩化ナトリウム濃度が約3%なので、そのレベルまでは添加しても環境に与える影響は軽微なので特に好適である。
(Ii) Improvement measures for organic acid removal
A method for increasing the organic acid removal rate includes a method in which an inorganic salt is added to sewage before adding a polymer to be added later. As described above, it is estimated that the removal rate is increased by an effect similar to salting out. As the inorganic salt to be added, sodium chloride which is abundant in nature is suitable. Particularly in the case of sewage treatment in a subsea oil field, the average sodium chloride concentration in seawater is about 3%.

なお、無機の塩を添加してから高分子を添加する。これは高分子の添加後に無機の塩を加えてもこれ以上は凝集しないためである。   The polymer is added after adding the inorganic salt. This is because even if an inorganic salt is added after the addition of the polymer, no further aggregation occurs.

また、前述のように酸性基を有する水溶性高分子や金属塩を加える前の汚水のpHは5〜7に制御しておくことによっても有機酸除去率は向上する。   In addition, the organic acid removal rate can be improved by controlling the pH of the sewage before adding the water-soluble polymer or metal salt having an acidic group to 5 to 7 as described above.

(iii)凝集物大型化
前述(ii)のように酸性基を有する高分子の溶液を添加する際はなるべく激しく攪拌する方が有機酸を凝集物に効率的にトラップできる。しかし、攪拌が激しすぎると凝集物のサイズが小さくなりすぎ、濾過層を通す際に詰まりやすくなるので、処理速度が低下する恐れもある。
(Iii) Larger aggregate
When adding a polymer solution having an acidic group as described in (ii) above, the organic acid can be efficiently trapped in the aggregate by stirring as vigorously as possible. However, if the stirring is too intense, the size of the agglomerates becomes too small and the clogging is likely to occur when passing through the filtration layer, so that the processing speed may be lowered.

汚水中に砂,油滴等の縣濁物質が共存していると、凝集の際凝集物の中にこれが取り込まれ、凝集物の大型化が進むことが明らかになった。さらに比重の大きな砂が凝集物に取り込まれると比重がUPし沈降しやすくなるので濾過等で凝集物を除去する際好適であることもわかった。   It was found that when suspended substances such as sand and oil droplets coexist in the sewage, they are taken into the aggregate during aggregation and the size of the aggregate is increased. Furthermore, it was also found that sand having a higher specific gravity is incorporated into the aggregates, so that the specific gravity is increased and sedimentation is likely to occur, which is suitable for removing the aggregates by filtration or the like.

(iv)縣濁物質の除去
本実施形態の凝集剤は汚水中の有機酸除去を目的としているが、上記のように縣濁物質も一緒に除去できる。そのため、従来縣濁物質除去で一般的なポリ塩化アルミニウムとポリアクリルアミドを用いた凝集を行う必要が無いので、水の浄化プロセス負荷(コスト,処理時間)低減につながるメリットがある。
(Iv) Removal of suspended substances
The flocculant of this embodiment is intended to remove organic acids in wastewater, but can also remove suspended substances as described above. Therefore, there is no need to perform aggregation using conventional polyaluminum chloride and polyacrylamide for removing suspended substances, so there is a merit that leads to a reduction in water purification process load (cost, processing time).

(v)磁気分離の適用
凝集物形成時に、凝集物内に磁性粉、或いは鉄粉を含有させておくことで磁気分離による凝集物除去が可能になる。
(V) Application of magnetic separation
When the aggregate is formed, the aggregate can be removed by magnetic separation by containing magnetic powder or iron powder in the aggregate.

ただ金属塩を添加した後では凝集が起こってしまうため凝集物内に磁性粉、或いは鉄粉を入れることが困難なので、金属塩を添加する前か、磁性粉を金属塩と一緒に汚水に添加することで凝集物内に含有させることが可能になる。   However, it is difficult to put magnetic powder or iron powder in the agglomerate after the metal salt is added, so add the metal powder to the sewage before adding the metal salt or together with the metal salt. It becomes possible to make it contain in an aggregate.

(2)汚水加熱による有機物除去
先に述べたように、高分子量の有機酸は、凝集剤を用いた工程で除去することが可能であるが、低分子量の有機酸が、一部水中に残存する。このような、低分子量の有機酸などは、一般的に揮発性が高い。従って、水中に、このような有機物を含んでいる場合には、水を加熱することによって、揮発過程を促進させ、水中から有機物を除去することが可能となる。
(2) Organic matter removal by heating sewage
As described above, the high molecular weight organic acid can be removed in the step using the flocculant, but the low molecular weight organic acid partially remains in water. Such an organic acid having a low molecular weight is generally highly volatile. Therefore, when such an organic substance is contained in water, it is possible to accelerate the volatilization process and remove the organic substance from the water by heating the water.

なお、この加熱工程は、先の凝集剤を用いた工程より前の工程であってもよいし、後ろの工程であってもよい。ただし、凝集剤を用いた有機物除去の工程と、水を加熱して有機物を除去する工程は、異なる工程であり、同時に実施する工程ではない。   In addition, this heating process may be a process before the process using the previous flocculant, or may be a subsequent process. However, the step of removing the organic substance using the flocculant and the step of removing the organic substance by heating water are different steps and are not performed simultaneously.

加熱時の水の温度は、40℃から100℃の間が望ましい。積極的に有機物を揮発させるためには、加熱温度は、室温より高い温度(40℃以上)が望ましく、また水の沸点を考えると100℃未満が望ましい。さらに、オイルサンド排水などでは、排水温度そのものが60℃程度になる場合もあるので、オイルサンドから排出されるような排水に対して、積極的に低分子量有機物を除去するためには、60℃以上の加熱温度が望ましい。   The temperature of water during heating is preferably between 40 ° C and 100 ° C. In order to volatilize organic matter positively, the heating temperature is preferably higher than room temperature (40 ° C. or higher), and is preferably less than 100 ° C. in view of the boiling point of water. Furthermore, in oil sand drainage and the like, the drainage temperature itself may be about 60 ° C. Therefore, in order to positively remove low molecular weight organic matter from waste water discharged from the oil sand, 60 ° C. The above heating temperature is desirable.

次に本実施形態の浄水装置について説明する。上記で述べた水処理プロセスを具体的に実現する装置である。   Next, the water purifier of this embodiment will be described. This is a device that specifically realizes the water treatment process described above.

1)浄水装置の形態1
本実施形態の浄水装置の基本構成について図5を使って説明する。
汚水はポンプ21により、配管22を通って、第一の混合槽23に投入される。この中の液体はオーバーヘッドスターラー24によって攪拌される。ここで、汚水の液性を確認する。この図では省略されているが液性を確認するためのpHセンサが第一の混合槽中に設けられている。
1) Form 1 of water purifier
The basic structure of the water purifier of this embodiment is demonstrated using FIG.
Sewage is introduced into the first mixing tank 23 by the pump 21 through the pipe 22. The liquid in this is stirred by the overhead stirrer 24. Here, the liquidity of the sewage is confirmed. Although not shown in this figure, a pH sensor for confirming liquidity is provided in the first mixing tank.

ここで、汚水のpHが7を超える場合は、塩酸の水溶液のタンク25からポンプ26により、配管27を通って塩酸の水溶液が第一の混合槽に投入される。なお、塩酸の代わりに硫酸,硝酸等の他の無機の酸を用いても良い。   Here, when the pH of the sewage exceeds 7, the aqueous hydrochloric acid solution is introduced into the first mixing tank through the pipe 27 by the pump 26 from the aqueous hydrochloric acid tank 25. In addition, other inorganic acids such as sulfuric acid and nitric acid may be used instead of hydrochloric acid.

ここで、汚水のpHが5未満の場合は、塩酸の水溶液ではなく水酸化ナトリウムの水溶液を加える。こうして液性を制御する。なお、水酸化ナトリウムの代わりに水酸化カリウム等の他のアルカリ金属の水酸化物を用いても良い。   Here, when the pH of the sewage is less than 5, an aqueous solution of sodium hydroxide is added instead of an aqueous solution of hydrochloric acid. In this way, liquidity is controlled. In place of sodium hydroxide, other alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide may be used.

次に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液のタンク28からポンプ29により、配管30を通って酸性基を有する水溶性高分子の水溶液が第一の混合槽に投入される。
第一の混合槽内の汚水に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液を混合させた後、第一の混合槽中の液をポンプ31を用いて、配管32を通して第二の混合槽33に投入する。この中の液体はオーバーヘッドスターラー34によって攪拌されている。
Next, an aqueous solution of a water-soluble polymer having an acidic group is introduced into a first mixing tank from a tank 28 of the aqueous solution of the water-soluble polymer having an acidic group by a pump 29 through a pipe 30.
After the aqueous solution of the water-soluble polymer having an acidic group is mixed with the sewage in the first mixing tank, the liquid in the first mixing tank is fed into the second mixing tank 33 through the pipe 32 using the pump 31. throw into. The liquid therein is stirred by an overhead stirrer 34.

次に三価の金属塩の水溶液のタンク35からポンプ36により、配管37を通って三価の金属塩の水溶液が第二の混合槽に投入される。
三価の金属塩の水溶液を投入すると第二の混合槽中で凝集物が生成する。凝集物が混ざった状態の液はバルブ38を開けることにより濾過部39に流れ込む。流れ込んだ液は濾過用の砂からなる濾過層40で濾過され、その後多孔質部材41により、再度濾過され有機酸が低減された水として出てくる。
Next, the aqueous solution of the trivalent metal salt is introduced into the second mixing tank from the tank 35 of the aqueous solution of the trivalent metal salt through the pipe 37 by the pump 36.
When an aqueous solution of a trivalent metal salt is added, aggregates are generated in the second mixing tank. The liquid in which the aggregates are mixed flows into the filtration unit 39 by opening the valve 38. The liquid that has flowed in is filtered through a filtration layer 40 made of sand for filtration, and then filtered again by a porous member 41 and comes out as water with reduced organic acid.

図5では濾過部を2セット有している装置を示している。始めに左側の濾過部で濾過処理を行い、濾過層が詰まり、濾過速度が低下した場合は、右側の濾過部で濾過処理を行うようにする。右側で濾過処理中に、左側の濾過部の濾過層を交換する等の処置をすることで、濾過処理を極力滞らないようにすることが可能となる。   FIG. 5 shows an apparatus having two sets of filtration units. First, the filtration process is performed in the left filtration unit, and when the filtration layer is clogged and the filtration rate is reduced, the filtration process is performed in the right filtration unit. By performing a treatment such as exchanging the filtration layer of the left filtration unit during the filtration process on the right side, it is possible to prevent the filtration process from being delayed as much as possible.

配管37の第二の混合槽に液を投入する部分の先端42はストレートではなく、扇状に広げたり、シャワーの口のように広げ、液がなるべく広範囲に第二の混合槽中に投入するようにすることが好ましい。これは投入に伴い、瞬時に凝集が始まるため、狭い面積に投入すると、投入した液が凝集物に内包され、更なる凝集物生成に生かされないためである。   The tip 42 of the pipe 37 where the liquid is introduced into the second mixing tank is not straight, but is spread out like a fan or a shower mouth so that the liquid is introduced into the second mixing tank as widely as possible. It is preferable to make it. This is because agglomeration starts instantaneously with the addition, and when the solution is introduced into a small area, the introduced liquid is included in the agglomerates and cannot be utilized for further agglomerate generation.

配管32、及び配管37の第二の混合槽に液を投入する部分の先端は、第二の混合槽の液面に接触しないよう、液の投入口は液面の上に設ける。これは第二の混合槽で生成する凝集物が配管等の先端に付着し、先端の穴を塞ぐ恐れがあるためである。   The tip of the pipe 32 and the part of the pipe 37 where the liquid is poured into the second mixing tank is provided on the liquid level so as not to contact the liquid level of the second mixing tank. This is because aggregates generated in the second mixing tank may adhere to the tip of a pipe or the like and block the hole at the tip.

さらに、濾過部39からの液を加熱槽91に投入する。加熱槽は、ヒーター92などを用いて、40℃から100℃の間で所定の温度になるように、加熱している。また、加熱槽の中の液体はオーバーヘッドスターラー93によって攪拌されている。
この加熱処理した水を取りだすことによって、低分子量から高分子量の有機物を除去した浄水を得ることができる。
Further, the liquid from the filtration unit 39 is put into the heating tank 91. The heating tank is heated using a heater 92 or the like so as to reach a predetermined temperature between 40 ° C. and 100 ° C. The liquid in the heating tank is stirred by an overhead stirrer 93.
By taking out the heat-treated water, purified water from which low molecular weight to high molecular weight organic substances are removed can be obtained.

なお、ここで示した装置では、加熱槽という水を貯蔵する浴槽を用いているが、加熱工程部分については、パイプラインでもよい。パイプラインとすることで、水を貯蔵する必要がなく、装置の省スペース化などが期待できる。また、大量の浴槽を加熱することに比べて、パイプラインの径などを調整することにより、加熱することが容易となり、省エネルギー化に貢献できる。   In addition, in the apparatus shown here, although the bathtub which stores the water called a heating tank is used, about a heating process part, a pipeline may be sufficient. By using a pipeline, it is not necessary to store water, and space saving of the apparatus can be expected. Moreover, compared with heating a large amount of bathtubs, by adjusting the diameter of the pipeline and the like, heating becomes easier, which can contribute to energy saving.

2)浄水装置の形態2
本実施形態の浄水装置のうち沈降槽を有するものの基本構成について図6を使って説明する。
この装置の構成は濾過部の代わりに、沈降槽43を持つ。この構成により凝集物を沈降槽下部に沈殿させ、上澄み液を次の加熱槽91に投入し、上記形態1と同様の処理により、低分子量から高分子量の有機物を除去した浄水を得ることができる。
2) Form 2 of water purifier
The basic structure of what has a sedimentation tank among the water purifiers of this embodiment is demonstrated using FIG.
The configuration of this apparatus has a sedimentation tank 43 instead of the filtration unit. With this configuration, agglomerates are precipitated in the lower part of the sedimentation tank, and the supernatant liquid is put into the next heating tank 91, and purified water from which high molecular weight organic substances have been removed from low molecular weight can be obtained by the same treatment as in the first embodiment. .

3)浄水装置の形態3
本実施形態の浄水装置のうち濾過部に濾過層の目詰まりを防止する機構を有するものの基本構成について図7を使って説明する。
3) Form 3 of water purification equipment
The basic structure of what has the mechanism which prevents the clogging of a filtration layer in a filtration part among the water purifiers of this embodiment is demonstrated using FIG.

濾過処理を続けていくと、濾過層40は凝集物により表面が目詰まりを起こし、濾過速度が低下してくる。そこで図5の装置では濾過層の上面付近に表面に凹凸のあるディスク44を配置し、これをモーターで回転させる濾過層攪拌機構45を設けた。これにより濾過層の上部表面を削り、凝集物による目詰まりを解消することで、濾過を円滑に行うことが可能となる。ここで得られた液を次の加熱槽91に投入し、上記形態1と同様の処理により、低分子量から高分子量の有機物を除去した浄水を得ることができる。   As the filtration process continues, the surface of the filtration layer 40 is clogged with aggregates, and the filtration rate decreases. Therefore, in the apparatus of FIG. 5, a disk 44 having an uneven surface is disposed near the upper surface of the filtration layer, and a filtration layer stirring mechanism 45 that rotates the disk 44 with a motor is provided. As a result, the upper surface of the filtration layer is scraped to eliminate clogging caused by aggregates, thereby enabling smooth filtration. The liquid obtained here is put into the next heating tank 91, and purified water from which high molecular weight organic substances have been removed from low molecular weight can be obtained by the same treatment as in the first embodiment.

4)浄水装置の形態4
本実施形態の浄水装置のうち磁気分離方式を利用したものの基本構成について図8を使って説明する。
汚水はポンプ51により、配管52を通って、第一の混合槽53に投入される。この中の液体はオーバーヘッドスターラー54によって攪拌される。ここで、汚水の液性を確認する。この図では省略されているが液性を確認するためのpHセンサが第一の混合槽中に設けられている。
4) Form 4 of water purifier
A basic configuration of the water purifier using the magnetic separation method will be described with reference to FIG.
The sewage is introduced into the first mixing tank 53 by the pump 51 through the pipe 52. The liquid in this is stirred by the overhead stirrer 54. Here, the liquidity of the sewage is confirmed. Although not shown in this figure, a pH sensor for confirming liquidity is provided in the first mixing tank.

ここで、汚水のpHが7を超える場合は、塩酸の水溶液のタンク55からポンプ56により、配管57を通って塩酸の水溶液が第一の混合槽に投入される。汚水のpHが5未満の場合は、塩酸の水溶液ではなく水酸化ナトリウムの水溶液を加える。こうして液性を制御する。   Here, when the pH of the sewage exceeds 7, the aqueous hydrochloric acid solution is introduced into the first mixing tank through the pipe 57 from the aqueous hydrochloric acid tank 55 by the pump 56. When the pH of the sewage is less than 5, an aqueous solution of sodium hydroxide is added instead of an aqueous solution of hydrochloric acid. In this way, liquidity is controlled.

次に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液のタンク58からポンプ59により、配管60を通って酸性基を有する水溶性高分子の水溶液が第一の混合槽に投入される。   Next, an aqueous solution of the water-soluble polymer having acidic groups is introduced into the first mixing tank from the tank 58 of the aqueous solution of water-soluble polymer having acidic groups through the pipe 60 by the pump 59.

第一の混合槽内の汚水に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液を混合させた後、第一の混合槽中の液をポンプ61を用いて、配管62を通して第二の混合槽63に投入する。この中の液体はオーバーヘッドスターラー64によって攪拌されている。   After the aqueous solution of the water-soluble polymer having an acidic group is mixed with the sewage in the first mixing tank, the liquid in the first mixing tank is fed to the second mixing tank 63 through the pipe 62 using the pump 61. throw into. The liquid therein is stirred by an overhead stirrer 64.

次に三価の金属塩の水溶液のタンク65からポンプ66により、配管67を通って第二の高分子水溶液が第二の混合槽に投入される。金属塩の水溶液を投入すると第二の混合槽中で凝集物が生成する。   Next, the second aqueous polymer solution is introduced into the second mixing tank from the trivalent metal salt aqueous solution tank 65 through the pipe 67 by the pump 66. When an aqueous metal salt solution is added, aggregates are formed in the second mixing tank.

ところで金属塩の水溶液のタンク内は金属塩の水溶液と鉄粉などの磁性粉を混合するためのオーバーヘッドスターラー68(タンク内にある羽根等は図示していない)を設ける。なお、金属塩の水溶液と磁性粉は第二の混合槽に別々に入れることも可能であるが、凝集物に含有する磁性粉の単位堆積あたりの密度に偏りが生じる傾向があるので、本装置のようにあらかじめ混合後に第二の混合槽へ投入する方法が望ましい。或いはあらかじめ第一の混合槽で混合しても同様の効果が得られる。   By the way, an overhead stirrer 68 (blades and the like in the tank are not shown) for mixing the metal salt aqueous solution and the magnetic powder such as iron powder is provided in the metal salt aqueous solution tank. Although the aqueous solution of metal salt and magnetic powder can be put separately in the second mixing tank, there is a tendency that the density per unit deposition of magnetic powder contained in the aggregate tends to be uneven. As described above, it is desirable to add the mixture into the second mixing tank after mixing in advance. Or the same effect is acquired even if it mixes with a 1st mixing tank beforehand.

生成した凝集物には磁性粉が混ざった状態である。この凝集物は表面がメッシュ状で磁気を帯びているドラム69に付着する。ドラムはこの図では時計回りに回転し、表面に付着した凝集物はスクレイパー70によってドラムのメッシュから剥がされる。剥がされた凝集物は下面がメッシュ状になった凝集物集積容器71に集められる。集められたばかりの凝集物はかなりの水分を含んでいるので、凝集物集積容器下面のメッシュから排水される。   The produced agglomerates are in a state where magnetic powder is mixed. The agglomerates adhere to the drum 69 having a mesh-like surface and magnetism. The drum rotates clockwise in this figure, and agglomerates adhering to the surface are peeled off from the drum mesh by the scraper 70. The peeled agglomerates are collected in an agglomerate accumulation container 71 having a meshed bottom surface. Since the agglomerate just collected contains a considerable amount of water, it is drained from the mesh on the lower surface of the agglomerate accumulation container.

一方、ドラムのメッシュを通り抜けた水はメッシュにより凝集物が除かれた状態になっている。この水は低減された水としてドラムの中心部分にある配管72を通って出てくる。
ここで得られた液を次の加熱槽91に投入し、上記形態1と同様の処理により、低分子量から高分子量の有機物を除去した浄水を得ることができる。
On the other hand, the water passing through the mesh of the drum is in a state in which aggregates are removed by the mesh. This water exits through pipe 72 in the center of the drum as reduced water.
The liquid obtained here is put into the next heating tank 91, and purified water from which high molecular weight organic substances have been removed from low molecular weight can be obtained by the same treatment as in the first embodiment.

配管67の第二の混合槽に液を投入する部分の先端73はストレートではなく、扇状に広げたり、シャワーの口のように広げ、液がなるべく広範囲に第二の混合槽中に投入するようにすることが好ましい。これは投入に伴い、瞬時に凝集が始まるため、狭い面積に投入すると、投入した液が凝集物に内包され、更なる凝集物生成に生かされないためである。   The tip 73 of the pipe 67 where the liquid is poured into the second mixing tank is not straight, but is spread out like a fan or a shower mouth so that the liquid is poured into the second mixing tank as widely as possible. It is preferable to make it. This is because agglomeration starts instantaneously with the addition, and when the solution is introduced into a small area, the introduced liquid is included in the agglomerates and cannot be utilized for further agglomerate generation.

配管62、及び配管67の第二の混合槽に液を投入する部分の先端は、第二の混合槽の液面に接触しないよう、液の投入口は液面の上に設ける。これは第二の混合槽で生成する凝集物が配管等の先端に付着し、先端の穴を塞ぐ恐れがあるためである。   The tip of the portion of the pipe 62 and the pipe 67 where the liquid is poured into the second mixing tank is provided on the liquid level so that the tip of the part does not contact the liquid level of the second mixing tank. This is because aggregates generated in the second mixing tank may adhere to the tip of a pipe or the like and block the hole at the tip.

この装置では磁気分離するためのドラムを設けず、凝集物を沈降後、濾過する機構を設けても良い。凝集物は磁性粉を含有しているため、比重が大きくなり、沈みやすくなる。そこで、大半の凝集物を第二の混合槽の下に沈め、上澄みを濾過することにより、磁気分離を行わなくても水の浄化が可能となる。   In this apparatus, a drum for magnetic separation may not be provided, and a mechanism for filtering the aggregate after settling may be provided. Since the aggregate contains the magnetic powder, the specific gravity increases and it tends to sink. Therefore, most of the agglomerates are submerged under the second mixing tank, and the supernatant is filtered, whereby water can be purified without magnetic separation.

5)浄水装置の形態5
本実施形態の浄水装置のうち磁気分離方式でドラムを2個備えたものの基本構成について図9を使って説明する。
この装置は表面がメッシュのドラム69上に凝集物を集めた後、ドラム内部から少量の水を吹き出し、これにより凝集物をドラムのメッシュ上から剥がし、ドラム74の方に飛ばし、ドラム74の表面に付着させる。このドラムの表面はメッシュではなく金属板である。
5) Form 5 of the water purifier
A basic configuration of the water purification apparatus according to the present embodiment, which includes two drums using a magnetic separation method, will be described with reference to FIG.
This apparatus collects agglomerates on a drum 69 having a mesh surface, and then blows out a small amount of water from the inside of the drum, thereby peeling the agglomerates from the mesh of the drum and flying it toward the drum 74. Adhere to. The surface of this drum is not a mesh but a metal plate.

凝集物を剥がす際、メッシュ表面をスクレイパーで擦るが、この時メッシュにスクレイパーが引っかかり、メッシュを破損することがある。   When peeling off the agglomerates, the surface of the mesh is rubbed with a scraper. At this time, the scraper may be caught on the mesh and the mesh may be damaged.

しかし、本装置ではスクレイパーで凝集物を剥がす際、接触するのはメッシュに比べて丈夫な金属板であるため、スクレイパーによる破損を起こしにくいため好適である。   However, in the present apparatus, when the aggregate is peeled off by the scraper, the metal plate that is stronger than the mesh is in contact with the scraper.

6)浄水装置の形態6
本実施形態の浄水装置のうち磁気分離方式で凝集物除去槽75を別に設けたものの基本構成について図10を使って説明する。
これは第二の混合槽で形成した凝集物を、同じ槽中で磁気分離するのではなく、別の槽(凝集物除去槽)に移し、そこで磁気分離を行うものである。凝集物除去槽に入れる処理水の量はバルブ76で制御する。
6) Form 6 of water purifier
A basic configuration of the water purification apparatus according to this embodiment in which the agglomerate removal tank 75 is separately provided by a magnetic separation method will be described with reference to FIG.
In this method, the agglomerates formed in the second mixing tank are not magnetically separated in the same tank, but are transferred to another tank (aggregate removal tank) where magnetic separation is performed. The amount of treated water put into the aggregate removal tank is controlled by a valve 76.

この構成にすることで、磁気分離前にかなりの割合の凝集物が第二の混合槽中に残り、磁気分離で除去する凝集物の量が少なくなる。そのため、ドラムのメッシュが詰まりにくくなり、メッシュへのメンテナンスの軽減が図れるため、好適である。   By adopting this configuration, a considerable proportion of aggregates remain in the second mixing tank before magnetic separation, and the amount of aggregates to be removed by magnetic separation is reduced. Therefore, the drum mesh is less likely to be clogged, and maintenance on the mesh can be reduced, which is preferable.

7)浄水装置の形態7
本実施形態の浄水装置のうち磁気分離方式でドラムが1個で且つ凝集物除去槽77を別に設けたものの基本構成について図11を使って説明する。
これは凝集物除去槽の底とドラムの距離を小さくすることで、凝集物をドラムにほぼ完全に付着させる。こうしてドラム1個で浄化を行う。ドラムに付着した凝集物はスクレイパーで取り除く。この方式はドラムが1個で浄化できるため凝集物除去槽、ひいては装置の省スペース化が図れるため、好適である。
7) Form 7 of water purifier
A basic configuration of the water purification apparatus according to the present embodiment, in which one drum is provided by the magnetic separation method and the aggregate removal tank 77 is separately provided, will be described with reference to FIG.
This reduces the distance between the bottom of the agglomerate removal tank and the drum so that the agglomerates adhere to the drum almost completely. In this way, purification is performed with one drum. Aggregates adhering to the drum are removed with a scraper. This method is suitable because it can be cleaned with a single drum, and therefore, the agglomerate removal tank, and thus the space of the apparatus can be saved.

8)浄水装置の形態8
以上で示した浄水装置では、加熱槽が、凝集剤を用いる工程の後に配置される装置であった。しかし、加熱槽は、凝集剤を用いる工程の前に配置されてもよく、その基本構成について、図12を使って説明する。なお、加熱槽を、凝集剤を用いる工程の前に配置する構成は、先の形態2から形態7に示した装置においても同様に適用することができる。
8) Form 8 of water purifier
In the water purification apparatus shown above, the heating tank is an apparatus that is disposed after the step of using the flocculant. However, a heating tank may be arrange | positioned before the process using a flocculant, and the basic composition is demonstrated using FIG. In addition, the structure which arrange | positions a heating tank before the process using a coagulant | flocculant is applicable similarly also to the apparatus shown to the form 2 to form 7 above.

汚水はポンプ94により、配管95を通って、加熱槽91に投入される。この中の液体はオーバーヘッドスターラー93によって攪拌されている。この加熱処理した水は、さらにポンプ21により、配管22を通って、第一の混合槽23に投入される。この中の液体はオーバーヘッドスターラー24によって攪拌される。ここで、汚水の液性を確認する。この図では省略されているが液性を確認するためのpHセンサが第一の混合槽中に設けられている。   The sewage is introduced into the heating tank 91 by the pump 94 through the pipe 95. The liquid therein is stirred by an overhead stirrer 93. The heat-treated water is further fed into the first mixing tank 23 by the pump 21 through the pipe 22. The liquid in this is stirred by the overhead stirrer 24. Here, the liquidity of the sewage is confirmed. Although not shown in this figure, a pH sensor for confirming liquidity is provided in the first mixing tank.

ここで、汚水のpHが7を超える場合は、塩酸の水溶液のタンク25からポンプ26により、配管27を通って塩酸の水溶液が第一の混合槽に投入される。なお、塩酸の代わりに硫酸,硝酸等の他の無機の酸を用いても良い。   Here, when the pH of the sewage exceeds 7, the aqueous hydrochloric acid solution is introduced into the first mixing tank through the pipe 27 by the pump 26 from the aqueous hydrochloric acid tank 25. In addition, other inorganic acids such as sulfuric acid and nitric acid may be used instead of hydrochloric acid.

次に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液のタンク28からポンプ29により、配管30を通って酸性基を有する水溶性高分子の水溶液が第一の混合槽に投入される。   Next, an aqueous solution of a water-soluble polymer having an acidic group is introduced into a first mixing tank from a tank 28 of the aqueous solution of the water-soluble polymer having an acidic group by a pump 29 through a pipe 30.

第一の混合槽内の汚水に酸性基を有する水溶性高分子の水溶液を混合させた後、第一の混合槽中の液をポンプ31を用いて、配管32を通して第二の混合槽33に投入する。この中の液体はオーバーヘッドスターラー34によって攪拌されている。   After the aqueous solution of the water-soluble polymer having an acidic group is mixed with the sewage in the first mixing tank, the liquid in the first mixing tank is fed into the second mixing tank 33 through the pipe 32 using the pump 31. throw into. The liquid therein is stirred by an overhead stirrer 34.

次に三価の金属塩の水溶液のタンク35からポンプ36により、配管37を通って三価の金属塩の水溶液が第二の混合槽に投入される。   Next, the aqueous solution of the trivalent metal salt is introduced into the second mixing tank from the tank 35 of the aqueous solution of the trivalent metal salt through the pipe 37 by the pump 36.

三価の金属塩の水溶液を投入すると第二の混合槽中で凝集物が生成する。凝集物が混ざった状態の液はバルブ38を開けることにより濾過部39に流れ込む。流れ込んだ液は濾過用の砂からなる濾過層40で濾過され、その後多孔質部材41により、再度濾過され有機酸が低減された水として出てくる。   When an aqueous solution of a trivalent metal salt is added, aggregates are generated in the second mixing tank. The liquid in which the aggregates are mixed flows into the filtration unit 39 by opening the valve 38. The liquid that has flowed in is filtered through a filtration layer 40 made of sand for filtration, and then filtered again by a porous member 41 and comes out as water with reduced organic acid.

9)浄水装置の形態9
以上で示した浄水装置では、さらに加熱工程によって回収した低分子量有機物を燃料として再利用することで、加熱工程の熱源として利用する。この有機物回収及び熱源利用の過程を図13を用いて説明する。
9) Form 9 of water purifier
In the water purification apparatus shown above, the low molecular weight organic substance recovered by the heating process is reused as a fuel to be used as a heat source for the heating process. The process of organic substance recovery and heat source utilization will be described with reference to FIG.

加熱工程で揮発してくる低分子量有機物101を、配管102から回収し、その回収過程で冷却(冷却設備103)したものを貯蔵庫104に保管する。この貯蔵した有機物を燃焼させるなどして、ここで発生した熱を加熱槽の熱源として利用する。これにより、資源を再利用し、低コストな浄水装置を得ることができる。   The low molecular weight organic substance 101 that volatilizes in the heating process is collected from the pipe 102, and cooled (cooling equipment 103) in the collection process is stored in the storage 104. The stored organic matter is burned and the heat generated here is used as a heat source for the heating tank. Thereby, resources can be reused and a low-cost water purifier can be obtained.

10)浄水装置の形態10
本実施形態の油分回収,浄水システムの基本構成について図14を使って説明する。
油分抽出プラント81ではオイルサンドに水蒸気を吹き込み、油分を砂から分離する。水蒸気を吹き込むと、油分が加熱され、粘土が低下し水蒸気由来の熱水と混合された油濁水として、砂から分かれる。油濁水は放置することにより比重の違いで油分と水分に分離するので、上層の油分(通称ビチュメン)を回収することにより油分抽出は終了する。抽出された油分は、製油工程で沸点の違いにより、ガソリン,重油,アスファルト等に分離し、各種産業で使われる。
10) Form 10 of water purifier
The basic configuration of the oil recovery and water purification system of this embodiment will be described with reference to FIG.
In the oil extraction plant 81, steam is blown into the oil sand to separate the oil from the sand. When steam is blown in, the oil is heated and the clay is lowered and separated from sand as oily water mixed with steam-derived hot water. Since the oily water is allowed to stand and is separated into oil and moisture due to the difference in specific gravity, the oil extraction is completed by collecting the upper oil (commonly called bitumen). The extracted oil is separated into gasoline, heavy oil, asphalt, etc. depending on the boiling point in the oil production process, and used in various industries.

ところで油分抽出プラントから排出された油分の混合した汚水は配管82を通って浄水装置83に送られる。ここで油分,有機酸等を除去されることで浄化された処理水は配管84を通って、水蒸気発生装置85に送られる。処理水はこの装置で加熱されて水蒸気となり、配管86を通って油分抽出プラントに送られる。この水蒸気が再びオイルサンドから油分を抽出する工程に用いられる。   By the way, the mixed sewage discharged from the oil extraction plant is sent to the water purifier 83 through the pipe 82. Here, the treated water purified by removing oil, organic acid, and the like is sent to the steam generator 85 through the pipe 84. The treated water is heated by this apparatus to become steam, and is sent to the oil extraction plant through the pipe 86. This water vapor is used again in the process of extracting oil from the oil sand.

水蒸気発生装置で水蒸気を製造するため処理水を加熱する工程では浄水装置からベルトコンベア87によって凝集物を運搬する。凝集物は油分や有機酸,酸性基を有する水溶性高分子を含んでおり、処理水を加熱する工程で燃料の一部として燃やすことにより、廃棄物を削減できる効果がある。   In the process of heating the treated water in order to produce steam with the steam generator, the aggregate is transported from the water purifier by the belt conveyor 87. The aggregate contains an oil, an organic acid, and a water-soluble polymer having an acidic group, and has an effect of reducing waste by burning it as part of the fuel in the process of heating the treated water.

本実施形態の実施例を以下に示す。なお、本発明は、これら実施例に制限されるものではない。   An example of this embodiment is shown below. In addition, this invention is not restrict | limited to these Examples.

有機酸としてナフテン酸が220ppm溶解している試験水1リットル(ナフテン酸としては1mmol)を準備する。この水を今後「模擬汚水」とする。この模擬汚水のpHは6.9であった。   Prepare 1 liter of test water (1 mmol as naphthenic acid) in which 220 ppm of naphthenic acid is dissolved as an organic acid. This water will be referred to as “simulated sewage” in the future. The pH of this simulated sewage was 6.9.

ところで、ナフテン酸は環状炭化水素のカルボン酸の総称であり、環のサイズ,分岐のアルキル鎖の有無などにより分子量は異なる。本実施形態の実験では、これらの混合物を入手し、平均分子量を測定後使用した。測定によると平均分子量は220であった。また、ナフテン酸を水に溶解するため、ナフテン酸を予めアンモニウム塩構造にして加えた。   By the way, naphthenic acid is a general term for carboxylic acids of cyclic hydrocarbons, and the molecular weight varies depending on the size of the ring and the presence or absence of branched alkyl chains. In the experiment of this embodiment, these mixtures were obtained and used after measuring the average molecular weight. According to the measurement, the average molecular weight was 220. Further, in order to dissolve naphthenic acid in water, naphthenic acid was added in advance in an ammonium salt structure.

上記模擬汚水を攪拌中、酸性基を有する高分子としてカルボキシル基を有するポリアクリル酸(平均分子量は250,000)の5重量%水溶液1.44g(酸性基であるカルボキシル基の数としては1mmol)を加える。   While stirring the simulated sewage, 1.44 g of a 5% by weight aqueous solution of polyacrylic acid having a carboxyl group as a polymer having an acidic group (average molecular weight is 250,000) (the number of carboxyl groups that are acidic groups is 1 mmol) Add

更に三価の金属の塩として塩化鉄(III)の10重量%水溶液1.62g(鉄イオンの数としては1mmol)を加えると凝集物が析出する。この凝集物を濾取し、濾過液をさらに95℃に加熱することによって浄化水を得た。この浄化水をGCで定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下に低下した。なお、加熱前の水を分析した結果では、ナフテン酸濃度は10ppmであった。   When 1.62 g of a 10% by weight aqueous solution of iron (III) chloride (1 mmol as the number of iron ions) is added as a trivalent metal salt, aggregates are precipitated. The aggregate was collected by filtration, and the filtrate was further heated to 95 ° C. to obtain purified water. When this purified water was quantified by GC, the naphthenic acid concentration decreased to 1 ppm or less. As a result of analyzing the water before heating, the naphthenic acid concentration was 10 ppm.

本実施形態のプロセスにより水に溶解しているナフテン酸(分子量の小さいナフテン酸から分子量の大きなナフテン酸まで)の除去が可能であることを確認した。   It was confirmed that naphthenic acid dissolved in water (from low molecular weight naphthenic acid to high molecular weight naphthenic acid) can be removed by the process of this embodiment.

本実施例では、水処理量が1リットルと少量であるが、大量の水においても同様の処理が可能であり、同様の効果が期待できる。   In this embodiment, the water treatment amount is as small as 1 liter, but the same treatment is possible even with a large amount of water, and the same effect can be expected.

塩化鉄(III)の10重量%水溶液の代わりに、10重量%硫酸鉄水溶液2g(鉄イオンの数としては1mmol)を用いて、実施例1と同様の操作を行った。浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下に低下した。   The same operation as in Example 1 was performed using 2 g of a 10 wt% aqueous iron sulfate solution (1 mmol as the number of iron ions) instead of the 10 wt% aqueous solution of iron (III) chloride. When purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration decreased to 1 ppm or less.

塩化鉄(III)の10重量%水溶液の代わりに、10重量%ポリ塩化アルミニウム水溶液1.06g(アルミニウムイオンの数としては1mmol)を用いて、実施例1と同様の操作を行った。浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下に低下した。   The same operation as in Example 1 was carried out using 1.06 g of a 10 wt% polyaluminum chloride aqueous solution (1 mmol as the number of aluminum ions) instead of the 10 wt% aqueous solution of iron (III) chloride. When purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration decreased to 1 ppm or less.

塩化鉄(III)の10重量%水溶液の代わりに、10重量%硫酸アルミニウム水溶液1.71g(アルミニウムイオンの数としては1mmol)を用いて、実施例1と同様の操作を行った。浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下に低下した。   The same operation as in Example 1 was performed using 1.71 g of a 10 wt% aqueous solution of aluminum sulfate (1 mmol as the number of aluminum ions) instead of the 10 wt% aqueous solution of iron (III) chloride. When purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration decreased to 1 ppm or less.

以上実施例2から実施例4において、鉄やアルミニウム等の三価の金属の塩酸塩、あるいは硫酸塩といった金属塩を用いることにより、ナフテン酸を除去可能であることが示された。   As described above, in Examples 2 to 4, it was shown that naphthenic acid can be removed by using a trivalent metal hydrochloride such as iron or aluminum, or a metal salt such as sulfate.

ポリアクリル酸の5重量%水溶液1.44gの代わりに、ポリメタクリル酸の5重量%水溶液1.72g(酸性基であるカルボキシル基の数としては1mmol)を用いて、実施例1と同様の操作を行った。浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下に低下した。   The same operation as in Example 1 was carried out using 1.72 g of a 5 wt% aqueous solution of polymethacrylic acid (1 mmol as the number of carboxyl groups which are acidic groups) instead of 1.44 g of a 5 wt% aqueous solution of polyacrylic acid. Went. When purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration decreased to 1 ppm or less.

ポリアクリル酸の5重量%水溶液1.44gの代わりに、ポリスチレンスルホン酸の10重量%水溶液1.84g(スルホン酸基の数としては1mmol)を用いて、実施例1と同様の操作を行った。浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は5ppm以下に低下した。   The same operation as in Example 1 was performed using 1.84 g of a 10 wt% aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (1 mmol as the number of sulfonic acid groups) instead of 1.44 g of a 5 wt% aqueous solution of polyacrylic acid. . When purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration decreased to 5 ppm or less.

酸性基を有する高分子としてスルホン酸基などを有する水溶性高分子を用いても水に溶解している有機酸を除去できることが確かめられた。   It was confirmed that even when a water-soluble polymer having a sulfonic acid group or the like is used as the polymer having an acidic group, the organic acid dissolved in water can be removed.

実施例1において塩化鉄の水溶液にフェライト系の磁性粉を100mg添加した後、模擬汚水に添加した。凝集物が生成後、模擬汚水内に永久磁石を入れ、30秒後に引き上げると、凝集物の約90%が磁石表面に付着した。残りは試験水を入れた容器の表面にこびり付いていた。   In Example 1, 100 mg of ferrite-based magnetic powder was added to an aqueous solution of iron chloride, and then added to simulated sewage. After the agglomerates were generated, a permanent magnet was placed in the simulated sewage and pulled up 30 seconds later. About 90% of the agglomerates adhered to the magnet surface. The rest was stuck to the surface of the container containing the test water.

凝集物を除いた模擬汚水中のナフテン酸の濃度は10ppmであった。さらにこの水を95℃に加熱することによって浄化水を得た、この浄化水をGC分析で定量したところ、ナフテン酸濃度は1ppm以下であった。   The concentration of naphthenic acid in the simulated wastewater excluding the aggregates was 10 ppm. Further, purified water was obtained by heating the water to 95 ° C. When the purified water was quantified by GC analysis, the naphthenic acid concentration was 1 ppm or less.

以上より、磁性粉、及び磁石を用いることにより、濾過を行わなくとも、試験水中から有機酸を除去できることが確認された。   From the above, it was confirmed that the organic acid can be removed from the test water by using magnetic powder and a magnet without performing filtration.

なお塩化鉄の水溶液を加える前、具体的には酸性基を有する高分子の水溶液に磁性粉を混合させても同様の結果であった。   Similar results were obtained even when the magnetic powder was mixed with the aqueous solution of the polymer having an acidic group before adding the aqueous solution of iron chloride.

1 マイクロフロック
2 汚濁微粒子
3 フロック
4 磁性粉
5 有機酸
6 カルボキシル基を有する水溶性高分子
7 鉄の塩
8 凝集物
21,26,29,31,36,51,56,59,61,66,94 ポンプ
22,27,30,32,37,52,57,60,62,67,72,82,84,86,95 配管
23,53 第一の混合槽
24,34,54,64,68,93 オーバーヘッドスターラー
25,55 塩酸の水溶液のタンク
28,58 酸性基を有する水溶性高分子の水溶液のタンク
33,63 第二の混合槽
35 三価の金属塩の水溶液のタンク
38,76 バルブ
39 濾過部
40 濾過層
41 多孔質部材
42,73 第二の混合槽に液を投入する部分の先端
43 沈降槽
44 表面に凹凸のあるディスク
45 濾過層攪拌機構
65 金属塩の水溶液のタンク
69,74 ドラム
70 スクレイパー
71 凝集物集積容器
75,77 凝集物除去槽
81 油分抽出プラント
83 浄水装置
85 水蒸気発生装置
87 ベルトコンベア
91 加熱槽
92 ヒーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro floc 2 Contaminated fine particle 3 Floc 4 Magnetic powder 5 Organic acid 6 Water-soluble polymer 7 which has a carboxyl group 7 Iron salt 8 Aggregate 21, 26, 29, 31, 36, 51, 56, 59, 61, 66, 94 Pump 22, 27, 30, 32, 37, 52, 57, 60, 62, 67, 72, 82, 84, 86, 95 Piping 23, 53 First mixing tank 24, 34, 54, 64, 68, 93 Overhead stirrer 25, 55 Hydrochloric acid aqueous solution tanks 28, 58 Water-soluble polymer aqueous solution tanks 33, 63 with acid groups Second mixing tank 35 Trivalent metal salt aqueous solution tanks 38, 76 Valve 39 Filtration Part 40 Filtration layer 41 Porous members 42 and 73 The tip 43 of the portion where the liquid is poured into the second mixing tank 43 The sedimentation tank 44 The disk 45 with irregularities on the surface The filtration layer stirring mechanism 65 The metal salt Aqueous tanks 69, 74 Drum 70 Scraper 71 Aggregate collection container 75, 77 Aggregate removal tank 81 Oil extraction plant 83 Water purification device 85 Water vapor generation device 87 Belt conveyor 91 Heating tank 92 Heater

Claims (11)

凝集剤を用いて汚水中の有機物を凝集する工程と、
前記汚水を加熱する工程とを備えることを特徴とする水処理プロセス。
A process of aggregating organic matter in wastewater using a flocculant;
And a step of heating the waste water.
前記汚水を加熱する工程の後に、前記汚水を加熱する工程によって揮発した前記有機物を回収する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 1, further comprising a step of recovering the organic matter volatilized in the step of heating the wastewater after the step of heating the wastewater. 前記回収した有機物を、前記汚水を加熱する工程の燃料に用いることを特徴とする請求項2に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 2, wherein the recovered organic matter is used as a fuel in a step of heating the sewage. 前記凝集剤は、酸性基を有する高分子と三価の金属塩とを含むことを特徴とする請求項1に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 1, wherein the flocculant contains a polymer having an acidic group and a trivalent metal salt. 前記酸性基を有する高分子は、カルボキシル基であることを特徴とする請求項4に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 4, wherein the polymer having an acidic group is a carboxyl group. 前記汚水を加熱する工程は、前記水を40℃以上100℃以下とすることを特徴とする請求項1に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 1, wherein the step of heating the sewage is performed at 40 ° C. or more and 100 ° C. or less. 前記汚水を加熱する工程は、前記水を60℃以上100℃以下とすることを特徴とする請求項1に記載の水処理プロセス。   2. The water treatment process according to claim 1, wherein the step of heating the wastewater is performed at 60 ° C. or more and 100 ° C. or less. 前記有機物を凝集する工程は、磁性粉を加える工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の水処理プロセス。   The water treatment process according to claim 1, wherein the step of aggregating the organic matter includes a step of adding magnetic powder. 有機物を含む汚水に凝集剤を添加する機構と、
前記汚水を加熱する機構とを備えることを特徴とする浄水装置。
A mechanism for adding a flocculant to wastewater containing organic matter;
And a mechanism for heating the sewage.
前記凝集剤は、酸性基を有する高分子と三価の金属塩とを含むことを特徴とする請求項9に記載の浄水装置。   The water purifier according to claim 9, wherein the flocculant contains a polymer having an acidic group and a trivalent metal salt. 磁性粉を加える機構を備えることを特徴とする請求項9に記載の浄水装置。   The water purifier according to claim 9, further comprising a mechanism for adding magnetic powder.
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