JP2013249464A - 石油汚染物質洗浄用組成物およびこれを用いた洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】原油タンクまたは石油精製施設から発生する石油汚染物質としてのオイルやスラッジを分離して洗浄する石油汚染物質洗浄用組成物、およびこれを用いた洗浄方法を提供すること。
【解決手段】本発明の石油汚染物質の洗浄方法は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合し熟成させる洗浄用組成物混合および熟成段階と、前記洗浄用組成物混合および熟成段階で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる汚染物質分離段階と、前記汚染物質分離段階を経た後、前記洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら循環させて、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる脱気および酸化段階とを含んでなる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の石油汚染物質の洗浄方法は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合し熟成させる洗浄用組成物混合および熟成段階と、前記洗浄用組成物混合および熟成段階で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる汚染物質分離段階と、前記汚染物質分離段階を経た後、前記洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら循環させて、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる脱気および酸化段階とを含んでなる。
【選択図】図1
Description
本発明は、石油保管タンクまたは石油精製施設から発生する石油汚染物質を洗浄する石油汚染物質洗浄用組成物およびこれを用いた洗浄方法に係り、さらに詳しくは、チョングッチャン(清麹醤:韓国料理に使われる、発酵させた大豆のペーストであって、韓国の納豆と言われている)内に存在する様々な種類の微生物を用いて、石油精製施設から発生する石油汚染物質としてのオイルやスラッジを分離して洗浄する石油汚染物質洗浄用組成物およびこれを用いた洗浄方法に関する。
従来では、精油および石油化学工場の石油保管タンクまたは石油精製施設を定期保守する前に、石油保管タンクまたは石油精製施設内に残存する有害ガスをスチームパージ(steam purge)を用いて大気中に排出させ、人夫が直接石油保管タンクまたは石油精製施設内に入って石油汚染物質を除去する掃除作業を行った。ところが、このような掃除方法は、作業人夫が石油保管タンクまたは石油精製施設内に進入する前に、石油保管タンクまたは石油精製施設内に存在する有害ガスおよび可燃性物質を優先的に除去しなければならないが、従来ではこのような除去作業を行うために長時間の過度なスチームパージによって空気汚染、エネルギー過消費、並びに多量のスラッジおよび廃水が発生するという問題点があった。
さらに、石油保管タンクまたは石油精製施設内の有害ガスの排気および可燃性物質の除去が完全に行われないため、作業者の生命を脅かしたり健康に悪影響を及ぼしたりすることが度々発生している。
かかる問題点を解決するために、界面活性剤と酵素とが混合された洗浄剤を循環させて石油保管タンクまたは石油精製施設の内部を掃除する方法が使われているが、このような従来の方法は、洗浄水の温度が100℃以上のとき、石油精製施設の内部に洗浄剤を投入して洗浄する方法であって、このような温度条件では洗浄剤に含有された酵素の活性化が低下して優れた洗浄効果を示すことができないという問題点があった。
本発明の目的は、精製水、チョングッチャン(清麹醤)粉末および界面活性剤を含んでなり、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れた石油汚染物質洗浄用組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、酵素活性化段階を介して、チョングッチャン粉末に含有された酵素が活性化し、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れるうえ、有害ガス分離除去、油水分離、硫化鉄の酸化、および廃水の質の向上などといった卓越した効果を示す、石油汚染物質の洗浄方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を含んでなることを特徴とする、石油汚染物質洗浄用組成物を提供する。
本発明の好適な特徴によれば、前記石油汚染物質洗浄用組成物は精製水77〜89重量%、チョングッチャン粉末1〜3重量%および界面活性剤10〜20重量%を含んでなってもよい。
本発明のさらに好適な特徴によれば、前記石油汚染物質洗浄用組成物は、pHが8以下であり、酵素活性化温度が35〜45℃であってもよい。
本発明のさらに好適な特徴によれば、前記界面活性剤はアルキルアミンオキシドからなってもよい。
また、本発明の他の観点によれば、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合し熟成させる洗浄用組成物混合および熟成段階と、前記洗浄用組成物混合および熟成段階で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる汚染物質分離段階と、前記汚染物質分離段階を経た後、前記洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら循環させ、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる脱気および酸化段階とを含んでなることを特徴とする、石油汚染物質の洗浄方法を提供する。
本発明の好適な特徴によれば、前記洗浄用組成物混合および熟成段階は5〜10日間行われてもよい。
本発明のさらに好適な特徴によれば、前記汚染物質分離段階は4〜12時間行われてもよい。
本発明に係る石油汚染物質洗浄用組成物は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を含んでなり、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れる。
また、本発明に係る石油汚染物質の洗浄方法は、チョングッチャン粉末に含有された酵素を活性化させて、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れるうえ、有害ガス分離除去、油水分離、硫化鉄の酸化、および廃水の質の向上などといった卓越した効果を示す洗浄方法を提供する。
以下、本発明の好適な実施例と各成分の物性を詳細に説明する。これらの実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度に詳細に説明するためのもので、本発明の技術的思想および範疇を限定するものではない。
本発明に係る石油汚染物質洗浄用組成物は、精製水77〜89重量%、チョングッチャン粉末1〜3重量%および界面活性剤10〜20重量%を含んでなることが好ましい。
前記チョングッチャン粉末は、精製水77〜89重量%に対して1〜3重量%混合され、含有されている多数の酵素により、石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れる洗浄用組成物を提供する役割を果たす。
チョングッチャンは、発酵過程を経ると、チョングッチャン1g当り10億匹程度の細菌が存在し、このような細菌の増殖過程で有益菌の体内から各種タンパク質分解酵素、糖分解酵素、繊維質分解酵素および脂肪分解酵素などの成分が作られる。
さらに、豆の成分が分解されながら各種抗癌物質、抗酸化物質および免疫増強物質などの生理活性物質も生成される。このようなチョングッチャン粉末は、オイルとスラッジとが混合された石油汚染物質から石油成分(重油、ワックスおよびポリマーを含む)を分離する役割を果たす。分離された石油成分は洗浄水の上層部に集められて回収後に再使用することができ、脱脂と酸化の過程を経てその量が90〜95%減ったスラッジ沈殿物は回収して廃棄処分する。
このように、チョングッチャン粉末が含有された洗浄用組成物は、循環させて石油汚染物質を処理する過程に再使用され、石油汚染物質処理過程の完了後には廃水処理工程を介して処理する程度と低い汚染度を示す。
この際、本発明で使用されるチョングッチャンは、食用を目的として選択された種菌のみを用いたものではなく、稲わらに寄生している全ての雑菌とバシラス細菌(Bacillus bacteria)で発酵させて製造されたものを使用するが、家庭で直接手作りするチョングッチャンは、全ての雑菌とバシラス細菌で発酵させて製造される。このように家庭で製造されたチョングッチャンは、食用を目的として商品化されたチョングッチャンに比べてオイル分離性能が著しい。
前記界面活性剤は、精製水77〜89重量%に対して10〜20重量%混合され、前記チョングッチャン粉末と共に精製水に投入されて石油汚染物質の分離および洗浄効果がさらに向上した洗浄用組成物を提供する役割を果たす。
また、前記界面活性剤は、石油汚染物質の主成分であるオイルおよびスラッジに浸透してオイルおよびスラッジをウォーターウェット(Water Wetting)させてスラッジからオイル成分が分離されるようにする役割を果たし、界面活性剤に含有されている酸素は、FeSやH2Sなどの有害危険物質を酸化させて安定な物質に変化させ、石油汚染物質が石油成分、水およびスラッジに分離されることを促進させる役割を果たす。
この際、前記界面活性剤は、半極性タイプ(Semi Polar Type)のアルキルアミンオキシドを使用することが好ましい。
上述したような成分からなる石油汚染物質洗浄用組成物は、pHが8以下であり、35〜45℃の酵素活性温度を示す。
本発明に係る石油汚染物質の洗浄方法は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合し熟成させる洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)と、前記洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる汚染物質分離段階(S103)と、前記汚染物質分離段階(S103)を経た後、前記洗浄循環水の温度を100〜110℃に昇温させながら循環させて、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる脱気および酸化段階(S105)とを含んでなる。
前記洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合する段階であって、精製水77〜87重量%、チョングッチャン粉末1〜3重量%および界面活性剤10〜20重量%を攪拌器に投入して攪拌した後、常温で5〜10日間熟成させる段階である。
前記汚染物質分離段階(S103)は、前記洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる段階であって、前記洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)を介して混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合すると、チョングッチャン粉末に存在するバクテリアおよび酵素が活性化してオイルやスラッジなどの石油汚染物質を分解および洗浄する効果がさらに向上する。
この際、洗浄循環水に投入される洗浄用組成物は、洗浄循環水98〜99重量%に対して1〜2重量%投入されることが好ましく、洗浄用組成物が投入された洗浄循環水は、洗浄用組成物に含有されたチョングッチャン粉末に存在するバクテリアおよび酵素が活性化した後に石油汚染物質に適用されるため、有害ガス分離除去、油水分離、硫化鉄の酸化、および廃水の質の向上などといった卓越した効果を示す。
このような汚染物質分離段階(S103)は、前記洗浄用組成物混合および熟成段階(S101)で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に投入し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して4〜12時間循環させることにより行われるが、この際、前記石油汚染物質の残存する装置としては、原油タンク、石油精製施設が代表的であるが、その他にもVDU、FCC、RFCC、HOC、MEROX、RDS、COKER、NCC、AMINE SYSTEM、FLARE DRUMなどが挙げられる。
前記脱気および酸化段階は、前記汚染物質分離段階を経た後、前記洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら循環させて、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる段階であって、前記汚染物質分離段階(S103)を経た洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら再循環させて、石油汚染物質の存在する装置内に可燃ガスを分離し、汚染物質を酸化させて安全な物質に変化させる段階である。
このような脱気および酸化段階(S105)を経た後には、石油汚染物質の存在する装置内の有害ガスとしての硫化水素および可燃ガスの濃度を測定し、目標値に到達すると、洗浄水の循環を中止した後、洗浄水を装置の外に排出し、装置の内部を開放して大気中に空気が注入されるようにする。
以下、本発明に係る石油汚染物質洗浄用組成物の製造方法、およびその製造方法によって製造された石油汚染物質洗浄用組成物の洗浄力について、実験例を挙げて説明する。
実験例1:チョングッチャンを用いて、精油および石油化学工程装置から常に発生するオイルスラッジに対する分離洗浄実験を行い、結果を図2に示す。
−実験概要
1)ビーカーにサンプル酵素を敷き、その上に重油付き小石をのせて水を小石が浸かる程度に注ぐ。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
1)ビーカーにサンプル酵素を敷き、その上に重油付き小石をのせて水を小石が浸かる程度に注ぐ。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
−試料
1)重油(heavy oil):現代精油AR、API=16、原油(crude):CHA54、DUR42、SLE4。
2)酵素(enzyme);A:Blank、B:稲わら、C:チョングッチャン、D:味噌。
1)重油(heavy oil):現代精油AR、API=16、原油(crude):CHA54、DUR42、SLE4。
2)酵素(enzyme);A:Blank、B:稲わら、C:チョングッチャン、D:味噌。
図2に示すように、チョングッチャンの場合は、静置された状態であるにも拘らず、10時間経過後、小石の上部についた重油が小石から綺麗に分離されて水上にフロート(floating)された。
C≫D>B≫Aの順であって、味噌と稲わらも効果があったが、チョングッチャンがより際立った効果を示した。
攪拌(agitation)が可能であれば24時間以内に完全分離されるであろうと判断され、チョングッチャンに入っている多様な生理活性物質中の様々な酵素がオイルの分解分離酵素として作用することが分かる。
実験例2.家庭で手作りしたチョングッチャンと日本納豆のナットウキナーゼのオイル分解分離性能を実験し、結果を図3に示す。
−実験概要
1)セットアップ(set-up):チョングッチャン1g、重油付き小石1個、水50g。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
1)セットアップ(set-up):チョングッチャン1g、重油付き小石1個、水50g。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
−試料
1)重油:現代精油AR、API=16、原油:CHA54、DUR42、SLE4。
2)酵素;A:生チョングッチャン、B:乾燥チョングッチャン、C:生納豆、D:乾燥納豆。
1)重油:現代精油AR、API=16、原油:CHA54、DUR42、SLE4。
2)酵素;A:生チョングッチャン、B:乾燥チョングッチャン、C:生納豆、D:乾燥納豆。
図3に示すように、B≫A>D=Cの順であって、乾燥チョングッチャンのオイル分解分離性能が最も優れることが分り、8時間経過後にはB≫D>A>C、24時間経過後にはB≫A>D>C、32時間経過後にはB>A>D=Cの順であった。
この結果より、チョングッチャンと納豆が両方ともオイルの分解分離能力を持っているが、乾燥チョングッチャンの方が最も優れることが分かる。
実験例3:チョングッチャン酵素とアミンオキシド(A−O、ジメチルラウリルアミンオキシド)を共に活用してオイルの分解分離向上可能性実験を行い、結果を図4に示す。
−実験概要
1)セットアップ(set-up);チョングッチャン2g、A−O(12%)1.5mL、重油付き小石1個、水100mL。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
1)セットアップ(set-up);チョングッチャン2g、A−O(12%)1.5mL、重油付き小石1個、水100mL。
2)40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
−試料
a:乾燥チョングッチャン単独、b:A−O単独、c:A−O+生納豆、d:A−O+乾燥納豆、e:乾燥納豆を入れて8日間熟成させたA−O、f:A−O+乾燥チョングッチャン。
a:乾燥チョングッチャン単独、b:A−O単独、c:A−O+生納豆、d:A−O+乾燥納豆、e:乾燥納豆を入れて8日間熟成させたA−O、f:A−O+乾燥チョングッチャン。
図4に示すように、乾燥納豆を入れて8日間熟成させたA−Oサンプルが最も優れたオイルの分解分離性能を示すことが分かる。また、A−O混合の場合は、乾燥納豆と生納豆の性能差が殆どなく、乾燥チョングッチャン+A−Oの場合は、 単純乾燥チョングッチャンに比べて、さらに速く分離され、分離フロートされたオイルが分解されてさらに拡散することが分かる。その上、実験終了後に水洗を行ったところ、小石の清浄度(Cleanliness)がf>a>e>d=c>bの順であって、チョングッチャンの場合は納豆と単純A−Oの場合より一層さらにオイルが多く除去されることが分かる。
−オイル分離フローティング効果の比較
3時間経過後:e>f、d、c>b>a、8時間経過後:e≫f、d、c、b>a、21時間経過後:e>c>a>b>d、f。
3時間経過後:e>f、d、c>b>a、8時間経過後:e≫f、d、c、b>a、21時間経過後:e>c>a>b>d、f。
よって、チョングッチャンを単独で使用する場合に比べてチョングッチャン+A−Oの場合がさらに速い分離速度を有し、A−Oに納豆を予め入れて熟成させることにより酵素SaturatedされたA−Oのオイル分離効果が最も速くて良いことが分かる。
実験例4:製造社の異なるチョングッチャンとその濃度変化によるオイルの分解分離性能を比較し、結果を図5に示す。
−実験概要
1)キムゼ産(共産品)チョングッチャンとシュジ産(ホームメイド)チョングッチャンのオイル分離性能の比較。
2)それぞれ水に飽和させて飽和上澄み液100%と40%水溶液のオイル分離性能を比較する。40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
1)キムゼ産(共産品)チョングッチャンとシュジ産(ホームメイド)チョングッチャンのオイル分離性能の比較。
2)それぞれ水に飽和させて飽和上澄み液100%と40%水溶液のオイル分離性能を比較する。40℃の発酵器に入れて一定の時間発酵させた後、分離状態を確認する。
−試料
A:キムゼ産粉末乾燥チョングッチャン(CJ−KJ)、B:シュジ産(ホームメイド)乾燥粉末チョングッチャン(CJ−SJ)。
A:キムゼ産粉末乾燥チョングッチャン(CJ−KJ)、B:シュジ産(ホームメイド)乾燥粉末チョングッチャン(CJ−SJ)。
−セットアップ(set-up);A:CJ−KJ40%飽和液、B:CJ−KJ100%飽和液、C:CJ−SJ40%飽和液、D:CJ−SJ100%飽和液。
図5に示すように、ホームメイドチョングッチャンの性能が著しく優れることが分かり、シュジ産(ホームメイド)の場合は、40%の分離/分解速度が100%より低かったが、24時間後にはほぼ同じ結果が導出された。
−オイル分離フローティング効果の比較
1時間経過後:D>A>B=C、5時間経過後:D>A>B>C、8時間経過後:D≫A>C>B、12時間経過後:D>C>A>B、24時間経過後:D>=C≫A>=B、27時間経過後:D>=C≫A>B
1時間経過後:D>A>B=C、5時間経過後:D>A>B>C、8時間経過後:D≫A>C>B、12時間経過後:D>C>A>B、24時間経過後:D>=C≫A>=B、27時間経過後:D>=C≫A>B
したがって、ホームメイドチョングッチャンのオイル分離性能が著しく良いことが分かる。共産品であるキムゼ産チョングッチャンは、食用に有害な雑菌を除去した、選択された種菌のみで発酵させるから、石油の分解に役立つ雑菌および雑菌が作る酵素が少ないものと推定される。
また、チョングッチャンの濃度とオイル分離速度との間には相関関係があることが分かる。
前記実験例1〜4から分かるように、本発明に係る石油汚染物質洗浄用組成物は、精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を含んでなり、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れる。
また、本発明に係る石油汚染物質の洗浄方法は、チョングッチャン粉末に含有された酵素を活性化させて、オイルやスラッジなどの石油汚染物質の分解および洗浄効果に優れるうえ、有害ガス分離除去、油水分離、硫化鉄の酸化、および廃水の質の向上などといった卓越した効果を示す。
S101 洗浄用組成物混合および熟成段階
S103 汚染物質分離段階
S105 脱気および酸化段階
S103 汚染物質分離段階
S105 脱気および酸化段階
Claims (6)
- 精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を含んでなり、
pHが8以下であり、酵素の活性化温度が35〜45℃であることを特徴とする、石油汚染物質洗浄用組成物。 - 前記石油汚染物質洗浄用組成物が精製水77〜89重量%、チョングッチャン粉末1〜3重量%および界面活性剤10〜20重量%を含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の石油汚染物質洗浄用組成物。
- 前記界面活性剤がアルキルアミンオキシドからなることを特徴とする、請求項1または2に記載の石油汚染物質洗浄用組成物。
- 精製水、チョングッチャン粉末および界面活性剤を混合し熟成させる洗浄用組成物混合および熟成段階と、
前記洗浄用組成物混合および熟成段階で混合および熟成された洗浄用組成物を、35〜45℃の温度で加熱された洗浄循環水に混合し、これを石油汚染物質の残存する装置に投入して循環させる汚染物質分離段階と、
前記汚染物質分離段階を経た後、前記洗浄循環水を100〜110℃の温度に昇温させながら循環させて、装置内の可燃ガスを分離し、有害ガスと汚染物質を酸化させる脱気および酸化段階とを含んでなることを特徴とする、石油汚染物質の洗浄方法。 - 前記洗浄用組成物混合および熟成段階が5〜10日間行われることを特徴とする、請求項4に記載の石油汚染物質の洗浄方法。
- 前記汚染物質分離段階が4〜12時間行われることを特徴とする、請求項4に記載の石油汚染物質の洗浄方法。
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