JP2013252478A5

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Publication number: JP2013252478A5
Application number: JP2012128976A
Authority: JP
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2032-06-06

Description

石油、石炭、天然ガス、シェールガス、コールドベッドメタン(CBM)、オイルサンド、シュールオイルなどの産出或いは生産に伴って発生する油分含有排水や、例えば石油化学工場などから排出される油分含有排水中には、多量の油が含まれているため、このような油分含有排水から油分を選択的且つ効率よく分離する方法が求められている。

油分含有排水から油分を選択的に取り出す方法、すなわち油水分離方法としては、例えば、油分と水分の比重差を利用した方法や、薬品を使用した方法、膜濾過による方法などが知られており、中でも、大量の油分含有排水を処理できる技術として膜濾過による方法が注目されている。

実際の油分含有排水の処理においては、油分による目詰まりを避けるため、疎水性の膜を用いた膜ろ過が採用されることが多い。しかし、石油や天然ガスなどの産出或いは生産に伴って発生する油分含有排水の場合、油分が多いと言っても主成分は水であるため、疎水性の膜を用いて膜ろ過すると、油分含有排水が膜を透過し難いため、多量の被処理水を効率的に処理することが難しいという課題を抱えていた。
他方、このような油分含有排水を、親水性の膜を用いた膜ろ過によって処理すると、分離回収した油分含有排水には水分が多量に含まれることになり、油分の選択的分離回収という点で課題を抱えていた。

そこで本発明は、石油や天然ガスなどの産出或いは生産に伴って発生する油分含有排水から油分を選択的に分離する方法に関し、油分を選択的に且つ効率良く分離回収することができる、新たな油分含有排水の処理方法及びそのための処理装置を提案せんとするものである。

本発明は、被処理水としての油分含有排水を親水性膜に透過させて親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該油分含有水を疎水性膜に透過させて油分と油分除去水とに分離し、該油分除去水を前記親水性膜に透過させ、前記親水性ろ過水及び油分を回収することを特徴とする油分含有排水の処理方法を提案する。この際、前記親水性膜或いは疎水性膜を通過した液を、前記膜ろ過装置の入口に循環させて、クロスフロー方式で親水性膜からは水を、疎水性膜からは油分を回収できるようにするのが好ましい。

本発明はまた、油分含有排水を処理する油分含有排水の処理装置であって、親水性膜及び疎水性膜を備えた膜ろ過装置と、当該親水性膜から水を回収する回収手段と、当該疎水性膜から油分を回収する回収手段と、を備えた油水含有排水の処理装置を提案する。この際、前記親水性膜或いは疎水性膜を通過した液を、前記膜ろ過装置の入口に循環させる循環手段を設けるのが好ましい。

本発明が提案する油分含有排水の処理方法及び処理装置によれば、石油や天然ガスなどの産出或いは生産に伴って発生する油分含有排水から油分を選択的に且つ効率良く分離回収することができ、該油分含有排水から油分を除去した処理水を分離回収することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明の実施形態の一例に係る油分含有排水の処理方法（「本処理方法１」と称する）は、図１に示すように、被処理水（原水）としての油を含有する排水（「油分含有排水」と称する）を、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置２に供給し、親水性膜ろ過によって親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該親水性膜ろ過水を回収する一方、該油分含有水をさらに、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置３に供給し、クロスフロー式疎水性膜ろ過によって油分と油分除去水とに分離し、該油分を回収する一方、該油分除去水を前記被処理水（原水）に加えて、再度クロスフロー式の親水性膜ろ過装置に供給して循環処理することを特徴とする油分含有排水の処理方法である。

本発明が提案する油分含有排水の処理方法及び処理装置では、被処理水（原水）としての油分含有排水を、クロスフロー式の親水性膜ろ過装置に供給する。被処理水（原水）としての油分含有排水は水分比率が高く、油分が少ないので、クロスフロー式の親水性膜ろ過装置によって、油分が除去された親水性膜ろ過水と油分含有水とに効率良く分離することができる。
次に、当該油分含有水を、クロスフロー式の疎水性膜ろ過装置に供給する。当該油分含有水は、原水に比べて油分濃度が高いので、クロスフロー式疎水性膜ろ過によって、油分を選択的且つ効率的に分離回収することができる。そしてさらに、油分除去水を前記被処理水（原水）に加えて、前記工程を循環させることで、油分が除去された処理水（すなわち親水性膜ろ過水）と、水分の少ない油分とを選択的且つ効率よく回収することができる。

本処理方法１を実施するための装置としては、例えば、図１に示すように、被処理水（原水）としての油を含有する排水（「油分含有排水」と称する）を貯留する被処理水貯留タンク１と、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置２と、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置３と、原水を被処理水貯留タンク１に供給する原水供給管４と、被処理水貯留タンク１内の油分含有排水を親水性膜ろ過装置２に供給する配管５と、配管５の中間部に配設された循環ポンプ６と、親水性膜ろ過装置２で分離された親水性膜ろ過水を循環系外に排出する処理水排出管７と、親水性膜ろ過装置２で分離された油分含有水を疎水性膜ろ過装置３に供給する配管８と、疎水性膜ろ過装置３で分離された油分を循環系外に排出する油分排出管９と、疎水性膜ろ過装置３で分離された油分除去水を被処理水貯留タンク１に供給する返送管１０とを備えた、油分含有排水の処理装置を一例として挙げることができる。但し、このような処理装置に限定する趣旨ではない。例えば、被処理水貯留タンク１を省略して、疎水性膜ろ過装置３で分離された油分除去水を親水性膜ろ過装置２に供給するように構成することも、その他の構成とすることもできる。
以下、上記処理装置の構成について詳述する。

クロスフローろ過方式の親水性膜ろ過装置２としては、例えば、親水性膜の外壁面側に沿って平行に油分含有排水（被処理水）を送液し、親水性相互作用により、水分を選択的に親水性膜の外壁面側から内壁面側に透過させ、膜面を透過した水分を、処理水排出管７を通じて親水性膜ろ過水として循環系外に排出する一方、膜面を透過しない成分を、配管８を通じて、油分含有水として疎水性膜ろ過装置３に供給するように構成することができる。

具体的には、疎水性膜の外壁面側に沿って平行に油分含有水（被処理水）を送液し、疎水性相互作用により、油分を選択的に疎水性膜の外壁面側から内壁面側に透過させ、膜面を透過した油分を、油分排出管９を通じて循環系外に排出する一方、膜面を透過しない成分を、油分除去水として返送管１０を通じて被処理水貯留タンク１に供給するようにすればよい。

このようにクロスフローろ過方式の疎水性膜ろ過装置３では、分離膜の一方の膜面に油分含有水を供給し、分離膜を透過した油分を分離膜の他方の膜面（透過側分離膜面）から回収する際、油分含有水供給側分離膜面に平行に油分含有水を流して油分の分離を行うため、分離膜表面に付着した油分以外の固形分をその膜表面から剥離させることができ、長期に渡って安定した運転を行うことができる。また、クロスフローろ過方式では、外壁面側を流れる被処理水の膜面流速が速くなるほど、膜表面の目詰まりが少なくなり、高い濾過流量を長時間保ちながら油水分離を行うことができるようになる。

（循環ポンプ６）
循環ポンプ６を駆動させることによって、被処理水貯留タンク１内の被処理水としての油分含有排水を配管５を介して親水性膜ろ過装置２に送液させることができる。
ポンプ６としては、必要な流量で送液可能なものであれば特に制限なく用いることができ、例えばトロコイドポンプ、ベーンポンプ等を挙げることができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の実施形態の他の一例に係る油分含有排水の処理方法（「本処理方法２」と称する）は、上記本処理方法１における親水性膜ろ過装置２による親水性膜ろ過と、疎水性膜ろ過装置３による疎水性膜ろ過との順序を逆にした処理方法である。
すなわち、本処理方法２は、図２に示すように、被処理水（原水）としての油分含有排水を、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置３に供給し、疎水性膜ろ過によって油分と油分除去水とに分離し、該油分を回収する一方、該油分除去水を、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置２に供給し、親水性膜ろ過によって親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該親水性膜ろ過水を回収する一方、該油分含有水に前記被処理水（原水）を加えて、再度クロスフロー式の疎水性膜ろ過装置３に供給して循環処理することを特徴とする油分含有排水の処理方法である。

本処理方法２を実施するための装置としては、例えば図２に示すように、被処理水（原水）としての油分含有排水を貯留する被処理水貯留タンク１と、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置３と、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置２と、原水を被処理水貯留タンク１に供給する原水供給管４と、被処理水貯留タンク１内の油分含有排水を疎水性膜ろ過装置３に供給する配管２１と、配管２１の中間部に配設された循環ポンプ６と、疎水性膜ろ過装置３で分離された油分を循環系外に排出する油分排出管９と、疎水性膜ろ過装置３で分離された油分除去水を親水性膜ろ過装置２に供給する配管２２と、親水性膜ろ過装置２で分離された親水性膜ろ過水を循環系外に排出する処理水排出管７と、親水性膜ろ過装置２で分離された油分含有水を被処理水貯留タンク１に供給する返送管２３とを備えた、油分含有排水の処理装置を一例として挙げることができる。但し、このような処理装置に限定する趣旨ではない。例えば、被処理水貯留タンク１を省略して、親水性膜ろ過装置２で分離された油分含有水を疎水性膜ろ過装置３に供給するように構成することも、その他の構成とすることもできる。

なお、本処理方法１及び２において、原水としての油分含有排水中の油濃度は変動するため、油分の回収量や水（処理水）の回収量を安定させるための制御及び操作を行うのが好ましい。具体的には、例えば親水性膜ろ過装置２及び／或いは疎水性膜ろ過装置３の吸引側にサクションポンプ等を設け、循環ライン及び／或いは貯留タンクの油分濃度に応じてサクションポンプを制御することで、油分の回収量及び水（処理水）の回収量を安定させることができる。

＜第３の実施形態＞
油分含有排水の処理装置の他例として、前記配管５と、前記循環ポンプ６と、前記親水性膜ろ過装置２と、前記配管８と、当該疎水性膜ろ過装置３と、返送管１０とを同一の気密系内に配置してなる構成を備えた油分含有排水の処理装置を挙げることができる。
この際、同一の気密系内に配置するとは、空気が漏れないように連結されていることを意味し、具体的には、前記循環ポンプ６を駆動させることにより、被処理水貯留タンク１内の油分含有排水を、配管５、親水性膜ろ過装置２、配管８、疎水性膜ろ過装置３及び返送管１０を通じて被処理水貯留タンク１に戻すことができるように構成されていることを意味する。

例えば、図３及び図４に示すように、被処理水（原水）としての油を含有する排水（「油分含有排水」と称する）を貯留する被処理水貯留タンク１と、親水性膜ろ過室１２及び疎水性膜ろ過室１３を備えたろ過装置１１と、原水を被処理水貯留タンク１に供給する原水供給管４と、被処理水貯留タンク１内の油分含有排水をろ過装置１１に供給する配管５と、配管５の中間部に配設された循環ポンプ６と、ろ過装置１１で分離された親水性膜ろ過水を循環系外に排出する処理水排出管７と、ろ過装置１１で分離された油分を循環系外に排出する油分排出管９と、ろ過装置１１で分離された油分除去水を被処理水貯留タンク１に供給する返送管１０と、を備えた処理装置を構成することができる。

親水性膜ろ過室１２は、気密室内に複数の親水性膜１２ａを適宜間隔をおいて配設し、親水性膜１２ａの膜面と平行に油分含有排水を流通させ、親水性膜１２ａ内を透過した親水性膜ろ過水を処理水排出管７を通じて系外に排出させる一方、親水性膜１２ａを透過しない油分含有水を配管８を通じて疎水性膜ろ過室１３に供給するように構成することができる。

疎水性膜ろ過室１３は、気密室内に複数の疎水性膜１３ａを、適宜間隔をおいて配設し、疎水性膜１３ａの膜面と平行に前記油分含有水を流通させ、疎水性膜１３ａ内を透過した油分を油分排出管９を通じて系外に排出させる一方、疎水性膜１３ａを透過しない油分除去水を、返送管１０を通じて被処理水貯留タンク１に供給するように構成することができる。

＜その他の実施形態＞
被処理水（原水）としての油分含有排水を、親水性膜及び疎水性膜を備えた膜ろ過装置に供給し、親水性膜からは水を、疎水性膜からは油分を同時に回収できるようにするには、例えば、親水性膜及び疎水性膜を一体化して備えた膜ろ過装置と、当該親水性膜から水を回収する回収手段と、当該疎水性膜から油分を回収する回収手段と、を備えた油水含有排水の処理装置によって実施することも可能である。

Claims

被処理水としての油分含有排水を親水性膜に透過させて親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該油分含有水を疎水性膜に透過させて油分と油分除去水とに分離し、該油分除去水を前記親水性膜に透過させ、前記親水性ろ過水及び油分を回収することを特徴とする油分含有排水の処理方法。
被処理水としての油分含有排水を疎水性膜に透過させて油分と油分除去水とに分離し、該油分除去水を親水性膜に透過させて親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該油分含有水を前記疎水性膜に透過させ、前記親水性ろ過水及び油分を回収することを特徴とする油分含有排水の処理方法。
被処理水としての油分含有排水を、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置に供給し、親水性膜ろ過によって親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該親水性膜ろ過水を回収する一方、該油分含有水をさらに、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置に供給し、疎水性膜ろ過によって油分と油分除去水とに分離し、該油分を回収する一方、該油分除去水に前記被処理水を加えて、前記クロスフロー式の親水性膜ろ過装置に供給し、循環処理することを特徴とする油分含有排水の処理方法。
被処理水としての油分含有排水を、疎水性膜を用いたクロスフロー式の疎水性膜ろ過装置に供給し、疎水性膜ろ過によって油分と油分除去水とに分離し、該油分を回収する一方、該油分除去水を、親水性膜を用いたクロスフロー式の親水性膜ろ過装置に供給し、親水性膜ろ過によって親水性膜ろ過水と油分含有水とに分離し、該親水性膜ろ過水を回収する一方、該油分含有水に前記被処理水を加えて、前記クロスフロー式の疎水性膜ろ過装置に供給し、循環処理することを特徴とする油分含有排水の処理方法。
被処理水としての油分含有排水を貯留する被処理水貯留タンクと、
前記被処理水貯留タンクに貯留された油分含有排水を循環させる循環ポンプと、
親水性膜ろ過室と疎水性膜ろ過室とを備え、前記循環ポンプにより供給された油分含有排水から親水性膜ろ過水と油分とを回収できるろ過装置と、
前記ろ過装置で分離された油分除去水を、前記被処理水貯留タンクに供給する返送管と、
を備えたことを特徴とする油分含有排水の処理装置。
循環ポンプにより、前記被処理水或いは前記油分除去水を前記親水性膜或いは前記疎水性膜に透過させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の油分含有排水の処理方法。
前記被処理水と前記油分除去水とを被処理水貯留タンクに貯留することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の油分含有排水の処理方法。