JP2014159018A - 含油洗浄廃水の凝集処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)含油廃水に無機凝結剤(硫酸バンド、ポリ塩化アルニミニウム(以下、PACと記す。)等)を添加し、含油廃水中の不溶解物を凝集させて微細な凝結粒子を形成させ、ついでアニオン系高分子凝集剤を添加し、凝結粒子を凝集させて凝集フロックを形成した後、凝集フロックと処理水とを分離する凝集処理方法。
しかし、(1)の凝集処理方法では、多量の無機凝結剤が必要となるため、凝集フロックからなる汚泥の発生量が多くなり、処理コストが高くなる。
(2)含油廃水にカチオン系有機凝結剤(カチオン系高分子凝集剤)を添加し、ついでアニオン系高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成した後、凝集フロックと処理水とを分離する凝集処理方法(特許文献1、2)。
しかし、(2)の凝集処理方法では、含油廃水のSS濃度によって凝集性が変動する傾向があり、特にSS濃度が100mg/L以下の希薄な含油洗浄廃水では、凝集性能が発揮されず、処理水の水質が悪化する場合がある。
(3)SS濃度が300mg/L以下の廃水に汚泥等のSS濃度の高い廃水を添加してSS濃度を500mg/L以上に調整した後、無機凝結剤および有機凝結剤を添加し、ついで高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成した後、凝集フロックと処理水とを分離する凝集処理方法(特許文献3)。
しかし、(3)の凝集処理方法では、油分等の不溶解物を多量に含む含油洗浄廃水に対しては、SS濃度の高い廃水の添加量が多くなるため、薬剤の使用量が増えたり、分離された汚泥の脱水性の悪化を招いたりする。
本発明の含油洗浄廃水の凝集処理方法においては、カチオン系高分子凝集剤を添加する前に、含油洗浄廃水にSS濃度が5000mg/L以上である廃水を添加して、含油洗浄廃水のSS濃度を200〜500mg/Lに調整することが好ましい。
「含油廃水」とは、油分を含む水を意味し、油分以外のSS、イオン性成分等を含んでいてもよい。
「含油洗浄廃水」とは、油分およびイオン性成分を含む水を意味し、油分以外のSS等を含んでいてもよい。
「イオン性成分」とは、洗浄剤に含まれるアニオン電荷を有する物質を意味する。
「懸濁物質(SS)」とは、JIS K 0102:2008にしたがって含油廃水を孔径1μmのろ過材でろ過したとき、ろ過材上に残留する物質を意味する。
「構成単位」とは、モノマーが重合することによって形成されたモノマー分子から構成されるモノマー単位、またはモノマー単位のペンダント基と他のモノマー単位のペンダント基との反応によってペンダント基同士が連結した2つ以上のモノマー単位からなる単位を意味する。
「凝集剤」とは、水中に分散している油分、油分以外のSS等の不溶解物を凝集して凝集フロックを形成する機能を有する薬剤を意味する。
「高分子凝集剤」とは、複数の構成単位から構成された構造を有する化合物からなる凝集剤を意味する。
「カチオン系高分子凝集剤」とは、カチオン性を示す官能基を有する高分子凝集剤を意味する。
「アニオン系高分子凝集剤」とは、アニオン性を示す官能基を有する高分子凝集剤を意味する。
「凝集処理」とは、水中に分散している油分、油分以外のSS等の不溶解物を凝集して凝集フロックを形成し、凝集フロックを分離して処理水を得ることを意味する。
「凝集フロック」とは、水中に分散している油分、油分以外のSS等の不溶解物が凝集した集合体を意味する。
「汚泥」とは、廃水から分離した凝集フロックからなる泥状の廃棄物を意味する。
「SS濃度」は、JIS K 0102:2008にしたがい、ろ過材として孔径1μmのガラス繊維ろ紙を用いて測定する。
本発明の含油洗浄廃水の凝集処理方法は、SS濃度が500mg/L以下である含油洗浄廃水に、特定のアミジン系ポリマーを含むカチオン系高分子凝集剤を添加した後、アニオン系高分子凝集剤を添加する方法である。
含油洗浄廃水としては、例えば、各種工場(食品製造工場、機械工場、印刷工場、自動車製造工場、整備工場、化学工場等)において用いた油(植物油、鉱物油等)が付着した機械や設備、油とともに汚れ成分(塵、埃等)等がさらに付着した機械や設備等を洗浄剤を用いて洗浄したり、クリーニング工場、家庭等において洗濯物を洗浄剤を用いて洗濯したりした際に発生し、排出される含油洗浄廃水が挙げられる。
洗浄剤は、通常、アニオン電荷を有するイオン性成分を含む。イオン性成分としては、界面活性剤、アルカリ剤、キレート剤等が挙げられる。アニオン電荷を有する界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤等が挙げられる。洗浄剤は、非イオン系界面活性剤を含んでいてもよい。
含油洗浄廃水に含まれる油分量の指標として、含油洗浄廃水からのn−ヘキサン抽出物の量を用いることができる。含油洗浄廃水からのn−ヘキサン抽出物の量は、10〜3000mg/Lが好ましく、10〜1000mg/Lがより好ましい。
調整含油洗浄廃水のSS濃度は、200〜500mg/Lが好ましく、300〜450mg/Lがより好ましい。調整含油洗浄廃水のSS濃度が前記範囲内であれば、良好な凝集フロックを形成でき、油分や油分以外のSSを効率よく分離でき、処理水の水質が大きく改善される。
高SS廃水のSS濃度は、少量の添加量で含油洗浄廃水のSS濃度を高めることができる点から、5000mg/L以上であり、10000mg/L以上が好ましい。なお、SS濃度が過度に高い廃水は移送効率が悪いため、高SS廃水のSS濃度は、40000mg/L以下が好ましい。
含油洗浄廃水のpHは、3.0〜12.0が好ましく、4.0〜8.0がより好ましい。
カチオン系高分子凝集剤は、下記式(I)で表されるアミジン構成単位および下記式(II)で表されるアミジン構成単位のいずれか一方または両方を有するアミジン系ポリマーを含む。
X−は陰イオンであり、ハロゲン化物イオン(塩化物イオン、臭化物イオン等)等が挙げられる。
CH2=CR3−NHCOR4 ・・・(III)
ただし、R3は、水素原子またはメチル基であり、R4は、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子である。
式(III)で表される化合物の具体例としては、N−ビニルホルムアミド(R3=H、R4=H)、N−ビニルアセトアミド(R3=H、R4=CH3)等が挙げられる。
コポリマー中のモノマーαとニトリル類との割合(モル比)は、通常20:80〜80:20であり、40:60〜60:40が好ましい。
カチオン系高分子凝集剤の添加量は、含油洗浄廃水中の油分、油分以外のSS、イオン性成分の含有量によって変動するが、通常は、含油洗浄廃水中において1〜500ppmとなる量である。
カチオン系高分子凝集剤の水溶液の水溶液粘度低下等の劣化防止のために、固体酸を添加してもよい。固体酸としては、スルファミン酸、酸性亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。
アニオン系高分子凝集剤としては、アニオン性を示す官能基を有するモノマー単位を5〜90モル%、ノニオン性を示す官能基を有するモノマー単位を10〜95モル%の割合で有する少なくとも一種のアニオン系ポリマーを含むものが好ましい。
アニオン性を示す官能基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられ、アクリル酸が好ましい。
ノニオン性を示す官能基を有するモノマーとしては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド等が挙げられ、アクリルアミドが好ましい。
アニオン系ポリマーの製造方法としては、沈殿重合法、塊状重合法、分散重合法、水溶液重合法等が挙げられる。
アニオン系高分子凝集剤の添加量は、含油洗浄廃水中の油分、油分以外のSS、イオン性成分の含有量によって変動するが、通常は、含油洗浄廃水中において1〜100ppmとなる量である。
以上説明した本発明の含油洗浄廃水の凝集処理方法にあっては、特定のアミジン系ポリマーを含むカチオン系高分子凝集剤を添加した後、アニオン系高分子凝集剤を添加しているため、SS濃度が500mg/L以下である含油洗浄廃水であっても、良好な凝集フロックを形成し、油分、油分以外のSS、イオン性成分を効率よく凝集、分離し、良好な水質の処理水を得ることができる。また、高分子凝集剤の使用量が少なくても良好な凝集フロックを形成できるため、薬剤のコストを抑えることができる。また、無機凝結剤を用いなくても良好な凝集フロックを形成できるため、汚泥の発生総量が低減され、廃水の処理コストが大幅に低減する。
すなわち、アミジン系ポリマーを含油洗浄廃水に添加し、混合した場合、粘着性の高い微細な線状の不溶解物が生成し、生成後直ちに不溶解物が油分を取り込みながら集合し、凝集フロックに成長する。さらにアニオン系凝集剤を添加し、混合することによって、凝集フロックが肥大化し、強固な凝集フロックが形成され、油分もより良好に除去される。
固有粘度は、1N硝酸ナトリウム水溶液中、温度30℃の条件で、ウベローデ希釈型毛細管粘度計を用い、定法に基づき測定した(高分子学会編、「新版高分子辞典」,朝倉書店,p.107)。
還元粘度は、1N塩化ナトリウム水溶液中、温度25℃の条件で、オストワルドの粘度計を用いて、定法に基づき測定した(高分子学会編、「新版高分子辞典」,朝倉書店,p.342)。
廃水のSS濃度は、JIS K 0102:2008にしたがい、ろ過材として孔径1μmのガラス繊維ろ紙を用いて測定した。
凝集フロックのフロック径は、目視によって測定し、全体の平均を求めた。
処理水のSSについて、目視によって下記の基準で評価した。
A:凝集フロックを分離した後の処理水がほとんど透き通っており、浮遊物はほぼ見られない(SS濃度目安:50mg/L未満)。
B:凝集フロックを分離した後の処理水に一部濁りが見られ、浮遊物がわずかに存在する(SS濃度目安:50mg/L以上100mg/L未満)。
C:凝集フロックを分離した後の処理水に部分的に濁りが見られ、浮遊物がところどころ存在する(SS濃度目安:100mg/L以上200mg/L未満)。
D:凝集フロックを分離した後の処理水に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在する(SS濃度目安:200mg/L以上500mg/L未満)。
E:凝集フロックを分離した後の処理水に全体的に多数の濁りが見られ、浮遊物が全体的に存在し、一部粗大な大きさで存在する(SS濃度目安:500mg/L以上1000mg/L未満)。
×:凝集フロックを分離した後の処理水が完全に濁り、粗大な浮遊物が多数存在する(SS濃度目安:1000mg/L以上)。
処理水の濁度の測定結果を、処理水の油分や油分以外のSSの含有量を表す指標として用いた。処理水の濁度は、濁度計(エムケー・サイエンティフィック社製、TN−100)を用いて測定した。
高分子凝集剤として、表1、表2に示すものを用意した。
アミジン:アミジン塩酸塩、
NVF :N−ビニルホルムアミド、
AN :アクリロニトリル、
VAM :ビニルアミン塩酸塩。
DME:ジメチルアミノエチルアクリレート・塩化メチル4級塩、
DMC:ジメチルアミノエチルメタクリレート・塩化メチル4級塩、
AAm:アクリルアミド、
AA :アクリル酸。
含油洗浄廃水として、N社の食品製造工場において工場設備の洗浄を行った際に発生したイオン性成分を含む廃水を採取して用いた。含油洗浄廃水の性状は、pH=4.8、SS=76mg/L、濁度=232NTU、TOC=458mg/L、n−ヘキサン抽出物=106mg/Lであった。
実施例1における含油洗浄廃水に無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム(以下、PACと記す。)を表3に示す濃度となるように添加し、150rpmの回転数で1分間撹拌、混合した。1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、廃水のpHをpH7.0に調整した。カチオン系高分子凝集剤を添加せずに、アニオン系高分子凝集剤を添加した以外は、実施例1と同様にして凝集フロックを形成させた後、凝集フロックを分離した。結果を表3に示す。なお、無機凝結剤は水で10倍に希釈して用いた。
比較例1〜4は、アミジン系ポリマー以外のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用した例であり、凝集フロックが小さく、油分や油分以外のSSの除去効果が劣った。
比較例5、6は、PACとアニオン系高分子凝集剤とを併用した例である。PACの添加量が1750ppmの比較例6では、実施例1と同程度の径の凝集フロックが形成し、凝集性は問題ないが、油分や油分以外のSSの除去効果が劣った。PACの添加量が750ppmの比較例5では、PAC添加量不足のため、凝集フロックの径が小さく、処理水の水質が悪化した。また、比較例5、6のどちらもPACを併用したため、実施例1に比べて汚泥の発生量が多かった。
N社の食品製造工場の廃水処理施設における生物処理の曝気槽から発生した余剰汚泥を、実施例1における含油洗浄廃水に添加し、混合して、SS濃度を表4に示す濃度に調整した。実施例1または比較例2と同様にして凝集フロックを形成させた後、凝集フロックを分離した。結果を表4に示す。なお、余剰汚泥のSS濃度は、15700mg/Lである。
比較例7は、SS濃度を調整した含油洗浄廃水に対して、アミジン系ポリマー以外のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用した例であり、SS濃度を調整したことによって、凝集フロックは大きくなり、凝集性は改善されたが、油分や油分以外のSSの除去での改善は見られず、処理水の水質が悪化した。
比較例8は、SS濃度を500mg/Lを超える範囲に調整した含油洗浄廃水に対して、アミジン系ポリマー以外のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用した例であり、SS濃度を調整したことによって、凝集フロックは大きくなり、凝集性は改善され、実施例2と同程度の良好な水質の処理水が得られた。
含油洗浄廃水として、S社の食品製造工場において工場設備の洗浄を行った際に発生したイオン性成分を含む廃水を採取して用いた。含油洗浄廃水の性状は、pH=11.0、SS=380mg/L、濁度=390NTU、TOC=720mg/L、n−ヘキサン抽出物=275mg/Lであった。
比較例9は、アミジン系ポリマー以外のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用した例であり、凝集フロックが小さく、油分や油分以外のSSの除去効果が劣った。
含油洗浄廃水として、T社のクリーニング工場において工場設備の洗浄を行った際に発生したイオン性成分を含む廃水を採取して用いた。含油洗浄廃水の性状は、pH=7.5、SS=350mg/L、濁度=424NTU、TOC=760mg/L、n−ヘキサン抽出物=382mg/Lであった。
含油洗浄廃水の種類と、無機凝結剤であるPACおよび高分子凝集剤の添加量条件を表6に示す条件に変えた以外は、比較例5と同様にして凝集フロックを形成させた後、凝集フロックを分離した。結果を表6に示す。
比較例10は、アミジン系ポリマー以外のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用した例であり、凝集フロックが小さく、油分や油分以外のSSの除去効果が劣った。
比較例11、12は、PACとアニオン系高分子凝集剤とを併用した例である。PACの添加量が2500ppmの比較例12では、実施例6と同程度の径の凝集フロックが形成し、凝集性は問題ないが、油分や油分以外のSSの除去効果が劣った。PACの添加量が1500ppmの比較例11では、PAC添加量不足のため、凝集フロックの径が小さく、処理水の水質は悪化した。また、比較例11、12のどちらもPACを併用したため、実施例6に比べて汚泥の発生量が多かった。
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