JP3123915B2 - 界面活性剤を含有する排水の処理方法 - Google Patents

界面活性剤を含有する排水の処理方法

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JP3123915B2 JP07347208A JP34720895A JP3123915B2 JP 3123915 B2 JP3123915 B2 JP 3123915B2 JP 07347208 A JP07347208 A JP 07347208A JP 34720895 A JP34720895 A JP 34720895A JP 3123915 B2 JP3123915 B2 JP 3123915B2
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徳七 舩路
修一 河野
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、臨界ミセル濃度以
上の界面活性剤を含有する排水を、膜を用いて処理、浄
化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】界面活性剤は、家庭用洗剤の主成分とし
て使用されるのを始め、工業用として各種の分野で利用
されている。界面活性剤は、親水基部分と疎水基部分か
らなり、親水基部分と疎水基部分の種類および組み合わ
せによって非常に多くの界面活性剤が組み立てられてい
る。かかる多種多様な界面活性剤が家庭や工場で使用さ
れ、排水成分となって河川を汚濁してきたことは周知の
通りである。従来、これらの界面活性剤を大量に含有す
る排水の処理方法としては、硫酸ばん土、ポリ塩化アル
ミニウム、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄等の無機凝集剤を排
水に添加し、排水中の汚濁成分の中で有限の時間静置し
ても沈降しない粒子、いわゆるコロイド粒子を集合ない
し接合させてより大きなフロックに生長させて液中から
分離する方法がある。この原理は、コロイド粒子の表面
に比較的厚い水和層を有するか、粒子表面に強い荷電を
有する微粒子に無機凝集剤を添加して、それらの表面電
位を低下させ、相互に接着させることである。
【0003】また、活性汚泥法を利用する方法もある。
この方法には、回分式活性汚泥法と標準活性汚泥法の2
通りあり、回分式は1日の排水を全て収容できる曝気槽
において20時間程度汚泥を静止沈殿し、上澄水を放流
する方法である。標準活性汚泥法は、連続運転で処理を
行い、調整槽、曝気槽、沈殿槽を備えたものである。し
かしながら、いずれの方法も界面活性剤を大量に含有す
る排水に対しては十分ではない。すなわち、無機凝集剤
を用いる方法は、排水のpH、アルカリ度、水温、共存
イオン等の影響等で必ずしもうまくいくとは限らず、不
安定である。また、特に非イオン系界面活性剤は、いわ
ゆる難分解性物質となる可能性が高く、活性汚泥法では
必ずしもうまく処理できない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、現在知
られている方法では、界面活性剤を大量に含有する排水
を処理することは困難である。本発明は、これらの欠点
がなく、しかも簡単かつ確実に、界面活性剤を大量に含
有する排水を処理、浄化する方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、かかる排水に油を
添加、乳化させて生じた乳濁液、または油および界面活
性剤を含有する乳濁液よりなる排水を、親水性の膜でろ
過することにより、界面活性剤がほぼ除去された清澄な
水が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、臨界ミセル濃度以上の界面活性剤を含有
する排水に油を添加して乳化させ、生じた乳濁液、また
は油および臨界ミセル濃度以上の界面活性剤を含有する
乳濁液よりなる排水を、それぞれ親水性の膜を用いるマ
イクロろ過、限外ろ過または逆浸透処理に付すことを特
徴とする該排水の処理方法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、排水中に含有さ
れる界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、非
イオン系、両性系界面活性剤のいずれでもよい。さら
に、アニオン系界面活性剤としては、カルボン酸塩形、
スルホン酸塩形、硫酸エステル塩形、リン酸エステル塩
形等のいずれでもよく、カチオン系界面活性剤として
は、アミン塩形、第4級アンモニウム塩形等のいずれで
もよく、非イオン系界面活性剤としては、エーテル形、
エーテルエステル形、エステル形、含窒素形等のいずれ
でもよく、両性系界面活性剤としては、アミノ酸形、ベ
タイン形、イミダゾリン形等のいずれでもよい。しかし
ながら、含有される界面活性剤としては、アニオン系、
非イオン系、両性系界面活性剤が好ましく、特にアニオ
ン系、非イオン系界面活性剤が好ましい。
【0007】排水中の界面活性剤の濃度は臨界ミセル濃
度以上であることが必要である。この濃度未満では油を
添加しても乳化しないからである。この臨界ミセル濃度
は、界面活性剤の溶液の濃度を上げていくと、溶液の物
理化学的性質が急に変化し、界面活性剤のミセルが形成
されたと見做し得る濃度のことで、イオン系界面活性剤
では10-4〜10-2mol/L、非イオン系界面活性剤
では10-4mol/L程度である。排水中の界面活性剤
の濃度の上限は特にないが、実際上は、通常の市販の界
面活性剤濃度でもある15%(w/w)程度である。本
発明方法によって処理される排水中の界面活性剤の好ま
しい濃度範囲は0.1〜5%(w/w)程度である。
【0008】排水に添加する油としては、動物油、植物
油、鉱物油等のいずれでもよいが、固型脂では加温して
溶解しなければ乳化が進行しないので、常温で液状であ
ることが望ましい。動物油としては、鰯、鮭、鮫、秋刀
魚、鰊、鮪等の魚の油や牛、馬、羊、豚等の陸産動物の
油を用いることができる。植物油としては、大豆油、菜
種油、パーム油、綿実油、ヒマワリ油、サフラワー油、
コーン油等を用いることができる。鉱物油としては、ス
ピンドル油、マシン油等の潤滑油等を用いることができ
る。本発明で使用する油は、また、使用済みの油(廃
油)であってもよい。廃油としては、具体的には、例え
ば、植物油としては揚げ物に用いた油、鉱物油としては
工場等で使用した潤滑油等を用いることができる。
【0009】油の添加量としては、安定なo/w型エマ
ルジョン(乳濁液)を形成し得る最低量以上であればよ
く、上限は特にないが、経済的および操作上の観点か
ら、2相を形成しない限界、特にo/w型エマルジョン
を保ち得る最高量までの量とするのが好ましい。乳化操
作は、臨界ミセル濃度以上の界面活性剤を含有する排水
に、安定なo/w型エマルジョンを形成し得る量の油を
添加し、ミキサー等で攪拌して乳化させることにより行
う。なお、排水自体がすでに界面活性剤に加え油を含有
し、上記のごときエマルジョンを形成している場合に
は、そのまま次の膜処理に供し得る。
【0010】次に、得られるo/w型エマルジョンをそ
れぞれ親水性の膜を用いるマイクロろ過、限外ろ過また
は逆浸透処理に付す。マイクロろ過、限外ろ過、逆浸透
は、通常、それらのいずれかを行えばよいが、これらを
使用する膜の孔径が段々小さくなるように適当に組み合
わせて行ってもよい。排水が大量である場合には、逆浸
透は適当でなく、マイクロろ過または限外ろ過が好まし
い。
【0011】マイクロろ過、限外ろ過、逆浸透に使用す
る膜としては、親水性である限り、常用のものを用いる
ことができる。すなわち、マイクロろ過(=精密ろ過)
には、微細孔高分子膜(いわゆるメンブレンフィルタ
ー)が用いられるが、親水性微細孔高分子膜の素材とし
ては、ポリプロピレン、ポリエチレン、酢酸セルロー
ス、ニトロセルロース、ポリスルホン、スルホン化ポリ
エーテルスルホン等を利用できる。膜の孔径は0.02
5μm〜10μmが適当である。限外ろ過には、限外ろ
過膜が用いられるが、親水性限外ろ過膜の素材として
は、フッ素系ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリス
ルホン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、芳香
族ポリアミド等を利用できる。膜の分画分子量は2,0
00〜200,000程度が適当である。逆浸透には、
逆浸透膜が用いられるが、親水性逆浸透膜の素材として
は、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルア
ルコール等を利用できる。逆浸透膜の孔径としては無機
塩類からショ糖を透過させない程度の孔径が適当であ
る。
【0012】マイクロろ過、限外ろ過、逆浸透に使用す
る膜の形状・型としては、特に制限はなく、常用のもの
を利用することができる。すなわち、メンブレンフィル
ターでは平膜、フィルターカートリッジ、ディスポーザ
ブルフィルター等、限外ろ過膜および逆浸透膜として
は、管型、平面膜型、スパイラル巻型、中空糸型等を採
用することができる。
【0013】マイクロろ過、限外ろ過、逆浸透の操作も
常法により行うことができる。すなわち、操作圧力は、
マイクロろ過では常圧〜2kg/cm2、限外ろ過では
1〜10kg/cm2、逆浸透では10〜100kg/
cm2程度が適当である。もっとも、マイクロろ過およ
び限外ろ過は、減圧(例えば、アスピレーター吸引)下
に行うことも可能である。操作温度は、マイクロろ過お
よび限外ろ過では常温〜95℃、好ましくは常温〜60
℃、逆浸透では常温〜45℃、好ましくは常温〜40℃
程度が適当である。
【0014】臨界ミセル濃度以上の界面活性剤を含有す
る排水と油からの乳濁液を、上記親水性膜を用いるマイ
クロろ過、限外ろ過または逆浸透に付して得られる膜透
過液は、清澄で、界面活性剤のほとんどが除去されてい
る。一方、不透過物は油と界面活性剤とが混じりあった
粘質物であり、何回か使用後の膜と共に廃棄してもよい
し、また、酸、例えば塩酸を加えて油相と水相に分離さ
せ、油は循環使用に供し、水相から濃縮された界面活性
剤を回収してもよい。
【0015】
【実施例】
実施例1 台所用洗剤「カネヨソープンフレッシュ」[カネヨ石鹸
(株)製、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
(=アニオン系界面活性剤)18%]1.9gを1Lの
イオン水に溶解して、約1×10-3mol/Lの界面活
性剤溶液(以下、A 1溶液という)を調製した。1.9
g以下の洗剤量では、油滴を添加してホモミキサーによ
り撹拌しても乳化が起こりにくいことから、この1.9
g/Lの洗剤量が界面活性剤としての臨界ミセル濃度で
あるとした。A 1溶液に大豆・菜種調合サラダ油[日清
製油(株)製]10gを滴下し、ホモミキサーにより攪
拌、乳化させた(得られた乳濁液を、以下、B 1溶液と
いう)。
【0016】A 1溶液をブランクとして、A 1、B 1両
溶液を、親水性のメンブレンフィルターCellulo
se Nitrate[東洋ろ紙(株)製、孔径0.2
μm]を用いて、アスピレーターで吸引ろ過した。A
溶液およびB 1溶液について、膜透過前のアニオン(=
直鎖アルキルベンゼンスルホネートイオン)%および膜
透過後のろ液のアニオン%を、「界面活性剤便覧」、産
業図書(株)発行(昭和44年) 811〜815頁記
載の方法によって求め、A 1溶液についてのアニオン%
を100としてアニオン%指数を計算した。結果を表1
に示す。
【0017】
【表1】
【0018】なお、上記に従うアニオン%測定法の概略
操作を以下に示す。アニオン溶液(=膜透過前または後
のA 1またはB 1溶液)5mlをピペットで100ml
容量の共栓付ローソク型瓶に取り、メチレンブルー指示
薬2mlおよびクロロホルム10mlを加え、2mMカ
チオン[テトラデシル・ジメチル・ベンジルアンモニウ
ムクロリド(ニッサンカチオンM−2、日産化学
(株))]溶液で滴定する。滴定の終点はクロロホルム
層(下層)と水層(上層)が反射光線で同一青色を呈す
る点とする。同時に空試験を行う。すなわち、水5m
l、メチレンブルー指示薬2mlおよびクロロホルム1
0mlを共栓付ローソク型瓶に取り、上記希釈アニオン
溶液で滴定し、両層が同一青色を呈する空滴定数を求め
る。以下の式にしたがって、アニオン%を算出する。な
お、以下の式において、試料秤取量は1.9g、試料希
釈ml数は1Lになる。
【0019】
【数1】
【0020】実施例2 台所用洗剤「カネヨソープンフレッシュ」[カネヨ石鹸
(株)製、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
(=アニオン系界面活性剤)18%]1.9gを250
mlの水に溶解して界面活性剤溶液(以下、A 2溶液と
いう)を調製した。A 2溶液に大豆・菜種調合サラダ油
[日清製油(株)製]10gを滴下し、ホモミキサーに
より攪拌、乳化させた(得られた乳濁液を、以下、B
溶液という)。以下、実施例1と同様に操作して表2に
示す結果を得た。
【0021】
【表2】
【0022】実施例3 台所用洗剤「カネヨソープンフレッシュ」[カネヨ石鹸
(株)製、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
(=アニオン系界面活性剤)18%]55gを250m
lの水に溶解して界面活性剤溶液(以下、A 3溶液とい
う)を調製した。A 3溶液に大豆・菜種調合サラダ油
[日清製油(株)製]10gを滴下し、ホモミキサーに
より攪拌、乳化させた(得られた乳濁液を、以下、B
溶液という)。以下、実施例1と同様に操作して表3に
示す結果を得た。
【0023】
【表3】
【0024】実施例4 非イオン系浸透・洗浄剤「ペネロールN−100」[松
本油脂製薬(株)製、アルキルフェノール・ポリオキシ
エチレングライコールエーテル(=非イオン系界面活性
剤)15%]30gを1Lのイオン交換水に溶解し、界
面活性剤溶液A4溶液を調製した。このA4溶液に、大
豆・菜種調合サラダ油[日清製油(株)製]10gを滴
下し、ホモミキサーにより攪拌、乳化させた(得られた
乳濁液を、以下、B4溶液という)。
【0025】ついで、実施例1と同様に、A4溶液をブ
ランクとして、A4、B4両溶液を、親水性のメンブレ
ンフィルターCellulose Nitrate[東
洋ろ紙(株)製、孔径0.2μm]を用いて、アスピレ
ーターで吸引ろ過した。A4溶液およびB4溶液につい
て、膜透過前の非イオン活性剤量指数および膜透過後の
ろ液の非イオン活性剤量指数を、後述のようにして求め
た。結果を表4に示す。
【0026】
【表4】
【0027】非イオン活性剤量は、ポリエチレングリコ
ールが酸性溶液中でバリウムイオンの存在下にリンモリ
ブデン酸と不溶性の沈殿を生成することを利用して、以
下のようにして測定した。非イオン活性剤を含有する試
料溶液をビーカーに秤り取り、これに塩酸溶液および塩
化バリウム溶液各5mlを加え、かきまぜながらリンモ
リブデン酸溶液5mlを滴下し、水で150mlに希釈
し、加熱して黄緑色沈殿を生成させる。あらかじめ、種
々の濃度における沈殿量(g)/活性剤(g)=fを実
測して、以下の式から非イオン活性剤量を求める。
【0028】
【数2】
【0029】なお、表4には膜透過前のA4溶液(ブラ
ンク)を100とする相対指数で表してある。
【0030】実施例5 実施例2において、膜Cellulose Nitra
teの代りにウルトラフィルターP0200[東洋ろ紙
(株)製、分画分子量20,000、芳香族ポリアミ
ド]を使用したことを除き、実施例2と同様に操作し
た。結果を表5に示す。
【0031】
【表5】
【0032】
【発明の効果】本発明に示す簡単な操作により、大量に
(臨界ミセル濃度以上に)界面活性剤を含有する排水か
ら界面活性剤を除去し、もって排水を浄化することがで
きる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 1/58 C02F 1/58 C (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/44 B01D 61/02 - 61/04 B01D 61/14 - 61/16 C02F 1/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 臨界ミセル濃度以上のアニオン系もしく
    は非イオン系界面活性剤を含有する排水に動物油もしく
    は植物油を添加して乳化させ、生じた乳濁液を、それぞ
    れ親水性の膜を用いるマイクロろ過、限外ろ過または逆
    浸透処理に付すことを特徴とする該排水の処理方法。
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