JP4308175B2 - 排水処理方法及び排水処理剤セット - Google Patents
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例えば、ベントナイト、ゼオライトを吸着・凝集剤として、他の無機凝集剤及び高分子凝集剤とともに使用し、排水中の汚濁成分を短時間に凝集し脱水性が良好なフロックを形成する方法が提案されている(特許文献1〜3)。
また、ベントナイトを無機凝集剤として、他の無機凝集剤及び高分子凝集剤と共に使用し、有機系、無機系の排水にかかわらず処理でき、また簡単な操作と装置で処理できる排水処理剤が提案されている(特許文献4〜5)。
さらに、モンモリロナイトを無機凝集剤として他の無機凝集剤及び高分子凝集剤と共に使用し、洗車排水などの汚濁物を含む排水の処理システムが提案されている(特許文献6)。
さらに、人工ゼオライトをフロック安定化剤としてのベントナイト及びカチオン系高分子凝集剤とともに使用した、固体系排水処理剤が提案されている(特許文献7)。
特に、排水中のエマルジョンは、従来から処理されにくく、酸性にしたり、エマルジョンブレーカーを添加し、エマルジョンを破壊してから処理されている。またガソリンスタンド等の油水分離槽では油吸着用の吸着マットを使用しているが、エマルジョンは吸着されず、その対策に苦慮しているのが実情である。さらに、高分子凝集剤を使用しても溶解している非イオン界面活性剤を分離することはできない。
また、本発明の他の目的は誰にでも簡単に使用可能な排水処理剤及び排水処理剤セットを提供することである。
本発明で使用する鉱物は、界面活性剤を吸着するものであればよく、種々の物質が使用できるが、ケイ酸塩鉱物が排水処理効率及び豊富に産出し安価に入手できる点で好ましく、ケイ酸塩鉱物に対して界面活性剤はカチオン界面活性剤が吸着性の点で好ましいが、これに限定されるものではない。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は負帯電のエマルジョン粒子に親水基を水相に向けて吸着し、エマルジョン粒子は正帯電となり、負帯電のケイ酸塩鉱物粒子には疎水基を水相に向けて吸着する。
正帯電したエマルジョン粒子は、負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に界面活性剤の疎水性相互作用及び静電引力により付着する。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に疎水基を水相に向けて吸着されるので、その結果、カチオン性エマルジョン粒子も、疎水性相互作用及び静電引力により負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に付着する。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は、負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に疎水基を水相に向けて吸着され、負帯電のエマルジョン粒子には吸着しているアニオン界面活性剤とイオン対を作ると同時に吸着もされるので、その結果、アニオン性エマルジョン粒子は、疎水性相互作用及び静電引力により負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に付着する。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は負帯電のケイ酸塩鉱物粒子及び負帯電の分散微粒子に疎水基を水相に向けて吸着されるので、その結果、分散微粒子は、負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に疎水性相互作用により付着する。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に疎水基を水相に向けて吸着されるので、その結果、排水中に溶解している非イオン界面活性剤は疎水性相互作用により、カチオン界面活性剤を吸着したケイ酸塩鉱物粒子に吸着する。
排水中にケイ酸塩鉱物とカチオン界面活性剤を添加すると、カチオン界面活性剤は負帯電のケイ酸塩鉱物粒子に疎水基を水相に向けて吸着され、排水中のアニオン界面活性剤とはイオン対を作る。その結果、排水中に溶解しているアニオン界面活性剤は疎水性相互作用により、カチオン界面活性剤を吸着したケイ酸塩鉱物粒子に付着する。
例えば、ケイ酸塩鉱物としてモンモリロナイトを、カチオン界面活性剤としてセチルトリメチルアンモニウムブロマイドを使用した場合、セチルトリメチルアンモニウムブロマイドのモンモリロナイトに対する適正添加量は5〜45%である。セチルトリメチルアンモニウムブロマイドが過剰に添加されると、モンモリロナイト粒子表面に2層吸着し、2層目は親水基が水相に配向し、モンモリロナイト粒子表面は親水性且つ正帯電となり、排水処理能力が低下する。
(1)鉱物に界面活性剤を吸着させて、排水中の汚濁物質を吸着及び付着除去する排水処理方法。
(2)前記鉱物を含む排水中に空気をバブリングしてなる(1)の排水処理方法。
(3)排水中に液体油を添加してなる(1)ないし(2)の排水処理方法。
(4)あらかじめ界面活性剤を吸着させた鉱物からなる排水処理剤。
(5)(4)記載の排水処理剤と曝気手段からなる排水処理剤セット。
(6)界面活性剤および鉱物からなる排水処理剤セット。
(7)さらに液体油を加えてなる(6)の排水処理剤セット。
(8)鉱物があらかじめ界面活性剤を吸着させたものである(7)の排水処理剤セット。
(9)さらに、曝気手段を加えてなる(6)ないし(8)のいずれかの排水処理剤セット。
図7に示すように、一般的に油水分離槽は4槽で構成されている。本発明による既設の油水分離槽は2槽あればよく、第3槽、第4槽は水槽として利用すればよい。
第1槽においてスラリー状ケイ酸塩鉱物、カチオン界面活性剤水溶液、液体油等を排水流入量に対して定量的にポンプで注入し、さらにコンプレッサーで空気を散気管に送りバブリングを行い混合する。すると、汚濁物質は上述したメカニズムによりケイ酸塩鉱物に吸着及び付着される。
浮上したスカム状のケイ酸塩鉱物粒子は掻き取り、吸引、ろ過、液体サイクロン等により回収する。ケイ酸塩鉱物粒子は疎水性の為、水分の除去性がよく、ろ過も容易である。
処理水は排出しても良いが、リサイクルすることもできる。
(2)上記モデル排水にアニオン界面活性剤(テイカ株式会社製、テイカライトA1225、25%アンモニウム高級アルコールサルフェート)の12%水溶液を2.5g添加し、さらにアルミナ (日本軽金属株式会社製、A33F、平均粒径0.7μm)を12g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水をNo.5Cのろ紙で沈降物をろ別し、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にテイカライトAl225の12%水溶液を2.5g添加し、さらに酸化マグネシウム (クニミネ工業株式会社製、M-511、粒状)を乳鉢で粉砕後、8gを添加し、マグネチックスターラーで1分問攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙で沈降物をろ別し、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド:試薬)を0.02g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト (クニミネ工業株式会社製、クニピアF)の5%スラリーを2g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌する。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液の波長450nmでの透過率を測定したところ、透過率は96.3%であった。
(2)上記モデル排水に非イオン界面活性剤 (日本油脂株式会社製、ノニオンID-206、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル)を0.02g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを6g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌する。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液の波長450nmでの透過率を測定したところ、透過率は80.8%であった。
(2)上記モデル排水にアニオン界面活性剤(テイカライトAl225)を0.02g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを8g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌する。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液の波長450nmでの透過率を測定したところ、透過率は79.9%であった。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤 (日本油脂株式会社製、カチオンF2-50、50%アルキル(ヤシ)ジメチルベンジルアンモニウムクロライド)の6%水溶液を5g添加し、さらにカオリン (ENGLHARD CORPORATION製、サテントンNo.5、平均粒径0.8μm)を7.5g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水に観賞魚用のエアーレーション装置により空気を吹き込み、エマルジョン粒子の付着した鉱物を浮上させた。その後、アスピレーターで浮上物を吸引除去し、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を4g添加し、さらにゼオライト (クニミネ工業株式会社製、ゼオライト150、200メッシュ通過分74.7%)5gと塩化ナトリウムを0.2g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙で沈降物をろ別し、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を12.2g添加し、さらにCa型ベントナイト (クニミネ工業株式会社製、クニボンド、200メッシュ通過分80%以上)を4.5g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を4.5g添加し、さらにNa型ベントナイト (クニミネ工業株式会社製、クニゲルV2、250メッシュ通過分90%以上)の10%スラリーを15g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を4.5g添加し、さらに活性化ベントナイト (クニミネ工業株式会社製、ネオクニボンド、200メッシュ通過分80%以上)の10%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子を付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を3.3g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を4g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水よりカチオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を4g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水より非イオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を4g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水よりアニオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を6g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物が沈降し、上層が無色透明となった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水よりアニオン性エマルジョン粒子が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を4g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、鉱物が沈降した。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液についてチオシアン酸コバルト法により非イオン界面活性剤の確認を行なったが、検出されなかった。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を5.5g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、鉱物が沈降した。
(3)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液についてメチレンブルー法によりアニオン界面活性剤の確認を行なったが、検出されなかった。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を3g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、ケイソウ土を付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(3)上記モデル排水を実施例6と同様に処理することで、白濁不透明のモデル排水よりケイソウ土が除去された無色透明の処理水を得ることができた。
(2)上記モデル排水に液体油として中鎖脂肪酸トリグリセライド (日清オイリオグループ株式会社製、スコレー64G)を0.2g添加し、マグネチックスターラーで2分間攪拌すると、モデル排水は白濁したエマルジョンとなった。
(3)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を3.3g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌すると、エマルジョン粒子の付着した鉱物の一部が浮上、一部が沈降し、モデル排水は無色透明であった。
(4)上記モデル排水をNo.5Aのろ紙でろ過し、沈降物を除去後、ろ液についてチオシアン酸コバルト法により非イオン界面活性剤の確認を行なったが、検出されなかった。液体油を添加し、エマルジョン化することで、実施例16より2倍多い非イオン界面活性剤を除去することができた。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(カチオンF2-50)の6%水溶液を5g添加し、さらにガラス繊維 (セントラル硝子株式会社製、SB-032-PW)10gを不織布製ティーパックに収納して添加し、マグネチックスターラーで5分間攪拌すると、白濁度が減少した。
(3)上記モデル排水の白濁度は原水を水道水で2倍に希釈したものと同程度であった。
(1)500m1ビーカーに実施例1と同様のモデル排水を調製する。
(2)上記モデル排水にソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌したが、白濁不透明の状態であった。
カチオン界面活性剤が、無添加の場合、非イオン性エマルジョン粒子は鉱物に付着しなかった。
(1)500mlビーカーに実施例1と同様のモデル排水を調製する。
(2)上記モデル排水にカチオン界面活性剤(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)の3%水溶液を8.5g添加し、さらにソジウム・モンモリロナイト(クニピアF)の5%スラリーを10g添加し、マグネチックスターラーで1分間攪拌したが、白濁不透明の状態であった。
カチオン界面活性剤の添加量が、モンモリロナイトに対して45%以上になると排水処理能力が低下した。
主要処理薬剤は、鉱物と界面活性剤と単純であり、コンプレッサー及び散気管による空気のバブリングだけで、汚濁物質を吸着及び付着した鉱物を浮上させることができる。
最近は、環境問題等より油性塗料から水性のエマルジョン塗料への切替えが進んでおり、エマルジョンを含んだ排水処理の需要が高くなる。
また、ナノテクノロジーの発展と共に、ナノ粒子の排水からの除去、回収も重要となってくる。
以上のように、本発明の産業上の利用可能性は高い。
Claims (9)
- 鉱物及び水溶性であって該鉱物の表面電位電荷と逆の電荷の界面活性剤を排水中に添加して、該排水中のエマルジョン、分散微粒子、界面活性剤からなる群から選ばれる2種以上の汚濁物質を吸着及び付着除去する排水処理方法。
- 前記鉱物を含む排水中に空気をバブリングしてなる請求項1に記載の排水処理方法。
- 排水中に液体油を添加してなる請求項1ないし2に記載の排水処理方法。
- あらかじめ水溶液中の界面活性剤を吸着させた鉱物からなる請求項1に記載の排水処理方法を実施するための排水処理剤。
- 請求項4記載の排水処理剤と曝気手段からなる排水処理剤セット。
- 界面活性剤及び鉱物からなる請求項1に記載の排水処理方法を実施するための排水処理剤セット。
- さらに液体油を加えてなる請求項6記載の排水処理剤セット。
- 鉱物があらかじめ水溶液中の界面活性剤を吸着させたものである請求項7記載の排水処理剤セット。
- さらに、曝気手段を加えてなる請求項6ないし8のいずれかに記載の排水処理剤セット。
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