JP5211636B2

JP5211636B2 - 含油廃水の処理方法及び含油廃水の処理設備

Info

Publication number: JP5211636B2
Application number: JP2007278331A
Authority: JP
Inventors: 泰弘香月
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: JP2008264764A

Description

本発明は、鋼板の洗浄廃液等の含油廃水の処理方法及び含油廃水の処理設備に関する。

鋼板の洗浄廃液には、洗浄した際の圧延油等の油分が含有されているため、油分を分離して廃水処理する必要がある。油分と水分との分離は、油分と水分の比重差を利用した浮上分離で行なうことができ、オイルセパレーター等の油水分離装置が知られている。油水分離装置は浮上性の遊離油を分離するためのものであるので、比重が１．０に近い懸濁物質や、エマルジョン化した油分など、分離が困難な場合もある。圧延工程から生ずるエマルジョン廃液の油分を分離除去する方法として、水中油型エマルジョン廃液に酸を加え、油分を浮上分離した後、残りの油分を含む水相を中和し、油分を分離浮上除去する処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また一方で、空気の泡を水の中に発生させて懸濁物質と接触させてやることで、懸濁物質の見かけ密度を小さくして、速やかに浮上分離を行なうことができる。加圧浮上法は、加圧下で空気を水に溶解させてから大気圧に開放することで、水中に微細な泡を発生させて、懸濁物質を浮上させ除去する方法であり、通常はこの加圧浮上法を用いた加圧浮上分離装置で鋼板の洗浄廃液から油分の除去を行なっている（例えば、非特許文献１参照。）。

油分の分離には、生物処理、フェントン酸化法、活性炭による除去方法も知られているが、設備費、運転費が加圧浮上法に比べ高価となり、コスト高である。
特開平１１−１６９６０５号公報公害防止の技術と法規編集委員会編「公害防止の技術と法規〔水質編〕１１版」社団法人産業環境管理協会発行２００５年、ｐ．１５４―１５９

圧延油等を除去する鋼板の洗浄効果を向上させるために、鋼板の洗浄剤に表面活性剤等の洗浄促進剤を混合する場合がある。このような場合、洗浄廃液中で油分のエマルジョン化が進行し、廃水を加圧浮上法で処理しても油分と水分の分離が困難となり、油分の除去が十分に出来ない場合があるという問題がある。特許文献１に記載の方法では、水中油型エマルジョン廃液に酸を加えることで、油分を浮上分離できるとしているが、分離された油分を凝集させることが困難であり、そのままでは加圧浮上法に適用することができない。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、加圧浮上法を用いて、低コストで、廃液中の油分がエマルジョン化した場合であっても廃液から油分を分離除去可能な、含油廃水の処理方法及び含油廃水の処理設備を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）複数の工場からの廃液を混合して得られた、油を含有する廃水から油分を分離除去する処理方法であって、前記廃水のｐＨを７〜９に調整して、前記油分のうちエマルジョン化していない固形分を加圧浮上処理により前記廃水から分離し、前記固形分を分離した後に、前記廃水のｐＨを３以下に調整して残部の油分を分離し、次いで、凝集剤を添加し、前記廃水のｐＨを６〜８に調整して、油分を凝集させた後に、該凝集した油分を加圧浮上処理により前記廃水から分離除去することを特徴とする含油廃水の処理方法。
（２）凝集剤として、ポリ塩化アルミニウムを用いることを特徴とする（１）に記載の含油廃水の処理方法。
（３）複数の工場からの廃液を混合して得られた、油を含有する廃水から油分を分離除去する含油廃水の処理設備であって、原水槽と、該原水槽内の廃水が送られ、攪拌装置と酸貯蔵タンクと無機凝集剤貯蔵タンクとを有し、該酸貯蔵タンクから酸を注入して廃水のｐＨを７〜９に調整する反応槽と、該反応槽で処理された廃水が送られる、攪拌装置と高分子凝集剤貯蔵タンクとを有する凝集槽と、該凝集槽で処理された廃水が送られる、加圧空気の吹込みを行なう加圧浮上槽であって、前記油分のうちエマルジョン化していない固形分を加圧浮上処理により前記廃水から分離する加圧浮上槽と、該加圧浮上槽で油分を分離除去された廃水が送られる処理水槽と、該処理水槽の廃水の一部を循環使用するための滞留槽と、を有し、前記処理水槽の廃水の残部が送られ、攪拌装置と酸貯蔵タンクとを有し、該酸貯蔵タンクから酸を注入して廃水のｐＨを３以下にする第二の反応槽と、該第二の反応槽で処理された廃水が送られ、攪拌装置と無機凝集剤貯蔵タンクと中和剤貯蔵タンクとを有し、該無機凝集剤貯蔵タンクから無機凝集剤を注入後に前記中和剤貯蔵タンクから中和剤を注入して廃水のｐＨを６〜８に調整して、油分を凝集させる第三の反応槽と、該第三の反応槽で処理された廃水が送られる、攪拌装置と高分子凝集剤貯蔵タンクとを有する第二の凝集槽と、該第二の凝集槽で処理された廃水が送られる、加圧空気の吹込みを行なう第二の加圧浮上槽と、該第二の加圧浮上槽で油分を分離除去された廃水が送られる第二の処理水槽と、該第二の処理水槽の廃水の一部を循環使用するための第二の滞留槽と、からなることを特徴とする含油廃水の処理設備。

本発明によれば、安価な設備投資費で、含油廃水の油分の分離効果が大幅に向上する。
これにより、凝集剤の使用量も削減できるので、廃水処理のコストが低下する。

さらに、（３）の発明においては、処理を２段階で行なうことで、含油廃水の油分の分離効果がより一層向上する。また、凝集剤の使用量も、より一層削減できる。

図２に従来の加圧浮上法による含油廃水処理設備の一例を示す。図２において、１は原水槽であり、反応槽４と、反応槽４に無機凝集剤を注入する無機凝集剤貯蔵タンク５、中和剤貯蔵タンク６、凝集槽７と、凝集槽７に高分子凝集剤を注入する高分子凝集剤貯蔵タンク８、加圧浮上槽９、処理水槽１０、滞留槽１１とを備え、反応槽４と凝集槽７と加圧浮上槽９とは槽内の液体を攪拌する攪拌装置１２を有している。１３はポンプである。

図２を用いて従来の廃水処理方法を説明する。原水槽１内の廃水を反応槽４に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽４に無機凝集剤貯蔵タンク５から無機凝集剤を注入する。併せて中和剤貯蔵タンク６から中和剤を注入して、廃水を中和する。これにより油分が凝集する。これを凝集槽７に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら高分子凝集剤貯蔵タンク８から高分子凝集剤を注入し、小さな凝集物を大きくすることによって更に凝集効果を上げる。これを加圧浮上槽９に送り、加圧空気の吹込みを行なって凝集させた油分を浮上させて分離除去する。ここには、分離した油分を掻き寄せるスクレーパー１４と、沈殿物を掻き寄せるレーキ１５が設置されている。油分を除去された廃水は処理水槽１０に送られ、その一部は滞留槽１１を介して循環使用される。

図２のような処理設備を用いて鋼板の洗浄廃液を処理する場合、廃液のｐＨは１１程度であり、環境汚染を防止するため中和剤を混合することによりｐＨ７程度に中和する。中和した状態で無機凝集剤を注入すると油分が凝集する。廃液の油の濃度が高い場合も凝集剤の添加量を多量にすれば油分を十分に除去可能であるが、汚泥が多量に発生するため廃棄物の量が増えることになり、凝集剤の使用量と共に廃棄物処理の点でもコスト高となる。また、鋼板を洗浄する際に、洗浄剤に表面活性剤等の洗浄促進剤を混合する場合等、洗浄廃液中で油分のエマルジョン化が進行すると、凝集剤を多量に添加しても油分の除去が十分に出来ない場合がある。廃液中の油の濃度に応じて凝集剤の添加量を調整することで、凝集剤の無駄な添加を防止してコストを抑えることができるが、濃度に応じて添加量を調整することは手間がかかる。したがって、凝集剤の使用量が比較的少なくても凝集効果が大きいことが望ましいと言える。

このような問題に対して本発明者は、上記の背景技術で述べたような、油分を含んだ廃液のｐＨを下げることで油分を分離する方法を、加圧浮上法に適用することについて検討した。廃液のｐＨを下げ凝集剤を注入して加圧浮上処理を実施したところ、油分と水分の分離は可能であったが、凝集剤を注入しても凝集することができず、加圧浮上処理での分離効率が悪く、十分な分離をすることができなかった。

これに対して本発明者は検討と実験を重ね、油分を含んだ廃水のｐＨを３以下に調整し、凝集剤を注入後にｐＨを６〜８に中和することで油分の凝集性が向上することを見出し、新たな技術として本発明を完成した。廃水のｐＨが６〜８の状態で凝集剤を注入しても、エマルジョン化した油分の分離効率が悪く、ｐＨが３以下の状態では、凝集剤を注入しても凝集効果は少ない。本発明においては、低ｐＨで一旦分離した油分に凝集剤を注入し、その後に凝集効果の最もあるｐＨ域であるｐＨ６〜８に中和することで効率的な分離を行なうことができる。

本発明で用いる凝集剤としては、無機凝集剤を、例えばポリ酸化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム等を用いることが好ましい。実験の結果、ＰＡＣが特に好ましいことが分かった。この他に高分子凝集剤を用いることもできる。

廃水のｐＨは３以下とすれば効果があり、あまり低いｐＨにすることはコスト高であるため、ｐＨ２〜３が適当である。

中和処理は、廃液がｐＨ６〜８の範囲となるように適宜行なえばよい。

図１を用いて本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明方法を用いるための加圧浮上法による廃水処理設備の概略図であり、反応槽２と酸貯蔵タンク３が追加されている点で、図２に示す従来技術による設備と異なっている。含油廃水を処理する際は、原水槽１内の廃水を反応槽２に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽２に酸貯蔵タンク３から硫酸等の酸を注入して廃水のｐＨを３以下に調整し、油分を分離させる。低ｐＨに調整された廃水を反応槽４に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽４に無機凝集剤貯蔵タンク５から無機凝集剤を注入する。機凝集剤を注入後に、中和剤貯蔵タンク６から中和剤を注入して、廃水を中和してｐＨ６〜８に調整する。これにより油分が凝集する。これを凝集槽７に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら高分子凝集剤貯蔵タンク８から高分子凝集剤を注入する。これを加圧浮上槽９に送り、加圧空気の吹込みを行なって凝集させた油分を浮上させて分離除去する。油分を除去された廃水は処理水槽１０に送られ、その一部は滞留槽１１を介して循環使用される。

本発明方法を用いる場合は、従来の加圧浮上分離装置を有する設備に、ｐＨを調整する反応槽を増設するだけで対応できるため、設備投資が安価であり、低コストで実施できる。また、多量の凝集剤を添加しなくても油分を凝集させることができるので、凝集剤のコストを大幅に削減しながら、従来以上に十分に廃水から油分を分離することが可能となる。

以上のように、本発明方法を用いることで含油廃水の油分の分離効果が大幅に向上するが、浮上除去する凝集させる油分のｐＨは９〜１０程度でアルカリ性であるため、このような油分を含む廃水（原水）を全量ｐＨ３以下の酸性にするためには、多量の酸を注入する必要がある。また一方で、本発明を実操業において用いる場合、廃液濃度の変動という問題がある。一般に廃液処理においては、廃液濃度に応じた添加凝集剤量の制御等は行っておらず、注入する凝集剤量は一定としている場合が多い。しかし、複数の工場からの廃液を混合して処理する場合などは、廃液濃度が大きく変動するため、処理のための薬品の注入量が追従できず、廃水処理後の水質が大きく変動する場合がある。このような場合に対処するためには、高濃度を想定した凝集剤量を廃液に注入することになるが、無駄が多くコスト高である。そこで本発明の他の実施形態として、上記の含油廃水の処理方法を行なう前の段階の処理として、廃水のｐＨを７〜９に調整して油分の一部を圧力浮上法により分離除去する処理を行なうことが好ましい。

すなわち、前段の処理として、油水分離しやすい成分である、エマルジョン化していない固形分を予め中和加圧浮上処理により廃水から分離する。そして、後段の処理として、エマルジョン化した難分離性の油を含む、処理した中和後の廃水を、ｐＨを３以下に調整して残部の油分を分離し、凝集剤を添加して油分を凝集させた後にｐＨを６〜８に調整し、該凝集した油分を圧力浮上法により廃水から分離除去する前記の方法で処理を行なう。このように廃水のｐＨを７〜９に調整して、分離性の良い油分を前段で除去することで、後段でのｐＨを下げるのに必要な、中和する薬品の量を低減することができる。また、エマルジョン化した難分離性の油分のみを後段で分離処理することができるため、必要な凝集剤量の変動が少なく、一定量の凝集剤を注入する操業を行なう際にも、油分の凝集性が低下しにくい。

図３を用いて処理を２段階で行なう、本発明の他の一実施形態を説明する。図３は本発明方法を用いるための加圧浮上法による廃水処理設備の概略図であり、図３の左上部が前段、右下部が後段の処理に相当する。含油廃水を処理する際は、原水槽１内の廃水を反応槽４に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽４に酸貯蔵タンク３から硫酸等の酸を注入して廃水のｐＨを６〜８に調整して、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽４に無機凝集剤貯蔵タンク５から無機凝集剤を注入する。これを凝集槽７に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら高分子凝集剤貯蔵タンク８から高分子凝集剤を注入する。これにより油分の一部が凝集する。これを加圧浮上槽９に送り、加圧空気の吹込みを行なって凝集させた油分を浮上させて分離除去する。油分を一部除去された廃水は処理水槽１０に送られ、その一部は滞留槽１１を介して循環使用される。処理水槽１０の廃水は、引き続いて反応槽２に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽２に酸貯蔵タンク３から硫酸等の酸を注入して廃水のｐＨを３以下に調整し、残部の油分を分離させる。低ｐＨに調整された廃水を反応槽４に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら反応槽４に無機凝集剤貯蔵タンク５から無機凝集剤を注入する。機凝集剤を注入後に、中和剤貯蔵タンク６から中和剤を注入して、廃水を中和してｐＨ６〜８に調整する。これにより残部の油分が凝集する。これを凝集槽７に送り、攪拌装置１２で攪拌しながら高分子凝集剤貯蔵タンク８から高分子凝集剤を注入する。これを加圧浮上槽９に送り、加圧空気の吹込みを行なって凝集させた油分を浮上させて分離除去する。油分を除去された廃水は処理水槽１０に送られ、その一部は滞留槽１１を介して循環使用される。

鋼板の圧延ラインにおいて圧延後の鋼板を洗浄する際に発生した廃水の処理を行なった。鋼板の洗浄剤は表面活性剤を含有し、廃水中の油分はエマルジョン化した状態であった。このような含油廃水を図１に示す含油廃水処理設備を用いて油分除去の処理を行なった。廃水の発生量は２００ｍ³／ｈで、ｐＨは１１であった。

廃水に硫酸を注入してｐＨを２．５にしたところ、油分が分離した。これにＰＡＣ（Ａｌ₂Ｏ₃：１０．５ｍａｓｓ％）を６００ｍｇ／Ｌ添加したところ、油分が凝集した。これに水酸化ナトリウムを注入してｐＨを７にし、さらにアニオンポリマー（高分子凝集剤）を３０ｍｇ／Ｌ添加した後に、０．４ＭＰａで加圧した空気飽和水を用いて加圧浮上法により油分を分離除去した。油濃度に相当する、処理後の廃水のノルマルヘキサン（脂肪酸）濃度を測定したところ処理前の廃水は６８．０ｍｇ／Ｌであったものが、４．８ｍｇ／Ｌに低下していた。

ｐＨ２．５にする処理を行なわずに、中和した後に凝集剤を添加した場合は、凝集剤を６００ｍｇ／Ｌ添加しても処理後の廃水のノルマルヘキサン（脂肪酸）濃度は６４．２ｍｇ／Ｌであり、凝集剤を１２００ｍｇ／Ｌ以上添加して廃水のノルマルヘキサン（脂肪酸）濃度は３．１ｍｇ／Ｌに低下した。上記の本発明方法による処理の場合は、凝集剤の使用量はトータルで６００ｍｇ／Ｌであり、凝集剤の使用量を従来の約５０ｍａｓｓ％とすることができた。

実施例１と同様の廃水処理において、図３に示す含油廃水処理設備を用いて２段階の油分除去の処理を行なった。ｐＨ１１の廃水に硫酸を注入してｐＨを７とし、ＰＡＣおよびアニオンポリマーを添加して油分の一部を凝集させて、０．４ＭＰａで加圧した空気飽和水を用いて加圧浮上法により油分の一部を分離除去した。ノルマルヘキサン濃度は３３．５ｍｇ／Ｌとなった。さらに硫酸を注入して廃水のｐＨを２．５として、ＰＡＣおよびアニオンポリマーを添加して油分を凝集させて、０．４ＭＰａで加圧した空気飽和水を用いて加圧浮上法により油分の残部を分離除去したところ、ノルマルヘキサン濃度は３．１ｍｇ／Ｌとなった。

実施例１において、ｐＨ１１の廃水をｐＨ２．５にするために注入した硫酸は１９１０ｍｇ／Ｌであったが、本実施例においては、ｐＨ１１からｐＨ７での処理時の硫酸量は１３２０ｍｇ／Ｌであり、ｐＨ７からｐＨ２．５での処理時の硫酸量は２７０ｍｇ／Ｌであり、合計１５９０ｍｇ／Ｌであった。実施例１で用いた硫酸量の８３％で廃水処理を行なうことができた。

同様に処理に用いたＰＡＣ量を比較したところ、実施例１においては６００ｍｇ／Ｌであったが、本実施例においては、ｐＨ１１からｐＨ７での処理時に要したＰＡＣ量は３００ｍｇ／Ｌであり、ｐＨ７からｐＨ２．５での処理時に要したＰＡＣ量は１５０ｍｇ／Ｌであり、合計４５０ｍｇ／Ｌであった。実施例１で用いたＰＡＣ量の７５％で廃水処理を、より十分に行なうことができた。

実施例１の方法を用いて廃水処理を行っていたところ、廃水の油分量が増加し、処理後の廃水のノルマルヘキサン濃度が６４．２ｍｇ／Ｌに上昇した。そこでＰＡＣの使用量を６００ｍｇ／Ｌから、１２００ｍｇ／Ｌまで増加させたところ、ノルマルヘキサン濃度を３．１ｍｇ／Ｌとすることができた。

同じ廃水について、実施例２の２段階の処理を行ったところ、ＰＡＣの使用量は６００ｍｇ／Ｌで、処理後のノルマルヘキサン濃度を４．８ｍｇ／Ｌとすることができ、処理効率が大幅に向上した。

加圧浮上法による廃水処理設備の概略図（本発明例）。加圧浮上法による廃水処理設備の概略図（従来技術）。加圧浮上法による廃水処理設備の概略図（本発明例）。

符号の説明

１原水槽
２反応槽
３酸貯蔵タンク
４反応槽
５無機凝集剤貯蔵タンク
６中和剤貯蔵タンク
７凝集槽
８高分子凝集剤貯蔵タンク
９加圧浮上槽
１０処理水槽
１１滞留槽
１２攪拌装置
１３ポンプ
１４スクレーパー
１５レーキ

Claims

複数の工場からの廃液を混合して得られた、油を含有する廃水から油分を分離除去する処理方法であって、
前記廃水のｐＨを７〜９に調整して、前記油分のうちエマルジョン化していない固形分を加圧浮上処理により前記廃水から分離し、
前記固形分を分離した後に、前記廃水のｐＨを３以下に調整して残部の油分を分離し、
次いで、凝集剤を添加し、前記廃水のｐＨを６〜８に調整して、油分を凝集させた後に、該凝集した油分を加圧浮上処理により前記廃水から分離除去することを特徴とする含油廃水の処理方法。
凝集剤として、ポリ塩化アルミニウムを用いることを特徴とする請求項１に記載の含油廃水の処理方法。
複数の工場からの廃液を混合して得られた、油を含有する廃水から油分を分離除去する含油廃水の処理設備であって、
原水槽と、
該原水槽内の廃水が送られ、攪拌装置と酸貯蔵タンクと無機凝集剤貯蔵タンクとを有し、該酸貯蔵タンクから酸を注入して廃水のｐＨを７〜９に調整する反応槽と、
該反応槽で処理された廃水が送られる、攪拌装置と高分子凝集剤貯蔵タンクとを有する凝集槽と、
該凝集槽で処理された廃水が送られる、加圧空気の吹込みを行なう加圧浮上槽であって、前記油分のうちエマルジョン化していない固形分を加圧浮上処理により前記廃水から分離する加圧浮上槽と、
該加圧浮上槽で油分を分離除去された廃水が送られる処理水槽と、
該処理水槽の廃水の一部を循環使用するための滞留槽と、を有し、
前記処理水槽の廃水の残部が送られ、攪拌装置と酸貯蔵タンクとを有し、該酸貯蔵タンクから酸を注入して廃水のｐＨを３以下にする第二の反応槽と、
該第二の反応槽で処理された廃水が送られ、攪拌装置と無機凝集剤貯蔵タンクと中和剤貯蔵タンクとを有し、該無機凝集剤貯蔵タンクから無機凝集剤を注入後に前記中和剤貯蔵タンクから中和剤を注入して廃水のｐＨを６〜８に調整して、油分を凝集させる第三の反応槽と、
該第三の反応槽で処理された廃水が送られる、攪拌装置と高分子凝集剤貯蔵タンクとを有する第二の凝集槽と、
該第二の凝集槽で処理された廃水が送られる、加圧空気の吹込みを行なう第二の加圧浮上槽と、
該第二の加圧浮上槽で油分を分離除去された廃水が送られる第二の処理水槽と、
該第二の処理水槽の廃水の一部を循環使用するための第二の滞留槽と、からなることを特徴とする含油廃水の処理設備。