JP6048350B2 - 含油スカムの粘度低減方法、及び含油排水の粘度低減方法 - Google Patents

Description

本発明は、含油スカムの粘度低減方法、及び含油排水の粘度低減方法に関する。

冷間圧延等の金属の圧延処理では、潤滑性のための油、冷却のための水が必要であり、含油排水が発生する。このように金属の圧延処理等で生じた含油排水は、油水分離槽において、水分と油分とに分離される。分離した水分は、回収して冷間圧延等で再利用するか、排水処理設備に送られる。油分は分離の際にスカムとして浮上し、この油分を含むスカム（以下、「含油スカム」と称する）は、油水分離槽からポンプで送液され、産業廃棄物として焼却処分される。
含油排水及び含油スカムは、油分の影響により粘度が高くなりやすい。粘度の上昇は低温環境下では顕著であり、特に含油スカムは油分の濃度が高いため粘度が高くなりやすく、油水分離槽からのポンプでの送液作業に深刻な影響を与える。

含油排水の油水分離処理としては、特許文献１及び２の技術が提案されている。
特許文献１は、含油廃水から油分離槽にて浮上油を分離した後、無薬注で加圧浮上槽にてさらに浮上油を分離して浮上油を２段階で除去し、その後エマルジョンブレークし凝集剤を添加して、分離した油分を凝集加圧浮上濃縮槽にてスカムとして浮上させるとともに濃縮して除去するものである。しかし、特許文献１は油水分離のみに着目しており、含油排水や含油スカムの粘度低減に関しては何ら考慮していない。
特許文献２は、特定の油水分離性向上剤を用いて油水分離処理する方法を開示しているが、含油排水や含油スカムの粘度低減に関しては何ら考慮していない。

含油排水や含油スカムの粘度を低減するためには、加温が有効である。特許文献３では、油スラッジを流動化して取り扱い性を向上させるために、油スラッジを加温することを開示している。

特開昭６２−１２１６８８号公報 特開平８−１６８６０５号公報 特公昭５９−３８１７５号公報

しかし、特許文献３のような加温処理は、一連の工程におけるエネルギー消費量が大きくなってしまうという問題がある。
また、含油スカムについては水の添加によっても粘度を低減することが可能であるが、スカムの水分が増加することによって、焼却処分の際に助燃剤が大量に必要となったり、水分の存在により含油スカムの熱量が低下し、含油スカムの再資源化が困難になるという問題がある。

本発明は、このような状況下になされたものであり、エネルギーを大量に消費したり、含油スカム中の水分の増加を伴うことなく、含油スカムや含油排水の粘度を低減する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、次の［１］〜［４］を提供する。
［１］含油スカムに対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加する含油スカムの粘度低減方法。
［２］前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、ジアルキルスルホコハク酸塩を添加する上記１に記載の含油スカムの粘度低減方法。
［３］含油排水に対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加する含油排水の粘度低減方法。
［４］前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩を添加する上記３に記載の含油排水の粘度低減方法。

本発明の含油スカムの粘度低減方法、及び含油排水の粘度低減方法は、エネルギーを大量に消費したり、含油スカム中の水分の増加を伴うことなく、含油スカム、及び含油排水の粘度を低減できる。

［含油スカムの粘度低減方法］
本発明の含油スカムの粘度低減方法は、含油スカムに対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩（以下、「本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩」と称する場合がある。）を添加するものである。
なお、本発明でいう含油スカムとは、少なくとも油水分離槽で分離した油分（浮上油）を含むものであり、さらに場合により、油水分離時に油分とともに同時に取り出される水分等の油分以外の成分、及び含油スカムに散布する水分等の油水分離後に添加される成分を含むものである。

本発明の含油スカムの粘度低減方法に適用可能な含油スカムは特に制限されない。含油スカムの由来としては、冷間圧延等の金属の圧延処理等で生じる含油排水が挙げられる。
含油スカム中の油分は特に限定されないが、通常２０〜８０質量％である。

スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上を用いることができる。これらの中でも、ジアルキルスルホコハク酸塩は、含油スカムのように油分が多い系においての粘度低減に優れる点で好適である。

本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、油分に含まれるワックス成分の結晶化を阻害することにより、含油スカムの粘度低減に寄与していると考えられる。また、含油スカム中の油滴の分散を促進することにより、含油スカムの粘度低減に寄与していると考えられる。
このように、本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、含油スカムの粘度低減作用があるため、含油スカムに散布する水の量を減らすことができる。これにより、含油スカム中の水分が減少し、含油スカムを焼却処分する際の助燃剤の添加量を削減できる。また、含油スカム中の水分が減少することにより、含油スカムの熱量が高くなり、回収した含油スカムを再資源化することができる。
また、含油スカムを加熱して粘度を低減する必要がなくなり、蒸気等のエネルギーの使用量を削減できる。

本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、含油スカムの粘度を低減する作用を奏するが、該作用により、硬い油膜中に閉じ込められている水が油膜外に逃げやすくなり、油水分離効果を促進することもできる。特に、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩及びジアルキルスルホコハク酸は、油水分離作用に優れる点で好適である。含油スカムの油水分離効果により、油水分離の段階ごとに含油スカムの水分を減少させることができる。

含油スカムに対する本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩の添加量は、含油スカム中の油分に対して、３ｇ／Ｌ〜３０ｇ／Ｌであることが好ましい。
本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加する箇所は特に制限されない。含油スカム中の水分を減少させる観点からは、含油スカムが得られるより前の箇所、具体的には油水分離槽又は油水分離槽以前の箇所で添加することが好ましい。また、添加量削減の観点からは、油水分離槽の後の配管等で添加することが好ましい。

アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩は、以下の一般式（１）で表されるものが挙げられる。
［一般式（１）中、Ｒ¹は炭素数８〜１５のアルキル基を示し、Ｘ¹及びＸ²はそれぞれ独立にＮａ、ＮＨ(ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ)₃、Ｋ、ＮＨ₄から選ばれる何れか一種を示す。］

ジアルキルスルホコハク酸塩は、以下の一般式（２）で表されるものが挙げられる。
［一般式（２）中、Ｒ²及びＲ³はそれぞれ独立に炭素数１〜１３のアルキル基を示し、Ｘ³はＮａ、ＮＨ(ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ)₃から選ばれる何れか一種を示す。］

上記一般式（２）のスルホン酸塩は、Ｒ²及びＲ³のアルキル基はそれぞれ独立に炭素数６〜９であることが好ましい。また、Ｒ²及びＲ³のアルキル基の炭素数は同一であることが好ましく、両者の炭素数が８であることがより好ましい。また、Ｘ³はＮａであることが好ましい。

ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩は、以下の一般式（３）で表されるものが挙げられる。
［一般式（３）中、Ｒ⁴は炭素数１２〜１５のアルキル基を示し、Ｒ⁵は炭素数２〜３のアルキレン基を示し、ｎは２〜４の数を示し、Ｘ⁴はＮａ、ＮＨ(ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ)₃から選ばれる何れか一種を示す。］

［含油排水の粘度低減方法］
本発明の含油排水の粘度低減方法は、含油排水に対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加するものである。

本発明の含油排水の粘度低減方法に適用可能な含油排水は特に制限されず、どのような含油排水でも適用することができる。含油排水としては、冷間圧延等の金属の圧延処理等で生じる排水が挙げられる。
含油排水中の油分は特に限定されないが、金属の圧延処理の排水の場合、通常油分は５０〜５００ｐｐｍである。

スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれる１種以上を用いることができる。これらの中でも、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩は、含油排水のように油分が少ない系（水分が多い系）での粘度低減に優れる点で好適である。
これらスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、油分に含まれるワックス成分の結晶化を阻害することにより、含油排水の粘度低減に寄与していると考えられる。また、含油排水中の油滴の分散を促進することにより、含油排水の粘度低減に寄与していると考えられる。

本発明のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、含油排水の粘度を低減する作用を奏するが、該作用により、硬い油膜中に閉じ込められている水が油膜外に逃げやすくなり、油水分離効果を促進することもできる。特に、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩及びジアルキルスルホコハク酸は、油水分離作用に優れる点で好適である。当該油水分離効果により、油水分離槽で得た含油排水の水分を減少させることができる。

含油排水に対するスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩の添加量は、排水中の油分に対して、３ｇ／Ｌ〜３０ｇ／Ｌであることが好ましい。

本発明の含油排水の粘度低減方法で用いるアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩の好適な実施態様は、本発明の含油スカムの粘度低減方法で用いるアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩の好適な実施態様と同様である。

＜任意添加成分＞
本発明の含油スカムの粘度低減方法及び含油排水の粘度低減方法においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、各種の添加成分、例えば、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等を添加することできる。これらの添加成分は一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

１．含油スカムの粘度低減の検証
［参考例１］
冷間圧延を経た含油排水の油水分離槽で採取した含油スカム（水分５２質量％、油分４８質量％、粘度７．６Ｐａ・ｓ）が入った缶を３０〜４０回撹拌混合した。攪拌した含油スカムを１００ｍｌの試験管に５０ｍｌ注ぎ、一般式（３）に該当する薬剤（ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン；Ｒ^４の炭素数１２、Ｒ^５の炭素数２、ｎ≒４；三洋化成工業社製、サンデットET）を添加し、再度含油スカムを注いで、薬剤濃度を１０ｇ／Ｌ（油分に対して２０．８ｇ／Ｌ）に調整した。試験管内の試料をスパチュラで１２０秒攪拌し、含油スカムと薬剤とを混合し、試料温度が２０℃の条件で粘度を測定した。

［参考例２〜３、実施例４〜５］、［比較例１〜８］
薬剤を以下のものに変更した以外は、参考例１と同様にして、含油スカムの粘度を測定した。
（参考例２の薬剤）
一般式（３）に該当する薬剤（ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム；Ｒ^４の炭素数１２、Ｒ^５の炭素数２、ｎ≒２；三洋化成工業社製、サンデットEN）
（参考例３の薬剤）
一般式（３）に該当する薬剤（ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム；Ｒ^４の炭素数１２〜１５、Ｒ^５の炭素数２、ｎ≒３；三洋化成工業社製、サンデットEND）
（実施例４の薬剤）
一般式（１）に該当する薬剤（アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム；Ｒ^１の炭素数８〜１５；三洋化成工業社製、サンデットALH）
（実施例５の薬剤）
一般式（２）に該当する薬剤（ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム；Ｒ^２の炭素数８、Ｒ^３の炭素数８；三洋化成工業社製、サンモリンOT-70）

（比較例１の薬剤）
カチオン系界面活性剤（塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム；三洋化成工業株式会社製、カチオンS）
（比較例２の薬剤）
カチオン系界面活性剤（塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム；三洋化成工業株式会社製、エコノールTM-22）
（比較例３の薬剤）
ノニオン系界面活性剤（モノステアリン酸ポリエチレングリコール；三洋化成工業株式会社製、イオネットMS-1000）
（比較例４の薬剤）
ノニオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール；三洋化成工業株式会社製、ニューポールPE-68）
（比較例５の薬剤）
アニオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム；三洋化成社製、ビューライトLCA-25N）
（比較例６の薬剤）
アニオン系界面活性剤（ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム；三洋化成社製、ビューライトECA）
（比較例７の薬剤）
アニオン系界面活性剤（ラウリルグリコール酢酸ナトリウム；三洋化成社製、ビューライトSHAA）
（比較例８の薬剤）
ブランク（薬剤は用いない）

２．含油スカムの油水分離の検証
参考例１〜３、実施例４〜５及び比較例１〜８において、粘度測定後に試験管の試料をスパチュラで１２０秒攪拌し、含油スカムと薬剤とを混合した後に２０℃の環境に１８時間静置し、油水分離の状態を目視で観察した。その結果、水層が全体の１／５〜１／４観察できるものを「〇」、水層が１／５未満観察できるものを「△」、油水が分離せず水層が観察できないものを「×」とした。結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩から選ばれるスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加した参考例１〜３、実施例４〜５は、当初の含油スカムの粘度（７．６Ｐａ・ｓ）を大幅に低減できるものであった。また、参考例１、３、実施例４〜５のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩は、油水分離効果にも優れていた。

Claims (8)

1. 含油スカムに対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩及びジアルキルスルホコハク酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加する含油スカムの粘度低減方法。
2. 前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、下記一般式（２）で表されるジアルキルスルホコハク酸塩を添加する請求項１に記載の含油スカムの粘度低減方法。
   
   ［一般式（２）中、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数６〜９のアルキル基を示し、Ｘ^３はＮａ、ＮＨ(ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ)_３から選ばれる何れか一種を示す。］
3. 前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩を添加する請求項１に記載の含油スカムの粘度低減方法。
4. 含油スカム中の油分に対して、前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を３ｇ／Ｌ〜３０ｇ／Ｌ添加する請求項１〜３の何れか１項に記載の含油スカムの粘度低減方法。
5. 含油排水に対して、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩及びジアルキルスルホコハク酸塩から選ばれる１種以上のスルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を添加する含油排水の粘度低減方法。
6. 前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩を添加する請求項５に記載の含油排水の粘度低減方法。
7. 前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩として、下記一般式（２）で表されるジアルキルスルホコハク酸塩を添加する請求項５に記載の含油排水の粘度低減方法。
   
   ［一般式（２）中、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数６〜９のアルキル基を示し、Ｘ^３はＮａ、ＮＨ(ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ)_３から選ばれる何れか一種を示す。］
8. 含油排水中の油分に対して、前記スルホン酸塩及び／又は硫酸エステル塩を３ｇ／Ｌ〜３０ｇ／Ｌ添加する請求項５〜７の何れか１項に記載の含油排水の粘度低減方法。