JP6372347B2 - 含油スカムの粘度低減方法 - 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。油分は油水分離の際にスカムとして浮上する。油分を含むスカム（以下、「含油スカム」と称する）は、熱量を持つが、水分を多く含むため燃料としての再利用は難しい。このため含油スカムは、産業廃棄物として焼却処分されることが多い。

含油スカムは、油分の影響により粘度が高くなりやすい。特に、低温環境下での含油スカムの粘度上昇は顕著であり、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。

含油スカムの油水分離処理としては、特許文献１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、分離され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、含油スカムの粘度低減に関しては何ら考慮していない。

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２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 特公昭５９−３８１７５号公報

しかし、特許文献２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、含油スカムの粘度を低減する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、含油スカムの油水分離工程と、含油スカムの粘度低減工程とを切り分けること、油水分離工程で含水率が低下した含油スカムに対して特定の薬剤を添加して粘度低減工程を行うことにより、含油スカムの粘度を顕著に低減し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供する。

［１］含水率８０質量％以下の含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程を含む、含油スカムの粘度低減方法。
［２］前記ノニオン系界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルである上記［１］に記載の含油スカムの粘度低減方法。
［３］前記含油スカムの粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上である上記［１］又は［２］に記載の含油スカムの粘度低減方法。
［４］以下（１）、（２）の工程を順に行う、含油スカムの粘度低減方法。
（１）含油スカムの含水率を８０質量％以下に低減する油水分離工程。
（２）工程（１）を経た含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程。
［５］前記ノニオン系界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルである上記［４］に記載の含油スカムの粘度低減方法。
［６］工程（１）を経た含油スカムの粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上である上記［４］又は［５］に記載の含油スカムの粘度低減方法。
［７］工程（１）の含油スカムが、圧延工程で発生した含油スカムである上記［４］〜［６］の何れか１項に記載の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、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、含油スカムの粘度を低減できる。

［含油スカムの粘度低減方法Ａ］
本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａは、含水率８０質量％以下の含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程を含むものである。

なお、本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａ及びＢ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Ａ及びＢ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。

本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａは、含水率８０質量％以下の含油スカムを用いる。本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａは、このように含水率が低く、粘度低減が困難である含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加することにより、該含油スカムの粘度を低減することを可能としている。
含水率８０質量％以下の含油スカムは、主として、油水分離工程が経られた含油スカムである。
本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａは、含水率２０〜５０質量％の含油スカムを用いた場合に、より効果を良好にすることができる。

含水率８０質量％以下の含油スカムは、本発明の効果を発揮しやすくするために、２０℃の粘度が１０００〜７０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１０００〜３５００ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。

ノニオン系界面活性剤
ノニオン系界面活性剤としては、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するものを用いる。
第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤は、含油スカムに溶けやすく、かつ油成分に作用しやすいと考えられる。そして、該ノニオン系界面活性剤が含油スカム中の油成分に作用すると、油分に含まれるワックス成分の結晶化が阻害され、含油スカムの粘度を低減できると考えられる。また、該ノニオン系界面活性剤が含油スカム中の油成分に作用すると、含油スカム中の油滴の分散を促進することにより、含油スカムの粘度を低減できると考えられる。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤としては、アルキル基が第二級アルコールに由来する、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンジ脂肪酸エステル及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが本発明の効果を発揮しやすい点で好適である。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、例えば、第二級アルコールに、酸化エチレン及び酸化プロピレン等のアルキレンオキシドを付加重合して得ることができ、以下の式（１）及び（２）で示すものが挙げられる。

Ｒ^１−Ｏ−（Ｒ^２−Ｏ）_ｍ１−Ｈ （１）
式（１）中、Ｒ^１は炭素数８〜２２の分岐のアルキル基を示し、Ｒ^２は炭素数２又は３のアルキレン基を示し、ｍ１は２〜２０の整数を示す。
Ｒ^３−Ｏ−（Ｒ^４−Ｏ）_ｍ２−（Ｒ^５−Ｏ）_ｍ３−Ｈ （２）
式（２）中、Ｒ^３は炭素数８〜２２の分岐のアルキル基を示し、Ｒ^４は炭素数２〜２０の直鎖又は分岐のアルキレン基、Ｒ^５は炭素数１〜１０の直鎖又は分岐のアルキレン基を示し、Ｒ^４及びＲ^５はそれぞれ異なり、ｍ２及びｍ３はそれぞれ０〜２０の整数を示すが、ｍ２及びｍ３が同時に０となることはない。
上記の中でも、式（１）で示すものが好ましい。また、式（１）中のＲ^１の及び式（２）中のＲ^３の炭素数は１０〜１６が好ましい。また、式（１）中のＲ^２の炭素数は２であることが好ましい。また、式（１）中のｍ１は４〜１０の整数であることが好ましい。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤は、本発明の効果を発揮しやすくするために、ＨＬＢ値が４〜１４であることが好ましく、ＨＬＢ値が８〜１４であることがより好ましい。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤の添加量は、含油スカムの全量（油分＋水分）に対して、１ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌであることが好ましく、５ｇ／Ｌ〜１５ｇ／Ｌであることがより好ましい。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤は、溶媒、水分で希釈して添加してもよいし、溶媒等で希釈せずにそのまま添加してもよい。溶媒等で希釈する場合、該ノニオン系界面活性剤の濃度が１０〜９５質量％となるように希釈することが好ましい。

第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する箇所は特に制限されないが、例えば、加圧浮上槽等の油水分離槽、油水分離槽から含油スカムを移動する配管、油水分離槽とは別の槽等が挙げられる。

粘度低減工程後の含油スカムは、輸送等の取り扱い性を良好にするために、２０℃の粘度が５０〜２０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、５０〜１０００ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。

［含油スカムの粘度低減方法Ｂ］
本発明の含油スカムの粘度低減方法Ｂは、以下（１）、（２）の工程を順に行うものである。
（１）含油スカムの含水率を８０質量％以下に低減する油水分離工程。
（２）工程（１）を経た含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程。

本発明の含油スカムの粘度低減方法Ｂは、工程（１）の油水分離工程で、含油スカムの含水率を８０質量％以下に低下させた後に、工程（２）の粘度低減工程で、特定の薬剤（第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤）を用いて含油スカムの粘度を低減する。
このように、本発明の含油スカムの粘度低減方法Ｂは、油水分離工程と粘度低減工程とを切り分け、かつ粘度低減工程において特定の薬剤（第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤）を用いることによって、含油スカム中の水分の増加を伴うことなく、含油スカムの粘度を低減することができる。

工程（１）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。

工程（１）の油水分離工程では、本発明の効果を発揮しやすくするために、含油スカムの含水率を２０〜５０質量％にすることが好ましい。

工程（１）の後の含油スカムは、本発明の効果を発揮しやすくするために、２０℃の粘度が１０００〜７０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１０００〜３５００ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。

工程（１）の油水分離工程は、例えば、加圧浮上槽等の油水分離槽を用いて行うことができるが、汎用の油水分離槽では含油スカムの含水率を８０質量％以下にできない場合がある。
このため、 工程（１）の油水分離工程は、含油スカムに薬剤を添加して行うことが好ましい。
工程（１）の油水分離工程に用いる薬剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられる。

ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩は、下記式（３）で表されるものが挙げられる。
Ｒ^６−Ｏ−（Ｒ^７−Ｏ）_ｍ４−ＳＯ_３Ｘ （３）
式（３）中、Ｒ^６は炭素数１２〜１５のアルキル基を示し、Ｒ^７は炭素数２〜３のアルキレン基を示し、ｍ４は２〜４の整数を示し、ＸはＮａ、ＮＨ(ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ)_３から選ばれる何れか一種を示す。

工程（１）の油水分離工程の薬剤の添加量は、含油スカムの全量（油分＋水分）に対して、２，５００ｇ／Ｌ〜３０，０００ｇ／Ｌであることが好ましく、１０，０００ｇ／Ｌ〜１５，０００ｇ／Ｌであることがより好ましい。

工程（２）の実施の形態は、上述した本発明の含油スカムの粘度低減方法Ａの実施の形態と同様である。

＜任意添加成分＞
含油スカムの粘度低減方法Ａ及びＢともに、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、ア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．含油スカムの油水分離工程
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の全量に対して、油水分離剤（ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム：エチレンオキサイド付加モル数２、アルキル基炭素数１２）が１０，０００ｍｇ／Ｌの濃度となるように添加し、攪拌機で３０分攪拌した後、１６時間静置して、分離した水分を除去して、油水分離工程を行った。油水分離後の含油スカムは、含水率が４０質量％、２０℃の粘度が２２００ｍＰａ・ｓであった。粘度測定の際は東京計器社製のＢ型粘度計を使用し、ローターＮｏ．６、４０ｒｐｍの条件で測定した。含油スカムの含水率は、ＪＩＳ Ｋ−２２７５の蒸留法に準拠して、含油スカム中の水分量を測定することにより算出した。

２．含油スカムの粘度低減工程
［実施例１〜２］、［比較例１〜３］
上記１の油水分離工程後の含油スカムが入った缶を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１００ｇ注ぎ、表１の薬剤を含油スカムの全量に対して表１の濃度となるように添加した。試験管内の試料をスパーテルで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。粘度測定の際はＢ型粘度計を使用し、ローターＮｏ．６、４０ｒｐｍの条件で測定した。結果を表１に示す。

＜実施例及び比較例の薬剤＞
薬剤１：ポリオキシエチレンアルキルエーテル（三洋化成工業社製、商品名：サンノニックSS-50、ＨＬＢ値：１０．５、アルキル基炭素数：１１〜１５、第二級アルコールに由来するアルキル基含有、エチレンオキサイド付加モル数５）
薬剤２：ポリオキシエチレンアルキルエーテル（三洋化成工業社製、商品名：サンノニックSS-90、ＨＬＢ値：１３．２、アルキル基炭素数：１１〜１５、第二級アルコールに由来するアルキル基含有、エチレンオキサイド付加モル数９）
薬剤３：ポリオキシエチレンアルキルエーテル（三洋化成工業社製、商品名：ナロアクティーCL-40、ＨＬＢ値：８．９、アルキル基炭素数：１１〜１５、第一級アルコールに由来するアルキル基含有、エチレンオキサイド付加モル数４）
薬剤４：ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（三洋化成工業社製、商品名：ナロアクティーCL-85、ＨＬＢ値：１２．６、アルキル基炭素数：１２〜１４、第一級アルコールに由来するアルキル基含有、アルキレンオキサイド付加モル数８．５）

表１の結果から、含水率８０質量％以下の含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加することにより、含油スカムの粘度を低減できることが確認できる。

Claims (5)

1. 含水率８０質量％以下の含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程を含む、含油スカムの粘度低減方法であって、該ノニオン系界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルである、含油スカムの粘度低減方法。
2. 前記含油スカムの粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上である請求項１に記載の含油スカムの粘度低減方法。
3. 以下（１）、（２）の工程を順に行う、含油スカムの粘度低減方法。
   （１）含油スカムの含水率を８０質量％以下に低減する油水分離工程。
   （２）工程（１）を経た含油スカムに対して、第二級アルコールに由来するアルキル基を有するノニオン系界面活性剤を添加する粘度低減工程であって、該ノニオン系界面活性剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテルである、粘度低減工程。
4. 工程（１）を経た含油スカムの粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上である請求項３に記載の含油スカムの粘度低減方法。
5. 工程（１）の含油スカムが、圧延工程で発生した含油スカムである請求項３又は４に記載の含油スカムの粘度低減方法。