JPH02245289A

JPH02245289A - 水浄化方法および装置

Info

Publication number: JPH02245289A
Application number: JP2027000A
Authority: JP
Inventors: John A Taylor; ジョン　エイ　ティラー
Original assignee: Separation Dynamics Inc
Current assignee: Separation Dynamics Inc
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1990-10-01
Also published as: NO891643D0; CN1044636A; AU619282B2; NO891643L; KR900012842A; AU3373889A; IL90036A0; EP0381874A1; US4886603A; MY104001A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は汚染水からきれいな水および再使用可能な炭化
水素およびハロゲン化炭化水素を回収する方法および装
置に関する。より詳細には、本発明は水と再使用可能な
炭化水素および／またはハロゲン化炭化水素とを同時に
除去している間、汚染物を連続的に濃縮するための方法
および装置に関する。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕最近、
水と炭化水素および／またはハロゲン化炭化水素との分
離のために中空繊維の使用において本発明の譲受人によ
り精力的な開発が行なわれている。米国特許第４，７９
０，９４１号（ジョンＡ。

テーラ−１１９８８年１２月１３日発行、本発明の譲受
人に譲渡済み）は流体浄化方法および装置を開示してい
る。この発明は複数の中空繊維膜を備えた分離器モジュ
ールを利用して炭化水素流体から腐蝕性汚染物を除去す
る方法および装置を提供している。膜はウェッブ内に束
状態で収容された中空の親水性微孔性膜繊維である。Ｕ
、　Ｓ、　Ｓ、　Ｎ、第１９４．９８４号（ティラー、
１９８８年５月１７日出願、本発明の譲受人に譲渡済み
）は水／炭化水素またはハロゲン化炭化水素混合物から
水を分離する装置および方法を開示している。この発明
はカプロアンモニウムセルロースの非多孔性の自己支持
式中空繊維よりなる膜束を利用している。

炭化水素およびハロゲン化炭化水素による水の汚染は世
界中に行き渡った問題である。工業作業所に近い供給表
面水および地下水は油状汚染を除去することの困難性を
有している。石油精製所、工業作業所、油田作業所およ
び油／ガスパイプラインなどの装置は炭化水素およびハ
ロゲン化炭化水素化合物で汚染された水を保有する。そ
の上、しばしば、ポリ塩化ビフェニル化合物（Ｐ　ＣＢ
’Ｓ）も給水中の汚染物として見られる。これらの問題
はかなり長い期間、存在しており、既存の技術では解決
されなかった。

例えば、米国特許第３，７３５，５５８号（スカースト
ロム等）は流体を分離する方法およびこの方法に使用す
る装置を開示している。この装置は透過性管の壁部にわ
たって圧力勾配を起こしてかかる壁部の透過を誘発する
ことによって空気から水蒸気を分離する。向流環流液の
流れは透過性管の壁部に沿って長さ方向の濃度勾配を誘
発し、これにより基本成分の透過を高めてこれら成分を
混合流体供給物から分離する。日本特許第１３．６５３
号（１９７９年２月１日発行）および第１５２．６７９
号（１９７９年１２月１日発行）は共に水蒸気を選択的
に通すカプロアンモニウムレーヨンの使用を開示してい
る。これらの従来技術の分離装置が１０年以上の間存在
していたにもかかわらず、水汚染の問題は未解決のまま
であった。これらの問題は小さな問題ではなく、むしろ
産業界および政治が解決することができなかった大きな
商業かつ環境問題である。現在のところ、公知な従来技
術に基づいて、純粋な炭化水素、ハロゲン化炭化水素ま
たはこれらの混合物を回収または処分のために濃縮する
こともできる、炭化水素およびハロゲン化炭化水素で汚
染された水から純粋な水を再生する方法または装置が存
在していない。

本発明の目的は、出願人が新規な分離装置に以前、新規
に利用した分離モジュールを、現在新規な流体回路と関
連させて組合せ、炭化水素およびハロゲン化炭化水素で
汚染された水から純粋な水を再生する方法であって、ま
た炭化水素、ハロゲン化炭化水素またはそれらの混合物
を回収または処分のために濃縮することもできる方法を
提供することである。本発明は水の単離および精製や、
汚染物の回収および再生を十分に達成するのに凝集剤、
遠心分離器、蒸留塔、真空、活性炭、または熱エネルギ
のような付属設備を必要としない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、汚染水から水および水溶性物質と炭化
水素および／またはハロゲン化炭化水素とを連続的に分
離する装置において、第１汚染リテンテートから水およ
び水溶性物質透過液を分離するための第１分離手段と、
第２濃縮汚染リテンテートから純粋な炭化水素および／
またはハロゲン化炭化水素透過液を分離するための第２
分離器手段と、汚染水の流れを分離器手段のうちの少な
くとも一方へ導びくための流体流れ導通手段と、第１お
よび第２汚染リテンテートの流れを第１および第２分離
器手段間で再循環させるためのリテンテート再循環手段
とを備えている。

更らに、本発明は汚染水から水および水溶性物質と、炭
化水素および／またはハロゲン化炭化水素とを連続的に
分離する方法を提供する。この方法は汚染水の流れを導
びき、濃縮すべき汚染水のリテンテートから第１分離モ
ジュールで水および水溶性物質透過液を分離し、第２分
離モジュールで炭化水素および／またはハロゲン化炭化
水素透過液を分離し、リテンテート流れを両分離モジュ
ール間で再循環させる工程を有している。

〔実施例〕

添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面
には、本発明により構成された装置が全体として１０で
示されている。この装置は水および水溶性物質を同時に
分離することができ、また炭化水素およびハロゲン化炭
化水素の回収および汚染水から汚染物の濃縮を別々に行
うことができる。汚染水とは、炭化水素、ハロゲン化炭
化水素またはバクテリア、藻類または鉱物などの他の水
溶性および不溶性微粒物で汚染された水を意味している
。

語「水道過液」とは、水溶性物質を含有するが、いかな
る微粒状物または汚染炭化水素または汚染ハロゲノ化炭
化水素をも含有していない水をさしている。

炭化水素の例としては、石油精製操作から得られる中１
間蒸留物、すなわちガソリンスタンドにおける昇降機お
よび飛行機の方向舵用のアクチュ゛エータなどの流体作
動設備の作動、操作に用いられるもののような液圧流体
がある。ハロゲン化炭化水素の例を挙げると、トリクロ
ロフルオロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン
、テトラクロロエタン、四塩化炭素、およびすべてのフ
レオン系クロロ弗素化化合物がある。また、炭化水素は
種々の粘度の潤滑性の油であることもある。

一般に、装置１０は第１汚染リテンテート（ｒｅｔｅｎ
ｔａｔｅ）から純粋な水道過液を分離するための全体を
１２で示す第１分離器手段と、濃縮された第２汚染リテ
ンテートから純粋な炭化水素透過液および／またはハロ
ゲン化炭化水素透過液を分離するための全体を１４で示
す第２分離器手段と、一般に３つの機能を行う流体導通
回路とを有している。この流体導通回路は炭化水素およ
び／またはハロゲン化炭化水素で汚染された水を第１分
離器モジュール１２に導びき、第１汚染リテンテートの
一部および第２汚染リテンテートの一部を第１分離器モ
ジュール１２に導びき、そして第１汚染り・テンテート
の他の部分および第２汚染リテンテートの他の部分を第
２分離器モジュール１４に導びく。かくして、これらの
リテンテートは２つの分離器モジュール１２．１４間で
再循環され、混合される。

より詳細には、第１分離器モジュール１２は外ハウジン
グ１６を有しており、このハウジングは入口ポート１８
と、リテンテート出口ポート２０と、透過液出口ポート
２２とを有していいる。ハウジング１６内には、好まし
くは再生セルロースで作られた中空の親水性繊維束が収
容されている。

再生セルロースとは、使用セルロースがカプロアンモニ
ウム再生セルロースであることを意味している。カプロ
アンモニウム再生セルロース繊維は管状壁部であり、こ
れらの壁部は何の変哲もない非多孔性膜である。このよ
うなモジュールは、１９８８年５月１７日出願にティラ
ーにより出願され、本発明の譲受人に譲渡された同時継
続特許出願Ｓ、Ｎ　１９４，９８４号に詳細に開示され
ている。しかしながら、ハウジング１６は流体入口１８
、リテンテート出口２０および単一透過液出口２２を有
しているという点で上記特許出願に開示されているハウ
ジングと異っている。図示していない圧送手段により水
道過液を透過液出口２２から圧送する。

第２分離器モジュール１４はハウジング２３を備えてお
り、このハウジングは流体人口２４、リテンテート出口
２６および単一透過液出口２８を有している。分離器モ
ジュール１４のハウジング２３は複数の中空繊維膜（図
示せず）を収容している。これらの膜は本発明の譲受人
に譲渡されたティラーの米国特許第４，７９０，９４１
号に開示されているようなプラスチックウェブ内に収容
されている。モジュールのハウジング２３は複数の中空
の親木性微孔性膜繊維を収容している。各繊維は中空コ
アを有しており、この中空コアのまわりには、内面が延
びている。また、各繊維は外面を有している。

第２分離器の膜繊維はこれらを包囲するハウジング２３
により構成された外側室から内側ボアを分離する微孔性
膜である。各繊維はポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リビニリデン、およびテトラフルオロエチレンフルオロ
カーボン樹脂のような親水性材料で作られた微孔性材料
の均一層よりなる。この群に含まれる樹脂は水および溶
解された水溶性成分のような親水性要素が存在した環境
ならびに流体の炭化水素環境において極めて耐劣化性で
なければならない。

分離モジュール１２．１４のいずれにおいても、入口１
８．２４からの入口流は中空繊維の内コア、リテンテー
ト流出口２０．２６、透過液流出口２２．２８を通って
流れるのが良い。変形例として、本発明は、入口１８．
２４からの入口流が中空繊維膜の外面の上を流れ、透過
液が膜のコアから透過液出口２２．２８まで夫々流・れ
るように機能することができる。換言すると、流れの方
向が繊維を横切るかどうかは重要ではない。

流体回路は、溜め部３０を有するのが良い。この溜め部
３０は、炭化水素及び／又はハロゲン化炭化水素で汚染
された水を収容するための実用構造でも良いし、溜り底
又は他の汚染領域の形態であっても良い。本発明の導通
手段は溜め部３０と流体連通している入口導管３２を有
している。かくして、入口導管３２は溜め部ハウジング
と流体連通している導管でもよいし、炭化水素またはハ
ロゲン化炭化水素で汚染された地下水を有する溜り部又
は他の領域のような現場源から直接連結されたパイプラ
インであってもよい。入口導管３２には、汚染水に存在
する大きいおよび細かい粒状物を除去するためのストレ
ーナ３４が作動的に連結されている。また、入口導管３
２には、汚染水をこの入口導管３２を通して圧送するた
めのポンプ３６が作動的に連結されている。

３８のところには、汚染水の入口流を２つの入口流、す
なわち第１分離器モジュール１２への導管４０を通る第
１の流れと、第２分離器モジュール１４に作動的に連結
された第２導管４２を通る第２の流れとに分割するため
の流体流分割コネクタ位置決めされている。第２導管４
０には、流体をこの第２導管を通して第１分離器モジュ
ール１２の流体入口１８まで圧送するための第２ポンプ
３８が作動的に連結されている。第１分離器モジュール
１２のリテンテート出口２０と入口導管３２との間には
、導管４４が作動的に連結されており、連結部は４６に
ある。導管４４には、この導管を通る逆流を防ぐための
逆止弁４８が作動的に連結されている。換言すると、導
管３４を通る流体の流れは入口導管３２に向う一方向であ
る。第２分離器１４のリテンテート出口２６と入口導管
３２に対する連結部５２との間には、導管５０が作動的
に連結されている。

作動中、本装置は汚染水から水および水溶性物質と、炭
化水素および／またはハロゲン化炭化水素とを連続的に
分離する方法を行う。一般に、この方法は、炭化水素お
よび／またはハロゲン化炭化水素で汚染された水を入口
導管３２及び導管４０を通して第１分離器モジュール１
２へ導びく。

水及び水溶性物質透過液を第１分離器モジュール１２内
の繊維に通して分離し、出口２２から排出し、その一方
、第１汚染リテンテートを出口２゜から排出する。第１
汚染リテンテートの一部を導管４４を通し、Ｔ連結部３
８で分割し、導管４２を通して入口２４へ導びき、第２
分離器モジュール１４内の微孔性中空繊維へ導びく。濃
縮された第２汚染リテンテートから純粋な炭化水素およ
び／またはハロゲン化炭化水素透過液を分離する。

この純粋な炭化水素および／またはハロゲン化炭化水素
透過液を透過液出口２８から排出し、その一方、濃縮さ
れた第２汚染リテンテートは出口２６を通って第２分離
器モジュール１４から出る。

このリテンテートを導管５０を通して入口導管３２へ戻
す。この流れを、溜め部３０からの入口流れおよび連結
部４６から人口導管３２に入る汚染リテンテート流れと
ともにポンプ３６により圧送し、Ｔ連結部３８のところ
で分割し、その一部を導管４０を通して第１分離器モジ
ュール１２へ導びく。濃縮された第２汚染リテンテート
の他の部分を第１汚染リテンテートの一部および溜め部
３０からの流体とともに第２分離器モジュール１４へ戻
す。

かくして、本発明は２段分離方法を提供する。

この方法は、まず炭化水素および／またはハロゲン化炭
化水素で汚染された水を水透過性だが炭化水素透過性で
はない中空繊維膜を収容した膜分離装置へ送る。かかる
膜は非孔性であり、上述のようにカプロアンモニウム再
生セルロース系のものであるのがよい。第１段の分離に
よる透過液は炭化水素を含有しない浄化水である。次い
で、水および炭化水素保持汚染物の両方で構成されるリ
テンテートを微孔性中空繊維の内側で圧送する。第２段
分離モジュール１４は汚染水に懸濁された炭化水素を除
去することができる。かくして、この方法の第２段は水
中に存在するいずれの炭化水素および／またはハロゲン
化炭化水素をも連続的に除去し、再生することができる
。次いで、これらの炭化水素および／またはハロゲン化
炭化水素を精製により再び処理して商業的有価製品にす
るか、あるいは有利には、処分用の濃縮物として単離す
るのがよい。

本発明の代表的な応用は石油精製作業から得られる水か
らの中間蒸留物炭化水素の除去である；ジーゼル燃料の
ような商業製品の製造に、しばしば、流れ形態の水を利
用するのが一般的である。

ジーゼル燃料から不要な揮発性炭化水素生成物を除去す
るには、水蒸気が使用され、この工程では復水は種々の
炭化水素分子で汚染される。

皿−ユジーゼル燃料で汚染されたからの水の３％のジーゼル燃料で汚染された水の試料を、非孔性膜
を有するＳＤＩ中空繊維を通して再循環することにより
、本発明により構成された５ＤＩ２段中空繊維膜分離装
置で処理した。浄化透過水の試料を第１段で収集し、分
析のため取っておいた。水から油の分離を行うのに、熱
、真空、遠心分離、またはＳＤＩ膜以外のいかなる手段
をも用いなかった。第１段からのリテンテートを装置の
第２段における第２８ＤＩ微孔性型分離を通して連続的
に再循環した。

比−釆ｌ）分離前のジーゼル油汚染水の外観は明かっ色で不透
明であった。この油は水に強く浮化されているようであ
った。第１段の膜によって分離した後のジーゼル油で汚
染された水からの浄化水の外観はガラスのように透き通
っていて無色であった。

第１段の中空繊維分離器を出た汚染含油水濃縮物を、透
過物として油を分離可能な微孔性ポリ弗化ビニリデン（
ＰＶＤＦ）中空繊維モジュールの孔を通して連続的に圧
送した。第２段の親水性の微孔性中空繊維モジュールは
濃縮ジーゼル油を採取し、この油は膜の孔を通って採取
容器に流入した。

２）化学分析の結果、ＳＤＩ浄化水の試料中には、検出
可能な炭化水素はなかった。ＳＤＩ膜通過後の純粋な水
の試料には、臭いが検出されなかった。

トリクロロエタンをほぼ５（１０）　ｐｐｍ含有する水
の試、料を、水からのジーゼル油の分離に用いたのと同
じ手順を使用して第１段膜で処理した。トリクロロエタ
ンで汚染された水の外観は透き通っていて無色であった
が、わずかにトリクロロエタンの臭いがあった。

級−呈第１段膜通過後に採取された水試料は化学分析の結果、
検出可能なトリクロロエタンを含有していなかった。浄
化水試料は無臭であった。

第２段微孔性膜分離器モジュールからは、透き通った流
体が流出し、この流体は強いトリクロロエタン臭があっ
た。化学分析の結果、この流体はトリクロロエタンであ
ると確認された。

両側において、二段分離装置を原油及びトリクロロエタ
ン汚染水に１２週間さらした。水の流量の低下は認めら
れず、膜の劣化徴候はなかった。

膜の表面は油が付着したようには見えず、すなわち汚れ
る傾向を何ら示さなかったし、また膜の化学的劣化の徴
候も何らなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成された流体分離回路の概略図
である。１０・・・本発明による装置、１２・・・第１分離器手
段、１４・・・第２分離器手段、１８・・・入口ポート
、２０・・・リテンテート出口ポート、２２・・・透過
液出口ポート、２４・・・流体入口、２６・・・リテン
テート出口、２８・・・透過物出口、３０・・・溜め部
、３２・・・入口導管、３４・・・ストレーナ、４０，
４４゜・導管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）汚染水から水および水溶性物質と炭化水素および
／またはハロゲン化炭化水素とを連続的に分離する方法
において、汚染水の流れを導びき、濃縮すべき汚染水の
リテンテート（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）流れから第１分離
モジュールで水および水溶性物質透過液を分離し、第２
分離モジュールで炭化水素および／またはハロゲン化炭
化水素透過液を分離し、リテンテート流れを両分離モジ
ュール間で再循環させることを特徴とする前記方法。
（２）再循環リテンテート流れに汚染水を選択的に添加
することを特徴とする請求項（１）記載の方法。
（３）上記の流れを導びく工程および分離工程は炭化水
素および／またはハロゲン化炭化水素で汚染された水を
非多孔性カプロアンモニウムセルロース中空繊維膜を収
容した第１分離器モジュールへ導びき、水および水溶性
物質透過液を繊維に通して第１汚染リテンテートから分
離し、第１汚染リテンテートの一部を第２の微孔性中空
繊維分離器モジュールへ導びき、第１汚染リテンテート
の第２部分を第１分離モジュールに再循環し、濃縮され
た第２汚染リテンテートから炭化水素および／またはハ
ロゲン化炭化水素透過液を分離し、第２濃縮汚染リテン
テートの一部を第１汚染リテンテートの再循環部分とと
もに第１分離器モジュールへ導びき、第２濃縮汚染リテ
ンテートの他の部分を第１汚染リテンテートの他の部分
とともに第２分離器モジュールに再循環することを特徴
とする請求項（２）記載の方法。
（４）上記初めに述べた導びき工程が汚染水の流れを溜
め部から第１分離器へ圧送することを特徴とする請求項
（３）記載の方法。
（５）上記２番目に述べた導びき工程が第１汚染リテン
テートの流れをＴ管へ圧送し、この流れを第１および第
２分離器モジュールへ夫々導びかれる２つの流れ部分に
分割することを特徴とする請求項（３）記載の方法。
（６）上記３番目に述べた導びき工程が第２濃縮汚染リ
テンテートの流れと、汚染水の流れおよび第１汚染リテ
ンテートの流れとを合流させて単一の流れとし、この単
一流れをＴ管へ圧送し、この流れを第１および第２分離
器モジュールへ導びかれる２つの流れ部分に分割するこ
とを特徴とする請求項（５）記載の方法。
（７）汚染水から水および水溶性物質と炭化水素および
／またはハロゲン化炭化水素とを連続的に分離する装置
（１０）において、第１汚染リテンテートから水および
水溶性物質透過液を分離するための第１分離器手段（１
２）と、第２濃縮汚染リテンテートから炭化水素および
／またはハロゲン化炭化水素透過液を分離するための第
２分離器手段（１４）と、汚染水の流れを上記第１およ
び第２分離器手段のうちの少なくとも一方へ導びくため
の流体流れ導通手段と、第１および第２汚染リテンテー
トの流れを上記第１および第２分離器手段間で再循環さ
せるためのリテンテート再循環手段とを備えていること
を特徴とする前記装置。
（８）上記再循環手段が、炭化水素および／またはハロ
ゲン化炭化水素で汚染された水を上記第１分離器手段（
１２）へ導びき、第１汚染リテンテートの一部を再循環
し、第２汚染リテンテートの一部を上記第１分離器手段
（１２）へ導びき、第１汚染リテンテートの他の部分お
よび第２濃縮汚染リテンテートの他の部分を上記第２分
離器手段（１４）へ導びくための導管手段を有すること
を特徴とする請求項（７）記載の装置。
（９）上記導通手段は上記第１および第２分離器手段（
１２、１４）に作動的に連結された入口導管を有してお
り、該導管は汚染水の入口流れを上記第１および第２分
離器手段に夫々向う２つの入口流れに分割するための流
れ分割手段を有することを特徴とする請求項（７）記載
の装置。
（１０）上記導通手段は、上記流れ分割手段の上流で上
記第１分離器手段（１２）と上記入口導管との間に作動
的に連結され、上記第１汚染リテンテートの流れを上記
第１分離器手段と上記入口導管との間で導びくための第
２導管と、上記流れ分離器手段の上流で上記第２分離器
手段（１４）と上記入口導管との間に作動的に連結され
、第２の濃縮汚染リテンテートの流れを上記第２分離器
手段と上記入口導管との間で導びくための第３導管を有
し、これにより上記第１分離器手段（１２）および第２
分離器手段（１４）が流れを濃縮するとき、第１リテン
テート流れおよび第２リテンテート流れを再循環させて
入口流れと混合させることを特徴とする請求項（９）記
載の装置。
（１１）上記流れ分割手段の上流かつ上記入口導管に対
する上記第２および第３導管の連結部の下流で上記入口
導管に作動的に連結され、流体の流れを上記第２および
第３導管から上記入口導管を通して圧送するための第１
圧送手段を有することを特徴とする請求項（１０）記載
の装置。
（１２）上記流れ分割手段と上記第１分離器手段との間
に作動的に連結された第４導管と、上記流れ分割手段と
上記第２分離器手段との間に作動的に連結された第５導
管と、上記第４導管に作動的に連結され、流体を上記第
４導管を通して圧送するための第２圧送手段とを有する
ことを特徴とする請求項（１１）記載の装置。