JPH11138163A - 水中油乳濁液処理方法及び水中油乳濁液処理装置 - Google Patents

水中油乳濁液処理方法及び水中油乳濁液処理装置

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JPH11138163A
JPH11138163A JP30414297A JP30414297A JPH11138163A JP H11138163 A JPH11138163 A JP H11138163A JP 30414297 A JP30414297 A JP 30414297A JP 30414297 A JP30414297 A JP 30414297A JP H11138163 A JPH11138163 A JP H11138163A
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JP
Japan
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oil
water
fiber membrane
water emulsion
hollow fiber
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JP30414297A
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English (en)
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Satoru Takeda
哲 竹田
Masumi Kobayashi
真澄 小林
Kenji Watari
謙治 亘
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な操作で濾過性能の回復が可能な中空糸
膜モジュールを用いた水中油乳濁液処理方法の提供。 【解決手段】 多孔質中空糸膜の外壁面側に水中油乳濁
液を供給してクロスフロー濾過により水分を中空糸膜を
透過させ、濾過流量低下時には中空糸膜を逆向きに通水
して処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属加工等に用い
られる水中油乳濁液から水分のみを選択的に分離する油
水分離方法及びこの分離方法に用いる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水溶性切削油、水溶性作動油、水溶性防
錆剤等の水中油乳濁液は、多くの工業分野において使用
され、例えば、切削、フライス、穴あけ、研削等の金属
加工、金属圧延、ディーゼルエンジンの冷却等、様々な
用途に用いられている。
【0003】近年、水中油乳濁液の使用量の増加や環境
問題等により、これらの水中油乳濁液の再利用あるいは
廃棄処理が重要となっている。これらの水中油乳濁液
は、一般に界面活性剤により微細な油滴が水中に安定し
たエマルジョンとなって分散しているため、再利用ある
いは廃棄処理においては油分と水分の分離が行われてい
る。
【0004】水中油乳濁液の油水分離を行う方法として
は、油分と水分の比重差を利用する方法、薬品を使用す
る方法、吸着による方法、濾過による方法等が挙げられ
る。比重差を利用する方法には、油自体の水中における
浮上力を利用する方法(自然分離方法)、浮上可能な油
滴まで微細油を粗粒化する方法(粗粒化分離法)、遠心
分離法等がある。薬品を使用する方法には、塩析法、凝
集法、酸分解法等がある。また、吸着による方法では吸
油材が使用され、濾過による方法では膜が用いられる。
【0005】しかしながら、比重差を用いる方法は、比
重差が大きい場合や油の粒子径が数十μm以上ある場合
は有効であるが、比重差が小さい場合や微細油ではうま
く分離することが困難である。また、薬品を使用する方
法は、煩雑な操作が必要なことに加え再利用を考えた場
合には薬品の影響が懸念される。吸着材料を使用する方
法は、吸着材料が高価であることに加え、吸着能力が飽
和した場合には材料の交換という煩雑な作業が必要であ
る。濾過による方法、例えば全量濾過の場合には、水中
油乳濁液中の膜面閉塞物質により濾過流量が短時間で低
下するという不都合があった。
【0006】これらを解決する方法として、特開平1−
130780号公報には、セラミックス非対称膜モジュ
ールを使用し、クロスフロー濾過を行う含油廃水処理方
法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な方法を用いて水中油乳濁液の油水分離を行うと、水中
油乳濁液中の膜面閉塞物質により、膜の目詰まりが発生
した際に、洗剤を用いた煩雑な洗浄作業が必要になると
いった不都合があった。本発明はこの様な不都合に鑑み
てなされたものであり、中空糸膜モジュールを用いて水
中油乳濁液の油水分離を行うに際し、簡易な操作で濾過
性能の回復が可能な水中油乳濁液の処理方法の開発を目
的としてなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、クロス
フロー濾過により水中油乳濁液の処理を行うに際し、多
孔質中空糸膜を配設した中空糸膜モジュールを用いて、
水中油乳濁液を該中空糸膜の外壁面側に通液し、水中油
乳濁液中の水分を選択的に中空糸膜の内壁面側へ透過さ
せ、濾過流量低下時には透過水を中空糸膜の内壁面側か
ら外壁面側に逆向きに通液させることを特徴とする水中
油乳濁液の処理方法を要旨とするものである。
【0009】また、本発明は、水中油乳濁液を貯蔵する
貯蔵手段と、多孔質中空糸膜が配設された中空糸膜モジ
ュールにより水中油乳濁液をクロスフロー濾過する濾過
手段と、貯蔵手段から濾過手段の多孔質中空糸膜の外壁
面側に水中油乳濁液を送液する送液手段と、濾過手段で
油分の濃縮された非透過成分を貯蔵手段に返送する返送
手段と、濾過手段で油分が除去された透過水を外部へ送
液する排出手段と、透過水を中空糸膜の内壁面側から外
壁面側に逆向きに通液する逆洗手段とを有してなること
を特徴とする水中油乳濁液処理装置を要旨とするもので
ある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により詳細に
説明する。図1は、本発明の水中油乳濁液の処理方法及
び水中油乳濁液処理装置のフローを示す概念図である。
【0011】油分濃縮タンク7は水中油乳濁液が貯蔵さ
れるタンクであり、工場設備等で使用されて再生あるい
は廃棄処理を行う水中油乳濁液が、油分濃縮タンク7内
に貯蔵される。油分濃縮タンク7に溜められた水中油乳
濁液は、循環ポンプ9により、そのハウジング2内に多
孔質中空糸膜1が配設された中空糸膜モジュール8の、
多孔質中空糸膜の外壁面側に設けられた水中油乳濁液入
口4へ送液される。
【0012】送液された水中油乳濁液は、界面活性剤等
を含む水分が選択的に多孔質中空糸膜1の外壁面側から
内壁面側に透過する。膜面を透過した透過水は、逆通液
用タンク10に送液され、その一部が逆通液用タンク1
0内に貯蔵されるとともに、オーバーフロー水は透過水
取出口12へ送られる。中空糸膜モジュール8内におい
て、クロスフロー濾過により油分が濃縮された非透過成
分は、中空糸膜モジュールに設けられた水中油乳濁液出
口5から油分濃縮タンク7へと返送される。
【0013】本発明に用いられる多孔質中空糸膜として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、セルロー
ス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン等の素材を溶融延伸法、湿式法等により製膜した疎水
性の多孔質中空糸膜が挙げられる。これらの内、ポリオ
レフィン製多孔質中空糸膜は、その耐油性が高く焼却処
分も可能であるため好ましい。
【0014】水中油乳濁液のエマルジョン油滴の粒子径
は、一般にサブミクロンから数十ミクロンである。用い
る多孔質中空糸膜の孔径は大きいほど透過水の流量が大
きくなり好ましいが、エマルジョン油滴の透過を防止す
るには孔径0.5μm以下であることが好ましい。ま
た、多孔質中空糸膜の空孔率は、低すぎると十分な濾過
流量が得られず、一方高すぎると強度不足が生じるた
め、空孔率20〜80%であることが好ましい。更に、
多孔質中空糸膜は外径が大きすぎるとハウジング内に収
容できる本数が減少し中空糸膜の特長が失われるので、
内径2mm以下、外径3mm以下であることが好まし
い。
【0015】多孔質中空糸膜をハウジングに接着固定す
る際に用いるポッティング剤としては、ウレタン樹脂、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
等が挙げられる。
【0016】ハウジングに用いる樹脂としては、機械的
強度及び耐久性の良好なポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、変性PPO等
が挙げられる。
【0017】以上のような各種素材の中で、焼却処理が
可能なものを選定することにより焼却処理が可能な中空
糸膜モジュールを構成することもできる。
【0018】クロスフロー濾過では、水中油乳濁液が多
孔質中空糸膜の長手方向に通過する際の膜面流速を高く
するほど膜表面の目詰まりが防止され、高い濾過流量で
油水分離を行うことができる。したがって、膜面流速が
0.5cm/sec以上となるよう中空糸膜モジュール
に対して送液することが好ましい。
【0019】また、水中油乳濁液の中空糸膜モジュール
への通液は、多孔質中空糸膜の内壁面側へ供給する方式
と外壁面側へ供給する方式があるが、外壁面側へ供給す
るのが低いモジュール圧力損失で膜面流速を高めること
ができるので適当である。
【0020】また、多孔質中空糸膜の透過水の流量は、
濾過圧力を高くするにつれて増加するが、濾過圧力を高
くしすぎると多孔質中空糸膜のつぶれによる濾過流量の
低下、油分の透過等が生じやすくなるため、0.01〜
5Kg/cm2の範囲内の膜間差圧で定圧濾過をおこな
うことが好ましい。
【0021】中空糸膜モジュールにより水中油乳濁液の
濾過を行う際の膜間差圧は、水中油乳濁液圧力調整バル
プV1または透過水圧力調整バルブV2の開閉により調整
することができる。膜間差圧を一定に保つのに、循環ポ
ンプ9により、水中油乳濁液の通液量を制御する方法も
ある。
【0022】水中油乳濁液の濾過時間の経過と共に、水
中油乳濁液中の不純物等により、膜面が閉塞され、濾過
流量が低下してくる。このような場合には、膜面の閉塞
物を除去し濾過流量を回復させるために逆洗が行われ
る。逆洗の方法としては、エアーによるバブリング洗浄
や、濾過時とは逆方向にエアーを通気する方法や薬品洗
浄などがある。しかし、これらの方法では水中油乳濁液
中への気泡、異物等の混入や十分な洗浄効果が得られな
い等の問題がある。そこで、透過水を中空糸膜に対して
濾過時とは逆向きに通液させる方法が、気泡、異物等の
混入がなく、かつインラインで十分な逆洗効果が得られ
る方法であるため特に好ましく用いられる。
【0023】透過水による逆通液を行う際は、濾過流量
が、初期の濾過流量の30%まで低下する前に行うと、
高効率で濾過流量を回復することができる。逆通液を行
う際には、逆通液時締切用バルブV4を閉じ、逆通液ラ
イン11から、逆通液用タンク10内に加圧エアーを送
り込むことにより、逆通液用タンク10内の水分を多孔
質中空糸膜モジュール8に逆通液させる。これにより、
膜面付着物が膜面から除去され、低下した濾過流量を回
復させることができる。
【0024】また、逆通液を行う場合の圧力は、濾過圧
力と同程度の0.01〜5Kg/cm2で行うのが好ま
しい。なお、装置の配管内の容積で逆通液に必要な透過
水量を確保できる場合には、逆通液用タンク10を配設
せずに、透過水の逆通液を行うこともできる。
【0025】循環ポンプは、必要な膜面流速で通液可能
な容量のものであれば特に制限はなく、例えばトロコイ
ドポンプ、ベーンポンプ等が用いられる。
【0026】油分濃縮タンク7内の水中油乳濁液は、濾
過を継続するに従って、その油分濃度が上昇するので、
適宜、濃縮油分取出バルブV3を開にすることにより、
系から引き抜くことができる。また、逆通液用タンク1
0内の透過水のノルマルヘキサン抽出物質濃度等を評価
する際には、透過水サンプリングバルブV5を開いてサ
ンプリングが行われる。
【0027】本発明の水中油乳濁液処理方法及び水中油
乳濁液処理装置によれば、油分濃縮による廃棄物の減量
化と共に、透過水中のノルマルヘキサン抽出物質濃度を
約400mg/Lのレベルまで低下させることができ
る。また、濃縮された油分も再調整により再利用が可能
となる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0029】実施例1 図1に示される水中油乳濁液処理装置を用い、水中油乳
濁液の油水分離試験を行った。
【0030】多孔質中空糸膜として、KPF190M
(三菱レイヨン(株)製、材質:ポリプロピレン、平均
孔径:0.04μm、空孔率:50%、内径:200μ
m、膜厚:22μm)を用い、多孔質中空糸膜、水中油
乳濁液入口、水中油乳濁液出口、透過水出口を備えたU
型モジュール(有効長:10cm、膜面積:1m2)を
作製した。
【0031】このU型モジュールを、油分濃縮タンク、
循環ポンプ、逆通液用タンク、逆通液ライン等からなる
水中油乳濁液処理装置に装着し、油分濃縮タンクから、
U型モジュールに、工場の研削加工装置で使用した平均
3〜4μmの油滴径を有する水溶性切削油(ドロマス
B、昭和シェル(株)製、10倍希釈、10L)を送液
し、透過水出口より透過水を取り出すとともに、油分の
濃縮された非透過成分を、油分濃縮タンクに循環返送す
るクロスフロー濾過を行った。膜間差圧を1Kg/cm
2の定圧とし、水中油乳濁液の膜面流速10cm/se
cで約10時間の濾過を実施した。濾過終了時点での濾
過流量は0.95(L/m2・hr・(Kg/cm2))
であった。次いで、逆通液ラインより加圧エアーを導入
し逆通液用タンク内の水分を、膜間差圧1Kg/cm2
で10分間逆通液した。その後、再度濾過流量を測定し
逆洗による濾過流量の回復性を評価した。その結果を表
1に示した。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明の水中油乳濁液の処理方法及び水
中油乳濁液処理装置によれば、中空糸膜モジュールで油
水分離を高流量で実施可能であり、水中油乳濁液の廃棄
処理あるいは再利用に使用することが可能である。ま
た、濾過流量が低下した際には透過水を逆向きに通液を
することにより、濾過流量を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の油水分離方法のフローを示す
概念図である。
【符号の説明】
1 多孔質中空糸膜 2 ハウジング 3 ポッティング部 4 水中油乳濁液入口 5 水中油乳濁液出口 6 透過水出口 7 油分濃縮タンク 8 中空糸膜モジュール 9 循環ポンプ 10 逆通液用タンク 11 逆通液ライン 12 透過水取出口 P1 モジュール入口圧力計 P2 モジュール出口圧力計 P3 透過水圧力計 V1 水中油乳濁液圧力調整バルブ V2 透過水圧力調整バルブ V3 濃縮油分取出バルブ V4 逆通液時締切バルブ V5 透過水サンプリングバルブ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロスフロー濾過により水中油乳濁液の
    処理を行うに際し、多孔質中空糸膜を配設した中空糸膜
    モジュールを用いて、水中油乳濁液を該中空糸膜の外壁
    面側に通液し、水中油乳濁液中の水分を選択的に中空糸
    膜の内壁面側へ透過させ、濾過流量低下時には透過水を
    中空糸膜の内壁面側から外壁面側に逆向きに通液させる
    ことを特徴とする水中油乳濁液の処理方法。
  2. 【請求項2】 多孔質中空糸膜がポリオレフィンからな
    るものである請求項1記載の水中油乳濁液の処理方法。
  3. 【請求項3】 多孔質中空糸膜が、内径2mm以下、外
    径3mm以下、空孔率20〜80%および孔径0.5μ
    m以下を満たすものである請求項1または2記載の水中
    油乳濁液の処理方法。
  4. 【請求項4】 水中油乳濁液を、多孔質中空糸膜の長手
    方向に対して0.5cm/sec以上の膜面流速で通過
    するように中空糸膜モジュールに通液する請求項1、2
    または3記載の水中油乳濁液の処理方法。
  5. 【請求項5】 0.01〜5Kg/cm2の濾過圧で水
    中油乳濁液を定圧濾過する請求項1〜4のいずれか1項
    に記載の水中油乳濁液の処理方法。
  6. 【請求項6】 濾過流量が初期流量の30%まで低下す
    る前に、透過水を逆向きに通液させる請求項1〜5のい
    ずれか1項に記載の水中油乳濁液の処理方法。
  7. 【請求項7】 水中油乳濁液を貯蔵する貯蔵手段と、高
    分子素材からなる多孔質中空糸膜が配設された中空糸膜
    モジュールにより水中油乳濁液をクロスフロー濾過する
    濾過手段と、貯蔵手段から濾過手段の多孔質中空糸膜の
    外壁面側に水中油乳濁液を送液する送液手段と、濾過手
    段で油分の濃縮された非透過成分を貯蔵手段に返送する
    返送手段と、濾過手段で油分が除去された透過水を外部
    へ送液する排出手段と、透過水を中空糸膜の内壁面側か
    ら外壁面側に逆向きに通液する逆洗手段とを有してなる
    ことを特徴とする水中油乳濁液処理装置。
JP30414297A 1997-11-06 1997-11-06 水中油乳濁液処理方法及び水中油乳濁液処理装置 Pending JPH11138163A (ja)

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