WO2015133555A1 - 油分を含む水からの油分の除去方法及び除去装置 - Google Patents

油分を含む水からの油分の除去方法及び除去装置 Download PDF

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佳奈子 津田
雅世 篠原
志村　光則
照康 平山
智 美馬
冬比古 石川
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千代田化工建設株式会社
メタウォーター株式会社
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    • C02F2209/01—Density

Definitions

  • the present invention relates to a removal method and a removal device for removing oil from water containing oil.
  • the accompanying water extracted from the extraction of crude oil and natural gas and the wastewater discharged from the oil refining plant usually contain oil, and cannot be discharged directly into the sea area or rivers from the viewpoint of environmental conservation. Therefore, a process of removing oil from water containing oil (hereinafter also referred to as oil-containing water) is generally performed.
  • oil-containing water a process of removing oil from water containing oil
  • a phase separation method using a difference in specific gravity between oil and water a coagulation precipitation method in which an oil is precipitated by adding a flocculant, and the like are generally used.
  • a coagulant such as alum or a coagulant such as an acrylamide polymer is added to water containing emulsion oil discharged from a refinery to coagulate the emulsion oil, which is then added to a precipitation tank. Shows a method for precipitating with water to obtain oil-free water as a supernatant.
  • the phase separation method free oil mixed in the oil-containing water can be separated efficiently, but the emulsion oil dispersed in water in the form of fine oil droplets cannot be separated efficiently.
  • the coagulation sedimentation method has a problem that the installation area of the sedimentation tank becomes large when the amount of the oil-containing water to be treated becomes enormous. In particular, in recent years, the number of cases where it is required to process in places with limited space such as ships and ocean rigs due to the emergence of wells that are difficult to mine, etc., and the coagulation sedimentation method that requires a large space is adopted. It was often difficult.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to provide a removal method and a removal device that efficiently remove oil from oil-containing water at low cost.
  • the method for removing oil from oil-containing water uses an adsorbing flocculant that adsorbs and agglomerates oil, and the concentration of oil in the oil-containing water relative to the concentration of the adsorbing flocculant in the oil-containing water. It includes a step of adding to the oil-containing water so that a predetermined concentration ratio is obtained, and a step of filtering the oil-containing water to which the adsorbing flocculant is added.
  • the apparatus for removing oil from oil-containing water provided by the present invention is obtained by the oil concentration measuring means for measuring the oil concentration of the oil-containing water and the adsorbing flocculant for adsorbing and aggregating the oil by the oil concentration measuring means.
  • a removal device comprising an adding means for adding to the oil-containing water based on the oil concentration, and a filtering means for filtering the oil-containing water to which the adsorbing flocculant has been added, the oil content relative to the adsorbing flocculant concentration in the oil-containing water
  • the addition amount of the adsorbing flocculant from the adding means is adjusted so that the concentration becomes a predetermined concentration ratio.
  • FIG. 1 taking as an example the case where the oil-containing water is accompanying water.
  • the accompanying water taken out together with oil and accompanying gas from the well is first removed into the receiving tank 1 after the oil and accompanying gas existing as free oil are removed by a three-phase separator (Corrugated Plate Interceptor) separator (not shown). Accepted.
  • a three-phase separator Corrugated Plate Interceptor
  • the accompanying water received in the water receiving tank 1 contains almost no free oil, but oil droplet-like emulsion oil (emulsified oil) that cannot be easily visually confirmed is 1 to 1000 mg / L based on the normal hexane extractable substance concentration standard. It is contained in a dispersed state in the liquid.
  • the accompanying water containing this oil component is extracted from the bottom of the tank and increased in pressure to a predetermined pressure by the circulation pump 2, and then sent to the filtration device 4 through the supply line 3.
  • the filtration device 4 is composed of a filter medium in which one or a plurality of flow passages penetrating in the axial direction is formed in a columnar ceramic porous body, for example, and the inside of the flow passage is formed from an opening on the inlet side. While the accompanying water flows toward the opening on the outlet side, a part of the moisture in the accompanying water passes through many fine holes provided in the porous body. At that time, since a lump of oil or a solid content larger than the diameter of these fine holes cannot pass through the fine holes, it goes directly to the opening on the outlet side.
  • filtrate also referred to as permeate
  • the filtrate is received by the permeate tank 6 through a permeation line having a control valve 5 for adjusting the flow rate.
  • the accompanying water containing the oil separated by the filtration is discharged from the outlet side opening of the flow path together with most of the accompanying water flowing through the central portion of the flow path that is not subjected to the filtration treatment. It returns to the receiving tank 1 as a concentrate through the return line 7.
  • the permeate received in the permeate tank 6 is further treated with activated carbon or the like as necessary to remove hardly decomposable substances or heavy metals, and then discharged into the sea or the like, or irrigation water, etc. Reused for other purposes. Further, when the suspended oil (SS) is contained in the oil-containing water, this suspended substance is also removed by the above-described filtration treatment.
  • activated carbon or the like as necessary to remove hardly decomposable substances or heavy metals
  • the filtration method can be performed by a dead end method, but clogging on the filtration surface is unlikely to occur, and efficient filtration is performed while concentrating the oil in the accompanying water.
  • a cross flow method capable of satisfying the above is more preferable.
  • oil-containing water is filtered by the cross flow method, it is generally preferable to flow the oil-containing water parallel to the filtration surface at 1.6 m / second or more, and flow parallel to the filtration surface at a flow rate of 2.0 m / second or more. Is more preferable.
  • this flow rate is less than 1.6 m / sec, an oil film is likely to be formed on the filtration surface, and this oil film may hinder filtration.
  • the upper limit of the flow velocity is not particularly limited, but is preferably 4.0 m / second or less for economic reasons.
  • a large number of fine holes provided in the porous body that plays the role of filtration may have a substantially uniform hole diameter throughout, or gradually from the inner wall surface of the flow path toward the outside.
  • a thing with a large pore diameter may be used.
  • the pore diameter at least at the inner wall surface of the flow path is preferably about 0.01 to 1.0 ⁇ m, and more preferably about 0.1 to 0.5 ⁇ m. If the hole diameter is less than 0.01 ⁇ m, clogging is likely to occur, and stable operation may not be continued. On the other hand, if it exceeds 1.0 ⁇ m, the oil may flow out to the permeate side.
  • hydrophilic ceramics such as alumina, silica, and titania for the ceramic material of the porous body.
  • alumina, silica, and titania hydrophilic ceramics
  • titania titania
  • an organic film can be used as the material of the filter medium.
  • ceramics are more preferable for the treatment of the oil-containing water.
  • ceramics generally have higher mechanical strength than organic films, and therefore, when backwashing is performed, there is an advantage that backwashing can be performed efficiently by applying a high differential pressure.
  • talc material is added to the accompanying water circulating through the primary side of the filtration device 4 in order to separate the oil and water more efficiently.
  • each talc particle T adsorbs oil droplets O as shown on the left side of the arrow in FIG. 2 (a), and further, the arrow in FIG. 2 (a).
  • the talc particles T adsorbing the oil component O are aggregated.
  • the oil component dispersed in water in the form of fine oil droplets can be agglomerated to form a larger oil mass, so that it is difficult to cause clogging of the pores of the porous body serving as the filter medium. it can.
  • the frequency of use can be reduced, so that the processing capability can be increased.
  • the concentration of these talc and oil in the accompanying water should be adjusted appropriately. Therefore, it becomes unnecessary to add talc more than necessary, and it becomes possible to treat the accompanying water economically.
  • the talc material added as an oil adsorbing and aggregating agent to the oil-containing water in this way, but it is easy to handle and efficient adsorption and aggregation of the oil dispersed in the accompanying water as an emulsion oil. Therefore, it is preferable to use talc having a volume average diameter of about 1 mm or less.
  • the adsorptive flocculant is not limited to talc material, and inorganic minerals having strong lipophilicity such as perlite, organic bentonite, diatomaceous earth, activated clay, and acid clay may be used.
  • the inventors conducted intensive research on the operating conditions when adding talc material to the accompanying water and performing the cross-flow filtration process, and as long as there is a large amount of oil relative to the amount of talc material in the accompanying water. It was found that the oil tends to aggregate easily. Although the detailed reason is not well understood, if the concentration of the oil in the accompanying water is low, the talc particles T are not covered with the oil O as shown in FIG. Aggregation between them does not proceed efficiently, but when the concentration of oil in the accompanying water increases to some extent, the oil content O covers the entire surface of the talc particles T as shown on the left side of the arrow in FIG. As a result, the inventors speculate that this is because the talc particles T adsorbing the oil are more efficiently aggregated and a large lump of oil is easily formed.
  • the concentration of oil in the oil-containing water is A (mg / L)
  • the concentration of the adsorbing flocculant in the oil-containing water is B (mg / L).
  • the concentration ratio A / B is preferably 0.5 or more and 10 or less, more preferably 0.8 or more and 6 or less.
  • the amount of oil relative to the amount of talc in the accompanying water is added by adding a constant amount of talc material per unit time while continuously concentrating the oil in the accompanying water by the cross flow method. It is adjusted within the range. That is, the flow rate of the permeate can be freely changed by adjusting the opening of the control valve 5 of the permeation line and the opening of the control valve 8 of the concentrate extraction line. If the oil concentration in the water is known, the balance of the flow rate of the permeate and the flow rate of the concentrated liquid with respect to the supply amount of the raw water can be adjusted appropriately to adjust the concentration of the oil content in the circulating associated water relative to the oil content in the raw water. Therefore, the ratio of the amount of oil to the amount of adsorbing flocculant in the accompanying water can be adjusted to the desired value described above.
  • an oil content of about 500 to 1,000 mg / L is usually contained in the accompanying water as an emulsion oil, and the amount of oil relative to the amount of the above-described adsorbing flocculant
  • the oil concentration in the accompanying water circulating through the primary side of the filtration device 4 needs to be 2,500 to 50,000 mg / L, it is increased to 5 to 50 times by cross-flow filtration.
  • Concentrate For example, when concentrating 5 times, the opening degree of the control valve 5 and the control valve 8 may be adjusted so that the flow rate of the permeate is 80 with respect to the flow rate 100 of the raw water received in the water receiving tank 1.
  • the concentrate extracted from the concentrate extraction line provided with the control valve 8 is processed in a concentrate treatment process as needed.
  • the oil content in the raw water is continuously or periodically measured by an oil concentration measuring means such as an oil concentration meter so that a suitable concentration ratio A / B is obtained based on the obtained oil concentration.
  • An adsorbing flocculant such as talc may be added using an adding means such as a drug supply device and then filtered using a filtering means such as the ceramic porous body described above.
  • the adsorbing flocculant may be added and filtered without concentrating the raw water, but generally includes a step of concentrating the raw water as described above.
  • This raw water concentration step may be performed before the addition of the adsorbing flocculant or after the addition of the adsorbing flocculant. Or you may concentrate the oil concentration of raw
  • a suitable concentration ratio A / B can be determined by conducting an experiment in advance using sampled raw water.
  • a backwash device such as a high-pressure air compressor is provided in the filtration device, and a back pressure is periodically applied from the permeate side (also referred to as secondary side) to the concentrate side (also referred to as primary side) of the filtration device. You may perform backwashing which removes the clogging substance of the hole of a porous body.
  • the oil-containing water may be drainage containing oil discharged from various plants such as oil refining plants and LNG plants, seawater containing oil leaked in an accident such as an oil tanker, etc. Can be implemented.
  • an experimental apparatus including the concentrating tank 11, the circulation pump 12, the filtration device 13, and the filtration pump 14 was assembled.
  • a ceramic porous body for bench test (outer diameter 30 mm ⁇ length 1,000 mm, pore diameter 0.1 ⁇ m) was used for the filtration device 13 so that it could be filtered by a cross flow method.
  • the concentrating tank 11 receives suspended water (SS) collected from the oil field as raw water and accompanying water containing 280 mg / L of oil, and then the concentrating tank 11, the filtering device 13, Filtration was carried out with a flux of 3 m 3 / day / m 2 while circulating between them. At that time, the permeate from the filtration device 13 was filtered while being discharged through the discharge line 15 to concentrate the oil and suspended substances in the circulating associated water.
  • SS suspended water
  • the oil concentration rate was increased to 25 times that of the raw water by increasing the concentration time by the cross-flow filtration process, and talc was added to this to a concentration of 1,200 mg / L.
  • the concentration ratio of the oil is increased to 30.4 times that of the raw water, and the talc material is added to this.
  • the accompanying water of Sample 3 prepared in the same manner as Sample 1 except that the concentration of 6,000 mg / L is added, the oil concentration and the talc concentration are the same as in the accompanying water of Sample 1, respectively.
  • the membrane was subjected to filtration treatment, and the change in the membrane differential pressure ((P1 + P2) / 2 ⁇ P3) of the filter medium was measured.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in the water temperature corrected membrane differential pressure (membrane differential pressure when the water temperature is 25 ° C.) when the accompanying water of these samples 1 to 3 is filtered, with the horizontal axis representing time.
  • Table 1 below summarizes the concentration ratios of samples 1 to 3, the oil concentration and talc concentration on the concentrate side, and their ratios, the oil concentration and SS concentration on the permeate side. From the results of Samples 1 to 3 in FIG. 4, talc was added to the accompanying water while adjusting the ratio of the oil concentration in the accompanying water to the talc concentration in the accompanying water, and then filtered for a long time. It turns out that it can filter favorably without clogging.

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Abstract

　含油水から低コストで効率よく油分を除去する方法を提供する。　随伴水に代表される含油水から油分を除去する方法であって、油分を吸着及び凝集させるタルク等の吸着凝集剤を、含油水中の該吸着凝集剤の濃度に対する含油水中の油分の濃度が所定の濃度比となるように含油水に添加する工程と、該吸着凝集剤が添加された含油水をろ過処理する工程とを含んでいる。該濃度比の調整は、含油水をクロスフロー方式のろ過処理で循環させることにより行うのが好ましく、また、該吸着凝集剤が添加された含油水のろ過処理を行う際の含油水中の油分及び吸着凝集剤の濃度をそれぞれＡ（ｍｇ／Ｌ）及びＢ（ｍｇ／Ｌ）としたとき、濃度比Ａ／Ｂが０.５以上１０以下であるのが好ましい。

Description

油分を含む水からの油分の除去方法及び除去装置
　本発明は、油分を含む水から油分を除去する除去方法及び除去装置に関する。
　原油や天然ガスの採掘に伴って取り出される随伴水や石油精製プラントから排出される排水等には通常は油分が含まれており、環境保全の観点からそのまま海域や河川に放流することができない。そこで、これら油分を含んだ水（以降、含油水とも称する）から油分を取り除く処理が一般に行われている。含油水から油分を取り除く方法としては、油と水の比重差を利用した相分離法、凝集剤を添加して油分を沈殿させる凝集沈殿法等が一般に用いられている。
　例えば特許文献１には、製油所で排出されるエマルジョンオイルを含んだ水に対してミョウバン等の凝固剤やアクリルアミドポリマー等の凝集剤を添加してエマルジョンオイルを凝集させた後、これを沈殿槽で沈殿させて油分を含まない水を上澄み液として得る方法が示されている。
国際公開第２００５／０９２４６９号パンフレット
　しかしながら、相分離法は含油水に混入しているフリーオイルは効率的に分離できるものの、細かな油滴状で水中に分散しているエマルジョンオイルは効率よく分離することができなかった。また、凝集沈殿法は処理される含油水の量が膨大になると沈殿槽の設置面積が広くなることが問題になっていた。特に近年は採掘の難しい井戸の出現などによって船舶や海洋リグ等のスペースに制限のある場所で処理することが求められるケースが増えており、広いスペースを必要とする凝集沈殿法は採用するのが難しい場合が多かった。
　本発明は上記した従来の状況に鑑みてなされたものであり、含油水から低コストで効率よく油分を除去する除去方法及び除去装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するため、本発明が提供する含油水からの油分の除去方法は、油分を吸着及び凝集させる吸着凝集剤を、含油水中の該吸着凝集剤の濃度に対する含油水中の油分の濃度が所定の濃度比となるように含油水に添加する工程と、該吸着凝集剤が添加された含油水をろ過処理する工程とを含むことを特徴としている。
　また、本発明が提供する含油水からの油分の除去装置は、含油水の油分濃度を測定する油分濃度測定手段と、油分を吸着及び凝集させる吸着凝集剤を該油分濃度測定手段で得られた油分濃度に基づいて含油水に添加する添加手段と、該吸着凝集剤が添加された含油水をろ過処理するろ過手段とを備えた除去装置であって、含油水中の該吸着凝集剤濃度に対する油分濃度が所定の濃度比となるように該添加手段からの該吸着凝集剤の添加量を調整することを特徴としている。
　本発明によれば、低コストで効率よく含油水から油分を除去することが可能になる。
本発明に係る含油水からの油分の除去方法を好適に実施できる除去装置の概略のフロー図である。 タルク粒子が油分を吸着して凝集する様子を示す模式図である。 実施例で使用した含油水から油分を除去する実験装置の概略のフロー図である。 実施例で得られた膜差圧の変化の結果を示すグラフである。
　以下、図１を参照しながら本発明に係る含油水からの油分の除去方法の一実施形態について、含油水が随伴水である場合を例に挙げて説明する。井戸元から石油や随伴ガスと共に取り出される随伴水は、先ず図示しない３相分離装置やＣＰＩ（Ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ　Ｐｌａｔｅ　Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｏｒ）セパレータ等によってフリーオイルとして存在する石油や随伴ガスが除去された後、受水槽１に受け入れられる。
　受水槽１に受け入れられた随伴水にはフリーオイルはほとんど含まれていないが、容易には目視確認できない油滴状のエマルジョンオイル（乳化オイル）がノルマルヘキサン抽出物質濃度基準で１～１０００ｍｇ／Ｌ程度液中に分散した状態で含まれている。この油分を含む随伴水を槽底部から抜き出して循環ポンプ２で所定の圧力まで昇圧した後、供給ライン３を経てろ過装置４に送る。
　ろ過装置４は、例えば柱状のセラミックス製の多孔質体に軸方向に貫通する１又は複数本の流路が設けられたろ材で構成されており、この流路の内側を入口側の開口部から出口側の開口部に向けて随伴水が流れる間に、多孔質体に設けられた多数の微細な孔を随伴水中の一部の水分が通り抜ける。その際、これら微細な孔の孔径よりも大きな油分の塊や固形分は当該微細な孔を通り抜けることができないので、そのまま出口側の開口部に向かう。
　このようにして流路の内壁面近傍を流れる一部の随伴水のろ過処理が行われ、柱状の多孔質体の外表面からろ液（透過液とも称する）が浸み出てくる。このろ液すなわち油分が除去された随伴水は、流量の調節を行う調節弁５を備えた透過ラインを経て透過液槽６に受け入れられる。一方、上記ろ過により分離された油分を含む随伴水は、ろ過処理が施されることのない流路の中央部分を流れる大部分の随伴水と共に流路の出口側開口部から排出された後、戻りライン７を経て濃縮液として受水槽１に戻される。
　なお、透過液槽６に受け入れられた透過液は、必要に応じて更に活性炭等で処理して難分解性物質や重金属等が除去された後、海域等に放流されるか、あるいは灌漑水等の用途に再利用される。また、含油水に懸濁物質（ＳＳ）が含まれている場合は、この懸濁物質も上記したろ過処理によって除去される。
　ろ過方式には上記のようなクロスフロー方式のほかにデッドエンド方式で行うこともできるが、ろ過面での目詰まりが生じにくく、且つ随伴水中の油分を濃縮しながら効率よくろ過処理を行うことが可能なクロスフロー方式がより好ましい。クロスフロー方式で含油水のろ過処理を行う場合は、一般に含油水を１.６ｍ／秒以上でろ過面に平行に流すのが好ましく、２.０ｍ／秒以上の流速でろ過面に平行に流すのがより好ましい。この流速が１.６ｍ／秒未満では、ろ過面に油膜が形成されやすくなり、この油膜がろ過を阻害するおそれがある。なお、流速の上限は、特に限定するものではないが、経済的な理由により４.０ｍ／秒以下にすることが好ましい。
　前述したようにろ過の役割を担う多孔質体に設けられた多数の微細な孔は、全体に亘って略均質な孔径を有するものでもよいし、流路の内壁面から外側に向かって徐々に孔径が大きくなるものでもよい。いずれの場合でも少なくとも流路の内壁面部分での孔径が０.０１～１.０μｍ程度であるのが好ましく、０.１～０.５μｍ程度であるのがより好ましい。この孔径が０.０１μｍ未満では目詰まりが起こりやすくなり、安定な運転が継続できなくなるおそれがある。一方、１.０μｍを超えると油分が透過水側に流出するおそれがある。
　上記多孔質体の材料であるセラミックスには、アルミナ、シリカ、チタニアなどの親水性のセラミックスを用いるのが好ましい。ろ過面となる流路の内壁面や多孔質体の孔内に油分が付着しにくく、付着しても容易に洗い流すことができるからである。なお、ろ材の材質には上記セラミックスのほかに有機膜を用いることができるが、有機膜は一般に親油性であるので含油水の処理にはセラミックスがより好ましい。また、セラミックスは有機膜に比べて一般に高い機械的強度を有しているので、逆洗を行う場合は高差圧をかけて効率よく逆洗できるという利点も有している。
　上記したように親水性のセラミックスからなるろ材を用いて含油水をろ過処理することにより、ろ過面から油分がはじかれて水分のみの透過が容易になるので、ある程度油分と水分とを分離することができるが、より効率よく油分と水分とを分離するため、本実施形態ではろ過装置４の一次側を循環している随伴水にタルク材を添加している。
　このように随伴水にタルク材を添加することにより、図２（ａ）の矢印の左側に示すように各タルク粒子Ｔが油滴状の油分Ｏを吸着し、更に図２（ａ）の矢印の右側に示すように油分Ｏを吸着したタルク粒子Ｔ同士が凝集する。これにより、細かな油滴状で水中に分散していた油分を凝集させてより大きな油の塊を形成することができるので、ろ材となる多孔質体の孔の目詰まりを起こしにくくすることができる。その結果、循環ポンプ２の吐出圧を低めに設定することが可能になり、設備コストや運転コストを抑えることができる。また、逆洗装置を設ける場合はその使用頻度を減らすことができるので、処理能力を高めることも可能になる。更に、後述するように、随伴水中のタルクの量に対する油分の量がより多い方が高い効率で油分を凝集させ得る場合があるので、随伴水中のこれらタルク及び油分の濃度を適切に調整することで必要以上にタルクを添加する必要がなくなり、経済的に随伴水を処理することが可能になる。
　このように含油水に油分の吸着凝集剤として添加するタルク材の形状や大きさに特に制約はないが、取り扱いの容易さやエマルジョンオイルとして随伴水中に分散している油分の効率のよい吸着及び凝集のためには体積平均径１ｍｍ以下程度のタルクを使用するのが好ましい。また、吸着凝集剤はタルク材に限定されるものではなく、親油性の強い無機鉱物、例えばパーライト、有機ベントナイト、珪藻土、活性白土、酸性白土等を用いてもよい。
　ところで、発明者らは随伴水にタルク材を添加してクロスフロー式でろ過処理を行う場合の運転条件について鋭意研究を行ったところ、随伴水中のタルク材の量に対する油分の量が多ければ多いほど、油分が凝集しやすくなる傾向があることを見出した。詳しい理由はよく分からないが、随伴水中の油分の濃度が低ければ図２（ｂ）に示すようにタルク粒子Ｔの表面に油分Ｏで被覆されていない部位が比較的広範囲に生じるためタルク粒子Ｔ同士の凝集が効率よく進まないが、随伴水中の油分の濃度がある程度高くなることによって、図２（ａ）の矢印の左側に示すようにタルク粒子Ｔの表面のほぼ全体を覆うように油分Ｏによる油膜が形成されやすくなり、その結果、油分を吸着したタルク粒子Ｔ同士がより効率よく凝集し、大きな油の塊が容易に形成されるためであると発明者らは推測している。
　含油水中の吸着凝集剤の量に対する油分の量の具体的な値としては、含油水中の油分の濃度をＡ（ｍｇ／Ｌ）、含油水中の吸着凝集剤の濃度をＢ（ｍｇ／Ｌ）とした時、これらの濃度比Ａ／Ｂは０.５以上１０以下であるのが好ましく、０.８以上６以下であるのがより好ましい。この値が０.５未満では油分を吸着したタルクの凝集が起こりにくくなる。一方、この値が１０を超えるとタルクに吸着しない油分が増大し、効率的なろ過ができなくなる。
　図１に示すフローでは、クロスフロー方式で随伴水中の油分を連続的に濃縮しながら単位時間当たり一定の量のタルク材を添加することで随伴水中のタルクの量に対する油分の量を上記した所定の範囲内に調整している。すなわち、透過ラインの調節弁５の開度や濃縮液の抜き出しラインの調節弁８の開度を調節することで透過液の流量を自在に変えることができるので、受水槽１に受け入れられる原水中の油分濃度が分かれば原水の供給量に対して透過液の流量と濃縮液の抜き出し流量とのバランス適切に調整することで、原水中の油分に対する循環する随伴水中の油分の濃縮度を調整でき、よって随伴水中の吸着凝集剤の量に対する油分の量の比を上記した所望の値に調整することができる。
　具体的には、油田から取り出される随伴水の場合は、通常５００～１,０００ｍｇ／Ｌ程度の油分がエマルジョンオイルとして随伴水に含まれており、上記した吸着凝集剤の量に対する油分の量となるようにするにはろ過装置４の一次側を循環する随伴水中の油分濃度を２,５００～５０,０００ｍｇ／Ｌとする必要が生じた場合、クロスフロー方式のろ過処理により５～５０倍に濃縮すればよい。例えば５倍濃縮する場合は、受水槽１に受け入れられる原水の流量１００に対して、透過液の流量８０となるように調節弁５及び調節弁８の開度を調節すればよい。なお、調節弁８を備えた濃縮液抜き出しラインから抜き出される濃縮液は、必要に応じて濃縮液処理工程で処理される。
　実際の操業では、例えば原水中の油分を油分濃度計などの油分濃度測定手段で連続的又は定期的に測定し、これにより得られる油分濃度に基づいて好適な濃度比Ａ／Ｂとなるようにタルクなどの吸着凝集剤を薬剤供給装置などの添加手段を用いて添加してから上記したセラミックス製多孔質体などのろ過手段を用いてろ過処理すればよい。その際、原水の油分濃度が十分に高い場合は原水を濃縮せずにそのまま吸着凝集剤を加えてろ過してもよいが、一般的には前述したように原水を濃縮する工程が含まれる。
　この原水の濃縮工程は、吸着凝集剤の添加前でもよいし、吸着凝集剤の添加後でもよい。あるいは、吸着凝集剤を添加しながら原水の油分濃度を濃縮してもよい。特に、濃縮工程に前述したクロスフロー方式のろ過システムを採用することによって、油分濃度の濃縮と吸着凝集剤の添加とろ過処理とを一度に行うことができるので極めて経済的な操業が実現する。なお、好適な濃度比Ａ／Ｂは、サンプリングした原水を用いて予め実験しておくことで定めることができる。
　以上、本発明の含油水からの油分の除去方法の一実施形態を、油分を含む水が随伴水である場合を例に挙げて説明したが、本発明はかかる一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲の種々の態様で実施することができる。例えば、ろ過装置に高圧エアコンプレッサなどの逆洗装置を設けてろ過装置の透過液側（二次側とも称する）から濃縮液側（一次側とも称する）に向けて定期的に逆圧をかけて多孔質体の孔の目詰まり物質を除去する逆洗を行ってもよい。また、含油水は上記した随伴水のほか、石油精製プラントやＬＮＧプラントなどの各種プラントから排出される油分を含んだ排水、オイルタンカー等の事故で漏出したオイルを含む海水などであっても好適に実施することができる。
　図３のフロー図に示すような濃縮槽１１、循環ポンプ１２、ろ過装置１３、及びろ過ポンプ１４からなる実験装置を組み立てた。ろ過装置１３には、クロスフロー方式でろ過処理できるように、ベンチ試験用のセラミック製多孔質体（外径３０ｍｍ×長さ１,０００ｍｍ、孔径０.１μｍ）を用いた。この濃縮槽１１に原水として油田から採取した懸濁物質（ＳＳ）及び２８０ｍｇ／Ｌの油分を含む随伴水を受け入れた後、この随伴水を循環ポンプ１２を用いて濃縮槽１１とろ過装置１３との間で循環させながら３ｍ３／日／ｍ２の流束でろ過処理を行った。その際、ろ過装置１３からの透過液は排出ライン１５を経て排出しながらろ過処理を行うことにより、循環している随伴水中の油分及び懸濁物質の濃縮を行った。
　しばらくして循環している随伴水中の油分の濃縮倍率が原水に対して２倍になった時点でろ過ポンプ１４の吐出側ラインを排出ライン１５から回収ライン１６に切り替え、透過液を濃縮槽１１に戻しながら更にろ過を継続した。同時に濃縮槽１１内の随伴水にタルク材（体積平均径約１４.７μｍ）を循環している随伴水中の濃度で６００ｍｇ／Ｌとなるように添加した。このようにして得た試料１の随伴水を、油分濃度及びタルク濃度が一定の条件下でろ過処理を行い、ろ材の膜差圧（（Ｐ１＋Ｐ２）／２－Ｐ３）の変化を測定した。
　また、クロスフロー方式でのろ過処理による濃縮の時間を長くすることで油分の濃縮倍率を原水に対して２５倍にし、これにタルク材を濃度１,２００ｍｇ／Ｌとなるように添加した以外は試料１と同様に調製した試料２の随伴水、及びクロスフロー方式でのろ過処理による濃縮の時間を更に長くすることで油分の濃縮倍率を原水に対して３０.４倍にし、これにタルク材を濃度６,０００ｍｇ／Ｌとなるように添加した以外は試料１と同様に調製した試料３の随伴水についても、それぞれ試料１の随伴水と同様にして油分濃度及びタルク濃度が一定の条件下でろ過処理を行い、ろ材の膜差圧（（Ｐ１＋Ｐ２）／２－Ｐ３）の変化を測定した。
　これら試料１～３の随伴水をろ過処理した時の水温補正膜差圧（水温が２５℃のときの膜差圧）の変化を横軸を時間にして表したグラフを図４に示す。また、試料１～３の濃縮倍率、濃縮液側の油分濃度及びタルク濃度並びにこれらの比、透過液側の油分濃度及びＳＳ濃度をまとめたものを下記表１に示す。この図４の試料１～３の結果から、随伴水にタルクを、随伴水中のタルク濃度に対する随伴水中の油分濃度の比を調整しながら添加してからろ過処理することにより長時間に亘って目詰まりさせることなく良好にろ過処理できることが分かる。
　特に、含油水中の吸着凝集剤に対する油分の濃度比Ａ／Ｂがそれぞれ５.８３及び１.４２であった試料２及び３の結果と、０.９３であった試料１の結果とを比較して分かるように、随伴水中の油分濃度を高めて吸着凝集剤の量に対する油分の量を多くして濃度比Ａ／Ｂを高めた方が、より長時間に亘って膜差圧を低く維持することができる。更に、試料２と３の結果から、吸着凝集剤の量に対する油分の量をあまり高くしすぎると再び膜差圧が上昇する傾向があることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　１　　　受水槽
　２　　　循環ポンプ
　３　　　供給ライン
　４　　　ろ過装置
　５　　　調節弁
　６　　　透過液槽
　７　　　戻りライン
　８　　　調節弁

Claims (7)

  1. 　含油水から油分を除去する方法であって、油分を吸着及び凝集させる吸着凝集剤を、含油水中の該吸着凝集剤の濃度に対する含油水中の油分の濃度が所定の濃度比となるように含油水に添加する工程と、該吸着凝集剤が添加された含油水をろ過処理する工程とを含む含油水からの油分の除去方法。
  2. 　前記ろ過処理を行う際の含油水中の前記油分及び前記吸着凝集剤の濃度をそれぞれＡ（ｍｇ／Ｌ）及びＢ（ｍｇ／Ｌ）としたとき、濃度比Ａ／Ｂが０.５以上１０以下である、請求項１に記載の含油水からの油分の除去方法。
  3. 　前記吸着凝集剤がタルクからなる、請求項１又は２に記載の含油水からの油分の除去方法。
  4. 　前記所定の濃度比となるように、前記含油水を濃縮してから前記吸着凝集剤を添加するか、又は前記吸着凝集剤を添加してから前記含油水を濃縮するか、又は前記含油水を濃縮しながら前記吸着凝集剤を添加する、請求項１～３のいずれかに記載の含油水からの油分の除去方法。
  5. 　前記含油水の濃縮をクロスフロー方式のろ過処理で行う、請求項４に記載の含油水からの油分の除去方法。
  6. 　前記含油水が随伴水である、請求項１～５のいずれかに記載の含油水からの油分の除去方法。
  7. 　含油水の油分濃度を測定する油分濃度測定手段と、油分を吸着及び凝集させる吸着凝集剤を該油分濃度測定手段で得られた油分濃度に基づいて含油水に添加する添加手段と、該吸着凝集剤が添加された含油水をろ過処理するろ過手段とを備えた含油水から油分を除去する装置であって、含油水中の該吸着凝集剤濃度に対する油分濃度が所定の濃度比となるように該添加手段からの該吸着凝集剤の添加量を調整する含油水からの油分の除去装置。
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