(57)【要約】【課題】油分と汚泥とが混在する含油汚泥排水に添加される排水処理剤において、汚泥分離後の水分に含まれる油分を低減する。【解決手段】粘土鉱物の粒子が水中に分散している水スラリーを、排水処理剤として含油汚泥排水に添加する。これにより、粘土鉱物の粒子を予め水中に分散させて膨潤させておくことで、排水への添加後直ちに、粘土鉱物の膨潤した粒子に排水中の油分を吸着させることができる。このため、極めて効率的に排水中の油分を水分から分離することができるので、汚泥分離後の水分に含まれる油分を低減することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土鉱物の粒子が水中に分散している水スラリーであり、油分と汚泥とが混在する含油汚泥排水に添加されることを特徴とする排水処理剤。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理剤において、
前記粘土鉱物はベントナイトであり、主成分であるモンモリロナイトがナトリウム型であることを特徴とする排水処理剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排水処理剤において、
前記粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）が２／９８〜８／９２であることを特徴とする排水処理剤。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の排水処理剤において、
粘度が３００〜１２００ｃｐであることを特徴とする排水処理剤。
【請求項５】
請求項４に記載の排水処理剤において、
粘度は、高分子凝集剤を添加することで３００〜１２００ｃｐに調整されていることを特徴とする排水処理剤。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の排水処理剤において、
前記含油汚泥排水はグリーストラップに溜まった排水であることを特徴とする排水処理剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分と汚泥とが混在する含油汚泥排水に添加される排水処理剤に関し、特に飲食店等の厨房に設置されるグリーストラップに溜まった排水を処理するために好適に利用することができる排水処理剤に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、汚泥排水の処理では、カチオン系、アニオン系等の各種の高分子凝集剤や、硫酸アルミニウム、塩化第２鉄等の無機凝集剤を汚泥排水に添加して汚泥分等を凝集させ、凝集した汚泥分等を水分と分離することが周知である（例えば、特許文献１、２参照。）。ところで、汚泥排水の中でも、グリーストラップに溜まった排水のように油分を多量に含む含油汚泥排水の処理は、水分と油分との分離が困難であることから、油分を水分から除くために煩雑な作業が必要になってしまう。
【０００３】
ここで、含油汚泥排水の処理に関し、凝集させた汚泥分の性状に着目する技術思想が考えられている（特許文献３参照。）。
すなわち、特許文献３は、凝集剤を添加することにより形成されるフロックを強固なものとして、汚泥分の脱水容易化、脱水後のケーキの含水率低減、および脱水後のケーキの濾布からの剥離性向上等を目的とする。そして、この目的を達成するため、特許文献３では、含油汚泥排水にベントナイト等の「粘土」および特定のイオン性高分子凝集剤を添加する。この結果、特許文献３によれば、上記の脱水容易化、含水率低減および剥離性向上を達成することができるとされている。
【０００４】
しかし、特許文献３の技術思想は、フロック、ケーキ等の凝集後の汚泥分の性状に着目するものであり、水分と油分との分離には着目していない。このため、特許文献３によれば、汚泥分離後の水分に含まれる油分は未知数であり、処理後の排水に更に油分を低減するための処理を施す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−３２２８００号公報
【特許文献２】特開平０５−２６９５００号公報
【特許文献３】特開２００５−１２５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、含油汚泥排水に添加される排水処理剤において、汚泥分離後の水分に含まれる油分を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の第１発明によれば、排水処理剤は、粘土鉱物の粒子が水中に分散している水スラリーであり、油分と汚泥とが混在する含油汚泥排水に添加される。
これにより、粘土鉱物の粒子を予め水中に分散させて膨潤させておくことで、排水への添加後直ちに、粘土鉱物の膨潤した粒子に排水中の油分を吸着させることができる。このため、極めて効率的に排水中の油分を水分から分離することができるので、汚泥分離後の水分に含まれる油分を低減することができる（以下、粘土鉱物の粒子が水分を含んで膨潤したものを「膨潤粒子」と呼ぶことがある。）。
【０００８】
本願の第１発明に従属する第２発明によれば、粘土鉱物はベントナイトであり、主成分であるモンモリロナイトがナトリウム型である。
これにより、他種の粘土鉱物を水中に分散させた水スラリーに比べて、水スラリーにおける膨潤粒子が大幅に沈降しにくくなる。すなわち、ナトリウム型のモンモリロナイトを主成分とするベントナイト（以下、「Ｎａ型ベントナイト」と呼ぶことがある。）は、他種の粘土鉱物に比べて吸水して膨潤しやすい。このため、膨潤粒子による油分の吸着性能を高めて、汚泥分離後の水分に含まれる油分を、より大幅に低減することができる。
【０００９】
本願の第１、第２発明に従属する第３発明によれば、粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）が２／９８〜８／９２である。
質量比（粘土鉱物／水）が２／９８未満であると、膨潤粒子が少ないので油分低減効果が下がる。また、質量比（粘土鉱物／水）が８／９２を超えて大きくなると、膨潤粒子が過多となって水スラリーの流動性が損なわれる。よって、水スラリーにおいて質量比（粘土鉱物／水）を２／９８〜８／９２に調整することで、水スラリーの流動性を損なうことなく所望の油分低減効果を得ることができる。
【００１０】
本願の第１〜第３発明に従属する第４発明によれば、粘度が３００〜１２００ｃｐである。
これにより、膨潤粒子を水スラリー中に均一に分散させておくことができる。つまり、粘度が３００ｃｐ未満であると、膨潤粒子が重力により沈降しやすくなり、分散状態にムラが発生しやすくなる。また、粘度が１２００ｃｐを超えて大きくなると、水スラリーの流動性が損なわれる。よって、粘度を３００〜１２００ｃｐに調整することで、水スラリーの流動性を損なうことなく、膨潤粒子を水スラリー中に均一に分散させておくことができる。
【００１１】
本願の第１〜第４発明に従属する第５発明によれば、粘度は、高分子凝集剤を添加することで３００〜１２００ｃｐに調整されている。
これにより、粘度調整剤を添加しなくても粘度を調整することができる。このため、高分子凝集剤に粘度調整の機能を持たせることで、汚泥分等の凝集を促進するために添加する凝集剤の添加量を低減することができるとともに、粘度調整剤の使用を省くことができるので、排水処理に係るコストを低減することができる。
【００１２】
本願の第１〜第５発明に従属する第６発明によれば、含油汚泥排水はグリーストラップに溜まった排水である。
グリーストラップに溜まった排水は、特に油分が多いので、本願の発明の効果を顕著に得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態に係る排水処理剤は、粘土鉱物の粒子が水中に分散している水スラリーであり、油分と汚泥とが混在する含油汚泥排水に添加される。
これにより、粘土鉱物の粒子を予め水中に分散させて膨潤させておくことで、排水への添加後直ちに、粘土鉱物の膨潤した粒子（膨潤粒子）に排水中の油分を吸着させることができる。このため、極めて効率的に排水中の油分を水分から分離することができるので、汚泥分離後の水分に含まれる油分を低減することができる。
【００１４】
ここで、水中に分散させる粘土鉱物としては、例えば、カオリナイト、モンモリロナイト、イライト、タルクおよびゼオライト等を挙げることができる。また、これらの粘土鉱物は、単種類のみ（例えば、カオリナイト単独またはモンモリロナイト単独）を水中に分散させてもよく、複数種類（例えば、カオリナイトおよびモンモリロナイト）を水中に分散させて混合してもよい。
【００１５】
そして、種々の粘土鉱物の中でも、モンモリロナイトを主成分とするベントナイトが排水処理剤として好ましく、より好ましくは、主成分であるモンモリロナイトがナトリウム型であるＮａ型ベントナイトが排水処理剤として好適である。また、複数種類の粘土鉱物を水中に分散させる場合、少なくともＮａ型ベントナイトを含むようにしてもよく、例えば、Ｎａ型ベントナイトとカオリナイトとを水中に分散させて混合してもよい。
【００１６】
Ｎａ型ベントナイトは、他種の粘土鉱物に比べて吸水して膨潤しやすい。このため、他種の粘土鉱物を水中に分散させた水スラリーに比べて、水スラリーにおける膨潤粒子が大幅に沈降しにくくなる。よって、Ｎａ型ベントナイトを採用した場合、膨潤粒子による油分の吸着性能を高めて、汚泥分離後の水分に含まれる油分を、より大幅に低減することができる。
【００１７】
また、排水処理剤において、粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）は、２／９８〜８／９２とするのが好ましく、より好ましくは、４／９６〜７／９３が好適である。
質量比（粘土鉱物／水）が２／９８未満であると、膨潤粒子が少ないので油分低減効果が下がる。また、質量比（粘土鉱物／水）が８／９２を超えて大きくなると、膨潤粒子が過多となって水スラリーの流動性が損なわれる。よって、水スラリーにおいて質量比（粘土鉱物／水）を２／９８〜８／９２に、より好ましくは、４／９６〜７／９３に調整することで、水スラリーの流動性を損なうことなく所望の油分低減効果を得ることができる。
【００１８】
また、排水処理剤の粘度は、３００〜１２００ｃｐに調整するのが好ましく、より好ましくは、４００〜１０００ｃｐが好適であり、さらに好ましくは、５００〜６００ｃｐが好適である。
これにより、膨潤粒子を水スラリー中に均一に分散させておくことができる。
【００１９】
つまり、粘度が３００ｃｐ未満であると、膨潤粒子が重力により沈降しやすくなり、分散状態にムラが発生しやすくなる。また、粘度が１２００ｃｐを超えて大きくなると、水スラリーの流動性が損なわれる。よって、粘度を３００〜１２００ｃｐ（より好ましくは、４００〜１０００ｃｐ、さらに好ましくは、５００〜６００ｃｐ）に調整することで、水スラリーの流動性を損なうことなく、膨潤粒子を水スラリー中に均一に分散させておくことができる。
【００２０】
また、排水処理剤の粘度は、粘度調整剤を排水処理剤に添加して調整してもよく、高分子凝集剤を添加することで調整してもよい。
高分子凝集剤により粘度を調整する場合、粘度調整剤を添加しなくても粘度を調整することができる。このため、高分子凝集剤に粘度調整の機能を持たせることで、汚泥分等の凝集を促進するために添加する凝集剤の添加量を低減することができるとともに、粘度調整剤の使用を省くことができるので、排水処理に係るコストを低減することができる。
【００２１】
ここで、膨潤粒子の油分に対する吸着能力を高めるため、粘土鉱物の粒子には充分に水分を含ませて膨潤させておく必要がある。そこで、粘土鉱物を水中に添加して分散させた後、直ちに粘度を調整するのではなく、時間をおいて粘度を調整するのが好ましい。この場合、粘土鉱物の添加分散から粘度調整まで待機する時間としては、１時間以上が好ましく、より好ましくは２４時間以上が好ましい。
【００２２】
また、排水処理剤の処理対象である含油汚泥排水は、化学工業、製紙工業および食品工業等により発生する産業排水や都市下水等であり、中でも、飲食店等の厨房に設置されるグリーストラップに溜まった排水を処理するために好適に利用することができる。
また、排水処理剤とともにカチオン系、アニオン系等の各種の高分子凝集剤や、硫酸アルミニウム、塩化第２鉄等の無機凝集剤を含油汚泥排水に添加して汚泥分等の凝集を促進してもよい。
以下、発明を実施するための形態を、実施例および比較例により説明する。
【００２３】
〔実施例１〜４および比較例１、２〕
実施例１〜４および比較例１、２の排水処理剤は、粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）が異なるように調整されており、それぞれの質量比（粘土鉱物／水）は、表１に示すとおりである。
【００２４】
〔表１〕
2014124594.tif 000002
【００２５】
ここで、実施例１〜４および比較例１、２のそれぞれの排水処理剤の調整に利用した粘土鉱物は、Ｎａ型ベントナイトであって株式会社ホージュン製のスーパークレイ（「スーパークレイ」は株式会社ホージュンの登録商標である。）を採用した。なお、水はイオン交換処理した純水である。
【００２６】
また、排水処理剤の調整方法は、以下のとおりである。
まず、質量比（粘土鉱物／水）が表１記載の数値となるように純水に粘土鉱物を添加して撹拌し、粘土鉱物の粒子を水中に分散させ、撹拌停止後２４時間放置して粒子に充分に水分を含ませ、粒子を膨潤させた。
【００２７】
そして、２４時間放置後、実施例１〜４および比較例１、２の排水処理剤の流動状態を確認した。この結果、実施例１〜４および比較例１の排水処理剤は、撹拌可能な程度に流動性を有し、ポンプによる吸入および吐出等に支障がないことを確認した（表１の「流動状態」の行を参照。）。また、比較例２の排水処理剤は、流動性が極めて低くポンプによる吸入および吐出等に支障があるものと考えられた。
【００２８】
次に、実施例１〜４および比較例１の排水処理剤を用いて簡易処理テストを行った。
簡易処理テストとは、含油汚泥排水に排水処理剤を添加して撹拌した後、目視で油分の状態を確認するものである。ここで、簡易処理テストに用いた含油汚泥排水の性状は、後記する表２の「処理前」の列に示すとおりである。また、排水処理剤の添加量は、含油汚泥排水８リットルに対し１０ｃｃとした。
【００２９】
また、含油汚泥排水において、油分は、浮遊物質とともに主に液面近傍に浮いており、目視で確認することができる。そこで、簡易処理テストの結果判定は、含油汚泥排水に排水処理剤を添加して撹拌した後、油分がミセル状に排水中に分散して液面に目立たなくなったか否かを基準として行った。
【００３０】
この結果、実施例１〜４の排水処理剤は、油分がミセル状に排水中に分散して液面に目立たなくなったことを確認した（表１の「簡易処理テスト（目視確認）」の行を参照。）。また、比較例１の排水処理剤は、油分が液面に残っており排水中への分散が不充分であることを確認した。つまり、比較例１の排水処理剤を使用した場合、より多くの排水処理剤を必要とすることを確認した。
【００３１】
〔実施例５〕
実施例５の排水処理剤は、粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）を６／９４に調整している。また、粘土鉱物は、実施例１〜４と同様に、Ｎａ型ベントナイトであって株式会社ホージュン製のスーパークレイ（「スーパークレイ」は株式会社ホージュンの登録商標である。）である。なお、水はイオン交換処理した純水である。
【００３２】
そして、実施例１〜４と同様に、純水に粘土鉱物を添加して撹拌し、粘土鉱物の粒子を水中に分散させ、撹拌停止後２４時間放置して粒子に充分に水分を含ませ、粒子を膨潤させた。
さらに、実施例５の排水処理剤は、２４時間放置後、撹拌しながら粘度調整剤を添加して粘度を６００ｃｐに調整した。
【００３３】
ここで、粘度調整剤はポリアクリル酸ナトリウムの水スラリーであり、この水スラリーにおけるポリアクリル酸ナトリウムの濃度は質量％として０．２％の濃度である。また、粘度調整剤の添加量は、粘土鉱物の水スラリー５００ｃｃに対して約２ｃｃである。
【００３４】
以上により調整した排水処理剤を、実施例１〜４と同じ含油汚泥排水に添加し、さらに、アニオン系高分子凝集剤の水スラリーおよびカチオン系高分子凝集剤の水スラリーを添加して撹拌し、固形分を濾過して濾過後の水分に関して性状を分析した。
なお、排水処理剤の添加量は、実施例１〜４の排水処理剤の簡易処理テストと同様、含油汚泥排水８リットルに対し１０ｃｃとした。
【００３５】
また、含油汚泥排水に添加したアニオン系高分子凝集剤の水スラリーの濃度、カチオン系高分子凝集剤の水スラリーの濃度は両方とも質量％として０．３％である。また、アニオン系高分子凝集剤はポリアクリル酸アミドであり、カチオン系高分子凝集剤はポリアクリル酸エステルである。そして、アニオン系、カチオン系高分子凝集剤それぞれの水スラリーの添加量は含油汚泥排水８リットルに対し５ｃｃ、１０ｃｃである。
【００３６】
また、分析は、排水処理剤および高分子凝集剤を添加する前の含油汚泥排水、ならびに、排水処理剤および高分子凝集剤を添加後さらに固形分を濾過して得た濾過後の水分の両方について行った。
分析項目および分析方法は、表２に示すとおりである。
【００３７】
〔表２〕
2014124594.tif 000003
【００３８】
分析結果を表２の「処理前」、「処理後」の列に示す。ここで、「処理前」は、排水処理剤および高分子凝集剤を添加する前の含油汚泥排水に対応するものであり、「処理前」の列は含油汚泥排水の性状を示す。また、「処理後」は、排水処理剤および高分子凝集剤を添加後さらに固形分を濾過して得た濾過後の水分に対応するものであり、「処理後」の列は濾過後の水分の性状を示す。
【００３９】
表２によれば、実施例５の排水処理剤および高分子凝集剤を使用することで、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量、浮遊物質量、水素イオン濃度、およびノルマルヘキサン抽出物質含有量の全てを大幅に改善することができた。
【００４０】
この中で、特筆すべきは、ノルマルヘキサン抽出物質含有量が大幅（８５００→３ｍｇ／Ｌ）に低減している点である。これにより、汚泥分離後の水分に含まれる油分が大幅に低減していること、つまり、含油汚泥排水に含まれる油分が膨潤粒子により吸着されて確実に除去されていることを確認することができた。
【００４１】
さらに、特筆すべきは、水素イオン濃度が酸性側に偏っているにもかかわらず（ｐＨ＝４．０）、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量および浮遊物質量の全てが大幅に改善されている点である。
【００４２】
すなわち、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量および浮遊物質量は、主に高分子凝集剤の凝集効果により低減するものと考えられるが、高分子凝集剤は水素イオン濃度により凝集効果の変化が大きく、特に、アニオン系高分子凝集剤は中性〜アルカリ性のときに凝集効果が大きくなる。このため、高分子凝集剤の凝集効果を確実に得るために、事前に水素イオン濃度を中性に近付けるように調整する必要がある。しかし、実施例５の排水処理剤によれば、水素イオン濃度が酸性側に偏った状態でも、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量および浮遊物質量の全てが大幅に改善されているのを確認することができた。
【００４３】
この酸性雰囲気における改善のメカニズムは、定かではないものの、膨潤粒子が浮遊物質や生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量に対応する物質を吸着し、酸性雰囲気において弱まった高分子凝集剤の凝集効果をアシストしているものと考えられる。
なお、腐敗した排水は水素イオン濃度が酸性側に偏っており、特にグリーストラップに溜まった排水は腐敗しやすく酸性側への偏りが顕著である。このため、実施例の排水処理剤によれば、酸性側へ偏りやすい腐敗性の排水に対し、水素イオン濃度を調整せずに水質を改善することができる。
【００４４】
〔実施例６〕
実施例６の排水処理剤は、粘度調整剤を使用せずに高分子凝集剤に粘度調整の機能を持たせ、他の条件を実施例５の排水処理剤と同様にして調整したものである。つまり、実施例６の排水処理剤は、粘土鉱物と水との質量比（粘土鉱物／水）を６／９４に調整している。また、粘土鉱物は、Ｎａ型ベントナイトであって株式会社ホージュン製のスーパークレイ（「スーパークレイ」は株式会社ホージュンの登録商標である。）である。なお、水はイオン交換処理した純水である。
【００４５】
そして、純水に粘土鉱物を添加して撹拌し、粘土鉱物の粒子を水中に分散させ、撹拌停止後２４時間放置して粒子に充分に水分を含ませ、粒子を膨潤させた。
さらに、実施例６の排水処理剤は、２４時間放置後、撹拌しながら高分子凝集剤を添加して粘度を６００ｃｐに調整した。
【００４６】
ここで、粘度調整のために添加した高分子凝集剤は、カチオン系高分子凝集剤であるポリアクリル酸エステルの水スラリーであり、この水スラリーにおけるポリアクリル酸エステルの濃度は質量％として０．１％の濃度である。また、粘度調整用の高分子凝集剤の添加量は、粘土鉱物の水スラリー５００ｃｃに対して約２ｃｃである。
【００４７】
以上により調整した排水処理剤を、実施例１〜５と同じ含油汚泥排水に添加し、さらに、実施例１〜４と同様の簡易処理テストを行った。これにより、カチオン系高分子凝集剤であるポリアクリル酸アミドを使用して粘度調整しても、油分がミセル状に排水中に分散して液面に目立たなくなったことを確認することができた。このため、高分子凝集剤に粘度調整の機能を持たせることで、排水処理にかかるコストを低減することができる。