(57)【要約】【課題】ろ過性能が高く、必要により、ろ過膜ユニットの交換作業性を改善することができ、取り扱い性及び運転管理性が良く、しかも含油水の高度な油水分離を可能とする油水分離器、油水分離方法、これに用いられるろ過膜ユニット及びその交換方法を提供する。【解決手段】含油水から油分を除去する油水分離器であって、上記含油水を導入する容器を具備し、該容器内に、上記含油水に浸漬させた状態でろ過を行うろ過膜モジュールと返戻機構とを有するろ過膜ユニットと、上記ろ過膜ユニットでろ過された含油水を処理水として上記容器外に排出する該ろ過膜ユニットと連通して接続される排出機構とを有し、上記ろ過膜モジュールは開口部を有する長尺のろ過膜を具備してなり、上記ろ過膜の開口部はろ過膜モジュールの一方の端に固定された構造を有し、上記ろ過膜の開口部は返戻機構に接続されて連通し、上記返戻機構は上記ろ過膜に沿ってその開口部のある端部とは反対側の端に向けて延在し、上記返戻機構は上記排出機構と連通する油水分離器。【選択図】図１
2015116562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含油水から油分を除去する油水分離器であって、前記含油水を導入する容器を具備し、該容器内に、前記含油水に浸漬させた状態でろ過を行うろ過膜モジュールと返戻機構とを有するろ過膜ユニットと、前記ろ過膜ユニットでろ過された含油水を処理水として前記容器外に排出する該ろ過膜ユニットと連通して接続される排出機構とを有し、
前記ろ過膜モジュールは開口部を有する長尺のろ過膜を具備してなり、前記ろ過膜の開口部はろ過膜モジュールの一方の端に固定された構造を有し、前記ろ過膜の開口部は返戻機構に接続されて連通し、前記返戻機構は前記ろ過膜に沿ってその開口部のある端部とは反対側の端に向けて延在し、前記返戻機構は前記排出機構と連通する油水分離器。
【請求項２】
前記容器が縦型である請求項１に記載の油水分離器。
【請求項３】
前記容器の胴部が円筒形状であり、端部が曲面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の油水分離器。
【請求項４】
前記ろ過膜がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製である請求項１〜３のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項５】
前記ろ過膜は中空糸膜もしくは管状膜である請求項１〜４のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項６】
前記ろ過膜は、円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜であり、当該ろ過膜はその長手方向で折り返され、その両端の開口部が前記ろ過膜モジュールの一方の端で固定されている請求項５に記載の油水分離器。
【請求項７】
さらに前記ろ過膜ユニットに向け気泡を供給する気泡発生手段を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項８】
さらに前記含油水の液面またはその近傍の油分を回収する回収機構を具備する請求項１〜７のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項９】
さらに前記ろ過膜ユニットを取り出すための空間で該ろ過膜ユニットの高さと実質的に同等以上の高さのある取出空間を前記ろ過膜ユニットの上方に有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１０】
前記回収機構が、液面に向かって液中から立設する隔壁を有し、該隔壁を越えた前記含油水の液面またはその近傍の油分を回収する請求項８または９に記載の油水分離器。
【請求項１１】
前記ろ過膜が円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜であり、前記ろ過膜モジュールが当該円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜を複数有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１２】
前記ろ過膜は中空糸膜であり、前記中空糸膜の開孔径が０．０００１〜１μｍである請求項１〜１１のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１３】
前記取出空間は人が入って作業できる容積を有する請求項９〜１２のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１４】
前記容器内にその底部から上方に向けて延びる含油水の上昇流路を配置し、該上昇流路の内部に含油水を供給する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１５】
前記含油水に化学薬品を含有させて前記容器に導入する手段を具備する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の油水分離器。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の油水分離器により含油水から油分を除去する油水分離方法。
【請求項１７】
前記含油水の油分濃度が５０〜３，０００ｐｐｍであり、そのろ過により前記処理水の油分濃度を５ｐｐｍ以下とする請求項１６に記載の油水分離方法。
【請求項１８】
前記容器内の前記含油水の温度が１０〜１５０℃であり、圧力を０〜１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇである請求項１６または１７に記載の油水分離方法。
【請求項１９】
長尺構造のろ過膜モジュールと返戻機構とを有するろ過膜ユニットであって、
ろ過膜モジュールはろ過膜と上部封止材とを有し、
前記ろ過膜の開口部は、前記上部封止材に前記ろ過膜の開口を保持して固定され、
前記ろ過膜の長手方向に沿って配置された前記返戻機構に接続されて連通することを特徴とするろ過膜ユニット。
【請求項２０】
前記ろ過膜は複数の中空糸膜であり、当該中空糸膜はその長手方向で折り返され、その両端の開口部が前記上部封止材に固定されている請求項１９に記載のろ過膜ユニット。
【請求項２１】
前記返戻機構は、上部キャップ、個別配管、緩衝配管、返戻配管を有し、かつ複数の前記ろ過膜モジュールと各々連通し、
前記ろ過膜モジュールはそのろ過膜の開口部の方向を揃えて並置され、
前記上部キャップと、前記ろ過膜モジュールの開口部が固定された上部封止材とは一方の端で連通し、
前記上部キャップと前記個別配管とは、前記上部封止材と前記上部キャップと連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
前記個別配管と前記緩衝配管とは、前記上部キャップと前記個別配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
前記緩衝配管と、前記返戻配管とは、前記個別配管と前記緩衝配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
前記緩衝配管は複数の前記個別配管と連通し、
前記返戻配管は、前記複数のろ過膜モジュールの略中央に囲まれて設置され、前記返戻配管と前記緩衝配管と連結した端とは反対側の端は、前記上部封止材のある方向に延び、その端部には他の配管と固定可能なフランジを有することを特徴とする請求項１９または２０に記載のろ過膜ユニット。
【請求項２２】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の油水分離器のろ過膜ユニットを交換する方法であって、前記油水分離器の前記容器上部に前記ろ過膜ユニットを取り出し可能な搬入搬出口を有し、前記容器上方側部および前記容器下部にマンホールを有し、前記油水分離器内に載置された前記ろ過膜ユニットと前記排出機構との接続を前記下部に設けたアクセス可能なマンホールから入って解除し、容器上方側部に設けたマンホールから前記容器内に入り、解除されたろ過膜ユニットを前記容器上部の搬入搬出口から取り出すろ過膜ユニットの交換方法。
【請求項２３】
前記容器上部の搬入搬出口から交換用のろ過膜ユニットを挿入し、前記取り出したろ過膜ユニットが載置されていた場所に載置し、前記載置された交換用ろ過膜ユニットを、前記排出機構と接続することを特徴とする請求項２２に記載のろ過膜ユニットの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
原油やビチュメン、天然ガスなどを採掘した際に産出される随伴水等の含油水の油水分離器、油水分離方法、ろ過膜ユニットおよびろ過膜ユニットの交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油やビチュメン、天然ガスなどを採掘する際、油やガスの産出とともに、これに混在している地下水や、採掘のために油田やガス田に圧入された水（スチーム）が随伴水として排出される。この随伴水は、地層の特徴や注入された薬品に応じて種々の化学成分ないし油分を含有する。そのため、水処理を行ってこれらの濃度を低減したうえで放流する、あるいは油田やガス田、帯水層等に再圧入するのが一般的となっている。なかでも水不足の地域では水攻法で用いる水を十分に確保できないことから、随伴水を処理して圧入水として利用するケースが増えている。海や河川への放流や、再圧入に関し、特に近年の環境意識の高まりによる規制の強化を受け、高度な水処理技術への期待が益々高まっている。
【０００３】
上記随伴水（含油水）の処理については、従来下記のような手法が取られてきた（図１０参照）。地中（油井）１から採掘した原油混合流体２０Ａは、ＨＰセパレータ（ＨＰ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）２に送られる。ここで処理した原油を含む処理液を供給方向ｄ１に送り、さらにＬＰセパレータ（ＬＰ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）３で処理し、熱交換器５１ｂで処理液が沸騰しない程度に冷却する。さらにデハイドレータ（Ｄｅｈｙｄｒａｔｏｒ）４で処理し、原油（製品）として出荷する（図中、二等辺三角形を２つ組み合わせた蝶々形状の部分はバルブを表している。）。
これとは別にＨＰセパレータ２で分離された含油随伴水（含油水、随伴水、Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｗａｔｅｒなどと呼ぶこともある。）２０Ｂを供給方向ｄ２に送り、熱交換器５１ａで所定の温度に冷却後、スキムタンク５にいったん貯蔵する。このとき、随伴水の一部はＬＰセパレータ３からも分離され、ＨＰセパレータからの随伴水と混合される。また、ＨＰセパレータ２及びＬＰセパレータ３では蒸発ガスも発生し、これもそれぞれ外部に排出する。次いで、インデュース・ガス・フローテーション（Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｇａｓ  Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）６、ウォルナットシェルなどを用いたオイルリムーバルフィルタ（Ｏｉｌ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ）７という流れで、油分を分離除去し、従来の処理水２０Ｄ’を回収する（後述する本発明の処理水２０Ｄと区別するよう、２０Ｄ’とした。）。この方法における油水分離は、基本的には油と水の比重差を利用した重力分離である。
【０００４】
具体的な技術開発としては、海底油田から採掘した際に産出される原油産出水から油分を分離除去する例や、乳化破壊を起こさせて油水分離した水を微生物処理する例が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４４８０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４８４３１号公報
【特許文献３】特開２０１１−０８４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者らは先に主にビチュメンの採掘に関して、これに適合する油水分離器を開発した。具体的に特許文献２では含油水（随伴水）の浄化処理にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のろ過膜を適用することを提示している。特許文献３では、さらにその油水分離器において、ろ過膜の表面への油分の付着による性能劣化を低減し、系内の高濃度油分を効率的に系外に排出する機構を提示している。これらの技術により、上記図１０に示した従来のシステムに比べ効率的かつ効果的に含油水の処理を行うことができるようになる。また、セラミックス製のろ過膜を利用する場合と比べメンテナンスが簡便であり、作業効率や経済性にも優れる。
本発明者らは、上記のとおり開発された含油水の処理技術をさらに応用し、ビチュメンの採掘のみならず、原油や天然ガスといった、油分を含む随伴水の処理に広く適用することを検討した。また、その検討にあたり、上記特許文献２及び３に開示された発明の油水分離器の改善点を洗い出し、さらにその有用性を高めた装置の研究開発を進めた。
【０００７】
原油や天然ガスなどを採掘したときに産出される随伴水の処理に特有の課題に鑑み、本発明は、ろ過性能が高く、必要により、ろ過膜ユニットの交換作業性を改善することができ、取り扱い性及び運転管理性が良く、しかも含油水の高度な油水分離を可能とする油水分離器、油水分離方法、これに用いられるろ過膜ユニット及びその交換方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は下記の手段により達成された。
〔１〕含油水から油分を除去する油水分離器であって、上記含油水を導入する容器を具備し、該容器内に、上記含油水に浸漬させた状態でろ過を行うろ過膜モジュールと返戻機構とを有するろ過膜ユニットと、上記ろ過膜ユニットでろ過された含油水を処理水として上記容器外に排出する該ろ過膜ユニットと連通して接続される排出機構とを有し、
上記ろ過膜モジュールは開口部を有する長尺のろ過膜を具備してなり、上記ろ過膜の開口部はろ過膜モジュールの一方の端に固定された構造を有し、上記ろ過膜の開口部は返戻機構に接続されて連通し、上記返戻機構は上記ろ過膜に沿ってその開口部のある端部とは反対側の端に向けて延在し、上記返戻機構は上記排出機構と連通する油水分離器。
〔２〕上記容器が縦型である〔１〕に記載の油水分離器。
〔３〕上記容器の胴部が円筒形状であり、端部が曲面形状であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の油水分離器。
〔４〕上記ろ過膜がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製である〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔５〕上記ろ過膜は中空糸膜もしくは管状膜である〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔６〕上記ろ過膜は、円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜であり、上記ろ過膜はその長手方向で折り返され、その両端の開口部が上記ろ過膜モジュールの一方の端で固定されている〔５〕に記載の油水分離器。
〔７〕さらに上記ろ過膜ユニットに向け気泡を供給する気泡発生手段を有する〔１〕〜〔６〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔８〕さらに上記含油水の液面またはその近傍の油分を回収する回収機構とを具備する〔１〕〜〔７〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔９〕さらに上記ろ過膜ユニットを取り出すための空間で該ろ過膜ユニットの高さと実質的に同等以上の高さのある取出空間を上記ろ過膜ユニットの上方に有する〔１〕〜〔８〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１０〕上記回収機構が、液面に向かって液中から立設する隔壁を有し、該隔壁を越えた上記含油水の液面またはその近傍の油分を回収する〔８〕または〔９〕に記載の油水分離器。
〔１１〕前記ろ過膜が円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜であり、前記ろ過膜モジュールが当該円筒形状の中空糸膜もしくは管状膜を複数有する〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１２〕上記ろ過膜は中空糸膜であり、上記中空糸膜の開孔径が０．０００１〜１μｍである〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１３〕上記取出空間は人が入って作業できる容積を有する〔９〕〜〔１２〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１４〕上記容器内にその底部から上方に向けて延びる含油水の上昇流路を配置し、該上昇流路の内部に含油水を供給する〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１５〕前記含油水に化学薬品を含有させて前記容器に導入する手段を具備する〔１〕〜〔１４〕のいずれか１項に記載の油水分離器。
〔１６〕〔１〕〜〔１５〕のいずれか１項に記載の油水分離器により含油水から油分を除去する油水分離方法。
〔１７〕上記含油水の油分濃度が５０〜３，０００ｐｐｍであり、そのろ過により上記処理水の油分濃度を５ｐｐｍ以下とする〔１６〕に記載の油水分離方法。
〔１８〕上記容器内の上記含油水の温度が１０〜１５０℃であり、圧力を０〜１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇである〔１６〕または〔１７〕に記載の油水分離方法。
〔１９〕長尺構造のろ過膜モジュールと返戻機構とを有するろ過膜ユニットであって、
ろ過膜モジュールはろ過膜と上部封止材とを有し、
上記ろ過膜の開口部は、上記上部封止材に上記ろ過膜の開口を保持して固定され、
上記ろ過膜の長手方向に沿って配置された上記返戻機構に接続されて連通することを特徴とするろ過膜ユニット。
〔２０〕上記ろ過膜は複数の中空糸膜であり、上記中空糸膜はその長手方向で折り返され、その両端の開口部が上記上部封止材に固定されている〔１９〕に記載のろ過膜ユニット。
〔２１〕上記返戻機構は、上部キャップ、個別配管、緩衝配管、返戻配管を有し、かつ複数の上記ろ過膜モジュールと各々連通し、
上記ろ過膜モジュールはそのろ過膜の開口部の方向を揃えて並置され、
上記上部キャップと、上記ろ過膜モジュールの開口部が固定された上部封止材とは一方の端で連通し、
上記上部キャップと上記個別配管とは、上記上部封止材と上記上部キャップと連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
上記個別配管と上記緩衝配管とは、上記上部キャップと上記個別配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
上記緩衝配管と、上記返戻配管とは、上記個別配管と上記緩衝配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通し、
上記緩衝配管は複数の上記個別配管と連通し、
上記返戻配管は、上記複数のろ過膜モジュールの略中央に囲まれて設置され、上記返戻配管と上記緩衝配管と連結した端とは反対側の端は、上記上部封止材のある方向に延び、その端部には他の配管と固定可能なフランジを有することを特徴とする〔１９〕または〔２０〕に記載のろ過膜ユニット。
〔２２〕〔１〕〜〔１５〕のいずれか１項に記載の油水分離器のろ過膜ユニットを交換する方法であって、上記油水分離器の上記容器上部に上記ろ過膜ユニットを取り出し可能な搬入搬出口を有し、上記容器上方側部および上記容器下部にマンホールを有し、上記油水分離器内に載置された上記ろ過膜ユニットと上記排出機構との接続を上記下部に設けたアクセス可能なマンホールから入って解除し、容器上方側部に設けたマンホールから上記容器内に入り、解除されたろ過膜ユニットを上記容器上部の搬入搬出口から取り出すろ過膜ユニットの交換方法。
〔２３〕上記容器上部の搬入搬出口から交換用のろ過膜ユニットを挿入し、上記取り出したろ過膜ユニットが載置されていた場所に載置し、上記載置された交換用ろ過膜ユニットを、上記排出機構と接続することを特徴とする〔２２〕に記載のろ過膜ユニットの交換方法。
本明細書において「連通」とは流体が流れる状態にすることを意味する。典型的には、流体が流通可能な状態で２つ以上の部材が連結されていることを指す。このとき、各部材は他の部材を介して連結されていてもよいし、各部材が離間した状態で流体が流通可能な状態となっていてもよい。「延びる」または「延在する」とは、長さのある部材がその長手方向を所定方向に向けて配置されていることを意味する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の油水分離器および油水分離方法、およびろ過膜ユニットの交換方法によれば、ろ過性能が高く、必要により、ろ過膜モジュールを具備したろ過膜ユニットの交換作業性を改善することができ、取り扱い性及び運転管理性が良く、しかも含油水の高度な油水分離を可能とする。
また、本発明のろ過膜ユニットは、上記の優れた油水分離器および油水分離方法に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態として原油の生産において含油水をろ過する過程を概略的に示したフロー図である。
【図２−１】図１に示した油水分離器を拡大して模式的に示す側断面図である。
【図２−２】図２−１の油水分離器のＩＩ矢視の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るろ過膜ユニットの側面図（ａ）と部分斜視図（ｂ）である。
【図４】本発明の一実施形態に係るろ過膜モジュールの斜視図である。
【図５】図４に示したろ過膜モジュールのＶ矢視の一部切欠側面図（ａ）及び上部キャップと上部封止材の連結状態を示す断面図（ｂ）である。
【図６】ろ過膜のろ過機構および気泡による浄化機構を拡大して示した説明図である。
【図７−１】本発明の別の好ましい実施形態に係る油水分離器を模式的に示す側断面図である。
【図７−２】図７−１の油水分離器のＡ矢視の断面図である。
【図７−３】油水分離器の断面図（変形例１）である。
【図７−４】油水分離器の断面図（変形例２）である。
【図８】実施例で行ったろ過実験の結果を示すグラフである。
【図９】従来の油水分離器に適用されるろ過膜ユニットを模式的に示した側面図である。
【図１０】原油の生産において含油水をろ過する従来技術に係る過程を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（油水分離システム）
図１は、本発明の油水分離器の一実施形態としての利用態様を例示したものであり、原油の生産において含油随伴水をろ過する過程を概略的に示したフロー図である。同図に示した工程では、油井１から原油混合流体２０Ａを採掘する。そこには、天然ガス、水、砂、重金属等が含まれている。ここからは上記でも概略説明したが、これを減圧した後、ＨＰセパレータ２、ＬＰセパレータ３に原油混合流体２０Ａを送り、該セパレータ等により原油、天然ガス、水に分離する。分離された水が、含油水（以下、含油随伴水ということがある）であり、油分を多く含んだ油汚濁水である。この含油随伴水２０Ｂを本発明に係る油水分離器１５（図２−１参照）に導入し、その中から油分を取り除く。図２−１では、そこで示した全体の機構（容器１５ｅおよびその内部の機構、ガス供給手段１９、各流路１５ａ〜１５ｄ、１７）を油水分離装置１０と呼び、容器１５ｅとその内部の機構を油水分離器１５と呼んでいる。ただし、本明細書において、広義には、油水分離器１５もその概念として油水分離装置に含まれるものである。他方図１に示した採掘における工程全体を含めて言うときには、油水分離システム１００として区別することがある。なお図１、図１０中の囲みの中に記載された濃度は油分の含有濃度で、図１０のオイルリムーバルフィルタ下流の濃度は実情の値で、その他は設計値である。ただし、これらの具体的な濃度等の記載により本発明が限定して解釈されるものではない。
【００１２】
（処理条件）
原油を採掘する場合、油層の圧力が高い状態では原油は自ら噴出する（自噴する）が、油層の圧力が低い状態では自噴せずポンプによって原油を汲み上げる。これらの方法を一次回収（Ｐｒｉｍａｒｙ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ）という。多くの油層では、高圧になっており、１５０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ（Ｇはゲージ圧を意味する。）以上というケースもまれではない。この場合、減圧弁により圧力を低下させ、ＨＰセパレータの運転圧力は、２０〜５０ｋｇ／ｃｍ２Ｇとしているケースが多い。通常、一次回収で回収できるのは油層に含まれる原油の一部でしかなく、一次回収では生産ができなくなった油井では、原油を分離した後の随伴水や天然ガスを油層に注入し残った原油を加圧して回収する。これを二次回収（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ）という。水を注入する方法は「水攻法」（Ｗａｔｅｒ  ｆｌｏｏｄｉｎｇ）、ガスを注入する方法は「ガス圧入法」（Ｇａｓ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれ、総称して回復法（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｉｌ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）と呼ぶこともある。２１世紀初頭現在では、それによって総合的に回収量が増えると見込まれる場合には、一次回収の最初から水やガスを注入するようになっている。二次回収でも残った原油を回収するために三次回収（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｏｉｌ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，  ＥＯＲ）または強制回収法と呼ばれる技術の開発、実用化が進んでいる。これは水蒸気、炭酸ガス、界面活性剤（洗剤）などを注入して原油の流動性を改善する方法である。本発明の好ましい実施形態では、一次回収時に随伴水を油水分離を含む処理をして海または河川に放流するケース、また、二次回収の水攻法で、随伴水を油水分離して圧入水、さらに三次回収での蒸気圧入用のボイラー給水として利用するケースにおいて好適に対応することができる。
【００１３】
随伴水（含油水）の温度は、特に限定されないが、１０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましい。上限としては、１５０℃以下であることが好ましく、１２０℃以下であることがより好ましい。要求に応じ１００℃以下、８０℃以下の温度で行っても良い。このように、高い温度での油水分離を可能とすることで、採掘された含油水を積極的に冷却することなく処理水を得ることができる。また、得られた温度の高い処理水をボイラーに供給して、再度、採掘のための圧入蒸気とする場合、加熱を不要化ないしその幅が低減される。したがって、温度を高く保ちながら油水分離を実現することは、水のリサイクルシステムとして相乗的にエネルギー消費を低減することにつながる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態においては、１，０００〜３，０００ｐｐｍといった高濃度の油分を含有する含油水に好適に対応することができる。さらに、５００〜２，０００ｐｐｍといった高濃度の濁質（ＳＳ）が同時に存在する場合でも、好適に対応できる。一段の油水分離器で対応が可能である。熱交換器５１ａは不要化できる。また、ＨＰセパレータからの含油随伴水が高圧で供給されることを利用し、ハイドロサイクロンを設置することによって、油分とＳＳを粗取りし、油水分離器に供してもよい。この場合、油水分離器は、より安定した性能を達成することが期待できる。
【００１５】
原油採掘の各エリアでの詳細は下記のとおりである。
［坑井元エリア］
生産流体はウェルヘッドセパレータからのガス、液はヘッダーに集められ、油水分離エリアに向かう。
［油水分離エリア］
生産された流体は通常２段のオイルセパレータ（ＨＰセパレータとＬＰセパレータ）に入り、ガス（炭化水素、水分、若干の硫化水素）、原油、及び随伴水の３相に分離される。原油はさらにデハイドレータに移送され０．５％質量程度まで脱水される。
［油分除去エリア］
油分分離エリアからの含油随伴水は、１，０００ｐｐｍ程度の油分を含んでいる。当エリアの基本構成は、スキムタンク５、インデュース・ガス・フローテーション、油水分離フィルタ（ウォルナットシェルなど）の３つであり、各々の機器で油分が除去される。本明細書において「ｐｐｍ」の単位は、特に断らない限り質量基準である。
【００１６】
本実施態様のフローにおいては約１２０℃（範囲としていえば例えば  １０〜１５０℃）に状態が維持されている含油随伴水２０Ｂを油水分離器（デオイリング・ドラム）１５に送る。
図１では含油随伴水２０Ｂに１，０００ｐｐｍの油分が含まれている例を示している。本発明の効果が顕著になる範囲としていえば、５０ｐｐｍ以上が好ましく、１００ｐｐｍ以上であることがより好ましく、２００ｐｐｍ以上が特に好ましい。上限は特にないが、３，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１，０００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５００ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。
処理後の処理水２０Ｄの油分濃度は要求に応じて適宜その濃度を目標として設定することができる。低油分濃度とする場合、１０ｐｐｍ以下に抑えることが好ましく、５ｐｐｍ以下がより好ましく、１ｐｐｍ以下がさらに好ましい。
図１０に記載の従来の分離方法によれば、前処理等多段のプロセスを必要とし、かつその処理水の油分濃度は、しばしば１０ｐｐｍを超えているのが実情である。
【００１７】
海または河川に放流する際の処理後の随伴水（処理水）の油分に関する要求水質としては、国によって異なるが、１５〜３０ｐｐｍというものが多く、カザフスタンのように、オフショアで０．５ｐｐｍというケースもある。今後、環境汚染への関心はさらに高くなり、これら油分についてもさらに厳しい規制値が適用されることが予想されるが、本発明は、こうした厳しい規制値に対しても、対応可能である。
【００１８】
水攻法で用いる圧入用の水についての要求水質の一例を以下に示す。
油分：                          ５  ｐｐｍ
ＳＳ：                      ０．１  ｐｐｍ
１μｍ以上の最大許容粒子：  １ｍｌ当たり５個
溶存酸素：                  １０  ｐｐｂ（ｖｏｌ）Ｏ２
バクテリア：                ５０  ＭＰＮ／ｍｌ
（ＭＰＮ：Ｍｏｓｔ  Ｐｒｏｂａｂｌｅ  Ｎｕｍｂｅｒ、最確数）
（ｍｌ：ミリリットル）
嫌気性バクテリア：          ５０  ＭＰＮ／ｍｌ
従来の処理法（図１０）では、これらの要求を満足することは極めて困難であるが、本発明の好ましい実施形態によれば、これらを確実にかつ安定して達成することが可能である。さらにＰＴＦＥ膜によって油分を除去された随伴水を石灰ソーダ法（Ｌｉｍｅ  Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）によって軟化・脱珪処理し、さらにイオン交換樹脂による軟化処理をすればボイラー給水として利用可能である。要求水質の例としては硬度：０．５ｍｇ／ｌ  ａｓ  ＣａＣＯ３、シリカ：５０ｍｇ／ｌ  ａｓ  ＳｉＯ２、ＴＤＳ：７，０００ｍｇ／ｌである。
【００１９】
本発明において処理される流体（被処理水）は、原油等の生産の際に生じる随伴水等の含油水である。このように地中から採掘される際に生じる油分は、例えば植物油などとは異なり、その粘度や不純物の混入等の関係からろ過による処理が顕著に困難となる。
【００２０】
本発明の油水分離器（油水分離装置）の好ましい実施形態について、図２〜５に基づいてさらに詳しく説明する。図２−１は図１に示した油水分離器を拡大して模式的に示す側断面図である。図２−２は図２−１のＩＩ矢視の断面図である。
（１）油水分離器（容器）
本実施形態の油水分離器１５は円筒縦型の容器１５ｅをその筐体として構成されている。容器１５ｅの材質は特に限定されないが、鉄製、ステンレススチール製、特殊合金製など、適宜その運転条件や製作上の要求やコストに応じて選定すればよい。容器１５ｅの大きさや形状は特に限定されないが、原油や天然ガスの採掘現場において効率的な処理を行うことを想定すると、内容積で、４０ｍ３以上であることが好ましく、５０ｍ３以上であることがより好ましく、６０ｍ３以上であることが特に好ましい。上限としては、実際上、１００ｍ３以下であることが好ましく、９０ｍ３以下であることがより好ましく、８０ｍ３以下であることが特に好ましい。形状としては、縦型でも横型でもよいが、設置面積を低減可能であることとろ過膜ユニットの交換を考慮すると縦型であることが好ましい。縦型の形状を採用した場合の扁平率（高さを幅で除した値）は、１超であることが好ましく、１．６以上であることがより好ましく、１．８以上であることが特に好ましい。上限としては、２．４以下であることが好ましく、２．２以下であることがより好ましく、２以下であることが特に好ましい。
【００２１】
本実施形態の油水分離器１５には、容器の下部から供給配管１５ｂを介して含油随伴水２０Ｂが供給される（供給方向ｄ２参照）。含油随伴水が油水分離器１５の筐体を構成する容器１５ｅ内に導入され、上述したろ過膜ユニット８０を含油随伴水２０Ｂで浸漬する。含油随伴水の容器内への供給速度は特に限定されず、容器の大きさ等にも依存するが、典型的な設定としていえば２０ｍ３／ｈｒ以上であることが好ましく、５０ｍ３／ｈｒ以上であることがより好ましい。上限は特にないが、３００ｍ３／ｈｒ以下であることが好ましく、２００ｍ３／ｈｒ以下であることがより好ましい。
このろ過膜ユニットは処理水払出し配管１５ｄに接続されており、ここからろ過された処理水２０Ｄを回収する。この場合のろ過に必要なドライビングフォースとしてのろ過膜内外面の差圧は必要に応じ吸引ポンプを処理水払出し配管に接続して行ってよいが、本実施形態においては、容器内の圧力Ｐ１と処理水側の圧力Ｐ２とに差を設け、処理水２０Ｄの移行が行われるようにしている。容器内の圧力Ｐ１は特に限定されないが、０〜１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなるように設定することが好ましく、２〜５ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなるように設定することがより好ましい。上記処理水側との差圧（Ｐ１−Ｐ２）は０〜５ｋｇ／ｃｍ２となるように設定することが好ましく、０．２〜１ｋｇ／ｃｍ２となるように設定することがより好ましい。
【００２２】
容器の上方（天部）には搬入搬出口Ｅ１（図１）がありそこからろ過膜ユニットを搬入、搬出できるようになっている。搬入搬出口の大きさは、使用するろ過膜ユニットが取り出し可能であるよう適宜決められる。下方（底部）にはマンホールＥ３があり、作業者が載置されたろ過膜ユニットの取付、取外し（ろ過膜ユニットの返戻配管の端部のフランジと処理排水払出し配管のフランジとの接続、解除）等の作業をすることができるようにされている。また、容器の前面には同様に人が入れる大きさのマンホールＥ２があり、そこから内部に作業者が入ることができる。Ｅ１〜Ｅ３は蓋体により密封できるようにされており、内部の圧力状態が好適に維持されるようにされている。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態に係る装置によれば、以下のようなろ過膜ユニットの交換が可能となる。例えば、前記油水分離器の容器上部、容器上方側部、および／または容器下部に搬入搬出口Ｅ１、マンホールＥ２、Ｅ３を設ける。前記ろ過膜ユニットを取り出す場合は、前記油水分離器内に載置された前記ろ過膜ユニットの前記返戻配管８４（図３）の下端部で取り外す。このとき当該下端部に設けられたフランジ８５ａと、前記油水分離器の容器の底部に水平に設置された処理水払出し配管１５ｄのフランジ８５ｂの接続を解除する。この解除操作（取り外し）を、マンホールＥ３からアクセスすることによって行うことができる。一方、マンホールＥ２から前記容器内に入り、取外されたろ過膜ユニットの緩衝配管にチェーンをかけ、ろ過膜ユニットを吊り上げながら搬入搬出口Ｅ１から取り出すことができる。取り出されたろ過膜ユニットは、別途、劣化した膜モジュール等を新品の膜モジュールと交換して据え付けたろ過膜ユニットや、予備として取り置いてあるろ過膜ユニットを用意し、上述の取り出した方法の逆の作業を行えばよいことは言うまでもない。このような軽便な作業でろ過膜ユニットの交換ができるのが、本発明の利点の１つである。
【００２４】
前記容器１５ｅは必ずしも加圧されて使用される必要はなく、圧力に対して耐性のある構造や材質でなくてもよい。ただし、天然ガスなどが含まれる流体の処理にあたり、急激な圧力上昇にも耐えるように、耐圧性のある圧力容器であることが好ましい。本発明における油水分離において、加圧浮上分離の作用を組み合わせて利用することを妨げるものではない。なお、容器１５ｅの形状はカプセル型（胴体が円筒状で上下の端部が曲面になった形状）で例示したが、本発明がこれに限定して解釈されるものではない。上下端部の曲面は外方に膨出した球面状であることが好ましい。例えば、直方体状あるいは、その上下の端部を皿形にした形状としてもよい。それにより、耐圧性については不利な方向とはなるが、断面において正方形ないし、長方形のろ過膜モジュールと形態的に適合の良い装置構成とすることが可能となる。
一方、加圧状態で使用し、かつろ過膜ユニットの交換が必要な場合、円筒形状の胴体で少なくとも片方の端部に鏡板をフランジで固定し、鏡板を開放可能な構造とすることが想定される。しかしながら内径が例えば３ｍを超える場合は内部の流体が漏れないようにフランジをシーリングすることが困難であることがある。また排出機構の配管の取り合いが煩雑となることがある。このような点を考慮する場合には、容器を縦型の構造とすることが好ましい。
横型であっても加圧状態で使用しないときは、容器を直方体形状とし、上面を開放可能な構造にすれば、シーリングの問題は解消される。また、ろ過膜ユニットを上部から搬入搬出可能とすることができる。その場合、容器内に作業スペースを設けなくてもよい。
【００２５】
（２）ろ過膜ユニット
・ろ過膜ユニット
本実施形態の油水分離器１５においては、長尺のろ過膜ユニット８０が複数その長手方向を揃えて並列して容器１５ｅの内部に収容載置されている。具体的には、図２−２の断面に示したように、長尺直方体のろ過膜ユニット８０が円形の容器断面に対してできるだけ多く配設される配列で載置されている。本実施形態では、図面の上から３本，４本，５本，４本，３本の合計１９本のろ過膜ユニットが断面六角形状になって載置されている。この配列形態は特に制限されるものではないが、このように容器の形態に応じてできるだけ多くのろ過膜ユニットが入る配置とすることが好ましい。
本実施形態においては、ろ過膜ユニット８０は複数の（具体的には８本の）ろ過膜モジュール８が組み立てられて構成されている（図３参照）。図３（ａ）がろ過膜ユニット８０の側面図を示しており、図３（ｂ）がその一部斜視図である（図２−１の矢視ＩＩＩに対応）。本実施形態においては、前記ろ過膜モジュール８がその長手方向を揃えて並列して組み立てられている。さらに、前記ろ過膜モジュール８は上部キャップ８１により個別配管８２と接続される。前記ろ過膜モジュールでろ過された含油水（処理水）はその上方に個別配管８２を通った処理水は緩衝配管８３に連通して接続されているので、前記複数のろ過膜モジュールでろ過され含油水は緩衝配管で集水される。集水された処理水２０Ｄは、連通する返戻配管８４を介して、ろ過膜モジュール８の下方に送液される。なお本発明で上記個別配管８２、緩衝配管８３、返戻配管８４を総称して返戻機構と指すことがある。なお、本明細書において、上方とは図２−１のＵ方向を指し、高さとはこの方向の距離をいう。下方とは、図２−１のＬ方向を指し、深さとはこの方向の距離をいう。容器１５ｅにおいて、下方の端部を底部（Ｂｔ）と呼び、上方の端部を天部（Ｔｐ）と呼ぶことがある。
本実施形態において、このようにろ過膜ユニットが複数の膜モジュールによって構成されている。このとき、処理水は、上述のように、膜モジュール上方のヘッダー配管（個別配管８２、緩衝配管８３）を通過し、各膜モジュールに囲まれた返戻配管８４を介して下方向へ導かれる。このように、敢えて上方に集水された処理水を下方に導いて回収することでろ過膜ユニット上方に広がる取出空間Ｓ２（図２−１）に障害物の少ないより大きな空間を保持することができる。作業の妨げとなる配管等が乱雑に配置されないことによりこのろ過膜ユニットを取出し可能な高さを設ければ、良好なろ過膜ユニットの交換作業が可能となる。またこの返戻機構はろ過膜モジュールを支持する機能も兼ねることができる。
１つのろ過膜ユニットを構成するろ過膜モジュールの本数は特に限定されないが、本発明では、２本以上であることが好ましく、４本以上がより好ましく、６本以上がさらに好ましい。上限は、取り扱い上、２４本以下が好ましく、１２本以下がより好ましい。
本発明において返戻機構ないし排出機構は、上記の形態に限定して解釈されるものではない。
【００２６】
前記返戻機構の実施形態について、その個々の部材の関係を以下にまとめて述べる。本発明に係るろ過膜ユニットの返戻機構は、上部キャップ、個別配管、緩衝配管、返戻配管を有し、かつ複数の前記ろ過膜モジュールと各々連通していることが好ましい。前記ろ過膜モジュールはそのろ過膜の開口部の方向を揃えて並置されていることが好ましい。前記上部キャップと、前記ろ過膜モジュールの開口部が固定された上部封止材とは一方の端で連通していることが好ましい。前記上部キャップと前記個別配管とは、前記上部封止材と前記上部キャップと連結した端とは反対側の端で固定されて連通していることが好ましい。前記個別配管と前記緩衝配管とは、前記上部キャップと前記個別配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通していることが好ましい。前記緩衝配管と、前記返戻配管とは、前記個別配管と前記緩衝配管と連結した端とは反対側の端で固定されて連通していることが好ましい。前記緩衝配管は複数の前記個別配管と連通し、前記返戻配管は、前記複数のろ過膜モジュールの略中央に囲まれて設置され、前記返戻配管と前記緩衝配管と連結した端とは反対側の端は、前記上部封止材のある方向に延び、その端部には他の配管と固定可能なフランジを有することが好ましい。
【００２７】
・ろ過膜モジュール
前記ろ過膜モジュール８はその例として、１つまたは２つの開口部を端部に有する長尺のろ過膜が挙げられる。本実施形態では、２つの開口部を両端に有する長尺の円筒形状のろ過膜（中空糸膜あるいは管状膜）８ｂを複数有している例を示している（図４参照）。そしてその開口部はろ過膜モジュールの一方の端に集められて固定されている。本実施形態においては、油水分離器が、前記円筒形状のろ過膜の外部と内部空間に差圧を発生させる差圧付与機構を有し、その差圧により円筒形状のろ過膜外部の含油随伴水を内部空間に移行させる。そのとき円筒形状のろ過膜を通過させて含油随伴水２０Ｂのろ過を行い、当該円筒形状のろ過膜の内部空間から油分濃度の低減された処理水２０Ｄを回収することができる。図５は、図４のＶ矢視の拡大側面図であり、併せてその含油随伴水の移行状態を模式的に図示している。円筒形状のろ過膜８ｂの内部空間ｑには圧力差による吸引力ｗ２が作用している（図５、６参照）。これにより、その内部と外部とに差圧が生じ、その外部から含油随伴水が押し込まれる（ｗ１）。この内部への移行の際に、含油随伴水はろ過され油分濃度の低い処理水２０Ｄとされる。この処理水は、開口部８ｃを介して上記吸引力により返戻機構の方へと移行する（ｄ６）。
図４は本発明の好ましい実施形態として図２、図３で採用されているろ過膜モジュールを示している。本実施形態では、特開２００９−１５４０３２に示されている中空糸のような円筒形状のろ過膜８ｂがその長手方向の一端８ｄで折り返されたものを採用している。つまり、糸状もしくは紐状の円筒形状のろ過膜８ｂをＵ字にして折り返す構造とされている。したがって、図４の形態のろ過膜モジュール８においては、ろ過膜８ｂはその端部から５〜１０ｃｍ程度上部キャップ８ａに開口をたもったまま挿入され、固定されている。上部封止材８ａに設けられた開口部８ｃが含油随伴水をろ過した処理水の出口となり、処理水を回収する構造とされている。なお、図４のろ過膜モジュール８においては、円筒形状のろ過膜８ｂの重さのみでその直線的な配列が保たれることになるが、図２に示したように容器内で鉛直方向に向けて載置する場合には、その自重で直線状態が保持されるため適正な設置形態が得られる。本実施形態においては、前記上部封止材８ａは上部キャップ８１に嵌入しており、上部キャップにより個別配管８２と連通する構造とされている（図５（ｂ）参照）。同図５（ｂ）では、キャップ８１と個別配管８２とが連続した構造体のように示しているが、この部分を螺合する構造にしたり、勘合する構造にしたり、あるいはパッキンなどで封止するようにしてもよい。上部封止材８ａと上部キャップ８１の嵌入構造も図示したものに限定されず、パッキンなどで封止したり、螺合したりしてもよい。
また円筒形状のろ過膜はＵ字にして折り返す構造ではなく、１つの開口部を端部に有する構造としてもよい。具体的には、上部封止材８ａで一方の開口部を固定し、もう一方の端部を閉塞させたＩ字構造でもよい。中空糸膜の束が積極的に揺動し、膜表面へのファウリングを低減でき、膜表面に供給するガスがろ過膜モジュール下部から供給できるという点でＵ字状のものを採用することが好ましい。
上記の各例において、ろ過膜は１つでもよいが複数適用され、ろ過膜モジュールの一方の端部で複数のろ過膜の開口部が集められて固定されていることが好ましい。
【００２８】
図４に記載のろ過膜ユニットは、８個のろ過膜モジュール８に囲まれた形でろ過膜ユニット中央部に設置される返戻配管８４の下端に設けられたフランジ８５ａと、油水分離器の容器底部を略水平に貫通する処理水払出し配管１５ｄの上方の面で、返戻配管の直下に設けたフランジ８５ｂとを接続することによって容器内に固定される。すなわち、当該容器の底部に水平に設置された処理水払出し配管１５ｄに、前述の返戻配管８４がフランジで接続されることによって固定される構造となっている。したがって、ろ過膜ユニット８０の荷重は、この容器下部に水平に設置された処理水払出し配管１５ｄによって支えられる。処理水払出し配管１５ｄは図２−２に記載するように櫛形で、処理水払出し配管の設置方向に隣接するろ過膜ユニットの返戻配管は連通している。処理水払出し配管の櫛形の端部は盲（めくら）フランジとなっており、その反対の端部は合流している。すなわち、本発明に係る好ましい前記返戻機構は、前記各ろ過膜モジュールと連通した個別配管と緩衝配管とを介して下方に送る返戻配管とを有する。そして、前記返戻配管は、前記複数のろ過膜モジュールの中央に囲まれて設置されている。
【００２９】
このろ過膜については、必ずしも円筒形状（中空糸膜、管状膜）である必要はなく、平膜形状であってもよいが、容積あたりの膜表面積をより大きくできるという点で円筒形状の中空糸膜を採用することが好ましい。ここで、平膜形状というのは、２枚のシート状平膜を、スペーサーをはさんで平行位置に固定した膜エレメントを等間隔で配置したモジュール、あるいは、セラミック製の平板の内部にろ過された水の通路を設け、これを等間隔で配置したモジュールであり、平膜エレメント間の隙間が原液の流路となり、平膜エレメントの内部の通路を通してろ過水が集められる。
本実施態様において上記浸漬ろ過膜及びその具体的な操作手順等は従来知られている物や手法を適用することができ、例えば、（社）日本水環境学会・膜を利用した処理技術研究委員会編「未循環の時代  膜を利用した水再生」３９−４９頁、有限責任中間法人  膜分離技術振興会・膜浄水委員会  監修、浄水膜（第２版）編集委員会  編集「浄水膜（第２版）」２１６頁以下、特開昭６１−１２９０９４等を参照することができる。
【００３０】
ろ過膜をなす材料は特に限定されないが、耐熱性および耐油性を考慮して例えば上述のようなＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製あるいはセラミック製の膜が挙げられる。本発明においては、中でも、ろ過膜としてＰＴＦＥ製のものを用いることで取り扱い性が高く、また重量が軽減され、製作上、またメンテナンス上、容易である等の点で好ましい。この点、多孔質素材からなる円筒形状のろ過膜を用い、その親・疎水性を利用して油水分離とすることを提案するものがあるが（特開２００４−１４１７５３号公報、特開２００７−１８５５９９号公報参照）、原油を取り出した後の含油随伴水の分離に適用できるかは実証されていない。むしろ合成高分子製のろ過膜を含油水に用いることは、従来敬遠されてきた（「膜の劣化とファウリング対策」ＮＴＳ（２００８年）８８頁，特許文献２参照）。
ろ過膜（例えばＰＴＦＥ製）の平均開孔径は特に限定されないが、ろ過性能を考慮して、０．０００１μｍ以上であることが好ましく、０．００１μｍ以上であることがより好ましい。入手可能性等を考慮すると、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０３μｍ以上であることがより好ましく、０．０５μｍ以上であることがさらに好ましい。上限としては、１μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。小さな開孔径のものとするときには、平均開孔径を０．１μｍ以下とすることが好ましく、０．０５μｍ以下とすることがより好ましく、０．０１μｍ以下とすることがさらに好ましい。中空糸膜の形状において外径は特に限定されないが、容積当たりの流量や強度を考慮して、１ｍｍ以上に設定することが好ましい。上限としては、４ｍｍ以下に設定することが好ましく、３ｍｍ以下に設定することがより好ましい。内径は、同様の観点で、０．４ｍｍ以上が好ましく、０．６ｍｍ以上がより好ましく、０．８ｍｍ以上が特に好ましい。上限は、２ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましく、１．２ｍｍ以下が特に好ましい。ろ過膜（例えばＰＴＦＥ製）の厚さも特に限定されないが、上記と同様にろ過性能及び強度を考慮して、０．１ｍｍ以上にすることが好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。上限としては、１．５ｍｍ以下にすることが好ましく、１ｍｍ以下にすることがより好ましい。
管状膜の内径は通常３ｍｍ〜１４ｍｍであるが、上限は１１ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以下がより好ましい。下限は５ｍｍ以上が好ましく、７ｍｍ以上がより好ましい。厚みは約０. ３〜１ｍｍであることが好ましい。
管状膜の長さは特に限定されないが長尺であることが好ましい。中空糸膜としては、例えば、５０ｃｍ以上が好ましく、９０ｃｍ以上がより好ましく、１００ｃｍ以上がさらに好ましく、１２０ｃｍ以上が特に好ましい。上限値としては、１０００ｃｍ以下が好ましく、５００ｃｍ以下がより好ましく、４００ｃｍ以下がさらに好ましく、３００ｃｍ以下がさらに好ましく、２３０ｃｍ以下がさらに好ましく、２１０ｃｍ以下がさらに好ましく、２００ｃｍ以下が特に好ましい。
ろ過膜モジュールの長さは、２０ｃｍ以上が好ましく、４０ｃｍ以上がより好ましく、８０ｃｍ以上がさらに好ましく、１００ｃｍ以上が特に好ましい。上限値としては、５００ｃｍ以下が好ましく、４５０ｃｍ以下がより好ましく、４００ｃｍ以下がさらに好ましく、３００ｃｍ以下が特に好ましい。
中空糸膜の市販品としては、住友電工社製、登録商標：ポアフロンなどを利用することができる。
本実施態様では耐熱性に優れるＰＴＦＥ製のろ過膜を好適に採用可能であるため、処理対象とする随伴水（図１の２０Ｂ）を冷却する必要がない点も利点となる。
ろ過膜は単層であっても２層以上の複層であってもよい。複層の中空糸膜としては、内層と外層あるいは中間層と、それぞれ平均開孔径の異なるものを用いることもできる。例えば、特開２００４−１４１７５３号公報、特開平４−３５４５２１号公報、特開平３−１０９９２７号公報などを参考にすることができる。
【００３１】
［平均開孔径の測定方法］
平均開孔径の測定は定法によれば良いが、例えば、下記の平均流量孔径により評価することができる。細孔分布測定器（パームポロメータ  ＣＦＰ−１５００Ａ：Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ製）により、液体として、ＧＡＬＷＩＣＫ（プロピレン，１，１，２，３，３，３酸化ヘキサフッ酸（Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ製）を用いて、測定した。具体的には、次のようにして求められる。先ず、膜に加えられる差圧と膜を透過する空気流量との関係を、膜が乾燥している場合と膜が液体で濡れている場合について測定し、得られたグラフをそれぞれ、乾き曲線及び濡れ曲線とする。乾き曲線の流量を１／２とした曲線と、濡れ曲線との交点における差圧を（ハーフドライ空気圧力）Ｐ（Ｐａ）とする。次の式により、平均流量孔径を求める。
平均流量孔径ｄ（μｍ）＝ｃγ／Ｐ
ここで、ｃは定数で２８６０であり、γは液体の表面張力（ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）である。測定温度は特に断らない限り２５℃とし、昇圧速度は１ｋＰａ／秒とする。その他の詳細な手順等はＡＳＴＭ：Ｆ３１６−０３の規定を参照することができる。
【００３２】
［寸法の測定方法］
膜厚や円筒形状のろ過膜（中空糸膜）の内径および外径は、ファインカッターで径方向にスライスし、その断面を顕微鏡（走査型電子顕微鏡）で観察することにより求めることができる。サンプリングは５箇所の断面で行い、その平均値を採用する。詳細な条件はＪＩＳＫ５６００−１−７：２０１４  ５．４「光学的方法」に準じて、行うこととする。
【００３３】
（３）排出機構
本実施形態においては、当該返戻配管は前記容器の下方で、容器外部に送液する処理水払出し配管に接続されている。当該払出し配管は、そこに固定されたろ過膜ユニット自体の重さと、含油水をろ過し内部を通過させる際の負荷を十分に支持する程度の強度を有するようにされている。またこの処理水払出し配管の差圧付与機構として下流に吸引ポンプを設けてもよいが、容器内の圧力が処理水払出し配管から払い出すのに十分に高い場合は、吸引ポンプを設けなくてもよい。なお、本発明が、図示した排出機構（処理水払出し配管１５ｄ等）により限定して解釈されるものでないことは、上記で述べたとおりである。すなわち、排出機構とは容器外部に処理液等を排出する構造体全般を指し、本発明の効果を奏する範囲で、当業者が採用するあらゆる手段を好適に適用することができる。例えば、図２−２に示した形態ではろ過膜ユニットの列ごとにまとめて１個所から容器外部に排出し、さらにそれを一つにまとめて排出する構造としているが、この形態に限定されない。
（４）気泡発生手段
本実施形態の油水分離器１５においては、内部に気泡発生手段としての散気管１６が導入されている。この散気管１６は、含油随伴水に浸漬し、ろ過膜ユニット８０（ろ過膜モジュール８）の鉛直方向下方に位置するように配置している。そして、この散気管にガスボンベ等のガス供給手段１９からガス流路１５ａを介して所定のガスを供給し（供給方向ｄ３参照）ろ過膜モジュールに向け気泡５３を発生させる。このとき容器内のガスを回収して循環ブロア５６を介して循環させ（ガス循環手段：循環ブロア５６，循環流路１７）、再度散気管１６に送り込み、気泡５３を含油随伴水内に発生させてもよい。大気中の酸素が入らないため、また炭化水素を含むガスを大気に放出しないよう、発生したガスを循環させるために、油水分離器１５で使用される容器１５ｅは気密構造となっている。具体的に、本実施形態においては、容器１５ｅ内で発生したガスを循環流路１７を介して再度散気管に戻すことができるようにされている。
【００３４】
この気泡のろ過膜に作用する状態について、さらに図６に示した拡大図により説明する。本実施形態のろ過膜モジュール８においては、その内部に円筒形状のろ過膜８ｂがその長手方向が鉛直方向に配向するように複数配設されている。含油随伴水中に発生した気泡５３は重力に逆らって方向ｄ６に向かって容器内の含油随伴水２０Ｂ中を上昇する。このとき、含油随伴水中に含まれる油分５４も水より比重が低いため上昇する傾向にある。しかし、油分の中にはやや比重が重いものや、微細液滴となってエマルション化しているものなどがあり、含油随伴水中を分散して浮遊する成分もある。上記の気泡５３はこの浮遊した油分５４に吸着し、一気に液面ｓ（図２）側に向けて上昇させる作用がある。さらに本実施形態においては、気泡５３を円筒形状のろ過膜８ｂ表面に向け発生させているので、ろ過が進行するなかで円筒形状のろ過膜の表面に付着した油分５４を円筒形状のろ過膜表面から引き剥がし（Ｓｃｏｕｒｉｎｇ）、前記と同様に液面ｓに向け上昇させる作用を発揮する。これらの作用が相まって、円筒形状のろ過膜８ｂにより含油水のろ過を連続して行っても円筒形状のろ過膜表面が浄化され良好なろ過性能が持続し、かつ後述する処理水の効率的な回収を実現することができる。気泡の供給量は特に限定されないが、膜モジュール当たり５０ｌ／ｍｉｎ以上１００ｌ／ｍｉｎ以下で設定することが好ましい。気泡の供給量をこの範囲とすることで、効果的なろ過膜の洗浄効果を得ることができ、好ましい。またＳｃｏｕｒｉｎｇに適した気泡の径は０．５〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。油分に吸着し、液面ｓに上昇させるのに適した気泡の径は１０００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。
【００３５】
気泡をなすガス成分は特に限定されないが、窒素や天然ガスであることが好ましい。このとき、本発明においては、容器内に供給する前の含油随伴水の流通圧Ｐ３より容器内の圧力Ｐ１を低く設定しておき、その差圧（Ｐ３−Ｐ１）により含油随伴水２０Ｂ中の溶解成分を発泡させて、前記の気泡５３として利用してもよい。このような発泡成分としては含油随伴水に含まれる天然ガスが挙げられる。上記の差圧（Ｐ３−Ｐ１）は特に限定されないが、０〜５ｋｇ／ｃｍ２となるように設定することが好ましく、１〜３ｋｇ／ｃｍ２となるように設定することがより好ましい。なお、気泡をなすガス成分としては、容器内の有機成分と接触して発火したり、あるいは金属部分が腐食したりしないよう、酸素は用いないことが好ましい。上記のガスを発生させるために、前記容器内に圧力調節手段を設置してもよい。当該圧力調節手段により前記容器内の圧力を低減して、前記含油水に含まれるガスを発泡させ、当該含油水中に気泡を生じさせることも好ましい。
【００３６】
（５）高油分濃度液回収機構
本実施形態の油水分離器１５においては、さらに含油随伴水２０Ｂの液面ｓの位置に、高濃度の油分を回収する円筒もしくは箱型形状の高油分濃度液回収機構（オイルスキマー）が設けられている。当該オイルスキマー２１は、容器１５ｅの天部から支持具２１ｃでつるされた支持棒によって固定されている。その他の形状としては図７−１に示したように容器の内壁にオイルスキマーを取り付けた構造でも良い。このオイルスキマー２１は隔壁２１ａと底板２１ｂとで構成されており、その内部に隔壁を越えた高油分濃度液２０Ｅが内包される。前述のように本実施形態においては油分の自然な上昇とともに、気泡に随伴して油分が液面ｓに向かって上昇してくる。これにより、容器１５ｅ内の含油随伴水は液面側、すなわち鉛直方向の上方ほど高い油分濃度となっている。これに対し容器内には前記供給配管１５ｂから連続的に含油随伴水２０Ｂが供給されており、嵩が増した含油随伴水は隔壁２１ａを越えてオイルスキマー内部へ流れ出す。このようにして高油分濃度液２０Ｅは隔壁２１ａを介してオイルスキマー２１内に移行して分離され、排液配管１５ｃから回収される（方向ｄ４参照）。この高油分濃度液はたとえばＨＰセパレータ２に返戻してもよい。つまり、前隔壁を越えた油分濃度の高い含油水の液面またはその近傍の液を前記原油混合流体と合流するように戻す返戻手段を設けることが好ましい。オイルスキマー２１の大きさは特に限定されないが、後述する取出空間を十分に確保し、高油分濃度液を十分に回収して系外に放出できる容積が確保されていることが好ましい。
【００３７】
本実施形態においては、上記のように気泡発生手段と高油分濃度液回収機構とを採用したため、以下のような利点がある。前記気泡の上昇により、ろ過膜を浄化するとともに、含油水中の油分は液面に向かって上昇する。これにより、液面またはその近傍において油分濃度を高める。一方、含油随伴水を容器内に連続的に導入し、その増減により、余剰になって前記隔壁を越えた前記高濃度液を回収することができる。
オイルスキマーの隔壁や底板は油分が透過しないよう孔のない板状であることが好ましい。なお、図２−１では、オイルスキマーから下方に延びる排液配管１５ｃを取り出し空間Ｓ２に延出するように示している。しかし、これは図示の便宜であり、オイルスキマーの直下で側方に延びるようにされており、取り出し空間に入らず、ろ過膜ユニットの交換に支障のない配置とされている。
本発明において回収機構は上記の形態に限らず、本発明の効果を奏する範囲で、どのような形態のものも好適に採用することができる。例えば、図７−１ではオイルスキマーに溜まった排液は容器の側面に設けた排液配管１５ｃから抜き取り可能な構造となっている。図７−１の装置では容器の内壁の一部分に備え付けてあるが内壁の周面全体に設けても良い。図７−１の装置では略中央に後で説明する上昇流路があるため、ライザーパイプの上方ではなく、容器の側面に設置した方が排液を好適に排出できるという点で好ましい。また液面ｓの近傍またはその下方に配管を配置し、そこから液面付近の含油随伴水を吸引して回収するようにしてもよい。あるいは、液面ｓに浮遊する構造の容器として、その側方から高濃度の油分が容器内部に回収される構造のものとしてもよい。
【００３８】
（６）取出空間
本実施形態の油水分離器１５には、その内部でろ過膜ユニットが載置された空間より上方にろ過膜ユニットを取り出すための作業スペースとなる取出空間Ｓ２が形成されている。図２ではこの取出空間を高さ方向の距離Ｓ２として示しているが図示の便宜であり、この幅に収まる容器内の空間を取出空間と定義している。この取出空間には、上述のように作業者が入ることができるようにされている。ろ過膜モジュールは１本が約１０〜２０ｋｇであり、これを８本組み合わせたろ過膜ユニットとしても１本が１５０〜２００ｋｇである。したがって、チェーンブロック等で容易に交換作業を行うことができる。
【００３９】
図９は円筒横型の容器に好適に適用できる複数のろ過膜ユニットをスキッド９０に搭載した態様を示す斜視図である。ろ過膜ユニットは箱型で、フレームで仕切られているスキッド構造物で支持される。容器の鏡板を開放し、そこに側方から水平に移動させる形でろ過膜ユニット（スキッド）９０を容器内部に載置する作業に適用するものとして、ろ過膜ユニット９０は設計されている。その構造は、鉄製のラック９の内部に１０列のサブユニット９１が設置されている。１つのサブユニットには６本のろ過膜モジュール９２が配置されている。ユニット全体の水平移動に耐え安定した設置が可能となる強度のあるラックが必要であることから、このユニットは自ずと重さのあるものとなる。一例では、ろ過膜ユニットの重量が２，０００ｋｇとなる。これを移動させるために専用の重機が必要となる。そのような場合各ろ過膜ユニットの返戻配管と排出機構の配管との接続や、ガス供給手段の配管とスキッドとの取り合いが煩雑となることがある。
本発明の好ましい実施形態によれば、容器内にろ過膜ユニットを設置する上で搬入搬出口かろ過膜ユニットごとに設置でき、上述のように作業者が人の手や簡易な器具でその交換をできる。また、重機などの設備が必要なくなり、ろ過膜ユニットの重量も軽くなるためコストや管理上の低減効果も非常に大きい。
【００４０】
本実施形態においては、上述のように、ろ過膜ユニットを載置した空間の上方に配管スペースをとらない様に、ろ過膜モジュールでろ過された処理水を、返戻機構を介してろ過膜ユニットの下方に設置された処理水払出し配管から油水分離器の外部に排出する方式を採用したため、ろ過膜ユニットの上方に広く取出空間の確保が実現されている。またガス供給手段の配管との取り合いが煩雑になることも解消することができる。このように障害物のない空間を確保することは、作業者の作業効率を高めるのみならず、その作業の安全性も格段に高めるものである。
【００４１】
取出空間は、高油分濃度液回収機構（オイルスキマー）より下方であることが好ましい。容器の耐圧形状との関係で、上部（天部）の曲率のある部分が容器のタンジェントライン（Ｔａｎｇｅｎｔ  Ｌｉｎｅ：鏡板などの曲線部と直線部の境界線）から下方に確保されていることがさらに好ましい。そのようにすることで、高濃度油分濃度液回収機構に接触せず、端の方にあるろ過膜ユニットを引き抜いたときに天部に干渉せずに取り出すことができるため好ましい。あるいは、オイルスキマーと関連配管を取り外し可能な構造とすれば、ろ過膜ユニット交換の際には、これらを取り外すことで作業性をよくすることができ、好適である。
【００４２】
本実施形態において取出空間の高さＳ２（またはＳ１）は、ろ過膜ユニットの高さ（Ｓ３）と実質的に同じかそれ以上となるようにされている。このように設定することで、ろ過膜モジュールを完全に引き抜いて交換作業ができるため好ましい。ここで「実質的」としたのは、厳密に１：１の長さの関係である必要はなく、ろ過膜ユニットの交換作業に支障がなければよいことを意味する。取出空間の高さＳ２（またはＳ１）は、ろ過膜ユニットの高さＳ３の１倍以上であることが好ましく、１．１倍以上であることがより好ましい。上限は特にないが、現実的な容器の高さを考慮すると、ろ過膜モジュールの高さＳ３の３倍以下であることが好ましく、２倍以下であることが特に好ましい。
【００４３】
（７）その他
本実施形態においては容器１５ｅ下部に例えば球形状の樹脂製の充填材等のコアレッサーを設置してもよい。図２に示した構成ではこのコアレッサー１８を散気管１６の下方の位置に設置している。このようなコアレッサー１８を設置することで、油水分離する前に、分散している微細な油分を合一させて、粒径を大きく成長させることによって、ガスによる浮上分離効果とろ過膜表面での油分除去率を向上させることが期待できる。
【００４４】
（フラックス低下の低減）
一般に、膜分離（ろ過）については、ろ過膜表面へのファウリングによりフラックス（流束）の低下が懸念されている。これに対し、本発明の好ましい実施形態に係る油水分離器によれば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のろ過膜のようなファウリングをしにくい素材を適用することができ、かつ連続的にろ過膜表面を天然ガス等の気泡で洗浄することができる。さらに、定期的に逆洗を行えば、下記の実施例で示したように、フラックスの低下が顕著に抑えられる。
また、ＰＴＦＥ膜をクロスフローの外圧式で用い、３０分に一度１０秒間の逆洗を行うが、連続的なガスによるろ過膜表面の洗浄は行わない場合について、国際公開第ＷＯ２０１１／１０１９６１号パンフレットの図５（Ａ）〜（Ｃ）に、フラックスの経時変化が示されている。しかし、６時間以降は安定するものの、初期にはフラックスの大きな低下が認められる。本発明の好ましい実施形態によれば、浸漬式で、低差圧運転、常時ガスによるろ過膜表面の洗浄を実施することができるため、初期のフラックスの低下も低く抑えることができる。
【００４５】
（８）上昇流路
図７−１は、本発明の別の好ましい実施形態に係る油水分離器を模式的に示す側断面図である。図７−２は、図７−１の油水分離器のＡ矢視の断面図である。まずその形態について概略的に説明すると、前記の含油水を導入する容器１５ｅの内部には含油水の上昇流路（ライザーパイプ）３１が設置されている。該容器１５ｅは、その上部に、油分濃度の高い過剰液を外部へ流出させるオイルスキマー（回収機構）２１を具備し、該容器１５ｅの下部には浸漬式のろ過膜モジュールを具備するろ過膜ユニット８０が装填されている。本実施形態の油水分離器においては、上記ライザーパイプ３１で、浮上分離処理され油分濃度の低くなった含油水は下降流でろ過膜に導かれる。その結果、さらに運転管理性がよく、効率的な油分除去を行うことができる。なお、図７−１は、図１０の従来の油水分離システムの要部ＶＩＩの位置に、その機構に代え組み込まれることを想定している。図７−１の各部材や構造について一部説明を省略するが、図２−１に示した形態の油水分離器の各部材や構造と符号が同一のものは、それぞれ同じ機能および構造を有するものであることを意味する。ライザーパイプ３１の上方端部に例えばハニカム構造のコアレッサーを設置してもよい。
【００４６】
本実施形態においては、前記容器の底部に導かれた濃縮水（ＳＳを高濃度に含んだ含油水）を排液配管２５に導いてエダクター２９に送る手段が設けられている。これにより底部に沈降した高濃度の油分やＳＳ等を再度供給配管１５ｇに導き、リサイクルすることで最終的に排出機構２１を介して系外に排出することができる。また、ろ過膜下部に気泡を供給する散気管１６を有する。これは、図２の実施形態と同様である。さらに、上記ライザーパイプ３１は含油水の供給配管と容器底部で接続されている。このライザーパイプ内には、ガス流路１５ｆ（流通方向ｄ８）を介して、含油水とともに気泡を供給することができる。ライザーパイプ内への気泡の供給量は、対象とする油水の油分濃度、ＳＳ濃度、油水分離器あたりの処理量により適宜決定される。ろ過膜側への気泡の供給量の好ましい範囲は、前記と同様である。気泡をなすガスは容器内からリサイクルされてもよいが、ガス流路２３から供給されてもよい。
【００４７】
ライザーパイプの底部からは含油随伴水２０Ｂが供給される。本実施形態では、ラインミキサー３０を介して薬品の供給配管２４から供給される化学薬品が前記の気泡とともに混入した状態で供給されるようにされている（流路１５ｇ  流通方向ｄ７）。ライザーパイプ内の含油水は上昇し、そのパイプ開口部３１ａで容器内に放出される。このとき、高濃度油分は比重が軽く上昇する方向で移行し、回収機構２１で回収される。一方、油分が低減され緩やかに沈降する成分はろ過膜ユニット８０の方へと下降しながら移行する。その結果、比較的低濃度の含油水がろ過膜ユニット８０に到達して、この部分でろ過される。
【００４８】
上記化学薬品の例としては、各種の凝集剤、エマルジョンブレーカー、またはＷａｔｅｒ  Ｃｌａｒｉｆｉｅｒと呼ばれる薬品が挙げられる。これにより、より効果的に回収機構２１に高濃度油分を送ることができ、容器内での一層効果的な油水の分離を行うことができる。ライザーパイプ内に供給する気体としては、窒素、天然ガスなどが挙げられる。図２−１の装置に薬品を供給するラインは記載されていないがライン１５ｂを介して導入される含油水に混入させることが好ましい。
【００４９】
本実施形態においては、上記のオイルスキマー（回収機構）２１で回収された高濃度油分は、排液配管１５ｃを介して（流通方向ｄ４）、回収ポット２２に回収される。その後、配管２２ａを介して系外に廃棄されるか、再度油水の分離処理に回される。このように、回収ポット２２を採用することで、容器１５ｅ上部に溜まったガスが噴出するトラブルを防いで安定して高濃度油分を排出することができるという利点がある。なお、図２−１に回収ポット２２が記載されていないがこちらの装置にも適用することが好ましい。
【００５０】
本実施形態においては、パイプ開口部３１ａがろ過膜ユニット８０よりも高い位置（水面方向）に配置されている。このように配置することが、高濃度油分をろ過膜ユニットよりも上方に移行させ、比較的低濃度の油分の含油水をろ過膜に供給することができ好ましい。ライザーパイプの寸法は特に限定されないが、その高さが容器１５ｅの高さの６０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。ライザーパイプの底部は容器の底部に位置し、そこから含油随伴水２０Ｂを供給する構造であることが好ましい。ただし、含油水は底部から供給しなくても、容器の下方の側方から導入し、パイプ内部３１ｂに流入させるようにしてもよい。ライザーパイプ内の流体速度は、０．１ｍ／ｓ以上であることが好ましく、０．１５ｍ／ｓ以上であることがより好ましい。また上限としては０．５ｍ／ｓ以下であることが好ましく、０．３ｍ／ｓ以下であることがより好ましい。さらにライザーパイプ内の空間速度としては２４０  ｈｒ−１以下が好ましく、１２０  ｈｒ−１以下がより好ましい。また下限は特にないが４０ｈｒ−１以上が好ましく、６０ｈｒ−１以上がより好ましい。
【００５１】
ライザーパイプ３１は断面円形のものに限られず、角形のものであってもよい。あるいは、容器内を適宜に仕切った流路であってもよい、図７−３には角形の容器を用いた例、図７−４は容器内を仕切って容器の側辺に上昇流路を形成したものを示している。また、ライザーパイプ等の上昇流路は、容器内に複数あってもよく、内部が仕切られていてもよい。なお、含油水の上昇流路とは、ライザーパイプを含め、パイプ（管）状の流路のほか、仕切りにより形成された流路等を含むものである。
【００５２】
本実施形態の油水分離器の利点についてさらに説明する。従来法の処理スキーム（図１０）では、上述したように含油水を１２０℃程度の高温の随伴水を熱交換器５１ａで冷却させてから、インデュース・ガス・フロテーションの油水分離装置に供給する。そのため、その冷却用の熱交換器５１ａでのファウリングトラブルが多発していた。これに対し、図２や図７に示した本発明の好ましい実施形態に係る装置では、熱交換器と冷却した随伴水を貯めるタンクは不要となる。また、ろ過の推進力は０．５ｋｇ／ｃｍ２程度の差圧でもよく、ポンプは必ずしも必要でなく、電力消費量は大幅に低減される。
さらに、図７に示した形態では、容器内部に浮上分離用のライザーパイプ３１を組み込み、浮上分離した排水を下降流でろ過膜に供給する方式としている。これにより、たとえば１０００ｍｇ／ｌで底部から供給された含油水は、パイプの開口部３１ａから放出され、浮上分離よりその油分濃度は２００ｍｇ／ｌ程度まで低下した含油水が下降する。図７では、その様子を四角で囲んだ濃度の数値として示している。これをろ過膜にフィードすることになり、１０００ｍｇ／ｌの含油水を直接ろ過膜に供給する場合よりも、油分によるファウリングは大幅に低下する。その結果、高い流束，高効率の油除去が期待できる。
なお、これらの説明によって本実施形態に係る装置の処理能力が限定して解釈されるもではない。
【実施例】
【００５３】
以下に、本発明について実施例を通じてさらに詳細に説明するが、これにより本発明が限定して解釈されるものではない。
テスト用のろ過システムで、油水分離性能試験を実施した。使用した試験膜（中空糸膜）は、平均開孔径０．１μｍ、外径２．７ｍｍ，内径１．３ｍｍの架橋ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で親水処理されたＰＴＦＥ製で、気孔率が６５％，抗張力が２５℃で５０−８０Ｎとしている。その膜面積が０．０８９ｍ２、上部封止材料が耐熱エポキシ樹脂である。この中空糸膜を膜モジュールとしてろ過システムに組み込んだ。含油排水貯留槽（原水タンク）にカナダオイルサンドの運転現場から入手した含油随伴水を投入し、温度を６０℃とした。１５分に１回空気の噴射によるパルス逆洗を行い、膜モジュールに逆圧（内圧）をかけろ過膜表面に堆積する固形分などを払拭した。
条件を下記の「表Ａ」として、運転したところ、図８に示すように安定したろ過流量を示した。実験開始後６時間経過してもろ過流量は低下せず、実験開始時と同等の値を保持している。油分除去率は９９．４％以上と、現在の油水分離設備に匹敵する良好な結果を得られた。また、フラックスは、図８に示すように、定期的な短時間の逆洗操作を行うことによって、実験中ほとんど低下しなかった。
【００５４】
【表Ａ】
2015116562.tif 000003
【００５５】
供給した含油随伴水の油濃度（石油系炭化水素の濃度）が原水中７００ｐｐｍであった時、膜モジュールを透過したろ過液中の油濃度は３ｐｐｍ以下となり、除去率は９９．６％であった。なお、投入温度が８０℃での結果は、ろ過液の油濃度：４．５８ｐｐｍ、除去率：９９．４％であった。また４０℃での結果はろ過液の油濃度：３．５０ｐｐｍ、除去率９９．５％であった。
【符号の説明】
【００５６】
１  油井
２  ＨＰセパレータ（ＨＰ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）
３  ＬＰセパレータ（ＬＰ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）
４  デハイドレータ（Ｄｅｈｙｄｒａｔｏｒ）
５  スキムタンク
６  インデュース・ガス・フローテーション（Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｇａｓ  Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）
７  オイルリムーバルフィルタ（Ｏｉｌ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ）
８  ろ過膜モジュール
８ａ  上部封止材
８ｂ  円筒形状のろ過膜
８ｃ  開口部
１０  油水分離装置
１５  油水分離器
１５ａ  ガス流路
１５ｂ  供給配管
１５ｃ  排液配管
１５ｄ  処理水払出し配管
１５ｅ  容器
１５ｆ  ガス流路
１５ｇ  供給配管
１６  散気管
１７  循環流路
１８  充填材
１９  ガス供給手段
２０Ａ  原油混合流体
２０Ｂ  含油随伴水
２０Ｄ  処理水
２０Ｅ  高油分濃度液
２１  オイルスキマー
２１ａ  隔壁
２１ｂ  底板
２１ｃ  支持具
２２  回収ポット
２３  ガス流路
２４  薬品の供給配管
２５  排液配管
２９  エダクター
３０  ラインミキサー
３１  上昇流路（ライザーパイプ）
３１ａ  パイプ開口部
３１ｂ  パイプ内部
５１ａ，５１ｂ  熱交換器
５３  気泡
５４  油分
５６  循環ブロア
８０  ろ過膜ユニット
８１  上部キャップ
８２  個別配管
８３  緩衝配管
８４  返戻配管
Ｓ１，Ｓ２  取出空間（高さ）
Ｓ３  ろ過膜ユニットの高さ
１００  油水分離システム
Ｅ１  搬入搬出口
Ｅ２〜Ｅ３  マンホール
【図１】
2015116562.tif 000004
【図２−１】
2015116562.tif 000005
【図２−２】
2015116562.tif 000006
【図３】
2015116562.tif 000007
【図４】
2015116562.tif 000008
【図５】
2015116562.tif 000009
【図６】
2015116562.tif 000010
【図７−１】
2015116562.tif 000011
【図７−２】
2015116562.tif 000012
【図７−３】
2015116562.tif 000013
【図７−４】
2015116562.tif 000014
【図８】
2015116562.tif 000015
【図９】
2015116562.tif 000016
【図１０】
2015116562.tif 000017