(57)【要約】【課題】油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンの油分を簡単に除去すること、及びそれが可能な装置を小型でかつ安価に実現し、社会に提供する。【解決手段】ＦＲＰ粉粒体が充填された槽を有し、その上部に送られた油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンを濾過させる構造を有する装置により、液体中の油分をＦＲＰ粉粒体により濾過または吸着し、容易に水と分離する。【選択図】        図１
2004154630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の油含有液の油分除去粉粒体。
【請求項２】
表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の粉粒体の充填層により油含有液を濾過して粉粒体表面に油分を吸着させ他のものと分離し回収することを特徴とする油含有液の油分除去方法。
【請求項３】
表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の粉粒体と油含有液を攪拌混合して粉粒体表面に油分を吸着させ他のものと分離し回収することを特徴とする油含有液の油分除去方法。
【請求項４】
充填層に油含有液を濾過させ濾過後の液を排出する油含有液の油分除去装置において、前記充填層に、表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の粉粒体を充填することを特徴とする油含有液の油分除去装置。
【請求項５】
油含有液に、表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の粉粒体を投入し、攪拌および濾過する機構を有する油含有液の油分除去装置。
【請求項６】
請求項４において、油含有液流入口にコンプレッサードレン口に着脱機構を設置したことを特徴とする請求項４記載の油含有液の油分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油含有液の油分を除去する方法または装置に関する。ただし、油含有液とは油水混合液、水に混合した油、油に混合した水、水に分散した油、コンプレッサー等から排出されるエマルジョン化した水等を指す。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一般の工場で多数用いられている汎用のコンプレッサーなどから連続的にドレン廃液が排出される。これは、主に装置内に飛散する潤滑油のミストと水分が空中で結びついた後に容器内底部に溜まったもので、水と油が混在して容易に分離しないエマルジョン状の白濁した液体である。これは数〜数百ｍｇ／Ｌ程度の油分を含む場合が多く、環境保全上の問題から油分の大半を除去した後に排水することが一般に求められる。
【０００３】
従来、こうした油含有液の油分除去方法としては、加熱、加圧ろ過、液性調整、遠心分離、電気的処理など既知の技術を組み合わせたものがあるが、工程が複雑なため、販売されている装置は数十万円〜数百万円と高価である。また、細孔を有する繊維質深層フィルター等を用いて油中水分の粒径を増大して静置沈降させ油水を分離する方法や、油水の比重差を利用して両者を分離する槽とポリプロピレン製などの油吸着マットを組み合わせる方法などが知られているが、装置が大型化するため高価であり、また油水の分離に長期間を要する欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、油含有液の油分を簡単に除去すること、及びそれが可能な装置を小型でかつ安価に実現し、社会に提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下の粉粒体（以下「当該粉粒体」という。）が充填された槽を有し、その上部に送られた油含有液を濾過させる構造を有する装置により、液体中の油分を当該粉粒体により濾過または吸着し、容易に水と分離することが可能となる。この処理には加熱や冷却は必要なく、常温で行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
油含有液は、常温において、当該粉粒体により濾過するか、それと同様の効果がある形態、例えば、液体中に当該粉粒体を投入して振動または回転などで攪拌することにより、油分が当該粉粒体に吸着され、容易に油分の分離・除去を行うことが可能である。
【０００７】
当該粉粒体としては、原料としてはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が望ましい。小型船舶や浴槽に用いられる一般的なガラス繊維を用いたＦＲＰが適当である。これをボールミル、ハンマー型粉砕機、のこぎりなどで粉砕した、ちぎり面、損壊面、切断面などの凹凸の破砕面を有する粉体および粒体などが該当する。
【０００８】
油分の分離・除去の過程では、▲１▼ＦＲＰ粉末を構成する親油性樹脂によりエマルジョン中の油分を吸着する、▲２▼ＦＲＰ粉末を構成する繊維と油分、繊維と水分との分子間力の差によりエマルジョン中の水分の粒径を増大させ油水分離を容易にする、▲３▼破砕したＦＲＰ粉末の繊維が飛び出た複雑な形状が油分の吸着と保持を促進する、などの効果により、常温において、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンから効率的に油分を吸着し、油水分離を行うことを可能にしている。
【０００９】
凹凸の破砕面を有しない例えば球状の滑らかな表面を有する粉粒体を用いた場合、材質自体が親油性であればその特性からある程度の油分を吸着するが、表面積が小さく吸着量が少ない上、一度付着した油分が容易に離れて定着率が悪く、結果として油分の吸着・除去を効率的に行うことができない。
【００１０】
なお、油分吸着には表面形状が関わっているため、用いるＦＲＰ粉末の粒径を問わずに油分吸着が可能である。しかし、ＦＲＰ粉末の粒径が小さければ表面積が増大し、単位重量あたりの油分吸着量は大きくなるが、流通する油含有液の抵抗は増し、単位時間当たりの処理可能な油含有液の量は小さくなる。逆に、ＦＲＰ粉末の粒径が大きければ表面積が減少し、単位重量あたりの油分吸着量は小さくなるが、流通する油含有液の抵抗は減り、単位時間当たりの処理可能な油含有液の量は大きくなる。従って、油分濃度が高い油含有液を少量処理する場合には小粒径のものを、油分濃度が低い油含有液を大量に処理する場合には大粒径のものが適している。
【００１１】
ＦＲＰ粉末の粒径が５ｍｍを超えるものは、単位重量あたりの表面積が小さくなりすぎ、吸着可能な油分量が極端に小さくなるため、吸着材として意味を成さない。また、堅固なＦＲＰを粉末にする際に５ｍｍを超えるものを発生させようとするとそれより小さな粉末が切屑として大量に生じるため、粒径が５ｍｍを超えるものを効率よく製造することは困難であり、工業化が著しく難しい。
【００１２】
図１は請求項４に示す装置の実施例で、水中油分の除去装置（流通型）である。容器１の底部から適当な距離を隔てた高さに隔壁フィルター３を設置し、その上部にＦＲＰ粉末４を充填し、その上部に隔壁フィルター３を設置して固定し、濾過槽を形成する。隔壁フィルター３は例えばガラス繊維などの材質でＦＲＰ粉末４の粒子が濾過槽の下部や上部に流失しない程度の網目を有することが望ましい。投入口１０から投入された、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２が、濾過槽を通過し、その下部に濾過液５が一時的に貯留される。濾過液５は排水パイプ口６から排水パイプ７に送り込まれ、最終的に排水口８より装置外部に排出される。
【００１３】
この際、液面９は一定に保たれ、投入口１０からの供給量と同量が排水口８より排出される。これにより、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２は通常ゆっくりと濾過槽に送り込まれるため、確実に油分とＦＲＰ粉末２が接触し、吸着・除去される機会を与えることが可能となる。また、容器１の底面積を変化させることにより濾過時間を調節でき、供給量と求められる油分除去量に応じて装置の能力を設計することが可能である。
【００１４】
また、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２の供給量が少ない場合や混入油分量が少ない場合などは、排水パイプ７を省略し、排水パイプ口６から直接、浄化された濾過液５を排出させることも可能である。
【００１５】
また、短時間で濾過を行いたいときは、容器１を密閉型とし、投入口１０の側から加圧するか、または排水口８から減圧することにより、濾過を促進させ、迅速に油分除去を行うことも可能である。また、必要に応じて自動的に投入口１０における圧力を制御する装置を付加してもよい。
【００１６】
請求項６に示すように、こうした油分除去装置をコンプレッサーのドレン口に装着した例を図１に同時に示している。コンプレッサー１１のドレン口１２に適合するように設計された脱着用部品１３を介して油分除去装置が装着され、ドレン口１２から排出される油含有液である廃液が直接、油分除去装置の投入口１０に導かれる仕組みである。なお、コンプレッサーおよび油分除去装置の配置上、排水パイプ口６の設置が困難な場合には、直接排水口１４を設けて濾過液５を排出させることも可能である。
【００１７】
この方式に基づく実験例では、内径１７ｍｍの円柱型容器に隔壁を２個設け、その間にＦＲＰ粒子を８ｍｍの厚さで充填した試作品を用いた。このＦＲＰ粒子は直径１ｍｍ程度のガラス繊維強化型で、本発明者が別途開発した方法すなわち水と混合後に振動・攪拌することにより親水性を付与したものである。この円柱型容器の上部より油含有液を導入したところ、常温（２５℃）では一時間あたり１４３ｍＬを処理し、９８％以上の油分を吸着除去できた。９８℃では一時間あたり１１４ｍＬを処理し、９８％以上の油分を吸着除去でき、両者とも十分な油分除去能力を示した。なお、用いた油含有液は、１Ｌあたり２３．５ｍｇの潤滑油を含みエマルジョン化した白濁のコンプレッサードレン廃液である。
【００１８】
図２は請求項５に示す実施例である水中油分の除去装置（バッチ型）の一部を示す。密閉容器１５に、汎用コンプレッサーから排出されたドレン廃液すなわち油含有液１７（例えば油分濃度１８０ｍｇ／ｌのもの４００ｍｌ）を入れ、廃船を粉砕して得たＦＲＰ粉末１６（例えば粒径７５〜１５０μｍのもの１ｇ）を加えたものを、シェーカー（振とう器）振動台１８に固定し、短時間（例えば３０分間）攪拌した後に、密閉容器から取り出した混合物の濾過を行うと、油分はＦＲＰ粉末により吸着され、ほとんど除去される（例えば濾液中の残留油分１ｍｇ／ｌ以下）。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、単純な構造の装置を用いて少ない使用エネルギーで油分除去が可能であるため、処理コストが安価であり、環境負荷も小さい。また、この装置は特に請求項４記載の流通型の油分除去装置では小型化が容易であり、熱源も動力装置も持たないため電源が必要ない。このため、図１に示すとおりカートリッジ型に加工してコンプレッサーのドレン下部に取り付けることが可能である。油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンの発生源において油分除去が可能となるため、管理が容易で、作業性も良い。しかも、コンプレッサー単位で除去装置の導入が可能なため、初期投資が不要で移設や台数の増減にも対応可能である。これにより、本格的な環境対策を施すにはコスト面で見合わない場合が多い中・小型施設において、環境対策を容易に行えるため、環境配慮型施設への転換を促進する効果が期待される。
【００２０】
また、使用後のＦＲＰ粉末は、例えば生コンクリートの骨材などに転用が可能であるため、処理も容易である。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例である水中油分の除去装置（流通型）を示す。
【図２】実施例である水中油分の除去装置（バッチ型）の一部を示す。（振動前の状態）
【符号の説明】
１    容器
２    油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン
３    隔壁フィルター
４    ＦＲＰ粉末
５    濾過液
６    排水パイプ口
７    排水パイプ
８    排水口
９    液面
１０  投入口
１１  コンプレッサー
１２  ドレン口
１３  脱着用部品
１４  直接排水口
１５  密閉容器
１６  ＦＲＰ粉末
１７  油含有液
１８  シェーカー（振とう器）振動台
１９  シェーカー（振とう器）本体
【図１】
2004154630.tif 000003
【図２】
2004154630.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月5日(2003.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下のＦＲＰ粉粒体の充填層により油含有液を濾過して粉粒体表面に油分を吸着させ他のものと分離し回収することを特徴とする油含有液の油分除去方法。
【請求項２】表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下のＦＲＰ粉粒体と油含有液を攪拌混合して粉粒体表面に油分を吸着させ他のものと分離し回収することを特徴とする油含有液の油分除去方法。
【請求項３】充填層に油含有液を濾過させ濾過後の液を排出する油含有液の油分除去装置において、前記充填層に、表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下のＦＲＰ粉粒体を充填することを特徴とする油含有液の油分除去装置。
【請求項４】油含有液に、表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下のＦＲＰ粉粒体を投入し、攪拌および濾過する機構を有する油含有液の油分除去装置。
【請求項５】請求項３において、油含有液流入口にコンプレッサードレン口に着脱可能な機構を設置したことを特徴とする請求項３記載の油含有液の油分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油含有液の油分を除去する方法または装置に関する。ただし、油含有液とは油水混合液、水に混合した油、油に混合した水、水に分散した油、コンプレッサー等から排出されるエマルジョン化した水等を指す。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一般の工場で多数用いられている汎用のコンプレッサーなどから連続的にドレン廃液が排出される。これは、主に装置内に飛散する潤滑油のミストと水分が空中で結びついた後に容器内底部に溜まったもので、水と油が混在して容易に分離しないエマルジョン状の白濁した液体である。これは数〜数百ｍｇ／ｌ程度の油分を含む場合が多く、環境保全上の問題から油分の大半を除去した後に排水することが一般に求められる。
【０００３】
従来、こうした油含有液の油分除去方法としては、加熱、加圧ろ過、液性調整、遠心分離、電気的処理など既知の技術を組み合わせたものがあるが、工程が複雑なため、販売されている装置は数十万円〜数百万円と高価である。また、細孔を有する繊維質深層フィルター等を用いて油中水分の粒径を増大して静置沈降させ油水を分離する方法や、油水の比重差を利用して両者を分離する槽とポリプロピレン製などの油吸着マットを組み合わせる方法などが知られているが、装置が大型化するため高価であり、また油水の分離に長期間を要する欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、油含有液の油分を簡単に除去すること、及びそれが可能な装置を小型でかつ安価に実現し、社会に提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
表面に凹凸の破砕面を有する粒径５ｍｍ以下のＦＲＰ粉粒体（以下「当該粉粒体」という。）が充填された槽を有し、その上部に送られた油含有液を濾過させる構造を有する装置により、液体中の油分を当該粉粒体により濾過または吸着し、容易に水と分離することが可能となる。この処理には加熱や冷却は必要なく、常温で行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
油含有液は、常温において、当該粉粒体により濾過するか、それと同様の効果がある形態、例えば、液体中に当該粉粒体を投入して振動または回転などで攪拌することにより、油分が当該粉粒体に吸着され、容易に油分の分離・除去を行うことが可能である。
【０００７】
本発明におけるＦＲＰ粉粒体とは、原料としては小型船舶や浴槽に用いられる一般的なガラス繊維を用いたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が適当である。本発明において、破砕面とは、ボールミル、ハンマー型粉砕機、のこぎりなどで粉砕した、ちぎり面、損壊面、切断面などの凹凸の面を言う。
【０００８】
油分の分離・除去の過程では、（１）当該粉粒体の材料であるＦＲＰを構成する親油性樹脂によりエマルジョン中の油分を吸着する、（２）当該粉粒体の材料であるＦＲＰを構成する繊維と油分、繊維と水分との分子間力の差によりエマルジョン中の水分の粒径を増大させ油水分離を容易にする、（３）破砕したＦＲＰ粉粒体の繊維が飛び出た複雑な形状が油分の吸着と保持を促進する、などの効果により、常温において、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンから効率的に油分を吸着し、油水分離を行うことを可能にしている。
【０００９】
凹凸の破砕面を有しない例えば球状の滑らかな表面を有する粉粒体を用いた場合、材質自体が親油性であればその特性からある程度の油分を吸着するが、表面積が小さく吸着量が少ない上、一度付着した油分が容易に離れて定着率が悪く、結果として油分の吸着・除去を効率的に行うことができない。
【００１０】
なお、油分吸着には表面形状が関わっているため、用いる当該粉粒体の粒径を問わずに油分吸着が可能である。しかし、当該粉粒体の粒径が小さければ表面積が増大し、単位重量あたりの油分吸着量は大きくなるが、流通する油含有液の抵抗は増し、単位時間当たりの処理可能な油含有液の量は小さくなる。逆に、当該粉粒体の粒径が大きければ表面積が減少し、単位重量あたりの油分吸着量は小さくなるが、流通する油含有液の抵抗は減り、単位時間当たりの処理可能な油含有液の量は大きくなる。従って、油分濃度が高い油含有液を少量処理する場合には小粒径のものを、油分濃度が低い油含有液を大量に処理する場合には大粒径のものが適している。
【００１１】
当該粉粒体の粒径が５ｍｍを超えるものは、単位重量あたりの表面積が小さくなりすぎ、吸着可能な油分量が極端に小さくなるため、吸着材として意味を成さない。また、堅固なＦＲＰを粉粒体にする際に５ｍｍを超えるものを発生させようとするとそれより小さな粉粒体が切屑として大量に生じるため、粒径が５ｍｍを超えるものを効率よく製造することは困難であり、工業化が著しく難しい。
【００１２】
図１は請求項３に示す装置の実施例で、水中油分の除去装置（流通型）である。容器１の底部から適当な距離を隔てた高さに隔壁フィルター３を設置し、その上部にＦＲＰ粉粒体４を充填し、その上部に隔壁フィルター３を設置して固定し、濾過槽を形成する。隔壁フィルター３は例えばガラス繊維などの材質でＦＲＰ粉粒体４の粒子が濾過槽の下部や上部に流失しない程度の網目を有することが望ましい。投入口１０から投入された、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２が、濾過槽を通過し、その下部に濾過液５が一時的に貯留される。濾過液５は排水パイプ口６から排水パイプ７に送り込まれ、最終的に排水口８より装置外部に排出される。
【００１３】
この際、液面９は一定に保たれ、投入口１０からの供給量と同量が排水口８より排出される。これにより、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２は通常ゆっくりと濾過槽に送り込まれるため、確実に油分とＦＲＰ粉粒体２が接触し、吸着・除去される機会を与えることが可能となる。また、容器１の底面積を変化させることにより濾過時間を調節でき、供給量と求められる油分除去量に応じて装置の能力を設計することが可能である。
【００１４】
また、油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン２の供給量が少ない場合や混入油分量が少ない場合などは、排水パイプ７を省略し、排水パイプ口６から直接、浄化された濾過液５を排出させることも可能である。
【００１５】
また、短時間で濾過を行いたいときは、容器１を密閉型とし、投入口１０の側から加圧するか、または排水口８から減圧することにより、濾過を促進させ、迅速に油分除去を行うことも可能である。また、必要に応じて自動的に投入口１０における圧力を制御する装置を付加してもよい。
【００１６】
請求項５に示すように、こうした油分除去装置をコンプレッサーのドレン口に装着した例を図１に同時に示している。コンプレッサー１１のドレン口１２に適合するように設計された脱着用部品１３を介して油分除去装置が装着され、ドレン口１２から排出される油含有液である廃液が直接、油分除去装置の投入口１０に導かれる仕組みである。なお、コンプレッサーおよび油分除去装置の配置上、排水パイプ口６の設置が困難な場合には、直接排水口１４を設けて濾過液５を排出させることも可能である。
【００１７】
この方式に基づく実験例では、内径１７ｍｍの円柱型容器に隔壁を２個設け、その間にＦＲＰ粉粒体を８ｍｍの厚さで充填した試作品を用いた。このＦＲＰ粉粒体は直径１ｍｍ程度のガラス繊維強化型で、本発明者が別途開発した方法すなわち水と混合後に振動・攪拌することにより親水性を付与したものである。この円柱型容器の上部より油含有液を導入したところ、常温（２５℃）では一時間あたり１４３ｍｌを処理し、９８％以上の油分を吸着除去できた。９８℃では一時間あたり１１４ｍｌを処理し、９８％以上の油分を吸着除去でき、両者とも十分な油分除去能力を示した。なお、用いた油含有液は、１ｌあたり２３．５ｍｇの潤滑油を含みエマルジョン化した白濁のコンプレッサードレン廃液である。
【００１８】
図２は請求項４に示す実施例である水中油分の除去装置（バッチ型）の一部を示す。密閉容器１５に、汎用コンプレッサーから排出されたドレン廃液すなわち油含有液１７（例えば油分濃度１８０ｍｇ／ｌのもの４００ｍｌ）を入れ、廃船を粉砕して得たＦＲＰ粉粒体１６（例えば粒径７５〜１５０μｍのもの１ｇ）を加えたものを、シェーカー（振とう器）振動台１８に固定し、短時間（例えば３０分間）攪拌した後に、密閉容器から取り出した混合物の濾過を行うと、油分はＦＲＰ粉粒体により吸着され、ほとんど除去される（例えば濾液中の残留油分１ｍｇ／ｌ以下）。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、単純な構造の装置を用いて少ない使用エネルギーで油分除去が可能であるため、処理コストが安価であり、環境負荷も小さい。また、この装置は特に請求項３記載の流通型の油分除去装置では小型化が容易であり、熱源も動力装置も持たないため電源が必要ない。このため、図１に示すとおりカートリッジ型に加工してコンプレッサーのドレン下部に取り付けることが可能である。油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョンの発生源において油分除去が可能となるため、管理が容易で、作業性も良い。しかも、コンプレッサー単位で除去装置の導入が可能なため、初期投資が不要で移設や台数の増減にも対応可能である。これにより、本格的な環境対策を施すにはコスト面で見合わない場合が多い中・小型施設において、環境対策を容易に行えるため、環境配慮型施設への転換を促進する効果が期待される。
【００２０】
また、使用後のＦＲＰ粉粒体は、例えば生コンクリートの骨材などに転用が可能であるため、処理も容易である。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例である水中油分の除去装置（流通型）を示す。
【図２】実施例である水中油分の除去装置（バッチ型）の一部を示す。（振動前の状態）
【符号の説明】
１    容器
２    油分が混入した水または主に水と油から成るエマルジョン
３    隔壁フィルター
４    ＦＲＰ粉粒体
５    濾過液
６    排水パイプ口
７    排水パイプ
８    排水口
９    液面
１０  投入口
１１  コンプレッサー
１２  ドレン口
１３  脱着用部品
１４  直接排水口
１５  密閉容器
１６  ＦＲＰ粉粒体
１７  油含有液
１８  シェーカー（振とう器）振動台
１９  シェーカー（振とう器）本体