(57)【要約】【課題】液中に存在するエマルションを効率的に除去する解乳化方法を提供する。【解決手段】  液中に存在するエマルションに対してＯＨラジカルを作用させる。この際、エマルションの表面の界面活性物質を変質させる。この変質により、エマルション内の油滴を露出させて、分離可能とする。これにより、効率的な解乳化が実現できる。なお、ＯＨラジカルの作用として、鉄イオンによる、フェントン反応を伴ってもよい。また、エマルションを処理する液としては、油田又はガス田の高塩濃度の随伴水を用いることができる。【選択図】図１
2016163859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中に存在するエマルションに対してＯＨラジカルを作用させ、
前記エマルションの表面の界面活性物質を変質させ、
前記エマルション内の油滴を露出させて解乳化させる
ことを特徴とするエマルションの解乳化方法。
【請求項２】
前記ＯＨラジカルの作用が、フェントン反応を伴う
ことを特徴とする請求項１に記載のエマルションの解乳化方法。
【請求項３】
前記液中に存在する前記エマルションは、
油田随伴水中の油分のエマルションである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエマルションの解乳化方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の解乳化方法により分離された油滴と水分とを分離する
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
液中に電圧を印加する電極と、
前記液中に存在するエマルションに対し、前記電極により生成されたＯＨラジカルを作用させ、前記エマルションの表面の界面活性物質を変質させ、前記エマルション内の油滴を露出させて解乳化させる反応空間とを備える
ことを特徴とするエマルションの解乳化装置。
【請求項６】
前記電極は、環状又は筒状に形成された特定長さの一方極と他方極とからなり、前記一方極の内側に他方極が絶縁体を介して保持され、
前記反応空間は、前記一方極と前記他方極との間の空間である
ことを特徴とする請求項５に記載のエマルションの解乳化装置。
【請求項７】
前記電極は、一方極と他方極とが、絶縁体を介して特定長さで特定幅のスリットを構成するよう保持され、
前記反応空間は、前記一方極と前記他方極とで構成される前記スリットに前記液が通過するよう形成されたオリフィスである
ことを特徴とする請求項５に記載のエマルションの解乳化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルションの解乳化方法、水処理方法、及びエマルションの解乳化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、油田又はガス田からの石油又はガスを取得する際に、油又はガスに加えて随伴する水（随伴水）が取得される。
この随伴水は、在来型油田やガス田の場合、分離しきれない油分の他に、高い濃度の塩分、重金属、固形分、揮発性有機物、水溶性有機物等を含んでいる。
随伴水は、基本的には、油田へ圧入して戻す還流が行われているものの、数％〜十数％は還流できないため、環境へ放出されている。そして、在来型の油田又はガス田では、採掘が進行すると随伴水の割合が高まり、最終的には、９０％以上が随伴水となる。このため、近年、各地の油田又はガス田で、随伴水の量が増加している。
しかしながら、近年では、環境への影響から、随伴水の放流基準が厳格化されてきている。よって、経済的に随伴水を処理する技術が望まれていいた。
【０００３】
ここで、特許文献１を参照すると、油田随伴水を被処理水とし、油田随伴水の環境放出のための浄化や、油田随伴水の再利用のために、被処理水中に含まれる油分および固形分、揮発性有機物、水溶性有機物を、それぞれ除去できる水処理装置が記載されている。
特許文献１の装置は、原油生産時に排出される油田随伴水が被処理水として導入され、この被処理水から油分及び固形分を分離除去する油分および固形分分離部と、この油分および固形分分離部で処理された処理水が被処理水として導入され、この被処理水から揮発性有機成分を吸着除去する吸着処理部と、この吸着処理部で処理された処理水が被処理水として導入され、この処理水から水溶性有機物を除去する水溶性有機物除去部とを備えたことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７１０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術のように、単純に固形分分離と吸着処理を行うだけでは、エマルション（emulsion）状態で残留する油分を除去することが難しかった。
ここで、随伴水中には、油分が地中で変質した等により界面活性剤として機能する化合物が含まれている。これにより、随伴水には、水と油分がミセル（micelle）を形成して乳化されたエマルション状態の油分が、例えば、数十ｐｐｍ程度含まれている。一般的に、随伴水の放流基準中の油分の規制は１５ｐｐｍ程度と低い。これに対して、大量の随伴水から、エマルションの除去（以下、「解乳化する」という。）を効率的に行うのは難しかった。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、効率的な解乳化方法を提供し、上述の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエマルションの解乳化方法は、液中に存在するエマルションに対してＯＨラジカルを作用させ、前記エマルションの表面の界面活性物質を変質させ、前記エマルション内の油滴を露出させて解乳化させることを特徴とする。
本発明のエマルションの解乳化方法は、前記ＯＨラジカルの作用が、フェントン反応を伴うことを特徴とする。
本発明のエマルションの解乳化方法は、前記液中に存在する前記エマルションは、油田随伴水中の油分のエマルションであることを特徴とする。
本発明の水処理方法は、前記解乳化方法により分離された油滴と水分とを分離することを特徴とする。
本発明のエマルションの解乳化装置は、液中に電圧を印加する電極と、前記液中に存在するエマルションに対し、前記電極により生成されたＯＨラジカルを作用させ、前記エマルションの表面の界面活性物質を変質させ、前記エマルション内の油滴を露出させて解乳化させる反応空間とを備えることを特徴とする。
本発明のエマルションの解乳化装置は、前記電極は、環状又は筒状に形成された特定長さの一方極と他方極とからなり、前記一方極の内側に他方極が絶縁体を介して保持され、前記反応空間は、前記一方極と前記他方極との間の空間であることを特徴とする。
本発明のエマルションの解乳化装置は、前記電極は、一方極と他方極とが、絶縁体を介して特定長さで特定幅のスリットを構成するよう保持され、前記反応空間は、前記一方極と前記他方極とで構成される前記スリットに前記液が通過するよう形成されたオリフィスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液中に存在するエマルションに対してＯＨラジカルを作用させることで、効率的なエマルションの解乳化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る随伴水処理システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る反応部の構成を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る反応部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態＞
〔随伴水処理システムＸの構成〕
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る随伴水処理システムＸの構成について説明する。
本実施形態においては、油田又はガス田の随伴水を処理対象とする随伴水処理システムＸを、液中のエマルションの解乳化を行うためのシステムの一例として説明する。
随伴水処理システムＸは、油田又はガス田から取得された随伴水から、残留する油分と水成分とその他の環境基準成分を分離する処理を行う。そして、処理された水成分が、油田又はガス田に圧入されて還流されるか、又は放流される。
【００１１】
具体的に説明すると、随伴水処理システムＸは、一次油水分離部１、二次油水分離部２、及び解乳部３を備えている。
【００１２】
一次油水分離部１は、ハイドロサイクロン（Hydrocyclone）、重力沈降（Corrugated Plate Interceptor、ＣＰＩ）等により、随伴水から油分を５００ｍｇ／Ｌ以下程度に分離する機器である。
【００１３】
二次油水分離部２は、一次油水分離部１により油分が分離された随伴水から、浮上分離（Induced Gas Flotation）等により、更に油分を分離する機器である。
【００１４】
解乳部３は、二次油水分離部２により、更に油分を分離された随伴水から、最終的にエマルション状態で残留する油分を除去するための機器である。解乳部３は、ＯＨラジカルを水中のエマルションに作用させることで解乳化する。解乳化された油分を除去することで、最終的に、随伴水の油分を１５ｍｇ／Ｌ（１５ｐｐｍ）未満になるまで処理することが可能である。
また、本実施形態において、解乳部３は、随伴水に電圧を印加してＯＨラジカルを反応させる反応部１０を備えている。この反応部１０の詳細な構成については、後述する。
なお、解乳部３は、その他に、後述するフェントン反応用の鉄塩等の試薬を配管１５０（図２）に投入する試薬投入部、ポンプ、安定化電源等（図示せず）も備えている。
【００１５】
〔反応部１０の構成〕
次に、図２を参照して、本実施形態の反応部１０の一例について説明する。図２（ａ）は、反応部１０の即断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
反応部１０は、随伴水に電圧を印加する電極である一方極１１０及び他方極１２０、電極を保持する保持部材１３０、及び上位又は下位の機器への配管１５０を備えている。
【００１６】
反応部１０の電極は、環状又は筒状に形成された特定長の一方極１１０と、他方極１２０とから構成される。
また、電極は、一方極１１０の内側に、絶縁体１４０を介して他方極１２０がギャップ（特定幅）Ｇの距離で保持される二重管構造となっている。
また、一方極１１０の周面には開口があり、この開口の周囲から突出した柱状等の部材である接続部が、少なくとも二つ設けられている。接続部は、両端が開口しており、一端が、配管１５０のそれぞれと接続される。
【００１７】
本実施形態の電極の一方極１１０及び他方極１２０の特定長さとしては、エマルションの解乳を十分可能とするような長さが選択される。この際、電極に印加される電圧、随伴水の電気伝導度、塩分の濃度等に対応して、随伴水に流される電流（電流密度）を算出し、これにより特定長さを選択可能である。
この特定長さの一例としては、一方極１１０の直径の外径：特定長さ＝３：７であり、一方極１１０の直径の外径が６５〜１００ｍｍ、他方極１２０の直径の外径が５０ｍｍ〜９８ｍｍ程度の場合、１０００〜２０００ｍｍ程度になる。
【００１８】
保持部材１３０は、電極及び絶縁体１４０を二重管構造に保持するための部材である。保持部材１３０は、絶縁体１４０と同様に、一方極１１０と他方極１２０とを電気的に絶縁する。
図２（ａ）（ｂ）の例では、保持部材１３０は、リング状の留め具と、他方極１２０の直径の穴が設けられた蓋とから構成されている。これらの留め具と蓋とは、図示しない配管用バンド等で、締め付けられ固定されていてもよい。
【００１９】
絶縁体１４０は、抗腐食性、耐塩製を備えた中空で両面が開口された円筒状のゴム等の部材である。
絶縁体１４０は、一方極１１０と他方極１２０とを電気的に絶縁する。なお、絶縁体１４０の外部には、シーリング用の部材が塗布等されていてもよい。
【００２０】
また、一方極１１０の内側と他方極１２０の外側とに挟まれた隙間が、電界フローセルである反応空間Ｒとなる。
本実施形態では、随伴水が反応空間Ｒで特定長さだけ流通する間に、ずっと電圧が付加される。これにより、反応空間Ｒにおいて、随伴水中に存在するエマルションにＯＨラジカル（ＯＨ・）を作用させ、エマルションの面の界面活性物質を変質させ、エマルション内の油滴を露出させて解乳化させる。
【００２１】
図２（ｂ）に示す一方極１１０と他方極１２０との隙間のギャップＧは、例えば、０．５ｍｍ〜数十ｍｍ程度で均質な厚さになるように構成されている。これにより、反応空間Ｒの全面に、均等に特定の電流密度で電流を流すことが可能である。
【００２２】
ここで、反応部１０において、随伴水は、一方極１１０の接続部に接続された配管１５０から導入され、反応空間Ｒとの間を電流が流されながら流通し、この際に、ＯＨラジカルの作用により、エマルションが解乳化される。
その後、随伴水は、一方極１１０の他の一端の接続部に接続された配管１５０より排出される。この反応部１０への随伴水の導入と排出の流通の向きの例を、図２（ａ）の白抜きの矢印で示す。
【００２３】
なお、図示しないカバー部材により、電極が覆われていてもよい。このカバー部材も、電気的に絶縁されていることが好適である。
【００２４】
また、図２（ａ）では、一方極１１０を陰極、他方極１２０を陽極として直流電圧が印加されるように記載しているものの、この逆であってもよい。また、電極に交流電圧がかけられるように構成してもよい。
【００２５】
また、十分な量／時間での解乳化を可能とするよう、複数の解乳部３が配管１５０から並列に接続されていてもよい。
また、電極の長さが、合計して特定長さ以上になるよう、特定長さより短い電極を備えた複数の解乳部３が、接続部により直列に連結されていてもよい。
【００２６】
〔エマルションの解乳化方法〕
次に、本実施形態の随伴水処理システムＸの解乳部３によるエマルションの解乳化方法の具体例について説明する。
本発明者らは、鋭意実験を行い、水中のエマルションにＯＨラジカルを作用させることが、随伴水等の水処理に有効であることを見いだした。これは、ＯＨラジカルの旺盛な酸化力が、エマルション表面の界面活性剤物質に作用し、分子鎖を切断、変質させることにより、油分表面での界面活性剤物質の張力バランスを壊し、油分表面を界面へと露出させる効果によるものであった。この反応の結果として、油水分離が促進される。
本実施形態では、随伴水中に存在するエマルションへのＯＨラジカルを作用が、フェントン反応（Ｆｅｎｔｏｎ反応）を介して実現される。このフェントン反応では、２価の鉄塩（Ｆｅ２+）を添加した随伴水について電気分解を行い、生成された次亜塩素酸によりＯＨラジカルを発生させる。
【００２７】
より具体的に説明すると、本実施形態の解乳化方法で利用可能な随伴水は、例えば、在来型油田又はガス田の随伴水を使用可能である。この在来型油田又はガス田の随伴水は、例えば、ｐＨ５〜８．５、塩分０．４〜２３．５％、ＣＯＤＭｎ：７〜６０ｍｇ／Ｌ、油分：２０〜７０ｍｇ／Ｌ、全窒素（total N）：１．９〜１０５．０ｍｇ／Ｌ、全リン（total P）：０．０５ｍｇ／Ｌ未満〜６．０ｍｇ／Ｌ、Ｃｌ-：２０００〜２０００００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ42-：非検出〜５００ｍｇ／Ｌ、Ｎａ+：２０００〜６５０００ｍｇ／Ｌ、Ｋ+：３０〜２５００ｍｇ／Ｌ、Ｃａ2+：３０〜２００００ｍｇ／Ｌ、Ｍｇ+：８〜２７００ｍｇ／Ｌ、Ｂ（total）：４．５〜４０ｍｇ／Ｌ、Ｌｉ（total）：０．１５〜１０．０ｍｇ／Ｌといった組成を備えている。
【００２８】
また、本実施形態の解乳化方法において、随伴水処理システムＸは、例えば、５０００ｂｂｌ（barrel）／日程度の随伴水の解乳化の処理を可能である。なお、１ｂｂｌは、１５８．９９Ｌである。随伴水は、陸上油田又はガス田の場合、９０％が地下に還流され１０％が放流される。また、海上油田又はガス田の場合、１０％が地下に還流され９０％が放流される。本実施形態の解乳化方法では、これらの放流される随伴水について処理することが可能である。
【００２９】
また、本実施形態の解乳化方法においては、解乳部３から反応部１０に投入する際に、随伴水に鉄塩を投入しておく。本実施形態の解乳化方法で用いる鉄塩としては、フェントン反応用に、２価の鉄イオンを生じる鉄の塩であれば使用可能である。具体例としては、硫酸鉄（ＩＩ）（ＦｅＳＯ4）、硫酸鉄（ＩＩ）の水和物（ＦｅＳＯ4・５Ｈ2Ｏ、ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ等）、塩化鉄（ＩＩ）（ＦｅＣｌ２）及びその水和物等を用いることができる。
この鉄塩の濃度としては、処理後の随伴水で失われる分を含め、処理対象のエマルションの濃度等に対応した理論当量になるような、硫酸鉄（ＩＩ）（ＦｅＳＯ4）の水和物等の鉄塩の濃度が用いられる。
なお、随伴水に元々、２価の鉄イオンを生じる鉄塩が特定濃度以上含まれている場合には、添加を少なくし、又は添加しなくてもよい。
【００３０】
本実施形態の解乳化方法において、具体的には、反応部１０の反応空間Ｒ内では、随伴水中の塩化物イオン（Ｃ１-）が陽極で電子を失って酸化され、塩素ガス（Ｃ１2）を経て、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）が生成される。この際、次亜塩素酸はすぐに随伴水に添加されたＦｅ２+と反応し、ＯＨラジカルを発生させ、随伴水中のエマルションに作用する。すなわち、本実施形態では、ＯＨラジカルの作用が、電気分解によるフェントン反応を伴っている。
ここで、ＯＨラジカルは、非常に強い酸化剤である。このため、本実施形態の解乳化方法においては、ＯＨラジカルがエマルションの表面の界面活性物質を変質させ、エマルション内の油滴を露出させて解乳化させる。本実施形態では、この際に、エマルションを構成する界面活性物質及び油分を含む有機物質を、全てフェントン反応で分解する必要はなく、油水分離可能な程度に反応させればよい。
このように構成することで、大量の随伴水を効率的に処理できる。さらに、後述するように、随伴水は、高ＮａＣｌ濃度、つまり塩化物イオンが大量に含まれている。このため、通常、ＮａＣｌ等の塩を添加する必要がなく、コストが削減できる。
【００３１】
一方、本実施形態において、反応空間Ｒ内で、水酸基ラジカルを生成したＦｅ２+は、酸化されてＦｅ３+に変化する。このＦｅ３+は、陰極において、電子を受け取ることによりＦｅ２+に電解還元され、再生される。
このため、随伴水には、処理後の水成分中で失われる特定量のみＦｅ２+を加えればよく、コストを低減することが可能である。
また、分離された水成分を最終的に沈殿処理し、その沈殿物に含まれる鉄塩を酸で溶解させて再利用することも可能である。
【００３２】
また、本実施形態の解乳化方法では、上述したように、鉄塩を随伴水に投入し、電気分解を行い、フェントン反応により随伴水中のエマルションを分解する。
この際、上述したように、随伴水は地下で濃縮されているため、総じて各種塩を多く含む液である。このため、電極に適宜電圧を印加することで、多くの電流を流すことができる。たとえば、典型的な油田の随伴水中の塩分（ＮａＣｌ）は約７〜２０％で、これは海水の約２倍から６倍の濃度であるため、導電率は０．１Ｓ／ｃｍ以下が期待できる。また、随伴水の塩分が１７％のこいくち醤油程度であった場合、１０．４５Ｓ／ｍが伝導率となる。よって、本実施形態の解乳化方法では、通常、随伴水には、塩化ナトリウム等を加えなくても、塩素イオンによって次亜塩素酸を生成させることが可能である。
本実施形態の解乳化方法において、反応部１０の電極に流す電流密度としては、例えば、４０〜６０Ａ／ｍ2を程度であってもよい。
【００３３】
なお、在来型油又はガス田では、生産の初期に少量、後期には大量の随伴水が発生する。このため、生産の進行に合わせて、適宜、随伴水の処理能力、試薬の投入量、流す電流の電流密度、処理時間等を調整するのが好ましい。
【００３４】
また、フェントン反応は、過酸化水素が電子を受け取ることで分解され、ＯＨラジカルが発生するものである。反応で発生したＯＨラジカルは、１００万分の１秒程度しか存在しない。よって、周囲のＯＨラジカルの濃度が高い場合、酸化反応に寄与せずに消失することになる。
このため、本実施形態の解乳化方法において、反応空間Ｒにおける電極と随伴水とのとの接触時間、接触面積等は、最適化するよう、適宜調整可能である。
また、本実施形態の解乳化方法では、反応空間Ｒで電流が印加される時間は、数秒〜数十秒程度である。反応保持時間が短すぎると、十分に分解することができない。また、反応保持時間を数十分以上に長くしすぎても、処理効率は変わらない。
【００３５】
また、本実施形態の解乳化方法において、解乳化後の随伴水は、クルミ殻フィルター（Nuts Shell Filters）等で、分離された油滴と水成分とが分離されてもよい。
また、水成分が油田又はガス田に還流される際に、油井又はガス井の壁面を損傷しないよう、塩分濃度が調整されてもよい。
また、この調整の際、沈殿処理により、後述する鉄塩を回収して、酸で溶解させて再び再利用することも可能である。
【００３６】
なお、本実施形態の解乳化方法において、処理用の随伴水にｐＨ調整剤を添加して、随伴水を弱酸性に変化させてもよい。これは、フェントン反応は、ｐＨが２〜３の酸性で最も速く進行するためである。この場合、ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸などの酸を使用可能である。なお、エマルションの界面活性物質の一部を分解可能であるため、ｐＨ調整剤として硫酸を用いることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態の解乳化方法において、処理後の随伴水から分離した水成分に対して、アルカリ性物質を添加することで水酸化鉄（ＩＩＩ）を沈降分離させてもよい。これにより、電極により還元されなかった鉄塩を回収して、再利用することが可能となる。また、この沈殿分離により、重金属やＬｉ等も回収可能である。沈降分離の際、沈殿物を遠心分離やフィルター等で分離してもよい。たとえば、本工程では、沈殿汚泥を回収するフィルタープレス脱水機等により、吸着沈殿物を分離可能である。
また、処理が完了した後、残留した次亜塩素酸を中和剤等により除去してもよい。また、随伴水のｐＨを、最終的な油分と水成分の分離用に調整してもよい。
【００３８】
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
近年、随伴水処理における環境規制が強化され、又、従来型の油田又はガス田の生産の長期化により随伴水が増加し、処理のニーズは増えつづけている。
しかしながら、従来の水処理装置においては、随伴水のエマルションを十分除去することはできなかった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る解乳化方法では、エマルションを構成する有機物質を変質させ、エマルション内の油滴を露出させて解乳化させ、油分と水成分に分離することができる。これにより、確実に随伴水中のエマルションを確実に除去することが可能となる。
また、本実施形態の解乳化方法では、随伴水の二次処理後にまだ含まれる油分について、ＯＨラジカルを作用させる際に、ＣＯ2等になるまで分解する必要がない。
このため、反応コストを従来より引き下げ、更に、大量の随伴水を処理することが可能となる。
【００３９】
また、工業的に油水分離をする方式として、高電圧の電圧パルス放電による分解、電極面での酸化、電気分解によって生成した塩素や活性酸素による分解をするものが考えられる。
しかしながら、単純に電気分解するだけでは、気泡発生、電極溶出のリスク等があり、システムの耐久性が低くなっていた。
また、単純な電気分解では、処理規模が大きいと電極の大面積を要し、且つ、大電流が必要となっていた。たとえば、電気分解によって塩分を多く含む液を油水分離する典型的な方式では、５００〜１５００Ａ／ｍ2以上の電流を流す必要があった。
また、高電圧の電圧パルスで電気分解する方式では、電圧の印加条件が液の導電率等の性状によって変わるため、調整が難しかった。特に高圧の放電による分解では、パルス的な放電の衝撃で、エマルションが疎水性になることがなかった。
このため、単純な電気分解による油水分離方式では、随伴水を容易に最終的に油分と水成分に分解することができなかった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る解乳化方法では、随伴水にＯＨラジカルを作用させることで、電極に大きな面積が必要なくなり、液中に高電圧をかける必要がなくなり、大電流を流す必要もなくなる。このため、電極の耐久時間を長くし、電圧及び電流の調整を容易にし、エネルギー効率を高めて電力の消費を抑えつつ、エマルションを効率的に疎水性にする、すなわち解乳化させることができる。結果として、随伴水の処理のコストを低減することができる。
【００４０】
〔他の実施形態の反応部１１〕
なお、上述の実施形態の解乳化方法では、図２に記載の反応部１０により解乳を行う例について記載した。
これに対して、解乳部３（図１）については、別の種類の電極構造を用いることも可能である。
【００４１】
図３を参照して、本発明の他の実施形態に係る反応部１１の一例について記載する。図３（ａ）は、他の実施形態の反応部１１の正面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’断面の断面図である。
なお、その他の機器の構成については、上述の実施形態の随伴水処理システムＸ（図１）と同様である。
【００４２】
他の実施形態の反応部１１は、丸棒状の電極の一方極１１１と他方極１２１とが絶縁体である保持部材１３１を介して保持され、特定長さで特定幅Ｇ’のスリットを構成するよう、平行に保持されている。
ここで、図３（ｂ）の白抜きの矢印で示すように、随伴水は、保持部材１３１で絞られて電極が暴露されているスリットを流通する。このように、一方極１１１と他方極１２１のスリットに随編水を通過させるように形成されたオリフィス（Orifice）が、他の実施の形態の反応空間Ｒ’となる。
すなわち、この例では、随伴水は、流通方向と対向する方向に電圧が印加され、電流が流れ、上述の実施の形態と同様に、ＯＨラジカルの作用により、解乳化される。
【００４３】
具体的に説明すると、他の実施形態において、一方極１１１と他方極１２１との間の特定幅Ｇ’は、例えば、０．５〜３．０ｍｍ程度である。
また、十分な反応空間Ｒ’の容積を確保する程度の特定長さを設定する。この際、他の実施形態では、上述の実施の形態と異なり、随伴水の流れと対向するよう電流が流れる。よって、図３（ａ）に示すように、反応空間Ｒ’のオリフィス幅が、特定長さとなるように設定する。なお、この反応空間Ｒ’の特定長さは、上述の実施形態の反応空間Ｒの特定長さと異なっていてもよい。この際、反応空間Ｒ’の特定長さは、例えば、反応部１１の内面への油分等の付着を回避できる流速を維持しながら、その通過時間中に必要な通電量を確保する長さを選択する。
【００４４】
このように、一方極１１１と他方極１２１とで構成される前記スリットに随伴水が通過するよう形成されたオリフィスにより反応空間Ｒ’を構成することで、反応部１１の構造を単純化して、コストを削減できる。また、電極面積を大きく、且つ電流密度を増大させることができる。
また、他の実施形態の電極では、随伴水が反応空間Ｒ’を流通する時間が短いため、油田又はガス田では大量の随伴水を処理することが容易となる。
また、特に、他の実施形態の反応空間Ｒ’では、スリットの一部が二次油水分離部２で分離できなかった付着物で塞がれてしまっても、他の箇所から流通した随伴水に電流を流して解乳化させることができる。つまり、分離した油分等が付着して、解乳化の効率が低下するのを防ぐことができる。
また、電極を円柱状に構成することで、随伴水の流通方向と同じ向きに電極を回転させることで、電極に付着した付着物を保持部材１３１の端部で容易に剥がすことが可能となる。よって、メンテナンス性を向上させることができる。なお、この場合でも、解乳部３に導入される随伴水は、砂粒等が混入しないように前処理を行ったり、犠牲電極や貴金属触媒を用いた処理を行ったりしてもよい。
【００４５】
なお、上記実施の形態又は他の実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
【００４６】
たとえば、上述の実施形態及び他の実施形態では、在来型の油田又はガス田の随伴水に含まれるエマルションを解乳する例について説明した。しかしながら、本発明の解乳化方法で利用可能な液としては、この在来型油田又はガス田の随伴水に限られず、非在来型の油田又はガス田の随伴水についても使用可能である。
この場合、例えば、非在来型のシェールオイル田又はガス田は、随伴水が生産の初期に大量に発生するものの、後期には、ほぼ発生しない。そして、随伴水の総量は、在来型の１／１００程度である。また、シェールオイル田又はガス田は、数年単位で、新しい油井又はガス井戸をフラッキング等で作成する必要がある。
このため、非在来型のシェールオイル又はガスに適用する場合、これらの性質に合わせた可搬性の随伴水処理システムを用意してもよい。
【００４７】
また、上述の実施形態及び他の実施形態の随伴水処理システムＸは、随伴水ではなく、塩分や油分を多く含みエマルションの処理が必要な食品工場、化学工場、塗装工場、各種機器の組み立て工場の廃水等の液にも適用可能である。また、土壌汚染の処理水、廃液処理、生活廃水の下水処理等にも適用可能である。
すなわち、このような液中のエマルションを解乳化して、油分と水成分とを分離して水処理することで、難分解性で油性の化合物等を適宜分離し、後処理を容易にすることができる。
【００４８】
また、上述の実施形態及び他の実施形態の随伴水処理システムＸは、鉄イオンを利用したフェントン反応以外のＯＨラジカル発生方式を用いて、エマルションの解乳化を行うことも可能である。また、ＯＨラジカルの作用の他に、紫外線による分解やマイクロバブルによる油処理等を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の解乳化方法、水処理方法、及び解乳化装置は、油田又はガス田の随伴水に含まれるエマルションを低コストで処理可能であり、産業上に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  一次油水分離部
２  二次油水分離部
３  解乳部
１０、１１  反応部
１１０、１１１  一方極
１２０、１２１  他方極
１３０、１３１  保持部材
１４０  絶縁体
１５０  配管
Ｇ  ギャップ
Ｒ  反応空間
Ｘ  随伴水処理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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