JP7212506B2 - 含油スラッジの処理方法、及び廃水の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態の含油スラッジの処理方法では、鉄鋼製造工程において生じる廃水から固液分離により回収される、水分、鉄分、及び油分を含有するスラッジ(含油スラッジ)を処理対象とする。
前述の本発明の一実施形態の含油スラッジの処理方法は、廃水の処理方法における一部として組み込まれてもよい。そのような廃水の処理方法は、鉄鋼製造工程において生じる廃水を固液分離して、水分、鉄分、及び油分を含有するスラッジを回収する工程と、回収されたスラッジに、前述の水溶性重合体を添加し、混合する工程とを含むことができる。これら各工程では、前述の含油スラッジの処理方法で述べた通りの手法を用いることができる。
[1]鉄鋼製造工程において生じる廃水から固液分離により回収される、水分、鉄分、及び油分を含有するスラッジに、(メタ)アクリル酸及びその塩、並びに(メタ)アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合する工程を含む、含油スラッジの処理方法。
[2]前記水溶性重合体は、粉末状の形態で、前記スラッジに添加される前記[1]に記載の含油スラッジの処理方法。
[3]前記水溶性重合体は、エマルジョン状の形態で、前記スラッジに添加される前記[1]に記載の含油スラッジの処理方法。
[4]前記水溶性重合体は、前記水溶性重合体の含有量が0.1~2質量%である希薄液の形態で、前記スラッジに添加される前記[1]に記載の含油スラッジの処理方法。
[5]前記希薄液は、前記水溶性重合体を溶質として含有する水溶液、又は前記水溶性重合体を分散媒として含有する水中油滴型エマルジョンである前記[4]に記載の含油スラッジの処理方法。
[6]前記スラッジ100質量部当たり、前記水溶性重合体を0.001~1質量部添加する前記[1]~[5]のいずれかに記載の含油スラッジの処理方法。
[7]前記水溶性重合体は、(メタ)アクリル酸及びその塩の少なくともいずれかに由来する構造単位と、(メタ)アクリルアミドに由来する構造単位とを含む、(メタ)アクリル酸(塩)-(メタ)アクリルアミド系共重合体である前記[1]~[6]のいずれかに記載の含油スラッジの処理方法。
[8]前記廃水が、前記鉄鋼製造工程における、連続鋳造工程、熱間圧延工程、又は冷間圧延工程で生じる廃水である前記[1]~[7]のいずれかに記載の含油スラッジの処理方法。
[9]鉄鋼製造工程において生じる廃水を固液分離して、水分、鉄分、及び油分を含有するスラッジを回収する工程と、回収された前記スラッジに、(メタ)アクリル酸及びその塩、並びに(メタ)アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合する工程を含む、廃水の処理方法。
[10]鉄鋼製造工程において生じる廃水を固液分離して、水分、鉄分、及び油分を含有するスラッジを回収する工程と、回収された前記スラッジを、前記[1]~[8]のいずれかに記載の処理方法で処理する工程を含む、廃水の処理方法。
試験例Aでは、製鉄所における一時的な置場としての沈殿池から採取してきた含油スラッジに、(メタ)アクリル酸(塩)及び/又は(メタ)アクリルアミドに由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合することによる効果を確認する試験を行った。
採取した含油スラッジをプラスチックカップに入れ、そこに、含油スラッジ100質量部当たり、水溶性重合体エマルジョンを水溶性重合体としての量で0.04質量部添加し、薬さじで30秒間混合した。水溶性重合体エマルジョンとしては、アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合物を40質量%含有する混合物であるアニオン性W/O型エマルジョン(商品名「NSドライ-322L」、日鉄住金環境社製;アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体及び水素化精製軽質留分(石油)を成分とする。)を用いた。このようにして、試験例A1による含油スラッジの処理物を得た。
上記水溶性重合体の添加量を、含油スラッジ100質量部当たり、0.12質量部に変更したこと以外は、試験例A1と同様の方法により、試験例A2による含油スラッジの処理物を得た。
上記水溶性重合体の添加量を、含油スラッジ100質量部当たり、0.2質量部に変更したこと以外は、試験例A1と同様の方法により、試験例A3による含油スラッジの処理物を得た。
試験例A1で使用した水溶性重合体エマルジョンの代わりに、粉末状の水溶性重合体を用い、その水溶性重合体としての添加量を、含油スラッジ100質量部当たり、0.05質量部としたこと以外は、試験例A1と同様の方法により、試験例A4による含油スラッジの処理物を得た。試験例A4では、水溶性重合体として、粉末状のアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体(商品名「NSドライ-924S」、日鉄住金環境社製)を用いた。
試験例A4で用いた水溶性重合体の添加量を、含油スラッジ100質量部当たり、0.1質量部に変更したこと以外は、試験例A4と同様の方法により、含油スラッジの処理物を得た。
試験例A1~A5で得られた処理物について、流動性を確認する試験を行った。具体的には、各試験例において、プラスチックカップ(上端開口部の内径が80mm、下端底部の内径が50mm、及び高さが90mmの円錐台状)に、含油スラッジと水溶性重合体の混合物(処理物)を高さ50mmまで入れ、その上(上記上端開口部)に平板を置いて蓋をした。プラスチックカップの上端開口部を平板で蓋をした状態のまま逆さにして平板側を水平な試験台上に置き、プラスチックカップを上方に引き抜いた。そして、試験台(平板)上に残った処理物について、y値(mm)及びx値(mm)を測定した。y値はプラスチックカップを引き抜いた後に試験台上に残った処理物の高さ(試験台に垂直方向の高さ)を表し、x値はその処理物の長さ(試験台に水平方向に拡がった長さ)を表す。処理物が団粒状又は団塊状等の形態のように固まった状態に形成されているほど、形状を維持できることから、y値は高い値(50mmにより近い値)をとり、x値は小さい値(80mmにより近い値)をとる。なお、各試験例では、相対評価のために全て同じ条件で試験を行った。また、比較のために、ブランクとして、処理前の含油スラッジについても同様の試験を行った。試験の結果を表1に示す。
処理前の含油スラッジと、試験例A1~A5で得られた処理物について、24時間経過後、及び48時間経過後の含水率を測定した。その結果を表1に示す。
各試験例において、含油スラッジと水溶性重合体を混合した直後の状態(以下、「状態1」と記す。)を撮影した写真と、上記流動性確認試験の際に試験台上に載置された処理物の状態(以下、「状態2」と記す。)を上面側及び側面側から撮影した写真を、対比表の形式で表した図1に示す。なお、図1には、ブランクとして、上記状態1及び2のそれぞれに対応する状態の処理前の含油スラッジを撮影した写真も示す。
試験例Bでは、本発明の一実施形態の含油スラッジの処理方法を実際の現場で実行する場合を想定した試験を行った。
上述の沈殿池から含油スラッジをショベルで取り出し、沈殿池に設置された混練機に含油スラッジ500kgを入れた。また、その混練機に、試験例A1で使用した水溶性重合体エマルジョンを水溶性重合体として400g入れた。このように、試験例B1では、含油スラッジ100質量部に対して、水溶性重合体を0.08質量部添加した。そして、廃棄物・副産物の有効利用、有価物の資源回収を目的として使用されるリサイクルプラントである混練機により、含油スラッジと水溶性重合体を60秒間混合した。混合を停止した後、混練機の下部に設けられている排出口より、含油スラッジと水溶性重合体の混合物(処理物)を排出し、排出口に対応して設置されたベルトコンベアにて、処理物を移送した。この処理物は、処理前の含油スラッジに比べて、固まった状態で、見かけ上含水率が低下したような外観を呈しており、ベルトコンベアから処理物が流れ落ちることなく、運搬しやすいものであった。
試験例Cでは、試験例Aと同様、製鉄所における一時的な置場としての沈殿池から採取してきた含油スラッジに、(メタ)アクリル酸(塩)及び/又は(メタ)アクリルアミドに由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合することによる効果を確認する試験を行った。
採取した含油スラッジをプラスチックカップに300g入れた。そこに、含油スラッジに添加する液体(添加液)として、水溶性重合体を含有する水性分散液製品を原液で0.3g添加し、薬さじで10秒間混合した。水性分散液製品には、アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体を20質量%含有する水性分散液(商品名「NSドライ-709L」、日鉄住金環境社製;アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体及び硫酸アンモニウム水溶液を成分とする。)を用いた。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記添加液を0.1質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.02質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C2では、上記試験例C1と比較して、使用した添加液及びその量を変更したこと以外は、試験例C1と同様の手順及び方法にて、含油スラッジの処理物を得た。具体的には、試験例C2では、含油スラッジへの添加液として、試験例C1で使用した水性分散液製品を水で20倍に希釈した希薄液(したがって、希薄液中の水溶性重合体(アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体)の含有量は1質量%である)を用いた。この希薄液(添加液)は、元の水性分散液における分散媒に比べて大量の水で希釈され、連続相である水溶液中の水の含有量が増大したことで、その水(水溶液)中に水溶性重合体が溶解した水溶液状の希薄液である。また、試験例C2では、上記希薄液の添加量を含油スラッジ100質量部に対し、2質量部とした。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記添加液を2質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.02質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C3では、含油スラッジ300gに、含油スラッジへの添加液として、試験例C1で使用したものと同一の水性分散液製品を原液で0.15g添加し、薬さじで30秒間混合したこと以外は、試験例C1と同様の手順及び方法にて、含油スラッジの処理物を得た。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記添加液を0.05質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.01質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C4では、上記試験例C1と比較して、使用した添加液及びその量を変更したこと以外は、試験例C1と同様の手順及び方法にて、含油スラッジの処理物を得た。具体的には、試験例C4では、含油スラッジへの添加液として、試験例C2で使用したものと同一の希薄液を用い、この希薄液の添加量を含油スラッジ100質量部に対し、1質量部とした。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記添加液を1質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.01質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C5では、上記試験例C1と比較して、使用した添加液及びその量を変更したこと以外は、試験例C1と同様の手順及び方法にて、含油スラッジの処理物を得た。具体的には、試験例C5では、含油スラッジへの添加液として、アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合物を40質量%含有する混合物であるアニオン性W/O型エマルジョン(商品名「NSドライ-322L」、日鉄住金環境社製;アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体及び水素化精製軽質留分(石油)を成分とする。)を原液で用い、含油スラッジ300gに、上記原液(添加液)を0.15g添加した。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記原液(添加液)を0.05質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.02質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C6では、上記試験例C1と比較して、使用した添加液及びその量を変更したこと以外は、試験例C1と同様の手順及び方法にて、含油スラッジの処理物を得た。具体的には、試験例C6では、含油スラッジへの添加液として、試験例C5で使用したW/O型エマルジョン製品を水で100倍に希釈した希薄液(したがって、希薄液中の水溶性重合体(アクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体)の含有量は0.4質量%である)を用いた。この希薄液(添加液)は、元のW/O型エマルジョンにおける分散媒に比べて大量の水で希釈されたことで、連続相が油から水に転相し、その連続相(水)中に水溶性重合体が溶解し、かつ、連続相であった油が分散質となった、水中油滴型エマルジョン状の希薄液である。また、試験例C6では、上記希薄液の添加量を含油スラッジ100質量部に対し、5質量部とした。このようにして、含油スラッジ100質量部当たり、上記添加液を5質量部(すなわち、水溶性重合体であるアクリル酸ナトリウム-アクリルアミド共重合体として0.02質量部)添加し、混合したことにより、含油スラッジの処理物を得た。
試験例C1~C6で得られた処理物について、流動性を確認する試験を行った。具体的には、各試験例において、プラスチックカップ(上端開口部の内径が80mm、下端底部の内径が50mm、及び高さが90mmの円錐台状)に、含油スラッジと水溶性重合体の混合物(処理物)をすりきりに(高さ90mmまで)入れ、その上(上記上端開口部)に平板を置いて蓋をした。プラスチックカップの上端開口部を平板で蓋をした状態のまま逆さにして平板側を水平な試験台上に置き、プラスチックカップを上方に引き抜いた。そして、試験台(平板)上に残った処理物について、前述と同様のy値(mm)及びx値(mm)を測定した。処理物が団粒状又は団塊状等の形態のように固まった状態に形成されているほど、形状を維持できることから、y値は高い値(90mmにより近い値)をとり、x値は小さい値(80mmにより近い値)をとる。なお、各試験例では、相対評価のために全て同じ条件で試験を行った。また、比較のために、ブランクとして、処理前の含油スラッジについても同様の試験を行った。試験の結果を表3に示す。
処理前の含油スラッジと、試験例C1~C6で得られた処理物について、0~4日経過後までの経過日数毎に含水率の測定を行った。これらの結果を表3に示す。
ブランク、及び試験例C1~C6において、上記流動性確認試験の際に試験台上に載置された処理物の状態を上面側及び側面側から撮影した写真を、対比表の形式で表した図3に示す。
Claims (13)
- 鉄鋼製造工程における、連続鋳造工程、熱間圧延工程、又は冷間圧延工程で生じる廃水から固液分離により回収される、水分;鉄分を含む懸濁物質;及び油分を含有するスラッジに、
(メタ)アクリル酸及びその塩、並びに(メタ)アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合する処理工程を含み、
前記スラッジ中の前記油分の含有量は、前記スラッジの全乾燥質量を基準として、2~20質量%であり、
前記処理工程は、前記スラッジへの前記水溶性重合体の添加及び混合により、前記水溶性重合体が前記スラッジ中の前記懸濁物質に吸着して前記懸濁物質どうしを結合させ、その結合に伴って生じる間隙に前記スラッジ中の水を捕捉することで前記スラッジの流動性を低下させた処理物を得る工程である、含油スラッジの処理方法。 - 前記水溶性重合体は、粉末状の形態で、前記スラッジに添加される請求項1に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記水溶性重合体は、エマルジョン状の形態で、前記スラッジに添加される請求項1に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記水溶性重合体は、前記水溶性重合体の含有量が0.1~2質量%である希薄液の形態で、前記スラッジに添加される請求項1に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記希薄液は、前記水溶性重合体を溶質として含有する水溶液、又は前記水溶性重合体を分散媒として含有する水中油滴型エマルジョンである請求項4に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記水溶性重合体として、前記水溶性重合体と、その分散媒である硫酸塩水溶液とを含有する水性分散液を用いる請求項1に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記スラッジ100質量部当たり、前記水溶性重合体を0.001~1質量部添加する請求項1~6のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記水溶性重合体は、(メタ)アクリル酸及びその塩の少なくともいずれかに由来する構造単位と、(メタ)アクリルアミドに由来する構造単位とを含む、(メタ)アクリル酸(塩)-(メタ)アクリルアミド系共重合体である請求項1~7のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記水溶性重合体の重量平均分子量は、500万~3000万である請求項1~8のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記処理工程において、前記スラッジが貯留されている槽に直接、前記水溶性重合体を添加し、その槽において、前記スラッジと前記水溶性重合体とをショベル又はバケットで混合する請求項1~9のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記スラッジ中の前記水分が、前記鉄鋼製造工程における製造過程にある鋼材又はその製造に使用される設備の冷却又は洗浄に使用された水に由来するものである請求項1~10のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 前記スラッジ中の前記懸濁物質の含有量は、前記スラッジの全乾燥質量を基準として、30~90質量%である請求項1~11のいずれか1項に記載の含油スラッジの処理方法。
- 鉄鋼製造工程における、連続鋳造工程、熱間圧延工程、又は冷間圧延工程で生じる廃水を固液分離して、水分;鉄分を含む懸濁物質;及び油分を含有するスラッジを回収する工程と、
回収された前記スラッジに、(メタ)アクリル酸及びその塩、並びに(メタ)アクリルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体に由来する構造単位を含む水溶性重合体を添加し、混合する処理工程を含み、
前記スラッジ中の前記油分の含有量は、前記スラッジの全乾燥質量を基準として、2~20質量%であり、
前記処理工程は、前記スラッジへの前記水溶性重合体の添加及び混合により、前記水溶性重合体が前記スラッジ中の前記懸濁物質に吸着して前記懸濁物質どうしを結合させ、その結合に伴って生じる間隙に前記スラッジ中の水を捕捉することで前記スラッジの流動性を低下させた処理物を得る工程である、廃水の処理方法。
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