下水用ポリアミン液

ポリアミン液は、複数のアミノ基（-NH₂）またはイミノ基（-NH-）を含むポリマーの一種です。分子鎖上の正電荷基と調整可能な分子構造により、油田における油性廃水処理や下水処理に広く使用されています。 

油田の油性廃水は、原油（乳化油、分散油）、浮遊物質、塩類（高塩分）、添加剤（界面活性剤、ポリマーなど）などを含む複雑な組成を有しており、処理が困難です。ポリアミン液は、その独特の物理的・化学的特性により、解乳化、凝集、精製などのプロセスにおいて重要な役割を果たします。 

1. 油田における油性廃水の特性と処理の難しさ 

油田の油性廃水の主な特性は、その処理の難しさを決定し、またポリアミン溶液の適用の対象となる背景を形成します。 

高い乳化力：廃水中の原油は、界面活性剤（油置換に用いられるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなど）によって、しばしば安定した水中油滴（O/W）エマルジョンを形成します。油滴の粒子径は小さく（通常10μm未満）、界面電荷が強いため、自然に分離することは困難です。 

高塩分および高塩分濃度: カルシウム²⁺、マグネシウム²⁺、ナ⁺などの金属イオンを大量に含み、塩分濃度は10⁴-10⁵ ミリグラム/Lに達する可能性があり、一般的な薬剤の安定性と有効性に大きな影響を与えます。 

複合組成：ポリマー（油置換用ポリアクリルアミドなど）、樹脂、アスファルテンなどが含まれており、廃水の粘度と安定性がさらに高まります。 

高い処理要件: 廃水は再注入(油田開発用水)または排出基準(油分含有量<10 mg/Lなど)を満たす必要があり、処理効率に対して厳しい要件が課せられます。 

2. 油田の油性廃水中のポリアミン液の作用機構 

ポリアミン液の作用は、その分子構造（陽イオン電荷、長鎖構造）の特性に基づいており、主に以下のメカニズムによって廃水の浄化が実現されます。 

1). 電荷中和。油田廃水中の油滴およびコロイド粒子（粘土、有機物など）は、通常、陰イオン界面活性剤の吸着により負に帯電しており、ゼータ電位が比較的高く（通常-30 mV）、安定性が強い。ポリアミン液体分子鎖上のアミノ基/イミノ基は、プロトン化により正に帯電する。これらの基は、負に帯電した油滴およびコロイドに静電的に引き寄せられ、それらの表面電荷を中和し、ゼータ電位を低下させる（通常-15 mV未満）。これにより、エマルジョンの安定性が損なわれ、油滴および粒子は斥力を失い、凝集する。 

2). 架橋凝集：ポリアミン液は比較的長い分子鎖（分子量は通常10⁴～10⁶）を有しています。分子鎖上の複数の活性部位は、複数の油滴または粒子を同時に吸着することができます。架橋効果により、分散した微粒子はより大きなフロック（粒子径は数百ミクロンに達する）につながり、沈降または浮上を促進します。 

3). 解乳化効果の強化 安定したエマルジョンの場合、ポリアミン液は油水界面に浸透し、界面の界面活性剤分子と置き換わり、界面膜の強度を破壊し、乳化された油滴をより大きな油滴に融合させ、油水分離を実現します。 

3. ポリアミン液の具体的な適用シナリオ油田における油性廃水の処理段階（前処理、高度処理）に応じて、ポリアミン液の適用方法と目的は異なります。 

1). 前処理段階：解乳化と一次油除去 

適用シナリオ: 石油生産の坑口からの廃水や中央集積ステーションで分離された後の廃水など、油分含有量の多い廃水 (通常 100 ～ 1000 ミリグラム/L) の場合。 

機能：解乳化と凝集により、乳化油を自由油に変換し、油滴を凝集させて浮遊させ、同時に一部の浮遊物質を除去して、その後の処理負荷を軽減します。 

適用方法：通常、単独または無機解乳化剤（塩化カルシウムなど）と組み合わせて添加します。添加量は通常50～200mg/Lです。処理後、廃水中の油分濃度は50mg/L未満まで低減できます。 

2）高度処理段階：浄化と基準達成 

適用可能なシナリオ: 前処理後の廃水 (油分含有量 10 ～ 50 ミリグラム/L) は、再注入または排出基準 (油分含有量 <10 mg/L) を満たすためにさらに処理する必要があります。 

機能：残留する微細な油滴と浮遊物質については、ポリアミン液が凝集を強化し、より大きなフロックを形成します。沈殿法またはろ過法（傾斜板沈降法、空気浮上法など）と組み合わせることで、油と浮遊物質を徹底的に除去します。

 適用方法：多くの場合、凝集助剤（ポリ塩化アルミニウム、PACなど）と組み合わせて使用されます。ポリアミンの架橋効果を利用して、PACによって形成された小さなフロックを強化し、沈殿効率を向上させます。処理後、廃水中の油分は5mg/L未満、浮遊物質量は20mg/L未満に低減し、再注入（例えば、低浸透性油田の再注入要件は油分5mg/L未満）または排出要件を満たします。 

3). 特殊なシナリオ：高塩分・高温廃水処理 油田廃水は高温（40～80℃）・高塩分環境にあることが多く、一般的な凝集剤（アルミニウム塩、鉄塩など）は加水分解されやすく、凝集効果が失われやすい。しかし、ポリアミン液の分子鎖は強い安定性（耐塩性、耐温度性）を有しており、高塩分条件下でも電荷密度を維持でき、高温でも分解しにくい。そのため、渤海油田（高塩分）や重質油田（高温）などの特殊なシナリオにおける廃水処理に適している。 

 4. ポリアミン液の適用の利点と注意点 

利点

高効率: 従来の薬剤 (パム、硫酸アルミニウムなど) と比較して、ポリアミン液は電荷密度が高く、解乳化および凝集速度が速く、処理された廃水の透明度が高くなります。 

強力な適応性: 優れた耐塩性および耐温度性を備え、油田廃水の複雑な作業条件に適応できます。 

スラッジの減少：形成されたフロックはコンパクトで脱水性能に優れているため、スラッジ処理のコストを削減します。 

優れた適合性: 全体的な処理プロセスに影響を与えることなく、他の薬剤 (乳化破壊剤、殺菌剤など) と組み合わせて使用できます。 

予防 

添加量の管理：過剰添加は水中にポリアミン液の残留を招き、CODの上昇や二次汚染の原因となります。最適な添加量は小規模試験（通常50～300 ミリグラム/L）を通じて決定する必要があります。 

種類選定：ポリアミンの分子量とアミノ基含有量は効果に影響します（例えば、低分子量ポリアミン液は解乳化性が強く、高分子量のポリアミン液は凝集性に優れています）。廃水の性質（油分含有量、乳化度など）に応じて適切な種類を選択する必要があります。 

毒性影響：一部のポリアミン液（未修飾脂肪族ポリアミンなど）は、その後の生化学処理において微生物の増殖を阻害する可能性があります。廃水に生化学処理が必要な場合は、低毒性の修飾ポリアミン液（エピクロロヒドリン-アミン共重合体など）を選択する必要があります。 

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