JP4398799B2

JP4398799B2 - 有機性廃液処理方法

Info

Publication number: JP4398799B2
Application number: JP2004173625A
Authority: JP
Inventors: 明原口; 大志池田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: JP2005349320A

Description

本発明は、有機物を高濃度に含有して排出される有機性廃液の処理方法に関するものである。

有機物を高濃度に含有する有機性廃液を排出する製造工程としては、例えば、澱粉をその原料となる植物から製造する工程が知られている。この澱粉の製造においては、澱粉を含む植物として、例えば、馬鈴薯をすりつぶし、すりつぶしてできた固形物と廃液とをデカンターで分離し、前記固形物が精製工程を経て澱粉として製造される。前記廃液は、前記固形物の精製工程等で排出される他の廃液に比べて、蛋白質等の有機物が高濃度に含まれて汚染度の高い有機性廃液となっており、デカンター廃液と呼ばれている（以下、デカンター廃液と記載する）。従って、このデカンター廃液を河川等に放流して処分するためには、その有機物の濃度を下げる処理が必要であった。

このデカンター廃液の処理方法としては、嫌気性の微生物を用いた嫌気性処理が知られており、その負荷（処理装置に送り込む処理液の量）を高くすることが検討されている。しかし、デカンター廃液に含まれる蛋白質は、窒素を発生させて嫌気性処理の微生物の活性を低下させたり、攪拌時に発泡を引き起こして反応を妨げたりして、嫌気性処理の阻害要因となることが知られている。高濃度の有機性廃液にはこの阻害要因も高濃度に含まれるため、嫌気性処理に際して有機性廃液の希釈が行われていた。

しかしながら、有機性廃液を希釈していては、高負荷化してもそのメリットが充分に得られず、高濃度域で且つ高負荷化が可能な有機性廃液の処理が望まれていた。

そこで、例えば、特許文献１には、嫌気性処理の前に、前記デカンター廃液に等電点処理として酸性物質を添加し、蛋白質を析出させて分離除去する方法が記載されている。この方法では、蛋白質が除去されることで、嫌気性処理における窒素の発生や発泡が低減されるから、処理液を希釈しなくても、嫌気性処理の高負荷化を図ることができる。
特開２００１−１２９５９０号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、デカンター廃液に等電点となるように酸を加えてｐＨ調整しているため、ｐＨ調整用の薬品が多量に必要となり、ランニングコストが高くなるという課題を有していた。

また、例えば、澱粉の原料が馬鈴薯の場合、その収穫期は概ね８月から１２月上旬までの短期間である。そのため、澱粉の製造開始時期に合わせて、あらかじめ嫌気性処理の立ち上げ馴養を行って準備しておく必要がある。その上、馬鈴薯は、外気温が下がる収穫の後半期には、基質変動によって糖分が増加するため、有機性廃液に含まれる有機物も増加して汚染度が悪化し、嫌気性処理の負荷が急激に上昇する。従って、これらの変化に応じるように嫌気性処理の運転を管理することは極めて困難であった。

本発明は、上記課題を解消するものであり、有機性廃液の処理において、高濃度域でも高負荷化が図れ、運転管理の容易化が可能な処理方法の実現を目的とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明における有機性廃液処理方法は、蛋白質を含む有機物を高濃度に有して排出される有機性廃液の処理方法であって、前記有機性廃液の蛋白質を分離除去する前処理と、この前処理を経た処理液の有機物の濃度を電気化学反応で低減させる電気化学処理とを少なくとも含み、前記有機性廃液の有機物の濃度が所定濃度以上に上昇した場合には、前記前処理と電気化学処理との間に、有機物の濃度を嫌気性細菌で低減させる嫌気性処理を行う有機性廃液の処理方法において、前記有機性廃液は、澱粉の製造工程にて排出される廃液であって、前記有機物の濃度が所定濃度以上に上昇した場合とは、前記澱粉を含む植物がその収穫時期に応じて糖分が増加した場合であることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機性廃液処理方法において、前記澱粉を含む植物は、馬鈴薯であることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、有機物の濃度が所定濃度以下、すなわち、電気化学処理のみで有機性廃液を処理できる程度の有機物濃度の場合には、嫌気性処理を行わないから、その間に嫌気性処理の立ち上げ馴養が可能となる。そして、有機性廃液の有機物の濃度が上昇し、電気化学処理では処理できない程度の濃度になった場合には、既に立ち上げが完了している嫌気性処理を電気化学処理の前に行って、複合的に汚染を処理している。そのため、有機物濃度が所定濃度以上に高くなった場合でも、嫌気性処理においては、電気化学処理を後に配備しているから、嫌気性処理単独での汚染の除去率は低くてもよく、また、前処理にて嫌気性処理の阻害要因である蛋白質を除去しているから、嫌気性処理を高性能に行うことができる。その結果、高濃度域であっても高負荷の嫌気性処理が可能で、有機性廃液の処理全体において、高負荷化を実現することができる。

さらに、前処理にて、各処理の阻害要因となる物質が低減されるが、この阻害物質としてＳＳ、Ｔ−Ｎ、発泡が低減されることにより、嫌気性処理装置への負荷を低減できるので処理施設のコンパクト化が図れ、また阻害物質としてＢＯＤ、ＳＳ、発泡が低減されることにより、電気化学処理装置の電極の汚染を防止できるので消費電力を低減できる。その結果、ランニングコストを安価にすることができる。

また、澱粉を含む植物が、その収穫時期に応じて糖分が増加し、その結果、澱粉を製造する工程で排出される有機性廃液の有機物濃度が上昇した場合には、電気化学処理の前に嫌気性処理を行うようにするから、有機性廃液の有機物濃度の変動に拘わらず、収穫時期全体に渡って、高負荷の処理を実現できる。

請求項２に記載の発明によれば、収穫の後半期に、前半期よりも糖分が増加する馬鈴薯の場合でも、収穫期全体に渡った高負荷の汚染処理を実現できる。

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は有機性廃液の処理工程を示すフローチャートである。

この実施形態では、高濃度の有機性廃液を排出する工程として、馬鈴薯から澱粉を製造する工程を例示して説明する。

この実施形態では、排出された有機性廃液に対して、その蛋白質を分離除去する前処理と、この前処理後の処理液に対して電気化学反応で有機物濃度を低減させる電気化学処理と、前記前処理後の処理液に対して嫌気性細菌を用いて有機物濃度を低減させる嫌気性処理と、電気化学反応後の処理液に対して好気性細菌を用いて有機物濃度を低減させる好気性処理とが、少なくとも行われる。

まず、澱粉の製造工程では、原料である馬鈴薯が、洗浄されてすりつぶされる。すりつぶされた馬鈴薯は、デカンターで固形物と有機性廃液（以下、デカンター廃液と記載する）に分離される。

このデカンター廃液に対する処理を図１に基づいて説明する。まず、前処理として、デカンター廃液は、熱処理装置１で加熱され、続いて機能水処理装置２で凝集性機能水が添加される。加熱により、デカンター廃液に含まれる凝固性蛋白質が変性して析出し、凝集性機能水により、析出した蛋白質が効率よく凝集する。この凝集性機能水は、処理液の一部が、後述する機能水製造装置８で電圧印加されて、凝集機能を有する機能水として製造されたものである。この前処理では、従来のようなｐＨ調整用の試薬等は不要であるため、コストを削減することができる。そして、凝集した蛋白質とその他の固形分とは固液分離により除去されて、残った処理液が調整槽３に貯留される。

馬鈴薯の収穫期は概ね８月から１２月上旬までであるが、後半期となる１１月頃以降は、外気温が低下するため、馬鈴薯に基質変動が生じ糖質化する。この馬鈴薯の糖分増加によって、８月から１０月までの前半期に比べて、１１月以降の後半期には、前記デカンター廃液の有機物濃度が上昇し、その汚染度が悪化する。例えば、デカンター廃液のＢＯＤが収穫前半期には３５０００ｐｐｍであったものが、収穫後半期には５００００ｐｐｍに上昇して汚染が進む。そのため、本実施形態では、デカンター廃液の有機物の濃度が所定濃度以上に上昇した場合、すなわちここでは、収穫時の外気温がマイナス１０℃以下となった場合に、前記前処理後の処理工程を切り換えるように構成している。

従って、収穫時の外気温がマイナス１０℃よりも高い、換言すれば、デカンター廃液の有機物濃度が低い１０月頃までは、調整槽３の処理液をそのまま電気化学処理するために、集合槽４を介して電極反応装置５に送るように構成している（図１中の矢印Ａ参照）。一方、収穫時の外気温がマイナス１０℃以下、換言すれば、デカンター廃液の有機物濃度が高くなり、電気化学処理のみでは処理できなくなる１１月頃以降は、嫌気性処理を行ってから電気化学処理するために、調整槽３の処理液を、嫌気性処理装置６を経た後に、集合槽４を介して電極反応装置５に送るように構成している（図１中の矢印Ｂ及び矢印Ｃ参照）。

電気化学処理は、電気分解反応により、有機物の結合基を開裂（移動もしくは遊離等）させて分解し有機物濃度を低減させる処理で、この実施形態では、電極反応装置５と称する装置を用いている。この電極反応装置５には、複数の電極を有する電極槽が備えられ、これら複数の電極で複雑な電界を形成し、且つ各電極で酸化還元反応が生じることにより、効率的に電気分解反応が促進するよう構成したものである。

この電気化学処理は、処理可能な有機物濃度が後述する嫌気性処理よりも低い。そのため、収穫の前半期で、有機物濃度が比較的低い場合には前処理後の処理液に対して用いることができるが、収穫の後半期で、有機物濃度が電気化学処理では処理できない程度にまで上昇した場合には、先に嫌気性処理行い、有機物濃度を低減させてから用いるようにしている。

なお、処理液に難分解物質が含まれる場合には、電極反応装置５において、高電圧パルスを印加するようにしてもよい。また、特殊電極対を集合モジュール化して電極面積を大きくした槽や高周波関連（超音波、高周波、マイクロ波）の反応促進装置等を電極反応装置５に付加し、仕上げ分解として処理液における有機物の分解反応をさらに促進させてもよい。

嫌気性処理は、メタン細菌等の嫌気性の細菌を利用して、有機物を分解する処理である。この実施形態では、前述した前処理で蛋白質が分離除去されているので、嫌気性処理時点では、その高負荷化を阻害する窒素の発生や発泡が低減された状態となっている。また、この嫌気性処理の後に、前述した電気化学処理を配備し、複合的に処理液の有機物濃度を低減させている、換言すれば、嫌気性処理だけで、処理液の有機物濃度を大幅に低減させる必要はないので、嫌気性処理における有機物汚染の除去率は高くなくてもよい。従って、本実施形態では、高負荷であっても、処理液を希釈せずに高濃度のままで嫌気性処理を行うことができるのである。

また、この嫌気性処理は、収穫の前半期には利用されないため、その間に嫌気性細菌の汚泥馴養し、安定処理を可能にしてから、その処理を開始することができる。すなわち、澱粉製造の操業開始時点に合わせた立ち上げ馴養が不要となる。さらに、嫌気性処理は、収穫時期の途中に生じる急激な有機物の濃度変化に対応する必要がなく、デカンター廃液の有機物が高濃度化する時期に合わせて立ち上げられるため、その運転管理を容易化することができる。

また、デカンター廃液の有機物濃度の上昇は、外気温の低下に基づくため、前記処理工程の切り換えは、収穫時期の中途に一度行うだけでよく、細かく切り換える必要はない。

好気性処理は、好気性の細菌を利用して、有機物を分解する処理であり、好気性処理装置７で行われる。この好気性処理は、仕上げ処理として行われるもので、これにより有機物等の除去を確実化し安定した処理水質を確保する。

好気性処理後の処理液の大部分は、放流のために貯留する放流槽９に移されるが、一部（約５％）は嫌気性処理装置６に戻されて嫌気性細菌の馴養に用いられ（図１中の矢印Ｄ参照）、他の一部は機能水製造装置８に送られて前処理用の凝集性機能水として生成される。この機能水製造装置８は、前記電極反応装置５の電極槽を利用した装置である。

好気性処理後の処理液の一部を嫌気性処理装置６に戻すことは、嫌気性処理の馴養を安定化させる効果に加え、前記馴養に掛かるコストを削減する効果も得ることができる。

なお、この好気性処理後の処理液の一部を嫌気性処理装置６に戻す工程は、嫌気性処理の状況等に応じて省略してもよい。また、好気性処理が省略される場合には、電気化学処理後の処理液の一部を嫌気性処理装置６に戻してもよい。

このように本実施形態では、デカンター廃液の有機物濃度の変動に対応させて、デカンター廃液の主処理を、電気化学処理のみの場合と、嫌気性処理と電気化学処理とを組み合せる場合とを切り換えているので、デカンター廃液に対する汚染の除去性能を、収穫時期に拘わらず確保することができる。

また、嫌気性処理は窒素除去に弱点を有する一方、電気化学処理は窒素除去に優れており、両者を組み合せることで多大な有利性を得ることができる。

なお、前記実施形態は、有機性廃液として澱粉の製造工程で排出されるデカンター廃液に適用した場合について説明したが、その他の有機性廃液に適用してもよい。

また、有機性廃液の有機物濃度の上昇は、馬鈴薯の場合には外気温がマイナス１０℃以下で生じるとして説明したが、その他の澱粉の原料の場合には、それぞれに適した条件を適用してよい。

有機性廃液の処理工程を示すフローチャートである。

１熱処理装置
２機能水処理装置
３調整槽
４集合層
５電極反応装置
６嫌気性処理装置
７好気性処理装置
８機能水製造装置
９放流槽

Claims

蛋白質を含む有機物を高濃度に有して排出される有機性廃液の処理方法であって、前記有機性廃液の蛋白質を分離除去する前処理と、この前処理を経た処理液の有機物の濃度を電気化学反応で低減させる電気化学処理とを少なくとも含み、前記有機性廃液の有機物の濃度が所定濃度以上に上昇した場合には、前記前処理と電気化学処理との間に、有機物の濃度を嫌気性細菌で低減させる嫌気性処理を行う有機性廃液の処理方法において、
前記有機性廃液は、澱粉の製造工程にて排出される廃液であって、前記有機物の濃度が所定濃度以上に上昇した場合とは、前記澱粉を含む植物がその収穫時期に応じて糖分が増加した場合であることを特徴とする有機性廃液処理方法。
前記澱粉を含む植物は、馬鈴薯であることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃液処理方法。