JP2531418B2 - ビ―ト糖製造廃水の処理方法 - Google Patents

ビ―ト糖製造廃水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビート糖製造廃水の処理
方法、特にビート糖製造廃水中に含まれているカルシウ
ムを分離除去した後、嫌気性処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビート糖製造工場から排出されるビート
糖製造廃水を処理する方法として、嫌気性処理により有
機物を分解する方法がある。この嫌気性処理法は、廃水
中の有機物をまず酸生成菌により酢酸、プロピオン酸等
の有機酸に分解し、次にこれらの有機酸をメタン生成菌
によりメタンおよび二酸化炭素に分解する方法である。
【0003】しかしビート糖製造廃水には、カルシウム
イオンが多量に含有されている廃水が多く、このため嫌
気性処理を行った場合、炭酸カルシウムを主体とする硬
質の水不溶性塩が生成するため、次のような問題点が生
じる。 1)スケールの発生により、配管が閉塞したり、pHセ
ンサー、温度センサーなどの各種計器による測定が不安
定になる。 2)嫌気汚泥中のカルシウム濃度の増加により、汚泥が
分散したり、活性が低下する。
【0004】このような問題点を解決するため、ビート
糖製造廃水に嫌気性処理で発生した二酸化炭素、炭酸イ
オン、重炭酸イオン等を含有する処理水を加え、廃水中
のカルシウムを炭酸カルシウムとして沈殿除去した後、
嫌気性処理する方法が提案されている(特開昭61−1
5798号)。
【0005】しかし上記の方法では、ビート糖製造廃水
中の炭酸イオンまたは重炭酸イオン濃度が高くなるた
め、炭酸カルシウムを主成分とする硬質の除去しにくい
スケールが付着しやすくなるという問題点がある。また
上記の方法では、最適条件の異なる酸生成菌およびメタ
ン生成菌による嫌気性処理を一つの槽内で行っているた
め、発生ガスの攪拌作用により酸生成菌とメタン生成菌
が混合されると、それぞれの生育環境が悪化し、処理効
率が低下するという問題点もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するため、カルシウムを含有するビート糖
製造廃水から低コストで効率よくカルシウムを除去する
ことができ、しかも硬質のスケールの付着を抑制するこ
とができ、かつビート糖製造廃水を効率よく処理するこ
とができるビート糖製造廃水の処理方法を提案すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビート糖製造
廃水中に含まれているカルシウムを水不溶性または難溶
性の塩として分離除去した後、嫌気性処理する方法にお
いて、前記嫌気性処理を酸発酵工程と、それに引続くメ
タン発酵工程の2段階に分けて行い、前記酸発酵工程で
生じた有機酸を含有する酸発酵液の一部を前記廃水に加
え、廃水中に含まれているカルシウムを、有機酸とカル
シウムとの不溶性化合物として分離した後、嫌気性処理
することを特徴とするビート糖製造廃水の処理方法であ
る。
【0008】本発明において処理の対象となるビート糖
製造廃水は、ビート糖を製造する際に生じるカルシウム
を含有する廃水である。
【0009】本発明ではビート糖製造廃水に、後の酸発
酵工程で生じた酸発酵液を加え、カルシウムを水不溶性
または難溶性(以下、両者をまとめて水不溶性という)
の有機酸とカルシウムとの不溶性化合物として分離除去
した後、酸発酵工程とそれに引続くメタン発酵工程の2
段階に分離した嫌気性処理を行う。酸発酵工程で生じた
酸発酵液の一部は前述のようにビート糖製造廃水に加
え、カルシウムの分離除去のために使用する。酸発酵液
の添加量は、ビート糖製造廃水中に含まれているカルシ
ウムの大部分が水不溶性化合物として分離除去すること
ができる量であり、個々の系で相違するが、一般的には
ビート糖製造廃水100容量部に対して50〜200容
量部、好ましくは100容量部が適当である。
【0010】
【作用】酸発酵工程では、ビート糖製造廃水中に含まれ
ている糖類などの有機物が酸生成菌により分解され、酢
酸、プロピオン酸、酪酸および乳酸などの有機酸が生成
する。このような有機酸を含有する酸発酵液をビート糖
製造廃水に加えると、有機酸と廃水中のカルシウムとが
反応して水不溶性化合物が生成する。生成した水不溶性
化合物を沈殿、遠心分離などの方法により固液分離する
ことにより、ビート糖製造廃水中に含まれているカルシ
ウムは低コストで効率よく除去される。
【0011】従って、タンク、配管、pHセンサー、温
度センサー等の各種計器などへのスケールの付着が低減
でき、配管の閉塞は防止でき、また各種計器による測定
が安定する。さらに酸発酵工程およびメタン発酵工程で
使用される汚泥中に含まれるカルシウム量が少なくなる
ので、汚泥の活性は高く維持され、また汚泥のペレット
化(グラニュール化)が促進され、汚液の分離性が良好
になる。
【0012】有機酸とカルシウムとの不溶性化合物は一
定の溶解度を有するため、ビート糖製造廃水中から完全
にカルシウムを除去することはできず、微量のカルシウ
ムは廃水中に残存するが、溶解度内に維持される限り、
タンク、配管などにスケールが付着することはない。条
件の変動等により一部スケール化する場合でも、このス
ケールは炭酸カルシウムのスケールに比べて軟質で、除
去しやすい。従ってスケールの付着による配管の閉塞、
pHセンサー、温度センサーなどのトラブルはほとんど
生じない。
【0013】本発明では嫌気性処理を酸生成菌による酸
発酵工程およびメタン生成菌によるメタン発酵工程の2
段階に分けて行うため、酸発酵工程では酸生成菌に最適
な環境条件を設定することができ、またメタン発酵工程
ではメタン生成菌に最適な環境条件を設定することがで
き、このためビート糖製造廃水の処理を効率よく行うこ
とができる。
【0014】
【実施例】次に本発明を図面を用いて説明する。
【0015】図1は本発明のビート糖製造廃水の処理方
法の実施態様を示す系統図である。図において、1は混
合槽、2は固液分離槽、3は酸発酵槽、4はメタン発酵
槽である。本発明によりカルシウムを含有するビート糖
製造廃水5を処理するには、廃水5を混合槽1、固液分
離槽2、酸発酵槽3およびメタン発酵槽4の順に導き、
各槽で処理した後、処理水6として排出する。
【0016】処理方法は、まず混合槽1に廃水5を導入
し、酸発酵槽3から有機酸を含有する酸発酵液7の一部
を混合槽1に連続的に供給し、廃水5中のカルシウムと
有機酸とを反応させ、有機酸とカルシウムとの不溶性化
合物を生成させる。反応は攪拌機8で攪拌しながら行う
のが好ましい。酸発酵液7の添加量は100容量部の廃
水5に対して50〜200容量部が好ましい。混合槽1
におけるpHは特に調整しなくてもよいが、有機酸とカ
ルシウムとの不溶性化合物の析出に適したpH4〜6、
好ましくはpH5〜6に調整するのが好ましい。
【0017】図1の混合槽1は開放型として示されてい
るが、完全密閉型として酸発酵槽3またはメタン発酵槽
4で生成した消化ガスを吹込み、消化ガス中の二酸化炭
素と一部のカルシウムとを反応させ、水不溶性の炭酸カ
ルシウムを生成させてもよい。この場合でも、有機酸と
カルシウムとの不溶性化合物が共存するため、炭酸カル
シウムのスケール化は抑制される。廃水5の混合槽1に
おける滞留時間(HRT:Hydraulic Ret
ention Time)は、カルシウム濃度、有機酸
濃度および水温などにより異なるが、pH調整を行う場
合、20分間以上とするのが好ましい。
【0018】次に有機酸とカルシウムとの不溶性化合物
を含有する反応液9を混合槽1から固液分離槽2に連続
的に導入し、沈殿分離により固液分離する。固液分離槽
2において沈殿した固形分はレーキ10で集め、底部か
ら汚泥11として排泥する。重力差を利用して沈殿分離
により固液分離する場合、固液分離槽2の水面積負荷は
10〜20m3/m2・日とするのが好ましい。廃水5中
にSSが含まれている場合は、生成した有機酸とカルシ
ウムとの不溶性化合物がSSに付着するため、SSの沈
降速度を考慮して水面積負荷を設定する必要がある。固
液分離には上記沈殿分離の他に、遠心分離、濾過分離な
どの方法を採用することもできる。
【0019】固液分離槽2において分離した分離液12
は酸発酵槽3に連続的に供給し、分離液12中に含有さ
れている糖類などの有機物を酸生成菌により酢酸、プロ
ピオン酸、酪酸、乳酸などの有機酸に分解する。この酸
発酵工程は攪拌機13により攪拌しながら行うのが好ま
しい。酸発酵工程において生じる酸発酵液7の一部は前
記のように混合槽1に連続的に返送し、有機酸とカルシ
ウムとの不溶性化合物の生成に利用する。酸発酵槽3の
容積は、廃水5中の糖類がケモスタット条件下で有機酸
に転換するのに必要なHRT以上(通常、35℃付近で
4時間以上)となるような溶液量を保持できる大きさと
するのが好ましい。この場合、廃水5中に含まれている
糖類の有機酸への転換率は70%以上にするのが好まし
い。酸発酵槽3には槽内に充填材を充填し、これに酸生
成菌を保持させると、HRTを大幅に短縮することがで
きる。酸発酵槽3は酸生成菌の最適生育条件になるよう
にpH4〜7、好ましくはpH5〜6、温度25〜40
℃、好ましくは30〜37℃に設定するのが望ましい。
【0020】酸発酵槽3内の酸発酵液7の残部はメタン
発酵槽4に連続的に供給し、メタン生成菌によりメタン
発酵させる。このメタン発酵工程は攪拌機14により攪
拌しながら行うのが好ましい。メタン発酵槽4はメタン
生成菌の最適生育条件になるようにpH6〜8、好まし
くはpH6.5〜7.5、温度25〜40℃、好ましく
は35〜37℃に設定するのが望ましい。メタン発酵工
程により得られる処理水6は、さらに生物酸化処理等の
後処理を行って放流する。
【0021】実施例1 ビート糖製造廃水5を被処理廃水として、図1に示した
処理方法で、3か月間にわたって連続通水テストを行っ
た。なお被処理廃水の水質および処理条件は次の通りで
ある。
【0022】被処理廃水の水質 pH=7.0〜7.5 水温=32〜35℃ CODcr=15000〜17000mg/l Caイオン含有量=3000〜5000mg/l 全糖類含有量=5000〜7000mg/l
【0023】処理条件 混合槽1; HRT=33分間 容量=150ml 被処理廃水5の供給量=3.3liter/日 酸発酵液7の添加量=3.3liter/日 固液分離槽2; HRT=1.8時間 容量=500ml 水面積負荷=10m3/m2・日 酸発酵槽3; HRT=5.5時間 容量=1500ml メタン発酵槽4; 容量=5000ml CODcr負荷=9.9〜11.2kg/m3・日
【0024】連続通水テストの結果は次の通りである。 各槽内液中のカルシウムイオン濃度 反応液9=1600〜2600mg/l 分離液12=200〜230mg/l 酸発酵液7=180〜200mg/l 処理水6=70〜160mg/l 上記結果から、被処理廃水5中のカルシウムイオンの大
部分は固液分離槽2で固液分離され、230mg/l以
下になることがわかる。3か月間にわたり連続通水を行
ったが、固液分離槽2以降の各配管へのスケールの付着
は非常にわずかであった。メタン発酵槽4内の汚泥中の
カルシウム含有率は3.5重量%(対SS)で、通水前
(テスト前)の含有率と差はなかった。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ビート糖
製造廃水に酸発酵液の一部を加えて、カルシウムを分離
した後、嫌気性処理を行うようにしたので、カルシウム
を含有するビート糖製造廃水から低コストで効率よくカ
ルシウムを除去して、効率よく嫌気性処理を行うことが
でき、これにより硬質のスケールの付着を抑制し、かつ
ビート糖製造廃水を効率よく処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のビート糖製造廃水の処理方法の実施態
様を示す系統図である。
【符号の説明】
1 混合槽 2 固液分離槽 3 酸発酵槽 4 メタン発酵槽 5 廃水 6 処理水 7 酸発酵液 8、13、14 攪拌機 9 反応液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 9/00 ZAB C02F 9/00 ZAB

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビート糖製造廃水中に含まれているカル
    シウムを水不溶性または難溶性の塩として分離除去した
    後、嫌気性処理する方法において、前記嫌気性処理を酸
    発酵工程と、それに引続くメタン発酵工程の2段階に分
    けて行い、前記酸発酵工程で生じた有機酸を含有する酸
    発酵液の一部を前記廃水に加え、廃水中に含まれている
    カルシウムを、有機酸とカルシウムとの不溶性化合物と
    して分離した後、嫌気性処理することを特徴とするビー
    ト糖製造廃水の処理方法。
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