JP2718467B2 - アルコール蒸留廃液の処理方法 - Google Patents

アルコール蒸留廃液の処理方法

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敏弘 山内
正克 柴田
眞彩美 青木
健二 細井
吉郎 和田
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通商産業省基礎産業局長
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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、アルコール蒸留廃液の
新規な処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】糖蜜を原料とするアルコール製造工程か
ら排出されるアルコール蒸留廃液は、黒褐色を呈し、有
機物を高濃度に含有しているために廃水処理は極めて困
難である。一方、同じアルコール蒸留廃液でも、焼酎製
造に起因するアルコール蒸留廃液の多くは海洋投棄さ
れ、ロンドン条約の対象となっている。いずれも廃水処
理が困難であり、低コストで効率良く処理する方法は未
だ見出されてはいない。
【0003】糖蜜を原料とするアルコール製造工程から
排出されるアルコール蒸留廃液は、1960年代には浮
遊性の嫌気性生物を用いた廃水処理装置が計画され実装
置化された。しかし、当時の技術レベルでは安定した処
理が得られずに、その後好気性生物を利用する活性汚泥
法に置き変わった。しかしながら、活性汚泥法でも色の
除去は不可能であり、酸化することによって更に色が濃
くなる傾向にあった。
【0004】糖蜜を原料とするアルコールを製造してい
る国は、東南アジアに多い。東南アジアの国々でのアル
コール蒸留廃液の処理は、広大な土地を利用した嫌気ラ
グーン法が多く採用されている。しかしながら、処理は
決して満足に行われてはおらず、不完全な水質のままの
黒色の排水を河川に放流している。
【0005】1980年代になって、ある種の嫌気性生
物が数mmの粒子を形成する性質を工業的に利用してUA
SB(Upflow Anaerobic Sludg
eBlanket)法と一般に呼ばれる嫌気的処理方式
が開発され、廃水処理装置は、よりコンパクトになり、
コストも大幅に低減できるようになった。この技術を利
用することによりアルコール蒸留廃液処理装置も同様に
コンパクトかつ低コストが可能になると考えられる。し
かし、未だ実装置化には至っていない。
【0006】アルコール蒸留廃液にUASB法を適用す
ることによって、より合理的な廃水処理装置が可能には
なったが、アルコール蒸留廃液が有する黒褐色の色は生
物処理で除去することはできない。色を除去する方法と
して油化処理技術を応用する手段が考えられる。油化処
理とは有機物を高温高圧処理することで、これを油分に
変える処理方法であり、これまで活性汚泥等の有機性汚
泥に対して実績を有している。
【0007】高濃度の有機物を含有するアルコール蒸留
廃液に油化処理を適用すると、エネルギー源としての油
分が回収できることは勿論、BODを大幅に除去するこ
とができ、さらに黒褐色の色を薄い黄色にまで脱色でき
る。油化処理することによりアルコール蒸留廃液の濃度
を大幅に低減することができるため、廃水処理の前処理
として効果的である。
【0008】油化処理及びUASB法が開発される前に
は、水質、外観ともにとても満足できる処理法は期待で
きず、あえてBOD20mg/L以下の処理水を得ようと
すると、広大な設置面積、多大な設備投資、そして労力
を必要とする維持管理に膨大なランニングコスト及び人
工を必要としていた。しかし、油化処理技術とUASB
法を組み合わせることにより脱色が可能で、コンパクト
な廃水処理装置が可能となった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法においても、アルコール廃液中の有機物を十分に分
解し、BODを十分に低下せしめるには至っていなかっ
た。この原因として、油化処理中にフェノール類が生成
し、このフェノール類が、次の嫌気的生物処理を妨害す
るためであることが明らかになった。したがって、本発
明は、フェノール類の妨害を除去することによって、ア
ルコール廃液を十分に分解処理することができる方法を
提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく種々検討した結果、アルコール蒸留廃液
を常法に従って油化処理した後、嫌気的生物処理を少な
くとも2段に分けて行えば、第1段階においてフェノー
ル類が大部分分解除去され、その結果第2段の嫌気的生
物処理において、残留する有機物が極めて効率よく分解
されることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完
成した。
【0011】従って本発明は、アルコール蒸留廃液を油
化処理し、次いで嫌気性生物処理する方法において、該
油化処理により生じたフェノール類を第1段の嫌気性生
物処理により分解除去した後、残留する有機物を次段の
嫌気的生物処理によりさらに分解することを特徴とする
アルコール蒸留廃液の処理方法を提供する。
【0012】
【具体的な説明】アルコール蒸留廃液の含有成分や色
は、アルコール発酵原料の種類等により異るが、現在最
も多く使用されている廃糖蜜を主原料として使用する場
合、蒸留廃液は黒褐色〜赤褐色であり、約40,000
mg/L程度のBODを含有し、フェノール類の含量はご
くわずかである。
【0013】本発明においては、まず、かかる蒸留廃液
を油化処理する。油化処理技術自体はすでに確立された
技術であり、本発明の特徴を構成するものではない。油
化処理技術は、有機物を含有する廃液を高圧及び高温で
処理することにより該有機物を油化するものであり、こ
れをアルコール蒸留廃液の処理に使用する場合、50〜
200気圧、200〜400℃にて0.5〜2時間の処
理が行われる。
【0014】この油化処理により、約40,000mg/
LのBODはおよそ半減して約20,000mg/Lとな
る。他方、フェノール類の含量は、アルコール蒸留廃液
の性質や油化処理条件等により異るが、通常、例えばお
よそ100mg/Lに上昇する。他方、色は著しく脱色さ
れて黄色となる。
【0015】本発明においては、上記のごとく油化法に
より前処理した廃液を少なくとも2段階に分けて嫌気的
生物処理を行う。嫌気的生物処理法としては、任意の常
法を用いることができるが、本発明において特に好まし
い方法は、それ自体すでに確立されている技術であるU
ASB(Upflow Anaerobic Slud
ge Blanket)法である。上記のごとく油化処
理した液をUASB法にかけるには、BOD容積負荷2
〜4kg/m3 ・日程度が好ましく、この範囲でのBOD
除去率は40〜50%程度であり、実用的な運転条件下
でこれ以上のBOD除去率を得ることはできない。この
様にBOD除去率に限界がある理由の1つは、油化処理
水にフェノール類が有意量含まれており、このフェノー
ル類が生物処理を妨害するためであると推定される。他
方、この第1段の嫌気処理によりフェノール類は約90
%除去される。
【0016】次に、本発明においては、前記第1段目の
嫌気的生物処理段階に続き、別の段階として、第2段目
の嫌気的生物処理を行う。この処理条件は第1段目の処
理条件と同様でよい。この第2段目の嫌気的生物処理の
後、第1段目及び第2段目の生物処理を合わせたBOD
除去率は高いものとなり、第1段階において容積負荷を
減少しただけでは得られないBOD除去率が達成され
る。好ましい態様では除去率は90〜95%に達し、フ
ェノールはほぼ完全に除去される。
【0017】第1段階での容積負荷を低下させただけで
は得られないBOD除去率が2段階処理により得られる
のが本発明の第一の効果である。すなわち、比較例2に
示すごとく、BOD容積負荷を4.0kg/m3 ・日とし
た場合に約45%のBODが除去されるのであるから、
BOD容積負荷率をその半分の2.0kg/m3 ・日にす
れば除去率は45%よりはるかに向上(例えば約75%
まで)するはずであるが、実際には参考例1に示すごと
く、BOD除去率はほとんど向上せず約50%に達しな
い。これに対して、実施例に示すごとく、嫌気的生物処
理を2段階に行えば、平均BOD負荷率3.0kg/m3
・日において、BOD除去率は90%以上に達する。こ
れは参考例1(BOD容積負荷率4.0kg/m3 ・日で
BOD除去率約45%)及び参考例2(BOD容積負荷
率2.0kg/m3 ・日でBOD除去率約50%)からは
予想できない高率である。
【0018】また、仮に、第2段の処理において、第1
段階と同様の除去効率が得られると仮定しても、本発明
の方法においては、その仮定よりもはるかに高い除去効
率が得られ、2段階処理を行うことにより相乗効果も得
られる。
【0019】すなわち、1段階当りの除去率を、フェノ
ールでは90%、BODでは50%とすれば、同じ除去
効率2段階の処理を行えば、フェノールについては約9
9%が除去されることになり、ほぼ完全に除去されると
予想されるが、BODは約75%が除去されると予想さ
れる。しかも、生物処理においては、それに関与する微
生物により資化・分解されやすい物質が優先的に分解・
除去されると予想されるから、第2段階目の除去効率は
第1段目の除去効率より劣ると予想するのが当業者の常
識であり、そうであれば、第1段及び第2段の嫌気的生
物処理を合わせたBOD除去率は75%に達しないと予
想される。
【0020】しかしながら実際には、全く予想外のこと
に、BOD除去率は90〜95%に達し、予想された値
よりはるかに高い。すなわち、嫌気的生物処理を2回行
うことによる相乗効果が明らかに認められる。
【0021】次に、本発明の実施に使用する装置の典型
的な1例を図2に示し、そしてこれに対応する従来技術
の装置を図1に示し、これらの図に言及しながら本発明
の方法及びそれに用いる装置を説明する。
【0022】図1はアルコール蒸留廃液の油化処理水を
UASBリアクター1段で処理した時の処理フローであ
り、従来技術に属するものである。油化処理水受槽1に
入れた油化処理水を揚水ポンプ2で一定量揚水し、中和
槽3に導き、撹拌機4で撹拌しながらpH計5を用いて、
油化処理水のpHを6.5〜7になるように、NaOH貯
槽6のNaOHをNaOH供給ポンプ7で送る。中和し
た油化処理水を供給ポンプ8でUASBリアクター9に
送り込み、処理を行なう。UASBリアクターには粒状
の嫌気性生物10が充填されており、嫌気性生物10に
よって油化処理水を処理した。処理水は処理水槽11で
受ける。
【0023】図2はアルコール蒸留廃液の油化処理水を
UASBリアクター2段で処理したときの処理フローで
あり、本発明に属するものである。油化処理水受槽1に
入れた油化処理水を、揚水ポンプ2で一定量揚水し、中
和槽3に導き、撹拌機4で撹拌しながらpH計5を用い
て、油化処理水のpHを6.5〜7になるように、NaO
H貯槽6のNaOHをNaOH供給ポンプ7で送る。中
和した油化処理水を供給ポンプ8でUASBリアクター
9に送り込み、処理を行なう。UASBリアクターには
粒状の嫌気性生物10が充填されており、嫌気性生物1
0によって油化処理水を処理する。処理水は処理水槽1
1で受けた後、2段目供給ポンプ12で2段目のUAS
Bリアクター13に送る。2段目のUASBリアクター
13には1段目と同様に、粒状の嫌気性生物14が充填
されており、2段目のUASBリアクター13で処理さ
れる。処理した上澄水は放流槽15に受ける。
【0024】
【実施例】次に、実施例及び比較例により、本発明をさ
らに具体的に説明する。比較例1.
【0025】アルコール蒸留廃液の油化処理水を水道水
で10倍希釈した液を処理対象水とした。10倍希釈し
た目的は、フェノールの阻害性を極力排除するためであ
る。図1に示した処理フローでUASB1段処理を行な
った。BOD容積負荷は2.0kg/m3 ・日と設定し
た。その結果フェノールは90.1%の除去率が得られ
たが、BODの除去率は48.6%であった。結果を表
1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】比較例2.
【0028】図1の処理フローで比較例1と同様に10
倍希釈水を用いて処理を行った。ただし、BOD容積負
荷は2倍の4.0kg/m3 ・日とした。その結果フェノ
ールは95.2%の高除去率を得ることができたが、B
ODは実施例その1の結果とほぼ同じ除去率で44.7
%であった。結果を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】実施例 図2のフローで処理を行った。処理対象水は比較例1及
び2と同様の、10倍に希釈した油化処理水を用いた。
BOD容積負荷は1段目6.0kg/m3 ・日、1段目+
2段目の平均BOD容積負荷は3.0kg/m3 ・日とし
て実施した。その結果1段目では実施例その1および実
施例その2と同様の除去率が得られたが、1段目+2段
目の除去率はフェノール100%BOD94.2%と大
幅に高い値が得られた。結果を表3に示す。
【0031】
【表3】
【0032】
【発明の効果】比較例1及び2並びに実施例の結果から
明白なように、1段処理ではBOD容積負荷を2kg/m
3 ・日に下げて運転してみたが、UASBリアクター内
部の嫌気性生物に対するフェノールの阻害が生じて低除
去率であった。しかし、2段処理した結果1段目ではフ
ェノールの影響が出てBODの処理性は向上しないが、
1段目でフェノールの大半が除去されてしまったため
に、2段目の嫌気性生物の活性が活発になって総合的に
1段目+2段目のBOD容積負荷3.0kg/m3 ・日と
高い条件下においてBODの高除去率を得ることが可能
になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来技術のアルコール蒸留廃液処理装
置の1例を示す図である。
【図2】図2は、本発明のアルコール蒸留廃液の処理法
を実施するための装置の1例を示す図である。
【符号の説明】
1…油化処理水受槽 2…揚水ポンプ 3…中和槽 4…撹拌機 5…pH計 6…NaOH貯槽 7…NaOH供給ポンプ 8…供給ポンプ 9…UASBリアクター 10…嫌気性生物 11…処理水槽 12…2段目供給ポンプ 13…2段目のUASBリアクター 14…嫌気性生物 15…放流槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 吉郎 神奈川県横浜市磯子区杉田7丁目1番地 722号 審査官 鈴木 由紀夫 (56)参考文献 特開 昭57−10390(JP,A) 特開 昭52−134606(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルコール蒸留廃液を油化処理し、次い
    で嫌気性生物処理する方法において、該油化処理により
    生じたフェノール類を槽内で第1段の嫌気的生物処理に
    より分解除去した後、前記第1段の槽とは異る槽内で、
    残留する有機物を次段の嫌気的生物処理により、更に分
    解することを特徴とするアルコール蒸留廃液の処理方
    法。
JP10781695A 1995-04-10 1995-04-10 アルコール蒸留廃液の処理方法 Expired - Lifetime JP2718467B2 (ja)

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