JP4433550B2

JP4433550B2 - 植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法

Info

Publication number: JP4433550B2
Application number: JP2000067504A
Authority: JP
Inventors: 元之依田; 佳美田口
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2001252687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法に係り、特に、イモ澱粉製造排水等の濃厚廃液を高負荷処理することができる嫌気性処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
馬鈴薯澱粉は馬鈴薯をすりおろして、馬鈴薯に含まれる澱粉粒子を水で晒した後固液分離することによって蛋白などの有機物を除去する方法により製造される。この水に晒して固液分離する工程は何段階にも分かれており、すりおろした馬鈴薯の最初（又は２段階目まで）の晒し、固液分離で得られる高濃度の廃液をデカンター排水と呼び、それ以降の晒し、固液分離工程で得られる排水をセパレーター排水と呼んでいる。デカンター排水は通常ＢＯＤ＝３０，０００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝２０，０００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ＝５，０００ｍｇ／Ｌ程度の濃厚廃液であり、セパレーター排水は通常ＢＯＤ＝１，０００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝２００〜４００ｍｇ／Ｌの低濃度排水である。
【０００３】
これらの排水のうち、高濃度のデカンター排水は生物処理等による水処理が難しいため、従来、そのまま畑地灌漑などの方法で地下浸透させていたが、地下水汚染や貯留中の廃液の腐敗臭の問題などが顕在化しており、近年では、嫌気性処理や活性汚泥処理などによって水処理されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、嫌気性処理等で水処理する場合、濃厚系のデカンター排水単独では嫌気性処理の処理速度が低下するため、ある程度の高負荷処理を行うためには希釈操作が必須であった。即ち、嫌気反応槽入口の流入水濃度が過度に高いと、メタン発酵の活性が急激に低下して、処理水質の悪化、異常発泡などの現象が見られ、処理不能に陥るため、嫌気反応槽入口で有機物濃度１０，０００ｍｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ以下（Ｔ−N濃度８００ｍｇ／Ｌ以下）、好ましくは３，０００〜８，０００ｍｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ（Ｔ−N５０〜５００ｍｇ／Ｌ）に維持するように希釈しながら処理する必要があった。しかし、このように希釈を行うことは、反応槽容量の増大、昇温用エネルギーの増大や処理水量の低減につながり、工業的に不利である。
【０００５】
このような問題は、馬鈴薯のようなイモ澱粉製造排水に限らず、コーヒー製造排水や果汁製造排水など、植物体を搾汁し、ある特定成分を抽出する際に生じる有機物濃度の高い排水に共通して生じる問題であり、消泡剤の添加のみでは解決し得なかった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、イモ澱粉製造排水等の植物エキス抽出排水を希釈することなく、或いは希釈倍率を従来より低くした上で、発泡を抑えて効率的に嫌気性処理して高水質の処理水を得る方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法は、被処理水である植物エキス抽出排水にナトリウムイオン源としてＮａＣｌを添加して嫌気性処理することを特徴とする。
【０００８】
本発明に従って、植物エキス抽出排水の嫌気性処理に当たり、ナトリウムイオン源を添加することにより、高負荷処理であっても発泡を抑制して効率的な処理を行うことができる。
【０００９】
本発明の方法は、特に、植物エキス抽出排水としてイモ澱粉製造排水を処理する場合に有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明においては、イモ澱粉製造排水等の植物エキス抽出排水、一般的にはこの排水を静置してあるいは凝集剤を添加して固液分離して得られる上澄み液にナトリウムイオン源を添加して嫌気性処理する。
【００１２】
このナトリウムイオン源としては、ＮａＣｌを用い、その添加量は、Ｎａ^＋量として５０〜１０００ｍｇ／Ｌ程度とするのが好ましい。ナトリウムイオン源添加量が上記範囲よりも少ないとナトリウムイオン源の添加効果が十分に得られず、多いと嫌気性微生物の活性がＮａ^＋により阻害される恐れがある。
【００１３】
ナトリウムイオン源の添加量は上記範囲内で被処理水の有機物濃度が高い場合は多く、低い場合は少なくするようにし、例えばジャガイモ澱粉製造排水を処理する場合であれば被処理水ＣＯＤ_Ｃｒが２００００〜３５０００ｍｇ／Ｌの場合、Ｎａ^＋量として１００〜１０００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ_Ｃｒが１５０００〜２００００ｍｇ／Ｌの場合、Ｎａ^＋量は５０〜５００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ_Ｃｒが６０００〜１５０００ｍｇ／Ｌであれば、Ｎａ^＋量は５０〜３００ｍｇ／Ｌの添加量とすることが好ましい。
【００１４】
本発明において、嫌気性処理自体は、従来と同様に行うことができ、その処理形式としては、嫌気条件下において、酸生成菌により排水中の有機物を有機酸に変換する酸発酵工程と、生成した有機酸を嫌気条件下においてメタン生成菌によりメタンに分解するメタン発酵工程との２工程を別の槽内で行う二相式、これらを単一の槽で行う一相式のいずれでも良い。
【００１５】
二相式の嫌気性処理装置は、主に酸発酵槽とその後段のメタン発酵槽で構成され、メタン発酵槽の処理水は場合により一部が酸発酵槽に返送され、残部は処理水として系外へ排出される。
【００１６】
一方、一相式の嫌気性処理装置では、嫌気槽内液を抜き出して再びこの嫌気槽に戻す循環ラインが設けられ、処理水の循環処理が行われる。
【００１７】
微生物の担持形式としては、ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ、流動床、固定床などの高負荷型のものが処理効率の面から好適である。このうち、ＵＡＳＢ法、即ち、上向流嫌気性汚泥床法 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process) は、メタン生成菌を、付着担体を用いることなく自己造粒又は核となる物質に造粒させてなる造粒汚泥（グラニュール）の汚泥床（スラッジブランケット）を形成した反応槽に、原水を上向流で通水して処理する方法であり、また、EＧＳＢ法、即ち、嫌気性膨張グラニュール床法（Expanded Granular Sludge Bed Process）は、同様にスラッジブランケットを形成した反応槽に流速を高めて上向流で通水して処理する方法であり、これらはいずれも反応槽中に１５０００〜７００００ｍｇ−ＶＳＳ／Ｌ程度の高濃度の微生物を保持することが可能であることから、０．３〜１．５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ程度の高いメタン生成活性を得て高負荷処理にて有機性排水中の有機物を効率良く分解除去することができるという利点を有する。
【００１８】
二相式の場合、酸発酵槽における処理は、浮遊性汚泥を用いて攪拌下で行っても良く、攪拌を行わずにＳＳの沈殿分離槽を兼ねる槽であっても良い。この酸発酵槽の処理条件は次のような条件とするのが好ましい。
【００１９】
〔酸発酵槽処理条件〕
ｐＨ：４〜８
温度：２５〜４０℃
滞留時間：１〜４８ｈｒ
メタン発酵槽はＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ、流動床、固定床等の高負荷型、特にグラニュール汚泥を用いて高負荷処理が可能なＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ槽が好ましく、このメタン発酵槽の処理条件は次のような条件とするのが好ましい。
【００２０】
〔メタン発酵槽処理条件〕
ｐＨ：６〜８．５
温度：２５〜４０℃
滞留時間：２〜４８ｈｒ
このメタン発酵槽の処理水は通常一部が酸発酵槽に返送される。即ち、酸発酵槽では通常、酸の生成でｐＨが低下し、一方、メタン発酵槽では処理によりｐＨが上昇するため、メタン発酵槽の処理水の一部を酸発酵槽に循環することによりｐＨ調整を行うことができるが、この循環は必ずしも必要とされずメタン発酵槽の処理水の全量を系外へ排出しても良い。
【００２１】
ナトリウムイオン源は、一相式の場合、嫌気性反応槽の入口或いは嫌気性反応槽であるが、二相式の場合は、ナトリウム濃度は変化しないため、酸発酵槽の入口、酸発酵槽、メタン発酵槽入口、メタン発酵槽のいずれであっても良い。
【００２２】
本発明の方法では、ナトリウムイオン源を添加することにより、植物エキス抽出排水を無希釈で、或いは、従来に比べて少ない希釈倍率で処理することが可能となる。本発明の方法では、植物エキス抽出排水の希釈の程度は嫌気性処理の負荷によって異なり、例えば、３〜５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ程度の比較的低い負荷であれば全く希釈を行うことなしにＣＯＤ_Ｃｒが２００００〜３５０００ｍｇ／Ｌ程度の排水を処理することができる。負荷を５〜１０ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ程度とする場合は被処理水ＣＯＤ_Ｃｒが１５０００〜２００００ｍｇ／Ｌ程度となるよう１．５〜２倍程度に希釈することで発泡を抑えて高水質の処理水を安定に得ることができる。また、１０ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ程度の比較的高い負荷であれば、被処理水ＣＯＤ_Ｃｒが６０００〜１５０００ｍｇ／Ｌ程度となるよう２〜６倍程度に希釈するのが好ましい。
【００２３】
なお、希釈水としては、工業用水等を用いても良いが、嫌気性処理水を脱窒処理或いは更にＢＯＤ除去処理して得られる処理水を用いるのが有利である。
【００２４】
本発明ではナトリウムイオン源による発泡抑制効果で消泡剤を用いることなく処理することも可能であるが、負荷と希釈倍率によっては５〜２０ｍｇ／Ｌ程度の消泡剤の添加が必要となる場合もある。
【００２５】
本発明による植物エキス抽出排水の嫌気性処理後は、通常、窒素除去及び／又はＢＯＤ除去を行うことが好ましいが、この方法としては、以下のような処理方法を採用することができる。
【００２６】
(1) 脱窒素＋硝化＋第二脱窒素＋再曝気＋沈殿
(2) 好気ＢＯＤ除去＋アンモニアストリッピング＋硝化＋脱窒素＋再曝気
(3) アンモニアストリッピング＋脱窒素＋硝化＋第二脱窒素＋再曝気
なお、これらの他にも、放流水質に合わせた処理方法が多数あり、状況に応じた処理方法を適宜選択することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２８】
説明の便宜上、まず比較例を挙げる。
【００２９】
比較例１〜４
ジャガイモ澱粉のデカンター排水を自然沈降させた上澄み液をそのまま、或いは希釈して嫌気性処理の原水とし、以下の実験を行った。原水及び上澄み液の水質は表１に示す通りである。
【００３０】
【表１】

【００３１】
上記上澄み液を無希釈で或いは表２に示す希釈倍率で希釈して、図１に示すフローで処理した。
【００３２】
【表２】

【００３３】
各槽の仕様及び処理条件等は以下の通りであり、ＵＡＳＢ槽２の処理水は原水量の３倍量を酸発酵槽１に循環した。また、ＵＡＳＢ槽２では、槽内の上昇流速を０．５ｍ／ｈｒに維持するために自己循環を行った。また、酸醗酵槽には必要に応じて消泡剤を添加した。
【００３４】
〔酸発酵槽〕
容量：２Ｌ，温度：３０〜３５℃
内部をポンプで攪拌すると共にアンモニアの生成によりｐＨが上昇するためＨＣｌでｐＨ６．５〜７．５に調整した。また、メタン菌の活性維持のために微量金属としてＦｅ^２＋を１０ｍｇ／Ｌ、Ｃｏ^２＋、Ｎｉ^２＋を各々０．１ｍｇ／Ｌ添加した。
【００３５】
〔ＵＡＳＢ槽〕
内径１０ｃｍ、高さ１２０ｃｍ、有効容量８．５Ｌ。内部にビール工場排水を処理している実装置から採取したグラニュール汚泥４Ｌを汚泥濃度がＶＳＳとして５７０００ｍｇ／Ｌとなるよう充填した。
【００３６】
通水条件（ＣＯＤ_Ｃｒ負荷）を表３に示すように変えて処理を行い、ガス発生量、ＣＯＤ_Ｃｒ除去率の経時変化を調べ、結果をそれぞれ図４，５に示した。
【００３７】
【表３】

【００３８】
図４，５より次のことが明らかである。
【００３９】
無希釈の比較例１、２倍希釈の比較例２は運転開始直後からガスの発生量が比較例３，４と比較して悪く、５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙでの処理は不可能であった。また、反応槽内の発泡が著しく、消泡剤を２０〜３０ｐｐｍ添加しなければならなかった。
【００４０】
４倍希釈の比較例３は３ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙでは除去率も８０％以上維持されて処理効率もまずまずであったが、５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ以上では除去率は低下した。泡の出方はやはり著しく、消泡剤を約１０〜２０ｐｐｍ添加し、ようやく処理を維持することができた。
【００４１】
６倍希釈の比較例４では、泡の発生状況は多少良い程度で消泡剤の添加が不可欠であった（１０〜２０ｐｐｍ）。しかし、ＣＯＤ_Ｃｒ負荷１１ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙでも除去率は８０％を維持しており、ガス発生量も負荷の増大に伴って上昇しており、メタン発酵が良好に推移していたことが確認された。
【００４２】
実施例１〜４
比較例１〜４において、それぞれデカンター排水の上澄み液にＮａＣｌをＮａ^＋として１０００ｍｇ／Ｌ添加した後水道水で希釈したこと以外は同様にして（従って、実施例１は無希釈Ｎａ^＋濃度１０００ｍｇ／Ｌ、実施例２は２倍希釈Ｎａ^＋濃度５００ｍｇ／Ｌ、実施例３は４倍希釈Ｎａ^＋濃度２５０ｍｇ／Ｌ、実施例４は６倍希釈Ｎａ^＋濃度約１６５ｍｇ／Ｌ）処理を行い、ガス発生量、ＣＯＤ_Ｃｒ除去率の経時変化を調べ、結果を図２，３に示した。
【００４３】
図２，３より次のことが明らかである。
【００４４】
無希釈の実施例１では運転開始直後からガスの発生量が他の実施例２〜４と比較して悪かったが、５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙでの処理は可能であった。ただし、反応槽内にて発泡が著しく、消泡剤を１０〜２０ｐｐｍ添加しなければならなかった。
【００４５】
２倍希釈の実施例２では、実施例１の状況と比較すると改善され、発泡性もやや改善された。除去率は５ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙの段階では８０％台を維持した。しかし、８ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙの負荷では７０％台に、また１１ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙの負荷では６０％台まで低下した。
【００４６】
４倍希釈の実施例３では実施例１と異なり、１１ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙの負荷でも除去率は良好であり、ガス発生も良好であった。泡の出方も低減し、消泡剤を５〜８ｐｐｍ添加すれば問題無く処理可能であった。
【００４７】
６倍希釈の実施例４では、泡の発生状況は少なく殆ど消泡剤の添加は不要であった。負荷１１ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙでも除去率は８０〜９０％を維持しており、ガス発生量も負荷の増大に伴って上昇しており、メタン発酵が良好に推移していたことがわかる。
【００４８】
以上の結果から、Ｎａ^＋を添加した実施例１〜４は、Ｎａ^＋を添加していない比較例１〜４に比べて、それぞれ発泡性、処理効率が改善されており、Ｎａ^＋の添加により、高負荷条件下での嫌気処理効率の向上と発泡抑制効果が得られることが確認された。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法によれば、イモ澱粉製造排水等の植物エキス抽出排水を希釈することなく、或いは希釈倍率を従来より低くした上で、発泡を抑えて効率的に嫌気性処理して高水質の処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例における処理フローを示す系統図である。
【図２】実施例１〜４におけるガス発生量の経時変化を示すグラフである。
【図３】実施例１〜４におけるＣＯＤ除去率の経時変化を示すグラフである。
【図４】比較例１〜４におけるガス発生量の経時変化を示すグラフである。
【図５】比較例１〜４におけるＣＯＤ除去率の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１酸発酵槽
２ＵＡＳＢ槽

Claims

被処理水である植物エキス抽出排水にナトリウムイオン源としてＮａＣｌを添加して嫌気性処理することを特徴とする植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法。
請求項１において、該植物エキス抽出排水がイモ澱粉製造排水であることを特徴とする植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法。
請求項２において、ナトリウムイオン源の添加量が、被処理水ＣＯＤ _Ｃｒが２００００〜３５０００ｍｇ／Ｌの場合、Ｎａ ^＋量として１００〜１０００ｍｇ／Ｌ、被処理水ＣＯＤ _Ｃｒが１５０００〜２００００ｍｇ／Ｌの場合、Ｎａ ^＋量として５０〜５００ｍｇ／Ｌ、被処理水ＣＯＤ _Ｃｒが６０００〜１５０００ｍｇ／Ｌの場合、Ｎａ ^＋量として５０〜３００ｍｇ／Ｌであることを特徴とする植物エキス抽出排水の嫌気性処理方法。