JP4468730B2

JP4468730B2 - パストライザの排水回収装置、およびパストライザ排水回収システム

Info

Publication number: JP4468730B2
Application number: JP2004118265A
Authority: JP
Inventors: 久直狩野
Original assignee: 日本錬水株式会社
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-04-13
Also published as: JP2005296414A

Description

本発明は、缶、びん等の容器に充填した飲料などの製品に対して殺菌を施す殺菌装置の水処理に係り、より詳しくは、殺菌装置として例えばパストライザ等からの排水を回収する排水回収装置等に関する。

缶、びん等の容器に充填した飲料などの製品に例えば熱水を浴びせて殺菌を行う殺菌装置としては、パストライザやレトルト等が知られている。これらの殺菌装置では、加熱殺菌を行った製品を冷却するために多量の水が使用・排出されており、用水使用量節減のために排水回収が要望されている。
例えばパストライザ排水の性状は、温度４０〜５０℃で、製品を容器に充填した際に容器に付着した製品成分(コーヒー、茶、果汁、シロップなど)やスライダと呼ばれるコンベア潤滑剤の成分(カチオン系、アニオン系及びノニオン系界面活性剤等)などを含んでいる。これらの汚染物質は、パストライザ排水中では、懸濁物質および溶解物質として存在している。

このようなパストライザ排水を処理して回収する方法としては、例えば逆浸透(ＲＯ：Reverse Osmosis)膜を用いた逆浸透膜装置(以下、ＲＯ装置と記す)を用いる方法が提案されている(例えば、非特許文献１参照。)。この非特許文献１によれば、パストライザ排水中の不純物成分はＲＯ装置によって除去され、良質の処理水を得ることができる。
また、公報記載の従来技術として、パストライザ内部の水循環、冷却領域の貯留水への冷熱供給および省エネ・省水の最適化計算方法によって、省エネとともに省水を図るパストライザが提案されている(例えば、特許文献１参照。)。

安達晋、"清涼飲料における水回収リサイクルシステム"、ソフトドリンク技術資料、２００２年１号、第１３３−１４７頁特開２００３−２００１５号公報(第２−３頁、図１)

しかしながら、例えば上記非特許文献１では、排水中の界面活性剤の逆浸透膜面への吸着等の有機物汚染によって透過水流量が減少することは避け難い。これに対しては、ＲＯ装置の前処理を強化、逆浸透膜の透過流束設計値を低めの設定および逆浸透膜の定期的な薬品洗浄等を行う等の方策があるが、装置が大型化しかつ運転管理が煩雑化してしまう。
また、上記特許文献１記載のパストライザでは、排水中の不純物を除去せずに水の循環使用を続けるので、汚染物質がパストライザ貯留水中に蓄積し、貯留水の濁度や過マンガン酸カリウム消費量が増加してしまう短所がある。これに対しては、貯留水を新水に入れ替えることによって貯留水水質が飲用適の水質基準を超過することは回避できるが、運転管理が煩雑になってしまう。さらに、貯留水の有機物濃度が高くなると残留塩素濃度を維持するために次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系殺菌剤の添加量が多くなり、トリハロメタン等の有害な消毒副生成物が増加する危険がある。

このように、例えばパストライザの排水については適切な回収装置がなかったので、ほとんど排水処理装置へ送られるか、下水道放流されていた。しかしながら、水資源の有効活用、排水量低減による水環境への負荷低減の見地から、飲料工場では最も排水量が多い機器の一つであるパストライザ等の殺菌装置からの排水を効率的に回収する装置が望まれている。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、パストライザに代表される殺菌装置からの排水を効率的に処理して回収することで、水資源の有効活用を図ることにある。

一般に、例えばパストライザの予熱領域、殺菌領域、冷却領域は、それぞれ１〜３槽程度の貯水槽に区切られており、各貯水槽の排水は、各貯水槽に取り付けられたオーバーフロー管からそれぞれ排出され、合流後系外に排出されている。本発明者等は、パストライザの各貯水槽の排水の流量、水質および水温を調査し、その調査結果を解析した。その結果、パストライザの冷却領域最後尾の貯水槽の排水については、排水量はパストライザの全排水量の８０〜９０％程度を占めるが、製品を充填した容器や搬送装置から持ち込まれる懸濁物質量は、パストライザ排水全体に含まれる懸濁物質量の３０〜４０％程度であった。また、製品を充填した容器や搬送装置から持ち込まれるＣＯＤ量は、パストライザ排水全体に含まれるＣＯＤ量の２０〜３０％程度であり、さらに冷却領域最後尾の貯水槽の排水の水温３５〜４０℃程度で、パストライザの全排水を合流させた排水の温度４０〜４５℃程度よりも低いことが判明した。そこで、冷却領域最後尾の貯水槽の排水を分別して回収することによって効率的な排水回収が行えることを本発明者等は見出し、本発明に至った。

即ち、本発明は、容器に液体を充填した製品について予熱領域、殺菌領域、および冷却領域の各領域を通過させて製品の予熱、殺菌および冷却を行い、各領域から排水を排出するパストライザに接続され、このパストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水のみを分別回収してパストライザへの補給水として供給するパストライザの排水回収装置であって、このパストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水を冷却する熱交換器と、この熱交換器を経由した後または経由する前の排水に含まれる懸濁物質を除去する除濁装置とを含み、この熱交換器と除濁装置とを経由した排水をパストライザへの補給水として供給することを特徴とする。本発明では、排水を回収して循環を続けると製品を充填した容器や搬送装置から懸濁物質が水中に蓄積するので、これを除去するために除濁装置を設置している。ここで、熱交換器の下流側に除濁装置を配置すると、耐熱性を有しない除濁装置を使用することが可能となり、コストを削減できる点から好ましい。また、熱交換器の上流側に除濁装置を配置すると、除濁装置における許容透過流量の範囲内で透過流量を大きくすることができる点で優れている。尚、冷却領域の最終槽には、水切槽等が含まれる場合もある。

また、除濁装置により除濁された排水に対して次亜塩素酸ナトリウムを添加する次亜塩素酸ナトリウム添加装置をさらに含むことを特徴とすれば、残留塩素の不足分を補うことができる点で好ましい。即ち、排水を回収して循環を続けると水中の残留塩素が減少するので、これを補うために次亜塩素酸ナトリウムを添加することが望まれる。
さらに、除濁装置により除濁された排水中の溶解性不純物を除去する逆浸透膜装置を含むことを特徴とすることができる。この逆浸透膜装置としては、逆浸透(ＲＯ)膜を用いたＲＯ装置の他、ルーズＲＯ膜とも呼ばれるナノろ過(ＮＦ)膜を用いたナノろ過装置を含む。ＲＯ装置またはナノろ過装置によって排水中の糖類などの製品成分やスライダの成分である界面活性剤などの溶解性有機物を除去できるので、より良質の処理水を得ることが可能となる。
またさらに、この除濁装置は、精密ろ過(ＭＦ)膜を用いた精密ろ過装置(ＭＦ装置)または限外ろ過(ＵＦ)膜を用いた限外ろ過装置(ＵＦ装置)であることを特徴とすることができ、さらに拡張して、ＲＯ装置やＮＦ装置などの逆浸透膜装置を単独に用いることを特徴とすることもできる。

一方、本発明は、パストライザ排水回収システムとして把握することができる。このパストライザ排水回収システムは、容器に液体を充填した製品について予熱領域、殺菌領域、および冷却領域の各領域を通過させて製品の予熱、殺菌および冷却を行い、各領域から排水を排出するパストライザと、このパストライザに接続され、パストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水のみを分別回収してパストライザへの補給水として供給する排水回収装置とを備え、この排水回収装置は、冷却領域の最終槽から排出される排水を冷却する熱交換器と、熱交換器を経由した後または経由する前に排水に含まれる懸濁物質を除去する除濁装置とを含み、この熱交換器とこの除濁装置とを経由した排水をこのパストライザへの補給水として供給することを特徴とする。

本発明によれば、パストライザから排出される排水を効率的に回収し、パストライザで再使用できる良質の水を安定して得られるので、用水量低減による水資源節約と排水量低減による水環境への負荷低減を図ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は、本実施の形態が適用される殺菌装置としてパストライザ排水回収システム１の全体構成を示した図である。図１に示すパストライザ排水回収システム１では、加熱殺菌冷却装置としてのパストライザ５０と、このパストライザ５０の排水を回収する排水回収装置１０とを備えている。パストライザ５０は、予熱、殺菌、冷却の各機能に分かれており、図１に示す例では、第１槽である予熱領域５０−１、第２槽である第１の殺菌領域５０−２、第３槽である第２の殺菌領域５０−３、第４槽である第１の冷却領域５０−４、および冷却領域の最終槽として第５槽である第２の冷却領域５０−５、の５つの領域が示されている。各領域にて洗浄や殺菌等に用いられた水は、排水管５１を介して排水され、図示しない排水処理設備から放流される。尚、図１では、第２の冷却領域５０−５に水切槽などの付属槽を含んでいる。

図２(ａ),(ｂ)は、パストライザ５０からの排水調査結果を示した図である。図２(ａ)には各槽ごとに、各槽からの排水の流量(ｍ^３/ｈ)、濁度(度)、化学的酸素要求量であるＣＯＤ(ｍｇ/ＬａｓＯ)、温度(℃)の測定結果が示されている。また、図２(ａ)には、これらの排水との比較材料として、一般水道水である市水のデータが示されている。図２(ｂ)には、これらの考察結果が示されている。図２(ｂ)に示すように、第１槽(予熱領域５０−１)から第４槽(第１の冷却領域５０−４)までの排水の流量は全てを総合しても高々１.９(ｍ^３/ｈ)程度であるのに対し、冷却領域の最終槽である第５槽(第２の冷却領域５０−５)および水切槽を加えた排水流量は１５.９(ｍ^３/ｈ)と大きい。全体からの割合で見ると、第１槽〜第４槽までの流量は１１％程度であり、冷却領域の最終槽では８９％となっている。また、濁度やＣＯＤ、温度を比較すると、第１槽(予熱領域５０−１)から第４槽(第１の冷却領域５０−４)までは濁度やＣＯＤが非常に高く、また排水の温度も非常に高い。一方、第５槽(第２の冷却領域５０−５)および水切槽を加えた冷却領域の最終槽では、排水の濁度、ＣＯＤが共に低く、また排水の温度も３７.７℃程度と低くなっている。

図３は、図２(ａ),(ｂ)に示す調査結果をまとめたものである。第１槽(予熱領域５０−１)から第４槽(第１の冷却領域５０−４)までの合計と、第５槽(第２の冷却領域５０−５)および水切槽を加えた冷却領域の最終槽とについて、流量の比率(％)、製品容器等から混入する懸濁物質の比率(％)、製品容器等から混入するＣＯＤの比率(％)、温度(℃)、排水１ｍ^３を２５℃まで冷却する際に除去すべき熱量(ｋｃａｌ/ｈ)が示されている。冷却領域の最終槽では、流量として全排水量の８０〜９０％程度を占め、パストライザ排水全体に含まれる懸濁物質量およびＣＯＤ量は、それぞれ全体の３０〜４０％程度、全体の２０〜３０％程度と低い。更に、冷却領域の最終槽の温度は３５〜４０℃と低く、排水１ｍ^３を２５℃まで冷却する際に除去すべき熱量も１０,０００〜１５,０００(ｋｃａｌ/ｈ)と小さくて済む。即ち、図２および図３の調査結果を考察すると、排水を回収して再利用する際には、第１槽(予熱領域５０−１)から第４槽(第１の冷却領域５０−４)までの排水を回収することの意味は非常に少なく、経済的に回収による効果が期待できない。その一方で、第５槽(第２の冷却領域５０−５)は市水に近い状態の排水が大量に排出されることから、この第５槽(第２の冷却領域５０−５)からの排水を回収することによる経済的な効果が非常に高いことを発明者等は見いだすに至った。本実施の形態では、この第５槽(第２の冷却領域５０−５)からの排水を排水回収装置１０で回収し、パストライザ５０へ戻すことで、水資源の最も効率的な再利用を図っている。

図１に示す排水回収装置１０は、基本的な構成として、パストライザ５０の冷却領域の最終槽である第２の冷却領域５０−５からの排水を受ける原水槽１１、第２の冷却領域５０−５からの排水を冷却する第１熱交換器１３および第２熱交換器１８、精密ろ過(ＭＦ：Micro Filtration)膜によって排水中の懸濁物質を除去するＭＦ装置１４、このＭＦ装置１４によってろ過されたろ過水を貯留するＭＦ処理水槽１５を備えている。

パストライザ５０の冷却領域の最終槽である第２の冷却領域５０−５からの排水は、原水導入管２１を通して原水槽１１に受け入れられ、貯留される。原水槽１１と第１熱交換器１３とは原水管２２で接続され、この原水管２２には原水ポンプ１２が設置されている。排水は原水ポンプ１２により第１熱交換器１３に送られる。一般に、この原水の温度は３５〜４０℃程度であり、残留塩素を含んでいる。

第１熱交換器１３には、冷却水を冷却塔から第１熱交換器１３に供給する冷却水管２３、熱交換に用いられた冷却水を第１熱交換器１３から冷却塔へ戻す冷却水戻し管２４が接続され、図示しない温度調節機構によって、３５〜４０℃の原水は３０℃程度に冷却される。第１熱交換器１３とＭＦ装置１４とはＭＦ供給水管２５で接続され、第１熱交換器１３で冷却されたＭＦ供給水は原水ポンプ１２の圧力によってＭＦ装置１４に送られる。

ＭＦ装置１４の基本構成は、ろ過を行う精密ろ過膜モジュール(以下ＭＦモジュールと記す)および付属する配管、弁類、計測制御機器である。ＭＦモジュールには精密ろ過膜が内蔵されている。精密ろ過膜は、０.０２〜数μｍの微粒子および微生物をろ過により分離するために用いる膜である。一般に、ＭＦ供給水は残留塩素を含んでいるので、ＭＦモジュールとしては、耐塩素性を有するものが好適である。材質としては、酢酸セルロース、ポリエチレン、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)ポリスルホン、セラミック等が好ましい。
ＭＦ供給水は、精密ろ過膜によってろ過されＭＦ供給水中の懸濁物質が除去される。ＭＦ装置１４からの処理水は、ＭＦ装置１４とＭＦ処理水槽１５とを接続するＭＦ処理水管２６を通してＭＦ処理水槽１５へ送られ、貯留される。ＭＦ装置１４での水回収率、すなわち原水量に対する処理水量の割合は、ＭＦモジュールの銘柄や運転条件等によって異なるが、一般に９５％程度である。

また、ＭＦ処理水管２６とは別に、ＭＦ処理水槽１５とＭＦ装置１４の間はＭＦ逆洗用水管２７で接続され、ＭＦ逆洗用水管２７にはＭＦ逆洗ポンプ１７が設置されている。このＭＦ逆洗ポンプ１７を駆動しＭＦ処理水の一部をＭＦモジュール内の精密ろ過膜にろ過時とは逆向きに通すことによって精密ろ過膜は洗浄される。精密ろ過膜の洗浄排水は、ＭＦ装置１４に接続したＭＦ洗浄排水管２８によって系外に排出される。ＭＦ装置１４では、このろ過操作と逆洗操作が交互に行われる。逆洗操作の頻度は、ＭＦモジュール銘柄や運転条件等によって異なるが、３０〜６０分に１回程度行う。

ＭＦ装置１４の洗浄操作には、上記以外にも空気による逆洗を行う方法や水による逆洗に加えて気泡による精密ろ過膜の原水側洗浄を行う方法等があるが、ＭＦモジュールの銘柄に応じて精密ろ過膜から懸濁物質を剥離してろ過性能を回復できる適切な方法を採用する。
また、ＭＦ装置１４と原水槽１１との間はＭＦ循環水管２９で接続されており、ＭＦモジュールに供給されたＭＦ供給水の一部は精密ろ過膜を通過せずにＭＦモジュールから排出され、ＭＦ循環水管２９によって原水槽１１へ循環される。この循環によって、懸濁物質のＭＦモジュールによる閉塞が軽減される。

ＭＦ処理水槽１５には補給水管３０が接続されている。パストライザ５０の冷却領域の最終槽(第２の冷却領域５０−５)の貯水槽以外の貯水槽の排水やＭＦ装置１４の洗浄排水の排出によって系内の水量が不足するので、不足分をこの補給水管３０からＭＦ処理水槽１５に補給する。補給水としては、水道水等の飲用適の水が好適である。ＭＦ処理水槽１５と第２熱交換器１８とはＭＦ処理水管３１で接続され、このＭＦ処理水管３１には、ＭＦ処理水ポンプ１６が設置されている。

第２熱交換器１８には、冷水をチラーから第２熱交換器１８に供給する冷水管３２および熱交換に用いた冷水を第２熱交換器１８から冷却塔へ戻す冷水戻し管３３が接続されており、図示していない温度調節機構によって、約３０℃のＭＦ処理水は２５℃程度に冷却される。第２熱交換器１８とパストライザ５０とはパストライザ供給水管３４によって接続されており、第２熱交換器１８でさらに冷却されたＭＦ処理水は、ＭＦ処理水ポンプ１６の圧力によってパストライザ５０に送られる。
尚、第１熱交換器１３だけで十分な冷却効果が得られる場合には、第２熱交換器１８を省略することができる。

ここで、本実施形態のＭＦ装置１４に代えて、限外ろ過(ＵＦ：Ultra Filtration)膜を用いたＵＦ装置を用いてもよい。ＵＦ装置の基本構成はＭＦ装置１４と同様であり、限外ろ過膜を内蔵したＵＦモジュールにより原水(排水)のろ過を行う。限外ろ過膜は、数１０００〜数１０万の分子量の溶質あるいは数ｎｍ〜数μｍ程度の粒子をろ過によって分離するために用いる膜である。後述するナノろ過膜と精密ろ過(ＭＦ)膜の中間の分離性能を有している。ＭＦモジュールと同様に、耐塩素性を有するＵＦモジュールが好適である。材質としては、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル等が好ましい。このように、限外ろ過膜は、精密ろ過膜よりも微細な粒子を捕集できるという特徴を有する。また、ＵＦ装置の水回収率はＭＦ装置１４と同程度である。

尚、原水(排水)のろ過としては、ナノろ過(ＮＦ：Nano Filtration)膜を用いたＮＦ装置や、逆浸透(ＲＯ)膜を用いたＲＯ装置を用いることも可能である。
ナノろ過(ＮＦ)膜は、１ｎｍ(ナノメーター)前後のサイズを持つ分子や溶質を分離するために用いられる膜である。限外ろ過(ＵＦ)膜と逆浸透(ＲＯ)膜の中間の分離性能を有しており、ルーズＲＯ膜とも呼ばれている。材質としては、本実施の形態では、例えば酢酸セルロースが好適である。膜材質がポリアミドのＮＦ膜も広く使用されているが、耐塩素性がないことから、本実施の形態のような用途には好適とは言えない。ポリアミドのＮＦモジュールを使用する場合には、ＮＦ供給水に亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添加して残留塩素を除去し、ＮＦモジュールに通水する必要がある。かかる場合には、ＮＦ処理水に次亜塩素酸ナトリウムを添加することが必要である。
また、逆浸透(ＲＯ)膜は、逆浸透現象を利用して溶媒と溶質を分離するための選択透過性の膜である。本実施の形態に用いる場合には、耐塩素性を有する逆浸透膜モジュール(以下ＲＯモジュールと記す)が好適である。材質としては酢酸セルロースが良好であり、膜材質がポリアミドのＲＯ膜も広く使用されているが、耐塩素性がない点で、本実施の形態における用途には好適とは言えない。使用する場合には、ポリアミドのＮＦモジュールと同様の措置が必要である。

また、図１に示す例では、第１熱交換器１３の下流側にＭＦ装置１４を配置している。例えば、耐熱性を有しない一般のＭＦモジュールやＵＦモジュールでは、使用のための上限温度(使用上限温度)が３５〜４５℃程度である。第１熱交換器１３によって、排水(原水)が３０℃程度に冷却された後にＭＦ装置１４のＭＦモジュール等に通水される構成を採用する場合には、耐熱性を有しない一般のＭＦモジュール等を使用することが可能であり、モジュールコストを削減できる点からも好ましい。また、第１熱交換器１３で原水(排水)温度の変動を吸収することができることから、ＭＦモジュール等の透過流量を安定させることができる効果もある。即ち、温度が１℃上昇すると、透過流量は３％程度増加する。この透過流量が設計値を超えて増加すると膜閉塞のおそれがあることから、透過流量を安定させることの意味は大きい。

一方、ＭＦ装置１４等では、使用上限温度が９０〜１００℃程度といった耐熱性を有するＭＦモジュール等が用いられる場合がある。かかる耐熱性を有するＭＦモジュール等を用いる場合には、第１熱交換器１３の上流側にＭＦ装置１４等を配置することができる。第１熱交換器１３の上流側にＭＦ装置１４等を配置した場合には、より低い圧力で通水(ろ過)することができるので、ポンプ動力を小さくすることができる。即ち、温度が１℃上がると透過流量は約３％増加するので、モジュール１本あたりの許容透過流量の範囲内で透過流量を大きくすることができる。従って、ＭＦモジュール等の本数を少なくすることができる点で好ましい。

但し、耐熱性を有する膜モジュール銘柄は少なく、価格は高い。例えば、膜材質として、
・ＭＦモジュール：ポリエチレン
・ＵＦモジュール：ポリスルホン
・ＮＦモジュール：ポリビニルアルコール、ポリアミド
・ＲＯモジュール：ポリアミド
が挙げられるが、これらの膜材質の膜モジュール全てが耐熱性を有するのではなく、これらのうちのごく一部の銘柄に耐熱性を有するものがある。
また、ポリビニルアルコール、ポリアミドの耐熱性ＲＯモジュールには耐塩素性がない。これらを使用する場合には、ＲＯ供給水に亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添加し、残留塩素を除去してＲＯに通水する必要がある。かかる場合には、ＲＯ処理水に次亜塩素酸ナトリウムを添加することが必要となる。

以上、詳述したように、本実施の形態によれば、冷却領域最終槽(第２の冷却領域５０−５)からの３５〜４０℃の排水を回収するので、回収した水１ｍ^３を２５℃まで冷却する際に除去すべき熱量は、パストライザ５０の全排水を合流させた場合の４０〜４５℃の排水を回収する場合に比べて３０％程度少なく、効率的に排水を回収できる。また、本実施の形態では、パストライザ５０からの排水全体の７５〜８５％程度をパストライザ５０に回収することができる。さらに、本実施の形態によれば、パストライザ５０からの排水の全量を原水槽１１へ導入する場合に比べて、原水中の懸濁物質量が６０〜７０％低減されており、ＭＦ装置１４への懸濁物質の負荷が低いので、濁度の低い回収水を安定して得ることができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２では、実施の形態１の構成に加えて、排水における残留塩素の不足分を補うための次亜塩素酸ナトリウム添加装置６０を設けた点に特徴がある。尚、実施の形態１と同様の機能については同様の符号を用い、ここではその説明を省略する。

図４は、実施の形態２が適用されるパストライザ排水回収システム１の全体構成を示した図である。実施の形態２における排水回収装置１０は、図１に示す基本的な構成に、ＭＦ処理水管３１へ次亜塩素酸ナトリウムを添加する次亜塩素酸ナトリウム添加装置６０を加えた構成となっている。この次亜塩素酸ナトリウム添加装置６０は、次亜塩素酸ナトリウムが貯蔵されている次亜塩素酸ナトリウム槽６１と、ＭＦ処理水管３１に次亜塩素酸ナトリウムを搬送する次亜塩素酸管６２と、次亜塩素酸管６２に設置され次亜塩素酸ナトリウムをＭＦ処理水管３１に供給する次亜塩素酸ポンプ６３と、残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定器６４とを少なくとも備えている。次亜塩素酸ナトリウム添加装置６０では、ＭＦ処理水管３１に取り付けられた残留塩素濃度測定器６４で残留塩素濃度を測定し、残留塩素濃度が設定値を下回る場合に、図示していない残留塩素濃度調節機器によって残留塩素不足分を補うように次亜塩素酸の流量を調節して添加する。即ち、残留塩素濃度調節機器は、残留塩素濃度に基づいて次亜塩素酸ポンプ６３を制御し、ＭＦ処理水管３１の残留塩素濃度が所定の値となるように次亜塩素酸ナトリウムを供給している。この残留塩素濃度の設定値は、例えば１ｍｇ/Ｌ程度とする。
尚、本実施の形態において、次亜塩素酸ナトリウム添加装置６０によって次亜塩素酸ナトリウムを添加する位置は、ＭＦ装置１４の下流側としているが、上流側とすることも可能である。

一般に、排水を循環していると、汚れが入ってくるために塩素が次第に減ってきてバクテリアが繁殖し易くなるが、実施の形態２によれば、循環される水に対して残留塩素濃度を測定し、必要に応じて次亜塩素酸ナトリウムを加えて塩素濃度を一定に保つことが可能となり、バクテリアの繁殖等を抑制することができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態１では、ＭＦ装置１４に代えてＲＯ装置を設けることができる例について説明したが、実施の形態３では、実施の形態１または実施の形態２に加えて、即ちＭＦ装置１４と共にＲＯ装置７１等の逆浸透装置を設けた点に特徴がある。尚、実施の形態１および実施の形態２と同様の機能については同様の符号を用い、ここではその説明を省略する。

図５は、実施の形態３が適用されるパストライザ排水回収システム１の全体構成を示した図である。実施の形態３の排水回収装置１０は、実施の形態２の基本的な構成に、ＭＦ処理水をさらに処理するＲＯ装置７１を加えた構成となっている。即ち、ＭＦ処理水ポンプ１６とＲＯ装置７１とをＲＯ供給水管７２で接続し、ＲＯ供給水管７２にはＲＯポンプ７３が設置されている。ＭＦ処理水ポンプ１６で加圧されたＭＦ処理水は、ＲＯポンプ７３によってさらに加圧されＲＯ装置７１に送られる。尚、ＲＯ装置７１の運転に必要な圧力をＲＯポンプ７３だけで確保し、ＭＦ処理水ポンプ１６を省略することもできる。

ＲＯ装置７１の基本構成は、ＲＯモジュールおよび付属する配管、弁類、計測制御機器である。ＲＯモジュールには逆浸透(ＲＯ)膜が内蔵されている。一般に、ＲＯ供給水は残留塩素を含んでいるので、ＲＯモジュールは耐塩素性を有するものが好適である。ＲＯモジュールが耐塩素性を有しない場合には、ＲＯ供給水に還元剤を添加して残留塩素を除去する必要がある。このＲＯモジュールでは、ＲＯ供給水は逆浸透膜を透過するＲＯ処理水と逆浸透膜を透過しないＲＯ濃縮水に分離される。ＲＯ処理水は、ＲＯ装置７１とＲＯ処理水槽７４とを接続するＲＯ処理水管７５を通してＲＯ処理水槽７４へ送られ、貯留される。ＲＯ濃縮水は、ＲＯ装置７１に接続されたＲＯ濃縮水管７６を通じて系外に排出される。尚、本実施の形態においては、補給水管３０はＭＦ処理水槽１５にではなくＲＯ処理水槽７４に接続されている。ＲＯ供給水に含まれる製品成分(コーヒー、茶、果汁、シロップなど)やスライダの成分(カチオン系、アニオン系及びノニオン系界面活性剤等)の大部分は、逆浸透膜によって排除されてＲＯ濃縮水に含まれ、系外に排出される。

ＲＯ装置７１の水回収率は、ＲＯ供給水の水質、特にシリカ濃度よって異なるが、ＲＯ処理水が回収・循環されＲＯ供給水のシリカ濃度が補給水のシリカ濃度より低くなるので、８０〜９０％程度に設定できる。また、本実施の形態では、ＲＯモジュール内でのＭＦ処理水中のカルシウム等の硬度成分によるスケール発生を防止するために、ｐＨ調整用の酸を添加する装置(ｐＨ調整用酸添加装置)を設置する。酸を添加する装置を構成するｐＨ調整用の酸槽８０とＲＯ供給水管７２(ＭＦ処理水管２６)とは酸注入管８１で接続されており、酸注入管８１には酸ポンプ８２が設置されている。ｐＨ調整用の酸は、ＭＦ処理水管２６に取り付けたｐＨ測定器８３でｐＨを測定し、図示していないｐＨ調整機器によってｐＨを所定範囲内に維持するように酸の流量を調節して添加する。

尚、ＲＯ装置７１に代えてＮＦ装置を用いてもよい。前述のように、ＮＦ装置の基本構成はＲＯ装置７１と同様であり、ナノろ過膜を内蔵したＮＦモジュールによりＭＦ処理水中の溶解性汚染物質の除去を行う。ＮＦモジュールは、ＲＯモジュールに比較して溶解性物質の除去率はやや低いが、より低圧力で運転できる利点がある。ＮＦ装置の水回収率はＲＯ装置７１と同程度か水質によってはＲＯ装置７１よりやや高く設定できる。
また、本実施の形態において、ＲＯモジュール内で硬度成分によるスケール発生のおそれがない場合には、上記ｐＨ調整用酸添加装置を省略できる。

ここで、耐熱性を有するＲＯ装置７１またはＮＦ装置を用いる場合には、ＲＯ装置７１またはＮＦ装置を第１熱交換器１３の上流側に配置することができる。即ち、ＭＦ装置１４(ＵＦ装置)およびＲＯ装置７１(ＮＦ装置)の系を、第１熱交換器１３の上流側に設けることもできる。かかる場合に、例えばＲＯ装置７１はＲＯ濃縮水を連続して排出するが、この順序ではＲＯ濃縮水を冷却しないので、第１熱交換器１３で除去すべき熱量を少なくすることができる。また、図５にて示したＲＯ(ＮＦ)モジュールと同じ本数のＲＯ(ＮＦ)モジュールを使う場合には、より低い圧力で通水(ろ過)できるので、ポンプ動力を小さくすることが可能となる。即ち、温度が１℃上がると透過流量は約３％増加するので、モジュール１本当たりの許容透過流量の範囲内で透過流量を大きくできる。したがって、ＲＯ(ＮＦ)モジュールの本数を少なくすることが可能である。尚、使用上限温度としては、耐熱性でない一般のＲＯ(ＮＦ)モジュールでは４０℃程度、耐熱性を有するＲＯ(ＮＦ)モジュールでは７０〜９０℃程度である。

このように、本実施の形態では、３５〜４０℃の冷却領域最後尾の貯水槽(第２の冷却領域５０−５)からの排水を回収しているので、回収した水１ｍ^３を２５℃まで冷却する際に除去すべき熱量は、パストライザ５０の全排水を合流させた場合の４０〜４５℃の排水を回収する場合に比べて３０％程度少なく、効率的に排水を回収できる。また、本実施の形態では、パストライザ排水全体の７０〜８０％程度をパストライザ５０に回収することができる。さらに、本実施の形態は、パストライザ５０からの排水の全量を原水槽へ導入する場合に比べて、原水中の懸濁物質量が６０〜７０％、ＣＯＤが７０〜８０％、それぞれ低減されており、ＭＦ装置１４またはＵＦ装置への懸濁物質の負荷が低く、かつＲＯ装置７１またはＮＦ装置への有機物負荷が低いので、濁度およびＣＯＤが低い、より良質の回収水を安定して得ることができる。またさらに、水に溶けているイオン成分、溶けている有機物も除去することができる。

本発明は、例えば、パストライザに代表される殺菌装置の排水回収装置、パストライザ排水回収システムに活用することができる。

本実施の形態が適用される殺菌装置としてパストライザ排水回収システムの全体構成を示した図である。 (ａ),(ｂ)は、パストライザからの排水調査結果を示した図である。図２(ａ),(ｂ)に示す調査結果をまとめたものである。実施の形態２が適用されるパストライザ排水回収システムの全体構成を示した図である。実施の形態３が適用されるパストライザ排水回収システムの全体構成を示した図である。

符号の説明

１…パストライザ排水回収システム、１０…排水回収装置、１１…原水槽、１３…第１熱交換器、１４…ＭＦ装置、１５…ＭＦ処理水槽、１８…第２熱交換器、５０…パストライザ、５０−５…第２の冷却領域、６０…次亜塩素酸ナトリウム添加装置、６１…次亜塩素酸ナトリウム槽、７１…ＲＯ装置、７４…ＲＯ処理水槽、８０…酸槽

Claims

容器に液体を充填した製品について予熱領域、殺菌領域、および冷却領域の各領域を通過させて当該製品の予熱、殺菌および冷却を行い、各領域から排水を排出するパストライザに接続され、当該パストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水のみを分別回収して当該パストライザへの補給水として供給するパストライザの排水回収装置であって、
前記パストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器を経由した後または経由する前の前記排水に含まれる懸濁物質を除去する除濁装置とを含み、
前記熱交換器と前記除濁装置とを経由した前記排水を前記パストライザへの補給水として供給することを特徴とするパストライザの排水回収装置。
前記除濁装置により除濁された排水に対して次亜塩素酸ナトリウムを添加する次亜塩素酸ナトリウム添加装置をさらに含む請求項１記載のパストライザの排水回収装置。
前記除濁装置により除濁された排水中の溶解性不純物を除去する逆浸透膜装置をさらに含む請求項１または２記載のパストライザの排水回収装置。
前記除濁装置は、膜ろ過装置であることを特徴とする請求項１記載のパストライザの排水回収装置。
前記除濁装置は、精密ろ過装置または限外ろ過装置であることを特徴とする請求項１記載のパストライザの排水回収装置。
前記除濁装置として逆浸透膜装置を用いることを特徴とする請求項１記載のパストライザの排水回収装置。
容器に液体を充填した製品について予熱領域、殺菌領域、および冷却領域の各領域を通過させて当該製品の予熱、殺菌および冷却を行い、各領域から排水を排出するパストライザと、
前記パストライザに接続され、当該パストライザの冷却領域の最終槽から排出される排水のみを分別回収して当該パストライザへの補給水として供給する排水回収装置とを備え、
前記排水回収装置は、前記冷却領域の最終槽から排出される排水を冷却する熱交換器と、当該熱交換器を経由した後または経由する前に当該排水に含まれる懸濁物質を除去する除濁装置とを含み、当該熱交換器と当該除濁装置とを経由した当該排水を前記パストライザへの補給水として供給することを特徴とするパストライザ排水回収システム。