JP4756593B2 - 廃飲料処理方法及び廃飲料処理設備 - Google Patents

Description

本発明は炭酸飲料やコーヒー飲料、果汁入り清涼飲料、機能性飲料などの各種飲料、特に不要となった甘味廃飲料を、放流等に支障ない清浄水に浄化処理するのに用いられる廃飲料処理方法、及びこの方法を実施するために使用される廃飲料処理設備に関する。

現在、炭酸飲料やコーヒー飲料、果汁入り清涼飲料、機能性飲料については、非常に多くの飲料が、缶入り、ボトル詰めなどの様々な形態で販売されており、その販売量の増加に伴ってこれら飲料の廃棄量も急増している。例えば、自動販売機で販売される缶入り飲料、ボトル詰め飲料の場合、正味期限が残り少なくなると早めに回収され、廃棄処分されるのが通例である。また飲料メーカーでは新商品が次々と開発されており、その開発過程では不良品もしばしば発生し、これも廃棄処分の対象になる。

これらの飲料の廃棄処分に関しては、飲料自体が毒性をもたない食品であることから、これまでは格別の浄化処理は不要とされ、そのまま下水道へ放流したり希釈して放流するなどの方法が採られてきた。しかしながら、これらの飲料は総じて多くの糖分を含む甘味飲料であるためにＢＯＤ値が高く、廃棄量が増大するにつれて環境への悪影響（富養化等）が問題視されるようになってきた。

炭酸飲料やコーヒー飲料、果汁入り清涼飲料、機能性飲料などの個々の甘味飲料の浄化処理自体は、それらの飲料が毒性成分や難分解性高分子化合物等を含まないため、例えば活性汚泥処理等の生物処理により単純にＢＯＤ値等を低減すればよく、比較的容易である。しかし、廃棄を求められる飲料の種類は非常に多く、飲料の種類、品種ごとに成分組成、ＢＯＤ値などが大きく異なる。なお、飲料の成分組成とは有機物質の含有比のことであり、ＢＯＤはBiochemical Oxygen Demand （生物化学的酸素要求度）のことで、単位はｍｇ／Ｌである。

生物処理はバクテリアによる分解処理であるために、処理対象物の種類（成分組成）によって適・不適の差が大きい。すなわち、処理対象物によってその処理に適したバクテリア環境は大きく異なる。このため、生物処理で成分の大きく異なる対象物を処理しようとすると、その対象物に適した処理環境が形成されるまでに数週間かかかり、処理対象物を共に戻したときは、元の処理環境に回復するのにも数週間かはかかると言われている。

例えば炭酸飲料として代表的なコーラ類は糖分を多く含む。一方、機能性飲料は総じて糖分が少なく、そのなかでも例えばスポーツ飲料は糖分の代わりに塩分を多く含む。コーラ類の生物処理に適した処理環境とスポーツ飲料の生物処理に適した処理環境とがバクテリア構成等の点で大きく相違することはいうまでもない。

このため、品種によって成分組成が大きく異なる廃飲料に対して効率的な浄化処理を行うためには、廃飲料の品種ごとに専用の処理設備を用意することが必要となり、多種類の廃飲料を処理できる総合的な処理施設を建設しようとすると、莫大な建設コストが必要となり、この設備コストの高さが、廃飲料処理を商業ベースで実施する上での大きな障害となっている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、品種によって成分組成が大きく異なる複数種類の廃飲料を効率的、経済的に浄化処理できる廃飲料処理方法及び廃飲料処理設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の廃飲料処理方法は、廃棄対象物であり且つ成分組成が異なる異種の廃飲料を種別に貯留する貯留工程と、貯留工程で種別に貯留された異種の廃飲料同士を生物処理に適した所定の成分組成に揃えるべく調合する調合工程と、調合工程で調合された所定の成分組成の調合廃飲料を同一の生物処理槽において同じ処理環境で生物処理する生物処理工程とを包含している。

また、本発明の廃飲料処理設備は、廃棄対象物であり且つ成分組成が異なる異種の廃飲料を種別に収容する複数の貯留タンクと、複数の貯留タンク内の各種廃飲料が導入され、廃飲料同士の調合により生物処理に適した所定の成分組成の調合廃飲料を生成する調合槽と、調合槽内において所定の成分組成に揃えられた調合廃飲料が導入され、その調合廃飲料を同じ処理環境で生物処理する生物処理槽とを具備している。

本発明の廃飲料処理方法及び廃飲料処理設備においては、品種によって成分組成が大きく異なる異種の廃飲料同士を調合することにより、成分組成を生物処理に好適な値に揃えることができる。すなわち、成分のうちの例えばタンパク質、炭水化物、ナトリウム等について、多いものと少ないものを調合することで高い含有比を下げ、低い含有比を高めるのである。

これにより、生物処理槽内では、常に同程度の成分組成の調合飲料が導入され、同じ処理環境で効率的、安定的に処理される。すなわち、異種の廃飲料同士の調合により、成分組成が異なる複数種類の飲料が同じ処理環境で効率的、安定的に生物処理されるのである。

生物処理は、代表的には活性汚泥処理であり、バクテリア処理であるため、バクテリアの育成のために窒素（Ｎ）、リン酸（Ｐ）、カリウム（Ｋ）などの栄養分を必要とする。ところが、人間が飲む炭酸飲料やコーヒー飲料、果汁入り清涼飲料などの廃飲料中には、これらの成分は殆ど含まれておらず、含まれていてもその量は僅かである。このため、調合飲料だけでは高効率な生物処理を行うことが難しい。そこで、調合飲料の成分組成によって不足する栄養剤を生物処理槽内に添加し、槽内をバクテリアに適した環境に変えることが、効率的な処理を行う上で重要となる。また、生物処理に好適なＢＯＤ値を維持するために、必要に応じて調合飲料を水により希釈することも重要である。

本発明の廃飲料処理方法及び廃飲料処理設備は、炭酸飲料やコーヒー飲料、果汁入り清涼飲料、機能性飲料などの成分組成が異なる異種の廃飲料同士を調合し、成分組成を揃えることにより、成分組成が大きく異なる異種の廃飲料を同一の生物処理槽で且つ同じ処理環境で効率的、経済的、安定的に生物処理することができ、設備コストの大幅な低減を図ることができる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す廃飲料処理設備の構成図で、同廃飲料処理設備における廃液処理部の構成を示す。また、図２は同廃飲料処理設備における廃液分別部の構成図である。

本実施形態の廃飲料処理設備は、大きく分けて廃液分別部Ａと廃液処理部Ｂとからなる。廃液分別部Ａでは、図２に示すように、処理すべき廃飲料が充填された缶、ビン等が箱詰め状態で一次選別場１に搬入される。一次選別場１では、廃飲料が充填された缶、ビン等の容器が段ボール箱から取り出され、廃飲料の入った容器は搬送コンベア２で破砕機３に搬送される。空になった段ボール箱は搬送コンベア４で外部へ搬出され回収される。

破砕機３は、容器を受け入れるホッパー５と、ホッパー５の下部に設けられた破砕ローラ６とを備えている。ホッパー５は所定角度で一方向へ傾斜しており、この傾斜に伴って底面も一方向へ傾斜している。破砕ローラ６は間に容器を噛み込んで破砕するローラ対からなり、ホッパー５内の傾斜した下部に一方のローラが下流側、他方のローラが上流側に位置するよう、傾斜した底面に沿って傾斜配置されている。そして傾斜方向下流側の下部側面には廃液取付しダクト７が、底面の上流側部分には破砕くず取付しダクト８がそれぞれ設けられている。

このような破砕機３において、廃飲料の入った容器がホッパー５内に投入されると、破砕ローラ６により容器が破砕され、容器内の廃飲料が取り出され、廃液取付し口７から逐次ホッパー５外の液溜め９へ排出される。液溜め９内の廃飲料はフィルタ１０を経て廃液処理部Ｂへ送られる。破砕ローラ６による容器の破砕に伴って生じる破砕くずは、破砕くず取付しダクト８からホッパー５外へ排出され、振動コンベア１１、回収コンベア１２を経てバケット１３内に回収される。

廃液処理部Ｂでは、図１に示すように、廃液分別部Ａから送られてくる廃飲料が、中間タンク１５、フィルタ１６及び中間タンク１７を経て貯留タンク１８に導入される。貯留タンク１８は、処理するべき廃飲料をその種類、特に成分組成の違いに応じて区分けされた種別毎に収容するものであり、その種別数に応じて複数基設置されている。例えば、糖分値が高いコーラ類を収容するコーラ用タンク、ビタミン量が多いジュース類を収容するジュース用タンク、糖分値が低いスポーツ飲料類を収容するスポーツ飲料用タンクというように、成分組成の構成毎に廃飲料を収容する複数の貯留タンク１８が設けられているのである。そして、廃液分別部Ａから送られてくる廃飲料が、対応する貯留タンク１８に導入される。この種別導入のために、複数の貯留タンク１８は個々に汲み上げポンプを装備している。

複数の貯留タンク１８は、一つの調合槽１９とポンプ付きの配管により並列的に接続されている。これにより、任意の貯留タンク１８内の廃飲料が、調合槽１９内へ任意の量だけ導入され、所定の成分組成の調合飲料に混合される。廃飲料の混合促進のために、調合槽１９には攪拌機が設けられている。調合槽１９には、複数の貯留タンク１８からの各種廃飲料と共に、ＢＯＤ調整ための工業用水が配管２０を通して導入される。

調合槽１９内で調合された調合飲料は生物処理槽２１に導入される。生物処理槽２１は、ここでは活性汚泥処理槽であり、槽内の調合飲料に空気を細かい気泡状態で注入する散気装置、ｐＨ計等を備えており、更に槽内の調合飲料を所定温度に管理するために温水ジャケット２２、温度計等を備えている。生物処理槽２１内には、導入される調合飲料の成分組成に応じたバクテリアを育成するために、栄養剤タンク２３から窒素（Ｎ）、リン酸（Ｐ）、カリウム（Ｋ）などの混合栄養剤が適宜導入される。また、ｐＨ調整のために硫酸タンク２４からは硫酸液が、苛性ソーダタンク２５からは苛性ソーダ液が適宜導入され、更に消泡剤タンク２６からは消泡剤が適宜導入される。

生物処理槽２１で活性汚泥処理を受けた処理済み飲料は分離槽２７に導入される。分離槽２７では処理済み飲料から固形分が分離され、固形分を分離された処理済み飲料は処理水として系外へ排出される。残った固形分は分離槽２７からスラリーポンプにより逐次抽出され、圧縮機２８に送られて絞り固められる。絞り過程で生じた水分は処理水として系外へ排出され、固化物は焼却処分される。分離槽２７内には必要に応じてポリマータンク２９からポリマーが、カチオンタンク３０からカチオンがそれぞれ導入される。ポリマーもカチオンも共に凝集剤である。

次に、本実施形態の廃飲料処理設備で複数種類の廃飲料を処理する方法について説明する。

例えば不要になった缶入りコーラを処理する場合、廃液分別部Ａの一次選別場１で箱からコーラ缶が取り出され、破砕機３に投入される。破砕機３では破砕ローラ６によりコーラ缶が次々と押し潰されて中身であるコーラが缶から取り出され、液溜め９へ排出される。破砕された空き缶は破砕機３から別経路で取り出され、バケット１３に回収される。

こうしてコーラ缶から取り出されたコーラは、廃液処理部Ｂへ送られ、コーラ用の貯留タンク１８に貯留される。

ビン入りコーラの場合も同様に、廃液分別部Ａの一次選別場１で箱からコーラビンが取り出され、破砕機３でビンが破砕されて中身が取り出される。取り出された中身、すなわちコーラは、缶コーラから取り出されたコーラと共に、廃液処理部Ｂにおけるコーラ用の貯留タンク１８に貯留される。破砕されたビンは別のバケット１３に回収される。

不要になったジュース類やスポーツ飲料類も同様にして廃液分別部Ａの破砕機３で缶、或いはビン、樹脂容器等の容器から取り出され、廃液処理部Ｂへ送られる。破砕された容器は種類別に分別されてバケット１３に回収される。廃液処理部Ｂでは、ジュース類やスポーツ飲料類は、コーラ用とは別の対応する貯留タンク１８、すなわちジュール用の貯留タンク１８やスポーツ飲料用の貯留タンク１８にそれぞれ貯留される。

このようにして、成分が異なる様々な種類の廃飲料が種類別、特に成分組成の違いに応じて分けられて、対応する貯留タンク１８に貯留される。容器からの飲料取り出しに伴って生じる破砕くずについても、スチール缶、アルミ缶、ビン類というように種類別に分別回収される。

このような複数の貯留タンク１８への異種飲料の貯留作業と並行して、調合槽１９においては、成分組成が同じ程度の調合飲料が生成されるように、複数の貯留タンク１８から各廃飲料が調合槽１９へ導入される。この調合法を以下に具体例をもって詳細に説明する。

著名飲料メーカーが製造する各種飲料の成分を表１に示す。表１中の炭酸飲料Ａはコーラである。炭酸飲料Ｂはフルーツ味の強いフレーバー飲料である。炭酸飲料Ｃは栄養飲料と呼ばれる飲料である。果汁入り清涼飲料Ａは２０％のオレンジ果汁が入った飲料であり、果汁入り清涼飲料Ｂはいわゆる蜜レモンと通称される飲料である。機能性飲料Ａはスポーツ飲料であり、機能性飲料Ｂはカロリーオフのダイエット飲料である。配合例を表２及び表３に示す。

表２の配合例１では、炭酸飲料Ｂと果汁入り清涼飲料Ｂと炭酸飲料Ｃと機能性飲料Ｂとを１／４（２５％）ずつ配合している。表３の配合例２では、果汁入り清涼飲料Ａを５０％、炭酸飲料Ａを３０％、コーヒー飲料と機能性飲料Ａを１０％ずつ配合している。いずれの配合飲料もエネルギーは約４０ｋｃａｌ、タンパク質はほぼ０ｇ、炭水化物は約１０ｇ、ナトリウムが１２ｍｇ前後、ビタミンＣが約２０ｇと、成分組成が揃ったものになっている。

このような成分組成が異なる廃飲料同士の調合により、処理効率の高い成分組成に揃った調合廃飲料が常時生成される。また、調合廃飲料のＢＯＤ値は通常数千ｍｇ／Ｌ以上になり、生物処理の負担を増大させる。この負担軽減のために、必要に応じて工業用水により調合廃飲料を希釈し、調合廃飲料のＢＯＤ値を生物処理に適した４０００ｍｇ／Ｌ程度に調整する。

この結果、生物処理槽２１では、常に成分組成及びＢＯＤ値が揃った調合飲料が安定供給されて処理される。このため、槽内のバクテリア環境が大きく変わらず、またその環境を大きく変える必要もない。これにより、成分組成が大きく異なる複数種類の廃飲料が、同一の生物処理槽２１で、しかも同じバクテリア環境で効率的、安定的に浄化処理される。

ちなみに、同じ生物処理槽２１に成分組成が異なる廃飲料が導入されると、その廃飲料の処理に適したバクテリア環境になるのに何週間もかかり、この間、効率的な処理を行うことができない。しかも、廃飲料が元に戻ると、その廃飲料の処理に適したバクテリア環境になるのに又々何週間もかかり、この間も効率的な処理を行うことができない。

一方、廃飲料は汚水などの他の一般の生物処理対象物と比べて窒素（Ｎ）、リン酸（Ｐ）、カリウム（Ｋ）などのバクテリア養分が少ない。しかるに、本実施形態の廃飲料処理設備では、栄養剤タンク２３から生物処理槽２１へこれらの栄養剤が適宜供給される。このため、バクテリア養分が少ない廃飲料を処理するにもかかわらず、生物処理槽２１内でバクテリアの養分不足を生じる懸念がなく、これも生物処理槽２１内での高効率処理に寄与する。

加えて、本実施形態の廃飲料処理設備では、栄養剤タンク２３から生物処理槽２１へ供給する養分の量、種類を、生物処理槽２１で処理される調合廃飲料の成分組成に応じて調整することにより、より効率の高い処理を行うことができる。

なお、茶類は殺菌力を有しているために、生物処理槽２１での生物処理（活性汚泥処理等）には適さない。

本発明の一実施形態を示す廃飲料処理設備の構成図で、同廃飲料処理設備における廃液処理部の構成を示す。 同廃飲料処理設備における廃液分別部の構成図である。

符号の説明

Ａ 廃液分別部
Ｂ 廃液処理部
１ 一次選別場
３ 破砕機
５ ホッパー
６ 破砕ローラ
１８ 貯留タンク
１９ 調合槽
２１ 生物処理槽
２３ 栄養剤タンク
２４ 硫酸タンク
２５ 苛性ソーダタンク
２６ 消泡剤タンク
２７ 分離槽
２８ 圧縮機

Claims (7)

1. 廃棄対象物であり且つ成分組成が異なる異種の廃飲料を種別に貯留する貯留工程と、貯留工程で種別に貯留された異種の廃飲料同士を生物処理に適した所定の成分組成に揃えるべく調合する調合工程と、調合工程で調合された所定の成分組成の調合廃飲料を同一の生物処理槽において同じ処理環境で生物処理する生物処理工程とを包含する廃飲料処理方法。
2. 生物処理は活性汚泥処理である請求項１に記載の廃飲料処理方法。
3. 調合工程で生成される調合飲料のＢＯＤ値を調整するために調合飲料を水により希釈する請求項１又は２に記載の廃飲料処理方法。
4. 調合工程で生成される調合飲料の成分組成に応じて調合飲料に栄養剤を添加する請求項１〜３の何れかに記載の廃飲料処理方法。
5. 廃棄対象物であり且つ成分組成が異なる異種の廃飲料を種別に収容する複数の貯留タンクと、複数の貯留タンク内の各種廃飲料が導入され、廃飲料同士の調合により生物処理に適した所定の成分組成の調合廃飲料を生成する調合槽と、調合槽内において所定の成分組成に揃えられた調合廃飲料が導入され、その調合廃飲料を同じ処理環境で生物処理する生物処理槽とを具備することを特徴とする廃飲料処理設備。
6. 生物処理槽内に栄養剤を供給するための栄養剤タンクを具備する請求項５に記載の廃飲料処理設備。
7. 生物処理槽内に水を供給する給水系を具備する請求項５又は６に記載の廃飲料処理設備。

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