JP5158623B2 - ジャガイモ澱粉製造過程における排水処理方法 - Google Patents
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Description
この澱粉抽出方法には、大量の清水による精製が必要で、膨大な排水の処理を伴い、特に高濃度タンパク質含有排水(デカンター排水)が環境に及ぼす影響は甚大で、これらの環境対応に多大な費用を費やすことになる。
一方、昨今のジャガイモ生産地帯では、カルシウム不足の圃場が多く、ビートや麦、その他作物にも支障が出ている。そこで、広大な畑へのカルシウムの補給は、高価な硫酸カルシウム等によれば最もよいのだが、大量を要するので多少でも安価な炭酸カルシウムで補うことが一般的である。
しかし、ジャガイモ澱粉製造処理費用の節減が望まれている現状では、施設の大規模化による設備投資及び資材費用の犠牲が容認できない。
だからといって、現状の未処理デカンター排水を退避用プールへ退避させ、腐敗臭が漂うなどの環境問題を起しても不都合である。また、未処理デカンター排水を濃度を薄めて圃場に散布するとしても、濃度を薄めたからとて未処理デカンター排水本来の腐敗臭が醸し出され、公害問題を起し、更には、ジャガイモの表皮に罹病するソウカ病菌が圃場に散布されることになって不都合である。
また、デカンター排水から析出分離したタンパク質は栄養価が高いにもかかわらず、飼料として有効利用するための採算的且つ具体的方法が未だ示されていない。
なおまた、カルシウム不足の圃場が多く、困惑しているにも係わらず、一般的には炭酸カルシウムに依存されているのみで、よりよい対処が望まれている実情である。
また、各現場固有の実情と、現存施設との活用を図りながら、環境、その他不適当な状況を解消してゆく、即ち嫌気発酵処理施設の小規模設計のもとに現存している一時退避用プールや、圃場還元の為に償却期間にあるローリー散布車を活用しながら改善してゆく方法であり、よって、最新式プラントへの大幅改造投資以外の手段として、投資現場に選択肢が提供されることを目的とする。
そして、今後のエネルギー事情を考慮して、熱源エネルギーの継続使用に基ずく処理方法がコストの高騰を招くことになるので、この熱エネルギーが使用されない酸による等電点処理を採用することによって、サイレージ化、及び圃場への液肥による資源付加価値の向上を図ることができる。
そこで、デカンター排水を酸によるPH2.5〜3.4に調整し、等電点処理と遠心分離することによってタンパク質の残存量を究極まで下げることができ、よって、処理後回収残排水が腐敗臭発生を防止し、臭気改善問題を大幅に解決することができる。
ところで、デカンター排水は、PH2.5〜3.4の酸による等電点処理と遠心分離で高分子タンパク質が析出除去され、その処理された処理後残排水には低分子タンパク質が多く、この低分子タンパク質は、根毛生育剤(高分子タンパク質は分子が大きく根毛より吸収されにくいが、低分子タンパク質は分子が小さいので根毛より吸収されやすく、よって、根毛が肥え、結果的には植物を繁茂させる)にすることができる。
また、現存のカルシウム不足の圃場には、硫酸カルシウムや炭酸カルシウム等をもって補給されているが、ジャガイモ生産地帯の土壌に多く分布するソウカ病は、一般的には土壌PHがアップされることにより罹病を助長することになっているので、この点、ライムケーキにて中和された後のその沈殿物を使用することによって、この沈殿物は、PHをアップさせないが高価な硫酸カルシウムや安価であるがPHを上げてしまう炭酸カルシウム等の代用肥料となり得て、安価で、価値の高い土壌改良剤となり得る。
また、各現場固有の実情と現存施設の活用とを図りながら、環境、その他不適切な状況を解消していくことができる。
よって、デカンター排水を酸でPH2.5〜3.4に調整し、等電点と遠心分離処理をすることによってタンパク質などの残存量を究極まで下げ、それでプールに長期的に退避されていても悪臭を漂わすことがない。
したがって、このデカンター排水の悪臭のない固形分回収後の処理後残排水は、液肥として圃場に散布することができる。
PH2.5〜3.4の酸で調整、等電点処理した処理後残排水はプールに退避され、圃場へ散布直前においてPH6程度までに酸性緩和することが好ましく、同プールに隣接したライムケーキ浸透桝を設置することにより、同桝を一旦通過してライムケーキで中和された液がローリー散布車に汲み上げられて圃場へ散布される。このことでローリー散布車の酸性腐蝕などのリスクが回避されると共に、圃場散布の上でも良好である。
そこで、ライムケーキについて、その有効成分は、含水率約30%であり、カルシウム30%、窒素0.3%、リン酸0.8%、有機物7%とされる。よって、窒素・有機質含有の関係で嫌気発酵処理への前処理中和剤としては不向きであるものの、圃場還元散布にはむしろ有効であり、中和力を失った沈殿物は堆肥の増量材としても利用できる。
尚、各製糖工場は、廃棄物からなる有機アルカリ土壌改良剤であるライムケーキを概ね運賃程度の取引価格で譲渡していることから、大量に仕入れることができ、中和剤としては極端に安価な経費で実現できる。
例えば、塩酸にてPH2,3,4,5、に調整したデカンター排水と未処理デカンター排水を対比した場合で、処理後24時間経過の上清水タンパク質濃度をブラッドフォード法により定量した場合、各上清水1mg中に残存するPH2,3,4,5、及び未処理区のタンパク質量の平均値(μg)は、それぞれ1091,819,4565,5572、及び未処理の6086となり、除去量はPH3が最高だった。(なお、未処理デカンターも若干の自然沈殿が認められた)
これは、排水処理力に乏しい大多数の工場が、隣接プールを用いて慣習的に行っている一時退避方法に鑑み、24時間放置実験にてその再現性を考慮した実験である。
以上、他の酸においてもPH3付近がより好ましい傾向を示したため、今度は新たなサンプルにて、PH3に固定した酸の種類別実験を行った(図3A、図3B)ところ、塩酸、硫酸、蟻酸、乳酸、酢酸及び未処理における24時間経過後の上清水1g中のタンパク質量の平均値(μg)は、それぞれ739,738,801,901,527,及び未処理の5717となった。以上から、同実験方法によれば塩酸・硫酸・酢酸がより残存値が少なく好ましいと考えられるが、総じて酸の経費では一般的に硫酸が有利であり、またサイレージ処理としては蟻酸にも特殊有利性が認められる。
尚、微粒子専門の高速連続遠心分離機は一般的に単位時間当たり処理能力に比して高価な為、別途反応待機槽を設置の上、一定反応時間経過後に上清水部分を排除した沈殿エリアのみの遠心分離処理が有利な場合も考えられる。この点、硫酸、塩酸は沈降速度と圧密度の両面において非常に良好であり、続いて蟻酸が有利であった。また酢酸は沈殿速度が極端に遅く、好ましいとは云えない。
PH7に調整した純粋100ml中にライムケーキ1gを添加した後、攪拌し続けながらPH計測すると、反応時間が実験開始5分程度で急速に上昇し、その後、30分経過の時点でPH9.51にて安定した。
また、20wt%硫酸を用いてPH3にて等電点処理したデカンター排水を、24時間静置してタンパク質などを沈殿させた。その上清水100mlを採取してサンプルとし、これに、5分毎にライムケーキを500mgづつの連続添加を施したところ、5分後、10分後、15分後,20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、の各PHはそれぞれ3.63、4.25、4.88、5.58、5.84、5.98、6.11、6.24、となった。そこで、実験開始30分直後に投下したライムケーキの総投入累計値は3.5gである。これが、その5分後である35分経過時点での発現効果とみて、投入量3.5gをもって、目標PH6.00を通過したとみなせる。
よって、PH3による等電点処理されたデカンター排水をPH6まで上昇させるに必要なアルカリ剤は、同排水1万tあたりライムケーキ約350tである。すると、10t車35台程度の料金である。ライムケーキがt当たり500〜1000円とすると数十万円の経費となる。
それに対して、20wt%硫酸を用いてPH3にて等電点処理したデカンター排水を24時間静置してタンパク質などを沈殿させた。その上清水100mlを採取してサンプルとし、これに、水酸化ナトリウム(NaOH)の微量連続添加を施す。すると、PH5.95には742.6mg投入したことになる。よって、PH3であったデカンター排水をPH6にするために必要な水酸化ナトリウムは、同排水1万tあたり約74.26tである。水酸化ナトリウムの場合は、tあたり12.5万円位とすると、約一千万円になる。
以上から、経費に格段の格差がある。
2 酸
3 攪拌機
4 pH計
5 タンパク析出反応槽
6 レベルセンサー
7 上清水
8 沈殿物
9 遠心分離機
10 タンパク質など固形分
11 分離液
12 定量ポンプ
13 ベルトコンベア
14 タンク
15 ポテトパルプ
16 スクリューオ−ガー
17 混合飼料
18 プール
19 ライムケーキ
20 圃場
21 中和(NaOH)
22 嫌気処理施設
23 表面バッキ
24 河川
Claims (3)
- デカンター排水が酸を使用して、タンパク質の残存率を最小にし、且つソウカ病菌を死滅させるPH2.5〜3.4に調整され、等電点処理と遠心分離によってタンパク質などの固形分を析出分離して、この固形分回収後の低負荷酸性水(処理後残排水)を中和せず、長期的にプールに退避させても、酸性保持によるタンパク質などの変敗抑制効果により、退避中における腐敗臭の発生防止に寄与し、その後、該低負荷酸性水は有機質液肥として圃場へ散布されてもソウカ病菌が死滅しているので拡散されないことを特徴とするジャガイモ澱粉製造過程における排水処理方法。
- デカンター排水に対し、酸による等電点処理と遠心分離によってタンパク質などの固形分を析出分離し、この固形分回収後の低負荷酸性水(処理後残排水)が一時的にプールに退避され、ジャガイモに罹病するソウカ病菌を酸性液中で死滅させた後、製糖工場廃棄物からなる有機アルカリ土壌改良剤であるライムケーキにて中和してから、有機質液肥として圃場還元することを特徴とする請求項1記載のジャガイモ澱粉製造過程における排水処理方法。
- デカンター排水に対し、酸による等電点処理と遠心分離によってタンパク質などの固形分を析出分離し、この固形分回収後の低負荷酸性水が製糖工場廃棄物からなる有機アルカリ土壌改良剤であるライムケーキにて中和し、中和後の上清水を有機質液肥とし、またその沈殿物をカルシウム分豊富な土壌改良剤として圃場還元することを特徴とする請求項2記載のジャガイモ澱粉製造過程における排水処理方法。
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