JP6951907B2 - Water treatment method, water treatment system, denitrifying agent manufacturing method and denitrifying agent manufacturing equipment - Google Patents

Water treatment method, water treatment system, denitrifying agent manufacturing method and denitrifying agent manufacturing equipment Download PDF

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Description

本発明は、有機炭素源を添加して生物学的硝化脱窒処理を行なう水処理方法、水処理システム、脱窒剤の製造方法及び脱窒剤の製造装置に関する。 The present invention relates to a water treatment method, a water treatment system, a denitrifying agent manufacturing method, and a denitrifying agent manufacturing apparatus for performing a biological nitrification denitrification treatment by adding an organic carbon source.

原料となる廃食用油に1価のアルコール例えばメタノールとアルカリ触媒を添加し、エステル交換反応を促してバイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルを製造する方法は、カーボンニュートラルな軽油代替燃料を得る方法として注目されている。 A method of adding a monohydric alcohol such as methanol and an alkali catalyst to waste cooking oil as a raw material to promote a transesterification reaction to produce a fatty acid alkyl ester as a biodiesel fuel is a method of obtaining a carbon-neutral gas oil alternative fuel. Attention has been paid.

特許文献1には、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される処理が困難な粗製グリセリン廃液を安価に後処理でき、しかも大量に再利用可能な粗製グリセリン廃液を用いた水処理方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a water treatment method using a crude glycerin waste liquid that can be inexpensively post-treated and can be reused in a large amount, which is difficult to treat as a by-product in the manufacturing process of biodiesel fuel. ing.

脱窒処理に有機炭素源を使用する硝化脱窒法を用いる水処理方法であって、粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す分離工程と、分離工程で取り出された水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程と、を含む水処理方法である。 It is a water treatment method that uses a nitrification denitrification method that uses an organic carbon source for denitrification treatment. It is a water treatment method including a denitrification treatment step of adding the extracted aqueous layer as an organic carbon source of a biological nitrification denitrification treatment using a dependent nutrient microorganism.

当該水処理方法によれば、脱窒処理工程で有機炭素源として大量のメタノールを添加することによる薬品コストの高騰が解消されるばかりか、化石燃料由来のメタノールを用いる必要が無くなるため、温室効果ガスの排出量を抑制することにもつながる。 According to the water treatment method, not only the increase in chemical cost due to the addition of a large amount of methanol as an organic carbon source in the denitrification treatment step is eliminated, but also the use of methanol derived from fossil fuel is eliminated, so that the greenhouse effect is achieved. It also leads to the reduction of gas emissions.

特開2013−202549号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-202549

しかし、特許文献1に記載された水処理方法を採用する場合、分離工程で取り出された水層に、主成分となるグリセリン以外に様々な塩やエステル交換反応に寄与しなかったメタノールなどが含まれるため、以下の新たな課題が発生している。 However, when the water treatment method described in Patent Document 1 is adopted, the aqueous layer taken out in the separation step contains various salts and methanol that did not contribute to the transesterification reaction in addition to glycerin as the main component. As a result, the following new issues have arisen.

温室効果ガスの排出量を抑制するという観点で、化石燃料由来のメタノールが含まれる水層をそのままの状態で脱窒剤として用いるのは、温室効果ガス抑制という観点で好ましくない。 From the viewpoint of suppressing greenhouse gas emissions, it is not preferable to use the water layer containing fossil fuel-derived methanol as it is as a denitrifying agent from the viewpoint of controlling greenhouse gases.

また、一定量のメタノールが含まれているために消防法上の第4類引火性液体の指定可燃物に分類され、指定数量以上に貯留する場合、従来の水処理方法で非危険物の脱窒剤として用いられていた50%メタノールの貯留槽がそのまま利用できないという問題もあった。メタノールを用いたエステル交換反応に限らず、エタノールやプロパノールなどの1価のアルコールを用いたエステル交換反応により製造される脂肪酸アルキルエステルの製造方法でも同様の問題が生じる。 In addition, since it contains a certain amount of methanol, it is classified as a Class 4 flammable liquid designated combustible material under the Fire Service Act, and when it is stored in excess of the specified quantity, non-hazardous materials are removed by the conventional water treatment method. There was also a problem that the 50% methanol storage tank used as a nitrogenant could not be used as it was. The same problem occurs not only in the transesterification reaction using methanol but also in the method for producing a fatty acid alkyl ester produced by the transesterification reaction using a monohydric alcohol such as ethanol or propanol.

指定可燃物には2m以上の可燃性液体類が含まれる。可燃性液体類とは、1気圧において引火点が40℃以上70℃未満の液体で、可燃性液体量が40%以下であって燃焼点が60℃以上のものなどをいう。 Designated combustibles include combustible liquids of 2 m 3 or more. The flammable liquids are liquids having a flash point of 40 ° C. or higher and lower than 70 ° C. at 1 atm, a flammable liquid amount of 40% or less, and a burning point of 60 ° C. or higher.

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、温室効果ガスの排出量を抑制するとともに既存設備をそのまま用いることが可能な水処理方法、水処理システム、脱窒剤の製造方法及び脱窒剤の製造装置を提供する点にある。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is a water treatment method, a water treatment system, a denitrifying agent manufacturing method, and a denitrifying agent, which can suppress greenhouse gas emissions and can use existing equipment as they are. The point is to provide the manufacturing equipment of.

上述の目的を達成するため、本発明による水処理方法の第一の特徴構成は、有機炭素源を添加して生物学的硝化脱窒処理を行なう水処理方法であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、前記油層分離工程で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離工程と、前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程と、を含み、前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離工程に供給されるように構成されている、点にある。 In order to achieve the above object, the first characteristic composition of the water treatment method according to the present invention is a water treatment method in which an organic carbon source is added to perform a biological nitrification and denitrification treatment, using fats and oils as a raw material. From the oil layer separation step of separating the oil layer containing fatty acid from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production step of the fatty acid alkyl ester to take out the aqueous layer containing glycerin, and from the aqueous layer taken out in the oil layer separation step. An alcohol separation step of separating a monohydric alcohol and a denitrification treatment step of adding an aqueous layer from which the monovalent alcohol was separated in the alcohol separation step as an organic carbon source for the biological nitrification denitrification treatment. unrealized, the oil layer separation step acid-catalyzed process excluding alkali catalyst method and a separated oil layer monohydric alcohol separated by the alcohol separation step, the alkali catalyst method, biocatalytic method, an ion-exchange resin method, A crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step is provided with a secondary production step of the fatty acid alkyl ester for producing the fatty acid alkyl ester by using any of the supercritical method, the subcritical method and the solid catalyst method. The point is that it is configured to be supplied to the oil layer separation step.

粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層が油層分離工程によって取り出され、当該水層に含まれる1価のアルコールがアルコール分離工程で分離される。従来脱窒剤として用いられていた50%メタノールに代えて、当該グリセリンや塩等から引火性が強い1価のアルコールを分離することにより、引火点が検出されなくなった非危険物としての水層が、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加される。その結果、温室効果ガスの排出量を抑制するとともに、既存設備を用いて法的規制を満たした状態で当該水層を貯留することが可能になる。なお、油層分離工程として、例えばアルカリ触媒法を用いる場合には、酸による中和処理の後に静置法、遠心分離法、膜分離法などによって油層と水層を分離することが例示でき、アルコール分離工程として、蒸留法、膜分離法、イオン交換法などが例示できる。 The oil layer containing fatty acids is separated from the crude glycerin waste liquid, the aqueous layer containing glycerin is taken out by the oil layer separation step, and the monohydric alcohol contained in the aqueous layer is separated by the alcohol separation step. An aqueous layer as a non-hazardous substance whose flash point is no longer detected by separating a highly flammable monohydric alcohol from the glycerin, salt, etc., instead of 50% methanol, which has been conventionally used as a denitrifying agent. Is added as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatments with heterotrophic microorganisms. As a result, it becomes possible to suppress greenhouse gas emissions and to store the water layer in a state where legal regulations are satisfied using existing equipment. When an alkaline catalyst method is used as the oil layer separation step, for example, the oil layer and the aqueous layer can be separated by a static method, a centrifugal separation method, a membrane separation method, or the like after neutralization treatment with an acid. Examples of the separation step include a distillation method, a membrane separation method, and an ion exchange method.

油層分離工程で分離された油層には、遊離脂肪酸などの酸価値の高い油脂が多く含まれ、またアルコール分離工程で分離された1価のアルコールの純度もさほど高くはないので、何れもそのままの状態でアルカリ触媒法を用いてバイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルを製造するために再利用するのは困難である。しかし、そのような酸価値の高い油脂や純度の低い1価のアルコールであっても、アルカリ触媒法以外の方法を用いた二次製造工程を採用すれば、バイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルとして効率的に再資源化することが可能となり、そのときに副生される粗製グリセリン廃液が油層分離工程に供給されて、油層が分離された後に生物学的硝化脱窒処理のための有機炭素源として活用できるようになる。そのような二次製造工程に、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を採用することができる。The oil layer separated in the oil layer separation step contains a large amount of fats and oils having a high acid value such as free fatty acids, and the purity of the monohydric alcohol separated in the alcohol separation step is not so high, so all of them are as they are. It is difficult to reuse in the state to produce fatty acid alkyl esters that will be biodiesel fuels using the alkaline catalytic method. However, even such oils and fats with high acid value and monohydric alcohols with low purity can be used as fatty acid alkyl esters as biodiesel fuel if a secondary production process using a method other than the alkali catalyst method is adopted. It becomes possible to efficiently recycle resources, and the crude glycerin waste liquid produced at that time is supplied to the oil layer separation step, and after the oil layer is separated, an organic carbon source for bionitrification and denitrification treatment is performed. It will be possible to utilize it as. Any one of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method, and a solid catalyst method can be adopted for such a secondary production step.

同第二の特徴構成は、有機炭素源を添加して生物学的硝化脱窒処理を行なう水処理方法であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、前記油層分離工程で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離工程と、前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程と、を含み、前記油層分離工程の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理工程を備え、前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理工程に供給されるように構成されている、点にある。The second characteristic composition is a water treatment method in which an organic carbon source is added to perform biological nitrification and denitrification treatment, and crude glycerin produced as a by-product in the primary production process of fatty acid alkyl esters using fats and oils as raw materials. An oil layer separation step of separating an oil layer containing a fatty acid from a waste liquid to take out an aqueous layer containing glycerin, an alcohol separation step of separating a monohydric alcohol from the aqueous layer extracted in the oil layer separation step, and the alcohol. The crude glycerin waste liquid includes a denitrification treatment step of adding an aqueous layer from which a monohydric alcohol has been separated in the separation step as an organic carbon source of the biological nitrification denitrification treatment, and a pre-stage of the oil layer separation step. A fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from an oil layer separated in the oil layer separation step and a monohydric alcohol separated in the alcohol separation step by an acid catalyst method. The point is that the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step is supplied to the neutralization treatment step.

一次製造工程でアルカリ触媒法等を用いる場合には、油層分離工程の前段に、粗製グリセリン廃液を中和する中和処理工程を実行する必要がある。そのような場合に、脂肪酸アルキルエステルを製造する二次製造工程に酸触媒法を用いると、二次製造工程で副生される酸性の粗製グリセリン廃液を中和処理工程に必要な中和剤として利用できるので、中和処理工程で投入される塩酸等の中和剤の使用量を低減できる。When the alkaline catalyst method or the like is used in the primary manufacturing step, it is necessary to carry out a neutralization treatment step for neutralizing the crude glycerin waste liquid before the oil layer separation step. In such a case, if the acid catalyst method is used in the secondary production process for producing the fatty acid alkyl ester, the acidic crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production process can be used as a neutralizing agent required for the neutralization treatment process. Since it can be used, the amount of a neutralizing agent such as hydrochloric acid added in the neutralization treatment step can be reduced.

同第の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈工程をさらに含む点にある。 In addition to the above-mentioned first or second characteristic composition, the third characteristic composition is a predetermined concentration of methanol and COD used as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism. The point is that a dilution step of diluting the aqueous layer from which the monohydric alcohol is separated in the alcohol separation step is further included so that the indexes have the same value.

希釈工程を実行することによって、従来有機炭素源として用いられていた所定濃度、例えば50%濃度のメタノールと同等の脱窒性能を発揮する脱窒剤として1価のアルコールが分離された水層を効果的に利用できるようになる。 By executing the dilution step, an aqueous layer in which a monohydric alcohol is separated as a denitrifying agent exhibiting denitrifying performance equivalent to that of methanol having a predetermined concentration, for example, 50%, which has been conventionally used as an organic carbon source, is formed. It will be used effectively.

本発明による水処理システムの第一の特徴構成は、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの燃料製造装置を備え、前記燃料製造装置で副生される粗製グリセリン廃液の処理を含む水処理システムであって、前記燃料製造装置で副生された粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、前記油層分離装置で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離装置と、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された前記水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理装置と、を含み、前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いてバイオディーゼル燃料を製造するバイオディーゼル燃料の二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている点にある。 The first characteristic configuration of the water treatment system according to the present invention is a water treatment system including a fuel production apparatus for fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material, and including treatment of crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel production apparatus. An oil layer separating device that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel production device to take out an aqueous layer containing glycerin, and an oil layer separating device that takes out an aqueous layer containing glycerin, and 1 from the aqueous layer taken out by the oil layer separating device. An alcohol separator for separating valent alcohol and the aqueous layer from which the monovalent alcohol was separated by the alcohol separator are added as an organic carbon source for bionitrification and denitrification treatment using a dependent nutrient microorganism. to the denitrification treatment apparatus, only containing an acid catalyst method excluding alkali catalyst method and a monovalent alcohol is separated from the separated oil layer wherein the alcohol separation unit in the oil layer separator, alkali catalyst method, a biological A secondary production device for biodiesel fuel for producing biodiesel fuel by using any of a catalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method, and a solid catalyst method is provided, and the secondary production device is provided. The crude glycerin waste liquid produced as a by-product is configured to include a glycerin waste liquid supply path for being supplied to the oil layer separation device .

同第二の特徴構成は、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの燃料製造装置を備え、前記燃料製造装置で副生される粗製グリセリン廃液の処理を含む水処理システムであって、前記燃料製造装置で副生された粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、前記油層分離装置で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離装置と、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された前記水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理装置と、を含み、前記油層分離装置の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備え、前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている点にある。The second characteristic configuration is a water treatment system including a fuel production device for fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material, and including treatment of crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel production device. An oil layer separating device that separates an oil layer containing a fatty acid from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the above and takes out an aqueous layer containing glycerin, and a monohydric alcohol is separated from the aqueous layer taken out by the oil layer separating device. An alcohol separation device and a denitrification treatment device in which the aqueous layer from which monovalent alcohol is separated by the alcohol separation device is added as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using dependent nutrient microorganisms. , And a neutralizing treatment device for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided in front of the oil layer separating device, and the oil layer separated by the oil layer separating device and the monovalent alcohol separated by the alcohol separating device A secondary production device for a fatty acid alkyl ester that produces a fatty acid alkyl ester using an acid catalyst method from the above, and a glycerin waste liquid supply route in which the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production device is supplied to the neutralization treatment device. It is in the point that it is configured with.

同第の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記メタノール分離装置でメタノールが分離された水層を希釈する希釈装置を備えている点にある。 In the third characteristic composition, in addition to the above-mentioned first or second characteristic composition, the COD index becomes the same value as the predetermined concentration of methanol used as the organic carbon source of the biological nitrification denitrification treatment. As described above, the point is that the methanol separating device is provided with a diluting device for diluting the aqueous layer from which methanol is separated.

本発明による脱窒剤の製造方法の第一の特徴構成は、脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造方法であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、前記油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離工程と、を含み、前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離工程に供給されるように構成されている点にある。 The first characterizing feature of the method for producing de窒剤according to the present invention is a de-窒剤method for producing a produced from the crude glycerol liquid waste containing impurities such as fatty acids, fatty acid alkyl esters to the oil as a raw material An oil layer separation step in which an oil layer containing a fatty acid is separated from a crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production step to extract an aqueous layer containing glycerin, and a monohydric alcohol from the aqueous layer extracted in the oil layer separation step. the aqueous layer containing the glycerol separates, and alcohol separation step of taking as an organic carbon source in a biological nitrification and denitrification treatment using heterotrophic microorganisms, only containing, separated by the oil layer separating step Acid catalyst method, acid alkali catalyst method, biocatalyst method, ion exchange resin method, supercritical method, subcritical method, solid catalyst method excluding the alkali catalyst method from the oil layer and the monohydric alcohol separated in the alcohol separation step. A secondary production step of the fatty acid alkyl ester for producing the fatty acid alkyl ester by using any of the above methods is provided, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step is supplied to the oil layer separation step. It is in the point that it is done.

同第二の特徴構成は、脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造方法であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、前記油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離工程と、を含み、前記油層分離工程の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理工程を備え、前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理工程に供給されるように構成されている点にある。 The second characteristic composition is a method for producing a denitrifying agent produced from a crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids, which is a crude glycerin produced as a by-product in the primary production process of a fatty acid alkyl ester made from fats and oils. An oil layer separation step of separating an oil layer containing fatty acids from the waste liquid to extract an aqueous layer containing glycerin, and an aqueous layer containing glycerin by separating a monohydric alcohol from the aqueous layer extracted in the oil layer separation step. , A neutralization treatment step for neutralizing the crude glycerin waste liquid , which comprises an alcohol separation step for taking out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a dependent nutrient microorganism, and a step before the oil layer separation step. A secondary production step of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from the oil layer separated in the oil layer separation step and the monovalent alcohol separated in the alcohol separation step by using an acid catalyst method. The point is that the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step is supplied to the neutralization treatment step.

一次製造工程でアルカリ触媒法等を用いる場合には、油層分離装置の前段に、粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備える必要がある。そのような場合に、脂肪酸アルキルエステルを製造する二次製造装置に酸触媒法を用いると、二次製造装置で副生される酸性の粗製グリセリン廃液を中和処理装置に必要な中和剤として利用できるので、中和処理装置で投入される塩酸等の中和剤の使用量を低減できる。 When the alkaline catalyst method or the like is used in the primary manufacturing process, it is necessary to provide a neutralization treatment device for neutralizing the crude glycerin waste liquid in front of the oil layer separation device. In such a case, if the acid catalyst method is used in the secondary production equipment for producing the fatty acid alkyl ester, the acidic crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production equipment can be used as a neutralizing agent required for the neutralization treatment equipment. Since it can be used, the amount of a neutralizing agent such as hydrochloric acid charged in the neutralizing treatment device can be reduced.

同第の特徴構成は、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈装置を備えている点にある。 The third feature structure, the first upper mentioned in addition to the third one characteristic feature of the methanol and COD indicator having a predetermined concentration to be used as organic carbon source of the biological nitrification denitrification treatment equivalent The point is that the alcohol separating device is provided with a diluting device for diluting the aqueous layer from which the monohydric alcohol is separated so as to have the value of.

本発明による脱窒剤の製造装置の第一の特徴構成は、脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造装置であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、前記油層分離装置で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離装置と、を含み、前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている点にある。 The first characteristic configuration of the denitrifying agent manufacturing apparatus according to the present invention is a denitrifying agent producing apparatus produced from crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids, which is a primary fatty acid alkyl ester made from fats and oils. An oil layer separation device that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the manufacturing equipment to take out an aqueous layer containing glycerin, and a monovalent alcohol are separated from the aqueous layer taken out by the oil layer separation device. the aqueous layer containing the glycerine and, with an alcohol separation unit is taken out as an organic carbon source in a biological nitrification and denitrification treatment using heterotrophic microorganisms, only containing, separated by the oil layer separator oil layer Any of the acid catalyst method, the acid alkali catalyst method, the biocatalyst method, the ion exchange resin method, the supercritical method, the subcritical method, and the solid catalyst method, which remove the alkali catalyst method from the monovalent alcohol separated by the alcohol separator. A secondary production apparatus for a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester using the above method is provided, and a glycerin waste liquid supply route in which the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus is supplied to the oil layer separation apparatus is provided. It is in the point that it is configured in preparation.

同第二の特徴構成は、脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造装置であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、前記油層分離装置で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離装置と、を含み、前記油層分離装置の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備え、前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている点にある。 The second characteristic composition is a production device for a denitrifying agent produced from a crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids, and the crude glycerin produced as a by-product in a primary production device for a fatty acid alkyl ester made from fats and oils. An oil layer separating device that separates an oil layer containing fatty acids from the waste liquid to extract an aqueous layer containing glycerin, and an aqueous layer containing glycerin by separating a monovalent alcohol from the aqueous layer extracted by the oil layer separating device. A neutralization treatment device that neutralizes the crude glycerin waste liquid in front of the oil layer separation device , which includes an alcohol separation device that is taken out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using dependent nutrient microorganisms. A secondary production device for a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from the oil layer separated by the oil layer separation device and the monovalent alcohol separated by the alcohol separation device by using an acid catalyst method. The crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus is configured to include a glycerin waste liquid supply path for being supplied to the neutralization treatment apparatus.

同第の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈装置をさらに含む点にある。 In the third characteristic composition, in addition to the above-mentioned first or second characteristic composition, the COD index becomes the same value as the predetermined concentration of methanol used as the organic carbon source of the biological nitrification denitrification treatment. As described above, a diluting device for diluting the aqueous layer from which the monohydric alcohol is separated by the alcohol separating device is further included.

以上説明した通り、本発明によれば、温室効果ガスの排出量を抑制するとともに既存設備をそのまま用いることが可能な水処理方法、水処理システム、脱窒剤の製造方法及び脱窒剤の製造装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, a water treatment method, a water treatment system, a denitrifying agent manufacturing method, and a denitrifying agent manufacturing that can suppress greenhouse gas emissions and use existing equipment as they are. It has become possible to provide equipment.

バイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルの製法の説明図Explanatory drawing of manufacturing method of fatty acid alkyl ester used as biodiesel fuel 本発明による脱窒剤の製造方法の説明図Explanatory drawing of manufacturing method of denitrifying agent by this invention 生物学的硝化脱窒処理の説明図Explanatory drawing of biological nitrification denitrification treatment 水処理システム及び脱窒剤の製造装置の説明図Explanatory drawing of water treatment system and denitrifying agent manufacturing equipment アルコール分離装置の説明図Explanatory drawing of alcohol separator 1価のアルコール混入グリセリン液の引火点の特性図Characteristic diagram of flash point of monovalent alcohol-mixed glycerin solution 別実施形態を示す脱窒剤の製造方法の説明図Explanatory drawing of manufacturing method of denitrifying agent which shows another embodiment

以下、本発明による水処理方法、水処理システム、脱窒剤の製造方法及び脱窒剤の製造装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a water treatment method, a water treatment system, a denitrifying agent manufacturing method, and a denitrifying agent manufacturing apparatus according to the present invention will be described.

図1に示すように、バイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルの製造工程は、反応槽に原料となる植物油のような油脂(原料油脂)と、メタノール等の1価のアルコールと、アルカリ触媒としての水酸化ナトリウムを加えてエステル交換反応を起こすエステル交換反応工程と、エステル交換反応により得られる脂肪酸アルキルエステルから粗製グリセリン廃液を分離する分離工程と、得られた脂肪酸アルキルエステルを温水洗浄する洗浄工程を備えて構成され、洗浄工程を経てバイオディーゼル燃料が得られる。なお、図1中には、括弧書きで一次製造工程及び一次分離工程と表記しているが、後述する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程との識別を容易にするための表記である。 As shown in FIG. 1, in the production process of the fatty acid alkyl ester used as a biodiesel fuel, a fat or oil (raw material fat or oil) such as vegetable oil as a raw material in a reaction tank, a monovalent alcohol such as methanol, and an alkali catalyst are used. A transesterification reaction step in which sodium hydroxide is added to cause a transesterification reaction, a separation step of separating crude glycerin waste liquid from a fatty acid alkyl ester obtained by the transesterification reaction, and a washing step of washing the obtained fatty acid alkyl ester with warm water. Biodiesel fuel is obtained through a cleaning process. In FIG. 1, the primary production process and the primary separation process are described in parentheses, but the notation is for facilitating the distinction from the secondary production process of the fatty acid alkyl ester described later.

植物油は、粘度が高いなどの特徴を有しており、そのままディーゼル自動車用の燃料として使用した場合、燃料ポンプに析出物が付着してエンジンに不具合が発生する虞がある。そのため、原料油脂に対してアルキルエステル化などの化学処理を施した後にグリセリンを取り除くことによってバイオディーゼル燃料として利用可能な脂肪酸アルキルエステルに変換される。 Vegetable oil has characteristics such as high viscosity, and when it is used as it is as a fuel for diesel vehicles, there is a risk that precipitates will adhere to the fuel pump and cause a malfunction in the engine. Therefore, it is converted into a fatty acid alkyl ester that can be used as a biodiesel fuel by removing glycerin after subjecting the raw material fat and oil to a chemical treatment such as alkyl esterification.

尚、バイオディーゼル燃料の原料油脂としては、菜種油、パーム油、オリーブ油、ひまわり油、大豆油、コメ油、大麻油等の植物油の他に、魚油や豚脂、牛豚等の獣脂及び食用廃油(いわゆる天ぷら油等)等が例示できる。また、1価のアルコールとしてメタノール以外にエタノールやプロパノールなどが例示できる。 The raw material oils and fats for biodiesel fuel include vegetable oils such as rapeseed oil, palm oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil, rice oil and cannabis oil, as well as tallow and edible waste oils such as fish oil, pork fat and cow pig. So-called tempura oil, etc.) can be exemplified. Further, as the monohydric alcohol, ethanol, propanol and the like can be exemplified in addition to methanol.

ところで、上述のバイオディーゼル燃料の製造工程では、製品となる脂肪酸アルキルエステルとともに、原料油脂の15〜30(理論値は10)%程度のアルカリの粗製グリセリンが副生される。 By the way, in the above-mentioned production process of biodiesel fuel, crude alkaline glycerin of about 15 to 30% (theoretical value is 10)% of the raw material fat and oil is produced as a by-product together with the fatty acid alkyl ester to be a product.

副生された粗製グリセリンは、高濃度であるが、1価のアルコール、水分、水溶性夾雑物、触媒及び未変換の脂肪酸等の不純物を含むので、医薬品、化粧品、石鹸等の原料として用いる場合には、これを精製しなければならず、多大なコストを要するため、グリセリンとしての利用価値は殆ど無く、従来は処理困難物となっていた。 The by-produced crude glycerin has a high concentration, but contains impurities such as monohydric alcohol, water, water-soluble impurities, catalysts, and unconverted fatty acids. Therefore, when it is used as a raw material for pharmaceuticals, cosmetics, soaps, etc. Since this must be purified and requires a great deal of cost, it has almost no utility value as glycerin and has been difficult to process in the past.

しかし、し尿処理場等の生物脱窒工程を有する水処理施設では、脱窒剤として支障なく利用することができる。そこで、植物油を原料とする脂肪酸アルキルエステルの製造工程で副生される粗製グリセリン廃液を処理して、脱窒剤として利用するのである。 However, in a water treatment facility having a biological denitrification step such as a urine treatment plant, it can be used as a denitrification agent without any problem. Therefore, the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the production process of fatty acid alkyl ester using vegetable oil as a raw material is treated and used as a denitrifying agent.

以下に、1価のアルコールとしてメタノールを用いて脂肪酸メチルエステルを製造する場合を例に、本発明による脂肪酸等の不純物を含むアルカリ性の粗製グリセリン廃液から脱窒剤を製造する方法及び脱窒剤を用いた水処理方法について説明する。 Hereinafter, a method for producing a denitrifying agent from an alkaline crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids and a denitrifying agent according to the present invention will be described, taking as an example the case of producing a fatty acid methyl ester using methanol as a monohydric alcohol. The water treatment method used will be described.

図2に示すように、当該脱窒剤の製造方法は、植物油を原料とするバイオディーゼル燃料として用いられる脂肪酸メチルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液に酸を添加して攪拌し、脂肪酸が含まれる油層とグリセリンが含まれる水層に分離する中和処理工程と、中和処理工程で油層と水層に分離された粗製グリセリン廃液から水層を取り出す油層分離工程と、油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールであるメタノールを分離するアルコール分離工程としてのメタノール分離工程と、を含んでいる。さらに、メタノール分離工程でメタノールが分離された水層つまりグリセリン液を希釈する希釈工程を備えていることがより好ましい。 As shown in FIG. 2, in the method for producing the denitrifying agent, an acid is added to the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of the fatty acid methyl ester used as a biodiesel fuel using vegetable oil as a raw material, and the mixture is stirred. , A neutralization treatment step that separates an oil layer containing fatty acids and an aqueous layer containing glycerin, an oil layer separation step that takes out the aqueous layer from the crude glycerin waste liquid separated into the oil layer and the aqueous layer in the neutralization treatment step, and oil layer separation. It includes a methanol separation step as an alcohol separation step for separating methanol, which is a monohydric alcohol, from the aqueous layer taken out in the step. Further, it is more preferable to include a dilution step of diluting the aqueous layer from which methanol is separated, that is, the glycerin solution in the methanol separation step.

当該水処理方法では、希釈工程で希釈されたグリセリン液を生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程を備えている。 The water treatment method includes a denitrification treatment step in which the glycerin solution diluted in the dilution step is added as an organic carbon source for the biological nitrification denitrification treatment.

中和処理工程では、アルカリ触媒法を採用する脂肪酸メチルエステルの一次製造工程の反応槽から粗製グリセリン廃液を引き抜いて中和処理槽に貯留し、中和処理槽に塩酸を添加して原料油脂を中和する。尚、中和に用いる酸は、塩酸や硫酸等の無機酸に限らず、酢酸や乳酸等の有機酸、炭酸ガス等が好ましく例示できる。また、後述する酸触媒法により副生された粗製グリセリン廃液は、酸性であるため、これを適宜混合することにより中和することも可能である。 In the neutralization treatment step, crude glycerin waste liquid is extracted from the reaction tank in the primary production step of fatty acid methyl ester adopting the alkali catalyst method and stored in the neutralization treatment tank, and hydrochloric acid is added to the neutralization treatment tank to add raw material fats and oils. Neutralize. The acid used for neutralization is not limited to an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and an organic acid such as acetic acid or lactic acid, carbon dioxide gas or the like can be preferably exemplified. Further, since the crude glycerin waste liquid produced by the acid catalyst method described later is acidic, it can be neutralized by appropriately mixing it.

中和処理工程で、エマルジョン状態になっているアルカリ性の粗製グリセリン廃液に、塩酸が添加されることによって廃液が中和され、脂肪酸が含まれる油層と、グリセリンや塩等が含まれる水層とに分離される。 In the neutralization treatment step, the waste liquid is neutralized by adding hydrochloric acid to the alkaline crude glycerin waste liquid that is in an emulsion state, and the waste liquid is neutralized into an oil layer containing fatty acids and an aqueous layer containing glycerin, salts, etc. Be separated.

油層分離工程では、未反応の油脂や脂肪酸メチルエステルが含まれる油層が中和処理槽の上部に分離し、粗製グリセリンを含む水層が中和処理槽の下部に分離する。所定時間経過後に中和処理槽の底部に備えたバルブを開いて、下部に分離した粗製グリセリンを含む水層を排出することで、油層と水層に分離された粗製グリセリン廃液から水層が取り出される。 In the oil layer separation step, the oil layer containing unreacted fats and oils and fatty acid methyl ester is separated into the upper part of the neutralization treatment tank, and the aqueous layer containing crude glycerin is separated into the lower part of the neutralization treatment tank. After a lapse of a predetermined time, the valve provided at the bottom of the neutralization treatment tank is opened, and the aqueous layer containing the crude glycerin separated at the bottom is discharged, so that the aqueous layer is taken out from the crude glycerin waste liquid separated into the oil layer and the aqueous layer. Is done.

なお、油層分離工程は、遠心分離機や濾過膜を用いて油層と水層の分離を行なう構成であってもよい。 The oil layer separation step may be configured to separate the oil layer and the aqueous layer using a centrifuge or a filtration membrane.

メタノール分離工程は、グリセリンを含む水層からエステル交換反応工程に寄与しなかったメタノールを分離除去する工程で、反応タンクに充填したグリセリンを含む液を60℃程度に加温して蒸発させたメタノールをその後に減圧して回収する減圧蒸留法が採用される。 The methanol separation step is a step of separating and removing methanol that did not contribute to the transesterification reaction step from the aqueous layer containing glycerin. Methanol obtained by heating a liquid containing glycerin filled in a reaction tank to about 60 ° C. and evaporating it. After that, a vacuum distillation method is adopted in which the pressure is reduced and recovered.

なお、メタノール分離工程では減圧蒸留法以外に、気液接触法、膜分離法、イオン交換法などを用いることも可能である。気液接触法としてスプレードライ法を好適に用いることができ、粗製グリセリンを含む液をスプレー状に放出して加温空気と接触させ、沸点の低いメタノールを空気側に移行させて分離する方法である。膜分離法とは、メタノールを優先的に透過させる膜を用いる方法である。イオン交換法とはイオン交換樹脂の吸着特性を利用してメタノールを分離する方法である。 In the methanol separation step, a gas-liquid contact method, a membrane separation method, an ion exchange method, or the like can be used in addition to the vacuum distillation method. A spray-drying method can be preferably used as the gas-liquid contact method, which is a method in which a liquid containing crude glycerin is discharged in the form of a spray and brought into contact with warm air, and methanol having a low boiling point is transferred to the air side for separation. be. The membrane separation method is a method using a membrane that preferentially permeates methanol. The ion exchange method is a method for separating methanol by utilizing the adsorption characteristics of an ion exchange resin.

上述した、中和処理槽内には、中和処理工程で油層と水層に分離され、油層分離工程で粗製グリセリン廃液を分離した油層が残る。この油層には、高濃度の脂肪酸が含まれているため、原料としてアルカリ触媒法を採用する脂肪酸メチルエステルの一次製造工程に循環供給することも可能である。 In the above-mentioned neutralization treatment tank, an oil layer separated into an oil layer and an aqueous layer in the neutralization treatment step and a crude glycerin waste liquid separated in the oil layer separation step remains. Since this oil layer contains a high concentration of fatty acids, it can be circulated and supplied to the primary production process of fatty acid methyl ester using an alkali catalytic method as a raw material.

但し、油層分離工程で分離された油層には、遊離脂肪酸などの酸価値の高い油脂が多く含まれ、またメタノール分離工程で分離されたメタノールの純度もさほど高くはないので、何れもそのままの状態でアルカリ触媒法を用いても、効率的に脂肪酸メチルエステルを製造することが困難な場合もある。 However, the oil layer separated in the oil layer separation step contains a large amount of fats and oils having high acid value such as free fatty acids, and the purity of methanol separated in the methanol separation step is not so high, so all of them are in the same state. Even if the alkaline catalyst method is used, it may be difficult to efficiently produce the fatty acid methyl ester.

そのような場合でも、アルカリ触媒法を除く他の方法を用いた二次製造工程を実行することによりバイオディーゼル燃料に用いられる脂肪酸メチルエステルとして効率的に再資源化することが可能となる。二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が、二次分離工程で脂肪酸メチルエステルから分離された後に、上述した油層分離工程に供給されて、油層及びメタノールが分離された後に生物学的硝化脱窒処理のための有機炭素源として添加されるようになる。 Even in such a case, it is possible to efficiently recycle the fatty acid methyl ester used in the biodiesel fuel by executing the secondary production process using a method other than the alkaline catalyst method. The crude glycerin effluent produced as a by-product in the secondary production step is separated from the fatty acid methyl ester in the secondary separation step and then supplied to the oil layer separation step described above to separate the oil layer and methanol before biological nitrification. It will be added as an organic carbon source for denitrification treatment.

二次製造工程として、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法などを採用することができ、これらの方法により、酸価値の高い廃食油および/または油脂であってもメタノールなどのアルコールとをエステル交換することができる。 As the secondary production process, an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method, a solid catalyst method, etc. can be adopted. Even high waste cooking oils and / or fats and oils can be transesterified with alcohols such as methanol.

二次製造工程として特に酸触媒法の採用が好ましい。
図7に示すように、二次製造工程で酸触媒法により二次製造した脂肪酸メチルエステルを、二次分離工程で粗製グリセリン廃液と脂肪酸メチルエステルに分離し、その分離した脂肪酸メチルエステルを、脱メタノール処理した粗製グリセリン廃液を貯留したタンクの下部から投入して接触させ、比重差を利用して上部からオーバーフローさせる中和・脱水工程を実行することにより、脂肪酸メチルエステルの中和処理と脱水及び脱メタノール処理を同時に行なうことができる。その結果、水とメタノールは粗製グリセリン廃液に吸収され、水とメタノールが除かれた高品質の脂肪酸メチルエステルが得られる。また、水とメタノールを吸収した粗製グリセリン廃液は、中和処理工程に送られる。
It is particularly preferable to use the acid catalyst method as the secondary production process.
As shown in FIG. 7, the fatty acid methyl ester secondaryly produced by the acid catalyst method in the secondary production step is separated into a crude glycerin waste liquid and a fatty acid methyl ester in the secondary separation step, and the separated fatty acid methyl ester is removed. Fatty acid methyl ester neutralization treatment and dehydration and dehydration by performing a neutralization / dehydration step in which the crude glycerin waste liquid treated with methanol is charged from the lower part of the tank and brought into contact with each other and overflowed from the upper part using the difference in specific gravity. Demethane treatment can be performed at the same time. As a result, water and methanol are absorbed by the crude glycerin effluent, resulting in a high quality fatty acid methyl ester from which water and methanol have been removed. In addition, the crude glycerin waste liquid that has absorbed water and methanol is sent to the neutralization treatment step.

二次製造工程としてさらに生体触媒法の採用が好ましい。生体触媒法は、エステル変換反応の触媒活性を備えたリパーゼやホスホリパーゼを用いて、エステル交換反応を促す方法である。生体触媒法は、反応条件が穏やかであるが、酸価値の高い油脂であってもエステル交換反応を促進でき、副生物が少ないという特性がある。 It is more preferable to adopt the biocatalyst method as the secondary manufacturing process. The biocatalyst method is a method of promoting a transesterification reaction by using a lipase or a phospholipase having a catalytic activity for a transesterification reaction. The biocatalytic method has a characteristic that the reaction conditions are mild, but the transesterification reaction can be promoted even for fats and oils having a high acid value, and there are few by-products.

超臨界法や亜臨界法は、温度や圧力を調整して、原材料を超臨界状態または亜臨界状態に変えることで、物質の相状態を気液二相から液液二相、さらに誘電率を下げて一相へと変化させて、本来触媒を用いる必要があった反応系を無触媒系へと変えて、加水分解を促進する方法である。なお、油層分離工程で分離された油層を脂肪酸メチルエステルの合成に用いることなく、コンポスト材料として活用することも可能である。 In the supercritical method and the subcritical method, the temperature and pressure are adjusted to change the raw material to the supercritical state or the subcritical state, so that the phase state of the substance is changed from two phases of gas and liquid to two phases of liquid and liquid, and further the dielectric constant. This is a method of promoting hydrolysis by lowering the reaction system to one phase and changing the reaction system that originally required the use of a catalyst to a non-catalyst system. It is also possible to utilize the oil layer separated in the oil layer separation step as a compost material without using it for the synthesis of fatty acid methyl ester.

尚、メタノール分離工程で分離された純度の低いメタノールであっても、蒸留処理を繰り返して純度を上げることで、アルカリ触媒法を採用した一次製造工程で1価のアルコールとして再利用することは可能である。 Even low-purity methanol separated in the methanol separation step can be reused as a monohydric alcohol in the primary manufacturing process using the alkali catalyst method by repeating the distillation treatment to increase the purity. Is.

ここで、脱窒処理工程について説明する。
図3に示すように、し尿処理場では、窒素含有有機性廃水を処理するために、循環脱窒法など、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒法が採用されている。当該硝化脱窒法は、被処理水中のアンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化し、更に亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を従属栄養性の脱窒菌により窒素ガスにまで分解する脱窒処理工程を経て、被処理水中のアンモニア性窒素を窒素ガスにまで分解する方法である。なお、硝化工程の硝化液が脱窒処理工程に循環供給される。
Here, the denitrification treatment step will be described.
As shown in FIG. 3, in the urine treatment plant, a biological nitrification denitrification method using a heterotrophic microorganism such as a circulation denitrification method is adopted for treating nitrogen-containing organic wastewater. The nitrification denitrification method includes a nitrification step in which ammonia nitrogen in the water to be treated is oxidized to nitrite nitrogen by ammonia-oxidizing bacteria, and nitrite nitrogen is further oxidized to nitrate nitrogen by nitrite-oxidizing bacteria, and nitrite. This is a method of decomposing ammonia nitrogen in the water to be treated into nitrogen gas through a denitrification treatment step of decomposing nitrogen and nitrate nitrogen into nitrogen gas by a dependent nutrient denitrifying bacterium. The nitrifying liquid in the nitrification step is circulated and supplied to the denitrification treatment step.

このような、脱窒処理工程における、メタノールの代替品として、上述の粗製グリセリン廃液の処理方法の油層分離工程で取り出された粗製グリセリン液(水層)を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する。 As a substitute for methanol in such a denitrification treatment step, the crude glycerin liquid (aqueous layer) taken out in the oil layer separation step of the above-mentioned crude glycerin waste liquid treatment method is used as an organism using a heterotrophic microorganism. It is added as an organic carbon source for bionitrification and denitrification treatment.

当該グリセリンや塩等が含まれる水層は、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として短時間に分解されるので、有機汚濁物質が残存しにくい。 Since the aqueous layer containing the glycerin, salt, etc. is decomposed in a short time as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism, organic pollutants are unlikely to remain.

このように、生物学的硝化脱窒法の脱窒処理工程で有機炭素源として大量のメタノール等を添加する代わりに、脂肪酸メチルエステルの製造工程で副生される粗製グリセリンを有効利用することで、メタノール分の薬品コストを削減することができるとともに、化石燃料由来のメタノールを使用しないことによる温室効果ガスの排出量を抑制することができるようになる。 In this way, instead of adding a large amount of methanol or the like as an organic carbon source in the denitrification treatment step of the biological nitrification denitrification method, crude glycerin produced as a by-product in the fatty acid methyl ester production step is effectively used. The chemical cost of methanol can be reduced, and the emission of greenhouse gases due to the absence of methanol derived from fossil fuels can be suppressed.

ところで、消防法の規定によれば、アルコールと水以外の成分を含有せず、アルコールの含有量が60%以上である製品は、危険物第4類(引火性液体)アルコール類と分類され、貯留設備などの構造が安全性を確保するための規制の対象となる。しかし、脱窒剤として使用されているメタノールは非危険物として取扱うことができるように、アルコールの含有量が50%程度に調整され、貯留設備は当該規制の制限を受けることなく構築されている。 By the way, according to the provisions of the Fire Service Act, products that do not contain components other than alcohol and water and have an alcohol content of 60% or more are classified as Dangerous Goods Class 4 (flammable liquid) alcohols. Structures such as storage facilities are subject to regulations to ensure safety. However, the alcohol content of methanol used as a denitrifying agent is adjusted to about 50% so that it can be treated as a non-dangerous substance, and the storage facility is constructed without being restricted by the regulations. ..

上述した油層分離工程を経たグリセリン液(水層)は、グリセリンが3価のアルコールであるため、危険物第4類(引火性液体)の第3石油類に該当する。そして、グリセリン液(水層)にはエステル交換反応に寄与しなかったメタノールが残存しているために、容量が2000L以上になると指定可燃物となる。この場合、容量が2000L未満の貯留設備であればメタノールを対象とした既存の貯留設備をそのまま使用できるが、容量が2000L以上になると指定可燃物として規制の対象となり、メタノールを対象とした既存の貯留設備をそのまま使用することができない。 The glycerin liquid (aqueous layer) that has undergone the above-mentioned oil layer separation step corresponds to the third petroleum class of the dangerous goods class 4 (flammable liquid) because the glycerin is a trihydric alcohol. Since methanol that did not contribute to the transesterification reaction remains in the glycerin solution (aqueous layer), it becomes a designated combustible substance when the capacity becomes 2000 L or more. In this case, if the storage capacity is less than 2000 L, the existing storage facility for methanol can be used as it is, but if the capacity is 2000 L or more, it is subject to regulation as a designated combustible material, and the existing storage facility for methanol is subject to regulation. The storage facility cannot be used as it is.

しかし、上述したメタノール分離工程を実行した後の粗製グリセリン廃液は、消防法に規定する第4類引火性液体であっても引火点が無いために非危険物と判断されて、容量が2000L以上であってもメタノールを対象とした既存の貯留設備をそのまま使用できるようになる。 However, the crude glycerin waste liquid after executing the above-mentioned methanol separation step is judged to be a non-dangerous substance because it has no flash point even if it is a Class 4 flammable liquid specified in the Fire Service Act, and its capacity is 2000 L or more. Even so, the existing storage facility for methanol can be used as it is.

上述したメタノール分離工程で得られたグリセリン液(水層)を脱窒剤としてそのまま使用することも可能であるが、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、メタノール分離工程でメタノールが分離された水層を希釈する希釈工程を実行することが好ましい。 The glycerin solution (aqueous layer) obtained in the above-mentioned methanol separation step can be used as it is as a denitrifying agent, but as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a dependent vegetative microorganism. It is preferable to carry out a diluting step of diluting the aqueous layer from which methanol has been separated in the methanol separation step so that the value of the COD index becomes equivalent to that of the predetermined concentration of methanol used.

希釈工程を実行することによって、従来有機炭素源として用いられていた所定濃度のメタノールと同等の脱窒性能を発揮する脱窒剤として廃グリセリンを効果的に利用できるようになるからである。 This is because by executing the dilution step, waste glycerin can be effectively used as a denitrifying agent that exhibits denitrifying performance equivalent to that of methanol having a predetermined concentration conventionally used as an organic carbon source.

CODとは、水中の有機物量を、「酸化剤により分解した時の酸素消費量」として表現する指標であり、使用する酸化剤の種類や反応条件に応じて複数の種類がある。本発明では、COD指標として、酸化剤に二クロム酸カリウムを用いる「CODCr」を好適に用いることができる。酸化剤に過マンガン酸カリウムを使う「CODMn」は実際の有機物量に対する捕捉率が低いためである。 COD is an index expressing the amount of organic matter in water as "oxygen consumption when decomposed by an oxidizing agent", and there are a plurality of types depending on the type of oxidizing agent used and the reaction conditions. In the present invention, "COD Cr " using potassium dichromate as an oxidizing agent can be preferably used as a COD index. This is because "COD Mn ", which uses potassium permanganate as an oxidizing agent, has a low capture rate with respect to the actual amount of organic matter.

以上のようにして、脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造方法であって、油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離工程と、を含む、脱窒剤の製造方法が実現できる。 As described above, it is a method for producing a denitrifying agent produced from a crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids, from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of a fatty acid alkyl ester using fats and oils as a raw material. The oil layer separation step of separating the oil layer containing fatty acids to extract the aqueous layer containing glycerin and the aqueous layer containing glycerin by separating the monohydric alcohol from the aqueous layer extracted in the oil layer separation step are dependent nutrients. A method for producing a denitrifying agent can be realized, which includes an alcohol separation step of extracting as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a sex microorganism.

また、当該脱窒剤の製造方法は、油層分離工程で分離された油層とアルコール分離工程で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液がグリセリン廃液供給経路を介して油層分離工程に供給されるように構成されている。 The denitrifying agent is produced by an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, or a biocatalyst method, which excludes an alkali catalyst method from an oil layer separated in an oil layer separation step and a monovalent alcohol separated in an alcohol separation step. , A secondary production process of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester using any of an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method, and a solid catalyst method, which is produced as a by-product in the secondary production process. The crude glycerin waste liquid is configured to be supplied to the oil layer separation step via the glycerin waste liquid supply route.

さらに、当該脱窒剤の製造方法は、生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈工程をさらに含む。 Further, in the method for producing the denitrifying agent, monohydric alcohol is used in the alcohol separation step so that the COD index becomes the same as that of methanol having a predetermined concentration used as an organic carbon source in the biological nitrification denitrification treatment. It further comprises a dilution step of diluting the separated aqueous layer.

以下に、本発明による油脂を原料とする脂肪酸メチルエステルの製造工程で副生される粗製グリセリン廃液の処理を含む水処理システム及び脱窒剤の製造装置について説明する。 Hereinafter, a water treatment system including a treatment of crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the production process of fatty acid methyl ester using fats and oils as a raw material according to the present invention and an apparatus for producing a denitrifying agent will be described.

図4に示すように、水処理システムは、脂肪酸アルキルエステル製造設備の一例である脂肪酸メチルエステル製造設備10と、水処理設備20とを備えている。脂肪酸メチルエステル製造設備10は、脂肪酸メチルエステル製造装置11と洗浄装置12を備えて構成され、水処理設備20は、油層分離装置13と、アルコール分離装置としてのメタノール分離装置14と、生物学的硝化脱窒処理を実行する脱窒処理装置22と硝化装置23と脱窒剤貯留タンク21を含む生物処理装置を備えている。そして、脂肪酸メチルエステル製造設備10及び水処理設備20の一部で脱窒剤の製造装置が構成されている。 As shown in FIG. 4, the water treatment system includes a fatty acid methyl ester production facility 10 which is an example of a fatty acid alkyl ester production facility, and a water treatment facility 20. The fatty acid methyl ester production facility 10 includes a fatty acid methyl ester production device 11 and a cleaning device 12, and the water treatment facility 20 includes an oil layer separation device 13, a methanol separation device 14 as an alcohol separation device, and biological equipment. A biological treatment device including a denitrification treatment device 22 for performing a nitrification denitrification treatment, a nitrification device 23, and a denitrification agent storage tank 21 is provided. Then, a fatty acid methyl ester production facility 10 and a part of the water treatment facility 20 constitute a denitrifying agent production apparatus.

脂肪酸メチルエステルの一次製造装置11に備えた反応槽11aに原料となる廃油脂、メタノール、アルカリ触媒である水酸化ナトリウムが投入されてエステル交換反応工程が実行され、エステル交換反応により得られた脂肪酸メチルエステルから粗製グリセリン廃液を分離する一次分離工程とが実行される。 Waste fats and oils as raw materials, methanol, and sodium hydroxide as an alkali catalyst are charged into the reaction tank 11a provided in the primary production apparatus 11 for fatty acid methyl ester, the transesterification reaction step is executed, and the fatty acid obtained by the transesterification reaction is executed. A primary separation step is performed to separate the crude glycerin effluent from the methyl ester.

反応槽11aから取り出された脂肪酸メチルエステルは洗浄装置12で温水洗浄されて脂肪酸メチルエステルとして取り出される。また、反応槽11aから排出された粗製グリセリン廃液及び洗浄装置12から排出された洗浄廃液は、油層分離装置13に備えた油脂分離槽に投入されて、中和剤である塩酸により中和処理されて油層と水層に分離される。他に、図4中、一点鎖線で示すように、石鹸工場から出る甘水を油脂分離槽に投入してもよい。 The fatty acid methyl ester taken out from the reaction tank 11a is washed with warm water in the washing device 12 and taken out as the fatty acid methyl ester. Further, the crude glycerin waste liquid discharged from the reaction tank 11a and the cleaning waste liquid discharged from the cleaning device 12 are put into the oil / fat separation tank provided in the oil layer separation device 13 and neutralized with hydrochloric acid as a neutralizing agent. It is separated into an oil layer and an aqueous layer. Alternatively, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, sweet water from the soap factory may be put into the oil / fat separation tank.

一定の時間が経過した後に、下側の水層が引抜かれてメタノール分離装置14に供給され、メタノールが除去された後に希釈装置15に供給され、所定濃度に希釈された後に脱窒剤貯留タンク21に貯留される。 After a certain period of time, the lower aqueous layer is withdrawn and supplied to the methanol separator 14, and after the methanol is removed, it is supplied to the diluting device 15, diluted to a predetermined concentration, and then denitrified agent storage tank. It is stored in 21.

なお、洗浄装置12から排出された洗浄廃液は、水分が多くメタノール分離装置14でのアルコール除去が困難なため、粗製グリセリン廃液と一緒に中和処理をせず、別個に中和処理・油層分離処理を行ない、メタノール分離処理を行なうことなく、希釈装置15に希釈水として用いることが好ましい。 Since the cleaning waste liquid discharged from the cleaning device 12 has a large amount of water and it is difficult to remove alcohol with the methanol separation device 14, the cleaning waste liquid is not neutralized together with the crude glycerin waste liquid, but is separately neutralized and separated into oil layers. It is preferable to carry out the treatment and use it as diluting water in the diluting device 15 without performing the methanol separation treatment.

メタノール分離装置14と希釈装置と脱窒剤貯留タンク21が同じ敷地に設けられている必要ななく、メタノール分離装置14でメタノールが分離されたグリセリン液(水層)である脱窒剤を、車載タンクに搭載して距離が離れた脱窒剤貯留タンク21に運搬してもよい。 The methanol separator 14, the diluter, and the denitrifier storage tank 21 do not need to be installed on the same site, and the denitrifier, which is a glycerin solution (aqueous layer) from which methanol is separated by the methanol separator 14, is mounted on the vehicle. It may be mounted on a tank and transported to a denitrifying agent storage tank 21 at a distance.

希釈装置14で希釈した後に車載タンクに搭載してもよいし、希釈装置14が脱窒剤貯留タンク21に隣接設置されていれば、希釈前のグリセリン液(水層)を車載タンクに搭載して運搬先の希釈装置14で希釈した後に脱窒剤貯留タンク21に充填してもよい。後者の場合には輸送コストの低減化を図ることができる。 After diluting with the diluting device 14, it may be mounted on the vehicle-mounted tank, or if the diluting device 14 is installed adjacent to the denitrifying agent storage tank 21, the glycerin solution (aqueous layer) before dilution is mounted on the vehicle-mounted tank. The denitrifying agent storage tank 21 may be filled after being diluted by the diluting device 14 at the transport destination. In the latter case, the transportation cost can be reduced.

図4中、破線で示すように、脂肪酸メチルエステル製造設備10には、アルカリ触媒法により脂肪酸メチルエステルを生成する反応槽11a以外に、油層分離装置13で分離された油脂成分とメタノール分離装置14で分離されたメタノールを用いて、アルカリ触媒法以外の方法を用いて脂肪酸メチルエステルを製造する脂肪酸メチルエステルの二次製造装置となる第2反応槽11bが設けられている。 As shown by the broken line in FIG. 4, in the fatty acid methyl ester production facility 10, in addition to the reaction tank 11a for producing the fatty acid methyl ester by the alkali catalytic method, the fat and oil components separated by the oil layer separation device 13 and the methanol separation device 14 A second reaction tank 11b is provided as a secondary production apparatus for fatty acid methyl ester, which produces fatty acid methyl ester by a method other than the alkali catalytic method using the methanol separated in 1.

即ち、本発明による脱窒剤の製造装置は、油脂を原料とする脂肪酸アルキル(メチル)エステルの一次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置13と、油層分離装置13で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離装置14とを備えている。 That is, the device for producing a denitrifying agent according to the present invention contains glycerin by separating an oil layer containing a fatty acid from a crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the device for producing a fatty acid alkyl (methyl) ester made from fats and oils. The oil layer separating device 13 for extracting the aqueous layer and the aqueous layer containing glycerin by separating the monohydric alcohol from the aqueous layer taken out by the oil layer separating device 13 are bionitrified and denitrified using a dependent microbial microorganism. It is provided with an alcohol separating device 14 that is taken out as an organic carbon source for nitrogen treatment.

また、油層分離装置13で分離された油層とアルコール分離装置14で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキル(メチル)エステルの二次製造装置となる第2反応槽11bを脂肪酸アルキル(メチル)エステル製造設備10に備え、二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液がグリセリン廃液供給経路11cを介して油層分離装置13に供給されるように構成されている。 Further, the acid catalyst method, the acid alkali catalyst method, the biocatalyst method, the ion exchange resin method, and the super Fatty acid alkyl (methyl) ester production in the second reaction tank 11b, which is a secondary production apparatus for fatty acid alkyl (methyl) ester, which produces fatty acid alkyl ester using any of the critical method, subcritical method, and solid catalyst method. In preparation for the equipment 10, the crude glycerin effluent produced as a by-product in the secondary production apparatus is configured to be supplied to the oil layer separation apparatus 13 via the glycerin effluent supply path 11c.

なお、油層分離装置13の前段に、粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備え、油層分離装置13で分離された油層とアルコール分離装置14で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキル(メチル)エステルを製造する脂肪酸アルキル(メチル)エステルの二次製造装置を脂肪酸アルキル(メチル)エステル製造設備10に備え、二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液がグリセリン廃液供給経路11cを介して中和処理装置に供給されるように構成されている。 A neutralization treatment device for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided in front of the oil layer separation device 13, and an acid catalyst is provided from the oil layer separated by the oil layer separation device 13 and the monohydric alcohol separated by the alcohol separation device 14. The fatty acid alkyl (methyl) ester secondary production apparatus for producing the fatty acid alkyl (methyl) ester using the method is provided in the fatty acid alkyl (methyl) ester production facility 10, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus is generated. It is configured to be supplied to the neutralization treatment apparatus via the glycerin waste liquid supply path 11c.

さらに、生物学的硝化脱窒処理22の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、アルコール分離装置13で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈装置をさらに備えている。 Further, the alcohol separator 13 dilutes the aqueous layer from which the monohydric alcohol has been separated so that the COD index becomes the same as that of methanol having a predetermined concentration used as the organic carbon source of the biological nitrification denitrification treatment 22. It is further equipped with a diluting device.

図5に示すように、減圧蒸留法を採用したメタノール分離装置14は、油層分離装置13で油脂が分離されたグリセリン液(水層)が投入される反応タンク14aと、分離されたメタノールが回収されるメタノール回収タンク14f,14g,14hと、メタノールが分離されたグリセリン液(水層)を貯留する貯留タンク14cを備えている。 As shown in FIG. 5, in the methanol separation device 14 adopting the vacuum distillation method, the reaction tank 14a into which the glycerin solution (aqueous layer) from which the fats and oils have been separated by the oil layer separation device 13 is charged, and the separated methanol is recovered. It is provided with methanol recovery tanks 14f, 14g, 14h, and a storage tank 14c for storing a glycerin solution (aqueous layer) from which methanol has been separated.

反応タンク14aにはオイルを熱媒体とする熱交換器14bが配され、約60℃に加温される。反応タンク14aで気化したメタノールは、真空ポンプP3で減圧吸引されたコンデンサ14d,14eに導かれて冷却され、メタノール回収タンク14f,14gに過渡的に回収され、その後ポンプP1,P2によってメタノール回収タンク14hに回収される。図5中、符号14iは異物を回収する分離筒である。メタノールが気化されたグリセリン廃液は、その後ポンプP4で貯留タンク14cに引抜かれる。 A heat exchanger 14b using oil as a heat medium is arranged in the reaction tank 14a and heated to about 60 ° C. The methanol vaporized in the reaction tank 14a is guided to the capacitors 14d and 14e sucked under reduced pressure by the vacuum pump P3 to be cooled, transiently recovered in the methanol recovery tanks 14f and 14g, and then recovered in the methanol recovery tanks 14f and 14g by the pumps P1 and P2. It is collected in 14h. In FIG. 5, reference numeral 14i is a separation cylinder for collecting foreign matter. The glycerin waste liquid in which methanol is vaporized is then pumped to the storage tank 14c by the pump P4.

例えば、反応タンク14aに投入されるメタノール濃度5〜15wt%のグリセリン液(水層)が、減圧蒸留されてメタノール濃度0〜2wt%のグリセリン液(水層)として貯留タンク14cに回収される。 For example, the glycerin solution (aqueous layer) having a methanol concentration of 5 to 15 wt% charged into the reaction tank 14a is distilled under reduced pressure and recovered as a glycerin solution (aqueous layer) having a methanol concentration of 0 to 2 wt% in the storage tank 14c.

以下に、アルコール分離工程に関する実験例を説明する。
脂肪酸メチルエステルの製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から製造した脱窒剤のグリセリン濃度はおおよそ25wt%前後の値を示す。そこで、グリセリン濃度が25wt%の純グリセリン液に、純メタノールを添加してメタノール濃度が3,4,5,6,8wt%濃度の各メタノール混合グリセリン液を生成して、エーベル密閉式自動引火点試験器(田中科学機器製作株式会製)を用いて引火の有無を確認した。
An experimental example of the alcohol separation step will be described below.
The glycerin concentration of the denitrifying agent produced from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fatty acid methyl ester production process shows a value of about 25 wt%. Therefore, pure methanol was added to the pure glycerin solution having a glycerin concentration of 25 wt% to generate each methanol mixed glycerin solution having a methanol concentration of 3,4,5,6,8 wt%, and the Ebel closed automatic flash point. The presence or absence of ignition was confirmed using a tester (manufactured by Tanaka Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.).

図6に測定結果が示されている。グリセリン濃度が25wt%の純グリセリン液に含まれるメタノール濃度が4,5,6,8wt%であると、それぞれ80℃以下で引火することが確認されたが、3wt%になると、当該測定器で引火点は検出できなかった。 The measurement result is shown in FIG. It was confirmed that when the methanol concentration contained in the pure glycerin solution having a glycerin concentration of 25 wt% was 4, 5, 6, 8 wt%, it ignited at 80 ° C. or lower, respectively, but when it reached 3 wt%, the measuring instrument was used. The flash point could not be detected.

従って、メタノール分離装置14により、メタノール濃度を3wt%以下、さらに好ましくは2wt%以下に調整することにより、消防法に規定する第4類引火性液体であっても非危険物として取扱いできることが確認された。 Therefore, it was confirmed that by adjusting the methanol concentration to 3 wt% or less, more preferably 2 wt% or less with the methanol separator 14, even a Class 4 flammable liquid specified in the Fire Service Act can be treated as a non-dangerous substance. Was done.

以上、1価のアルコールとしてメタノールを用いた場合を例に本発明の実施形態を説明したが、本発明による脂肪酸等の不純物を含むアルカリ性の粗製グリセリン廃液から脱窒剤を製造する方法及び脱窒剤を用いた水処理方法は、1価のアルコールとしてメタノール以外のアルコールを用いる場合にも適用可能であることはいうまでもない。 The embodiment of the present invention has been described above by taking the case where methanol is used as the monohydric alcohol as an example. However, a method for producing a denitrifying agent from an alkaline crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids and denitrification according to the present invention. Needless to say, the water treatment method using an agent can be applied even when an alcohol other than methanol is used as the monohydric alcohol.

10:脂肪酸アルキルエステル製造設備(脂肪酸メチルエステル製造設備)
11:脂肪酸メチルエステル製造装置
11a:反応槽
11b:二次反応槽(二次製造装置)
11c:グリセリン廃液供給経路
12:洗浄槽
13:油層分離装置
14:1価のアルコール分離装置(メタノール分離装置)
15:希釈装置
20:水処理設備
21:脱窒剤貯留タンク
22:脱窒処理装置
23:硝化装置
10: Fatty acid alkyl ester manufacturing equipment (fatty acid methyl ester manufacturing equipment)
11: Fatty acid methyl ester production apparatus 11a: Reaction tank 11b: Secondary reaction vessel (secondary production apparatus)
11c: Glycerin waste liquid supply path 12: Washing tank 13: Oil layer separation device 14: 1-valent alcohol separation device (methanol separation device)
15: Diluting device 20: Water treatment equipment 21: Denitrifying agent storage tank 22: Denitrifying treatment device 23: Nitrification device

Claims (12)

有機炭素源を添加して生物学的硝化脱窒処理を行なう水処理方法であって、
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、
前記油層分離工程で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離工程と、
前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程と、
を含み、
前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離工程に供給されるように構成されている、水処理方法。
A water treatment method in which an organic carbon source is added to perform biological nitrification and denitrification treatment.
An oil layer separation step that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material and extracts an aqueous layer containing glycerin.
An alcohol separation step of separating a monohydric alcohol from the aqueous layer taken out in the oil layer separation step, and an alcohol separation step.
A denitrification treatment step in which an aqueous layer from which a monohydric alcohol is separated in the alcohol separation step is added as an organic carbon source for the biological nitrification denitrification treatment, and a denitrification treatment step.
Only including,
Acid catalyst method, acid alkali catalyst method, biocatalyst method, ion exchange resin method, supercritical method for removing the alkali catalyst method from the oil layer separated in the oil layer separation step and the monohydric alcohol separated in the alcohol separation step. A secondary production step of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester using any of the subcritical method and the solid catalyst method is provided, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step separates the oil layer. A water treatment method that is configured to be supplied to the process.
有機炭素源を添加して生物学的硝化脱窒処理を行なう水処理方法であって、A water treatment method in which an organic carbon source is added to perform biological nitrification and denitrification treatment.
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、An oil layer separation step that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material and extracts an aqueous layer containing glycerin.
前記油層分離工程で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離工程と、An alcohol separation step of separating a monohydric alcohol from the aqueous layer taken out in the oil layer separation step, and an alcohol separation step.
前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理工程と、A denitrification treatment step in which an aqueous layer from which a monohydric alcohol is separated in the alcohol separation step is added as an organic carbon source for the biological nitrification denitrification treatment, and a denitrification treatment step.
を含み、Including
前記油層分離工程の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理工程を備え、A neutralization treatment step for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided before the oil layer separation step.
前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、A secondary production step of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from an oil layer separated in the oil layer separation step and a monohydric alcohol separated in the alcohol separation step by an acid catalyst method is provided.
前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理工程に供給されるように構成されている、水処理方法。A water treatment method configured such that crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step is supplied to the neutralization treatment step.
従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈工程をさらに含む、請求項1または2に記載の水処理方法。 The monohydric alcohol is separated in the alcohol separation step so that the COD index becomes equivalent to that of methanol having a predetermined concentration used as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a dependent vegetative microorganism. The water treatment method according to claim 1 or 2 , further comprising a diluting step of diluting the aqueous layer. 油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの燃料製造装置を備え、前記燃料製造装置で副生される粗製グリセリン廃液の処理を含む水処理システムであって、
前記燃料製造装置で副生された粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、
前記油層分離装置で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離装置と、
前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された前記水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理装置と、
を含み、
前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いてバイオディーゼル燃料を製造するバイオディーゼル燃料の二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている、水処理システム。
A water treatment system equipped with a fuel production device for fatty acid alkyl esters made from fats and oils, and including treatment of crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel production device.
An oil layer separating device that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel manufacturing device and extracts an aqueous layer containing glycerin.
An alcohol separator that separates monovalent alcohol from the aqueous layer taken out by the oil layer separator, and an alcohol separator.
A denitrification treatment device for adding the aqueous layer from which a monohydric alcohol has been separated by the alcohol separation device as an organic carbon source for biological nitrification denitrification treatment using a heterotrophic microorganism.
Only including,
Acid catalyst method, acid alkali catalyst method, biocatalyst method, ion exchange resin method, supercritical method for removing the alkali catalyst method from the oil layer separated by the oil layer separation device and the monohydric alcohol separated by the alcohol separation device. A biodiesel fuel secondary production apparatus for producing biodiesel fuel using any of the subcritical method and the solid catalyst method is provided, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus separates the oil layer. A water treatment system configured with a glycerin effluent supply path supplied to the device.
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの燃料製造装置を備え、前記燃料製造装置で副生される粗製グリセリン廃液の処理を含む水処理システムであって、A water treatment system equipped with a fuel production device for fatty acid alkyl esters made from fats and oils, and including treatment of crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel production device.
前記燃料製造装置で副生された粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、An oil layer separating device that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the fuel manufacturing device and extracts an aqueous layer containing glycerin.
前記油層分離装置で取り出された前記水層から1価のアルコールを分離するアルコール分離装置と、An alcohol separator that separates monovalent alcohol from the aqueous layer taken out by the oil layer separator, and an alcohol separator.
前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された前記水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として添加する脱窒処理装置と、A denitrification treatment device for adding the aqueous layer from which a monohydric alcohol has been separated by the alcohol separation device as an organic carbon source for biological nitrification denitrification treatment using a heterotrophic microorganism.
を含み、Including
前記油層分離装置の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備え、A neutralization treatment device for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided in front of the oil layer separation device.
前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、A secondary production device for a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from an oil layer separated by the oil layer separation device and a monohydric alcohol separated by the alcohol separation device by an acid catalyst method is provided.
前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている、水処理システム。A water treatment system configured to include a glycerin waste liquid supply path in which crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus is supplied to the neutralization treatment apparatus.
前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈装置を備えている、請求項4または5に記載の水処理システム。 Dilution that dilutes the aqueous layer from which the monohydric alcohol has been separated by the alcohol separator so that the COD index is equivalent to that of methanol at a predetermined concentration used as the organic carbon source for the biological nitrification and denitrification treatment. The water treatment system according to claim 4 or 5 , further comprising an apparatus. 脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造方法であって、
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、
前記油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離工程と、
を含み、
前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離工程に供給されるように構成されている、脱窒剤の製造方法。
A method for producing a denitrifying agent produced from a crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids.
An oil layer separation step that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material and extracts an aqueous layer containing glycerin.
Alcohol separation in which monovalent alcohol is separated from the aqueous layer taken out in the oil layer separation step and the aqueous layer containing glycerin is taken out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism. Process and
Only including,
Acid catalyst method, acid alkali catalyst method, biocatalyst method, ion exchange resin method, supercritical method for removing the alkali catalyst method from the oil layer separated in the oil layer separation step and the monohydric alcohol separated in the alcohol separation step. A secondary production step of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester using any of the subcritical method and the solid catalyst method is provided, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production step separates the oil layer. A method of making a denitrifying agent, which is configured to be supplied to the process.
脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造方法であって、
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離工程と、
前記油層分離工程で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離工程と、
を含み、
前記油層分離工程の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理工程を備え、
前記油層分離工程で分離された油層と前記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造工程を備え、
前記二次製造工程で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理工程に供給されるように構成されている、脱窒剤の製造方法。
A method for producing a denitrifying agent produced from a crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids.
An oil layer separation step that separates an oil layer containing fatty acids from the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the primary production process of fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material and extracts an aqueous layer containing glycerin.
Alcohol separation in which monovalent alcohol is separated from the aqueous layer taken out in the oil layer separation step and the aqueous layer containing glycerin is taken out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism. Process and
Including
A neutralization treatment step for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided before the oil layer separation step.
A secondary production step of a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from an oil layer separated in the oil layer separation step and a monohydric alcohol separated in the alcohol separation step by an acid catalyst method is provided.
It said secondary crude glycerin waste liquid in the manufacturing process by-product has been configured to be supplied to the neutralization step, the manufacturing method of de窒剤.
前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離工程で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈工程をさらに含む、請求項7または8に記載の脱窒剤の製造方法。 Dilution that dilutes the aqueous layer from which the monohydric alcohol was separated in the alcohol separation step so that the COD index is equivalent to that of methanol at a predetermined concentration used as the organic carbon source for the biological nitrification and denitrification treatment. The method for producing a denitrifying agent according to claim 7 or 8 , further comprising a step. 脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造装置であって、
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、
前記油層分離装置で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離装置と、
を含み、
前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとからアルカリ触媒法を除く酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法、固体触媒法の何れかの方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が前記油層分離装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている、脱窒剤の製造装置。
A device for producing a denitrifying agent produced from crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids.
An oil layer separator that separates an oil layer containing fatty acids from a crude glycerin waste liquid produced as a by-product in a primary production device for fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material, and extracts an aqueous layer containing glycerin.
Alcohol separation in which monovalent alcohol is separated from the aqueous layer taken out by the oil layer separator and the aqueous layer containing glycerin is taken out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism. Equipment and
Only including,
Acid catalyst method, acid alkali catalyst method, biocatalyst method, ion exchange resin method, supercritical method for removing the alkali catalyst method from the oil layer separated by the oil layer separation device and the monohydric alcohol separated by the alcohol separation device. , A secondary production apparatus for fatty acid alkyl esters for producing fatty acid alkyl esters using any of the subcritical method and the solid catalyst method, and the crude glycerin waste liquid produced as a by-product in the secondary production apparatus separates the oil layer. A denitrifying agent manufacturing device configured with a glycerin effluent supply path supplied to the device.
脂肪酸等の不純物を含む粗製グリセリン廃液から生成される脱窒剤の製造装置であって、
油脂を原料とする脂肪酸アルキルエステルの一次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液から脂肪酸が含まれる油層を分離してグリセリンが含まれる水層を取り出す油層分離装置と、
前記油層分離装置で取り出された水層から1価のアルコールを分離してグリセリンが含まれる水層を、従属栄養性の微生物を用いた生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として取り出すアルコール分離装置と、
を含み、
前記油層分離装置の前段に、前記粗製グリセリン廃液を中和する中和処理装置を備え、
前記油層分離装置で分離された油層と前記アルコール分離装置で分離された1価のアルコールとから酸触媒法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造する脂肪酸アルキルエステルの二次製造装置を備え、
前記二次製造装置で副生される粗製グリセリン廃液が中和処理装置に供給されるグリセリン廃液供給経路を備えて構成されている、脱窒剤の製造装置。
A device for producing a denitrifying agent produced from crude glycerin waste liquid containing impurities such as fatty acids.
An oil layer separator that separates an oil layer containing fatty acids from a crude glycerin waste liquid produced as a by-product in a primary production device for fatty acid alkyl esters using fats and oils as a raw material, and extracts an aqueous layer containing glycerin.
Alcohol separation in which monovalent alcohol is separated from the aqueous layer taken out by the oil layer separator and the aqueous layer containing glycerin is taken out as an organic carbon source for biological nitrification and denitrification treatment using a heterotrophic microorganism. Equipment and
Including
A neutralization treatment device for neutralizing the crude glycerin waste liquid is provided in front of the oil layer separation device.
A secondary production device for a fatty acid alkyl ester for producing a fatty acid alkyl ester from an oil layer separated by the oil layer separation device and a monohydric alcohol separated by the alcohol separation device by an acid catalyst method is provided.
The secondary manufacturing-produced is crude glycerin waste in devices that are configured with a glycerin waste supply path to be supplied to the neutralization apparatus, the manufacturing apparatus of de窒剤.
前記生物学的硝化脱窒処理の有機炭素源として用いられる所定濃度のメタノールとCOD指標が同等の値となるように、前記アルコール分離装置で1価のアルコールが分離された水層を希釈する希釈装置をさらに含む、請求項10または11に記載の脱窒剤の製造装置。
Dilution that dilutes the aqueous layer from which the monohydric alcohol has been separated by the alcohol separator so that the COD index is equivalent to that of methanol at a predetermined concentration used as the organic carbon source for the biological nitrification and denitrification treatment. The device for producing a denitrifying agent according to claim 10 or 11 , further comprising an device.
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