JPH07184628A

JPH07184628A - 発酵廃液の処理方法

Info

Publication number: JPH07184628A
Application number: JP5332125A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Nishioka; 俊一郎西岡; Yasuo Matsuo; 保夫松尾; Yoshio Morigami; 好雄森上; Kazuyoshi Matsuo; 和芳松尾; Akiharu Hamaguchi; 明春浜口
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【目的】焼酎蒸留廃液などの発酵廃液を経済的に処理す
ることができる発酵廃液の処理方法を提供する。【構成】エタノール0.05重量％以上、有機物由来のCOD
値またはBOD 値が5,000ppm以上および懸濁固形分1,000p
pm以上を含む発酵廃液を、蒸留によって留出液と蒸留残
渣に分離した後、該留出液をさらに浸透気化膜法によっ
てエタノール濃縮液とエタノール脱離液に分離すること
を特徴とする発酵廃液の処理方法。【効果】(1) 高濃度のアルコール含有液を容易に回収す
ることができ、(2) アルコール脱離液は通常の生物化学
的処理法による処理が可能となり、(3) 蒸留残渣を蒸留
熱源として利用することにより燃料費の低減が図れ、か
つ熱的に自己完結型のプロセスとすることができ、(4)
発酵廃液の蒸留を減圧蒸留とすることにより糖類の付着
を防ぎ、安定した蒸留を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発酵廃液の処理方法に関
し、さらに詳しくは焼酎蒸留廃液などの発酵廃液を経済
的に処理することができる発酵廃液の処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】焼酎蒸留廃液などの発酵廃液には、分子
量の大きい蛋白性成分および低分子量のエタノールその
他のアルコール、エステル類などが高濃度に共存し、ま
た繊維かす等の懸濁固形物も含まれるため、その濃度は
ＣＯＤまたはＢＯＤ値にして数万ｐｐｍに達するものも
ある。従来、高ＣＯＤまたはＢＯＤの廃液の処理方法と
して、嫌気性発酵、遠心分離とＭＦ法（精密ろ過膜法）
またはＲＯ法（逆浸透膜法）との組合わせ、液体噴霧燃
焼法または濃縮後に堆肥化、飼料化する方法などが提案
され、開発が進められている。しかし、これらの方法は
まだ経済性等の点で確立されたプロセスとして完成され
ていない。

【０００３】例えば、ＲＯ法ではエタノール排除率９０
％を超える膜が開発されているが、回収する濃縮液中の
エタノール濃度を１０％以上にするためには発酵廃液の
圧力（実際の逆浸透圧）を非常に大きくしなければなら
ないという欠点がある。またＭＦ法ではエタノールを主
とした濃縮が困難で高分子量成分が共存してくるととも
にフィルターの目詰まりを生じ易い。さらに嫌気性発酵
処理では、メタンを回収し、それを蒸留の際の燃料とし
て用いることができる利点はあるが、発酵条件や生成し
た廃液の処理で技術的、経済的に不十分な点（メタン生
成の反応速度が遅く、生成廃液の処理が困難である等）
が問題として残されている。乾燥飼料化では乾燥時の伝
熱面に糖質が密着して乾燥効率が大幅に低下し、乾燥エ
ネルギーが多大となる。堆肥化する方法では発酵廃液が
堆肥になりにくく、また堆肥としての利用量に限界があ
る。液体噴霧燃焼法では高濃度の発酵廃液の処理をほぼ
完全になしえるが、多大の補助燃料を必要とし、また有
用物質の回収ができず、経済性の面で問題がある。この
ため発酵廃液を希釈して海洋投棄するなどの方法が採ら
れているのが現状であるが、近年、海洋汚染などの問題
から海洋投棄の国際的な規制が強化されつつあり、発酵
廃液の経済的は処理プロセスの早急な確立が望まれてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題を解決し、焼酎蒸留廃液などの発酵廃液
を経済的に処理することができる発酵廃液の処理方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は以下の通りである。（１）エタノール０．０５重量％以上、有機物由来のＣ
ＯＤ値またはＢＯＤ値が５，０００ｐｐｍ以上および懸
濁固形分１，０００ｐｐｍ以上を含む発酵廃液を、蒸留
によって留出液と蒸留残渣に分離した後、該留出液をさ
らに浸透気化膜法によってエタノール濃縮液とエタノー
ル脱離液に分離することを特徴とする発酵廃液の処理方
法。（２）発酵廃液が焼酎蒸留廃液であることを特徴とする
(1) の発酵廃液の処理方法。（３）発酵廃液を減圧蒸留法で蒸留することを特徴とす
る(1) の発酵廃液の処理方法。（４）蒸留残渣を焼却して蒸留および浸透気化膜法の熱
源として用いることを特徴とする(1) の発酵廃液の処理
方法。（５）エタノール脱離液を生物化学的処理法によって処
理することを特徴とする(1) の発酵廃液の処理方法。（６）留出液を逆浸透膜法で処理した後、浸透気化膜法
で処理することを特徴とする(1) の発酵廃液の処理方
法。

【０００６】本発明に用いられる発酵廃液は、エタノー
ル０．０５重量％以上、特に０．３重量％以上、蛋白お
よびその他の有機物由来のＣＯＤ値またはＢＯＤ値が
５，０００ｐｐｍ以上、特に２０，０００ｐｐｍ以上お
よび懸濁固形分１，０００ｐｐｍ以上、特に５，０００
ｐｐｍ以上を含む発酵廃液または発酵蒸留廃液であり、
このような廃液としては焼酎蒸留廃液などが挙げられる
が、これに限定されるものではない。なお、本発明にお
いてＣＯＤ値は過マンガン酸カリウム法により測定され
た値である。

【０００７】以下、本発明の方法を図面により説明す
る。図１は、本発明の発酵廃液の処理方法の一例を示す
フローチャート図である。図１において、まず、発酵廃
液１０は、蒸留装置１に供給され、留出液１１と蒸留残
渣１４に蒸留されて分離される。次に留出液１１は、Ｐ
Ｖセパレータ２に供給され、エタノール濃縮蒸気１３ａ
とエタノール脱離液１２に分離される。エタノール濃縮
蒸気１３ａは、凝縮器で液体に戻してエタノール濃縮液
１３（高濃度アルコール含有液）として回収され、エタ
ノール脱離液１２は、後流の活性汚泥処理装置３で通常
の廃水処理が施された後、系外に放流される。一方、蒸
留によって発生した蒸留残渣１４は、ボイラ９を備えた
焼却炉８に供給されて燃焼に供され、その発生熱は蒸留
装置１の蒸留熱源およびＰＶセパレータ２の熱源として
利用される。なお、１７はスチームである。

【０００８】蒸留装置１には特に限定はなく、公知の蒸
留法が採用されるが、通常、発酵廃液が０．５重量％以
上、多いものでは１重量％を超える糖類を含有するた
め、高温蒸留を行うと伝熱部分に糖類が付着して伝熱性
が低下し、事実上、蒸留を続けることが困難になる場合
がある。従って、減圧低温下、例えば、６０℃、５０〜
１００ｍｍＨｇで蒸留を行って糖類の付着を防止するこ
とが好ましい。このような糖類の付着を防止して安定に
蒸留する方法としては減圧蒸留、薄膜蒸留、多重効用缶
などによる蒸留が挙げられる。また留出液中のエタノー
ル以外の有機物量を減らして回収エタノールの純度を上
げるために還流装置の付いた蒸留設備を使用することも
できる。

【０００９】ＰＶセパレータ２は浸透気化膜法（パーベ
ーパレーション膜法、以下、ＰＶ膜法と略す）を採用し
た分離濃縮装置である。ＰＶ膜法は、特定成分に親和性
をもつ高分子膜を介して一方（一次側）を液相とし、他
方（二次側）を真空（減圧）することにより、液相中の
特定成分を選択的にＰＶ膜に溶解、拡散させ、さらにＰ
Ｖ膜を透過させて二次側で蒸気として取り出す分離方法
である（特開平５−１３７９６９号公報、同５−１３７
９７０号公報参照）。

【００１０】図２はＰＶセパレータの説明図である。図
２において、ＰＶセパレータ２は、留出液１１が供給、
排出される液供給口５と液排出口６を有する液相室（一
次側）１５と、透過蒸気出口７を有する減圧蒸気相室
（二次側）１６と、液相室１５と減圧蒸気相室１６との
間に設けられるＰＶ膜４とを備えている。ＰＶ膜４に
は、アルコールの回収に好適な疎水性膜、例えば、ポリ
ジメチルシロキサンからなる膜等が用いられる。

【００１１】ＰＶセパレータ２は、留出液１１を液供給
口５から液相室１５に供給し、減圧蒸気室相１６の圧を
５〜２０ｍｍＨｇ程度に減圧して運転される。留出液１
１からエタノール回収の場合には留出液１１をＰＶ膜の
許容使用温度範囲内でできるだけ高い温度（例えば６０
℃〜８０℃など）に加温して供給するのが好ましい。留
出液中のエタノールはＰＶ膜に選択的に溶解、拡散し
て、減圧蒸気相室１６にエタノール蒸気として取り出さ
れる。エタノールが除かれたエタノール脱離液１２は液
相室１５の液排出口６から後流に設けられた活性汚泥処
理装置３に供給され、通常の廃水処理により速やかに残
存有機物の分解が行われた後、系外に放流される。

【００１２】ＰＶ膜４を通過して減圧蒸気相室１６に移
動したエタノール蒸気は、透過蒸気出口７からエタノー
ル濃縮蒸気１３ａとして排出され、凝縮器で液体に戻
し、エタノール濃縮液１３として回収される。本発明に
おいては、ＰＶセパレータ２を一段だけでなく、一段目
の二次側で得られたエタノール濃縮液を二段目の一次側
に供給するように、二段、三段等と直列に配置して処理
を行うことにより、濃縮液中のエタノール濃度を２０重
量％以上にすることが可能である。なお、本発明におけ
る浸透気化膜法（ＰＶ法）を例えば逆浸透膜法（ＲＯ
法）と組み合わせて行ってもよく、この場合、ＲＯ法で
処理してエタノールを濃縮した後、さらにＰＶ法でより
高濃度に濃縮処理することが好ましい。

【００１３】一方、蒸留装置１で生じた蒸留残渣１４
は、ボイラ９を備えた焼却炉８に供給されて燃焼に供さ
れ、ここで発生した熱は蒸留およびＰＶセパレータの熱
源として利用される。また燃焼性の向上のため蒸留残渣
１４をさらに薄膜蒸留などにより蒸留して含水率を少な
くしたものを焼却炉８に供給してもよい。このような本
発明の処理方法によれば、簡便で経済的な発酵廃液の自
己完結型処理プロセスを提供できるとともに、醸造メー
カーにとって有用な高濃度のアルコール含有液を容易に
回収することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の
％は重量％を意味する。実施例１図１に示すフローチャートに従って焼酎粕液の処理を行
った。過マンガン酸カリウム法によるＣＯＤ６４，００
０ｐｐｍ、５日間ＢＯＤ８５，０００ｐｐｍ、ガスクロ
マトグラフ法によるエタノール濃度０．６重量％、抽出
蒸発残渣固形分１０％、酵素法による単糖類、二糖類お
よび多糖類の濃度０．８％を含有する焼酎粕液（焼酎蒸
留廃液）を６０℃、５０〜１００ｍｍＨｇの条件で蒸留
した。得られた留出液の組成はエタノール濃度０．５９
％、ＣＯＤ３，１００ｐｐｍであった。

【００１５】この留出液を６０℃に加温し、二次側圧５
ｍｍＨｇでＰＶ膜処理（ジメチルシロキサン膜、膜面積
２２．０６ｃｍ²）を行った。得られたエタノール濃縮
液（透過液）のエタノール濃度は３．４％、ＣＯＤは１
７，０００ｐｐｍであり、エタノール脱離液のエタノー
ル濃度は０．１１％、ＣＯＤは５８０ｐｐｍであった。
このエタノール脱離液は、通常の活性汚泥処理法により
容易にＣＯＤを１０ｐｐｍ以下に下げることができた。
また上記エタノール濃縮液（エタノール濃度３．４％）
をさらにＰＶ膜処理するとエタノール濃度は１１．８％
となり、さらにもう１段ＰＶ膜処理を施した濃縮液のエ
タノール濃度は２５．１％であった。

【００１６】一方、蒸留により得られた蒸留残渣の含水
率は約４０％、その低位発熱量は３，０００ｋｃａｌで
あり、焼却炉に供給したところ充分に自燃させることが
できた。また得られた蒸留残渣をさらに薄膜蒸留して含
水率約２１％とし、これを焼却炉に供給したが、焼却炉
における燃焼が非常に容易であった。

【００１７】実施例２実施例１で得られた抽出液をまずＰＥＣ−１０００（東
レ社製商品名）膜を用いた逆浸透膜法によって処理し
た。得られた脱離液中のエタノール濃度は４８０ｐｐｍ
であり、通常の活性汚泥処理法で処理可能な液となっ
た。次に逆浸透膜法で得られた濃縮液（エタノール濃度
２．９％）をＰＶ膜で処理したところ、濃縮液中のエタ
ノール濃度は１９．５％となった。

【００１８】比較例１全固形分１０．６重量％、ＣＯＤ７４，０００ｐｐｍお
よび懸濁物質２４，０００ｐｐｍの焼酎粕液を遠心分離
して全固形分７．９％、ＣＯＤ５７，０００ｐｐｍ、懸
濁物質７４０ｐｐｍおよびエタノール濃度０．６％の焼
酎廃液を得た。次にこの廃液を精密ろ過膜法（ＭＦ法）
で処理して全固形分７．２％、ＣＯＤ５５，０００ｐｐ
ｍ、懸濁物質０ｐｐｍおよびエタノール濃度０．６％の
処理液を得た。この処理液をさらに逆透過膜法（日東電
工社製、ＮＲＴ−７２５０膜を使用）で処理してＣＯＤ
３４，０００ｐｐｍの脱離液を得た。この脱離液を通常
の活性汚泥法で処理を行ったが、通常の１０倍以上の処
理時間が必要であった。

【００１９】次に上記逆浸透膜をＮＲＴ−７２９ＨＦ
（日東電工社製商品名）に変えて逆浸透膜法で処理を行
ったところ、得られた脱離液のＣＯＤは１，３００ｐｐ
ｍと低下したが、濃縮液中のエタノール濃度は１．１％
であった。これを濃縮するために実施例１と同様のＰＶ
膜法で処理したが、濃縮液中の共存物質のため、処理能
力が大幅に低下し、浸透速度は１／３に低下した。また
透過フラックスが極端に低下し、現実的なプロセスにな
り得なかった。この理由はＰＶ膜表面に妨害成分が付着
したためと考えられる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、蒸留法と浸透気化膜法
を組合わせることにより、簡便で経済的な発酵廃液の処
理が可能となり、以下のような利点が得られる。 (1) 高濃度のアルコール含有液を容易に回収することが
できる。 (2) アルコール脱離液は通常の生物化学的処理法による
処理が可能となる。 (3) 蒸留残渣を蒸留熱源として利用することにより燃料
費の低減が図れ、かつ熱的に自己完結型のプロセスとす
ることができる。 (4) 発酵廃液の蒸留を減圧蒸留とすることにより糖類の
付着を防ぎ、安定した蒸留を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発酵廃液の処理方法の一例を示すフロ
ーチャート図。

【図２】本発明で用いるＰＶセパレータの説明図。

【符号の説明】

１…蒸留装置、２…ＰＶセパレータ、３…活性汚泥処理
装置、４…ＰＶ膜、５…液供給口、６…液排出口、７…
透過蒸気出口、８…焼却炉、９…ボイラ、１０…発酵廃
液、１１…留出液、１２…エタノール脱離液、１３ａ…
エタノール濃縮蒸気、１３…エタノール濃縮液、１４…
蒸留残渣、１５…液相室（一次側）、１６…減圧蒸気相
（二次側）、１７…スチーム。

フロントページの続き (72)発明者松尾和芳千葉県市原市八幡海岸通１番地三井造船株式会社千葉事業所内 (72)発明者浜口明春千葉県市原市八幡海岸通１番地三井造船株式会社千葉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エタノール０．０５重量％以上、有機物
由来のＣＯＤ値またはＢＯＤ値が５，０００ｐｐｍ以上
および懸濁固形分１，０００ｐｐｍ以上を含む発酵廃液
を、蒸留によって留出液と蒸留残渣に分離した後、該留
出液をさらに浸透気化膜法によってエタノール濃縮液と
エタノール脱離液に分離することを特徴とする発酵廃液
の処理方法。
【請求項２】発酵廃液が焼酎蒸留廃液であることを特
徴とする請求項１記載の発酵廃液の処理方法。
【請求項３】発酵廃液を減圧蒸留法によって蒸留する
ことを特徴とする請求項１記載の発酵廃液の処理方法。
【請求項４】蒸留残渣を焼却して蒸留および浸透気化
膜法の熱源として用いることを特徴とする請求項１記載
の発酵廃液の処理方法。
【請求項５】エタノール脱離液を生物化学的処理法に
よって処理することを特徴とする請求項１記載の発酵廃
液の処理方法。
【請求項６】留出液を逆浸透膜法で処理した後、浸透
気化膜法で処理することを特徴とする請求項１記載の発
酵廃液の処理方法。