(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
豆腐排水から有機物成分及び窒素成分を除去する豆腐排水処理方法において、
前記豆腐排水から懸濁物質を凝集分離する凝集分離工程と、
前記豆腐排水を嫌気処理し、前記豆腐排水中の有機物成分を除去する嫌気処理工程と、
前記豆腐排水を硝化脱窒処理し、前記豆腐排水中の窒素成分を除去する硝化脱窒工程と、
を含むことを特徴とする豆腐排水処理方法。
【請求項２】
前記嫌気処理工程は、前記豆腐排水中の有機物成分をメタン生成菌によって除去する嫌気反応工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の豆腐排水処理方法。
【請求項３】
前記硝化脱窒工程は、
前記嫌気処理工程で嫌気処理された豆腐排水中の窒素成分を脱窒菌によって脱窒処理する脱窒工程と、
前記脱窒工程で得られる豆腐排水中の窒素成分を硝化菌によって硝化処理する硝化工程と、
前記硝化工程で得られる豆腐排水の一部を前記脱窒工程に返送する返送工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の豆腐排水処理方法。
【請求項４】
豆腐排水から有機物成分及び窒素成分を除去する豆腐排水処理設備において、
前記豆腐排水から懸濁物質を凝集分離する凝集分離設備と、
前記凝集分離設備から導入される豆腐排水を嫌気処理し、前記豆腐排水中の前記有機物成分を除去する嫌気処理設備と、
前記嫌気処理設備から導入される豆腐排水を硝化脱窒処理し、豆腐排水中の窒素成分を除去する硝化脱窒処理設備と、
を備えることを特徴とする豆腐排水処理設備。
【請求項５】
前記嫌気処理設備が、上向流嫌気性汚泥床式の嫌気反応槽を備えることを特徴とする請求項４に記載の豆腐排水処理設備。
【請求項６】
前記硝化脱窒処理設備が、
嫌気処理された豆腐排水を脱窒菌によって脱窒処理する脱窒槽と、
脱窒処理された豆腐廃水を硝化菌によって硝化処理する硝化槽と、
前記硝化槽内の豆腐排水を前記脱窒槽に返送する返送手段とを備え、
前記硝化槽で硝化された豆腐排水中の窒素成分が前記脱窒槽で脱窒菌によって脱窒処理されることを特徴とする請求項４又は５に記載の豆腐排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、豆腐製造工場等で生じる豆腐排水を処理する豆腐排水処理設備及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
豆腐排水とは、豆腐の製造に使用された排水や製造後の機器の洗浄（アルカリ洗浄等）によって出た排水のことをいう。豆腐排水には、原料である大豆の成分、すなわち、蛋白質等が含まれているため、豆腐排水を未処理のまま湖沼や内湾などに放流すると、環境を著しく汚染する。従って、豆腐排水はその放流に先立ち、有機物成分及び窒素成分の除去が行われるのが一般的である。このような有機物成分及び窒素成分の除去方法としては、従来、豆腐排水は好気性条件下曝気槽で活性汚泥処理され、有機物成分は分解除去され、窒素成分は生物に捕捉され汚泥として除去されることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の有機物成分及び窒素成分の除去方法では、豆腐排水中の窒素成分を除去するには、広大なスペースが必要となる。更に、ランニングコストが高くなる上に、余剰汚泥が多量に発生し、余剰汚泥の処分費等のコストがかかる。また、豆腐排水中の窒素成分を十分に除去できない場合があった。
【０００４】
そこで、本発明は、豆腐排水中の有機物成分及び窒素成分を十分に低減でき、かつ省スペース化及び低コスト化を可能とする豆腐排水処理方法及び設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した従来の問題点を解決すべく検討した結果、以下のことを見出した。すなわち、豆腐排水中の有機物成分濃度は、豆腐の製造工程や機器洗浄の時間帯などに依存して大きく変動し、豆腐排水中の有機物成分濃度が相当に大きくなるときがあり、そのときに曝気槽で活性汚泥処理を行うと、曝気槽の容積負荷が十分でないために窒素成分を十分に除去できないことを見出した。
【０００６】
そこで、本発明の豆腐排水処理方法は、豆腐排水から有機物成分及び窒素成分を除去する豆腐排水処理方法において、豆腐排水から懸濁物質を凝集分離する凝集分離工程と、豆腐排水を嫌気処理し、豆腐排水中の有機物成分を除去する嫌気処理工程と、豆腐排水を硝化脱窒処理し、豆腐排水中の窒素成分（例えば豆腐排水の嫌気処理工程で発生したＮＨ4+−Ｎ）を除去する硝化脱窒工程とを含むことを特徴とする。ここで、「有機物成分」とは、炭素原子を含有する成分、例えば蛋白質、界面活性剤等をいい、「窒素成分」とは、窒素原子を含有する物質、例えば蛋白質、アンモニア、硝酸、窒素分子等をいう。
【０００７】
この場合、豆腐排水においては、懸濁物質中に窒素成分が多く取り込まれるため、懸濁物質を凝集分離すると、豆腐排水中の窒素成分の多くを除去することが可能となる。また、嫌気処理によって、有機物成分が十分に除去されると共に、残存の窒素成分（例えば蛋白質）はアンモニアに変換され、このアンモニアは更に生物学的硝化脱窒処理によって除去される。また、嫌気処理を行うための設備は曝気槽よりも高負荷運転が可能なため小型化が可能であり、また、曝気槽で豆腐排水を好気処理する場合に比べて余剰汚泥を少なくでき、曝気も不要となる。
【０００８】
また、本発明の豆腐排水処理設備は、豆腐排水から有機物成分及び窒素成分を除去する豆腐排水処理設備において、豆腐排水から懸濁物質を凝集分離する凝集分離装置と、凝集分離装置から導入される豆腐排水を嫌気処理し、豆腐排水中の有機物成分を除去する嫌気処理装置と、嫌気処理装置から導入される豆腐排水を硝化脱窒処理し、豆腐排水中の窒素成分を除去する硝化脱窒装置とを備えることを特徴とする。この発明の装置によれば上記方法を有効に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の豆腐排水処理設備の実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の豆腐排水処理設備の実施形態を示すフローシートである。図１に示すように、豆腐排水処理設備２０は、凝集沈殿槽（凝集沈殿設備）１を備えており、凝集沈殿槽１には、豆腐排水流入ラインＬ０を通して豆腐排水が導入される。流入ラインＬ０には凝集剤注入装置２が取り付けられ、凝集剤注入装置２から凝集剤が注入され、凝集剤によって豆腐排水中に懸濁物質が生成され、その懸濁物質が凝集沈殿槽１で沈降分離される。凝集剤としては、例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド、高分子ポリマーなどが用いられる。なお、凝集沈殿槽１で発生した余剰汚泥は、ラインＬ１を通して余剰汚泥貯槽３に送られ、更に脱水機４に送られて脱水され、脱水汚泥は産業廃棄物として処分される。
【００１１】
凝集沈殿槽１の下流には、凝集沈殿槽１から導入される豆腐排水を嫌気処理する嫌気処理設備５が設置され、嫌気処理設備５は、酸生成槽６と嫌気反応槽７とを備えている。酸生成槽６には、ラインＬ２を通して凝集沈殿槽１から豆腐排水が導入され、酸生成槽６は、豆腐排水中の有機物成分を酸生成菌によって酢酸、プロピオン酸、酪酸などの有機酸に分解する。嫌気反応槽７には、ラインＬ３を通してポンプＰ１により酸生成槽６から豆腐排水が導入され、嫌気反応槽７は、豆腐排水中の有機酸をメタン生成菌によって分解してメタンガス及び二酸化炭素を生成することで豆腐排水中の有機物成分を豆腐排水から除去する。
【００１２】
ここで、嫌気反応槽７としては、上向流嫌気性汚泥床（以下、「ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）」という）式、担体を使用する流動床式、固定床式等の嫌気反応槽が挙げられるが、このうち、小型化の観点からは、容積負荷がより高いＵＡＳＢ式の嫌気反応槽７が好ましい。ＵＡＳＢ式の嫌気反応槽７内ではその底部にグラニュール汚泥が入っており、その中にメタン生成菌が存在する。この場合、豆腐排水は、嫌気反応槽７の下部から導入され、グラニュール汚泥床を通され、上部から排出される。
【００１３】
なお、酸生成槽６及び嫌気反応槽７で生成するメタンガスは、ラインＬ４を通してガスホルダ８に貯留され、適宜ボイラー９の燃焼に用いられる。
【００１４】
嫌気反応槽７の下流には、硝化脱窒処理設備１０が設置され、硝化脱窒処理設備１０は、嫌気反応槽７からラインＬ５を通して導入される豆腐排水を生物学的に硝化脱窒処理する。硝化脱窒処理設備１０としては、上流側から順次硝化槽および脱窒槽で構成されるもの、上流側から脱窒槽および硝化槽で構成され硝化槽内の豆腐排水の一部が脱窒槽に返送されるものが挙げられる。このうち、窒素成分の除去効率を向上させる点からは、図１に示すように上流側から脱窒槽１１および硝化槽１２で構成され硝化槽１２内の豆腐排水の一部が脱窒槽１１に返送されるものが好ましい。
【００１５】
ここで、脱窒槽１１は、その内部が嫌気状態に保持されており、硝化槽１２から返送される豆腐排水中の硝酸イオン等を窒素ガスに変換し、豆腐排水をラインＬ６を通して流出させる。硝化槽１２は、ラインＬ６を通して流入される豆腐排水に空気供給ライン１３を通してブロワ１４によって空気を供給し、内部を好気状態に保持し、豆腐排水中のアンモニウムイオンを硝化菌によって硝酸イオン等に変換する。更に、硝化槽１２からは、窒素成分の除去効率を向上させる点から、返送ライン（返送手段）１５が脱窒槽１１まで延びており、ポンプ（返送手段）Ｐ２によって硝化槽１２内の豆腐排水の一部を脱窒槽１１に返送する。
【００１６】
なお、硝化槽１２から流出される豆腐排水は、ラインＬ７を通して沈殿槽１６に送られ、沈殿槽１６は、硝化槽１２で硝化処理された豆腐排水中の懸濁物質等を沈殿分離し、河川や湖沼などに放流する。また、沈殿槽１６は、ラインＬ８を通して余剰汚泥を余剰汚泥貯槽３に送り、余剰汚泥の一部をラインＬ９を通して脱窒槽４に送る。余剰汚泥貯槽３に送られた余剰汚泥は、脱水機４で脱水された後に産業廃棄物として処分される。なお、脱水機４で生じる水は、脱窒槽１１内の脱窒に必要な有機物成分源に利用するため、ラインＬ１０を通して戻り水として脱窒槽１１に戻される。
【００１７】
次に、前述した構成の豆腐排水処理設備２０を用いた豆腐排水処理方法について説明する。
【００１８】
まず、凝集剤注入装置２から凝集剤を豆腐排水流入ラインＬ０に注入する。この場合、豆腐排水中に懸濁物質が生成され、この懸濁物質は凝集沈殿槽１に流入され、ここで凝集分離される（凝集分離工程）。このとき、懸濁物質中に窒素成分の多くが取り込まれているため、懸濁物質を凝集分離すると、豆腐排水中から窒素成分の多くを除去することが可能となる。更に、豆腐排水は、ラインＬ２を通して酸生成槽６に送られ、酸生成槽６内の酸生成菌によって豆腐排水中の有機物が有機酸に分解される。そして、豆腐排水は、ポンプＰ１によりラインＬ３を通して嫌気反応槽７に送られる。このとき、有機酸はメタン生成菌によってメタンガスと二酸化炭素とに分解されると同時に、蛋白質等由来のＮＨ4+−Ｎが生成する（嫌気処理工程）。
【００１９】
そこで、嫌気反応槽７内の豆腐排水は、ラインＬ５を通して脱窒槽１１に送られた後、ラインＬ６を通して硝化槽１２に送られる（硝化脱窒処理工程）。すなわち、脱窒槽１１では、豆腐排水中の硝酸イオン等が脱窒素菌によって窒素ガスに変換され（脱窒工程）、硝化槽１２では、硝化菌によってアンモニウムイオンが硝酸イオン等に変換される（硝化工程）。従って、豆腐排水を脱窒槽１１と硝化槽１２との間で循環することで、豆腐排水中のより多くのアンモニウムイオンが窒素ガスとして放出される。このように、嫌気処理された豆腐排水に対して、硝化脱窒処理が行われるため、窒素成分を十分に除去することが可能である。
【００２０】
また、嫌気処理設備５は、曝気槽よりも高負荷であるため小型化が可能であり、豆腐排水設備２０全体として省スペース化が可能となる。更に、曝気槽で豆腐排水を好気処理する場合に比べて余剰汚泥を少なくすることができるので、余剰汚泥の処分費が節約でき、また、曝気も不要となるため、ランニングコストが低減される。
【００２１】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、凝集沈殿槽１で自然沈降した汚泥を取り出す凝集沈殿分離法に代えて、凝集沈殿槽１内の豆腐排水を加圧した後に通常の気圧に減圧して汚泥を取り出す加圧浮上分離法を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、有機物成分濃度が高い場合でも豆腐排水から有機物成分を十分に除去すると共に、窒素成分についても除去することが可能となる。また、嫌気処理装置は曝気槽よりも高負荷であり小型化が可能であるため設備全体としての省スペース化が可能となる。更に、曝気槽で豆腐排水を好気処理する場合に比べて余剰汚泥を少なくでき、曝気が不要となるため、余剰汚泥の処分や曝気に要するランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の豆腐排水処理設備の一実施形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
１…凝集沈殿槽（凝集分離設備）、５…嫌気処理設備、７…嫌気反応槽、１０…硝化脱窒処理設備、１１…脱窒槽、１２…硝化槽、１５…返送ライン（返送手段）、Ｐ２…ポンプ（返送手段）、２０…豆腐排水処理設備。
【図１】
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