(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グルコン酸を含む有機性排水を嫌気性処理するにあたり、該排水に多価金属イオンを添加することを特徴とする有機性排水の嫌気性処理法。
【請求項２】
排水中のグルコン酸１モル当たり０.８モル以上の多価金属イオンを添加する請求項１記載の有機性排水の嫌気性処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、有機性排水の嫌気性処理法に関する。さらに詳しくは、本発明は、有機キレート剤及び比較的高濃度の有機化合物を含有する排水を、有機キレート剤の生物阻害性の影響を受けることなく処理することができる有機性排水の嫌気性処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
清涼飲料工場やアルコール飲料工場から排出される排水は、糖類や有機酸、エタノールなどを比較的高濃度に含有するので、組成からも嫌気性処理が最適である。しかし、これらの製造工場では配管やろ過機、さらに床洗浄を頻繁に行い、その際、以前はポリリン酸塩を含有する洗浄剤が多く使用されていたが、現在はポリリン酸塩の代わりに、環境に与える影響の少ないエチレンジアミン四酢酸若しくはそのナトリウムなどの塩（以下、ＥＤＴＡと総称する）やグルコン酸などの有機キレート剤を使用することが多い。一般的に、これらの有機キレート剤の毒性は少なく、食品添加物として認可されているものもあるが、嫌気菌のメタン生成菌に対しては低濃度でも阻害性を示すことがある。阻害性を示す例は、排水の電導度や全塩濃度が少ない場合であり、排水中のカルシウムイオンや鉄イオンの濃度が高い場合は阻害性の程度は少ないとされている。しかしながら、これらの工場で使用される用水は、イオン交換処理や軟化処理を行っていることが多く、当然、排水中の金属類は低濃度であり、わずかな有機キレート剤の混入でも嫌気性処理が不十分になることもある。
そこで、これらの工場で嫌気性処理装置を運転するために、洗浄剤にキレート効果の少ない薬品を使用したり、又は有機キレート剤が排水中に混入するときには、大幅に希釈して有機キレート剤濃度を低減したり、あるいは、その排水を嫌気性処理せず、嫌気性処理装置の後処理の、活性汚泥処理装置に直接通水している。これらの方法は非常に煩雑であり、細かな維持管理が必要とされ、嫌気性処理を採用したメリットを大幅に減じてしまう。清涼飲料工場やアルコール飲料工場では洗浄は不可欠であり、また洗浄する際、有機キレート剤を使用することが一般的であるにもかかわらず、有機キレート剤の阻害により嫌気性処理が行いにくい状況にあり、簡単な手段により有機キレート剤の影響を受けることなく行うことができる嫌気性処理法の開発が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有機キレート剤及び比較的高濃度の有機化合物を含有する排水を、有機キレート剤の生物阻害作用の影響を受けることなく行うことができる嫌気性処理法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、有機キレート剤を含む有機性排水に多価金属イオンを添加することにより、有機キレート剤の生物阻害性を低減しうることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）グルコン酸を含む有機性排水を嫌気性処理するにあたり、該排水に多価金属イオンを添加することを特徴とする有機性排水の嫌気性処理法、及び、
（２）排水中のグルコン酸１モル当たり０.８モル以上の多価金属イオンを添加する(１)項記載の有機性排水の嫌気性処理法、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（３）多価金属イオンが、カルシウムイオン、マグネシウムイオン又は鉄イオンである第(１)又は(２)項記載の有機性排水の嫌気性処理法、
を挙げることができる。
【０００５】
本発明方法を適用することができる有機性排水とは、有機化合物を含有する排水であり、本発明方法により、特に比較的高濃度の有機化合物を含有する排水、例えば、０.５％以上の有機化合物を含有する排水を好適に処理することができる。このような高濃度の有機化合物を含有する排水をタンクなどに貯め、嫌気的条件下に放置すれば、嫌気菌が繁殖して嫌気性分解が起こり、有機化合物はメタンガスと二酸化炭素に分解される。生成するメタンガスは、処理システムのエネルギー源として使用することが可能であるので、嫌気性処理法は、省エネルギー処理方法として用いることができる。
本発明方法を適用することができる有機性排水は、有機キレート剤を含むものである。有機キレート剤とは、金属イオンと結合してキレート化合物を形成する多座配位子を有する化合物であり、このような化合物としては、例えば、ＥＤＴＡ、ニトリロトリ酢酸又はそのナトリウム塩などのポリアミノカルボン酸類、グルコン酸などのポリオキシカルボン酸類、クエン酸などのオキシポリカルボン酸類、縮合アミノりん酸類、その他、ジメチルグリオキシム、オキシン、ジチゾンなどを挙げることができる。
有機キレート剤が嫌気菌に影響を与える要因は明確ではないが、嫌気菌のうち、メタン生成菌に含まれている酵素の中にＣｏやＮｉを含んだ酵素があり、有機キレート剤によって、そのＣｏやＮｉが封鎖され、酵素の活性が低下するものと推定される。そこで、ＥＤＴＡやグルコン酸などの有機キレート剤がメタン生成菌の酵素に含まれているＣｏやＮｉに及ぼす作用を防止するために、メタン生成菌に影響を与えることのないＦｅ、Ｃａ、Ｍｇなどの金属の塩類を排水中に投入し、これらの多価金属イオンと有機キレート剤を反応させることにより、メタン生成菌に与える有機キレート剤の金属封鎖作用を消滅又は大幅に低減できるものと考えられる。さらに、有機キレート剤の金属封鎖作用を消滅させれば、最終的に有機キレート剤は嫌気菌を含めた生物により分解されるものと考えられる。
【０００６】
有機キレート剤は金属イオンと結合して錯体を生じ、錯体の溶液中における安定度は安定度定数によって示される。理論上は、有機キレート剤１モルと金属イオン１グラムイオン（以下、便宜上、グラムイオンをグラム分子(モル)と区別せずに、単にモルと表示する）が結合するが、排水の場合は、添加した金属イオンは有機キレート剤と反応する前に、水酸化物やりん酸化合物となり不溶化することがあるため、実際に添加する金属イオンは理論量より多く必要とされることが多い。本発明方法においては、排水中の有機キレート剤１モル当たり、多価金属イオンが０.８モル、好ましくは１.５モル、より好ましくは３モル添加する。多価金属イオンの添加は、多価金属イオンを含有する水溶液を排水に添加することにより行うことができ、あるいは、排水に溶解して多価金属イオンを生成する金属塩などの金属化合物を、溶液とすることなく直接排水に添加することによっても行うことができる。
本発明方法において、排水に添加する多価金属イオンには特に制限はなく、排水中の有機キレート剤１モル当たり、排水中に金属イオンとして０.８モル以上溶解するものであれば使用することができる。このような多価金属イオンの中で、カルシウムイオン、マグネシウムイオン及び鉄イオンは、水溶性の塩を容易に入手することができ、これらの多価金属イオン類が排水の中に微量残存しても、環境に及ぼす影響が少ないので、特に好適に使用することができる。水に溶解してこれらの多価金属イオンを与える化合物としては、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄などを挙げることができる。
本発明方法を適用することができる嫌気性処理方式には、従来の嫌気性消化をはじめとして、上向流式嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）方式、流動床方式、固定床方式などが含まれ、本発明方法はメタン生成反応を伴うすべての処理方式に適用することができる。
実際に有機キレート剤を使用する清涼飲料工場やアルコール飲料工場においては、必ずしも常に有機キレート剤が排水に混入するとは限らず、製造終了時や製品変更時に設備の洗浄を行うことにより有機キレート剤の混入することが多い。そこで、これらの工場の排水を嫌気性処理するに当たっては、原水貯槽を２系列設け、工場で有機キレート剤を混合した薬品で洗浄を行った時のみ、特定の原水貯槽に有機キレート剤混入排水を受け入れ、その貯槽内にカルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオンなどを添加することにより有機キレート剤の生物阻害性を低減させてから、通常の嫌気性処理を行うことが適切である。
【０００７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
酢酸３０００mg／リットル、グルコン酸１０００mg／リットル、尿素１０７mg／リットル（窒素として５０mg／リットル）を含有し、りん酸塩緩衝液でpHを７.２に調整した合成基質を用い、多価金属イオンを含有しない合成基質、並びに塩化第二鉄六水塩を添加することにより、第二鉄イオン１５０、３００、４５０及び７５０mg／リットルを含有せしめた合成基質をそれぞれ１リットルずつ調製した。これらの合成基質に、金属類を含有しない食品加工排水で増殖した嫌気性汚泥２０００mg／リットルを添加し、密閉し空間を窒素ガスで充満した容器中で３７℃で５日間の回分試験を行った。試験開始前及び試験終了後に試験液のＣＯＤCrを測定してＣＯＤCr除去率を求めるとともに、試験中のメタンガスの発生速度の最大値を求めた。結果を第１表に示す。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
鉄イオンを添加しない場合、及び鉄イオンの含有量がグルコン酸１モル当たり０.５３モルの場合は、最大メタンガス発生速度が小さく、ＣＯＤCr除去率も低いが、鉄イオンの含有量がグルコン酸１モル当たり１.０５モルになると、最大メタンガス発生速度が大きく、ＣＯＤCr除去率は７８％となり、さらに鉄イオンの含有量が増加するにつれて、最大メタンガス発生速度及びＣＯＤCr除去率が向上している。
実施例２
洗浄にグルコン酸を使用している清涼飲料工場の排水の嫌気性処理を行った。ＢＯＤ５００〜１５００ｍｇ／リットル、水量１５０〜２５０m3／日の排水が排出される清涼飲料工場で、ＵＡＳＢ方式による排水の嫌気性処理が行われていた。この排水処理装置で、週明けには嫌気性処理装置の性能が低下するトラブルが頻繁に発生していた。その原因を調査した結果、週末に工場製造ラインの清掃が行われ、グルコン酸を含んだ洗浄剤で各製造配管やろ過器を洗浄していることが判明した。洗浄剤使用量から排水中のグルコン酸濃度を推定した結果、排水中に約４５０ｍｇ／リットルのグルコン酸が含まれることが分かった。そこで、週末に限りその洗浄排水を別の貯槽に分取し、その貯槽の排水に鉄イオン濃度が２００ｍｇ／リットルになるよう塩化第二鉄六水塩を添加し、１日間貯留したのち、嫌気性処理を行った。塩化第二鉄六水塩の添加により、この排水には、グルコン酸１モル当たり、鉄イオン１.５６モルが含まれる。この処理により、嫌気性処理装置の性能が低下するトラブルは完全に解消した。
参考例
ＥＤＴＡを使用している食品加工工場の排水の嫌気性処理を行った。毎日、工場内の床や配管を、ＥＤＴＡ（四ナトリウム塩）を３％含有しているアルカリ性洗浄剤で洗浄している食品加工工場で、ＢＯＤ２０００〜３５００ｍｇ／リットル、水量１２０〜１５０m3／日の排水を、ＵＡＳＢ方式で嫌気性処理を行っていた。通常は洗浄剤の使用量が少ないため、排水中のＥＤＴＡ濃度は６０ｍｇ／リットル以下であり、嫌気性処理に大きな影響を与える状態ではなかった。しかし、洗浄作業の操作によっては、通常より多い洗浄剤を使用することもあり、時折、嫌気性処理の状態が悪化する場合があり、洗浄作業に細かな管理が必要とされていた。そこで、アルカリ性洗浄剤の中和も兼ねて、３０ｍｇ／リットルの鉄イオンを含むよう、塩化第二鉄を排水に連続添加した結果、嫌気性処理の状態が悪化する現象は全く生じなくなり、排水処理の運転管理のみならず洗浄作業も簡便化することができた。さらに、鉄塩が嫌気菌に付着し、良好な顆粒状の嫌気性汚泥が生成し、嫌気性処理装置内に高濃度の汚泥が保持され、高度な処理を安定して行うことが可能となった。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の嫌気性処理法によれば、有機キレート剤を含む有機性排水であっても、多価金属イオンの添加により、有機キレート剤の生物阻害性を低減することができるので、排水の嫌気性処理を安定して行うことができる。