(57)【要約】【課題】簡単な操作により食品廃棄物中の有機物、毒性物質、病原菌などを完全分解、無害化し、汚泥を発生することなく、窒素分や色度成分を含まない処理水を得るとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分も分解することができ、しかも有価物の回収が容易な食品廃棄物の処理方法および装置を提供する。【解決手段】食品プラント１の食品廃棄物をスラリー化し、高圧ポンプで加圧し水熱反応装置６に供給し、食品プラント１の臭気は吸着装置１０で吸着器１１に吸着させ、脱着させた濃縮ガスを空気とともにコンプレッサ５で圧縮し、水熱反応装置６に供給して水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い、被反応物中の被酸化物を酸化分解する。反応流体は冷却後気液分離器８で気液分離し、分離液を固液分離器９で分離して固体を回収し、分離した処理水の一部はスラリー化装置３に返送し、気液分離器８で分離した処理ガスの一部は吸着装置に送る。【選択図】　　　図１
2004105855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品廃棄物を水熱反応装置に供給するとともに、
食品廃棄物から発生する臭気成分を水熱反応装置に供給し、
水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い酸化分解する工程を含む食品廃棄物の処理方法。
【請求項２】
食品廃棄物をスラリー化して水熱反応装置に供給するようにした請求項１記載の方法。
【請求項３】
食品廃棄物から発生する臭気成分を吸着装置で吸着し、吸着装置から脱着した臭気成分を水熱反応装置に供給するようにした請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
食品廃棄物および食品廃棄物から発生する臭気成分を導入し、水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い酸化分解する水熱反応装置と、
食品廃棄物を反応器に供給する食品廃棄物供給手段と、
食品廃棄物から発生する臭気成分を反応装置に供給する臭気成分供給手段と
を含む食品廃棄物の処理装置。
【請求項５】
食品廃棄物供給手段が食品廃棄物をスラリー化して水熱反応装置に供給するように構成された請求項４記載の装置。
【請求項６】
臭気成分供給手段が食品廃棄物から発生する臭気成分を吸着装置で吸着し、吸着装置から脱着した臭気成分を水熱反応装置に供給するように構成された請求項４または５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は食品廃棄物および食品廃棄物から発生する臭気成分を水熱反応により処理する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品廃棄物としての畜肉廃棄物あるいは畜肉廃水は、骨、臓器、肉片、血液、脂肪、毛、ふん尿などを含み、腐敗しやすい性質がある。また、発生量は、生産量の季節変動や、作業工程による時間変動が大きい。このような畜肉廃棄物あるいは畜肉廃水は、スクリーンや加圧浮上装置で固形分を分離した後、生物処理されるのが一般的である。このような従来の処理方法では、処理水中に窒素成分や色度成分が残留しやすく、腐敗や廃水量の変動もあいまって、管理が難しいという問題があった。また、前処理で分離された固形物や、生物処理で発生する大量の有機性の余剰汚泥の処理が必要となる。さらには、廃水貯槽や、前処理、汚泥処理といった工程から臭気が発生するという問題がある。
【０００３】
また、水産食料品製造廃水、廃棄物は、かまぼこ、すり身などを製造する工程から排出され、魚介類の生体成分を含み腐敗しやすいため、性状の変化が著しい。そして、原料の季節変化による性状の変化、作業工程による発生量の時間変動が大きい。このような水産食料品製造廃水、廃棄物は従来、スクリーンや加圧浮上装置で油分や固形分を分離した後、生物処理されるのが一般的である。このような従来の処理方法では、アンモニア性窒素などの窒素分の処理が困難である。また、糖類が活性汚泥のバルキングを起こしたり、立地上寒冷地が多いため冬期の生物処理効率が低下しやすいという問題がある。そして廃水や廃棄物の性状の変化とあいまって、管理が難しいという問題がある。また、前処理で分離された大量の有機性の余剰固形物や生物処理で発生する汚泥の処分が必要である。さらには、廃水貯槽や、前処理、汚泥処理などの工程から臭気が発生するという問題がある。
【０００４】
また乳製品製造廃水は、脂肪、たんぱく質、炭水化物などからなる乳固形分を含み、腐敗しやすい性質がある。また水量は、生産量の季節変動や作業工程により時間変動が大きい。このような乳製品製造廃水は固形分、油脂分を分離した後、生物処理されるのが一般的である。このような従来処理では、乳固形分がエマルション化するため、生物処理での分解率が低いという問題がある。また、生物処理工程で糸状菌や放線菌が出やすく、腐敗や廃水量の変化とあいまって、管理が難しいという問題がある。そして前処理で分離された固形分や、生物処理で発生する大量の有機性の余剰汚泥は、きわめて腐敗しやすく、迅速な処理が必要である。さらに廃水貯層や、前処理、汚泥処理などの工程から臭気が発生するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な操作により食品廃棄物中の有機物、毒性物質、病原菌などを完全分解、無害化し、汚泥を発生することなく、窒素分や色度成分を含まない処理水を得るとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分も分解することができ、しかも有価物の回収が容易な食品廃棄物の処理方法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の食品廃棄物の処理方法および装置である。
（１）食品廃棄物を水熱反応装置に供給するとともに、
食品廃棄物から発生する臭気成分を水熱反応装置に供給し、
水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い酸化分解する工程を含む食品廃棄物の処理方法。
（２）食品廃棄物をスラリー化して水熱反応装置に供給するようにした上記（１）記載の方法。
（３）食品廃棄物から発生する臭気成分を吸着装置で吸着し、吸着装置から脱着した臭気成分を水熱反応装置に供給するようにした上記（１）または（２）記載の方法。
（４）食品廃棄物および食品廃棄物から発生する臭気成分を導入し、水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い酸化分解する水熱反応装置と、
食品廃棄物を反応器に供給する食品廃棄物供給手段と、
食品廃棄物から発生する臭気成分を反応装置に供給する臭気成分供給手段と
を含む食品廃棄物の処理装置。
（５）食品廃棄物供給手段が食品廃棄物をスラリー化して水熱反応装置に供給するように構成された上記（４）記載の装置。
（６）臭気成分供給手段が食品廃棄物から発生する臭気成分を吸着装置で吸着し、吸着装置から脱着した臭気成分を水熱反応装置に供給するように構成された上記（４）または（５）記載の装置。
【０００７】
本発明において処理の対象となる食品廃棄物は、食品の製造工程、処理工程等において発生する食品を含む廃棄物、食品から発生する廃棄物などが挙げられる。このような食品廃棄物としては、前述の畜肉廃棄物あるいは畜肉廃水、水産食料品製造廃水、廃棄物、乳製品製造廃水などが代表的であるが、これらに限定されない。
食品廃棄物から発生する臭気成分は、食品の製造工程や、食品廃棄物の前処理工程、処理工程、汚泥処理工程、廃水貯槽などから発生する臭気含有ガス、この臭気含有ガスを濃縮した濃縮ガス、臭気含有ガスから回収された臭気成分などが挙げられる。
【０００８】
本発明では、食品廃棄物を水熱反応装置に供給するとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分を回収して水熱反応装置に供給し、水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行って有機物を酸化分解する。これにより食品廃棄物を処理するとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分も同時に処理することができる。
【０００９】
食品廃棄物は、食品の製造工程、処理工程等において発生したままの状態で反応装置に供給することができるが、スラリー化して反応装置に供給するのが好ましい。スラリー化は食品廃棄物を食品の製造工程、処理工程等において発生したままの状態で、好ましくは毛のような夾雑物を除去した状態で、必要により水を加えてスラリー化装置に供給してスラリー化することができる。骨のような硬い固形物はスラリー化が可能であるが、毛のようにポンプに詰まりやすい夾雑物は除去するのが好ましい。
【００１０】
食品廃棄物から発生する臭気成分は、食品の製造工程や、食品廃棄物の前処理工程、処理工程、汚泥処理工程、廃水貯槽などから発生する臭気含有ガスを吸引して集め、そのままの状態で反応装置に供給することができるが、この臭気含有ガスを濃縮した濃縮ガスの状態で反応装置に供給するのが好ましい。臭気含有ガスから臭気成分を濃縮するためには、吸着装置に臭気成分を吸着させ、これを脱着して臭気成分を濃縮した濃縮ガスとすることができる。このとき臭気成分の脱着に水熱反応の熱を利用することにより、効率よく臭気成分を濃縮することができる。
【００１１】
臭気の集め方は一般には、食品工場で臭気が発生する作業工程を実施する部屋、食品廃棄物を貯留するタンク、食品廃棄物を処理する部屋などのそれぞれから配管を設置して、臭気を含む空気を水熱反応装置のエアコンプレッサで吸引するようにすることができる。食品工場で臭気が発生する作業工程を実施する部屋、食品廃棄物を処理する部屋については、密閉性を高くすることは必ずしも容易ではなく、臭気濃度が比較的低くなるため、大量の空気を処理する必要がある。そこで、臭気を含む空気からいったん臭気成分を連続的に分離し、小風量に濃縮してからエアコンプレッサで吸引することが好ましい。
【００１２】
濃縮装置は限定されないが、ハニカム式吸脱着濃縮装置が好適である。ハニカム式吸脱着濃縮装置では、臭気を含む空気を吸着部に導入し、活性炭あるいはゼオライトなどをハニカム状に成形したロータの吸着部に臭気成分を吸着させ、臭気を除去したガスはそのまま排気する。吸着された臭気成分は、ロータが回転して脱着部に来たとき少風量の熱風で加熱、脱着され、１０〜２０倍に濃縮された臭気成分を含む濃縮ガスが得られる。この濃縮ガスを、酸化剤として供給する新しい空気とともに加圧して水熱反応装置に供給することにより、水熱反応により臭気成分を酸化分解することができる。
【００１３】
水熱反応は、超臨界または亜臨界状態の高温高圧の水および酸化剤の存在下に、被処理物である食品廃棄物および臭気成分を、酸化反応により酸化分解する反応である。ここで超臨界状態とは３７４℃以上、２２ＭＰａ以上の状態である。また亜臨界状態とは例えば３７４℃以上、２．５ＭＰａ以上２２ＭＰａ未満あるいは３７４℃未満、２２ＭＰａ以上の状態、あるいは３７４℃以下、２２ＭＰａ未満であっても臨界点に近い高温高圧状態をいう。水熱反応はこのような超臨界または亜臨界状態で行うことができるが、アンモニア性窒素を分解するためには２２〜２５ＭＰａ、５５０〜６５０℃の状態で行うのが好ましい。
【００１４】
このような水熱反応は被処理物を酸化剤と混合した状態で水熱反応装置に供給して行われ、これらの混合物が被反応物として反応器内で水熱反応を受ける。酸化剤としては、空気、酸素、液体酸素、過酸化水素水、硝酸、亜硝酸、硝酸塩、亜硝酸塩等を用いることができる。酸化剤は被処理物と混合して供給してもよいし、供給口を二重管ノズルにして複層流として供給してもよい。また必要により触媒や中和剤等が添加される場合があるが、これらも被反応物と混合して、あるいは別々に反応器に供給することができる。
【００１５】
本発明で用いられる水熱反応装置は、超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行うように構成される。この水熱反応装置は、耐熱、耐圧材料により形成したチューブ状または筒状の反応器を設けることが好ましい。反応熱だけでは超臨界または亜臨界状態に達しない場合には外部加熱手段を設けることができる。筒状の反応器の場合、形状は円筒、だ円筒、多角筒のものを用いることができ、下端部はコーン状とすることができる。
【００１６】
このような水熱反応装置により超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行うと、被処理物に含まれる有機物は酸化剤により酸化されて最終的に水と二酸化炭素に分解され、アンモニア性窒素は窒素ガスに分解し、無機物は固体あるいは溶融状態で分離する。反応生成物は冷却、減圧され、固形分を含む液分と、ガス分とに分離される。りんなどの有価物は固形物として分離回収することができる。
【００１７】
水熱反応装置から排出される処理流体中の固形物を分離する分離手段を設けることができる。特に、超臨界状態の反応流体中では無機塩類が溶解せずに固体として含まれているため、不溶化している無機物は容易に分離することができ、これにより、固形物および処理水の再利用が容易になる。固形物分離手段は特に限定されず、水熱反応装置から処理流体を導入する流入口および固体を除去した流体を排出する流出口を備えた容器と、容器内に配設されて前記処理流体に含まれている前記固体を除去し、排出する手段とを備えたものが使用できる。固体除去手段としてはフィルタ、サイクロン等の通常の固体分離手段が使用できる。なお、冷却、減圧の工程で、固体分離や気液分離の手段を含むこともできる。
【００１８】
水熱反応装置による反応開始の手段は特に制限されない。通常、反応器は反応開始にあたって所定の反応温度付近に予熱される。予熱は加熱装置を反応器に設けるか、あるいは被処理物および／または酸化剤供給路に設けて加熱された水や空気を導入して実施することができる。また、通常、反応器に水や酸化剤を供給し、通常設けられる圧力調整弁によって所定の圧力に加圧される。所定の温度、圧力に調整された後、被処理物を供給して水熱反応を開始する。反応によって有機物が分解され、反応熱が発生する。これにより供給される被反応物は速やかに水熱反応を開始し、安定した反応が継続されることになる。
【００１９】
水熱反応装置を出た処理流体は、冷却して気液分離し、分離液を固液分離するか、あるいは固体を分離した後、冷却し減圧して気液分離することができる。反応器内で冷却して液体が生成している場合は反応装置を出た段階で固体とともに液体と分離し、必要によりさらに冷却および気液分離を行う。最終的に生成した水、気体、固体は、そのままエネルギー回収されたり、物質として再利用されたり、そのままあるいは追加処理されて廃棄される。
【００２０】
一般に食品廃棄物を処理する場合、食品の製造または処理工程から発生する臭気の処理は困難であり、これを焼却により処理する場合はＮＯｘ、ＳＯｘなどの有害ガスが発生するが、本発明では食品廃棄物とともに臭気成分も同時に処理することができる。これらはいずれも効率よく水と二酸化炭素に分解され、有害ガスは発生せず、有価物および熱の回収と有効利用が可能である。
【００２１】
食品廃棄物をスラリー化する場合、処理水の一部を返送することにより処理水を有効に利用することができる。処理水は水熱反応装置に返送し、水熱反応に利用することもできる。また処理ガスは高温のため、吸着した臭気成分の脱着に利用すると、発生した熱を有効に利用することができる。この他発生した熱を回収して、被処理物、酸化剤などの予熱に有効に利用することができる。分離した固形物はりんなどの有用物質を含むので、有価物として回収することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、食品廃棄物を水熱反応装置に供給するとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分を水熱反応装置に供給し、水および酸化剤の存在下に水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い酸化分解するようにしたので、簡単な操作により食品廃棄物中の有機物、毒性物質、病原菌などを完全分解、無害化し、汚泥を発生することなく、窒素分や色度成分を含まない処理水を得るとともに、食品廃棄物から発生する臭気成分も分解することができ、しかも有価物の回収が容易である。
また食品廃棄物をスラリー化して水熱反応装置に供給することにより、固形物を含む食品廃棄物を効率よく酸化分解して無害化することができる。
さらに臭気成分を吸着装置で吸着し、吸着装置から脱着した臭気成分を水熱反応装置に供給することにより、臭気成分を効率よく濃縮して酸化分解し、無害化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は実施形態の食品廃棄物の処理装置を示すフロー図である。
【００２４】
図１において、１は食品プラント、２ａ，２ｂは貯槽、３はスラリー化装置、４は補助燃料源、５はコンプレッサ、６は水熱反応装置、７は冷却器、８は気液分離器、９は固液分離器、１０は吸着装置、１１はロータ式の吸着器で、回転により吸着部１２と脱着部１３とが順次入れ替わるように構成されている。
【００２５】
図１の装置による食品廃棄物の処理方法は次の通りである。まず食品プラント１で発生する食品廃棄物をラインＬ１から貯槽２ａに導入する。このときストレーナ１４により毛などの固形物を除去する。骨などの粉砕可能な硬質の固形物はあらかじめ粗粉砕することにより導入可能であるが、ポンプを閉塞しやすい毛などの繊維状の固形物を除去するのが好ましい。貯槽２ａの廃棄物はラインＬ２からポンプＰ１によりスラリー化装置３の容器１５に送り、ラインＬ３から水を供給し、破砕ポンプＰ２で破砕しながらラインＬ４、Ｌ５を通して循環してスラリー化し、一部はラインＬ６を通して貯槽２ｂに導入して貯留する。
【００２６】
貯槽２ｂのスラリーは高圧ポンプＰ３により加圧してラインＬ７から水熱反応装置６に供給し、このとき必要により補助燃料源４からラインＬ８を通して補助燃料を供給し、コンプレッサ５からラインＬ９を通して圧縮空気を供給し、水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い、被反応物中の有機物その他の被酸化物を酸化分解する。
【００２７】
水熱反応装置６で水熱反応を行った反応流体はＬ１１から冷却器７に導入して冷却し、蒸気を液化し、気液混合流をラインＬ１２から気液分離器８に送って気液分離する。分離液はラインＬ１３から取り出され、減圧弁Ｖ１で減圧されて固液分離器９に入り、固体を分離し、Ｌ１４から処理固形物として取り出し、有価物として回収する。分離した液体はラインＬ１５から処理水として放流し、一部はスラリー化用水としてラインＬ１６からスラリー化装置３に返送する。分離した気体はラインＬ１７から取り出し、減圧弁Ｖ２で減圧して処理ガスとして排出し、一部はラインＬ１８からブロアＢ１に送る。
【００２８】
食品プラント１で発生する臭気は、ラインＬ２１から吸着装置１０のロータ式の吸着器１１の吸着部１２に供給して臭気成分を吸着剤に吸着させ、脱臭ガスをラインＬ２２からブロアＢ２により排出する。ロータ式の吸着器１１は活性炭などの吸着剤をハニカム状に成形したロータを回転させ、回転によりに吸着部１２と脱着部１３が順次切り替わる。ラインＬ１８から供給される高温の処理ガスをブロアＢ１により吸着器１１の脱着部１３に供給すると、臭気成分は吸着剤から脱着し、濃縮ガスがラインＬ２４から取り出され、ラインＬ２５から供給される空気とともにコンプレッサ５に供給されて加圧されて水熱反応装置６に供給され、水熱反応により臭気成分は酸化分解される。
【００２９】
上記の処理において、スラリー化装置は循環式のものでなく、一過式のものでもよく、その構成は任意に選択できる。また水熱反応装置はパイプ式のものを図示しているが、シリンダ式その他のものでもよい。固体は気液分離後の分離液を減圧後、分離液から回収しているが、固体回収後に減圧してもよい。また、超臨界または亜臨界状態で固体を分離してもよい。さらに吸着装置もロータ式の吸着器を有するものに限らず、他の構成のものでもよい。吸着した臭気成分の脱着に処理ガスを用いることにより、発生した熱を利用して効率よく脱着を行うことができるが、処理水または処理ガスから熱交換により熱を回収して利用してもよい。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
ハム・ソーセージ工場の廃水（ＳＳ　５４００ｍｇ／Ｌ）を破砕処理し、赤褐色の被処理液（ｐＨ　４．８、ＴＯＣ　３０，７５０ｍｇ／Ｌ）を得た。
この被処理液を、高圧ポンプで、内径７０ｍｍ、長さ６５０ｍｍのハステロイＣ−２７６製反応器に、５０ｍｌ／ｍｉｎで導入して水熱酸化反応を行った。また、被処理液タンクの排気と破砕実験室ダクト排気をあわせてエアコンプレッサ吸引口に導き、エアコンプレッサで反応器に導入した（６Ｌ／ｍｉｎ）。エアコンプレッサ吸引口で採取した空気は、強いにおいがあり、アンモニア２ｐｐｍ、トリメチルアミン０．２ｐｐｍ、脂肪酸１ｐｐｍが検出された。
反応生成物は、二重管式冷却器で４０℃まで冷却し、気液分離機で気相と液相に分離、排出した。反応は、反応器内の熱電対温度が５５０℃になるように反応器ヒ−ターを調節しながら行った。また、出口の調圧弁にて、系内圧力が２３．４ＭＰａになるように調整した。
２時間、安定した反応状態を維持できた。得られた処理液は無色透明、無臭の液体で、ＴＯＣは１ｍｇ／Ｌ以下であった。また処理ガスは、無臭で、アンモニア、トリメチルアミン、脂肪酸は０．１ｐｐｍ以下であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の有機酸洗浄排液の処理装置を示すフロー図である。
【符号の説明】
１　食品プラント
２ａ，２ｂ　　貯槽
３　スラリー化装置
４　補助燃料源
５　コンプレッサ
６　水熱反応装置
７　冷却器
８　気液分離器
９　固液分離器
１０　吸着装置
１１　ロータ式の吸着器
１２　吸着部
１３　脱着部
１４　ストレーナ
１５　容器
【図１】
2004105855.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月19日(2002.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004105855.tif 000004