(57)【要約】【課題】澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理における嫌気性処理効率の経年低下を抑制する。詳細には、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理において顆粒状のグラニュール汚泥の形成を促進し、汚泥転換率を向上させ、正常な粒径の汚泥の増殖を促進する。【解決手段】澱粉製造時に排出されるデカンター排水を嫌気性処理する場合に、デカンター排水を含む原水中の糖質に起因するＣＯＤｃｒ濃度と全ＣＯＤｃｒ濃度との比が０．０２〜０．２となるように、原水に糖質を添加する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理方法において、デカンター排水を含む原水中の糖質に起因するＣＯＤｃｒ濃度と全ＣＯＤｃｒ濃度との比が０．０２〜０．２となるように、原水に糖質を添加することを特徴とする嫌気性処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理方法に関し、特には、嫌気性処理効率の経年低下を抑制することができる嫌気性処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
馬鈴薯等を原料とする澱粉の製造時に排出される有機性排水は、ＣＯＤｃｒ濃度３０，０００〜５０，０００ｍｇ／ｌのデカンター高濃度排水と、ＣＯＤｃｒ濃度２，０００〜４，０００ｍｇ／ｌのハイドロサイクロン排水とに大別される。日本における大規模な馬鈴薯等を原料とする製造工場の多くは北海道にあり、工場の操業期間は９月〜１１月中旬の約７５日間であり、この期間中、デカンター排水として排出される全ＣＯＤｃｒ量は１，５００〜３，０００ｔ、ハイドロサイクロン排水として排出される全ＣＯＤｃｒ量は１，０００〜２，０００ｔ、両者の合計の全ＣＯＤｃｒ量は２，５００〜５，０００ｔに達する。
【０００３】
従来においては、これらの排水のうち、比較的ＣＯＤｃｒ濃度の低いハイドロサイクロン排水が、活性汚泥処理や好気性ラグーンにて処理され、高濃度のデカンター排水が、貯留池に貯留され、畑に液肥として散布処理されていた。ところが、デカンター排水を長期間貯留したときや、畑に散布したときには、排水中の蛋白質から起因する激しい悪臭が発生し、周囲の環境に悪影響を及ぼすおそれがあった。また、散布処理により病害が発生するおそれもあった。そのため、従来においても、散布処理は年々少なくなっていた。
【０００４】
そこで、本発明者は、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理方法についての検討を開始した。その方法とは、高濃度であり負荷量の多くを占めるデカンター排水を、ＣＯＤｃｒ負荷量１０〜１５ｋｇ／ｍ３／ｄの高効率で嫌気性処理し、翌年の１〜２月頃までの４〜５ヶ月間で全てのデカンター排水を処理するものである。
【０００５】
この検討における嫌気性処理には、高負荷高効率型として最適なＵＡＳＢ方式が採用された。その結果、デカンター排水のＣＯＤｃｒを９０％以上除去することが可能になった。また、活性汚泥処理やラグーン処理をＵＡＳＢ方式の後処理として組み合わせると、効率的な処理を行うことができることもわかった。ところが、澱粉製造時に排出されるデカンター排水を、２〜３年間にわたってＵＡＳＢ方式で嫌気性処理すると、嫌気性処理効率が経年低下することがわかった。詳細には、汚泥転換率が低下し、嫌気性処理反応槽内の嫌気性汚泥の粒径が小さくなり、開始から３年経過後には、嫌気性処理反応槽内の汚泥保持量が減少する傾向が表れた。
【０００６】
検討の当初より、嫌気性処理設備の運転が年間４〜５ヶ月間程度しか行われず、他の期間は運転が休止されるため、運転休止によって汚泥が自己分解し、汚泥量が減少することは予想されていた。その汚泥量の減少を補うものとして、嫌気性処理設備の運転期間中に、粒径１．５ｍｍ以上の比較的大粒径のグラニュール汚泥が、ＣＯＤｃｒ量に対する汚泥転換率として１．５〜２％程度増殖することが見込まれていた。ところが、実際の汚泥転換率は０．５％以下しかなく、汚泥の増加が生じないときもあった。このように汚泥転換率が低下し、汚泥が小粒径化すると、最終的には嫌気性処理反応槽内の汚泥保持量が減少し、その結果、単位汚泥量当たりの負荷量が増加してしまい、処理水の水質が悪化してしまっていた。
【０００７】
また従来、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理方法が知られている。この種の嫌気性処理方法としては、例えば特開平１０−２７２４９１号公報に記載されたものがある。ところが、特開平１０−２７２４９１号公報には、嫌気性処理効率の経年低下を抑制する方法、詳細には、汚泥転換率が低下し、嫌気性処理反応槽内の嫌気性汚泥の粒径が小さくなり、嫌気性処理反応槽内の汚泥保持量が減少するのを抑制する方法について開示されていない。従って、特開平１０−２７２４９１号公報に記載された嫌気性処理方法によっては、嫌気性処理効率の経年低下を抑制することができない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２７２４９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点に鑑み、本発明は澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理における嫌気性処理効率の経年低下を抑制することができる嫌気性処理方法を提供することを目的とする。詳細には、本発明は澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理において顆粒状のグラニュール汚泥の形成を促進し、汚泥転換率を向上させ、正常な粒径の汚泥の増殖を促進することができる嫌気性処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理方法において、デカンター排水を含む原水中の糖質に起因するＣＯＤｃｒ濃度と全ＣＯＤｃｒ濃度との比が０．０２〜０．２となるように、原水に糖質を添加することを特徴とする嫌気性処理方法が提供される。
【００１１】
澱粉製造時に排出されるデカンター排水を用いたＵＡＳＢ方式などの嫌気性処理を継続すると、澱粉質（糖質）に起因するＣＯＤｃｒ量の割合が極めて少なくなるため、有機酸生成細菌の発生する粘性物質量が不足し、その結果、正常なグラニュール汚泥の形成が不十分になってしまうと考えられる。この点に鑑み、請求項１に記載の嫌気性処理方法では、澱粉製造時に排出されるデカンター排水を嫌気性処理する場合、デカンター排水を含む原水中の糖質に起因するＣＯＤｃｒ濃度と全ＣＯＤｃｒ濃度との比が０．０２〜０．２となるように、原水に糖質が添加される。そのため、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理時に糖質に起因するＣＯＤｃｒ量の割合が極めて少なくなることが回避される。その結果、有機酸生成細菌の発生する粘性物質量の不足を回避し、正常なグラニュール汚泥の形成を促進することができる。つまり、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理における嫌気性処理効率の経年低下を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
ＵＡＳＢ方式の基本は、粒径０．５〜３ｍｍの顆粒状となった嫌気性汚泥（グラニュール汚泥）を嫌気性処理反応槽内に高濃度で維持することにある。グラニュール汚泥の形成には、多くの検討がなされているが、それらの検討結果によれば、グラニュール汚泥の形成条件は、処理対象排水の組成や環境条件によって異なるとされている。それに対し、本発明者は、糸状に増殖するメタン細菌（メタノスリックス）を有機酸生成細菌（酸生成菌）が分解する過程で生じる粘性物質により、顆粒状のグラニュール汚泥が形成されるのではないかという仮説をたてた。発明者がデカンター排水中の澱粉質量（糖質）、租蛋白質量、低級有機酸量を調査した結果、澱粉質（糖質）に起因するＣＯＤｃｒ割合は全ＣＯＤｃｒの１％であり、租蛋白質に起因するＣＯＤｃｒ割合は全ＣＯＤｃｒの５４％であり、残りの４５％は低級有機酸であることがわかった。
【００１４】
デカンター排水を用いたＵＡＳＢ方式の運転を継続すると、澱粉質（糖質）に起因するＣＯＤｃｒ量の割合が極めて少ないため、有機酸生成細菌の発生する粘性物質量が不足し、結果的に、正常なグラニュール汚泥の形成が不十分になっていると考えられる。
【００１５】
そこで、デカンター排水に廃糖蜜を添加し、糖質割合を高めることを考え、表１に示す３条件の連続処理試験を行った。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
ＣＯＤｃｒ濃度４０，０００ｍｇ／ｌのデカンター排水にＣＯＤｃｒ濃度を１００，０００ｍｇ／ｌに調整した廃糖蜜の混合比を変更し、希釈水として工水を用い、ＣＯＤｃｒ濃度を５，０００ｍｇ／ｌに統一しながら糖質起因のＣＯＤｃｒの割合を全ＣＯＤｃｒの０．０１，０．０２，０．２の３条件に設定した。
【００１８】
試験装置は直径１５０ｍｍ、有効高さ２０００ｍｍの透明塩化ビニル製カラムを用い、カラム上部には発生ガスと処理水とを分離する傾斜板式固液分離設備を設置した。実際にデカンター排水を処理しているＵＡＳＢ反応槽からグラニュール汚泥を採取し、各試験装置に投入した。汚泥の投入量は１８Ｌであり、汚泥界面の高さは試験装置の底部（槽最低部）から１０００ｍｍであり、汚泥量は１０００ｇであった。各条件とも、ＣＯＤｃｒ濃度を５，０００ｍｇ／ｌに調整した原水を、１２０Ｌ／日の水量で通水した。各試験装置の容積負荷は１６．７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ３／ｄであり、運転初期の汚泥当たりの負荷量は０．６ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄとした。なお、各条件の反応槽内の水温は３５〜３７℃に、反応槽内ｐＨは７．１〜７．３の範囲内に調整した。これらの運転条件で各試験装置を６０日間にわたり連続運転を行い、毎日、反応槽内の汚泥界面の高さを測定し、適宜、反応槽内の３箇所（槽最低部、低部から４００ｍｍの位置、低部から８００ｍｍ）の汚泥を採取し、汚泥濃度、汚泥の粒径を測定した。また適宜、処理水のＣＯＤｃｒ濃度を測定した。
【００１９】
運転結果のまとめを表２に、汚泥界面の変化を図１に示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
これらの結果より、デカンター排水に廃糖蜜を混合して、糖質起因のＣＯＤｃｒと全ＣＯＤｃｒとの比を０．０２（条件２）に高めると、汚泥界面は高まり、汚泥転換率は０．７％（対流入ＣＯＤｃｒ量当たり）となった。更に、糖質起因のＣＯＤｃｒと全ＣＯＤｃｒとの比を０．２（条件３）に設定すると、汚泥転換率は２％以上となった。逆に、糖質起因のＣＯＤｃｒと全ＣＯＤｃｒとの比を０．０１（条件１）に設定すると、汚泥界面は低下し、汚泥転換率はマイナス（汚泥減少）となった。また、汚泥の平均粒径を測定した結果、汚泥が増加する条件では、汚泥の平均粒径は大きくなる傾向があった。
【００２２】
以上の検討結果より、糖質起因のＣＯＤｃｒの割合を高めることで、酸生成細菌が生成する粘性物質量が増加し、それにより、正常なグラニュール汚泥が形成された。なお、上述した検討結果は廃糖蜜を用いた試験結果であるが、廃糖蜜の代わりに、澱粉（粒子状の澱粉）を用いた試験においても廃糖蜜と同等な結果が得られた。
【００２３】
つまり、デカンター排水に廃糖蜜、澱粉による糖質を添加することにより、嫌気性汚泥のグラニュール化が促進され、結果的に汚泥転換率が正常になり、反応槽内の汚泥保持量の減少を抑制できた。
【００２４】
上述した検討結果に基づき、本発明の嫌気性処理方法の一実施形態では、澱粉製造時に排出されるデカンター排水を嫌気性処理する場合に、デカンター排水を含む原水中の糖質に起因するＣＯＤｃｒ濃度と全ＣＯＤｃｒ濃度との比が０．０２〜０．２となるように、例えば廃糖蜜、粒子状の澱粉のような糖質が原水に添加される。
【００２５】
（実施例）
澱粉工場から排出されるＣＯＤｃｒ３０，０００〜５０，０００ｍｇ／ｌのデカンター排水を、ＵＡＳＢ方式の嫌気性処理設備により通水量２０〜２５ｍ３／ｈｒ（５００〜６００ｍ３／ｄ）で処理している実設備において、本発明の実証運転を行った。嫌気性処理設備の仕様は、反応槽容量２７００ｍ３であった。本設備の初期運転条件は、デカンター排水のみ工水で希釈し、ＣＯＤｃｒ濃度を平均５，０００ｍｇ／ｌに調整した後、３５〜３７℃、ｐＨ中性域で、ＣＯＤｃｒ除去率９０％を目標としていた。しかしながら、正常なグラニュール汚泥の転換率が予想とした２％に達せず、処理設備の運転休止期間中に、グラニュール汚泥の自己分解による減少量に見合う汚泥増殖量が得られなかったため、他のＵＡＳＢ処理設備から、グラニュール汚泥を反応槽に追加投入せざるを得なかった。
【００２６】
そこで、上述した検討結果からの知見に基づき、デカンター排水に澱粉工場内で廃棄される低品質澱粉や、ハイドロサイクロン排水貯留池内で、沈降分離されている微細粒子状澱粉を混合した後、工水で希釈してＣＯＤｃｒ濃度を平均５，０００ｍｇ／ｌに調整した澱粉質混合排水を通水した。澱粉質混合割合はＣＯＤｃｒ量として、デカンター排水のみの負荷量２０〜２５ｔ−ＣＯＤｃｒ／ｄに対し、２〜３ｔ／ｄに調整した。その結果、澱粉質混合排水の通水運転開始１０日後には、ＵＡＳＢ反応槽内の汚泥界面は上昇傾向を示し、３０日間後での汚泥転換率は、上述した検討結果よりも高い２．８％（対流入ＣＯＤｃｒ量当たり）に達し、６０日間後では３．１％となった。処理水水質はＣＯＤｃｒ除去率９０〜９３％であり、良好な結果を示した。
【００２７】
以上の実設備を用いた実証運転結果から、澱粉質起因のＣＯＤｃｒ割合を高めることにより、汚泥の転換率が増加することを確認できた。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理における嫌気性処理効率の経年低下を抑制することができる。詳細には、澱粉製造時に排出されるデカンター排水の嫌気性処理において顆粒状のグラニュール汚泥の形成を促進し、汚泥転換率を向上させ、正常な粒径の汚泥の増殖を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】汚泥界面の変化を示した図である。
【図１】
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