(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスを収集し、気体の状態で貯留し、
この貯留された炭酸ガスをアルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水に供給し、前記排水のｐＨ値を低下させる
ことを特徴とするアルカリ性排水処理方法。
【請求項２】
前記排水のｐＨ値が所定のｐＨ値より大きいときは炭酸ガスのアルカリ性排水への供給を行い、前記排水のｐＨ値が所定の値より小さいときは炭酸ガスのアルカリ性排水への供給を行わない
ことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ性排水処理方法。
【請求項３】
前記アルカリ性排水への炭酸ガスの供給は、前記貯留された炭酸ガスと、液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスと、を切り替えて供給できる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアルカリ性排水処理方法。
【請求項４】
前記アルカリ性排水への炭酸ガスの供給は、前記貯留された炭酸ガスが不足した場合に、前記液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスの供給に切り替えられる
ことを特徴とする請求項３に記載のアルカリ性排水処理方法。
【請求項５】
アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水を貯留する排水貯留手段と、
アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスを気体の状態で貯留する炭酸ガス貯留手段と、
前記貯留された炭酸ガスを、前記排水貯留手段に貯留された前記排水に供給する炭酸ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とするアルカリ性排水処理装置。
【請求項６】
前記排水貯留手段は、アルカリ性の排水を貯留する調整槽であり、
前記炭酸ガス貯留手段は、アルコール発酵工程から収集された炭酸ガスを貯留する貯留タンクであり、
前記炭酸ガス供給手段は、前記貯留された炭酸ガスを前記調整槽に貯留された排水に曝気する散気ノズルを有する
ことを特徴とする請求項５に記載のアルカリ性排水処理装置。
【請求項７】
前記アルカリ性排水のｐＨ値を測定するｐＨ測定装置と、
前記貯留された炭酸ガスの供給を断続する開閉弁と、
前記ｐＨ測定装置によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より大きくなったとき、前記開閉弁を開いて炭酸ガスを供給し、前記ｐＨ測定装置によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より小さくなったとき、前記開閉弁を閉じて炭酸ガスの供給を停止する制御装置と、
を更に備えたことを特徴とする請求項５または６に記載のアルカリ性排水処理装置。
【請求項８】
液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスを前記排水貯留手段に貯留された前記排水に供給する第２の炭酸ガス供給手段
を更に備えたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のアルカリ性排水処理装置。
【請求項９】
前記液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスの供給を断続する第２の開閉弁と、  前記貯留された炭酸ガスが不足した場合に、前記第２の開閉弁を開放して、前記液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスの供給を行う制御装置と、
を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載のアルカリ性排水処理装置。
【請求項１０】
前記貯留された炭酸ガスの供給を断続する開閉弁と、
液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスを前記排水貯留手段に貯留された前記排水に供給する第２の炭酸ガス供給手段と、
前記液化炭酸ガスを気化手段により気化した炭酸ガスの供給を断続する第２の開閉弁と、
を更に備え、
前記開閉弁と前記第２の開閉弁とは、それらの同時開放を防止するインターロック機能を有している
ことを特徴とする請求項５に記載のアルカリ性排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスを利用してアルカリ性排水を処理するアルカリ性排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルコール飲料の製造工場では、殺菌作用、洗浄作用に優れるとともに経済的である等の理由から、容器、設備等の洗浄に苛性ソーダを使用しており、このためアルコール飲料製造工場の製造設備からの工場排水はアルカリ性になることが多い。ところが、このようなアルカリ性の工場排水をそのまま活性汚泥法による処理槽へ投入すると、活性汚泥中の微生物がダメージを受けてしまい、活性汚泥による曝気処理ができなくなってしまう。したがって、活性汚泥による処理を行う前に、アルカリ性排水のｐＨ値を所定の値に中和する必要がある。このようなことから、アルコール飲料製造工場の製造設備で発生したアルカリ性排水は、１次処理（前処理）としてｐＨ調整（中和）を行った後、活性汚泥処理などの２次処理を行うようにしている。
【０００３】
従来、アルカリ性排水を中和させる方法としては、硫酸や塩酸などの酸性水溶液をアルカリ性排水へ投入して中和処理を行う方法が採られている。この方法では、調整槽に貯留されたアルカリ性排水のｐＨ値を測定しながら、必要な酸性水溶液を投入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大量のアルカリ性排水を中和させる場合には、中和剤として高価な酸性水溶液を大量に使用しなければならない。従って、この酸性水溶液による中和は、ランニングコストが高く、排水処理設備の運用に多大のコストがかかるという問題点があった。
【０００５】
また、酸性水溶液を取り扱うため安全上の問題があり、さらに作業環境上好ましくないという問題点もあった。
【０００６】
さらに、酸性水溶液による中和処理反応は非常に強力であるため、酸性水溶液を入れすぎることがあり、このような場合は、アルカリ性水溶液を投入してｐＨ値を再調整しなければならない。また、調整槽などで被処理排水を大量に貯留している槽の中和の場合には、ｐＨ測定計器の応答時間の遅れがあり、酸性水溶液を投入し過ぎてしまうことがある。このような場合も、アルカリ性水溶液を投入してｐＨ値の再調整を行わなければならず、余分な手間及びコストがかかるという問題点があった。
【０００７】
一方、アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程では、醗酵に伴い多量の炭酸ガスが発生する。この炭酸ガスは、炭酸ガス入りのアルコール飲料の中に、炭酸ガスも溶解するが、余剰の炭酸ガスも発生する。
【０００８】
本発明は、上記余剰の炭酸ガスを有効利用するものであり、アルカリ性排水の中和を低コスト、効率的かつ安全に行うことができるアルカリ性排水処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスを収集し、この収集された炭酸ガスを、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水に供給し、前記排水のｐＨ値を低下させることである。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、前記炭酸ガスを前記アルカリ性排水に供給して前記排水のｐＨ値を低下させる処理は、炭酸ガスの通気処理であることである。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、前記炭酸ガスは、調整槽に貯留されたアルカリ性排水に供給されることである。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、前記排水のｐＨ値が所定のｐＨ値より大きいときは炭酸ガスのアルカリ性排水への供給を行い、前記排水のｐＨ値が所定の値より小さいときは炭酸ガスのアルカリ性排水への供給を行わないことである。
【００１３】
本発明の第５の特徴は、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水を貯留する排水貯留手段と、アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスを、前記排水貯留手段に貯留された前記排水に供給する炭酸ガス供給手段とを備えたことである。
【００１４】
本発明の第６の特徴は、前記排水貯留手段は、アルカリ性の排水を貯留する調整槽であり、前記炭酸ガス供給手段は、前記炭酸ガスを前記調整槽に貯留された排水に曝気する散気ノズルを有することである。
【００１５】
本発明の第７の特徴は、前記アルカリ性排水のｐＨ値を測定するｐＨ測定装置と、前記炭酸ガスの供給を断続する開閉弁と、前記ｐＨ測定装置によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より大きくなったとき、前記開閉弁を開いて炭酸ガスを供給し、前記ｐＨ測定装置によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より小さくなったとき、前記開閉弁を閉じて炭酸ガスの供給を停止する制御装置とを備えたことである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一つの形態について図１を参照して説明する。
【００１７】
この図において、符号１０は、アルカリ性排水処理装置を示す。このアルカリ性排水処理装置１０は、アルカリ性排水のｐＨ調整を行う調整槽１１を有している。この調整槽１１には、揚水ポンプ１３を有するアルカリ性排水供給配管１５が設けられている。そして、このアルカリ性排水供給管１５は、アルコール飲料の製造工程で発生したアルカリ性排水を調整槽１１に供給するようになっている。この他の一般排水やアルカリ洗浄後の高ｐＨ値の排水も供給されている。また、この調整槽１１には、揚水ポンプ１７を有する中和処理済み排水用排水管１９が接続されている。そして、調整槽１１内で中和処理された排水を排出するようになっている。
【００１８】
調整槽１１内の排水Ｗ内には、この排水Ｗ中に炭酸ガスを曝気する散気ノズル２１が設けられている。この散気ノズル２１には、炭酸ガス供給配管２３が接続されており、開閉弁２５、ブロワ２７を介して図示していないアルコール醗酵工程から収集された炭酸ガスが貯留された炭酸ガス貯留タンク２９（以後、炭酸ガス貯留タンク２９と記載する）が接続されている。
【００１９】
一方、調整槽１１内の散気ノズル２１には、炭酸ガス供給配管２３の他に、炭酸ガス供給配管３５が接続されており、開閉弁３７、気化器３９を介して液化炭酸ガス貯留槽４１が接続されている。この液化炭酸ガス貯留槽４１には、液化炭酸ガスが貯留されており、炭酸ガス貯留タンク２９の余剰の炭酸ガスが不足した場合に、液化炭酸ガスを気化器３９を介して気体にし、散気ノズル２１に供給するようになっている。また、開閉弁２５と開閉弁３７は同時開放動作が起こらないインターロック機能を備えている。
【００２０】
また、調整槽１１内には、ｐＨセンサ４３が設置されており、排水ＷのｐＨを測定するようになっている。
【００２１】
このような構成において、このアルカリ性排水処理装置全体を制御する制御装置５１が設けられている。この制御装置５１は、調整槽１１へのアルカリ性排水の供給、調整済み排水の調整槽１１からの排出を制御するとともに、ｐＨセンサ４３で測定された排水のｐＨ値に基づき、炭酸ガスの調整槽１１への供給をコントロールするようになっている。また、コンピュータのハードウエア及びソフトウエアで自動制御する構成となっている。
【００２２】
次に、このようなアルカリ性排水処理装置１０の動作について説明する。なお、以下の説明は、制御装置５１が装置全体を制御する場合について説明するが、個々の動作を作業員が行うようにしてもよい。
【００２３】
制御装置５１は、調整槽内のアルカリ性排水のｐＨ値をｐＨセンサ４３で測定し、この測定値が所定のｐＨ値より大きい場合には、開閉弁２５を開くとともにブロワ２７を作動させて、炭酸ガスを炭酸ガス貯留タンク２９から散気ノズル２１に供給する。そして、この散気ノズル２１から調整槽１１内のアルカリ性排水に炭酸ガスを曝気する。この曝気によって、調整槽１１中のアルカリ性排水は徐々に中和する。
【００２４】
そして、排水のｐＨ値が所定の値を下回ると、制御装置５１は、曝気停止の命令を出す。すなわち、ブロワ２７を停止させるとともに開閉弁２５を閉じて、調整槽１１への炭酸ガスの供給を停止する。このように、炭酸ガスの曝気量は、ｐＨセンサ４３、制御装置５１によって制御されているので、排水のｐＨ値を所望の値にすることができる。従って、後工程における活性汚泥による処理を種々の条件下において最適化することができる。
【００２５】
なお、理論上、炭酸ガスによる中和は、大気開放状態ではｐＨ5.66 で平衡状態に達し、これ以下に酸性になることはない。このため、本実施の形態のようにｐＨセンサ４３、制御装置５１等を用いて精密な制御をしなくても、単に炭酸ガスを排水中に曝気するだけで、ある程度中和処理をすることが可能である。従来の方法では、塩酸や硫酸などの酸性水溶液をアルカリ性排水へ投入して中和処理を行う方法では、ｐＨ応答の遅れなどにより、酸性水溶液を投入し過ぎてしまう恐れがあるが、本装置を使用するとこの危険を回避できる。従って、他の実施の形態として、これらの制御装置を省略し、低コスト化した処理装置も勿論可能である。
【００２６】
このようにして中和処理が終了した後は、揚水ポンプ１７を作動して、調整槽１１内の調整済み排水を排出する。そして、このような排水調整処理を繰り返すことによって、アルコール飲料の製造工程で発生したアルカリ性排水を中和する。
【００２７】
なお、上記動作は、調整槽へ排水を供給する作業、排水のｐＨを調整する作業、調整済み排水を調整槽から排出する作業の３つの作業を順を追って行う、いわゆるバッチ処理を行っているが、これら３つの作業を同時並行的に連続しておこなってもよい。
【００２８】
一方、炭酸ガス貯留タンク２９に貯留された炭酸ガスが不足してきた場合は、液化炭酸ガス貯留槽４１の液化炭酸ガスを使用する。すなわち、このような場合は開閉弁３７を開き、液化炭酸ガス貯留槽４１中の液化炭酸ガスを気化器３９で気化して散気ノズル２１に供給する。そして、散気ノズル２１から、調整槽１１内のアルカリ性排水に炭酸ガスを曝気する。このようにして、アルコール飲料のアルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスが不足した場合でも、継続的にアルカリ性排水の調整処理を行うことができる。または、従来の酸性水溶液による設備がある場合には、液化炭酸ガスを醗酵炭酸ガス貯留槽に替えて、これを併用することも考えられる。
【００２９】
以上説明したように、このアルカリ性排水処理装置１０にあっては、アルコール飲料のアルコールの醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスを収集し、この収集された炭酸ガスを、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水に注入して中和するようにしている。また、このアルカリ性排水処理装置１０にあっては、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水を貯留する調整槽１１と、アルコール飲料のアルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスを調整槽内の排水に注入するノズル２１とを備えている。従って、ランニングコストに高額な負担を与える酸性水溶液を中和剤として使用する必要がなく、大量のアルカリ性排水を中和する場合でも、排水処理コストを低く抑えることができる。
【００３０】
また、酸性水溶液を扱う必要がないため、安全上及び作業環境上生ずる問題を防止することができる。
【００３１】
さらに、炭酸ガスの曝気によってアルカリ性排水を徐々に中和することができるので、ｐＨ５．６６以下の酸性になることがないため、ｐＨを低下させ過ぎることがない。また、調整槽が大きく被処理排水が大量である場合に起こりうる、ｐＨ測定計器の応答時間の遅れによって酸性水溶液を投入し過ぎてしまうことを回避することができる。従って、アルカリ性水溶液を投入してｐＨ値の再調整を行うことを防止することができる。
【００３２】
また、このアルカリ性排水処理装置１０にあっては、排水のｐＨ値が所定のｐＨ値より大きくなったらブロア２７を作動し開閉弁２５を開いて炭酸ガスのアルカリ性排水への曝気を開始し、排水のｐＨ値が所定の値より小さくなったらブロア２７を停止し開閉弁２５を閉じて炭酸ガスのアルカリ性排水への曝気を停止するようにし、また、このアルカリ性排水の処理装置にあっては、調整槽１１に貯留された排水のｐＨ値を測定するｐＨセンサ４３と、炭酸ガス貯留槽２９から散気ノズル２１への炭酸ガスの供給を断続する開閉弁２５と、ｐＨセンサ４３によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より大きくなったときには炭酸ガスのブロワー２７を作動し、開閉弁２５を開いて炭酸ガスを調整槽１１内の散気ノズル２１へ供給し、ｐＨセンサ４３によって測定されたｐＨ測定値が所定の値より小さくなったときには炭酸ガスのブロワー２７を停止し、開閉弁２５を閉じて炭酸ガスの調整槽１１内の排水への供給を停止する制御装置５１とを備えている。従って、排水のｐＨ値の調整、中和を自動的かつ確実に行うことができる。
【００３３】
さらに、このアルカリ性排水処理装置１０にあっては、アルコール飲料のアルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスが不足した場合には、液化炭酸ガス貯留槽４１から炭酸ガスを散気ノズル２１に供給するようにしているから、アルカリ性排水の中和処理を安定かつ継続的に行うことができる。また、既設の硫酸や塩酸等の酸添加設備がある場合には、これを補助的に利用することも可能である。
【００３４】
なお、上記実施の形態においては、アルコール飲料の醗酵工程について説明しているが、これらの例示としては、醸造酒のビール、発泡酒、ワイン、日本酒等や、蒸留酒のブランデー、焼酎、ウィスキー等の製造工程を挙げることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アルコール飲料の製造におけるアルコール醗酵工程で発生する炭酸ガスが、気体の状態で一旦貯留されるため、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水への供給を適宜に行うことができる。具体的には、必要な量の炭酸ガスを適宜に供給することができる。
特に好ましい態様では、アルコール飲料のアルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスを収集し、この収集された炭酸ガスを散気ノズルを介し、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水に曝気して、前記排水のｐＨ値を低下させる。好ましい装置にあっては、アルコール飲料の製造工程で発生するアルカリ性の排水を貯留する調整槽と、アルコール飲料のアルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスを前記調整槽内の排水に曝気する散気ノズルと、を備える。これにより、アルコール醗酵工程で発生する余剰の炭酸ガスを中和剤として使用することができ、ランニングコストに高額な負担を与える酸性水溶液を使用する必要がない。このため、中和処理のコストを大幅に軽減することができる。また、酸性溶液を扱う必要がないため、安全上及び作業環境上の問題を解消することができる。さらに、炭酸ガスによって徐々にｐＨ値を下げることができるので、酸性溶液を投入する場合のように、ｐＨを下げ過ぎる畏れがなくｐＨの再調整の必要を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるアルカリ性排水処理装置を示す概念図である。
【符号の説明】
１０  アルカリ性排水処理装置
１１  調整槽
２１  散気ノズル
２５  開閉弁
２９  炭酸ガス貯留タンク
４１  液化炭酸ガス貯留槽
４３  ｐＨセンサ
５１  制御装置
【図１】
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