(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性固形分を含む食品産業排液を分離液と分離固形分とに固液分離する固液分離工程と、
固液分離工程の分離液を高負荷嫌気性処理して、分離液中の溶解性有機物を酸生成工程およびメタン生成工程を経てメタンに分解する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理工程の嫌気性処理液を好気性処理して、嫌気性処理液に残留する溶解性有機物および嫌気性処理工程から流出するＳＳを好気的に分解する好気性後処理工程と、
好気性後処理工程の汚泥および前記固液分離工程の分離固形分の混合液に通気して好気性消化し、好気性後処理汚泥中に含まれる好気性菌体により分離固形分中の有機性固形分および臭気成分を分解するとともに、好気性後処理汚泥の自己消化により余剰の有機物を分解して全体の汚泥を減容化する好気性消化工程と、
好気性消化工程の消化液を濃縮操作後脱水するか、または直接脱水する脱水工程と
を含むことを特徴とする有機性固形分を含む食品産業排液の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性固形分を含む食品産業排液の生物処理方法、特に嫌気性処理と好気性処理を組み合せた処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビール製造排液などの食品産業排液中には有機性固形分が含まれており、このような有機性固形分を含む排液の処理として、嫌気性処理と好気性処理とを組合せた処理が行われている。
【０００３】
嫌気性処理の中では、嫌気性菌を固定して被処理液と接触させる固定床法、ＵＡＳＢ（上向流嫌気性スラッジブランケット）法等の高負荷嫌気性処理が効率のよい処理法として知られており、この方法は溶解性ＢＯＤの処理に適しているが、懸濁性ＢＯＤすなわち有機性固形分を含む排液をそのまま処理することはできない。その理由は、高負荷嫌気性処理では溶解性ＢＯＤは高速度で分解するが、有機性固形分は固定床やスラッジブランケットを閉塞し、処理効率を低下させるからである。
【０００４】
このため有機性固形分を含む排液を固液分離し、分離液について嫌気性処理および好気性後処理を行い、分離した固形分については別途処理が行われていた。分離固形分は一部酸発酵を受けていて臭気が激しいため、そのまま脱水処理することは困難であり、このため通常は好気性後処理工程に送って嫌気性処理液とともに好気性分解を行っている。
【０００５】
図３は、このような従来の有機性固形分を含む排液の処理方法を示すフローシートである。図３において、１は第一の固液分離装置、２は高負荷嫌気性処理装置、３は活性汚泥処理槽、４は第二の固液分離装置であり、活性汚泥処理槽３および第二の固液分離装置４が好気性後処理装置５を構成している。
【０００６】
図３のフローによる処理方法は、有機性固形分を含む排液１１をまず第一の固液分離装置１において、分離液１２と分離固形分１３とに固液分離する。分離液１２は高負荷嫌気性処理装置２に導入し、嫌気性処理する。これにより、分離液１２中の溶解性有機物が酸生成工程、メタン生成工程を経てメタンに分解される。高負荷嫌気性処理装置２としては、固定床法、流動床法、ＵＡＳＢ法などにより高負荷嫌気性処理を行う装置を使用することができる。高負荷嫌気性処理液１４は好気性後処理装置５の活性汚泥処理槽３に導入し、散気装置から空気を曝気して、残留する溶解性有機物および高負荷嫌気性処理装置２から流出する少量のＳＳを好気的に分解する。活性汚泥処理液１５は第二の固液分離装置４で分離液１６と分離汚泥１７とに固液分離し、分離液１６は処理水１８として系外に排出し、分離汚泥１７の一部は返送汚泥１９として活性汚泥処理槽３に返送し、残部２０は脱水した後焼却などの方法により処分する。
【０００７】
第一の固液分離装置１で分離した分離固形分１３は、好気性後処理装置５の活性汚泥処理槽３に導入し、高負荷嫌気性処理液１４と混合して有機性固形分を分解する。
【０００８】
図３のように、嫌気性処理として高負荷嫌気性処理を採用している場合、安定して効率よく有機物を分解するためには、前述のように高負荷嫌気性処理装置２の前段に第一の固液分離装置１を設けて、排液１１中の有機性固形分などの固形分をあらかじめ分離固形分１３として分離しておく必要がある。通常、分離液１２中のＳＳが排液１１中のＣＯＤCrの１０〜２０％以下になるように固液分離される。
【０００９】
固液分離装置１により固形分を分離することにより、高負荷嫌気性処理が固定床法の場合は、流入ＳＳ成分による濾床の閉塞が防止され、安定して効率よく嫌気性処理することができる。またＵＡＳＢ法の場合は、有機性固形分がグラニュール中に取り込まれることによるメタン生成活性の低下や、グラニュール内部の空洞化によるグラニュールの浮上が防止され、安定して効率よく嫌気性処理することができる。
【００１０】
固液分離装置１で分離した分離固形分１３は一部酸発酵を受けていて臭気が著しく、そのまま脱水して処分すると臭気公害を引き起こす場合があるため、分離固形分１３を活性汚泥処理槽３に移送して好気性処理を行っている。分離固形分１３を好気性処理することにより臭気の発生は防止され、また汚泥の発生量を減少させることができる。
【００１１】
しかし図３のような従来の処理方法では、高い水質の処理水１８が得られないという問題点がある。すなわち、活性汚泥処理槽３では溶解性有機物の量に比べて固形性有機物の量が多くなるので、活性汚泥のフロック形成が不良となり、このため処理水１８中に微細なＳＳがリークして透視度が低下したり、処理水１８が白濁したりする場合がある。また従来の方法では、分離固形分を好気性後処理で分解するため、好気性後処理として生物膜濾過などの活性汚泥処理以外の処理法を採用することが難しく、高速でコンパクトな処理法を選択できないという問題点もある。
【００１２】
さらに好気性処理において、高い水質の処理水１８を得るために、有機性固形分を含む排液１１をそのまま活性汚泥処理槽３に導入して溶解性有機物の割合を高めることも行われているが、この場合は高負荷嫌気性処理の効果が半減し、処理全体としての効率が低下するという問題点がある。
【００１３】
本発明の課題は、有機性固形分を含む食品産業排液の処理に高負荷嫌気性処理を適用して効率よく処理を行い、高い水質の処理水を得るとともに、有機性汚泥の安定化および減容化が可能な有機性固形分を含む食品産業排液の処理方法を提案することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性固形分を含む食品産業排液を分離液と分離固形分とに固液分離する固液分離工程と、
固液分離工程の分離液を高負荷嫌気性処理して、分離液中の溶解性有機物を酸生成工程およびメタン生成工程を経てメタンに分解する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理工程の嫌気性処理液を好気性処理して、嫌気性処理液に残留する溶解性有機物および嫌気性処理工程から流出するＳＳを好気的に分解する好気性後処理工程と、
好気性後処理工程の汚泥および前記固液分離工程の分離固形分の混合液に通気して好気性消化し、好気性後処理汚泥中に含まれる好気性菌体により分離固形分中の有機性固形分および臭気成分を分解するとともに、好気性後処理汚泥の自己消化により余剰の有機物を分解して全体の汚泥を減容化する好気性消化工程と
好気性消化工程の消化液を濃縮操作後脱水するか、または直接脱水する脱水工程と
を含むことを特徴とする有機性固形分を含む食品産業排液の生物処理方法である。
【００１５】
本発明で処理の対象となる排液は、有機性固形分を含む食品産業排液である。具体的なものとしては、ビール製造排液、でんぷん製造排液、ポテト加工排液等の食品産業排液があげられる。無機性固形分は少量含まれていてもよいが、比較的多量の無機性固形分を含有している場合は、無機性固形分を分離した後、本発明の方法に供することができる。
【００１６】
本発明の方法では、有機性固形分を含む食品産業排液を、まず固液分離工程において分離液と分離固形分とに固液分離する。固液分離としては、自然沈降、凝集沈殿、加圧浮上、遠心分離などの方法が採用できる。
【００１７】
上記固液分離工程で分離した分離液は、嫌気性処理工程に導入し、嫌気性処理する。これにより、分離液中の溶解性有機物は有機酸生成、メタン生成の段階を経て分解される。嫌気性処理は、有機酸生成とメタン生成を別々の反応槽で行うこともできるし、１つの反応槽で行うこともできる。
【００１８】
嫌気性処理としては、固定床法、流動床法、ＵＡＳＢ法などの高負荷嫌気性生物処理が採用できる。高負荷嫌気性処理条件としては、温度２５〜４０℃、好ましくは３０〜３８℃、滞留時間２〜４８時間、好ましくは４〜２４時間、ＣＯＤCr負荷４〜４０ｋｇＣＯＤCr／ｍ3／ｄａｙ、好ましくは５〜２０ｋｇＣＯＤCr／ｍ3／ｄａｙとするのが望ましい。
【００１９】
上記嫌気性処理工程で嫌気性処理した嫌気性処理液は、好気性後処理工程に導入し、好気性処理する。これにより嫌気性処理で残留する溶解性有機物および嫌気性処理工程から流出する少量のＳＳが好気的に分解される。
好気性後処理としては、活性汚泥処理法、生物膜濾過法などの種々の好気性生物処理が採用できる。活性汚泥処理の場合、活性汚泥処理液を固液分離し、分離液を処理水として系外に排出する。生物膜濾過法の場合、生物膜濾過液を処理水として系外に排出する。
【００２０】
本発明では、好気性後処理工程において嫌気性処理液のみを好気性処理しており、前記固液分離工程の分離固形分などは混合していないので、上記処理水にＳＳなどがリークしたり、処理水が白濁したりすることはなく、高い水質の処理水が得られる。
【００２１】
前記固液分離工程の分離固形分は、好気性消化工程に導入し、前記好気性後処理工程から生じる汚泥（以下、好気性後処理汚泥という）の一部または全部、例えば活性汚泥処理液を固液分離した分離汚泥や、生物膜濾過法の場合は生物膜の洗浄液の一部または全部と混合し、この混合液に空気または酸素を通気して、好気性消化する。これにより、主として有機性固形分が好気的に分解されるとともに、汚泥の安定化が行われ、臭気成分も分解される。
【００２２】
好気性消化としては、好気性消化槽に分離固形分および好気性後処理汚泥を導入し、この混合液に空気または酸素を通気して好気的に微生物処理する方法などを採用することができる。
【００２３】
好気性消化槽の滞留時間は分離固形分の質や量などにより異なるが、１〜５日程度の滞留時間を設定することで、分離固形分中の有機性固形分の通常５０〜７０％を無機化することができる。好気性消化槽のＭＬＳＳ濃度は分離固形分中の有機性固形分濃度などにもよるが、通常３０００〜３００００ｍｇ／Ｌ程度、好ましくは５０００〜１００００ｍｇ／Ｌとするのが望ましい。例えば、ビール製造排液を前記固液分離工程で固液分離した分離固形分の容量は、ビール製造排液の容量の５〜１０％程度である。この場合の好気性消化槽の容量は、（ビール製造排液の液容量の５〜１０％）×（前記滞留日数）から求められる。なおビール製造排液の分離固形分は、有機性固形分濃度が通常１ｗ／ｗ％程度の汚泥スラリーである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の有機性固形分を含む食品産業排液の生物処理方法は、固液分離工程の分離液を高負荷嫌気性処理して、分離液中の溶解性有機物を酸生成工程およびメタン生成工程を経てメタンに分解し、その処理液を好気性後処理して、嫌気性処理液に残留する溶解性有機物および嫌気性処理工程から流出するＳＳを好気的に分解し、固液分離工程の分離固形分と好気性後処理工程の汚泥とを混合して好気性消化し、好気性後処理汚泥中に含まれる好気性菌体により分離固形分中の有機性固形分および臭気成分を分解するとともに、好気性後処理汚泥の自己消化により余剰の有機物を分解して全体の汚泥を減容化し、好気性消化工程の消化液を濃縮操作後脱水するか、または直接脱水するので、有機性固形分を含む食品産業排液の処理に高負荷嫌気性処理を適用して効率よく処理を行うことができ、これにより高い水質の処理水を得ることができるとともに、有機性汚泥の安定化および減容化が可能である。効率よく脱窒することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面の実施例により説明する。
図１は実施例の有機性固形分を含む排液の生物処理方法を示すフローシートであり、図３と同一符号は同一または相当部分を示す。図１において、２１は好気性消化槽である。
【００２６】
図１のフローによる処理方法は、有機性固形分を含む排液１１をまず第一の固液分離装置１において、分離液１２と分離固形分１３とに固液分離する。分離液１２は高負荷嫌気性処理装置２に導入し、嫌気性処理する。これにより、分離液１２中の溶解性有機物が酸生成工程、メタン生成工程を経てメタンに分解される。高負荷嫌気性処理装置２としては、固定床法、流動床法、ＵＡＳＢ法などにより高負荷嫌気性処理を行う装置を使用することができる。高負荷嫌気性処理液１４は好気性後処理装置５の活性汚泥処理槽３に導入し、散気装置から空気を曝気して、残留する溶解性有機物および高負荷嫌気性処理装置２から流出する少量のＳＳを好気的に分解する。活性汚泥処理液１５は第二の固液分離装置４で分離液１６と分離汚泥１７とに固液分離し、分離液１６は処理水１８として系外に排出する。分離汚泥１７の一部は返送汚泥１９として活性汚泥処理槽３に返送し、残部は好気性後処理汚泥２２として好気性消化槽２１に移送する。
【００２７】
図１の場合、活性汚泥処理槽３では高負荷嫌気性処理液１４だけを活性汚泥処理しているので、活性汚泥のフロック形成は良好であり、このため処理水１８中への微細なＳＳのリークは防止され、処理水１８の透視度が低下したり、白濁したりすることはなく、高い水質の処理水１８が得られる。
【００２８】
第一の固液分離装置１で分離した分離固形分１３および好気性後処理汚泥２２は好気性消化槽２１に導入し、槽内の混合液に散気装置から空気または酸素を通気することにより、有機物を好気的に消化する。この場合、好気性後処理汚泥２２中に含まれる好気性菌体が分離固形分中の有機性固形分および臭気成分を分解するとともに、汚泥自体の自己消化も起こる。
【００２９】
好気性消化液２３は、沈降濃縮などの濃縮操作を経た後に脱水することもできるし、薬剤を添加して造粒濃縮などの方法により直接脱水することもできる。脱水後の脱離液はそのまま系外に排出することもできるし、また原水槽に戻して排液１１と混合したり、活性汚泥処理槽３に移送することもできる。脱水した汚泥は焼却などの方法により処分することができる。
【００３０】
好気性消化槽２１では、分離固形分１３中の有機性固形分が分解されるとともに、過剰曝気により好気性後処理汚泥２２の一部が自己消化により分解されるので、全体の汚泥は減容化する。また生成する汚泥は自己消化により余剰の有機物が分解された状態であるので、安定化した汚泥が得られ、取扱いが容易である。
【００３１】
この汚泥は脱水、焼却等により従来法と同様に処分できるほか、オゾン処理等により可溶化して活性汚泥処理槽３または好気性消化槽２１で好気性処理することにより、さらに減容化度を高めることも可能である。
【００３２】
図２は、生物膜濾過装置６および逆洗排液濃縮槽７から構成される好気性後処理装置５を用いた実施例である。
図２のフローによる処理方法は、高負荷嫌気性処理液１４を生物膜濾過装置６に導入し、残留する溶解性有機物および高負荷嫌気性処理装置２から流出する少量のＳＳを好気的に分解する。濾過液２５は処理水１８として系外へ排出する。
【００３３】
生物膜濾過装置６としては、生物膜を形成した濾層を有し、この濾層に高負荷嫌気性処理液１４を通液するとともに、濾層の下部から空気を散気し、有機物、ＳＳ等の不純物を除去することができる装置などが使用できる。
【００３４】
濾層としては粒状の発泡樹脂等の浮上性担体や、樹脂、活性炭、砂等の沈降性担体などからなる粒径０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍの粒状の担体に生物膜を形成したものが好ましいが、ブロック状、線状または面状の担体を集合させたもの、あるいは全体が三次元的に連続した担体などに生物膜を形成したものでもよい。生物膜の形成は、これらの濾層に被処理液を通液して、処理操作と同様の操作を行うことにより自然発生的に形成される。この生物膜は被処理液中の有機物等を分解する微生物を含む活性汚泥が担体に付着して増殖することにより形成される。濾層はこのような生物膜が形成された状態で通液が可能なように形成される。濾層の高さ、間隙の大きさ等は処理に要する範囲で任意に決められる。
【００３５】
処理の進行に伴って、ＳＳの捕捉と生物膜の増殖により濾層内の汚泥量が増加して圧損が上昇するので、濾層の逆洗洗浄を行う。逆洗排液２６は逆洗排液濃縮槽７で濃縮した後、濃縮汚泥２７を好気性消化槽２１に導入し、好気性消化する。分離液２８は高負荷嫌気性処理液１４と混合し、生物膜濾過装置６に導入して好気性処理する。他の操作は図１の場合と同様である。
【００３６】
図２のフローによる処理方法では、好気性後処理装置５として生物膜濾過装置６を用いているので、高い水質の処理水１８を効率よく得ることができる。また図１の場合と同様に、汚泥が減容化されるとともに、安定した汚泥が得られる。
【００３７】
比較例１
図３のフローで有機性固形分を含む排液を生物処理した。高負荷嫌気性処理装置２としては、ＵＡＳＢ法による装置を用いた。排液１１としては、ビール工場の総合排水を用いた。水質を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003843540.tif 000002
【００３９】
活性汚泥処理槽３としては５ literの曝気槽を用い、固液分離装置４としては３ literの沈殿槽を用いた。
ＵＡＳＢ処理液１４と分離固形分１３との容量比を９：１に維持しながら、段階的に滞留時間を短くしながら処理水１８の水質を調べた。結果を表２に示す。
【００４０】
実施例１
図１のフローで、比較例１と同様の排液１１を生物処理した。活性汚泥処理槽３としては４ literの曝気槽、固液分離装置４としては３ literの沈殿槽、好気性消化槽２１としては１ literの曝気槽を用いた。活性汚泥処理槽３の汚泥濃度を３０００ｍｇ／Ｌ程度になるように引き抜き、引き抜き汚泥の全量を好気性消化槽２１に供給した。結果を表２に示す。
【００４１】
実施例２
図２のフローで、比較例１と同様の排液１１を生物処理した。生物膜濾過装置６としては、粒径３ｍｍの発泡ポリスチレン製の浮上性球状ビーズ（比重０．０５）を、内径５０ｍｍ×長さ１２０ｃｍのカラムに充填高さ７６ｃｍ（容量１．５ liter）になるように充填した装置を用いた。逆洗排液濃縮槽７としては沈殿槽を用いた。生物膜濾過装置６は１日に一度、水流とエアーにより逆洗した。逆洗排液２６は沈殿槽で濃縮した後、沈降するＳＳ成分を分離固形分１３と混合し、好気性消化槽２１に供給した。好気性消化槽２１は実施例１と同じ容量１ literの曝気槽である。結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
0003843540.tif 000003
表２の注）
各ｒｕｎ毎に２週間づつ運転し、安定した２週間目の値を平均
【００４３】
表２の結果からわかるように、比較例１の曝気槽は５ liter、実施例１は曝気槽＋消化槽容量で５ literであり、合計の曝気槽容量は同一であるが、明らかに処理水質は実施例１が優れている。また、生物膜濾過を用いた実施例２の処理では、さらにコンパクトな構成で処理水質は向上していることが明らかである。なお、余剰汚泥の発生量は比較例１、実施例１および実施例２で殆ど差が無く、原水ＢＯＤ5負荷量に対して余剰汚泥のＳＳへの転換率は３０％程度であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の処理方法を示すフローシートである。
【図２】他の実施例の処理方法を示すフローシートである。
【図３】従来の処理方法を示すフローシートである。
【符号の説明】
１、４  固液分離装置
２  高負荷嫌気性処理装置
３  活性汚泥処理槽
５  好気性後処理装置
６  生物膜濾過装置
７  逆洗排液濃縮槽
１１  排液
１２、１６、２８  分離液
１３  分離固形分
１４  高負荷嫌気性処理液
１５  活性汚泥処理液
１７  分離汚泥
１８  処理水
１９  返送汚泥
２０  残部
２１  好気性消化槽
２２  好気性後処理汚泥
２３  好気性消化液
２５  濾過液
２６  逆洗排液
２７  濃縮汚泥
【図１】
0003843540.tif 000004
【図２】
0003843540.tif 000005
【図３】
0003843540.tif 000006