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技術 油脂含有排水の処理方法及び処理装置

出願人 水ing株式会社
発明者 新庄尚史森田智之塚本敏男塚本祐司吉田伸二中村元
出願日 2015年11月11日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-566020
公開日 2017年10月26日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 WO2016-103949
状態 特許登録済
技術分野 汚泥処理 嫌気,嫌気・好気又は生物に特徴ある処理 凝集又は沈殿 生物学的処理一般
主要キーワード ORP電極 浮遊生物 微生物含有液 オイルボール 微好気性菌 下水道法 脱硫処理装置 油脂分解性
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重要な関連分野

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図面 (7)

課題・解決手段

油脂含有排水性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮することができ、且つ、濃縮後の濃縮物に対する生物処理処理効率を高めることができる油脂含有排水の処理方法及び処理装置を提供すること。 油脂含有排水1に鉄塩2を投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施し、該濃縮分離処理で得られた濃縮物に生物処理を施すことを特徴とする油脂含有排水の処理方法である。これにより、油脂含有排水1に投入された鉄塩2が無機凝集剤として作用し、油脂含有排水1の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮し、分離することができる。また、鉄塩2を含有する濃縮物22に生物処理を施すことで濃縮物22中の油脂分の分解効率を向上させることができる。さらに、本発明は油脂含有排水の処理装置10を提供する。

概要

背景

食品工場排水生活排水等の排水は油脂分を多く含んでおり、かかる排水が下水管路放流されると、固化した油脂分が下水管路に付着することによる下水配管閉塞オイルボールの発生等、排水中の油脂分が多いことに起因する種々の問題が引き起こされる。

そこで、一般に、生活排水等の排水は生物処理施設において生物処理が施され、油脂分を含む有機物が分解される。しかしながら、排水中の油脂含有量が多いと活性汚泥による油脂分の分解に一定の時間が要求されるため、生物処理の時間が不足すると生物処理後の処理水に油脂分が残留することとなる一方、生物処理に時間をかけると処理効率が低下する。

このような油脂分を含有する排水を対象とした処理方法として、特許文献1に記載されるような技術が開示されている。

具体的には、特許文献1には、油脂含有排水を油脂分と分離水に分離し、この分離水に対して生物処理を行い、油脂分については別途好気的に微生物を用いた分解処理に付し、この分解処理で得られた微生物含有液を分離水又は生物処理に供する油脂含有排水の処理方法が開示されている。

特許文献1の処理方法によれば、油脂含有排水から分離水が分離されるため、分解処理における油脂分と当該油脂分を分解する微生物との接触効率が高まり、迅速な油脂分の分解が期待できる。また、分解処理後の微生物含有液が生物処理に供されるのでさらに油脂分の分解が進み、生物処理後に残留する油脂分が少ない処理水を迅速な処理で提供することができる。

なお、油脂含有排水からの油脂分の分離には、任意に有機凝集剤無機凝集剤の油脂含有排水への添加がなされると考えられる。

また、非特許文献1には、油脂の分解反応触媒するリパーゼの反応が鉄によって強力に阻害されることが開示されている。

一方で、特許文献2には、生物処理工程において鉄塩を供給する生物処理装置を開示する。具体的には、特許文献2には、直列に配置した二つの処理槽で油脂含有排水の生物処理を行う生物処理装置において、第1の処理槽に鉄塩を供給するための鉄塩供給手段を備える生物処理装置が開示されている。この生物処理装置によれば、第1の処理槽に鉄塩を供給しない場合と比べて排水中の油脂が効率的に分解される。

概要

油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮することができ、且つ、濃縮後の濃縮物に対する生物処理の処理効率を高めることができる油脂含有排水の処理方法及び処理装置を提供すること。 油脂含有排水1に鉄塩2を投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施し、該濃縮分離処理で得られた濃縮物に生物処理を施すことを特徴とする油脂含有排水の処理方法である。これにより、油脂含有排水1に投入された鉄塩2が無機凝集剤として作用し、油脂含有排水1の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮し、分離することができる。また、鉄塩2を含有する濃縮物22に生物処理を施すことで濃縮物22中の油脂分の分解効率を向上させることができる。さらに、本発明は油脂含有排水の処理装置10を提供する。

目的

また、分解処理後の微生物含有液が生物処理に供されるのでさらに油脂分の分解が進み、生物処理後に残留する油脂分が少ない処理水を迅速な処理で提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

油脂含有排水鉄塩投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施し、該濃縮分離処理で得られた濃縮物生物処理を施すことを特徴とする油脂含有排水の処理方法

請求項2

前記生物処理が、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌通性嫌気性菌微好気性菌及び好気性菌からなる群から選択される少なくとも一つの微生物による分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせる処理である嫌気性処理と、該嫌気性処理で得られた処理物に施される好気性処理と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の油脂含有排水の処理方法。

請求項3

前記生物処理が、前記嫌気性処理と前記好気性処理との間に、嫌気性処理で得られた処理物にメタン生成菌による分解処理が施される分解処理を含み、該分解処理で得られた分解処理物に対して前記好気性処理が施されることを特徴とする請求項2に記載の油脂含有排水の処理方法。

請求項4

前記生物処理よりも前に、前記油脂含有排水及び前記濃縮物のうち少なくとも一つに、油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物を供給することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の油脂含有排水の処理方法。

請求項5

油脂含有排水の処理装置であって、油脂含有排水に鉄塩を投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施すための投入・濃縮分離手段と、該濃縮分離処理で得られた濃縮物に生物処理を施すための生物処理手段と、を備えることを特徴とする油脂含有排水の処理装置。

請求項6

前記生物処理手段が、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選択される少なくとも一つの微生物による分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせる処理である嫌気性処理を施すための嫌気処理手段と、該嫌気性処理で得られた処理物に好気性処理を施すための好気処理手段と、を含むことを特徴とする請求項5に記載の油脂含有排水の処理装置。

請求項7

前記嫌気処理で得られた処理物にメタン生成菌による分解処理を施すための分解処理手段を含み、前記好気処理手段が、前記分解処理で得られた分解処理物に好気性処理を施すための好気性処理手段であることを特徴とする請求項6に記載の油脂含有排水の処理装置。

請求項8

前記生物処理よりも前に、前記油脂含有排水及び前記濃縮物のうち少なくとも一つに油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物を供給するための供給手段を有することを特徴とする請求項5〜7の何れか1項に記載の油脂含有排水の処理装置。

技術分野

0001

本発明は、油脂含有排水処理方法及び処理装置に関し、特に、生物処理を伴う油脂含有排水の処理方法及び処理装置に関する。

背景技術

0002

食品工場排水生活排水等の排水は油脂分を多く含んでおり、かかる排水が下水管路放流されると、固化した油脂分が下水管路に付着することによる下水配管閉塞オイルボールの発生等、排水中の油脂分が多いことに起因する種々の問題が引き起こされる。

0003

そこで、一般に、生活排水等の排水は生物処理施設において生物処理が施され、油脂分を含む有機物が分解される。しかしながら、排水中の油脂含有量が多いと活性汚泥による油脂分の分解に一定の時間が要求されるため、生物処理の時間が不足すると生物処理後の処理水に油脂分が残留することとなる一方、生物処理に時間をかけると処理効率が低下する。

0004

このような油脂分を含有する排水を対象とした処理方法として、特許文献1に記載されるような技術が開示されている。

0005

具体的には、特許文献1には、油脂含有排水を油脂分と分離水に分離し、この分離水に対して生物処理を行い、油脂分については別途好気的に微生物を用いた分解処理に付し、この分解処理で得られた微生物含有液を分離水又は生物処理に供する油脂含有排水の処理方法が開示されている。

0006

特許文献1の処理方法によれば、油脂含有排水から分離水が分離されるため、分解処理における油脂分と当該油脂分を分解する微生物との接触効率が高まり、迅速な油脂分の分解が期待できる。また、分解処理後の微生物含有液が生物処理に供されるのでさらに油脂分の分解が進み、生物処理後に残留する油脂分が少ない処理水を迅速な処理で提供することができる。

0007

なお、油脂含有排水からの油脂分の分離には、任意に有機凝集剤無機凝集剤の油脂含有排水への添加がなされると考えられる。

0008

また、非特許文献1には、油脂の分解反応触媒するリパーゼの反応が鉄によって強力に阻害されることが開示されている。

0009

一方で、特許文献2には、生物処理工程において鉄塩を供給する生物処理装置を開示する。具体的には、特許文献2には、直列に配置した二つの処理槽で油脂含有排水の生物処理を行う生物処理装置において、第1の処理槽に鉄塩を供給するための鉄塩供給手段を備える生物処理装置が開示されている。この生物処理装置によれば、第1の処理槽に鉄塩を供給しない場合と比べて排水中の油脂が効率的に分解される。

0010

特開平4−235799号公報
特開2013−184093号公報

先行技術

0011

岩井美恵子 著、リパーゼその基礎と応用、第168頁〜第173頁(幸書房)

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、油脂含有排水は、排水を排出する施設の稼働状況夾雑物の存在等の影響によってその性状にばらつきが生じるものであり、特許文献1の処理方法によれば、油脂含有排水の性状いかんによっては分離工程において分離可能な油脂分の割合が低下する。すなわち、油脂含有排水の性状いかんによっては分離水中に残留する油脂分の割合が増大し、生物処理時間の長期化、生物処理効率の低下の問題が生じる。

0013

かかる分離水中に残留する油脂分の割合を低下させるために種々の凝集剤の添加が検討されているが、従来、鉄塩はリパーゼの反応を強力に阻害することが知られていたことから、リパーゼによる反応が予定されている物質に対して無機凝集剤として鉄塩を用いることは試されることがなかった。

0014

また、特許文献2には、生物処理槽に鉄塩を供給することが開示されているが、鉄塩を油脂分の凝集剤として用いることについては何ら記載がない。

0015

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮することができ、且つ、濃縮後の濃縮物に対する生物処理の処理効率を高めることができる油脂含有排水の処理方法及び処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

上記目的を達成するための請求項1に記載の油脂含有排水の処理方法は、油脂含有排水に鉄塩を投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施し、該濃縮分離処理で得られた濃縮物に生物処理を施すことを特徴とする。

0017

この構成によれば、油脂含有排水に投入された鉄塩が無機凝集剤として作用し、油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮し、分離することができる。また、鉄塩を含有する濃縮物に生物処理を施すことで濃縮物中の油脂分の分解効率を向上させることができる。かかる分解効率の向上は、従来、鉄塩がリパーゼ活性を阻害すると考えられていたところ、生物処理において鉄塩の存在下で油脂の加水分解を促進するリパーゼ及び/又は油脂の合成反応(リパーゼの逆反応)を抑制するリパーゼを生産する微生物が優占化した結果もたらされるものであると推察される。

0018

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の油脂含有排水の処理方法において、前記生物処理が、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌通性嫌気性菌微好気性菌及び好気性菌からなる群から選択される少なくとも一つの微生物による分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせる処理である嫌気性処理と、該嫌気性処理で得られた処理物に施される好気性処理と、を含むことを特徴とする。

0019

この構成によれば、鉄塩の存在下における濃縮分離処理により得られた濃縮物に対して好気性処理に先だって嫌気性処理が行われることで、油脂分の濃縮物に対していきなり好気性処理を行う場合と比較して濃縮物中の油脂分を効果的に分解することができる。

0020

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の油脂含有排水の処理方法において、前記生物処理が、前記嫌気性処理と前記好気性処理との間に、嫌気性処理で得られた処理物にメタン生成菌による分解処理が施される分解処理を含み、該分解処理で得られた分解処理物に対して前記好気性処理が施されることを特徴とする。

0021

この構成によれば、嫌気性処理で得られた処理物に対してメタン生成菌による分解処理が施されることで、有機物の低分子化だけでなく、メタンガス化による揮発が促される。したがって、メタン生成菌による分解処理に続く好気性処理において処理すべき有機物の量を大きく低下させることができる。その結果、濃縮物中の油脂分をさらに効果的に分解することが可能となる。

0022

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の油脂含有排水の処理方法において、前記生物処理よりも前に、前記油脂含有排水及び前記濃縮物のうち少なくとも一つに、油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物を供給することを特徴とする。

0023

この構成によれば、生物処理において油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物によるさらなる油脂分解効果が得られ、濃縮分離後の濃縮物に対する生物処理の処理効率をさらに高めることができる。

0024

請求項5に記載の発明は、油脂含有排水の処理装置であって、油脂含有排水に鉄塩を投入して油脂分を濃縮分離する濃縮分離処理を施すための投入・濃縮分離手段と、該濃縮分離処理で得られた濃縮物に生物処理を施すための生物処理手段と、を備えることを特徴とする。

0025

この構成によれば、油脂含有排水に投入された鉄塩が無機凝集剤として作用し、油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮分離することができる。また、鉄塩を含有する濃縮物に生物処理を施すことで濃縮物中の油脂分の分解効率を向上させることができる。

0026

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の油脂含有排水の処理装置において、前記生物処理手段が、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選択される少なくとも一つの微生物による分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせる処理である嫌気性処理を施すための嫌気処理手段と、該嫌気性処理で得られた処理物に好気性処理を施すための好気処理手段と、を含むことを特徴とする。

0027

この構成によれば、鉄塩の存在下における濃縮分離処理により得られた濃縮物に対して好気性処理に先だって嫌気性処理が行われることで、油脂分の濃縮物に対していきなり好気性処理を行う場合と比較して濃縮物中の油脂分を効果的に分解することができる。

0028

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の油脂含有排水の処理装置において、前記嫌気処理で得られた処理物にメタン生成菌による分解処理を施すための分解処理手段を含み、前記好気処理手段が、前記分解処理で得られた分解処理物に好気性処理を施すための好気性処理手段であることを特徴とする。

0029

この構成によれば、嫌気性処理で得られた処理物に対してメタン生成菌による分解処理が施されることで、有機物の低分子化だけでなく、メタンガス化による揮発が促される。したがって、メタン生成菌による分解処理に続く好気性処理において処理すべき有機物の量を大きく低下させることができる。その結果、濃縮物中の油脂分をさらに効果的に分解することが可能となる。

0030

請求項8に記載の発明は、請求項5〜7の何れか1項に記載の油脂含有排水の処理装置において、前記生物処理よりも前に、前記油脂含有排水及び前記濃縮物のうち少なくとも一つに油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物を供給するための供給手段を有することを特徴とする。

0031

この構成によれば、生物処理において油脂分解製剤及び/又は油脂分解微生物によるさらなる油脂分解効果が得られ、濃縮分離後の濃縮物に対する生物処理の処理効率をさらに高めることができる。

発明の効果

0032

本発明によれば、油脂含有排水に投入された鉄塩が無機凝集剤として作用し、油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮し、分離することができる。また、鉄塩を含有する濃縮物に生物処理を施すことで濃縮物中の油脂分の分解効率を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0033

本発明の第1実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置10の模式図である。
本発明の第1実施の形態の第1変形例にかかる生物処理手段60を示す図である。
本発明の第1実施の形態の第2変形例にかかる生物処理手段80を示す図である。
本発明の第2実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置70の模式図である。
食品工場排水から油脂濃縮物中に回収された油分の回収率を示す図である。
比較例4の油脂含有排水(原水)の回分式生物処理試験の結果を示す図である。

0034

次に、本発明の実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。

0035

(第1実施の形態)
本発明の第1実施の形態に係る油脂含有排水の処理方法及び処理装置を、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置10を示す模式図である。

0036

図示のように、油脂含有排水の処理装置10は、油脂含有排水1に油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6を供給する供給手段15と、油脂含有排水1に鉄塩2を投入して濃縮分離処理を施すための投入・濃縮分離手段20と、投入・濃縮分離手段20の下流に位置して濃縮分離処理で得た濃縮物22に生物処理を施すための生物処理手段30と、を備える。

0037

油脂含有排水1は、本明細書においては油脂分を含む水を意味する。油脂分としては、動植物性油脂トリグリセリドやその部分分解物)が挙げられる。具体例として、食品工場厨房から排出される排水や生活排水が例示される。油脂含有排水1は、油脂分以外の成分(例えば窒素成分アンモニア性窒素有機性窒素等))をさらに含んでいてもよい。

0038

本発明において、油脂含有排水1は、ヘキサン抽出物濃度の下限が30mg/L、好ましくは50mg/L、より好ましくは100mg/Lであってよく、上限が、50,000mg/L、好ましくは30,000mg/L、より好ましくは10,000mg/Lであってよい。ここで油脂含有排水1のヘキサン抽出物濃度は、工場排水試験方法(JIS K0102 24)に基づき測定して得た値を意味する。以下の説明においてヘキサン抽出物濃度は、このような方法で測定して得た値を意味するものとする。

0039

本発明では、油脂含有排水1に前処理を施したものに濃縮分離処理を施すことができる。したがって、油脂含有排水1に前処理を施したものは、本発明において油脂含有排水1に該当するものとする。本発明における油脂含有排水1の一態様として、例えば、油脂含有排水1に前処理を施したもの、油脂含有排水1に分散処理を施して得られる分散水があげられる。

0040

投入・濃縮分離手段20は、油脂含有排水1中の油脂分を濃縮して分離する場となる濃縮分離手段(濃縮分離槽24)と、この濃縮分離槽24の上流に設けられ、油脂含有排水1に鉄塩2を投入するための投入手段26と、を含む。

0041

濃縮分離手段は、油脂含有排水1中の油脂分を濃縮分離できる手段であればどのようなものであっても良く、例えば、凝集沈殿処理凝集加圧浮上処理、凝集ろ過処理等の既存の固液分離法に用いる濃縮分離手段を用いることができる。

0042

鉄塩2は、油脂分の濃縮分離の際に添加される凝集剤として使用する。使用する鉄塩2は、塩化第二鉄ポリ鉄塩化第一鉄硫酸第一鉄等が挙げられ、好ましくは、塩化第二鉄又はポリ鉄である。本発明では、凝集ポリマとしてカチオンポリマ又はアニオンポリマを用いることができる。油脂含有排水1に含まれるヘキサン抽出物の質量を100とすると、鉄塩2の使用量は鉄の質量として10〜500であり、好ましくは50〜300である。

0043

なお、油脂含有排水1の濃縮処理において、一般的な凝集剤であるPAC(ポリ塩化アルミニウム)を利用することは好ましくない。

0044

油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6は、後述する生物処理よりも前に油脂含有排水1及び濃縮物22のうち少なくとも1つに供給される添加物であり、この供給により下流の生物処理における油脂分解性能が向上するという効果が得られる。

0045

油脂分解微生物6は、Acinetobacter属、Alcaligenes属、Arthrobacter属、Bacillus属、Burkho1deria属、Candida属、Nocardia属、Pseudomonas属、Rhodobacter属、Rhodococcus属などに例示されるような既知の微生物を培養したものや、油脂含有排水1の生物処理で発生する返送汚泥、あるいはそれらを濃縮、乾燥などの処理を施した調製物などの利用が可能である。

0046

油脂含有排水1に含まれるヘキサン抽出物の質量を100とすると、油脂分解微生物6の添加量は微生物の乾燥質量として10〜300、好ましくは30〜100の範囲である。

0047

油脂分解製剤4は、油脂の分解を促進させるものであれば限定は無く、油脂の加水分解を触媒するリパーゼ、油脂の分散性を高めるための乳化剤、油脂分解微生物を含む微生物製剤などの利用が可能である。

0048

濃縮分離手段(濃縮分離槽24)で得られた濃縮物22は、生物処理手段30によって生物処理に付される。

0049

本実施の形態において、生物処理手段30は、濃縮物22に対して嫌気性処理が施される場となる嫌気処理手段(嫌気処理槽34)と、嫌気性処理により得られた嫌気処理水36に対して好気性処理が施される場となる好気処理手段(好気槽38)と、好気性処理により得られた好気処理水40に対してさらなる好気性処理である活性汚泥処理が施される場となる好気処理手段(活性汚泥処理手段50)と、を有する。

0050

嫌気処理手段は、後述する嫌気性処理を油脂分の濃縮物22に対して施して嫌気処理水36を得ることができる手段であれば特に限定されない。例えば、嫌気性環境下において生息する嫌気性菌を内部に有する密閉容器内に油脂濃縮物を受け入れ、これに嫌気性菌を作用させて嫌気処理水を排出するものが挙げられる。

0051

また、例えば、微好気性環境下において生息する嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選ばれる少なくとも1つを内部に有する容器であって、油脂濃縮物を内部に受け入れ、これに嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選ばれる少なくとも1つを作用させて嫌気処理水36を排出するものが挙げられる。いずれの容器を用いた場合でも、その内部を撹拌できる装置を有することが好ましい。

0052

嫌気処理手段として、嫌気性固定床法、嫌気性流動床法、UASB法、EGSB法等の従来公知の処理を行う装置を利用することは可能である。ただし、後述するように、本発明における嫌気性処理は原則としてメタン生成菌による分解(メタン発酵)が進行しない条件で処理するため、メタンガスを貯留するためのガスホルダ脱硫処理装置等の付帯設備はなくてもよい。

0053

嫌気処理手段は、濃縮物22(嫌気処理手段において反応槽を用いる場合、その槽内容物)のpH、温度、酸化還元電位を調整できる手段をさらに有するものであることが好ましい。pHや温度は公知の酸、アルカリ添加手段や、加熱手段によって調整することができる。酸化還元電位は、油脂濃縮物に対して適量の酸素を供給しながら嫌気性処理を施すことで調整することができる。

0054

嫌気処理手段(嫌気処理槽34)で得られる嫌気処理水36は、下流の好気処理手段(好気槽38)に移送される。

0055

好気処理手段は、従来公知の好気性生物処理に用いられる手段を用いることができる。具体的には、前記の嫌気処理水36を槽内に受け入れ、撹拌しながら曝気する処理を実施可能な手段であり、例えば、従来公知の浮遊生物処理法回分式活性汚泥法連続式活性汚泥法膜分離活性汚泥法等)や生物膜処理法(回転円板法好気性ろ過法、流動床法等)の実施に用いられる好気処理手段が例示される。また、好気性処理手段は、内部に汚泥(例えば、活性汚泥等)が貯留される場合があり、その場合、これを排出できる構成を備えることが好ましい。

0056

また、油脂含有排水の処理装置は、2つ以上の好気処理手段を用いていてもよい。例えば、1つ目の好気処理手段にて好気性処理を施し、さらに2つ目の好気処理手段にて好気性処理を施すものとしてもよい。

0057

さらに、好気処理手段は、固液分離手段を含んでいることが好ましい。この場合、好気処理手段において貯留される汚泥の排出をすみやかに行うことができる。また、後述する好気性処理には活性汚泥処理を含んでおり、したがって、好気処理手段は、活性汚泥処理手段を含む。

0058

一般に、活性汚泥処理手段は、曝気槽及び沈殿槽を含み、活性汚泥処理がなされる場となる曝気槽から移行してきた活性汚泥のフロックを沈殿槽において自然沈降により分離する。

0059

本実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置10においては、嫌気処理手段の下流に、好気性処理を行う2つの好気処理手段、すなわち、好気槽38及び活性汚泥処理手段50を、それぞれ直列に配置している。

0060

活性汚泥処理手段50は、曝気されて活性汚泥による好気処理の場となる活性汚泥槽42(曝気槽)と、活性汚泥槽42の下流に配置され、活性汚泥槽42から移行してきた活性汚泥のフロックを自然沈降により分離する沈殿槽46と、からなる。沈殿槽46において活性汚泥のフロックから分離された分離液が、生物処理水32として油脂含有排水の処理装置10から最終的に排出される。

0061

以上の構成を有する油脂含有排水の処理装置10を用いた油脂含有排水の処理方法を、以下に説明する。

0062

[1.濃縮分離処理]
まず、油脂含有排水1に対して供給手段15を介して油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6を供給し、投入手段26を介して鉄塩2を上述の量で投入し、濃縮分離手段(濃縮分離槽24)において油脂分の濃縮分離を行う。

0063

油脂含有排水1に投入される油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6、鉄塩2の投入順序に特に制限は無いが、油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6を油脂含有排水1に投入・撹拌後、続いて鉄塩2を投入・撹拌すると後述する生物処理での油脂分の分解性能が向上するため好ましい。

0064

濃縮分離処理により油脂分の濃縮物22に含まれるヘキサン抽出物質は、油脂含有排水1のヘキサン抽出物質濃度に対して10倍以上に濃縮されることが好ましく、更に、40〜50倍以上に濃縮されることがより好ましい。濃縮処理における濃縮物22の濃縮倍率が上がると、濃縮倍率が小さい濃縮物を生物処理する場合と比較して少ない量で濃縮物22の生物処理を行うことが可能となるので、同じ量のヘキサン抽出物質を生物処理すると、濃縮倍率が小さい濃縮物を生物処理する場合と比較して生物処理手段30における濃縮物22の反応時間を長くとることが可能となる。

0065

油脂成分は排水中で一般に固形物として存在しており、生物処理の際、油脂成分の分解は固形物の表面から内部へと処理が進行する。したがって、生物処理の時間を長くとることができることで油脂分の分解が進み、得られる生物処理水の水質の向上につながる。すなわち、濃縮処理における濃縮物22の濃縮倍率が上がると、濃縮物22に対する生物処理の時間を相対的に長くとることが可能となり、処理後の水質が向上することに繋がる。

0066

一般的に油脂含有排水1中のヘキサン抽出濃度が150mg/L以上になると生物汚泥活性が阻害されるといわれているが、本発明ではヘキサン抽出濃度が20,000mg/Lの油脂分の濃縮物でも阻害の影響を受けずに良好な処理が可能であることが明らかとなった。

0067

濃縮処理により油脂含有排水1は油脂分の濃縮物22と分離水28に分離され、濃縮物22は、生物処理手段30に移行して生物処理に付される(以上、濃縮処理)。

0068

[2.生物処理]
本発明において、生物処理は、好気性処理及び嫌気性処理の双方を含む。本発明の油脂含有排水の処理方法において、生物処理は、嫌気性処理又は好気性処理を施した後、好気性処理を行う場合を含む。

0069

本実施の形態では、生物処理は嫌気処理手段(嫌気槽34)における嫌気処理の後、2つの直列に配置された好気処理手段(それぞれ、好気槽38及び活性汚泥処理手段50)による2回の好気性処理を行う。

0070

[2−1.嫌気性処理]
濃縮物22は、嫌気処理手段(嫌気槽34)に移送され、嫌気性処理に付される。

0071

嫌気性処理は、嫌気性環境下又は微好気性環境下において、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選ばれる少なくとも1つを、油脂濃縮物に含まれる油脂分に作用させることで、主として、これらの菌が生産するバイオサーファクタント等の代謝産物によって油脂分の乳化や分散を促進したり、リパーゼなどの酵素によって加水分解させたりする処理であって、原則として、絶対嫌気性菌であるメタン生成菌による分解に伴うメタンガスの発生を伴わない処理を意味する。したがって、本発明における嫌気性処理は、従来の嫌気性消化とは異なる処理である。

0072

嫌気性環境下又は微好気性環境下とは、溶存酸素濃度DO)が0〜0.3mg/L、白金電極で測定した酸化還元電位が+50mV以下の状態を指す。

0073

従来の嫌気性消化(嫌気性生物処理)とは、嫌気性環境下で生育する嫌気性菌の代謝作用によって、有機物をメタンガスや炭酸ガスに分解する生物処理方法を意味する。また、ここで有機物からメタンガスへの分解経路は3段階からなると考えられており、具体的には、有機物の加水分解による可溶化、低分子化を行う第1段階、次に、低分子物質酸発酵による揮発性脂肪酸アルコール類の生成を行う第2段階、最後に、酢酸又は水素二酸化炭素からメタンガスを生成する第3段階という3段階からなると考えられている。

0074

一方で、本発明における嫌気性処理は、このような従来の嫌気性消化における第3段階に相当する分解反応(メタンガス生成反応)を原則として含まないため、メタンガスは発生しない。また、第2段階に相当する分解反応(酸発酵)もほぼ含まないと本発明者らは推定している。さらに、第1段階に相当する分解反応(加水分解)は、高濃度の鉄塩の添加により顕著に促進する。

0075

従来の知見では、鉄は油脂の分解反応を触媒するリパーゼの反応を強力に阻害することが知られているため、高濃度の鉄塩を添加した条件での油脂分解に関する詳細な研究事例は殆ど知られていなかった。本発明では、高濃度の鉄塩を使用した生物処理試験を長期的に行った結果、高濃度の鉄塩で油脂の加水分解が促進する及び/又はリパーゼの逆反応である油脂の合成反応が抑制されるような現象が現れたものと発明者らは推定しており、更に、前記の現象を示すような性質を持ったリパーゼを生産する微生物が優占化した可能性について発明者らは推定している。

0076

本発明における嫌気性処理は、例えば、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選ばれる少なくとも1つを油脂濃縮物に作用させる条件(時間、pH、温度等)を調整することで行うことができる。

0077

以下のような条件のもとで行うと、バイオサーファクタント等の代謝産物による油脂分の乳化や、リパーゼなどの酵素による分解が進行する傾向にあるため、好ましい。

0078

嫌気性処理において、油脂濃縮物に嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌及び好気性菌からなる群から選ばれる少なくとも1つを作用させる時間の下限を20時間とすることが好ましく、2日とすることがより好ましく、3日とすることがさらに好ましい。また、この時間の上限を15日とすることが好ましく、10日とすることがより好ましい。従来公知の嫌気性消化における処理時間は30〜40日程度であるが、本発明における嫌気性処理は、メタン発酵の反応を行わないためより短時間とすることができる。

0079

嫌気性処理は、反応pHを7.2以上として行うことが好ましい。また、このpHは11.0以下として行うことが好ましく、8.8以下として行うことが好ましい。

0080

嫌気性処理は、反応温度を20℃以上として行うことが好ましく、30℃以上として行うことがより好ましい。また、この温度を58℃以下として行うことが好ましく、47℃以下として行うことがより好ましい。

0081

微好気性菌、好気性菌又は通性嫌気性菌を油脂濃縮物へ作用させて嫌気性処理を行う場合、例えば従来公知の曝気処理とは異なる、制限された酸素供給を油脂濃縮物に対して行うことが好ましい。このとき、酸化還元電位の測定値が+50mV以下、より好ましくは−50mV以下、さらに好ましくは−50〜−250mVとなるように調整して嫌気性処理を施すことが好ましい。

0082

なお、嫌気性菌を油脂濃縮物へ作用させて嫌気性処理を行う場合は、酸化還元電位の測定値が好ましくは−200mV以下、より好ましくは−300mV以下となるように調整して嫌気処理を施すものとする。

0083

なお、本発明において酸化還元電位は白金電極によるORP電極法により測定して得られた値を意味するものとする(以上、嫌気性処理)。

0084

嫌気処理手段(嫌気槽34)における嫌気性処理により得られた嫌気処理水36は、下流の好気処理手段(好気槽38)に移送され、好気性処理に付される。

0085

[2−2.好気性処理]
本発明において好気性処理とは、好気性環境下において生息する好気性菌を主体とした微生物を、油脂濃縮物に作用させて分解する処理を意味する。

0086

好気性環境下とは酸素供給を行った環境下であり、溶存酸素濃度(DO)が0mg/L以上の状態を指す。

0087

本発明の好気性処理として、例えば従来公知の好気性生物処理を適用することができる。具体的には、油脂濃縮物を槽内に受け入れ、撹拌しながら曝気する処理が例示される。より具体的には、従来公知の浮遊生物処理法(回分式活性汚泥法、連続式活性汚泥法、膜分離活性汚泥法等)や生物膜処理法(回転円板法、好気性ろ床法、流動床法等)が例示される。

0088

また、好気性処理は、複数種類の処理を含むことが好ましい。例えば、油脂濃縮物に連続式活性汚泥法を適用した後、流動床法を適用する処理であることが好ましい。また、油脂濃縮物に曝気処理を施した後、連続式活性汚泥法を適用する処理であることが好ましい。また、前記のプロセスに脱窒素工程を組み込んでも良い。

0089

好気性処理が複数種類の処理を含む場合、そのうちの1つとして従来公知の活性汚泥処理を含むことが好ましい。このような場合、最終的に得られる好気処理水の清浄度がより高まり、下水道法に規定される下水放流基準値を満足するヘキサン抽出物濃度の好気処理水が得られるからである。

0090

本発明における好気性処理は、例えば、好気性菌等を油脂濃縮物に作用させる条件(時間、pH、温度等)を調整することで行うことができる。

0091

好気性処理において、油脂濃縮物に好気性菌等を作用させる時間の下限を5時間とすることが好ましく、3日とすることがより好ましく、4日とすることがさらに好ましい。また、この時間の上限を14日とすることが好ましく、10日とすることがさらに好ましい。油脂濃縮物に好気性菌を作用させる時間がこのような範囲であると、より清浄度の高い好気処理水が得られるからである。

0092

なお、2段階以上の好気性処理を施す場合、各段階における処理時間の合計が、上記のような、油脂濃縮物に好気性菌を作用させる時間に相当するものとする。

0093

好気性処理は、油脂濃縮物(好気処理において反応槽を用いる場合、その槽内容物)のpHを7.2以上として行うことが好ましく、7.5以上として行うことが好ましい。また、このpHは11.0以下として行うことが好ましく、9.0以下として行うことが好ましい。このような範囲のpHとして油脂濃縮物に好気性処理を施すと、より清浄度の高い好気処理水が得られるからである。

0094

好気性処理は、油脂濃縮物(好気処理において反応槽を用いる場合、その槽内容物)の温度を20℃以上として行うことが好ましく、39℃以上として行うことがより好ましい。また、この温度を58℃以下として行うことが好ましく、48℃以下として行うことがより好ましい。このような範囲の温度として油脂濃縮物に好気性処理を施すと、より清浄度の高い好気処理水が得られるからである。

0095

好気性処理は、油脂濃縮物における油脂分の質量と窒素原子の質量の比(窒素原子/油脂分)を0.05以上として行うことが好ましく、0.1〜0.5として行うことがより好ましい。

0096

好気性処理は、油脂濃縮物における油脂分の質量とリン原子の質量の比(リン/油脂分)を0.01以上として行うことが好ましく、0.05〜0.1として行うことが好ましい。

0097

このような窒素、リン及び油脂分の質量比となるように、好気性処理の際に窒素源等の栄養素補給することが好ましい。

0098

好気性処理は、油脂濃縮物(好気処理において反応槽を用いる場合、その槽内容物)における溶存酸素量(DO)を1.0mg/L以上となるように行うことが好ましく、2.0mg/L以上となるように行うことがより好ましく、3.0mg/L以上となるように行うことがさらに好ましい。より清浄度の高い好気処理水が得られるからである。なお、溶存酸素量は従来公知のDOメーターにて測定することができる。

0099

本実施の形態においては、2種類の好気性処理を1段階ずつ含む。すなわち、第1の好気処理手段(好気槽38)における好気性処理の後、得られた好気処理水40に対してさらに第2の好気処理手段(活性汚泥処理手段50)における好気性処理を行う。

0100

段階目の好気性処理、すなわち、活性汚泥槽42における活性汚泥処理(好気性処理)ののち、活性汚泥を含む活性汚泥処理水44は沈殿槽46に移送され、沈殿槽46内で自然沈降により生物処理水32、返送汚泥56及び余剰汚泥52に分離される(以上、好気性処理)。

0101

余剰汚泥52は、経路54を介して許容される範囲で生物処理水32に合流する。また、返送汚泥56は、図1に示すように嫌気処理手段(嫌気槽34)及び/又は好気処理手段(好気槽38、活性汚泥槽42等)に返送してもよい。これにより、さらに嫌気性処理及び/又は好気性処理が促進され、最終的に得られる生物処理水32の処理品質が向上する。

0102

また、上述のとおり、返送汚泥56を油脂分解微生物6として生物処理よりも前に、油脂含有排水1及び油脂分の濃縮物22に供給してもよい。

0103

濃縮分離手段(濃縮分離槽24)で分離された分離水28は、本実施の形態のように2段階以上の好気処理手段によって好気処理が施される場合、最後の好気処理手段(すなわち、本実施の形態においては活性汚泥処理手段50における活性汚泥槽42)に供給されることが好ましい。分離水28には、濃縮分離手段(濃縮分離槽24)において濃縮されずに分離水28中に残留した油脂分が含まれるので、上述のとおり最後の好気処理手段に供給されることでかかる油脂分も分解することができるからである。

0104

また、分離水28中に残留する油脂分の程度によっては、活性汚泥槽42の下流の沈殿槽46に分離水28を供給してもよい。

0105

なお、本実施の形態においては、生物処理手段における好気処理手段として二つの好気処理手段(すなわち、好気槽38及び活性汚泥処理手段50)を直列に配置しているが、これに限定されるものではない。

0106

以下、好気処理手段の変形例(以下、第1変形例という。)を図2に基づいて説明する。図2において上述の図1に示した実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。図2は、第1変形例に係る生物処理手段60を示す模式図である。

0107

図示のように、第1変形例に係る生物処理手段60は、嫌気処理手段(嫌気槽34)と、嫌気処理手段の下流に配置される1つの好気処理手段(好気槽62)と、を有する。

0108

第1変形例において、好気処理手段である好気槽62は、仕切り部62aによって前段部62b及び後段部62cに仕切られている。したがって、本変形例に係る好気処理手段(好気槽62)によれば、前段部62bにより第1段目の好気性処理を実施し、後段部62cにより第2段目の好気性処理を施すことができる。したがって、仕切り部の数を増やすことで、1つの好気性処理手段によって複数段階の好気性処理を実施することが可能となる。

0109

また、上記実施の形態においては、生物処理手段は嫌気処理手段と好気処理手段とを有する構成となっているが、これに限定されるものではない。

0110

以下、生物処理手段の変形例(以下、第2変形例という。)を図3に基づいて説明する。図3において上述の図1に示した実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。図3は、第2変形例に係る生物処理手段80を示す模式図である。

0111

本変形例にかかる生物処理手段80は、嫌気槽34(嫌気処理手段)の下流にメタン発酵槽82(分解処理手段)が設けられ、このメタン発酵槽82の下流に好気槽38(第1の好気処理手段)が設けられている点において上記第1実施の形態の生物処理手段30と異なる。

0112

メタン発酵槽82(分解処理手段)は、嫌気性処理で得られた嫌気処理水36(処理物)に対してメタン生成菌による分解処理を施す場となる。メタン生成菌による分解処理とは、上述のとおり、嫌気性環境下で生育する嫌気性菌の代謝作用によって、有機物をメタンガスや炭酸ガスに分解する生物処理を意味する。

0113

分解処理手段としては、嫌気処理手段同様、嫌気性固定床法、嫌気性流動床法、UASB法、EGSB法等の従来公知の処理を行う装置を利用することができる。なお、上述の嫌気処理手段とは異なり、メタンガスを貯留するためのガスホルダや、脱硫処理装置等の付帯設備が必要となる。

0114

また、メタン生成菌による分解処理とは、絶対嫌気性菌であるメタン生成菌による分解に伴うメタンガスの発生を伴う処理であり、メタンガス生成反応を伴わず、したがって、メタンガスが発生しない嫌気性処理とは異なる処理である。

0115

メタンガスが発生しない嫌気性処理とメタン生成菌による処理の違いは、例えば、以下に示すことができる。すなわち、嫌気性処理のHRT水理学滞留時間)が20時間〜10日である一方、メタン生成菌による処理のHRTは15日〜30日と長い。これは、メタン生成菌は増殖速度が遅く、長い滞留時間が必要であることによる。

0116

また、嫌気性処理のORPが+50〜−300mVである一方、メタン生成菌による処理のORPは−330mV以下と小さい。これは、メタン発酵とは異なり、嫌気性処理では高度な嫌気性条件は必ずしも必須でなく、上記ORPの範囲において槽内に空気が流入しても問題とはならないことによる。

0117

本変形例(第2変形例)によれば、嫌気性処理後の嫌気処理水36に対してメタン生成菌による分解処理が施されることで、有機物の低分子化だけでなく、メタンガス化による揮発が促される。したがって、メタン生成菌による分解処理に続く好気性処理において処理すべき有機物の量を大きく低下させることができる。

0118

その結果、好気性処理後の生物処理水中n−ヘキサン分解率の大きな向上効果が得られる。

0119

(第2実施の形態)
次に、図4を参照して油脂含有排水の処理方法及び処理装置の第2実施の形態を、上記第1実施の形態と異なる部分を主に説明する。図4は本発明の第2実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置70の模式図である。尚、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

0120

本実施の形態に係る油脂含有排水の処理装置70は、油脂含有排水1に鉄塩2を投入して濃縮分離処理を施すための投入・濃縮分離手段20と、投入・濃縮分離手段20の下流に位置して濃縮分離処理で得られた濃縮物22に生物処理を施すための生物処理手段(生物処理槽74)と、を備える。

0121

投入・濃縮分離手段20については、第1実施の形態と変わるところがないのでその説明を省略する。

0122

生物処理手段30は、上記第1実施の形態で記載したような好気性処理を実施する場となる好気性処理手段(生物処理槽74)であって、1段階の好気性処理を行うものである。

0123

すなわち、本実施の形態においては、上記第1実施の形態と比較し、油脂分解製剤4及び/又は油脂分解微生物6を供給する供給手段を有しておらず、生物処理として1段階の好気性処理が行われるのみである点において異なる。

0124

以下、本発明をさらに実施例により詳細に説明する。

0125

[実施例1]
BOD生物学的酸素要求量)=580mg/L、SS=408mg/L、ヘキサン抽出物質=400mg/Lの食品工場排水1(油脂含有排水1に相当)に塩化第二鉄を図4に示すFe換算で1〜800mg/Lの濃度で添加し、pHを7.0に調整した。その後、アニオンポリマ(エバグロースA−151、水ing株式会社製品)を1mg/Lの濃度で添加し、4kg/cm2に加圧した加圧水を等量混合して浮上分離を行った。

0126

次に、異なる時期に採水した食品工場排水2(油脂含有排水1に相当)を対象に同じ手順で、同様の浮上分離処理を行った。

0127

食品工場排水1及び食品工場排水2のBOD、SS、ヘキサン抽出物質の値はほぼ同じである。尚、SSとは、懸濁物質の意味で、水の濁りを示す指標の1つであり、水に含まれる粒子孔径1μmのガラス繊維ろ紙またはMF膜ろ紙でろ過し、その粒子の乾物重量(mg/L)で表すものである。

0128

[比較例1]
塩化第二鉄の代わりにPAC(ポリ塩化アルミニウム)を使用し、他の操作は実施例1と同じ操作で加圧浮上処理を行った。

0129

実施例1及び比較例1において、浮上分離された油脂濃縮物中のヘキサン抽出物質量の量を特定し、食品工場排水1及び2から油脂濃縮物中に回収された油分の回収率を算出した。結果を図5に示す。

0130

図5は、食品工場排水に添加した凝集剤の量(それぞれ、Fe,Al換算量として、mg/L)を横軸とし、油分回収率(%)を縦軸として示したグラフである。

0131

図示のように、凝集剤として塩化第二鉄を使用した場合、排水のロットに係わらず排水中に含まれる油脂成分を安定して分離回収することができた。

0132

一方、凝集剤としてPACを使用した場合、食品工場排水1からの油脂成分の回収は良好であったが、食品工場排水2からの油脂成分の回収率は悪化した。

0133

したがって、鉄塩が無機凝集剤として油脂含有排水に投入された場合、油脂含有排水の性状にかかわらず油脂分を安定的に濃縮し、分離することができることが確認できた。

0134

[実施例2]
市販のマヨネーズマーガリンを1:1の質量比で混合したものを油脂原料とし、これを市水に添加してヘキサン抽出物質が400mg/Lとなるように調整したものを油脂含有排水の原水と想定した。

0135

そして、かかる油脂含有排水(原水)に対して塩化第二鉄を鉄換算でそれぞれ1mg/L(条件(1))、20mg/L(条件(2))、100mg/L(条件(3))、400mg/L(条件(4))、800mg/L(条件(5))の濃度となるように添加し、40倍に濃縮分離して油脂分の濃縮物(濃縮物22に相当)を得る場合を想定して、市水に塩化第二鉄を鉄換算で40mg/L(条件(1))、800mg/L(条件(2))、4,000mg/L(条件(3))、16,000mg/L(条件(4))、32,000mg/L(条件(5))の濃度でそれぞれ添加し、且つ、上記油脂原料をヘキサン抽出物質濃度が16,000mg/Lとなるようにそれぞれ添加したものを、想定される油脂分の濃縮物とした。

0136

次に、条件(1)〜(5)の濃縮物に対して、1段階の生物処理手段(生物処理槽74に相当)として2Lの反応容器を準備し、反応条件を37℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、滞留時間320時間の設定で条件(1)〜(5)の濃縮物の連続式の生物処理(好気性処理)試験を行った。

0137

[比較例2]
実施例2において油脂含有排水の原水と想定した液体(すなわち、市販のマヨネーズとマーガリンを1:1の質量比で混合したものを油脂原料とし、これを市水に添加してヘキサン抽出物質が400mg/Lとなるように調整したもの)に対して塩化第二鉄を鉄換算で1mg/Lの濃度で添加した。

0138

かかる原水に対し、1段階の生物処理手段(生物処理槽74に相当)として2Lの反応容器を準備し、反応条件を37℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、滞留時間8時間の設定で連続式の生物処理(好気性処理)試験を行った。

0139

なお、滞留時間を8時間としたのは、実施例2の濃縮物のヘキサン抽出物質濃度16,000mg/Lに対して比較例2の原水のヘキサン抽出物質濃度400mg/Lは1/40であるので、実施例2に対して比較例2の反応時間も1/40の8時間としている。

0140

結果を表1に示す。

0141

※1:比較例2にいう原水のヘキサン抽出物質濃度を示す。
※2:実施例2の条件(1)〜(5)の40倍濃縮を想定した濃縮物のヘキサン抽出物質濃度を示す。
※3:比較例2においては、直接添加した鉄塩のFe換算量であり、実施例2(1)〜(5)においては、濃縮物を原水レベルまで希釈(40倍希釈)したと想定した場合の鉄塩のFe換算量を示す。
※4:原水n−Hex濃度(mg/L)に対する、原水レベルまで濃縮物を希釈(40倍希釈)したと想定した場合の鉄塩のFe換算量の比を示す。すなわち、原水あたりのn−Hex量に対する添加された鉄塩のFe換算量の比である。
※5:生物処理試験後の生物処理水のヘキサン抽出物質濃度を示す。
※6:比較例2においては、原水n−Hex濃度(mg/L)と生物処理水のn−Hex濃度との差分から算出されるヘキサン抽出物質の分解率であり、実施例2(1)〜(5)においては、原水n−Hex濃度(mg/L)(400mg/L)と生物処理水のn−Hex濃度(mg/L)を40で除した値との差分から算出されるヘキサン抽出物質の分解率を示す。

0142

表1に示すように、比較例2と実施例2の条件(1)は原水あたりに含まれる油脂成分あたりの鉄添加量(Fe換算量)は同等の条件で生物処理が実施されており、油脂成分を濃縮分離した実施例2の条件(1)は、比較例2に対して油脂成分の分解率が10%向上した。

0143

同じ量のヘキサン抽出物質を有する液体であっても、ヘキサン抽出物質の濃度が小さい液体はその容積が大きくなる。したがって、一定容積の槽で生物処理を同じ時間で行う場合、容積が大きい液体(すなわち、ヘキサン抽出濃度が小さい液体)は生物処理槽内での滞留時間が短くなり、容積が小さい液体(すなわち、ヘキサン抽出物質濃度が大きい液体)は生物処理槽内での滞留時間を長くとることができる。

0144

さらに、上述のとおり、油脂成分は液体中で一般に固形物として存在しており、生物処理の際、油脂成分は固形物の表面から内部へと処理が進行する。したがって、生物処理の時間を長くとることができることは、油脂分の分解が進み、得られる生物処理水の水質の向上につながる。

0145

すなわち、実施例2の条件(1)は、比較例2に対して油脂成分の滞留時間が長くなるのでより分解が進み、より生物処理水の浄化が進行する。

0146

さらに、表1によれば、(B)/(A)の比の値、すなわち、特許文献2にいう「油脂含有排水単位体積当たりの鉄の総量(段落[0024]参照)」は、「同じ油脂含有排水単位体積当たりのノルマルヘキサン抽出物質負荷量に対する鉄の重量比(同段落参照)」で0.0025〜2と非常に大きい値となっており、且つ、発明者らは、実施例2の条件(1)〜(5)において、鉄塩の添加量を増量すればするほど生物処理水の処理水質が良好となることを見出した。

0147

この結果は、特許文献2の「油脂含有排水単位体積当たりの鉄の総量が、同じ油脂含有排水単位体積当たりのノルマルヘキサン抽出物質の負荷量に対する重量比で30×10−3超となるように第1処理槽10に鉄塩を供給しても、第1処理槽10内の微生物汚泥の活性は、ノルマルヘキサン抽出物質の負荷量に対する重量比で1.0×10−3以上30×10−3以下の範囲の場合とほとんど変わらない(同段落)」とする結果とは異なる結果である。

0148

すなわち、原水あたりのノルマルヘキサン抽出物質量に対する鉄塩の質量比(Fe換算量)が1.0×10−3を超える範囲においても、生物処理を施した場合に、鉄の総量の増加に連れて油脂分の分解効率が向上することがわかった。

0149

[実施例3]
市販のマヨネーズとマーガリンを1:1の質量比で混合したものを油脂原料とし、これを市水に添加してヘキサン抽出物質が400mg/Lとなるように調整したものを油脂含有排水の原水と想定した。

0150

かかる油脂含有排水(原水)に塩化第二鉄を鉄換算で400mg/Lとなるように添加し、40倍に濃縮分離して濃縮物を得る場合を想定して、市水に塩化第二鉄を鉄換算で16,000mg/Lの濃度で添加し、且つ上記油脂原料をヘキサン抽出物質濃度が16,000mg/Lとなるように添加したものを、想定される油脂分の濃縮物(条件(6))とした。

0151

また、条件(6)と同じ鉄含量、同じ油脂含量及び同じ濃縮倍率の濃縮物であって、油脂含有排水(原水)あたり200mg−SS/Lの濃度で油脂分解微生物を添加することを想定して、市水に塩化第二鉄を鉄換算で16,000mg/Lの濃度で、上記油脂原料をヘキサン抽出物質として16,000mg/Lの濃度で、実施例2の条件(4)で得られた生物処理槽の汚泥を8,000−SS/Lの濃度でそれぞれ添加したものを油脂分の濃縮物(条件(7))とした。

0152

生物処理槽として0.6Lの反応容器と1.4Lの反応容器を準備し、それぞれ順に嫌気性処理に用いる嫌気槽(嫌気処理手段)、1段階の好気性処理に用いる好気槽(後期処理手段)とした。嫌気槽の反応条件を37℃、pH7.5〜8.5、滞留時間96時間の設定とし、好気槽の反応条件を37℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、滞留時間224時間の設定で油脂濃縮物の連続処理試験を行った。

0153

[比較例3]
実施例3の油脂濃縮物を調整する際に使用する鉄塩をPACに変更し、PACの添加濃度は油脂含有排水(原水)あたりAl換算で400mg/Lの条件で添加し、40倍に濃縮分離して濃縮物を得る場合を想定して、市水に塩化第二鉄を鉄換算で16,000mg/Lの濃度で添加したものを、想定される油脂分の濃縮物(比較例3)とした。

0154

その他の条件は実施例3の条件(6)に記載した油脂濃縮物の調整手順と同様にして油脂濃縮物の調整をおこなった。比較例3の油脂濃縮物についても、実施例3と同様の油脂濃縮物の生物処理試験を行った。

0155

表2に実施例3及び比較例3の試験条件を示し、表3に実施例3及び比較例3の生物処理試験の結果を示す。

0156

0157

※7:油脂含有排水(原水)のヘキサン抽出物濃度を示す。
※8:40倍濃縮を想定した油脂濃縮物のヘキサン抽出物質濃度を示す。
※9:油脂濃縮物を40倍希釈した場合の鉄塩のFe換算量を示す。
※10:油脂濃縮物を40倍希釈した場合のPACのAl換算量を示す。
※11:嫌気槽での嫌気性処理により得られた嫌気処理水のヘキサン抽出物濃度を示す。
※12:嫌気処理水に対して好気槽にて好気性処理を施し、得られた生物処理水のヘキサン抽出物濃度を示す。
※13:油脂含有排水(原水)n−Hex濃度(mg/L)と生物処理水のn−Hex濃度(mg/L)を40で除した値との差分から算出されるヘキサン抽出物質の分解率を示す。

0158

表1と表3の比較から理解されるように、実施例2−(4)と比較して実施例3−(6)は生物処理の前半に嫌気性処理を導入すると、油脂成分の分解率を2%向上させることができた。

0159

また、実施例2−(4)では、表には記していないが、生物処理中に好気槽の上部に未分解の油分が浮上する、油脂残渣が発生するといったトラブルが散見されていた。しかし、実施例3−(6)は、嫌気性処理を導入することで油脂残渣が発生することなく安定した処理が可能となることを示すことができた。

0160

従来、特許文献1の従来技術のように、濃縮した油脂成分に対して直接曝気処理(好気性処理)を施すと、かかる曝気処理に起因して未分解の油脂が処理の過程で油脂残渣を形成するという不具合が存在していた。かかる油脂残渣としては、例えばオイルボールがあり、油脂残渣は分解し難いため、分解処理に非常に時間がかかっていた。本発明によれば、油脂分の濃縮物に対して好気性処理に先だって嫌気性処理が行われることで、油脂分の濃縮物に対していきなり好気性処理を行う場合と比較して濃縮物中の油脂分を効果的に分解することができる。

0161

さらに、実施例3−(6)と実施例3−(7)とを比較すると、油脂濃縮物の調整時に生物処理槽で馴致された汚泥を油脂分解微生物として添加することで、油脂成分の分解率を7%向上させることができた(表3参照)。すなわち、生物処理において油脂分解微生物によるさらなる油脂分解効果が得られ、濃縮分離後の濃縮物に対する生物処理の処理効率をさらに高めることができた。

0162

そのうえ、実施例3−(7)と比較例3との比較から、凝集剤を鉄分からPACに変更すると油脂成分の分解率が23%減少することがわかる。

0163

以下、比較例3及び実施例3−(7)の区分で実施した連続式の生物処理試験において、生物処理手段のうち嫌気槽(嫌気処理手段)から採取した油脂濃縮物を薄層クロマトグラフによる組成分析を行った結果を表4に示す。

0164

0165

表4に示すように、比較例では未分解の油分であるトリグリセロール全油脂成分中に占める割合が46.9%であるのに対し、実施例では全油脂成分中に占めるトリグリセロールの割合は2.0%と少なく、加水分解が促進することが示された。このように油脂の濃縮分離で使用する凝集剤として鉄塩を使用することで、生物処理工程における油脂の加水分解が促進し、油脂の分解率が向上することが示された。

0166

[比較例4]
市販のマヨネーズとマーガリンを1:1の質量比で混合したものを油脂原料とし、これを市水に添加してヘキサン抽出物質が500mg/Lとなるように調整したものを油脂含有排水の原水と想定した。

0167

かかる油脂含有排水(原水)に対して、塩化第二鉄を鉄換算で1mg/Lの濃度で添加し、そのまま生物処理を施した。すなわち、比較例4は鉄塩を投入することによる油脂分の濃縮分離を行わず、特許文献2のような生物処理工程にのみ鉄塩を添加した場合を想定したものである。

0168

生物処理に用いる生物処理槽としては2Lの反応容器を準備し、反応条件を37℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、初期汚泥濃度5,000mg/Lの設定で原水の回分処理試験を行った。

0169

結果を図6に示す。図6は、比較例4の油脂含有排水(原水)の回分式生物処理試験の結果を示す図である。図示のように、試験開始後6時間で試験開始時に含まれていた油脂成分の68%相当が速やかに分解し、その後、油脂成分の分解速度は顕著に遅くなり、84時間の処理試験終了時点で、初期投入分の10%に相当する油脂成分が残存した。このように、未濃縮の油脂含有排水(原水)の生物処理では鉄分を添加したとしても生物処理の中盤〜後半には油脂成分の分解速度が低下した。

0170

これは、好気性の生物処理条件の下、分解すべき油脂成分のうち一部が好気性処理(曝気処理)に起因して油脂残渣を形成してしまい、その油脂残渣が生物処理の中盤〜後半においても分解されずに残留したことが伺える。

0171

[実施例4]
市販のマヨネーズとマーガリンを1:1の質量比で混合したものを油脂原料とし、これを市水に添加してヘキサン抽出物質が400mg/Lとなるように調整したものを油脂含有排水の原水と想定した。

0172

かかる油脂含有排水(原水)に油脂分解微生物を200mg−SS/L の濃度で添加し、更に塩化第二鉄を鉄換算で400mg/Lとなるように添加後、40倍に濃縮分離して濃縮物を得る場合を想定して、市水に実施例2の条件(4)で得られた生物処理槽の汚泥及び塩化第二鉄を鉄換算でそれぞれ8,000−SS/L及び16,000mg/Lの濃度で添加し、且つ上記油脂原料をヘキサン抽出物質濃度が16,000mg/Lとなるように添加したものを、想定される油脂分の濃縮物とした。

0173

生物処理槽として、0.6L、3.0Lおよび1.0Lの反応容器を準備し、それぞれ順に嫌気性処理に用いる嫌気槽(嫌気処理手段)、メタン生成菌による分解処理に用いるメタン発酵槽(分解処理手段)および1段階の好気性処理に用いる好気槽(好気処理手段)とした。嫌気槽の反応条件は45℃、pH7.5〜8.5、滞留時間96時間の設定とし、メタン発酵槽の反応条件は55℃、pH7.0〜8.0、滞留時間360時間の設定とし、好気槽の反応条件は50〜55℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、滞留時間120時間の設定として、油脂濃縮物の連続処理試験を行った。

0174

[実施例5]
嫌気性処理を行わないことを除き、実施例4と同様の試験を行った。

0175

すなわち、生物処理槽として3.0L及び1.0Lの反応容器を準備し、それぞれ順にメタン発酵槽(分解処理手段)、1段階の好気性処理に用いる好気槽(好気処理手段)とした。メタン発酵槽の反応条件は55℃、pH7.0〜8.0、滞留時間456時間の設定とし、好気槽の反応条件は50〜55℃、pH7.5〜8.2、溶存酸素濃度1.0mg/L、滞留時間120時間の設定で油脂濃縮物の連続処理試験を行った。

0176

メタン発酵槽の滞留時間を456時間としたのは、全体の生物処理の時間を実施例4の条件と合わせるためである。その他の条件は実施例4と同様に行った。

0177

[比較例5]
塩化第二鉄に代えてPACを用いることを除き、実施例4と同様の試験を行った。

0178

すなわち、市水に実施例2の条件(4)で得られた生物処理槽の汚泥を8,000−SS/Lの濃度で添加し、PACを製品ベースで16,000mg/Lの濃度で添加し、且つ上記油脂原料をヘキサン抽出物質濃度が16,000mg/Lとなるように添加したものを、油脂分の濃縮物として試験に使用した。その他の条件は実施例4と同様に行った。

0179

実施例4〜5および比較例5において、処理水の水質が安定した後、嫌気性処理後の嫌気処理水、メタン生成菌による分解処理後の分解処理水および好気性処理後の生物処理水について、ヘキサン抽出物質濃度を測定し、ヘキサン抽出物質の分解率(n−Hex分解率)を算出した。

0180

表5に実施例4〜5および比較例5の試験条件を示し、表6に実施例4〜5および比較例5の連続処理試験の結果を示す。

0181

※14:実施例2の条件(4)で得られた生物処理槽の汚泥を示す。

0182

※15:油脂含有排水(原水)n−Hex濃度(mg/L)と嫌気処理水、分解処理水、生物処理水のそれぞれのn−Hex濃度(mg/L)を40で除した値との差分から算出されるヘキサン抽出物質の分解率を示す。
※16:PAC等の従来の無機凝集剤で回収した油脂濃縮物において、油脂成分が密に固まった粒状物を形成し、生物処理における反応性が著しく低下する結果、そのまま粒状物の形状で処理水に分散した状態をいう。

0183

表5および表6の実施例4に示すように、油脂含有排水(原水)に油脂分解微生物および鉄塩を添加して得られた濃縮物を想定したものに、生物処理としての嫌気性処理および好気性処理の間にメタン発酵処理(分解処理)が施された場合、好気性処理後の生物処理水は95%と高いヘキサン抽出物質の分解率が示された。

0184

また、実施例5に示すように、生物処理にメタン発酵処理(分解処理)を導入した場合であっても、嫌気性処理を行わない場合には生物処理水のヘキサン抽出物質の分解率は76%と実施例4よりも低い結果となった。

0185

さらに、嫌気性処理を行わずに従来の嫌気性消化(メタン生成菌による分解処理)と好気性処理を行った場合には、嫌気性消化阻害の症状が観察された。

実施例

0186

また、比較例5に示すように、嫌気性処理に加えて従来の嫌気性消化(メタン生成菌による分解処理)が施された場合であっても、鉄塩が添加されない場合には、生物処理水のヘキサン抽出物質の分解率は70%と実施例4と比べて低いままであった。さらに、凝集剤としてFeに代えてPACを添加した比較例5では、実施例4と比べて生物処理水中での油脂の分散が悪いものとなっていた。

0187

1油脂含有排水
2鉄塩
4油脂分解製剤
6油脂分解微生物
10、70 油脂含有排水の処理装置
15 供給手段
20投入・濃縮分離手段
22濃縮物
24濃縮分離槽(濃縮分離手段)
26 投入手段
30、80生物処理手段
34嫌気槽(嫌気処理手段)
38、62好気槽(好気処理手段)
50活性汚泥処理手段(好気処理手段)
74生物処理槽(生物処理手段)
82メタン発酵槽(分解処理手段)

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