嫌気性処理設備及び方法並びに澱粉製造排水の処理設備及び方法
【課題】処理対象有機物における嫌気性処理効率を向上させる。
【解決手段】嫌気性処理設備は、処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置５と、前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置６と、ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽７と、を備える。
【解決手段】嫌気性処理設備は、処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置５と、前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置６と、ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性処理設備及び方法並びに澱粉製造排水の処理設備及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、澱粉工場における澱粉製造排水の嫌気性処理方法が開示されている。澱粉工場における澱粉製造排水は、原料である馬鈴薯を磨砕しデカンタ（横型連続式遠心分離機）で澱粉を搾り取った後の汁液（一次デカンタ汁液）が主なものであり、高蛋白含有の排水である。
上記嫌気性処理方法は、一次デカンタ汁液を加熱処理して蛋白を凝固分離する脱蛋白処理を行った後にメタン発酵処理（嫌気性処理）するものである。
このような嫌気性処理方法によれば、メタン発酵原水の窒素濃度を従来よりも低下させることができるので、メタン生成菌の活性を低下させることなく、効率の良い澱粉製造排水処理を実現させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８４６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した排水の嫌気性処理方法では、処理効率の向上が課題となっている。このように課題を解決するため、本出願人は、平成２１年１月２７日付で特願２００９−０１５８０７号を出願した。
当該特願２００９−０１５８０７号に係る発明によれば、排水にナトリウム添加することで嫌気性処理方法の効率向上を図ることが確認されているが、更なる効率向上が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）処理対象有機物における嫌気性処理効率を向上させる。
（２）二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水の嫌気性処理効率を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、嫌気性処理設備に係る第１の解決手段として、処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置と、前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置と、ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、を備える、という手段を採用する。
【０００７】
嫌気性処理設備に係る第２の解決手段として、前記カルシウム添加装置は、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加する、という手段を採用する。
【０００８】
嫌気性処理設備に係る第３の解決手段として、前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）である、という手段を採用する。
【０００９】
嫌気性処理設備に係る第４の解決手段として、前記カルシウム添加装置は、予め設定された所定の時間間隔で処理対象有機物にカルシウム分を添加する、という手段を採用する。
【００１０】
嫌気性処理設備に係る第５の解決手段として、前記ナトリウム添加装置から供給されるナトリウム分と前記カルシウム添加装置から供給されるカルシウム分と処理対象有機物とを混合させて前記嫌気性処理槽に供給する予混合槽をさらに備える、という手段を採用する。
【００１１】
また、本発明では、澱粉製造排水の処理設備に係る第１の解決手段として、澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する処理設備であって、前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置槽と、該溜置槽から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる第１〜第５のいずれかの解決手段に係る嫌気性処理設備と、該嫌気性処理設備の発酵処理液を好気性処理する好気性処理槽と、を備える、という手段を採用する。
【００１２】
澱粉製造排水の処理設備に係る第２の解決手段として、前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出槽と、
該蛋白析出槽の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離手段とをさらに備え、
前記溜置槽は、前記固液分離手段の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合して保持する、という手段を採用する。
【００１３】
澱粉製造排水の処理設備に係る第３の解決手段として、前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される、という手段を採用する。
【００１４】
澱粉製造排水の処理設備に係る第４の解決手段として、前記溜置槽では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合される、という手段を採用する。
【００１５】
また、本発明では、嫌気性処理方法に係る第１の解決手段として、処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させる、という手段を採用する。
【００１６】
嫌気性処理方法に係る第２の解決手段として、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加する、という手段を採用する。
【００１７】
嫌気性処理方法に係る第３の解決手段として、前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）である、という手段を採用する。
【００１８】
嫌気性処理方法に係る第４の解決手段として、前記ナトリウム分と前記カルシウム分と処理対象有機物とを予め混合させた上でメタン発酵させる、という手段を採用する。
【００１９】
また、本発明では、澱粉製造排水の処理方法に係る第１の解決手段として、澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する方法であって、前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置工程と、第１〜第４のいずれかの解決手段に係る嫌気性処理方法に基づいて前記溜置工程から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる嫌気性処理工程と、該嫌気性処理工程の処理液を好気性処理する好気性処理工程と、を備える、という手段を採用する。
【００２０】
澱粉製造排水の処理方法に係る第２の解決手段として、前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出工程と、該蛋白析出工程の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離工程とをさらに備え、前記溜置工程は、前記固液分離工程の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合する、という手段を採用する。
【００２１】
澱粉製造排水の処理方法に係る第３の解決手段として、前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される、という手段を採用する。
【００２２】
澱粉製造排水の処理方法に係る第４の解決手段として、溜置工程では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合される、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００２３】
嫌気性処理設備及び方法に係る発明によれば、処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させるので、メタン発酵菌の活性を向上させることができ、よって一般的な処理対象有機物における嫌気性処理の処理効率を向上させることができる。
また、澱粉製造排水の処理設備及び方法に係る発明によれば、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させるので、メタン発酵菌の活性を向上させることができ、よって二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水における嫌気性処理の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる澱粉製造排水の処理設備の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態において、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
【図３】本発明の一実施形態において、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る澱粉製造排水の処理設備（澱粉製造排水処理設備）の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、澱粉製造排水処理設備Ａは、馬鈴薯を原料として澱粉を製造する澱粉工場内に設けられ、該澱粉工場内で発生する澱粉製造排水を処理する設備であって、蛋白析出槽１、固液分離器２、溜置槽３、循環水槽４、ナトリウム供給装置５、カルシウム供給装置６、嫌気性処理槽７、好気性処理槽８及びボイラ９を備えている。
なお、本澱粉製造排水処理設備Ａを構成する上記構成要件のうち、溜置槽３、循環水槽４、ナトリウム供給装置５、カルシウム供給装置６及び嫌気性処理槽７は、本実施形態における嫌気性処理設備を構成している。
【００２６】
実施形態における澱粉製造排水（処理対象有機物）は、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3である。
一次デカンタ汁液Ｘ1は、原料である馬鈴薯を磨砕してデカンタ（横型連続式遠心分離機）で澱粉を搾り取った後の汁液であり、高蛋白かつ有機成分を含んだ常温の液体である。
二次デカンタ汁液Ｘ2は、上記デカンタから得られた澱粉に一次デカンタ汁液Ｘ1と略同量の水を加えて再度デカンタで澱粉を搾り取った後の汁液であり、一次デカンタ汁液Ｘ1よりも低いものの高蛋白かつ有機成分を含んだ常温の液体である。
低濃度蛋白排水Ｘ3は、上記二次デカンタ汁液Ｘ2と分離された澱粉を精製する工程（澱粉精製工程）で発生する低濃度の蛋白質が溶け込んだ常温排水である。
【００２７】
蛋白析出槽１は、ボイラ９から供給される水蒸気を用いて一次デカンタ汁液Ｘ1を加熱（熱処理）することにより、当該一次デカンタ汁液Ｘ1に溶け込んでいる蛋白を凝固・析出させる。
固液分離器２は、上記蛋白析出槽１の処理液から凝固した蛋白を除去し、分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を溜置槽３に供給する。この脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4は、上記蛋白析出槽１で熱処理された一次デカンタ汁液Ｘ1から得られるものであり、８０°Ｃ程度の温度を有する。
【００２８】
溜置槽３は、二次デカンタ汁液Ｘ2（常温）、低濃度蛋白排水Ｘ3（常温）及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4（約８０°Ｃ）を所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）となる割合で混合した混合液を所定の保持時間（４Ｈ以上）保持する所定容量の容器であり、当該保持後の溜置済排液（メタン発酵処理原液）Ｘ７を循環水槽４に供給する。
この溜置槽３には、保持時間（４Ｈ）に亘って保持温度（例えば４５°Ｃ）を維持するために補助熱源としての水蒸気がボイラ９から供給されている。上記保持温度及び保持時間は、詳細については後述するが、二次デカンタ汁液Ｘ2或いは／及び低濃度蛋白排水Ｘ3に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定されたものである。
【００２９】
なお、上述したように二次デカンタ汁液Ｘ2（常温）、低濃度蛋白排水Ｘ3（常温）及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4（約８０°Ｃ）の混合割合によって保持温度（例えば４５°Ｃ）を実現する場合には、この混合割合によって二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4の処理割合が規定されることになる。このような不都合を回避するために、二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を任意の割合で混合し、保持温度（例えば４５°Ｃ）を水蒸気の供給量によって規定するようにしても良い。
また、図１では、１つの溜置槽３が記載されているが、溜置槽３の個数は複数あっても良い。溜置槽３を複数設ける場合には、各溜置槽３をバッチ運転することにより、略連続的に溜置済排液Ｘ７を循環水槽４に供給する。
【００３０】
循環水槽４は、上記溜置槽３から供給された溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）、嫌気性処理槽７から排出されたメタン発酵処理済液Ｘ９の一部、ナトリウム供給装置５から供給されたナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム供給装置６から供給されたカルシウム塩Ｘ６を混合し、メタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給する。
【００３１】
ナトリウム供給装置５は、上記循環水槽４に例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）であるナトリウム塩Ｘ５を供給することにより、溜置済排液Ｘ７にナトリウム分（より正確にはナトリウムイオン）を添加するナトリウム添加装置である。
【００３２】
カルシウム供給装置６は、上記循環水槽４に、例えば塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）であるカルシウム塩Ｘ６を供給することにより、溜置済排液Ｘ７にカルシウム分（より正確にはカルシウムイオン）を添加するカルシウム添加装置である。
【００３３】
ナトリウム供給装置５及びカルシウム供給装置６は、ともに、予め設定された時刻（例えば午前と午後との１日２回）に所定量のナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を循環水槽４に供給する。
ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６の１回当たりの供給量は、後段の嫌気性処理槽７の運転条件（例えば、処理負荷（ＣＯＤcr容積負荷）、グラニュール保持量、溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）中のＮａイオン，Ｃａイオン含有量）に応じて適宜設定される。
【００３４】
嫌気性処理槽７は、上記循環水槽４から供給されるメタン発酵処理混合液Ｘ８に周知のメタン発酵菌（グラニュール）を作用させることによりメタン発酵させるものである。
好気性処理槽８は、上記嫌気性処理槽７の発酵処理液を空気を吹き込んだ状態で好気性処理し、その処理液を澱粉工場外の河川等に排出する。
ボイラ９は、嫌気性処理槽７から得られるメタンガスを燃料として水蒸気を発生させるものであり、当該水蒸気を上記蛋白析出槽１及び溜置槽３に供給する。
【００３５】
次に、このように構成された本澱粉製造排水処理設備Ａにおける澱粉製造排水（処理対象有機物）の処理方法について詳しく説明する。
【００３６】
本澱粉製造排水処理設備Ａでは、澱粉工場内で発生する各種の澱粉製造排水のうち、一次デカンタ汁液Ｘ1は、蛋白析出槽１及び固液分離器２を経由することにより脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4として溜置槽３に供給されて所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ保持時間（４Ｈ以上）に亘って保持される。この一方、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3は、蛋白析出槽１及び固液分離器２を経由することなく溜置槽３に直接供給されて上記脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4と混合された状態で保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ保持時９（４Ｈ以上）に亘って保持される。
【００３７】
このように溜置槽３で保持された溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）は、循環水槽４に供給され、嫌気性処理槽７から排出されたメタン発酵処理済液Ｘ９の一部、ナトリウム供給装置５から供給されたナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム供給装置６から供給されたカルシウム塩Ｘ６と混合されてメタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給される。すなわち、上述した保持条件で保持された二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4に、メタン発酵処理済液Ｘ９、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６が混合された液体がメタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給される。
【００３８】
このようなメタン発酵処理混合液Ｘ８は、嫌気性処理槽７においてメタン発酵菌の作用によってメタン発酵処理され、メタン発酵処理済液Ｘ９として循環水槽４及び好気性処理槽８に供給される。ここで、メタン発酵処理済液Ｘ９の大部分は、好気性処理槽８に供給され、好気性処理されることによって無害化されて澱粉工場外に排出される。また、メタン発酵処理済液Ｘ９の一部は、循環水槽４で溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）と混合された上で嫌気性処理槽７に循環供給されて再度メタン発酵処理される。
【００３９】
このような本澱粉製造排水処理設備Ａにおける澱粉製造排水の処理工程の中で、本澱粉製造排水の処理方法が最も特徴とする点は、溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）にナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を定期的に混合してメタン発酵処理することである。
なお、二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を溜置槽３で所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ所定の保持時間（４Ｈ）からなる保持条件で保持する点も特徴の１つではあるが、この点については、平成２０年４月１６日付で出願した特願２００８−１０６７３６に詳細が記載されているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４０】
図２及び図３は、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度（生成活性）の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
より具体的には、図２は、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯＯＫ）水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６の添加量を１００ｍｇ／Ｌ（一定）とし、ナトリウム塩Ｘ５の添加量を０、４０、２００、１０００ｍｇ／Ｌとした場合のメタンガス生成量と生成速度を示す。
図３は、酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５の添加量を２００ｍｇ／Ｌ（一定）とし、カルシウム塩Ｘ６の添加量を０、４０、２００、１０００ｍｇ／Ｌとした場合のメタンガス生成量と生成速度を示す。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６のみを添加した場合には、メタンガス生成量は無添加の場合とほぼ同じ量であることが確認された。
一方、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、メタンガス生成量は無添加の場合に比べて、約１．５倍以上の量となることが確認された。
【００４２】
また、図２（ｂ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６のみを添加した場合には、メタンガス生成速度は無添加の場合とほぼ同じ速度であることが確認された。
一方、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、メタンガス生成速度は無添加の場合に比べて、約２倍以上の速度となることが確認された。
【００４３】
そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、カルシウム塩Ｘ６の添加量が多くなるにしたがって、メタンガス生成量及びメタンガス生成速度はともに増加することが確認された。
【００４４】
このような本実施形態によれば、二次デカンタ汁液や澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排液を嫌気性処理槽７でメタン発酵処理する場合に、排液に対してナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加することで、メタン発酵処理の処理効率を向上させることができる。
特に、カリウム濃度が高い排液に対してナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加することで高い処理効率を実現することができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を効率良く処理することができる。
なお、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）の添加によって嫌気性処理槽７内における処理液のＶＦＡ濃度が低下させることができるので、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水に限定されることなく、広く一般的な有機物の嫌気性処理に有効である。
【００４６】
なお、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６の添加量（比率）については、例えばナトリウム塩Ｘ５が１０〜５００ｍｇ／Ｌ程度、カルシウム塩Ｘ６が１００〜３００ｍｇ／Ｌ程度が好ましいと推測される。なお、カルシウム塩Ｘ６は添加量が多いほど、処理効率の向上を図ることができるが、ランニングコストを考慮すると、１０００ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。
ナトリウムイオン（Ｎａ＋）とカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の添加形態は、上記実施形態（水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２））に限定されるものではない。
カルシウム化合物としては、その他には、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が挙げられる。
【００４８】
また、例えば、ナトリウム分及びカルシウム分を循環水槽４に供給するようにしたが、嫌気性処理槽７に直接添加するか、或いは嫌気性処理槽７の上流側に属する任意のところで添加するようにしても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3を処理対象有機物としたが、本発明は、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3のいずれか１つ或いは２つを処理対象有機物とする場合にも十分に有効である。
本発明は、特に、カリウム濃度が高い植物性蛋白質を含む排液に対して非常に有効である。
【００５０】
なお、本願発明におけるナトリウムイオン（Ｎａ＋）は、上記実施形態で説明したように、バイオガス生成量が嫌気性処理槽７における処理負荷、つまりＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand；化学的酸素要求量）負荷に見合った量となるように添加されるべきものである。したがって、例えばｐＨ調整用に添加されるナトリウム（ＮａＯＨ）と本願発明におけるナトリウムイオン（Ｎａ＋）とは、技術的意義が全く異なる。
【符号の説明】
【００５１】
１…蛋白析出槽、 ２…固液分離器、 ３…溜置槽、 ４…循環水槽、 ５…ナトリウム供給装置（ナトリウム添加装置）、 ６…カルシウム供給装置（ナトリウム添加装置）、 ７…嫌気性処理槽、 ８…好気性処理槽、 ９…ボイラ、 Ｘ1…一次デカンタ汁液、 Ｘ2…二次デカンタ汁液、 Ｘ3…低濃度蛋白排水、 Ｘ4…脱蛋白一次デカンタ汁液、 Ｘ5…ナトリウム塩、 Ｘ６…カルシウム塩、 Ｘ７…溜置済排液（メタン発酵処理原液）、 Ｘ８…メタン発酵処理混合液、 Ｘ９…メタン発酵処理済液、 Ａ…澱粉製造排水処理設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性処理設備及び方法並びに澱粉製造排水の処理設備及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、澱粉工場における澱粉製造排水の嫌気性処理方法が開示されている。澱粉工場における澱粉製造排水は、原料である馬鈴薯を磨砕しデカンタ（横型連続式遠心分離機）で澱粉を搾り取った後の汁液（一次デカンタ汁液）が主なものであり、高蛋白含有の排水である。
上記嫌気性処理方法は、一次デカンタ汁液を加熱処理して蛋白を凝固分離する脱蛋白処理を行った後にメタン発酵処理（嫌気性処理）するものである。
このような嫌気性処理方法によれば、メタン発酵原水の窒素濃度を従来よりも低下させることができるので、メタン生成菌の活性を低下させることなく、効率の良い澱粉製造排水処理を実現させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８４６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した排水の嫌気性処理方法では、処理効率の向上が課題となっている。このように課題を解決するため、本出願人は、平成２１年１月２７日付で特願２００９−０１５８０７号を出願した。
当該特願２００９−０１５８０７号に係る発明によれば、排水にナトリウム添加することで嫌気性処理方法の効率向上を図ることが確認されているが、更なる効率向上が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）処理対象有機物における嫌気性処理効率を向上させる。
（２）二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水の嫌気性処理効率を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、嫌気性処理設備に係る第１の解決手段として、処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置と、前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置と、ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、を備える、という手段を採用する。
【０００７】
嫌気性処理設備に係る第２の解決手段として、前記カルシウム添加装置は、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加する、という手段を採用する。
【０００８】
嫌気性処理設備に係る第３の解決手段として、前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）である、という手段を採用する。
【０００９】
嫌気性処理設備に係る第４の解決手段として、前記カルシウム添加装置は、予め設定された所定の時間間隔で処理対象有機物にカルシウム分を添加する、という手段を採用する。
【００１０】
嫌気性処理設備に係る第５の解決手段として、前記ナトリウム添加装置から供給されるナトリウム分と前記カルシウム添加装置から供給されるカルシウム分と処理対象有機物とを混合させて前記嫌気性処理槽に供給する予混合槽をさらに備える、という手段を採用する。
【００１１】
また、本発明では、澱粉製造排水の処理設備に係る第１の解決手段として、澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する処理設備であって、前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置槽と、該溜置槽から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる第１〜第５のいずれかの解決手段に係る嫌気性処理設備と、該嫌気性処理設備の発酵処理液を好気性処理する好気性処理槽と、を備える、という手段を採用する。
【００１２】
澱粉製造排水の処理設備に係る第２の解決手段として、前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出槽と、
該蛋白析出槽の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離手段とをさらに備え、
前記溜置槽は、前記固液分離手段の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合して保持する、という手段を採用する。
【００１３】
澱粉製造排水の処理設備に係る第３の解決手段として、前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される、という手段を採用する。
【００１４】
澱粉製造排水の処理設備に係る第４の解決手段として、前記溜置槽では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合される、という手段を採用する。
【００１５】
また、本発明では、嫌気性処理方法に係る第１の解決手段として、処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させる、という手段を採用する。
【００１６】
嫌気性処理方法に係る第２の解決手段として、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加する、という手段を採用する。
【００１７】
嫌気性処理方法に係る第３の解決手段として、前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）である、という手段を採用する。
【００１８】
嫌気性処理方法に係る第４の解決手段として、前記ナトリウム分と前記カルシウム分と処理対象有機物とを予め混合させた上でメタン発酵させる、という手段を採用する。
【００１９】
また、本発明では、澱粉製造排水の処理方法に係る第１の解決手段として、澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する方法であって、前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置工程と、第１〜第４のいずれかの解決手段に係る嫌気性処理方法に基づいて前記溜置工程から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる嫌気性処理工程と、該嫌気性処理工程の処理液を好気性処理する好気性処理工程と、を備える、という手段を採用する。
【００２０】
澱粉製造排水の処理方法に係る第２の解決手段として、前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出工程と、該蛋白析出工程の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離工程とをさらに備え、前記溜置工程は、前記固液分離工程の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合する、という手段を採用する。
【００２１】
澱粉製造排水の処理方法に係る第３の解決手段として、前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される、という手段を採用する。
【００２２】
澱粉製造排水の処理方法に係る第４の解決手段として、溜置工程では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合される、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００２３】
嫌気性処理設備及び方法に係る発明によれば、処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させるので、メタン発酵菌の活性を向上させることができ、よって一般的な処理対象有機物における嫌気性処理の処理効率を向上させることができる。
また、澱粉製造排水の処理設備及び方法に係る発明によれば、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させるので、メタン発酵菌の活性を向上させることができ、よって二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水における嫌気性処理の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる澱粉製造排水の処理設備の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態において、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
【図３】本発明の一実施形態において、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る澱粉製造排水の処理設備（澱粉製造排水処理設備）の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、澱粉製造排水処理設備Ａは、馬鈴薯を原料として澱粉を製造する澱粉工場内に設けられ、該澱粉工場内で発生する澱粉製造排水を処理する設備であって、蛋白析出槽１、固液分離器２、溜置槽３、循環水槽４、ナトリウム供給装置５、カルシウム供給装置６、嫌気性処理槽７、好気性処理槽８及びボイラ９を備えている。
なお、本澱粉製造排水処理設備Ａを構成する上記構成要件のうち、溜置槽３、循環水槽４、ナトリウム供給装置５、カルシウム供給装置６及び嫌気性処理槽７は、本実施形態における嫌気性処理設備を構成している。
【００２６】
実施形態における澱粉製造排水（処理対象有機物）は、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3である。
一次デカンタ汁液Ｘ1は、原料である馬鈴薯を磨砕してデカンタ（横型連続式遠心分離機）で澱粉を搾り取った後の汁液であり、高蛋白かつ有機成分を含んだ常温の液体である。
二次デカンタ汁液Ｘ2は、上記デカンタから得られた澱粉に一次デカンタ汁液Ｘ1と略同量の水を加えて再度デカンタで澱粉を搾り取った後の汁液であり、一次デカンタ汁液Ｘ1よりも低いものの高蛋白かつ有機成分を含んだ常温の液体である。
低濃度蛋白排水Ｘ3は、上記二次デカンタ汁液Ｘ2と分離された澱粉を精製する工程（澱粉精製工程）で発生する低濃度の蛋白質が溶け込んだ常温排水である。
【００２７】
蛋白析出槽１は、ボイラ９から供給される水蒸気を用いて一次デカンタ汁液Ｘ1を加熱（熱処理）することにより、当該一次デカンタ汁液Ｘ1に溶け込んでいる蛋白を凝固・析出させる。
固液分離器２は、上記蛋白析出槽１の処理液から凝固した蛋白を除去し、分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を溜置槽３に供給する。この脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4は、上記蛋白析出槽１で熱処理された一次デカンタ汁液Ｘ1から得られるものであり、８０°Ｃ程度の温度を有する。
【００２８】
溜置槽３は、二次デカンタ汁液Ｘ2（常温）、低濃度蛋白排水Ｘ3（常温）及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4（約８０°Ｃ）を所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）となる割合で混合した混合液を所定の保持時間（４Ｈ以上）保持する所定容量の容器であり、当該保持後の溜置済排液（メタン発酵処理原液）Ｘ７を循環水槽４に供給する。
この溜置槽３には、保持時間（４Ｈ）に亘って保持温度（例えば４５°Ｃ）を維持するために補助熱源としての水蒸気がボイラ９から供給されている。上記保持温度及び保持時間は、詳細については後述するが、二次デカンタ汁液Ｘ2或いは／及び低濃度蛋白排水Ｘ3に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定されたものである。
【００２９】
なお、上述したように二次デカンタ汁液Ｘ2（常温）、低濃度蛋白排水Ｘ3（常温）及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4（約８０°Ｃ）の混合割合によって保持温度（例えば４５°Ｃ）を実現する場合には、この混合割合によって二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4の処理割合が規定されることになる。このような不都合を回避するために、二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を任意の割合で混合し、保持温度（例えば４５°Ｃ）を水蒸気の供給量によって規定するようにしても良い。
また、図１では、１つの溜置槽３が記載されているが、溜置槽３の個数は複数あっても良い。溜置槽３を複数設ける場合には、各溜置槽３をバッチ運転することにより、略連続的に溜置済排液Ｘ７を循環水槽４に供給する。
【００３０】
循環水槽４は、上記溜置槽３から供給された溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）、嫌気性処理槽７から排出されたメタン発酵処理済液Ｘ９の一部、ナトリウム供給装置５から供給されたナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム供給装置６から供給されたカルシウム塩Ｘ６を混合し、メタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給する。
【００３１】
ナトリウム供給装置５は、上記循環水槽４に例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）であるナトリウム塩Ｘ５を供給することにより、溜置済排液Ｘ７にナトリウム分（より正確にはナトリウムイオン）を添加するナトリウム添加装置である。
【００３２】
カルシウム供給装置６は、上記循環水槽４に、例えば塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）であるカルシウム塩Ｘ６を供給することにより、溜置済排液Ｘ７にカルシウム分（より正確にはカルシウムイオン）を添加するカルシウム添加装置である。
【００３３】
ナトリウム供給装置５及びカルシウム供給装置６は、ともに、予め設定された時刻（例えば午前と午後との１日２回）に所定量のナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を循環水槽４に供給する。
ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６の１回当たりの供給量は、後段の嫌気性処理槽７の運転条件（例えば、処理負荷（ＣＯＤcr容積負荷）、グラニュール保持量、溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）中のＮａイオン，Ｃａイオン含有量）に応じて適宜設定される。
【００３４】
嫌気性処理槽７は、上記循環水槽４から供給されるメタン発酵処理混合液Ｘ８に周知のメタン発酵菌（グラニュール）を作用させることによりメタン発酵させるものである。
好気性処理槽８は、上記嫌気性処理槽７の発酵処理液を空気を吹き込んだ状態で好気性処理し、その処理液を澱粉工場外の河川等に排出する。
ボイラ９は、嫌気性処理槽７から得られるメタンガスを燃料として水蒸気を発生させるものであり、当該水蒸気を上記蛋白析出槽１及び溜置槽３に供給する。
【００３５】
次に、このように構成された本澱粉製造排水処理設備Ａにおける澱粉製造排水（処理対象有機物）の処理方法について詳しく説明する。
【００３６】
本澱粉製造排水処理設備Ａでは、澱粉工場内で発生する各種の澱粉製造排水のうち、一次デカンタ汁液Ｘ1は、蛋白析出槽１及び固液分離器２を経由することにより脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4として溜置槽３に供給されて所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ保持時間（４Ｈ以上）に亘って保持される。この一方、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3は、蛋白析出槽１及び固液分離器２を経由することなく溜置槽３に直接供給されて上記脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4と混合された状態で保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ保持時９（４Ｈ以上）に亘って保持される。
【００３７】
このように溜置槽３で保持された溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）は、循環水槽４に供給され、嫌気性処理槽７から排出されたメタン発酵処理済液Ｘ９の一部、ナトリウム供給装置５から供給されたナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム供給装置６から供給されたカルシウム塩Ｘ６と混合されてメタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給される。すなわち、上述した保持条件で保持された二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4に、メタン発酵処理済液Ｘ９、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６が混合された液体がメタン発酵処理混合液Ｘ８として嫌気性処理槽７に供給される。
【００３８】
このようなメタン発酵処理混合液Ｘ８は、嫌気性処理槽７においてメタン発酵菌の作用によってメタン発酵処理され、メタン発酵処理済液Ｘ９として循環水槽４及び好気性処理槽８に供給される。ここで、メタン発酵処理済液Ｘ９の大部分は、好気性処理槽８に供給され、好気性処理されることによって無害化されて澱粉工場外に排出される。また、メタン発酵処理済液Ｘ９の一部は、循環水槽４で溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）と混合された上で嫌気性処理槽７に循環供給されて再度メタン発酵処理される。
【００３９】
このような本澱粉製造排水処理設備Ａにおける澱粉製造排水の処理工程の中で、本澱粉製造排水の処理方法が最も特徴とする点は、溜置済排液Ｘ７（メタン発酵処理原液）にナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を定期的に混合してメタン発酵処理することである。
なお、二次デカンタ汁液Ｘ2、低濃度蛋白排水Ｘ3及び脱蛋白一次デカンタ汁液Ｘ4を溜置槽３で所定の保持温度（例えば４５°Ｃ）かつ所定の保持時間（４Ｈ）からなる保持条件で保持する点も特徴の１つではあるが、この点については、平成２０年４月１６日付で出願した特願２００８−１０６７３６に詳細が記載されているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４０】
図２及び図３は、排液としての酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５及びカルシウム塩Ｘ６を添加した場合のメタンガス生成量と生成速度（生成活性）の関係を計測した実験結果（グラフ）である。
より具体的には、図２は、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯＯＫ）水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６の添加量を１００ｍｇ／Ｌ（一定）とし、ナトリウム塩Ｘ５の添加量を０、４０、２００、１０００ｍｇ／Ｌとした場合のメタンガス生成量と生成速度を示す。
図３は、酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５の添加量を２００ｍｇ／Ｌ（一定）とし、カルシウム塩Ｘ６の添加量を０、４０、２００、１０００ｍｇ／Ｌとした場合のメタンガス生成量と生成速度を示す。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６のみを添加した場合には、メタンガス生成量は無添加の場合とほぼ同じ量であることが確認された。
一方、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、メタンガス生成量は無添加の場合に比べて、約１．５倍以上の量となることが確認された。
【００４２】
また、図２（ｂ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、カルシウム塩Ｘ６のみを添加した場合には、メタンガス生成速度は無添加の場合とほぼ同じ速度であることが確認された。
一方、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、メタンガス生成速度は無添加の場合に比べて、約２倍以上の速度となることが確認された。
【００４３】
そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、酢酸カリウム水溶液に対して、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加した場合には、カルシウム塩Ｘ６の添加量が多くなるにしたがって、メタンガス生成量及びメタンガス生成速度はともに増加することが確認された。
【００４４】
このような本実施形態によれば、二次デカンタ汁液や澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排液を嫌気性処理槽７でメタン発酵処理する場合に、排液に対してナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加することで、メタン発酵処理の処理効率を向上させることができる。
特に、カリウム濃度が高い排液に対してナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６を同時に添加することで高い処理効率を実現することができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を効率良く処理することができる。
なお、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）の添加によって嫌気性処理槽７内における処理液のＶＦＡ濃度が低下させることができるので、二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水に限定されることなく、広く一般的な有機物の嫌気性処理に有効である。
【００４６】
なお、ナトリウム塩Ｘ５とカルシウム塩Ｘ６の添加量（比率）については、例えばナトリウム塩Ｘ５が１０〜５００ｍｇ／Ｌ程度、カルシウム塩Ｘ６が１００〜３００ｍｇ／Ｌ程度が好ましいと推測される。なお、カルシウム塩Ｘ６は添加量が多いほど、処理効率の向上を図ることができるが、ランニングコストを考慮すると、１０００ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。
ナトリウムイオン（Ｎａ＋）とカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の添加形態は、上記実施形態（水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２））に限定されるものではない。
カルシウム化合物としては、その他には、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が挙げられる。
【００４８】
また、例えば、ナトリウム分及びカルシウム分を循環水槽４に供給するようにしたが、嫌気性処理槽７に直接添加するか、或いは嫌気性処理槽７の上流側に属する任意のところで添加するようにしても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3を処理対象有機物としたが、本発明は、一次デカンタ汁液Ｘ1、二次デカンタ汁液Ｘ2及び低濃度蛋白排水Ｘ3のいずれか１つ或いは２つを処理対象有機物とする場合にも十分に有効である。
本発明は、特に、カリウム濃度が高い植物性蛋白質を含む排液に対して非常に有効である。
【００５０】
なお、本願発明におけるナトリウムイオン（Ｎａ＋）は、上記実施形態で説明したように、バイオガス生成量が嫌気性処理槽７における処理負荷、つまりＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand；化学的酸素要求量）負荷に見合った量となるように添加されるべきものである。したがって、例えばｐＨ調整用に添加されるナトリウム（ＮａＯＨ）と本願発明におけるナトリウムイオン（Ｎａ＋）とは、技術的意義が全く異なる。
【符号の説明】
【００５１】
１…蛋白析出槽、 ２…固液分離器、 ３…溜置槽、 ４…循環水槽、 ５…ナトリウム供給装置（ナトリウム添加装置）、 ６…カルシウム供給装置（ナトリウム添加装置）、 ７…嫌気性処理槽、 ８…好気性処理槽、 ９…ボイラ、 Ｘ1…一次デカンタ汁液、 Ｘ2…二次デカンタ汁液、 Ｘ3…低濃度蛋白排水、 Ｘ4…脱蛋白一次デカンタ汁液、 Ｘ5…ナトリウム塩、 Ｘ６…カルシウム塩、 Ｘ７…溜置済排液（メタン発酵処理原液）、 Ｘ８…メタン発酵処理混合液、 Ｘ９…メタン発酵処理済液、 Ａ…澱粉製造排水処理設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置と、
前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置と、
ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、
を備えることを特徴とする嫌気性処理設備。
【請求項２】
前記カルシウム添加装置は、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加することを特徴とする請求項１記載の嫌気性処理設備。
【請求項３】
前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）であることを特徴とする請求項２記載の嫌気性処理設備。
【請求項４】
前記カルシウム添加装置は、予め設定された所定の時間間隔で処理対象有機物にカルシウム分を添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備。
【請求項５】
前記ナトリウム添加装置から供給されるナトリウム分と前記カルシウム添加装置から供給されるカルシウム分と処理対象有機物とを混合させて前記嫌気性処理槽に供給する予混合槽をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備。
【請求項６】
澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する処理設備であって、
前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置槽と、
該溜置槽から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備と、
該嫌気性処理設備の発酵処理液を好気性処理する好気性処理槽と
を備えることを特徴とする澱粉製造排水の処理設備。
【請求項７】
前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出槽と、
該蛋白析出槽の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離手段とをさらに備え、
前記溜置槽は、前記固液分離手段の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合して保持する
ことを特徴とする請求項６記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項８】
前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定されることを特徴とする請求項６または７記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項９】
前記溜置槽では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合されることを特徴とする請求項７または８記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項１０】
処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させることを特徴とする嫌気性処理方法。
【請求項１１】
前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加することを特徴とする請求項１０記載の嫌気性処理方法。
【請求項１２】
前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）であることを特徴とする請求項１１記載の嫌気性処理方法。
【請求項１３】
前記ナトリウム分と前記カルシウム分と処理対象有機物とを予め混合させた上でメタン発酵させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の嫌気性処理方法。
【請求項１４】
澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する方法であって、
前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置工程と、
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の嫌気性処理方法に基づいて前記溜置工程から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる嫌気性処理工程と、
該嫌気性処理工程の処理液を好気性処理する好気性処理工程と
を備えることを特徴とする澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１５】
前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出工程と、
該蛋白析出工程の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離工程とをさらに備え、
前記溜置工程は、前記固液分離工程の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合する
ことを特徴とする請求項１４記載の澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１６】
前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される
ことを特徴とする請求項１４または１５記載の澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１７】
溜置工程では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合されることを特徴とする請求項１５または１６記載の澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１】
処理対象有機物にナトリウム分を添加するナトリウム添加装置と、
前記処理対象有機物にカルシウム分を添加するカルシウム添加装置と、
ナトリウム分及びカルシウム分が添加された処理対象有機物をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、
を備えることを特徴とする嫌気性処理設備。
【請求項２】
前記カルシウム添加装置は、前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加することを特徴とする請求項１記載の嫌気性処理設備。
【請求項３】
前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）であることを特徴とする請求項２記載の嫌気性処理設備。
【請求項４】
前記カルシウム添加装置は、予め設定された所定の時間間隔で処理対象有機物にカルシウム分を添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備。
【請求項５】
前記ナトリウム添加装置から供給されるナトリウム分と前記カルシウム添加装置から供給されるカルシウム分と処理対象有機物とを混合させて前記嫌気性処理槽に供給する予混合槽をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備。
【請求項６】
澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する処理設備であって、
前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置槽と、
該溜置槽から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の嫌気性処理設備と、
該嫌気性処理設備の発酵処理液を好気性処理する好気性処理槽と
を備えることを特徴とする澱粉製造排水の処理設備。
【請求項７】
前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出槽と、
該蛋白析出槽の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離手段とをさらに備え、
前記溜置槽は、前記固液分離手段の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合して保持する
ことを特徴とする請求項６記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項８】
前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定されることを特徴とする請求項６または７記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項９】
前記溜置槽では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合されることを特徴とする請求項７または８記載の澱粉製造排水の処理設備。
【請求項１０】
処理対象有機物にナトリウム分及びカルシウム分を添加してメタン発酵させることを特徴とする嫌気性処理方法。
【請求項１１】
前記カルシウム分をカルシウム化合物として処理対象有機物に添加することを特徴とする請求項１０記載の嫌気性処理方法。
【請求項１２】
前記カルシウム化合物は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、リン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）或いは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）であることを特徴とする請求項１１記載の嫌気性処理方法。
【請求項１３】
前記ナトリウム分と前記カルシウム分と処理対象有機物とを予め混合させた上でメタン発酵させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の嫌気性処理方法。
【請求項１４】
澱粉工場で発生する澱粉製造排水を処理する方法であって、
前記澱粉製造排水である二次デカンタ汁液或いは／及び澱粉の精製工程で発生する低濃度蛋白排水を所定の保持温度かつ保持時間だけ保持する溜置工程と、
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の嫌気性処理方法に基づいて前記溜置工程から排出される溜置済排水を発酵原液としてメタン発酵させる嫌気性処理工程と、
該嫌気性処理工程の処理液を好気性処理する好気性処理工程と
を備えることを特徴とする澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１５】
前記澱粉製造排水の１つである一次デカンタ汁液に含まれる蛋白を凝固・析出させる蛋白析出工程と、
該蛋白析出工程の処理液から凝固した蛋白を除去する固液分離工程とをさらに備え、
前記溜置工程は、前記固液分離工程の分離液である脱蛋白一次デカンタ汁液を二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水に混合する
ことを特徴とする請求項１４記載の澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１６】
前記保持温度かつ保持時間は、二次デカンタ汁液に含まれる酵素の活性が低下するための条件として設定される
ことを特徴とする請求項１４または１５記載の澱粉製造排水の処理方法。
【請求項１７】
溜置工程では、二次デカンタ汁液或いは／及び低濃度蛋白排水と脱蛋白一次デカンタ汁液とが保持温度となる割合で混合されることを特徴とする請求項１５または１６記載の澱粉製造排水の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２４７０４９（Ｐ２０１０−２４７０４９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８０２３（Ｐ２００９−９８０２３）
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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