食品製造排水の処理方法および処理装置
【課題】従来技術の排水の処理方法の問題点を少しでも解決できる、新たな排水の処理方法を提供する。
【解決手段】新たな排水処理方法は、（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程を含んで成る。
【解決手段】新たな排水処理方法は、（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程を含んで成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水、特に窒素分を含む排水、例えば食品系産業（食品製造工場、調味料製造工場等）からの排水の処理方法および処理装置に関する。好ましい一例では、そのような本発明は、食品（調味料を含む）を製造するに際して発生する排水（即ち、食品製造排水）、例えばビール製造工場において生成する排水の処理に適当である。
【背景技術】
【０００２】
例えば図２のフローシートに示すように、食品系産業、例えばビール製造工場から排出される排水１００は処理されている。即ち、貯槽としての調整槽１に貯められた排水１０１は、初沈槽（または初期沈殿槽）２に送られ、そこで沈降作用を利用して、比較的高濃度に固形分（いわゆるＳＳ）を含む、初沈汚泥としての高固形分濃度フラクション１０２と、固形分を低濃度で含む低固形分濃度フラクション１０４とに分離される。
【０００３】
低固形分濃度フラクション１０４は、メタン発酵処理装置３に送られ、そこでメタン発酵処理に付され、含まれている有機分が分解される。メタン発酵処理装置３からの流出液（メタン発酵流出液）１０６は、脱窒槽４に送られて、硝酸脱窒菌によって、そこに含まれている窒素分の一部分が窒素ガスとして除去される。尚、硝酸脱窒菌用の有機物源１０８として、調整槽の排水の一部分が直接脱窒槽４に供給される。
【０００４】
脱窒槽４からの流出液（脱窒流出液）１１０は、曝気槽５および沈澱槽６から成る活性汚泥処理装置７に送られる。曝気槽５と脱窒槽４との間では曝気された液の一部分が循環流１１２としてリサイクルされ、曝気された液の残り１１４が沈澱槽６に送られ、そこで活性汚泥を沈降させる。沈降した活性汚泥１１６を返送汚泥１１８として脱窒槽４にリサイクルすると共に、活性汚泥の成長によって生じる余剰汚泥１２０を汚泥貯槽８に送る。
【０００５】
他方、初沈汚泥としての高固形分濃度フラクション１０２は、メタン発酵を阻害する固形分を多量に含むため、脱窒槽４に直接送られ、メタン発酵流出液１０６と一緒に、上述のように、脱窒処理および活性汚泥処理に付される。
【０００６】
活性汚泥処理では、脱窒流出液１１０を曝気しながら活性汚泥によって含まれている有機分を分解処理し、沈澱槽６にて汚泥分１１６と液体フラクション１２２とに分離され、液体フラクション１２２は、その状態に応じて、そのままの状態で、あるいは更に追加の処理を施した後に、例えば図示するように河川に放流される。
【０００７】
汚泥貯槽８に貯めた余剰汚泥１２４は、脱水機９によって脱水処理に付して、脱水汚泥１２６と液体フラクション１２８とに分離する。脱水汚泥１２６は、例えばコンポスト化する。また、液体フラクション１２８は、調整槽１にリサイクルされ、排水１００と共に、上述のように再び処理される。
【特許文献１】特開平６−１４２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような排水処理方法において、高固形分濃度フラクション１０２は、メタン発酵処理を阻害するため、メタン発酵処理に付すことができない。従って、脱窒槽４に直接供給して脱窒処理する必要がある。従って、脱窒槽４および活性処理装置７の負荷が大きくなり、これらの装置の規模が大きくなってしまう。その結果、曝気槽５から脱窒槽４への循環流１１２の量が多くなり、そのために必要な動力も大きくなる。また、脱窒菌や活性汚泥の発生量も多くなり、それらを多量に処分する必要がある。
これに加えて、高固形分濃度フラクション１０２に含まれる分解除去すべき窒素成分や炭素成分は高濃度であるため、活性汚泥処理に与える影響が大きい。高固形分濃度フラクション１０２を活性汚泥処理に投入することは、活性汚泥処理でバルキングを起こして処理が悪化するリスクが高くなってしまう。
【０００９】
また、ビール製造工場の排水については、高濃度でホップ成分を含む場合がある。ホップ成分は抗菌性を有するため、そのような排水を上述のような排水処理に付すに際しては、活性汚泥処理に付す排水の量は少ないほど好ましい。
【００１０】
従って、これらの種々の問題点を少しでも緩和できる新たな排水の処理方法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題について鋭意検討した結果、発明者らは、高固形分濃度フラクションを上述のように脱窒処理せずに、低固形分濃度フラクションのみを活性汚泥処理して生じる余剰汚泥を得、余剰汚泥に高固形分濃度フラクションを加えたものに含まれる液体の総和は、元の排水の量と比べて非常に少なくなる（元の排水の量の通常１０％以下、好ましくは５％以下、例えば３％またはそれ以下）。また、そのような液体中に存在する窒素の量が、元の排水に含まれる窒素の量の相当大きい割合である（元の排水に含まれる窒素の量の通常少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％である）ことを見出した。従って、そのような少量の液体について脱窒処理することが非常に効率的であることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１２】
従って、本発明は、食品製造排水の処理方法であって、
（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、
（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、
（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、
（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、
（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および
（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程
を含んで成る処理方法を提供する。この処理方法は、その一部または全部を連続的に実施しても、あるいは回分式に実施してもよい。
【００１３】
更に、本発明は、食品製造排水の処理装置であって、
（ａ）食品製造排水を低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離装置、
（ｂ）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を生成する、メタン発酵処理装置、
（ｃ）メタン発酵流出液を活性汚泥処理し、それによって余剰汚泥を生成する活性汚泥処理装置、
（ｄ）余剰汚泥と初沈汚泥とを混合して混合汚泥を生成する汚泥混合装置、
（ｅ）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離装置、および
（ｆ）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理装置
を含んで成る処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の処理方法では、高固形分濃度フラクションおよび余剰汚泥に含まれる液体、即ち、窒素含有液を脱窒処理するため、脱窒処理に際して処理すべき液体の量が非常に少なくなる。その結果、脱窒処理工程が非常にコンパクトになる。また、従来技術で用いていた脱窒槽は不要となるため、曝気槽から脱窒槽への曝気した液の循環流も不要となり、そのための動力も不要となる。更に、有機物源として、調整槽の排水を脱窒槽へ直接供給することも不要となる。加えて、初沈汚泥は、活性汚泥処理に付されないので、活性汚泥処理の負荷が軽減される。尚、本発明の処理装置を用いてそのような本発明の処理方法を実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の処理方法および処理装置において、食品製造排水とは、食品を製造するに際して生成する排水を意味する。例えば、ビール製造工場、調味料工場等において生成する排水であって、窒素分の除去を行う必要がある排水である。
【００１６】
本発明を適用するのに好適な排水、例えばビール製造工場において生成する排水は、含まれている全窒素の量（Ｔ−Ｎ）が、例えば１０ｍｇ／ｌ〜２００ｍｇ／ｌ、好ましくは２０ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌの排水である。また、食品製造排水は、通常、炭素分をも含むが、本発明の処理方法が好適な排水は、通常、１０ｍｇ／ｌ〜１０００ｍｇ／ｌ、好ましくは１０ｍｇ／ｌ〜６００ｍｇ／ｌで全炭素（ＴＯＣ）を含む排水である。
【００１７】
本発明の排水の処理装置は、上述の本発明の排水の処理方法を好適に実施できる装置であり、第１固液分離装置（ａ）は、上述の第１固液分離工程（１）を実施する装置であり、メタン発酵処理装置（ｂ）は、上述のメタン発酵処理工程（２）を実施する装置であり、活性汚泥処理装置（ｃ）は、上述の活性汚泥処理工程（３）を実施する装置であり、汚泥混合装置（ｄ）は、上述の汚泥混合工程（４）を実施する装置であり、第２固液分離装置（ｅ）は、上述の第２固液分離工程（５）を実施する装置であり、脱窒処理装置（ｆ）は、上述の脱窒処理を実施する装置である。これらの各装置自体については、常套的に用いられているものであってもよく、本発明の排水の処理方法の各工程に関連する後述の説明が当て嵌まる。
【００１８】
本発明の処理方法において、食品製造排水を固液分離処理する、第１固液分離工程（１）により、排水に含まれる固形分を分離して低固形分濃度フラクションおよびその残りである、高濃度で固形分を含む高固形分濃度フラクションを得る。通常、排水に含まれている固形分は、メタン発酵処理に対して悪影響を与えることがあるので、第１固液分離工程（１）において固形分を高固形分濃度フラクション側に可及的に除去するのが好ましい。高固形分濃度フラクションの固形分は、例えば3,000ｍｇ／ｌ〜100,000ｍｇ／ｌ、好ましくは5,000ｍｇ／ｌ〜80,000ｍｇ／ｌである。
【００１９】
第１固液分離工程は、固液分離操作を実施できるいずれの適当な装置を用いて実施してよい。例えば重力沈降装置、遠心分離機、液体サイクロン、ろ過装置等を第１固液分離装置として使用できる。
【００２０】
本発明の処理方法において、メタン発酵処理工程（２）では、第１固液分離工程（１）により得られた低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付す。このメタン発酵処理は、メタン菌によって低固形分濃度フラクションに含まれる有機物を分解する処理であり、一般的な排水処理において用いられている常套のメタン発酵処理であってよく、常套的に使用されているものをメタン発酵処理装置（ｂ）として使用できる。この工程（２）によって低固形分濃度フラクションがメタン発酵処理された液、即ち、メタン発酵流出液を得る。
【００２１】
本発明の処理方法において、活性汚泥処理工程（３）では、メタン発酵処理工程（２）によって得られるメタン発酵流出液を活性汚泥によって処理する。この活性汚泥処理は、活性汚泥によってメタン発酵流出液に含まれる有機物を分解する処理であり、一般的な排水処理において用いられている常套の活性汚泥処理であってよく、常套的に使用されているものを活性汚泥装置（ｃ）として使用できる。この活性汚泥処理は、曝気槽および沈澱槽によって構成される活性汚泥処理装置によって実施するのが好ましい。
【００２２】
メタン発酵流出液は、沈澱槽からリサイクルされる返送汚泥と共に曝気槽にて曝気された後に沈澱槽に送られ、活性汚泥処理される。活性汚泥処理によって沈澱槽に溜まる汚泥の内、一部分を余剰汚泥として、好ましくは実質的に成長した分に相当する量またはそれに近い量の汚泥を余剰汚泥として、活性汚泥処理の系から外に排出して得ると共に、残りの汚泥を返送汚泥として曝気槽にリサイクルする。
【００２３】
本発明の処理方法において、汚泥混合工程（４）では、第１固液分離工程において得られる高固形分濃度フラクションと、活性処理工程（３）において得られる余剰汚泥とを汚泥混合装置（ｄ）によって混合して混合汚泥を得る。この混合工程は、いずれの適当な方法で実施してもよく、例えば貯槽にこれらの汚泥を供給し、好ましくは供給した汚泥を撹拌によって混合することによって実施する。従って、汚泥混合装置は、例えば単なる槽であっても、あるいは撹拌機を設けた槽であってもよい。
【００２４】
本発明の処理方法において、第２固液分離工程（５）では、汚泥混合工程（４）によって得られた混合汚泥を固液分離処理に付し、液体分としての窒素含有液と固形分としての脱水汚泥とに分離する。この固液分離は、いずれの適当な方法で実施してもよく、脱水汚泥は可及的に水分を含まないのが望ましい。例えば機械的な固液分離方法が第２固液分離工程において好ましく用いられる。具体的には、遠心分離機、濾過器、スクリュープレス・ベルトプレス等を第２固液分離装置（ｅ）として用いて実施できる。尚、固形分としての脱水汚泥は、いずれの適当な方法で処理してよく、例えば、コンポスト化しても、あるいは焼却してもよい。
【００２５】
本発明の処理方法において、脱窒処理工程（６）では、第２固液分離工程（５）によって得られる窒素含有液を脱窒処理装置（ｆ）によって脱窒処理する。この脱窒処理は、いずれの適当な方法で実施してよい。例えば、硝化処理した後に脱窒する方法等の方法を用いることができる。特に好ましい脱窒処理は、アナモックス菌を用いる処理であり、従って、脱窒処理装置はアナモックス菌脱窒処理装置を有して成ってよい。
【００２６】
アナモックス菌を用いる脱窒処理に際して、窒素含有液に含まれる窒素分がアンモニア体窒素を多く含む場合、常套的に窒素含有液を部分的に亜硝酸化する処理に付すのが好ましい。この処理は、いずれの適当な亜硝酸化方法で実施してもよい。例えば、生物的に実施しても、あるいは化学的に実施してもよい。
【００２７】
本発明の排水の処理方法では、元の食品製造排水中に含まれる全窒素の大部分、通常少なくとも５０％が、好ましくは少なくとも６０％が、元の排水の量と比較すると遙かに少量である窒素含有液中に含まれることとなり、そのような少量の窒素含有液に含まれる窒素を脱窒処理工程（６）によって除去すればよいことになる。ビール製造工場において生成する排水に本発明の処理方法を適用する場合、窒素含有液の量は、元の排水（即ち、第１固液分離工程にて固液分離処理する前の排水）の量の約１０％以下、好ましくは５％以下、例えば３％またはそれ以下である。このように脱窒処理すべき窒素含有液の量が少量であるため、脱窒処理工程が非常にコンパクトになる。特に、脱窒処理工程にアナモックス菌を用いると、即ち、いわゆるアナモックス処理すると、脱窒速度が大きくなり、栄養源の供給も不要となるため、脱窒処理工程を効率的に実施できる。
【００２８】
次に、添付図面を参照して、本発明の処理方法および処理装置を更に具体的に説明する。図１は、本発明の排水の処理方法の一具体例をフローシートにて示す。図２を参照して先に説明した排水の処理方法と実質的に同様の装置については、更に、そのような装置から出るストリームについても、図２と同じ番号を用いている。
【００２９】
排水１００は、一旦調整槽１に貯められ、その後、排水１０１として初沈槽２に送られ、そこで第１固液分離装置（ａ）によって第１固液分離工程（１）を実施することによって、排水に含まれる固形分を分離して低固形分濃度フラクション１０４およびその残りである、高濃度で固形分を含む高固形分濃度フラクション１０２を得る。低固形分濃度フラクション１０４は、先と同様に、メタン発酵処理装置３（メタン発酵処理装置（ｂ）に相当）に送られ、そこでメタン発酵処理工程（２）を実施する。
【００３０】
メタン発酵処理装置３からの流出液（メタン発酵流出液）１０６は、活性汚泥処理装置７（活性汚泥処理装置（ｃ）に相当）に送られ、そこで活性汚泥処理工程（３）を実施する。活性汚泥処理装置７は、曝気槽５および沈澱槽６から構成され、曝気槽５で曝気されたメタン発酵流出液１１４が沈澱槽６に送られ、そこで活性汚泥を沈降させる。そして、沈降した活性汚泥１１６の内、その一部分を余剰汚泥１２０として、好ましくは活性汚泥の成長によって生じる汚泥の量に相当する量を余剰汚泥１２０として汚泥貯槽８に送ると共に、残りを返送汚泥１１８として曝気槽５にリサイクルする。尚、沈澱槽６では、固液分離処理が実施され、それによって生成する液体フラクション１２２は、その状態に応じて、そのままの状態で、あるいは更に追加の処理を施した後に、例えば図示するように河川に放流される。
【００３１】
他方、上述の第１固液分離工程（１）にて得られた高固形分濃度フラクション１０２も汚泥貯槽８に送り、汚泥混合装置（ｄ）として機能する汚泥貯槽８にて余剰汚泥１２０と高固形分濃度フラクション１０２とを混合して汚泥混合工程（４）を実施することによって、混合汚泥１２４を得る。汚泥貯槽８に適当な混合手段、例えば撹拌機を設けてよく、別の態様では、そのような手段を設けなくてもよい。
【００３２】
尚、更に検討した結果、汚泥貯槽にて混合汚泥をある程度の時間（バッチ操作する場合は、汚泥貯槽内に溜めた後に貯留している時間、あるいは連続的に操作する場合は平均滞留時間）、例えば少なくとも１０時間滞留させておくと、余剰汚泥および高固形分濃度フラクションに含まれている窒素分が相当減少することが見出された。発明者の検討では、ビール製造工場からの排水の場合、例えば３日間保持しておくと、窒素分が約２５％減少するという結果が得られた。このように汚泥を混合すると、高固形分濃度フラクションの臭気が活性汚泥によって緩和され、また、貯留時間が経過すると、その臭気は更に緩和される。
【００３３】
上述のように得られた混合汚泥１２４を第２固液分離工程（５）に送り、第２固液分離装置（ｅ）によって、窒素含有液としての液体フラクション１２８と固形分としての脱水汚泥１２６とに分離する。この第２固液分離工程はいずれの適当な装置（例えば脱水機、遠心分離機、濾過器等）９を用いて実施してもよい。固形分としての脱水汚泥１２６は、その後、適当な方法で処理してよく、例えば、コンポスト化しても、あるいは焼却してもよい。
【００３４】
第２固液分離工程（５）によって得られる窒素含有液を脱窒処理装置１０に供給し、そこで脱窒処理装置（ｆ）によって脱窒処理工程（６）を実施する。この脱窒処理装置１０は、窒素分が除去される限り、いずれの適当な常套のものであってもよい。この脱窒処理工程は、例えば生物的脱窒処理（例えば、常套の脱窒菌による脱窒処理、アナモックス菌による脱窒処理、硫黄酸化菌による脱窒処理等）、アンモニアストリッピング処理等によって実施することができる。脱窒後の液１３４を、そのまま、あるいは追加の処理を施して調整槽１に戻してこの液を再び上述の排水処理に付してよい。す。尚、図示した態様では、アナモックス菌を用いる脱窒槽２１を有する脱窒処理装置１０を示している。
【００３５】
アナモックス菌を用いる脱窒処理を用いる場合、窒素含有液に含まれる窒素分の多くがアンモニア体窒素として存在する場合、窒素含有液を部分亜硝酸化処理に付してアンモニア体窒素の一部分を亜硝酸体窒素に変換した後に、アナモックス菌によって脱窒処理するのが特に好ましい。この部分亜硝酸化処理は、いずれの適当な亜硝酸化方法で実施してもよい。例えば、生物的に実施しても、あるいは化学的に実施してもよい。
【００３６】
生物的に実施する場合、窒素含有液１２８を部分亜硝酸化槽２２に供給して、そこで亜硝酸菌によって亜硝酸化処理し、処理した液１３０から沈澱槽２３にて部分亜硝酸化窒素含有排水１３２を得、これをアナモックス菌を用いる脱窒槽２１に供給し、そこで、脱窒処理を実施する。尚、図示した態様では、沈澱槽２３にて沈澱する亜硝酸菌１３４を部分亜硝酸化槽２２にリサイクルしている。尚、上述のように脱窒処理することによって得られる脱窒液１３４を調整槽１にリサイクルしてよい。
【実施例１】
【００３７】
ビール製造工場にて生成する排水について、図１に示すフローシートに従って、上述の本発明の排水の処理方法を汚泥混合処理まで実施した。即ち、工程（１）〜工程（４）まで連続操作条件で実施した。
【００３８】
尚、第１固液分離工程（１）は、Dorr thickenerタイプの沈降槽を初沈槽２として使用して、調整槽１に溜めた排水１０１を低固形分濃度フラクション１０４と高固形分濃度フラクション１０２とに分離した。初沈槽の平均滞留時間は、１．５時間であった。初沈槽における固液分離工程によって得られた高濃度固形分フラクション１０２を分析したところ、以下の表１に示す結果を得た：
【００３９】
【表１】
尚、上記表の結果は、重力沈降分離により高固形分濃度フラクションを更に固液分離処理して上澄液と沈降物とに分離した後の結果である。
【００４０】
得られた低固形分濃度フラクション１０４を粒状化メタン菌を充填したメタン発酵処理槽３に供給してメタン発酵処理に付してメタン発酵処理工程（２）を実施し、それによって得たメタン発酵流出液１０６を活性処理装置７に供給して活性汚泥処理工程（３）に付し、余剰汚泥１２０を得た。
【００４１】
メタン発酵処理槽３および活性処理装置７の仕様ならびにこれらの操作条件は、常套のものであり、その主たる内容は以下の通りであった：
・メタン発酵処理槽（仕様および操作条件）
ＵＡＳＢ方式 容積負荷：10kg-CODcr/m3.d 以下 容積：4,800 m3
・活性汚泥処理装置（仕様および操作条件）
コンクリート製曝気槽 （容積負荷：1.5kg-BOD/m3.d 以下 容積：4,500 m3 ）及び
Dorr thickenerタイプの沈降槽
【００４２】
活性汚泥処理によって得られた余剰汚泥１２０を分析したところ、以下の表２に示す結果を得た：
【００４３】
【表２】
尚、上記表の結果は、高固形分濃度フラクションと同様に、重力沈降分離により余剰汚泥を更に固液分離処理して上澄液と沈降物とに分離した後の結果である。
【００４４】
次に、上述のようにして得た余剰汚泥１２０と初沈汚泥１０２とを汚泥貯槽８に供給してこれらを混合して汚泥混合工程（４）を実施し、汚泥貯槽から排出される混合汚泥１２４を得た。汚泥貯槽の仕様および操作条件は、以下の通りであった：
汚泥貯槽（仕様および操作条件）
コンクリート製 平均滞留時間：3日 容積:1,500 m3
【００４５】
得られた混合汚泥１２４を分析したところ、以下の表３に示す結果を得た：
【００４６】
【表３】
尚、上記表の結果は、多重円盤型脱水機（株式会社ヘリオス製）を用いて混合汚泥を濾過処理して窒素含有液１２８としての濾液と脱水汚泥１２６とに分離した後の結果である。
【００４７】
本発明の処理方法では、得られた混合汚泥を第２固液分離工程に付して、窒素含有液と脱水汚泥とに分離する。この第２固液分離工程は、上述の混合汚泥を分析するに際して実施した固液分離としての濾過と実質的に同様である。従って、第２固液分離工程を実施するまでもなく、上述の濾過処理によって得られる濾液および脱水汚泥は、それぞれ窒素含有液および脱水汚泥に相当するので、表３の濾液中のＴ−Ｎ量は、この実施例において混合汚泥を固液分離した場合に得られる窒素含有液に含まれる窒素量であると推定できる。
【００４８】
高固形分濃度フラクションと余剰汚泥に含まれていた全窒素の量（Ｔ−Ｎ）は、１９４ｋｇ／ｄ（＝１２６＋６８）である。しかるに、混合汚泥に含まれていた全窒素の量は１４４ｋｇ／ｄである。従って、汚泥貯槽８において汚泥を保持している間に混合時に存在していた全窒素の量の約２６％（＝５０／１４４、５０ｋｇ／ｄ）分の窒素が窒素ガスとして除去されたことが分かる。即ち、汚泥貯槽において保持している間に脱窒が生じている。発明者の更なる検討の結果、少なくとも１０時間程度汚泥貯槽にて保持することによって、有意な脱窒が生じることが分かった。
【００４９】
上述のように混合汚泥の濾液は、窒素含有液に相当し、その量は２２０ｍ３/ｄ（＝２２４×０．９８）であり、それに含まれている全窒素の量は１０２ｋｇ／ｄである。この全窒素の量は、高固形分濃度フラクションと余剰汚泥に含まれていた全窒素の量１９４ｋｇ／ｄ（＝１２６＋６８）の約５３％である。また、窒素含有液の量２２０ｍ３/ｄは、排水１００の量（７３００ｍ３/ｄ）の約３％である。
【００５０】
従って、本発明の排水の処理方法では、元の排水の量を基準にして非常に小さい割合の量（３％）の窒素含有液中に元の排水に含まれていた窒素の半分以上（６８％）が存在していることになる。換言すれば、本発明の排水の処理方法では、窒素含有液中に窒素を濃縮することができる。従って、本発明に基づいて混合汚泥を第２固液分離工程にて固液分離することによって得られる窒素含有液を脱窒処理する場合、脱窒装置の規模はより小さくて済むことは明らかである。
【００５１】
尚、上述の混合汚泥の濾液（窒素含有液に相当）に含まれる窒素の内、アンモニア体窒素が約７６％（＝３５２．９／４６３．７）である。このようにアンモニア体窒素の量が比較的多い場合、窒素含有液は、アナモックス処理によって脱窒処理するのが好適である。アナモッスク処理に際しては、含まれているアンモニア体窒素の一部分を予め亜硝酸化してから実施するので、アンモニア体窒素の量が多いと脱窒速度を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の排水の処理方法および処理装置は、ビール製造工場にて生成する排水を処理するのに特に好適であり、図１と図２とを比較すると明らかなように、従来の排水の処理方法において使用していた脱窒槽、曝気槽から脱窒槽への循環、調整槽から脱窒槽への排液の直接供給が不要となる。また、多量の窒素を含む初沈汚泥を活性処理する必要がないので、活性汚泥処理装置の規模を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の排水の処理方法のフローシートを模式的に示す。
【図２】従来技術の排水の処理方法のフローシートを模式的に示す。
【符号の説明】
【００５４】
１…調整槽、２…第１固液分離装置（初沈槽）、３…メタン発酵処理装置、４…脱窒槽、
５…曝気槽、６…沈澱槽、７…活性汚泥処理装置、８…汚泥混合装置（汚泥貯槽）、
９…第２固液分離装置、１０…脱窒装置、２１…脱窒槽、２２…部分亜硝酸化槽、
２３…沈澱槽、１００…排水、１０２…高固形分濃度フラクション、
１０４…低固形分濃度フラクション、１０６…メタン発酵流出液、
１０８…硝酸脱窒菌用の有機物源、１１０…脱窒流出液、１１２…循環流、
１１４…曝気されたメタン発酵流出液、１１６…沈降汚泥、１１８…返送汚泥、
１２０…余剰汚泥、１２２…液体フラクション、１２４…混合汚泥、１２６…脱水汚泥、
１２８…窒素含有液、１３０…部分亜硝酸化処理液、
１３２…部分亜硝酸化窒素含有排水、１３４…脱窒化液。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水、特に窒素分を含む排水、例えば食品系産業（食品製造工場、調味料製造工場等）からの排水の処理方法および処理装置に関する。好ましい一例では、そのような本発明は、食品（調味料を含む）を製造するに際して発生する排水（即ち、食品製造排水）、例えばビール製造工場において生成する排水の処理に適当である。
【背景技術】
【０００２】
例えば図２のフローシートに示すように、食品系産業、例えばビール製造工場から排出される排水１００は処理されている。即ち、貯槽としての調整槽１に貯められた排水１０１は、初沈槽（または初期沈殿槽）２に送られ、そこで沈降作用を利用して、比較的高濃度に固形分（いわゆるＳＳ）を含む、初沈汚泥としての高固形分濃度フラクション１０２と、固形分を低濃度で含む低固形分濃度フラクション１０４とに分離される。
【０００３】
低固形分濃度フラクション１０４は、メタン発酵処理装置３に送られ、そこでメタン発酵処理に付され、含まれている有機分が分解される。メタン発酵処理装置３からの流出液（メタン発酵流出液）１０６は、脱窒槽４に送られて、硝酸脱窒菌によって、そこに含まれている窒素分の一部分が窒素ガスとして除去される。尚、硝酸脱窒菌用の有機物源１０８として、調整槽の排水の一部分が直接脱窒槽４に供給される。
【０００４】
脱窒槽４からの流出液（脱窒流出液）１１０は、曝気槽５および沈澱槽６から成る活性汚泥処理装置７に送られる。曝気槽５と脱窒槽４との間では曝気された液の一部分が循環流１１２としてリサイクルされ、曝気された液の残り１１４が沈澱槽６に送られ、そこで活性汚泥を沈降させる。沈降した活性汚泥１１６を返送汚泥１１８として脱窒槽４にリサイクルすると共に、活性汚泥の成長によって生じる余剰汚泥１２０を汚泥貯槽８に送る。
【０００５】
他方、初沈汚泥としての高固形分濃度フラクション１０２は、メタン発酵を阻害する固形分を多量に含むため、脱窒槽４に直接送られ、メタン発酵流出液１０６と一緒に、上述のように、脱窒処理および活性汚泥処理に付される。
【０００６】
活性汚泥処理では、脱窒流出液１１０を曝気しながら活性汚泥によって含まれている有機分を分解処理し、沈澱槽６にて汚泥分１１６と液体フラクション１２２とに分離され、液体フラクション１２２は、その状態に応じて、そのままの状態で、あるいは更に追加の処理を施した後に、例えば図示するように河川に放流される。
【０００７】
汚泥貯槽８に貯めた余剰汚泥１２４は、脱水機９によって脱水処理に付して、脱水汚泥１２６と液体フラクション１２８とに分離する。脱水汚泥１２６は、例えばコンポスト化する。また、液体フラクション１２８は、調整槽１にリサイクルされ、排水１００と共に、上述のように再び処理される。
【特許文献１】特開平６−１４２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のような排水処理方法において、高固形分濃度フラクション１０２は、メタン発酵処理を阻害するため、メタン発酵処理に付すことができない。従って、脱窒槽４に直接供給して脱窒処理する必要がある。従って、脱窒槽４および活性処理装置７の負荷が大きくなり、これらの装置の規模が大きくなってしまう。その結果、曝気槽５から脱窒槽４への循環流１１２の量が多くなり、そのために必要な動力も大きくなる。また、脱窒菌や活性汚泥の発生量も多くなり、それらを多量に処分する必要がある。
これに加えて、高固形分濃度フラクション１０２に含まれる分解除去すべき窒素成分や炭素成分は高濃度であるため、活性汚泥処理に与える影響が大きい。高固形分濃度フラクション１０２を活性汚泥処理に投入することは、活性汚泥処理でバルキングを起こして処理が悪化するリスクが高くなってしまう。
【０００９】
また、ビール製造工場の排水については、高濃度でホップ成分を含む場合がある。ホップ成分は抗菌性を有するため、そのような排水を上述のような排水処理に付すに際しては、活性汚泥処理に付す排水の量は少ないほど好ましい。
【００１０】
従って、これらの種々の問題点を少しでも緩和できる新たな排水の処理方法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題について鋭意検討した結果、発明者らは、高固形分濃度フラクションを上述のように脱窒処理せずに、低固形分濃度フラクションのみを活性汚泥処理して生じる余剰汚泥を得、余剰汚泥に高固形分濃度フラクションを加えたものに含まれる液体の総和は、元の排水の量と比べて非常に少なくなる（元の排水の量の通常１０％以下、好ましくは５％以下、例えば３％またはそれ以下）。また、そのような液体中に存在する窒素の量が、元の排水に含まれる窒素の量の相当大きい割合である（元の排水に含まれる窒素の量の通常少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％である）ことを見出した。従って、そのような少量の液体について脱窒処理することが非常に効率的であることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１２】
従って、本発明は、食品製造排水の処理方法であって、
（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、
（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、
（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、
（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、
（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および
（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程
を含んで成る処理方法を提供する。この処理方法は、その一部または全部を連続的に実施しても、あるいは回分式に実施してもよい。
【００１３】
更に、本発明は、食品製造排水の処理装置であって、
（ａ）食品製造排水を低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離装置、
（ｂ）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を生成する、メタン発酵処理装置、
（ｃ）メタン発酵流出液を活性汚泥処理し、それによって余剰汚泥を生成する活性汚泥処理装置、
（ｄ）余剰汚泥と初沈汚泥とを混合して混合汚泥を生成する汚泥混合装置、
（ｅ）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離装置、および
（ｆ）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理装置
を含んで成る処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の処理方法では、高固形分濃度フラクションおよび余剰汚泥に含まれる液体、即ち、窒素含有液を脱窒処理するため、脱窒処理に際して処理すべき液体の量が非常に少なくなる。その結果、脱窒処理工程が非常にコンパクトになる。また、従来技術で用いていた脱窒槽は不要となるため、曝気槽から脱窒槽への曝気した液の循環流も不要となり、そのための動力も不要となる。更に、有機物源として、調整槽の排水を脱窒槽へ直接供給することも不要となる。加えて、初沈汚泥は、活性汚泥処理に付されないので、活性汚泥処理の負荷が軽減される。尚、本発明の処理装置を用いてそのような本発明の処理方法を実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の処理方法および処理装置において、食品製造排水とは、食品を製造するに際して生成する排水を意味する。例えば、ビール製造工場、調味料工場等において生成する排水であって、窒素分の除去を行う必要がある排水である。
【００１６】
本発明を適用するのに好適な排水、例えばビール製造工場において生成する排水は、含まれている全窒素の量（Ｔ−Ｎ）が、例えば１０ｍｇ／ｌ〜２００ｍｇ／ｌ、好ましくは２０ｍｇ／ｌ〜１００ｍｇ／ｌの排水である。また、食品製造排水は、通常、炭素分をも含むが、本発明の処理方法が好適な排水は、通常、１０ｍｇ／ｌ〜１０００ｍｇ／ｌ、好ましくは１０ｍｇ／ｌ〜６００ｍｇ／ｌで全炭素（ＴＯＣ）を含む排水である。
【００１７】
本発明の排水の処理装置は、上述の本発明の排水の処理方法を好適に実施できる装置であり、第１固液分離装置（ａ）は、上述の第１固液分離工程（１）を実施する装置であり、メタン発酵処理装置（ｂ）は、上述のメタン発酵処理工程（２）を実施する装置であり、活性汚泥処理装置（ｃ）は、上述の活性汚泥処理工程（３）を実施する装置であり、汚泥混合装置（ｄ）は、上述の汚泥混合工程（４）を実施する装置であり、第２固液分離装置（ｅ）は、上述の第２固液分離工程（５）を実施する装置であり、脱窒処理装置（ｆ）は、上述の脱窒処理を実施する装置である。これらの各装置自体については、常套的に用いられているものであってもよく、本発明の排水の処理方法の各工程に関連する後述の説明が当て嵌まる。
【００１８】
本発明の処理方法において、食品製造排水を固液分離処理する、第１固液分離工程（１）により、排水に含まれる固形分を分離して低固形分濃度フラクションおよびその残りである、高濃度で固形分を含む高固形分濃度フラクションを得る。通常、排水に含まれている固形分は、メタン発酵処理に対して悪影響を与えることがあるので、第１固液分離工程（１）において固形分を高固形分濃度フラクション側に可及的に除去するのが好ましい。高固形分濃度フラクションの固形分は、例えば3,000ｍｇ／ｌ〜100,000ｍｇ／ｌ、好ましくは5,000ｍｇ／ｌ〜80,000ｍｇ／ｌである。
【００１９】
第１固液分離工程は、固液分離操作を実施できるいずれの適当な装置を用いて実施してよい。例えば重力沈降装置、遠心分離機、液体サイクロン、ろ過装置等を第１固液分離装置として使用できる。
【００２０】
本発明の処理方法において、メタン発酵処理工程（２）では、第１固液分離工程（１）により得られた低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付す。このメタン発酵処理は、メタン菌によって低固形分濃度フラクションに含まれる有機物を分解する処理であり、一般的な排水処理において用いられている常套のメタン発酵処理であってよく、常套的に使用されているものをメタン発酵処理装置（ｂ）として使用できる。この工程（２）によって低固形分濃度フラクションがメタン発酵処理された液、即ち、メタン発酵流出液を得る。
【００２１】
本発明の処理方法において、活性汚泥処理工程（３）では、メタン発酵処理工程（２）によって得られるメタン発酵流出液を活性汚泥によって処理する。この活性汚泥処理は、活性汚泥によってメタン発酵流出液に含まれる有機物を分解する処理であり、一般的な排水処理において用いられている常套の活性汚泥処理であってよく、常套的に使用されているものを活性汚泥装置（ｃ）として使用できる。この活性汚泥処理は、曝気槽および沈澱槽によって構成される活性汚泥処理装置によって実施するのが好ましい。
【００２２】
メタン発酵流出液は、沈澱槽からリサイクルされる返送汚泥と共に曝気槽にて曝気された後に沈澱槽に送られ、活性汚泥処理される。活性汚泥処理によって沈澱槽に溜まる汚泥の内、一部分を余剰汚泥として、好ましくは実質的に成長した分に相当する量またはそれに近い量の汚泥を余剰汚泥として、活性汚泥処理の系から外に排出して得ると共に、残りの汚泥を返送汚泥として曝気槽にリサイクルする。
【００２３】
本発明の処理方法において、汚泥混合工程（４）では、第１固液分離工程において得られる高固形分濃度フラクションと、活性処理工程（３）において得られる余剰汚泥とを汚泥混合装置（ｄ）によって混合して混合汚泥を得る。この混合工程は、いずれの適当な方法で実施してもよく、例えば貯槽にこれらの汚泥を供給し、好ましくは供給した汚泥を撹拌によって混合することによって実施する。従って、汚泥混合装置は、例えば単なる槽であっても、あるいは撹拌機を設けた槽であってもよい。
【００２４】
本発明の処理方法において、第２固液分離工程（５）では、汚泥混合工程（４）によって得られた混合汚泥を固液分離処理に付し、液体分としての窒素含有液と固形分としての脱水汚泥とに分離する。この固液分離は、いずれの適当な方法で実施してもよく、脱水汚泥は可及的に水分を含まないのが望ましい。例えば機械的な固液分離方法が第２固液分離工程において好ましく用いられる。具体的には、遠心分離機、濾過器、スクリュープレス・ベルトプレス等を第２固液分離装置（ｅ）として用いて実施できる。尚、固形分としての脱水汚泥は、いずれの適当な方法で処理してよく、例えば、コンポスト化しても、あるいは焼却してもよい。
【００２５】
本発明の処理方法において、脱窒処理工程（６）では、第２固液分離工程（５）によって得られる窒素含有液を脱窒処理装置（ｆ）によって脱窒処理する。この脱窒処理は、いずれの適当な方法で実施してよい。例えば、硝化処理した後に脱窒する方法等の方法を用いることができる。特に好ましい脱窒処理は、アナモックス菌を用いる処理であり、従って、脱窒処理装置はアナモックス菌脱窒処理装置を有して成ってよい。
【００２６】
アナモックス菌を用いる脱窒処理に際して、窒素含有液に含まれる窒素分がアンモニア体窒素を多く含む場合、常套的に窒素含有液を部分的に亜硝酸化する処理に付すのが好ましい。この処理は、いずれの適当な亜硝酸化方法で実施してもよい。例えば、生物的に実施しても、あるいは化学的に実施してもよい。
【００２７】
本発明の排水の処理方法では、元の食品製造排水中に含まれる全窒素の大部分、通常少なくとも５０％が、好ましくは少なくとも６０％が、元の排水の量と比較すると遙かに少量である窒素含有液中に含まれることとなり、そのような少量の窒素含有液に含まれる窒素を脱窒処理工程（６）によって除去すればよいことになる。ビール製造工場において生成する排水に本発明の処理方法を適用する場合、窒素含有液の量は、元の排水（即ち、第１固液分離工程にて固液分離処理する前の排水）の量の約１０％以下、好ましくは５％以下、例えば３％またはそれ以下である。このように脱窒処理すべき窒素含有液の量が少量であるため、脱窒処理工程が非常にコンパクトになる。特に、脱窒処理工程にアナモックス菌を用いると、即ち、いわゆるアナモックス処理すると、脱窒速度が大きくなり、栄養源の供給も不要となるため、脱窒処理工程を効率的に実施できる。
【００２８】
次に、添付図面を参照して、本発明の処理方法および処理装置を更に具体的に説明する。図１は、本発明の排水の処理方法の一具体例をフローシートにて示す。図２を参照して先に説明した排水の処理方法と実質的に同様の装置については、更に、そのような装置から出るストリームについても、図２と同じ番号を用いている。
【００２９】
排水１００は、一旦調整槽１に貯められ、その後、排水１０１として初沈槽２に送られ、そこで第１固液分離装置（ａ）によって第１固液分離工程（１）を実施することによって、排水に含まれる固形分を分離して低固形分濃度フラクション１０４およびその残りである、高濃度で固形分を含む高固形分濃度フラクション１０２を得る。低固形分濃度フラクション１０４は、先と同様に、メタン発酵処理装置３（メタン発酵処理装置（ｂ）に相当）に送られ、そこでメタン発酵処理工程（２）を実施する。
【００３０】
メタン発酵処理装置３からの流出液（メタン発酵流出液）１０６は、活性汚泥処理装置７（活性汚泥処理装置（ｃ）に相当）に送られ、そこで活性汚泥処理工程（３）を実施する。活性汚泥処理装置７は、曝気槽５および沈澱槽６から構成され、曝気槽５で曝気されたメタン発酵流出液１１４が沈澱槽６に送られ、そこで活性汚泥を沈降させる。そして、沈降した活性汚泥１１６の内、その一部分を余剰汚泥１２０として、好ましくは活性汚泥の成長によって生じる汚泥の量に相当する量を余剰汚泥１２０として汚泥貯槽８に送ると共に、残りを返送汚泥１１８として曝気槽５にリサイクルする。尚、沈澱槽６では、固液分離処理が実施され、それによって生成する液体フラクション１２２は、その状態に応じて、そのままの状態で、あるいは更に追加の処理を施した後に、例えば図示するように河川に放流される。
【００３１】
他方、上述の第１固液分離工程（１）にて得られた高固形分濃度フラクション１０２も汚泥貯槽８に送り、汚泥混合装置（ｄ）として機能する汚泥貯槽８にて余剰汚泥１２０と高固形分濃度フラクション１０２とを混合して汚泥混合工程（４）を実施することによって、混合汚泥１２４を得る。汚泥貯槽８に適当な混合手段、例えば撹拌機を設けてよく、別の態様では、そのような手段を設けなくてもよい。
【００３２】
尚、更に検討した結果、汚泥貯槽にて混合汚泥をある程度の時間（バッチ操作する場合は、汚泥貯槽内に溜めた後に貯留している時間、あるいは連続的に操作する場合は平均滞留時間）、例えば少なくとも１０時間滞留させておくと、余剰汚泥および高固形分濃度フラクションに含まれている窒素分が相当減少することが見出された。発明者の検討では、ビール製造工場からの排水の場合、例えば３日間保持しておくと、窒素分が約２５％減少するという結果が得られた。このように汚泥を混合すると、高固形分濃度フラクションの臭気が活性汚泥によって緩和され、また、貯留時間が経過すると、その臭気は更に緩和される。
【００３３】
上述のように得られた混合汚泥１２４を第２固液分離工程（５）に送り、第２固液分離装置（ｅ）によって、窒素含有液としての液体フラクション１２８と固形分としての脱水汚泥１２６とに分離する。この第２固液分離工程はいずれの適当な装置（例えば脱水機、遠心分離機、濾過器等）９を用いて実施してもよい。固形分としての脱水汚泥１２６は、その後、適当な方法で処理してよく、例えば、コンポスト化しても、あるいは焼却してもよい。
【００３４】
第２固液分離工程（５）によって得られる窒素含有液を脱窒処理装置１０に供給し、そこで脱窒処理装置（ｆ）によって脱窒処理工程（６）を実施する。この脱窒処理装置１０は、窒素分が除去される限り、いずれの適当な常套のものであってもよい。この脱窒処理工程は、例えば生物的脱窒処理（例えば、常套の脱窒菌による脱窒処理、アナモックス菌による脱窒処理、硫黄酸化菌による脱窒処理等）、アンモニアストリッピング処理等によって実施することができる。脱窒後の液１３４を、そのまま、あるいは追加の処理を施して調整槽１に戻してこの液を再び上述の排水処理に付してよい。す。尚、図示した態様では、アナモックス菌を用いる脱窒槽２１を有する脱窒処理装置１０を示している。
【００３５】
アナモックス菌を用いる脱窒処理を用いる場合、窒素含有液に含まれる窒素分の多くがアンモニア体窒素として存在する場合、窒素含有液を部分亜硝酸化処理に付してアンモニア体窒素の一部分を亜硝酸体窒素に変換した後に、アナモックス菌によって脱窒処理するのが特に好ましい。この部分亜硝酸化処理は、いずれの適当な亜硝酸化方法で実施してもよい。例えば、生物的に実施しても、あるいは化学的に実施してもよい。
【００３６】
生物的に実施する場合、窒素含有液１２８を部分亜硝酸化槽２２に供給して、そこで亜硝酸菌によって亜硝酸化処理し、処理した液１３０から沈澱槽２３にて部分亜硝酸化窒素含有排水１３２を得、これをアナモックス菌を用いる脱窒槽２１に供給し、そこで、脱窒処理を実施する。尚、図示した態様では、沈澱槽２３にて沈澱する亜硝酸菌１３４を部分亜硝酸化槽２２にリサイクルしている。尚、上述のように脱窒処理することによって得られる脱窒液１３４を調整槽１にリサイクルしてよい。
【実施例１】
【００３７】
ビール製造工場にて生成する排水について、図１に示すフローシートに従って、上述の本発明の排水の処理方法を汚泥混合処理まで実施した。即ち、工程（１）〜工程（４）まで連続操作条件で実施した。
【００３８】
尚、第１固液分離工程（１）は、Dorr thickenerタイプの沈降槽を初沈槽２として使用して、調整槽１に溜めた排水１０１を低固形分濃度フラクション１０４と高固形分濃度フラクション１０２とに分離した。初沈槽の平均滞留時間は、１．５時間であった。初沈槽における固液分離工程によって得られた高濃度固形分フラクション１０２を分析したところ、以下の表１に示す結果を得た：
【００３９】
【表１】
尚、上記表の結果は、重力沈降分離により高固形分濃度フラクションを更に固液分離処理して上澄液と沈降物とに分離した後の結果である。
【００４０】
得られた低固形分濃度フラクション１０４を粒状化メタン菌を充填したメタン発酵処理槽３に供給してメタン発酵処理に付してメタン発酵処理工程（２）を実施し、それによって得たメタン発酵流出液１０６を活性処理装置７に供給して活性汚泥処理工程（３）に付し、余剰汚泥１２０を得た。
【００４１】
メタン発酵処理槽３および活性処理装置７の仕様ならびにこれらの操作条件は、常套のものであり、その主たる内容は以下の通りであった：
・メタン発酵処理槽（仕様および操作条件）
ＵＡＳＢ方式 容積負荷：10kg-CODcr/m3.d 以下 容積：4,800 m3
・活性汚泥処理装置（仕様および操作条件）
コンクリート製曝気槽 （容積負荷：1.5kg-BOD/m3.d 以下 容積：4,500 m3 ）及び
Dorr thickenerタイプの沈降槽
【００４２】
活性汚泥処理によって得られた余剰汚泥１２０を分析したところ、以下の表２に示す結果を得た：
【００４３】
【表２】
尚、上記表の結果は、高固形分濃度フラクションと同様に、重力沈降分離により余剰汚泥を更に固液分離処理して上澄液と沈降物とに分離した後の結果である。
【００４４】
次に、上述のようにして得た余剰汚泥１２０と初沈汚泥１０２とを汚泥貯槽８に供給してこれらを混合して汚泥混合工程（４）を実施し、汚泥貯槽から排出される混合汚泥１２４を得た。汚泥貯槽の仕様および操作条件は、以下の通りであった：
汚泥貯槽（仕様および操作条件）
コンクリート製 平均滞留時間：3日 容積:1,500 m3
【００４５】
得られた混合汚泥１２４を分析したところ、以下の表３に示す結果を得た：
【００４６】
【表３】
尚、上記表の結果は、多重円盤型脱水機（株式会社ヘリオス製）を用いて混合汚泥を濾過処理して窒素含有液１２８としての濾液と脱水汚泥１２６とに分離した後の結果である。
【００４７】
本発明の処理方法では、得られた混合汚泥を第２固液分離工程に付して、窒素含有液と脱水汚泥とに分離する。この第２固液分離工程は、上述の混合汚泥を分析するに際して実施した固液分離としての濾過と実質的に同様である。従って、第２固液分離工程を実施するまでもなく、上述の濾過処理によって得られる濾液および脱水汚泥は、それぞれ窒素含有液および脱水汚泥に相当するので、表３の濾液中のＴ−Ｎ量は、この実施例において混合汚泥を固液分離した場合に得られる窒素含有液に含まれる窒素量であると推定できる。
【００４８】
高固形分濃度フラクションと余剰汚泥に含まれていた全窒素の量（Ｔ−Ｎ）は、１９４ｋｇ／ｄ（＝１２６＋６８）である。しかるに、混合汚泥に含まれていた全窒素の量は１４４ｋｇ／ｄである。従って、汚泥貯槽８において汚泥を保持している間に混合時に存在していた全窒素の量の約２６％（＝５０／１４４、５０ｋｇ／ｄ）分の窒素が窒素ガスとして除去されたことが分かる。即ち、汚泥貯槽において保持している間に脱窒が生じている。発明者の更なる検討の結果、少なくとも１０時間程度汚泥貯槽にて保持することによって、有意な脱窒が生じることが分かった。
【００４９】
上述のように混合汚泥の濾液は、窒素含有液に相当し、その量は２２０ｍ３/ｄ（＝２２４×０．９８）であり、それに含まれている全窒素の量は１０２ｋｇ／ｄである。この全窒素の量は、高固形分濃度フラクションと余剰汚泥に含まれていた全窒素の量１９４ｋｇ／ｄ（＝１２６＋６８）の約５３％である。また、窒素含有液の量２２０ｍ３/ｄは、排水１００の量（７３００ｍ３/ｄ）の約３％である。
【００５０】
従って、本発明の排水の処理方法では、元の排水の量を基準にして非常に小さい割合の量（３％）の窒素含有液中に元の排水に含まれていた窒素の半分以上（６８％）が存在していることになる。換言すれば、本発明の排水の処理方法では、窒素含有液中に窒素を濃縮することができる。従って、本発明に基づいて混合汚泥を第２固液分離工程にて固液分離することによって得られる窒素含有液を脱窒処理する場合、脱窒装置の規模はより小さくて済むことは明らかである。
【００５１】
尚、上述の混合汚泥の濾液（窒素含有液に相当）に含まれる窒素の内、アンモニア体窒素が約７６％（＝３５２．９／４６３．７）である。このようにアンモニア体窒素の量が比較的多い場合、窒素含有液は、アナモックス処理によって脱窒処理するのが好適である。アナモッスク処理に際しては、含まれているアンモニア体窒素の一部分を予め亜硝酸化してから実施するので、アンモニア体窒素の量が多いと脱窒速度を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の排水の処理方法および処理装置は、ビール製造工場にて生成する排水を処理するのに特に好適であり、図１と図２とを比較すると明らかなように、従来の排水の処理方法において使用していた脱窒槽、曝気槽から脱窒槽への循環、調整槽から脱窒槽への排液の直接供給が不要となる。また、多量の窒素を含む初沈汚泥を活性処理する必要がないので、活性汚泥処理装置の規模を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の排水の処理方法のフローシートを模式的に示す。
【図２】従来技術の排水の処理方法のフローシートを模式的に示す。
【符号の説明】
【００５４】
１…調整槽、２…第１固液分離装置（初沈槽）、３…メタン発酵処理装置、４…脱窒槽、
５…曝気槽、６…沈澱槽、７…活性汚泥処理装置、８…汚泥混合装置（汚泥貯槽）、
９…第２固液分離装置、１０…脱窒装置、２１…脱窒槽、２２…部分亜硝酸化槽、
２３…沈澱槽、１００…排水、１０２…高固形分濃度フラクション、
１０４…低固形分濃度フラクション、１０６…メタン発酵流出液、
１０８…硝酸脱窒菌用の有機物源、１１０…脱窒流出液、１１２…循環流、
１１４…曝気されたメタン発酵流出液、１１６…沈降汚泥、１１８…返送汚泥、
１２０…余剰汚泥、１２２…液体フラクション、１２４…混合汚泥、１２６…脱水汚泥、
１２８…窒素含有液、１３０…部分亜硝酸化処理液、
１３２…部分亜硝酸化窒素含有排水、１３４…脱窒化液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品製造排水の処理方法であって、
（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、
（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、
（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、
（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、
（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および
（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程
を含んで成る処理方法。
【請求項２】
食品製造排水は、ビール製造工場にて生成する排水であることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
脱窒処理工程（６）は、アナモックス菌を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
脱窒処理工程（６）は、窒素含有排水を部分亜硝酸化処理した後にアナモックス菌によって処理することを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
【請求項５】
食品製造排水の処理装置であって、
（ａ）食品製造排水を低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離装置、
（ｂ）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を生成する、メタン発酵処理装置、
（ｃ）メタン発酵流出液を活性汚泥処理し、それによって余剰汚泥を生成する活性汚泥処理装置、
（ｄ）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を生成する汚泥混合装置、
（ｅ）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離装置、および
（ｆ）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理装置
を含んで成る処理装置。
【請求項６】
食品製造排水は、ビール製造工場にて生成する排水であることを特徴とする請求項５に記載の処理方法。
【請求項７】
脱窒処理装置（ｅ）は、アナモックス菌脱窒処理装置を有して成ることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の処理方法。
【請求項８】
脱窒処理装置（ｅ）は、窒素含有排水の部分亜硝酸化処理装置を更に有して成り、部分亜硝酸化処理装置からの流出液をアナモックス菌脱窒処理装置に供給することを特徴とする請求項７に記載の処理方法。
【請求項１】
食品製造排水の処理方法であって、
（１）食品製造排水を固液分離処理に付し、低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離工程、
（２）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理に付し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を得るメタン発酵処理工程、
（３）メタン発酵流出液を活性汚泥処理に付し、それによって余剰汚泥を得る活性汚泥処理工程、
（４）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を得る汚泥混合工程、
（５）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離工程、および
（６）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理工程
を含んで成る処理方法。
【請求項２】
食品製造排水は、ビール製造工場にて生成する排水であることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
脱窒処理工程（６）は、アナモックス菌を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
脱窒処理工程（６）は、窒素含有排水を部分亜硝酸化処理した後にアナモックス菌によって処理することを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
【請求項５】
食品製造排水の処理装置であって、
（ａ）食品製造排水を低固形分濃度フラクションと高固形分濃度フラクションとに分離する第１固液分離装置、
（ｂ）低固形分濃度フラクションをメタン発酵処理し、それによってメタン発酵処理したメタン発酵流出液を生成する、メタン発酵処理装置、
（ｃ）メタン発酵流出液を活性汚泥処理し、それによって余剰汚泥を生成する活性汚泥処理装置、
（ｄ）余剰汚泥と高固形分濃度フラクションとを混合して混合汚泥を生成する汚泥混合装置、
（ｅ）混合汚泥を固液分離して窒素含有液と脱水汚泥とに分離する第２固液分離装置、および
（ｆ）窒素含有液を脱窒処理する脱窒処理装置
を含んで成る処理装置。
【請求項６】
食品製造排水は、ビール製造工場にて生成する排水であることを特徴とする請求項５に記載の処理方法。
【請求項７】
脱窒処理装置（ｅ）は、アナモックス菌脱窒処理装置を有して成ることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の処理方法。
【請求項８】
脱窒処理装置（ｅ）は、窒素含有排水の部分亜硝酸化処理装置を更に有して成り、部分亜硝酸化処理装置からの流出液をアナモックス菌脱窒処理装置に供給することを特徴とする請求項７に記載の処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１０１２９６（Ｐ２００９−１０１２９６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７５３３６（Ｐ２００７−２７５３３６）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００００５５）アサヒビール株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００００５５）アサヒビール株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
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