食品加工排水用の電気化学的排水処理装置。

I. 製品概要

食品加工廃水は、屠殺および食肉加工、乳製品、醸造（ビール/白酒/黄酒）、飲料製造、穀物および油加工、精糖、デンプン製造、グルタミン酸ナトリウム/酵母製造、水産物加工、酸洗いおよび缶詰などを含む多数のサブセクターから発生します。これは、軽工業部門における水量が多く、汚染負荷が高い典型的なタイプの廃水です。水質の特徴としては、有機物濃度が高く（CODは通常800～10000mg/L、高濃度の工程排水では20000mg/Lを超えるものもあります）、生分解性有機物（タンパク質、脂肪、デンプン、糖、セルロースなど）を多く含み、懸濁物質（SS）、グリース・植物油（FOG）、アンモニアも高濃度に含んでいます。窒素、全リン。廃水は一般に良好な生分解性を持っていますが（B/C は通常 0.3 ～ 0.6）、明らかな阻害問題があります。高濃度のグリースが活性汚泥を覆い、物質移動の阻害につながります。塩分濃度が高い（漬物やソースの廃水）と微生物の活動が阻害されます。断続的な排水は油圧負荷のショックを引き起こします。高い SS は生物系の閉塞と汚泥の増大を引き起こします。廃水には食品添加物の残留物、色素、消毒剤の残留物が含まれていることが多く、これらは微生物に対して一定の阻害効果を持っています。

従来の食品加工廃水の処理ルートは、「物理的前処理（グリッド／スクリーン／油分離器）→浮選・凝集沈殿→嫌気性＋好気性生物処理」というプロセスが一般的でした。しかし、このアプローチは、実際の操作ではいくつかの課題に直面しています。グリース/浮遊固体の除去が不完全で、油の分離と浮遊選鉱の後でも、乳化油と細かく分散した油 (50 ～ 200 mg/L) が残ります。生物系に侵入した高濃度の懸濁物質（SS）は、時間の経過とともに蓄積して汚泥を覆い、汚泥の沈降性能の低下や曝気効率の低下につながります。高 SS は生物システムの閉塞を引き起こします。屠殺場、デンプン加工、製糖からの廃水には、従来の沈降法では完全に除去するのが難しい有機懸濁物質が大量に含まれているため、嫌気/好気システムはパッキンの閉塞や汚泥除去の困難に直面します。高塩分の食品排水（漬物、ソース、醤油など）は生物作用を阻害し、塩分（Cl⁻/Na⁺）が2%～5%に達すると、従来の活性汚泥の浸透圧のバランスが崩れ、COD除去率が大幅に低下します。季節的/断続的な排水により、生物システムが安定して動作することが困難になります。食品加工は多くの場合、季節的 (圧搾期、果物加工期) または断続的であるため、冬季/停止期間中の生物システムの維持と再確立が困難になります。このシステムには、起動期間と順応期間が長い、といういくつかの課題があります。そして排水の色と消毒の問題。醸造、醤油、果汁の製造から出る廃水には高レベルの色素が含まれているため、生化学的処理を行った後でも高い色が持続します。食品廃水には大腸菌群などの微生物の指標もあり、従来の方法では大量の消毒剤が必要になります。

このシステムは電気化学的酸化技術を採用しており、電気酸化分解と電気凝固/電気浮選を統合しており、特に食品加工廃水の特性に適しています。

高濃度の有機廃水（食肉処理場、醸造所など）の場合、直接陽極酸化と電極触媒によりヒドロキシルラジカル（・OH）を生成し、溶存有機物（タンパク質、糖、有機酸など）を直接石化させ、60%～85%のCOD除去率を達成し、後続の嫌気・好気システムに低負荷で安定した品質の流入条件を作り出します。

高塩分の酸洗い/ソース排水の場合、電気化学は高塩分によって阻害されません。塩中のCl-を活性塩素に変換して酸化効率を高め、蒸発や排出前に高塩分の食品廃水を直接処理することができます。

プロセス全体で消費されるのは電力だけです。伝導を助けるために、少量の電解質 (非常に低コストの塩など) を追加できます。有害な化学凝集剤（PAC/PAMの代替）を導入せず、大量の化学スラッジを生成しません。この装置は間欠運転が可能で、すぐに使用できるため、食品加工の季節生産パターンに最適です。

II.食品加工排水処理の難しさと本装置の解決策

Ⅲ．動作原理

食品加工廃水は、粗大固形物を除去するためにスクリーン/グリッドで処理された後、電気化学反応器に入り、電極の作用による複数のメカニズムによって相乗的に浄化されます。

(1) 直接電気酸化 – 溶解有機物の無機化と分解: 食品廃水中の溶解タンパク質、ペプチド、アミノ酸、糖、有機酸、アルコールなどは、アノード表面で直接電子を失い、酸化されます。大きな有機分子の炭素鎖が酸化されて切断され、徐々に小さな有機酸に分解されます。アミノ酸/タンパク質のアミノ基は酸化され、NH3 として放出されます (さらに酸化されて N2 になります)。糖類と有機酸を直接石化してCO₂とH₂Oにし、COD除去率40%～70%（前処理段階）

(2) 間接電解酸化（ただし、OH と活性塩素が主成分） 水の陽極電気分解により OH と活性塩素が生成されます。ヒドロキシルラジカルは、廃水（食品廃水には一定量のNaClが含まれるか、微量の塩が添加されることもあります）中に自然に存在する塩化物イオンを利用して活性塩素（Cl₂、HOCl、OCl⁻）を生成することによって生成されます。ヒドロキシルラジカルは、アノードに直接接触していない溶液中の有機物を無差別に酸化します。活性塩素が残留溶存有機物を拡散・酸化し、排水中のCODとアンモニア性窒素を同時に低減します。

(3) 深部脱色・殺菌 醸造・醤油・ジュース等の食品排水中のカラメル色素、ポリフェノール酸化ポリマー、メイラード反応生成物等の発色団は、ヒドロキシルラジカルや活性塩素により酸化され、共役構造が破壊され、排水は無色透明になります。同時に、活性塩素は廃水中の糞便性大腸菌群やサルモネラ菌などの病原性微生物を効果的に不活化し、排水の微生物指標は基準を完全に満たします。

IV.主な利点（食品加工排水が対象）

V. 技術パラメータ (カスタマイズ可能)

VI.プロセスの場所

オプション 1: 生化学的処理の前の強化された前処理

食品加工排水→バースクリーン・ふるい（粗大固形物の除去）→平衡化槽→電気化学処理装置→油水分離・沈殿（フロック分離）→嫌気・好気生物系→二次沈殿槽→基準適合放流

オプション 2: 生物排水の高度な処理 (標準へのアップグレードまたは再利用)

食品加工排水→前処理→生物系→二次沈殿池→高度電気化学処理装置（残留COD、着色料、全リン、アンモニア性窒素の除去、消毒）→基準を満たす排出・再利用

オプション3：高塩分食品廃水の直接処理（漬物・ソース・醤油）

高塩酸洗・ソース排水 → バースクリーン・均衡槽 → 電気化学処理装置（COD分解＋脱色＋アンモニア態窒素除去） → 排水 → 基準適合放流・蒸発晶析（再資源化）