醸造業（酒・ビール・発酵食品）の水処理とは？

発酵・醸造工程から排出される汚水はBOD・COD濃度が高く、日々の安定処理に苦心するケースが少なくありません。

本記事では、醸造業の水質基準や法規制、嫌気性処理などの適した処理プロセス、課題を解決した導入事例を解説します。

醸造業における排水・水処理の特徴

発酵・醸造工程ならではの高負荷な水質や、運用上で発生する変動要因について解説します。

発酵廃液由来の高濃度有機排水

酒類や味噌、醤油などの製造過程で生じる排水は、発酵廃液を多く含んでいます。有機物に加え、窒素やリンなどの栄養塩類も含まれるため、水質は複雑です。

その結果、BOD（生物化学的酸素要求量）やCOD（化学的酸素要求量）の負荷が高くなる傾向にあります。そのため、排水の性状に応じた処理プロセスが求められる要因の一つとなっています。

※参照元：J-STAGE/【PDF】中島 淳、醸造業の排水対策、日本醸造学会誌、1994年、第89巻、第11号、882〜883ページhttps://www.jstage.jst.go.jp/article/jbrewsocjapan1988/89/11/89_11_882/_pdf/-char/ja

季節による仕込み量変動と洗浄排水の多さ

醸造業では、商品の需要や原料の収穫時期に合わせた生産を行うため、繁忙期と閑散期の差が顕著です。それに伴い、排出される水量にも変動が生じます。

さらに、洗瓶工程やタンクの洗浄工程において、まとまった量の洗浄排水が発生する点も特徴です。仕込みのタイミングによって水質や水量が日々変動するため、状況に合わせて処理を行える柔軟な設備設計が必要となります。

醸造業に関わる水質基準・法規制

事業所が注意すべき排水基準の仕組みや、下水道利用時のコストへの影響、地域ごとの規制について見ていきましょう。

下水道法に基づく排水基準と使用料

高濃度の排水をそのまま下水道へ放流する場合は、排水基準を満たす必要があります。また、排水の水質や水量によっては、下水道使用料などの維持管理コストに影響する場合があります。

そのため、自社内で一次処理を行い、水質を改善してから放流することで、維持管理コストの低減につながるケースもあります。なお、具体的な排水基準や使用料の算定方法は、自治体や下水道管理者によって異なるため、事前に確認しておくことが重要です。

各自治体の上乗せ規制と悪臭防止法への対応

国の法令に加えて、各自治体が条例で定める「上乗せ規制」の対象になりやすい点にも注意が必要です。立地する地域によっては、標準よりも厳しい基準値をクリアしなければなりません。

また、発酵廃液を処理する過程では特有の臭気が発生しやすく、悪臭防止法への対応も求められます。水質を浄化するだけでなく、周辺環境や近隣住民への配慮を含めた総合的な対策を講じることが大切です。実際の規制内容については、各自治体の公式情報などをご確認ください。

醸造業向けの主な処理方法・解決策

高濃度な排水や季節による変動に対応するための、処理設備やエネルギー回収の仕組みについて解説します。

嫌気性処理（UASB・メタン発酵）と好気処理

高負荷な排水の処理には、酸素を必要としない微生物を活用する嫌気性処理（UASBやメタン発酵など）が適しています。高濃度の有機物を分解でき、余剰汚泥の発生量を削減できる点がメリットです。

ただし、嫌気性処理だけでは放流基準を満たせない場合があるため、後段に酸素を供給して処理を行う好気処理（活性汚泥法など）を組み合わせるフローが一般的です。この2段階のプロセスにより、水質の浄化を図ります。

MBR（膜分離活性汚泥法）とバイオガス回収

省スペース化や水量の変動対策として採用される技術に、MBR（膜分離活性汚泥法）があります。従来の沈殿池を省くことで設備をコンパクトにでき、活性汚泥濃度を高く維持できるため、負荷変動にも対応しやすい点が特徴です。

さらに、メタン発酵処理の過程で発生するバイオガスを回収し、ボイラーや発電の燃料として再利用する仕組み（創エネ）も活用されるケースがあります。廃棄物をエネルギーに変換することで、環境負荷の低減と運用コストの削減を同時に図ることが可能です。

醸造業の水処理事例

MBR導入により設備をコンパクト化した事例

DHCビールの工場建て替えに伴い、生産設備やタンクの洗浄水などビール工場特有の排水を処理する設備の刷新が必要となったケースです。

水道機工は、沈殿池の代わりに浸漬膜モジュールを用いる膜分離活性汚泥法（MBR）を採用。従来の活性汚泥法よりも濃い汚泥濃度で運転できる特性を活かし、水槽容量を抑えたコンパクトな設備設計を行いました。あわせて処理時間を24時間に設計することで、使用機器の小型化と電気使用量の抑制も図っています。

放流基準値に対しても余裕を持たせた厳しめの処理想定値を設定し、河川放流基準を安定してクリアできる体制を構築しました。

※参照元：水道機工公式HPhttps://www.suiki.co.jp/project/001/

厳しい排水基準への対応とスピーディーな導入を実現

ベンチャーウイスキー（秩父蒸溜所）では、ウイスキーの人気拡大に伴う製造量増加に既設設備が対応しきれず、さらに秩父市の厳格な排水基準値への対応も求められていました。

ドリコは製造工程ごとの排水を綿密に調査・分析したうえで膜分離活性汚泥法（MBR）を採用し、工場生産品のボックスカルバートを水槽躯体に活用する工法により、現場施工期間の短縮も実現。

秩父市の厳しい排水基準値を遵守しながらスピーディな設備導入にも成功。この実績が評価され、後の第2蒸溜所の排水処理設備の依頼にもつながっています。

※参照元：ドリコ公式HPhttps://drico.co.jp/case/178/

季節変動の大きい汚泥負荷に対応した膜交換事例

長野県のビール醸造工場では、汚泥負荷の季節変動が大きく、他社の中空糸膜を用いた排水処理設備の運転管理に苦労していました。

クボタは、メンテナンス性の向上を見込んで既設の膜を液中膜へ置き換える提案を実施。膜分離活性汚泥法（MBR）による処理体制のもと、1日あたり90m³の醸造排水を安定的に処理できる設備へと更新しました。

その結果、原水のBOD値が1,400～8,800mg/Lまで変動する状況でも処理水は0.6mg/Lまで低減するなど、季節変動があっても安定した運転を実現し、清澄な処理水の放流を継続できる体制が整いました。

※参照元：クボタ公式HPhttps://www.kubota.co.jp/product/membrane/casestudy/beer.html

まとめ

醸造業の排水は、高負荷なBOD/CODや季節変動への対応が鍵となります。嫌気性処理やMBRなどの技術を活用することで、安定稼働とコスト削減を両立することが可能です。排水の性状や放流基準は工場ごとに異なるため、自社の排水特性に合わせて処理方式や設備を検討することが重要です。

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