AT392461B

AT392461B - Verfahren zur biologischen beseitigung von diethanolamin

Info

Publication number: AT392461B
Application number: AT2376/87A
Authority: AT
Inventors: Mark Benyaminovich Tsinberg; Tatyana Alexandrovna Surgina; Petr Iliich Gvozdyak
Original assignee: Volgo Ural Ni I Pi Dobyche I P
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1991-04-10
Also published as: ATA237687A

Description

AT 392 461 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die biologische Abwasserreinigung und betrifft ein Verfahren zur biologischen Beseitigung von Diethanolamin aus diethanolaminhältigen Abwässern mittels einer Biozönose von Mikroorganismen.

Die Reinigung von Abwässern mittels Mikroorganismen ist seit langer Zeit bekannt. Z. B. sind in der 5 CH-PS 638 165 Mikroorganismen beschrieben, die Phosphorverbindungen aufnehmen und speichern können. Aus der US-PS 4 274 954 ist ein Mikroorganismus der Gattung Pseudomonas bekannt, der oberflächenaktive Mittel und Detergentien abzubauen vermag.

Die vorliegende Erfindung wird in Betrieben Anwendung finden, in denen Erdgas von schwefelhaltigen Komponenten, beispielsweise von Schwefelwasserstoff und Merkaptanen, gereinigt wird, fit diesen Prozessen 10 verwendet man wässerige Diethanolaminlösung in einer Konzentration von 25 bis 30 %, die der thermischen Desorption zur Beseitigung der genannten schwefelhaltigen Verbindungen und der Reinigung an Aktivkohle in speziellen Adsorbern unterworfen wird, wonach man die gereinigte Diethanolaminlösung dem Produktionszyklus zurückführt.

Abwässer, die in Anlagen für Aminreinigung des Erdgases von schwefelhaltigen Komponenten anfallen, 15 zeichnen sich durch verschiedene Konzentration an Diethanolamin aus und werden in zwei Ströme geteilt: hochkonzentrierte Abwässer mit einem Gehalt an Diethanolamin von 3000 bis 15000 mg/dnP und schwach verunreinigte Abwässer mit einem Gehalt an Diethanolamin von 50 bis 100 mg/dnA

Der erste Abwasserstrom läßt sich gegenwärtig nicht reinigen und wird, um eine Umweltverschmutzung zu verhindern, in unterirdischen Absorptionshorizonten eingelagert. 20 Allerdings kann bei diesem Verfahren die Möglichkeit, daß Verunreinigungen in Oberflächengewässer und in das Grundwasser gelangen, nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Die schwach mit Diethanolamin verunreinigten Abwässer eines Gasverarbeitungswerkes weisen in ihrer Zusammensetzung außer Diethanolamin in geringen Konzentrationen (von 1 bis 50 mg/dm^) Methanol, Mono-, Di- und Polyethylenglykol, Kohlenwasserstoffe des Gaskondensats, Merkaptane, oberflächenaktive Stoffe und 25 Pyridine auf.

Die genannten Abwässer gelangen zu biologischen Reinigungsanlagen, in denen sie mit Belebtschlamm bearbeitet werden.

Gegenwärtig sind in der industriemäßigen Abwasserreinigung biologische Verfahren zum Abbau organischer stickstoffhaltiger Verbindungen unter Zuhilfenahme von Mikroorganismen bekannt. So werden beispielsweise für 30 die Abwasserreinigung in den Betrieben der Anilin- und Farbstoffindustrie, die beispielsweise Anilin, Nitrobenzol, Diphenylanilin enthalten, Mikroorganismen der Gattung Bacillus und Pseudomonas verwendet. Zur Durchführung der Reinigung wird in Abwässer ein Gemisch aus den genannten Mikroorganismen eingeführt, wobei das Verhältnis des Mikroorganismengemisches zum Abwasser von 1:5 bis 1:30 beträgt. Die Mikroorganismen dieses bekannten Verfahrens sind nicht für die Reinigung von Abwässern geeignet, die 35 Diethanolamin aufweisen, weil die zum Einsatz kommenden Mikroorganismen nicht fähig sind, Diethanolamin abzubauen. Die bekannte Technik erfordert außerdem die Verwendung einer großen Anzahl von Mikroorganismen und nimmt längere Zeit in Anspruch (SU-A 812 763, veröffentlicht am 15.3.81, Kl. C02F 3/34).

Bekannt ist auch ein biologisches Verfahren zur Reinigung von Abwässern von Gasverarbeitungsbetrieben mit Belebtschlamm, gemäß dem man als biogenen Zusatz Diethanolamin verwendet, was es ermöglicht, den 40 Salzgehalt in den zu reinigenden Abwässern herabzusetzen und den Grad ihrer Reinigung zu erhöhen (SU-A 835 969, veröffentlicht am 7.6.81, KL C02F 3/02).

Dieses Verfahren ist nur für schwach mit Diethanolamin verunreinigte Abwässer (höchstens 100 mg/dm^) anwendbar.

Wendet man dieses Verfahren bei Abwässern mit höheren Konzentrationen an Diethanolamin an, bewirken die 45 Mikroorganismen des Belebtschlammes nur einen teilweisen Abbau, die Oxidationsfähigkeit der Mikroorganismen nimmt stark ab, wodurch der Grad der Reinigung der Abwässer herabgesetzt wird. Bei einer Konzentration an Diethanolamin von über 2000 mg/dm^ stirbt der Belebtschlamm ab und der Prozeß der Reinigung kommt überhaupt nicht mehr zustande.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung zu entwickeln, 50 in dem solche Mikroorganismen zum Einsatz kommen, die es ermöglichen, hohe Konzentrationen von Diethanolamin in Abwässern abzubauen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im Verfahren zur biologischen Beseitigung von Diethanolamin aus diethanolaminhältigen Abwässern mittels einer Biozönose von Mikroorganismen erfindungsgemäß als Biozönose Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus verwendet, die durch Züchten von Belebtschlamm auf 55 Diethanolamin, Phosphorquellen und Spurenelemente enthaltenen Nährböden erhalten werden, wobei die Biozönose jeweils auf einen nächsten, Diethanolamin in steigender Konzentration von 500 bis 3000 mg/dm^ enthaltenden Nährboden übertragen wird.

Durch die Anwendung dieser Erfindung können Abwässer mit einer Diethanolamin-Konzentraüon von über 1000 mg/dm^ in hohem Maß biologisch gereinigt werden. 60 Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn man die Biozönose der Mikroorganismen den Abwässern in einem -2-

AT 392 461B

Verhältnis von 1:1000 bis 1:5000 zusetzt. Dadurch kann ein Reinigungsgrad von ungefähr 98 bis 99 % »reicht werden. Für die Einhaltung des Reinigungsgrades der Abwässer auf einem Niveau von 98 % ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, daß man die Reinigung bei einem pH-Wert von 7,2 bis 8,8 durchfuhrt 5 Es wird bevorzugt, daß man die Biozönose der Mikroorganismen bei einem pH-Wert des Nährbodens von 7,2 bis 8,8 erhält, wobei der pH-Wert mit steigender Konzentration an Diethanolamin erhöht wird und das Züchten des Belebtschlammes während mindestens 24 h für jede Konzentration an Diethanolamin durchgeführt wird.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den Ausführungsbeispielen und aus der 10 nachstehenden ausführlichen Beschreibung des Verfahrens zur biologischen Beseitigung von Diethanolamin aus diethanolaminhältigen Abwässern »sichtlich.

Von den Erfindern wurde die artspezifische Zusammensetzung der Biozönose der Mikroorganismen und Protozoen des Belebtschlammes von biologischen Reinigungsanlagen in Betrieben zur Verarbeitung von schwefelhaltigem Erdgas untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß im Belebtschlamm Mikroorganismen enthalten 15 sind, die fähig sind, geringe Konzentrationen der in den Abwässern vorhandenen und für die jeweilige Produktion spezifischen aufgelösten organischen Stoffe zu oxidieren.

Es wurde insbesondere nachgewiesen, daß die Oxidation von Diethanolamin durch Bakterien »folgt, die zu der Gattung Bacillus und Pseudomonas gehören.

Diese Tatsache diente als Grund für die Durchführung einer Selektion einer Biozönose, die sich aus beliebigen 20 Mikroorganismen der genannten Gattungen zusammensetzt und die fähig sind, Diethanolamin in Konzentrationen über 1000 mg/dm3 zu oxidieren. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Abwässern, die Diethanolamin enthalten, erfolgt durch Züchten von Mikroorganismen auf Abwässern, die Diethanolamin in einer Konzentration von mindestens 1000 mg/dm3, Spurenelemente und vorher eingeführte Phosphorquellen, beispielsweise Orthophosphorsäure, enthalten. Als Mikroorganismen verwendet man eine Biozönose von 25 Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus, die wie folgt erhalten wird.

Die genannten Mikroorganismen werden mittels natürlicher Auslese beim Züchten des Belebtschlammes selektiert, der bei der biologischen Reinigung von Produktionsabfällen, die bei der Verarbeitung von schwefelwasserstoffhaltigem Erdgas anfallen, eingesetzt wird. Für die natürliche Auslese verwendet man Nährböden, die Diethanolamin in einer Konzentration von 500 bis 30 3000 mg/dnr bei einem pH-Wert des Mediums von 7,2 bis 8,8 »ithalten, wobei d» pH-W»t des Mediums in dem genannten Bereich mit steigender Konzentration an Diethanolamin erhöht wird. Die Zeitdauer des Ziichtens der Mikroorganismen soll mindestens 24 h für jede Konzentration an Diethanolamin bei einer Temperatur von 25 bis 30 °C betragen. Bei der maximalen Konzentration an Diethanolamin in einem Nährboden wird die Auslese der Biozönose der Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus beendet. Hiedurch »hält man eine 35 Biozönose der genannten Mikroorganismen, die fähig ist, hohe Konzentrationen an Diethanolamin abzubauen, und die gegenüber den anderen spezifischen Verunreinigungen von Produktionsabwässem bei der Verarbeitung von schwefelwasserstoffhaltigen Gasen resistent ist

Zur Erreichung eines hohen Grades der Reinigung (99 %) von Abwässern, die über 1000 mg/dm3 Diethanolamin enthalten, ist es zweckmäßig, daß die Biozönose der genannten Mikroorganismen in die zu 40 reinigenden Abwässer in einem Verhältnis von 1:1000 bis 1:5000, bezogen auf das Volumen der Abwässer, eingeführt wird, und der pH-Wert der Abwässer soll zweckmäßigerweise in einem Bereich von 7,2 bis 8,8 gehalten w»den.

Die Selektion der Biozönose der Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus erfolgt gleichzeitig mit der Abwasserreinigung, sodaß die Selektionsstufe die Dau» d» eigentlichen biologischen Reinigung nicht 45 beeinflußt

Beispiel 1

Hochkonzentrierte diethanolaminhaltige Abwässer, die in Anlagen eines Gasverarbeitungsbetriebes zur Aminreinigung von Erdgas von schwefelhaltigen Komponenten anfallen, werden einer biologischen Reinigung 50 unterworfen.

Zur Gewinnung der Biozönose der Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus, die gegen Diethanolamin adaptiert sind, züchtet man einen Belebtschlamm, der aus der Belüftungszone einer Schlammbelebungsanlage (Oxidationsschlammbelebungsanlage) entnommen wird, auf einem Nährboden, der v»schiedene Konzentrationen an Diethanolamin aufweist 55 Abwasser wird bis zu einem pH-Wert von 7,5 mit Orthophosphorsäure neutralisiert, wobei man die erford»liche Phosphormenge einführt. In das neutralisierte Abwasser (mit einem Volumen von 500 dm3) führt man die Biozönose d» Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus in einer Menge von 500 g ein, was einem V»hältnis der Biozönose zum Abwass» von 1:1000 entspricht.

Einem Laborbioreaktor (Fassungsvermögen der Arbeitszone beträgt 3,0 dm3), d» mit der Biozönose der 60 Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus gefüllt ist, fügt man das erwähnte neutralisierte -3-

AT 392 461B

Abwasser mit einem Zusatz der Biozönose (Kenndaten: pH-Wert = 7,5, chemischer Sauerstoffverbrauch = = 1480 mg/drn^, biochemischer Sauerstoffverbrauch = 420 mg/dm^) sowie ausreichend Luft, damit die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Bioreaktor sicher nicht unterhalb 6 mg/dm^ liegt, hinzu. Die Reinigung erfolgt während einer Zeitspanne von 10 Tagen.

Die Kenndaten der Abwasserreinigung sind in nachstehender Tabelle angeführt

Beispiel 2

Die Abwasserreinigung von Diethanolamin »folgt unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen. Die Konzentration an Diethanolamin beträgt jedoch 2000 mg/dm^ bei einem pH-Wert der Abwässer von 8,0, einem chemischen Sauerstoffverbrauch von 3000 mg/dm^ und einem biochemischen Sauerstoffverbrauch von 840 mg/dnA

In die Abwässer mit der genannten Zusammensetzung führt man eine Biozönose der Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus in einer Menge von 170 g ein, was einem Verhältnis der Biozönose zum Abwasser von 1:3000 entspricht, und man führt die Reinigung gemäß Beispiel 1 durch.

Die Kenndaten der Abwasserreinigung sind in der nachstehenden Tabelle angeführt

Beispiel 3

Die Abwasserreinigung von Diethanolamin erfolgt unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen.

Die Konzentration an Diethanolamin beträgt jedoch 3000 mg/dm^ bei einem pH-Wert von 8,8, einem chemischen Sauerstoffverbrauch von 4500 mg/dm^ und einem biochemischen Sauerstoffverbrauch von 1280 mg/dnA In das Abwasser mit der genannten Zusammensetzung führt man eine Biozönose der Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus in einer Menge von 100 g ein, was einem Verhältnis der Biozönose zum Abwasser von 1:5000 entspricht, und die Reinigung erfolgt gemäß Beispiel 1.

Tabelle

Beispiel Nr. Verhältnis d. Biozönose zum Abwasser Kenndaten der Menge von Abwässern vor der Reinigung mg/dm^ chemischer Sauerstoffverbrauch biochemischer Sauer- Dietha-stoffverbrauch nolamin 1 2 3 4 5 1 1:1000 1480 420 1000 2 1:3000 3000 840 2000 3 1:5000 4500 1280 3000 -4-

Claims

AT 392 461B Tabelle (Fortsetzung! Beispiel Nr. Kenndaten der Qualität der gereinigten Abwässer, mg/dnr* Reinigungsgrad, % chemischer biochemischer Dietha- chemischer biochemischer Dietha- Sauerstoff- Sauerstoff- nolamin Sauerstoff- Sauerstoff- nolamin verbrauch verbrauch verbrauch verbrauch 1 6 7 8 9 10 11 1 104 27 20 92 97 98 2 133 38 39 96 95 98 3 207 39 30 95 97 99 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur biologischen Beseitigung von Diethanolamin aus diethanolaminhältigen Abwässern mittels einer Biozönose von Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Biozönose Mikroorganismen der Gattung Pseudomonas und Bacillus verwendet, die durch Züchten von Belebtschlamm auf Diethanolamin, Phosphorquellen und Spurenelemente enthaltenden Nährböden erhalten weiden, wobei die Biozönose jeweils auf einen nächsten, Diethanolamin in steigender Konzentration von 500 bis 3000 mg/dm^ enthaltenden Nährboden übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Biozönose der Mikroorganismen den Abwässern in einem Verhältnis von 1:1000 bis 1:5000 zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reinigung bei einem pH-Wert von 7,2 bis 8,8 durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Biozönose der Mikroorganismen bei einem pH-Wert des Nährbodens von 7,2 bis 8,8 erhält, wobei der pH-Wert mit steigender Konzentration an Diethanolamin erhöht wird und das Züchten des Belebtschlammes während mindestens 24 Stunden für jede Konzentration an Diethanolamin durchgeführt wird.
-5-