CZ20004318A3

CZ20004318A3 - Způsob zpracování vodních proudů obsahujících biologické pevné látky

Info

Publication number: CZ20004318A3
Application number: CZ20004318A
Authority: CZ
Inventors: Robert Harvey Moffett
Original assignee: E. I. Du Pont De Nemours And Company
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2001-11-14
Also published as: CN100360437C; CA2330052C; NO20005993L; NO20005993D0; BR9911196A; HUP0101995A2; PL344523A1; EP1089942A1; NZ508464A; HUP0101995A3; AU739608B2; ID27008A; CA2330052A1; CN1303355A; WO1999061377A1; SK17652000A3; JP2003520661A; AU4204599A; NO323051B1

Description

Vynález se týká způsobu čištění neboli vyčištění v podstatě vodných provozních proudů a zejména způsobu separace biologických pevných látek, převážně proteinů, z provozních proudů vznikajících při zpracování potravin, například při zpracování zvířat, zejména drůbeže.

Dosavadní stav techniky

Při zpracování potravin se velké množství biologických pevných látek, například proteinů, cukrů, tuků a olejů ukládá ve vodních proudech, například v odpadní a oplachové vodě při porážce dobytka, při výrobě potravinových produktů a při dalších potraviny zpracovávajících operacích, jakými jsou například extrakce proteinů během zpracování sojových bobů apod. Vodný proud musí být před vypuštěním ze zpracovatelského závodu do komunálního nebo veřejného vodovodního systému čištěn tj . zbaven suspendovaných pevných látek, které jsou z tohoto proudu separovány a izolovány jako hodnotný produkt pro další zpracování. Po separaci a vysušení mohou být biologické pevné látky použity jako potrava pro zvířata, jako hnojivá, jako aditiva ve farmaceutických výrobcích a v produktech osobní hygieny. Izolovaný protein ze sojových bobů může být použit v produktech určených pro děti.

Tyto biologické pevné látky jsou tvořeny částicemi, které mají povrchový náboj. Tyto částice mají zpravidla při

01-2945-00-Če alkalickém a neutrálním pH aniontový povrchový náboj. Povrchový náboj generuje odpudivou sílu mezi částicemi a udržuje je ve vzájemném odstupu. Gravitační síly jednotlivých částic s koloidní velikostí, například částice proteinů jsou nedostatečné na to, aby se tyto částice ve vodné suspenzi usadily. Jednoduché separační metody, například filtrace, jsou při separaci těchto proteinových pevných látek neúčinné, protože při nich dochází k ucpání filtrů nebo k průchodu pevných částic těmito filtry. Separace proteinů může být tedy nízká a/nebo odpadní proud nemusí vyhovovat ekologickým požadavkům kladeným na odpadní proudy vypouštěné ze zpracovatelských zařízení.

Techniky pro odstraňování proteinů, cukrů, tuků a olejů a dalších biologických kontaminujících látek z vodných proudů, vznikajících při zpracování potravin jsou známé. Běžnou praxí používanou při separaci proteinů, tuků a olejů z vodného proudu je vyvločkování pomocí kovových solí, zejména solí železa a/nebo hliníku, a aniontových polymerů. Vzhledem k tomu, že je zcela běžné používání izolovaných proteinů, cukrů, tuků a olejů v živočišné potravě, představují kovové soli, které se používají pro separaci těchto biologicky pevných látek, problém v tom smyslu, že mohou ohrozit zdraví těchto zvířat a případně samotných finálních konzumentů zvířecích produktů. Jde o to, že izolované biologické pevné látky mají vysokou koncentraci kovových solí, které se mohou zabudovat do tkání zvířat a tyto tkáně mohou být následně zkonzumovány lidmi. Kromě toho se kovové soli mohou navázat na fosfáty v potravě a znesnadnit dostupnost těchto fosfátů. Potravinářský průmysl tedy hledá nové alternativy k použití kovových solí při separaci proteinů, cukrů, tuků a olejů z vodných proudů.

01-2945-00-Če • · · · · · ·· ·· · · · « · ···· · * · · • · · · · · · · · » · · · ·· · · · · · • ·· ···· ·· · ···· ·· ·· ·· ·· ···

Přestože byly nalezeny způsoby čištění vodných proudů vznikajících v závodech pro zpracování potravy, které jsou schopny izolovat biologické pevné látky bez potřeby kovových solí, nelze tyto metody považovat za zcela vyhovující, například díky vysokým nákladům vynaloženým na získání potřebných materiálů nebo příliš dlouhé reakční době potřebné pro vyčiření proudu. Vynález poskytuje ekonomický a účinný způsob čiření vodných proudů pocházejících ze zařízení na zpracování potravin a způsob separace a izolace proteinů ve formě vhodné pro následné komerční využití.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje způsob použitelný při čiření vodných proudů obsahujících biologické pevné látky, který je charakteristický tím, že zahrnuje uvedení vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky do kontaktu s účinným množstvím:

(1) aniontového anorganického koloidu; a (2) organického polymeru, který se zvolí ze skupiny sestávající z kationtových polymerů a amfoterních polymerů a jejich směsí a který má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost vyšší než 1 000 000;

za vzniku vyvločkovaných biologických pevných látek.

Vodný proud lze v případě, že je žádoucí snížit pH hodnotu proudu na hodnotu nižší než pH 7, uvést do kontaktu s kyselinou. U konkrétního provedení vynálezu je vodný proud uveden současně do kontaktu s aniontovým anorganickým koloidem a s kyselinou, která redukuje pH. Následné uvedení organického polymeru do kontaktu s proudem způsobí

01-2945-00-Če vyvločkování biologických pevných látek, které lze následně z proudu separovat.

Biologické pevné látky se zpravidla suspendují ve vodních proudech díky povrchovému náboji. Povrchový náboj je závislý na hodnotě pH. Vynález dále poskytuje způsob, který zahrnuje uvedení vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky, jejichž povrch vykazuje místa s negativním nábojem, do kontaktu s účinným množstvím:

(a) prvního organického polymeru, kterým je kationtový polymer redukující počet povrchových míst s negativním nábojem na biologických pevných látkách tak, že se na povrchu biologických pevných látek vytvoří alespoň několik kationtových míst;

(b) aniontového anorganického koloidu; a (c) druhého organického polymeru, který se zvolí ze skupiny sestávající z kationtových a amfoterních polymerů a jejich směsí;

za vzniku vyvločkovaných biologických pevných látek. Alternativně, pokud je aniontovým anorganickým koloidem koloid na bázi siliky, potom se druhý organický polymer může zvolit ze skupiny sestávající z kationtového polymeru, aniontového polymeru a amfoterního polymeru a jejich směsí.

Celá řada zpracovatelských závodů generuje vodné proudy, které obsahují biologické pevné látky jako například proteiny, cukry, tuky a oleje, a které je třeba před vypuštěním ze zpracovatelského závodu zbavit potenciálně hodnotných biologických pevných látek. Tyto vodné proudy jsou často vypouštěny ze závodů na zpracování potravin a obsahují přibližně 0,01 % hmotn. až 5 % hmotn. Vynález poskytuje způsob čištění těchto proudů, založený na vyvločkování těchto pevných látek a případnou izolaci

01-2945-00-Če biologických pevných látek, které lze následně použít například v potravě pro zvířata.

Výraz „vyvločkování, jak je zde definován, označuje izolaci suspendovaných biologických pevných látek z proudu obsahujícího biologické pevné látky, při které se biologické pevné látky agregují a separují na hladině nebo na dně proudu, ve kterém byly před tím suspendovány. Vločkování produkuje vyvločkovaný materiál, který lze, pokud je to žádoucí, fyzicky oddělit od zbývajícího proudu.

Materiály

Vodný proud

Způsob podle vynálezu lze aplikovat na vodný proud, který může pocházet z libovolného zpracovatelského závodu produkujícího vodný proud obsahující biologické pevné látky, například závodu na zpracování potravin. Vodné proudy obsahující proteiny, tuky a olej vznikají pro potravinářské účely například na jatkách a v závodech pro zpracování zvířat a pro zpracování dalších potravin. Jatka a zpracovatelská zařízení zahrnují závody pro zpracování dobytka, vepřů, drůbeže a mořských živočichů. Další závody pro zpracování potravin zahrnují závody pro zpracování zeleniny, obilovin a mlékárny, například závody pro zpracování sojových bobů, rýže, ječmene, sýrů a syrovátky; zařízení pro mletí škrobů a obilovin za mokra a rovněž pivovary, lihovary a vinařské závody. Biologické pevné látky přítomné ve vodních proudech pocházející z těchto zpracovatelských závodů mohou kromě proteinů, tuků a olejů zahrnovat cukry, škroby a další uhlohydráty. Při zpracování sojových bobů se do vodného proudu například extrahují

01-2945-00-Če

• · « ···· ·· · φ φ · φ φφ ·· «« ·· · · · proteiny, které se z tohoto vodního proudu následně izolují. Vynález je vhodný zejména pro zpracování proudů pocházejících ze závodů pro zpracování zvířat a zejména pro zpracování drůbeže.

Vynález je použitelný v rámci běžných operací, při kterých dochází ke zpracování potravin a které produkují vodné suspenze biologických pevných látek, nicméně je třeba si uvědomit, že vynález je rovněž využitelný při zpracování vodných suspenzí biologických pevných látek vznikajících při zpracování potravinových (živočišných nebo rostlinných) materiálů, které mohou mít nepotravinové finální využití. Izolované proteiny lze například použít v určitých kosmetických přípravcích a dalších produktech určených pro péči o pleť. I škrob má celou řadu nepotravinových využití například v papírenství. Vynález je tedy obecně využitelný při zpracování libovolného vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky a pocházejícího z nepotravinářského zpracovatelského zařízení. Biologické pevné látky, jak jsou popsány výše, jsou zpravidla suspendovány v podstatě ve vodním proudu, nicméně významné množství biologických pevných látek může být rovněž v tomto proudu rozpuštěno, přičemž množství rozpuštěných biologických pevných látek závisí na vlastnostech proudu nebo biologických pevných látek, jakými jsou například pH hodnota, slanost a další parametry.

Aniontový anorganický koloid

Aniontové anorganické koloidy použitelné při provádění způsobu podle vynálezu mohou zahrnovat aniontové anorganické koloidy na bázi siliky nebo aniontové

01-2945-00-Če • · · 4 4 · 4 · 4 · • 444 · 4 ·· *· ·♦ · · · anorganické koloidy na jiné bázi a jejich směsi. Aniontové anorganické koloidy na bázi siliky zahrnují neomezujícím způsobem koloidní siliku, koloidní siliku modifikovanou hliníkem, polysilikátové mikrogely, polyaluminosilikátové mikrogely, kyselinu polysilikonovou a mikrogely kyseliny polysilikonové a jejich směsi. Aniontové anorganické koloidy na jiné bázi zahrnují jíly a zejména koloidní bentonitové jíly. Další aniontové anorganické koloidy zahrnují koloidní cín a titanylsulfát.

Aniontové anorganické koloidy použitelné v rámci tohoto vynálezu mohou mít formu koloidního silikonového sólu obsahujícího přibližně 2 % hmotn. až 60 % hmotn. SiO₂, výhodně přibližně 4 % hmotn. až 30 % hmotn. SiO₂. Koloid může mít částice, alespoň s povrchovou vrstvou hlinitokřemičitanu nebo může být tvořen hliníkem modifikovaným silikovým gelem. Částice koloidní siliky v sólech mají zpravidla specifický měrný povrch 50 m²/g až 1000 m²/g, výhodněji přibližně 200 m²/g až 1000 m²/g a nejvýhodněji 300 m²/g až 700 m²/g. Silikový sol může být stabilizován alkálií v molárním poměru SiO₂: M₂O od 10:1 do 300:1, výhodně od 15:1 do 100: (M znamená sodík, draslík, lithium a amoniovou skupinu. Koloidní částice mají velikost menší než 60 nm, přičemž průměrná velikost částic je menší než 20 nm a nejvýhodněji je průměrná velikost částic přibližně 1 nm až 10 nm.

Mikrogely se liší od koloidní siliky tím, že jejich částice mají zpravidla měrný povrch 100 m²/g nebo vyšší a jsou tvořeny částicemi siliky o průměru 1 až 2 nm, které jsou vzájemně svázány v řetězcích a tvoří trojrozměrnou síť. Polysilikátové mikrogely, které jsou rovněž známy jako aktivní siliky mají poměry SiO2: Na₂O 4:1 až přibližně 25:1 a jsou diskutovány na straně 174 až 176 a 225 až 234

01-2945-00-Če • · • *· · · « «· ·· · ·· · «♦♦· ···· • · · « ♦· ··;

···· ·· ·· «· ·· · · · publikace „The Chemistry of Silica, jejímž autorem je Ralph K. Her a kterou publikoval John Wiley and Sons, N. Y., 1979. Jako kyselina polykřemičitá jsou zpravidla označovány ty křemičité kyseliny, které byly vytvořeny a částečně zpolymerovány při pH hodnotách 1 až 4 a které obsahují částice siliky, jejichž průměr je zpravila menší než 4 nm, které následně zpolymerizují do řetězců a vytvoří trojrozměrné sítě. Kyselinu polykřemičitou lze připravit způsoby popsanými v patentech US 5,127,994 a 5,626,721. Polyhlinitokřemičitany jsou mikrogely polykřemičitanů nebo kyseliny polykřemičité, do jejichž částic a/nebo na povrch jejichž částic byl zabudován hliník. Lze připravit polykřemičitanové mikrogely, polyhlinitořemičitanové mikrogely a polykřemičitanovou kyselinu a stabilizovat je při kyselém pH. Zjistilo se, že lepších výsledků lze dosáhnout při použití větších mikrogelových částic, přičemž nejlepší výsledky poskytly mikrogelové částice větší než 10 nm. Velikost mikrogelu lze zvýšit libovolnou známou metodou například stárnutím mikrogelu, změnou pH hodnoty, změnou koncentrací nebo dalšími metodami, které jsou odborníkům v daném oboru známy.

Polykřemičitanové mikrogely a polyhlinitokřemičitanové mikrogely použitelné v rámci vynálezu se běžně připravují aktivací křemičitanu alkalických kovů za podmínek popsaných v patentech US 4,954,220 a 4,927,498. Nicméně lze použít i jiné metody. Polyhlinitokřemičitany lze například připravit okyselením křemičitanu minerálními kyselinami obsahujícími rozpuštěné hlinité soli způsobem popsaným v patentu US 5,482,693. Alumino/silikové mikrogely lze připravit okyselením křemičitanu přebytkem kamence způsobem, který popisuje patent US 2,234,285.

01-2945-00-Če

• 9« · 9 9	99 99 9 9 9 « • · · ·	9 9 ♦ · • ·	9 9
9 9	99 99	9 9	« 9

Jako aniontový anorganický koloid lze v rámci vynálezu kromě konvenčních silikových solů a silikových mikrogelů použít i silikové sóly, které jsou popsány v evropských patentech EP 491879 a EP 502089.

Aniontové anorganické koloidy se používají v účinném množství společně s organickým polymerem při přípravě vyvločkovaných biologických pevných látek. Účinné množství se může pohybovat přibližně od 1 mg/1 do 7500 mg/1, vyjádřeno jako hmotnost pevných látek například SiO₂ a vztaženo k hmotnosti roztokou vodního proudu. Výhodné rozmezí se pohybuje přibližně od 1 mg/1 do 500 mg/1, v závislosti na volbě aniontového anorganického koloidu. Výhodným rozmezím pro zvolené aniontové anorganické koloidy je rozmezí od 2 mg/1 do 500 mg/1 pro polykřemičitanovou kyselinu nebo polykřemičitanové mikrogely; od 4 mg/1 do 1000 mg/1 pro koloidní siliku a od 2 mg/1 do 2000 mg/1 pro anorganické koloidní jíly, například pro bentonit.

Organické polymery

Organické polymery použitelné v rámci vynálezu zahrnují kationtové a amfoterní polymery a jejich směsi. Organické polymery budou mít zpravidla číselnou průměrnou molekulovou hmotnost vyšší než 1 000 000. Tyto polymery jsou zpravidla označovány jako „polymery s vysokou molekulovou hmotností.

Kationtové organické polymery s vysokou molekulovou hmotností zahrnují kationtový škrob, kationtovou guarovou gumu, chitosan a syntetické kationtové polymery s vysokou molekulovou hmotností například kationtový polyakrylamid. Kationtové škroby zahrnují škroby vytvořené reakcí škrobu s

01-2945-00-Če

9 «

• · · A ♦ ···

A A · 9 « · terciálním nebo kvarterním aminem, které poskytnou kationtové produkty se stupněm substituce od 0,01 do 1,0 obsahující přibližně 0,01 % hmotn. až 1,0 % hmotn. dusíku. Vhodné škroby zahrnují bramborový škrob, kukuřičný škrob, pšeničný škrob, rýžová škrob a ovesný škrob. Kationtovým organickým polymerem s vysokou molekulovou hmotností je výhodně polyakrylamid.

Kationtové organické polymery s vysokou molekulovou hmotností se používají v účinném množství společně s aniontovým anorganickým koloidem při přípravě vyvločkovaných biologických pevných látek. Účinné množství kationtového polymeru se může pohybovat přibližně od 1,2 do 5000 mg/1, vztaženo k hmotnosti roztoku vodního proudu. Výhodným rozmezím je rozmezí přibližně od 1 mg/1 do 2500 mg/1.

Amfoterní polymery zahrnují amfoterní škrob, guarovou gumu a syntetické amfoterní organické polymery s vysokou molekulovou hmotností. Amfoterní polymery se zpravidla používají ve stejném množství jako kationtové polymery s vysokou molekulovou hmotností.

Vynález dále zahrnuje způsob, jehož součástí je uvedení vodního proudu obsahujícího biologické pevné látky, na jejichž povrchu se nacházejí místa se záporným nábojem, do kontaktu s účinným množstvím prvního organického polymeru, které vede ke snížení počtu povrchových míst se záporným nábojem. Prvním organickým polymerem je kationtový polymer, který se použije ke snížení počtu povrchových míst se záporným nábojem a k poskytnutí povrchových kationtových míst. Účinným množstvím je zpravidla množství dostatečné pro neutralizaci alespoň 1 %, a výhodně alespoň 10 % povrchových míst biologických pevných látek se záporným

01-2945-00-Če • · ··· · » « * • · • · ·» • · · <

• * ·· nábojem. Pro tento účel lze použít kationtové organické polymery s nízkou molekulovou hmotností, kationtové organické polymery s vysokou molekulovou hmotností nebo jejich směsi. Výhodné jsou kationtové organické polymery s nízkou molekulovou hmotností pro vysokou koncentraci kationtů a nízkou cenu.

Použitelnými kationtovými polymery s vysokou molekulovou hmotností jsou výše popsané kationtové polymery.

Použitelné kationtové polymery s nízkou molekulovou hmotností mají číselnou průměrnou molekulovou hmotnost v rozmezí přibližně od 2000 do 1 000 000, výhodně od 10 000 do 500 000. Polymerem s nízkou molekulovou hmotností mohou být například polyethylenimin, polyaminy, polykyandiamidoformaldehydové polymery, amfoterní polymery, diallyldimethylamoniumchloridové polymery, diallylaminoalkyl(meth)akrylátové polymery a dialkylaminoalkyl(meth)akrylamidové polymery, kopolymer akrylamidu a diallyldimethylamoniumchloridu, kopolymer akrylamidu a diallylaminoalkyl(meth)akrylátů, kopolymer akrylamidu a diallylaminoalkyl(meth)akrylamidů a polymer dimethylaminu a epichlorhydrinu. Tyto polymery jsou popsány v patentech US 4,795,531 a 5,126,014.

První organický polymer, tj. kationtový organický polymer s vysokou nebo nízkou molekulovou hmotností nebo jejich směsi, se přidá v množství účinném pro redukci počtu povrchových míst se záporným nábojem na biologických pevných látkách. Účinné množství závisí na několik faktorech. Mezi tyto faktory lze zařadit počet povrchových míst se záporným nábojem na biologických pevných látkách přítomných ve vodním proudu, typbiologické pevné látky a pH hodnotu vodného proudu. Účinné množství lze stanovit pomocí

01-2945-00-Če	12	4 4 4 44 4 44 4 4 4 4 4 4 4 · « 4 4 4 4 4 4444 ·4 «4	44 ♦ 4 4» 44 4 4*4 44 4	4 4 • 4 4 • 4 4 4 4 «44
dostupných a v	daném oboru	známých technik,	například
pomocí koloidní	titrace. Toto	množství se	bude	zpravidla
pohybovat v rozmezí přibližně	od 0,01 mg/1	do 10	000 mg/1

polymeru, vztaženo k celkové hmotnosti proudu.

Po ošetření prvním organickým polymerem se na vodní proud působí druhým organickým polymerem. Volba druhého organického polymeru bude záviset na použitém aniontovém anorganickém koloidu. Druhý organický polymer lze zvolit ze skupiny sestávající z kationtového a amfoterním polymeru a jejich směsí pro libovolný aniontový anorganický koloid. Pokud se použije aniontový anorganický koloid na bázi siliky, potom se druhý organický polymer zvolí ze skupiny sestávající z aniontových, kationtových a amfoterních polymerů a jejich směsí. Kationtové a amfoterní polymery jsou popsány výše, přičemž lze použít jak polymery s vysokou molekulovou hmotností, tak s nízkou molekulovou hmotností.

Aniontové polymery, které lze použít v rámci způsobu podle vynálezu mají číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň 500 000 a stupeň aniontové substituce alespoň 1 % mmol. Aniontové polymery s číselnou průměrnou molekulovou hmotností vyšší než 1 000 000 jsou považovány za výhodné. Stupeň aniontové substituce se výhodně pohybuje od 10 do 70 % mmol.

Příklady použitelných aniontových polymerů zahrnují vodou rozpustné vinylové polymery obsahující akrylamid, kyselinu akrylovou, akrylamido-2-methylpropylsulfonát a/nebo jejich směsi a rovněž může zahrnovat hydrolyzované akrylamidové polymery nebo kopolymery akrylamidu nebo jeho homologu, jakým je například methakrylamid, s kyselinou akrylovou nebo jejím homologem, jakým je například kyselina

01-2945-00-Če • · ··· · • · • » · · • · · · · • · ♦· » · · » · · · * · · · · · · · · · · · · · ···· ·· ·· *♦ ·* ··· methylkrylová, nebo i s dalšími monomery, jakými jsou kyselina maleinová, kyselina itaková, kyselina vinylsulfonová, akrylamido-2-methylpropylsulfonát a další monomery obsahující sulfonát. Aniontové polymery jsou dále popsány například v patentech US 4,643,801; 4,795,531; a

5,126,104.

Dalšími použitelnými aniontovými polymery jsou například aniontový škrob, aniontová guarová guma a aniontový polyvinilacetát.

Případné složky

Pokud je to žádoucí, může být pH hodnota vodního proudu přidáním kyseliny nejprve snížena na hodnotu nižší než pH 7. K tomuto účelu se výhodně používají minerální kyseliny, jakými jsou například kyselina sírová, kyselina chlorovodíková a kyselina dusičná. Další použitelné kyseliny zahrnuje neomezujícím způsobem oxid uhličitý, sulfonové kyseliny a organické kyseliny, jakými jsou například karboxylové kyseliny, akrylové kyseliny a kyselé aniontové anorganické koloidy, částečně neutralizované kyseliny, v nichž je 1 nebo více protonů nahrazeno kovem nebo amoniovým iontem, a jejich směsi. Kyselé aniontové anorganické koloidy zahrnují neomezujícím způsobem kyselinu polykřemičitou s nízkou molekulovou hmotností, mikrogely kyseliny křemičité s vysokou molekulovou hmotností, kyselé polyhlinitokřemičitany a kyselinou stabilizované polykřemičitanové mikrogely. Příklady kyselinou stabilizovaných polykřemičitanových mikrogelů jsou popsány v patentech US 5,127,994 a 5,626,721.

01-2945-00-Ce

0» 0* • * 0 ·

0 ♦♦

0 0 0· 00

V rámci způsobu podle vynálezu lze případně použít kovové soli. Zvláště výhodnými kovy jsou železo a hliník. Kyselé kovové soli lze použít pro redukci pH hodnoty a jako dárce náboje.

Způsob

Způsob podle vynálezu zahrnuje zpracování vodního proudu obsahujícího biologické pevné látky, například proteiny, které redukuje množství suspendovaných pevných látek (měřeno na základě turbidity) a případně separuje biologické pevné látky. Biologické pevné látky lze izolovat za účelem jejich následného použití. Je třeba si uvědomit, že tento způsob může zahrnovat jak redukci suspendovaných biologických látek, tak rozpustných materiálů, které jsou přítomny v krvi a v cukrech.

Způsob podle vynálezu zahrnuje zpracování vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky uvedením tohoto proudu do kontaktu s aniontovým anorganickým koloidem a organickým polymerem. Vodný proud může pocházet z celé řady různých procesů, které takové proudy generují, například ze zpracování živočišných a rostlinných potravin, včetně zpracování pro nepotravinové účely. Organický polymer se zvolí ze skupiny sestávající z kationtovým a amfoterních polymerů majících číselnou molekulovou hmotnost větší než 1 000 000 a jejich směsí. Vodný proud se případně kontaktuje s kyselinou, která sníží pH hodnotu proudu na hodnotu nižší než pH 7. Případně lze přidat kovovou sůl zejména sůl železa nebo hliníku. Tato reakční činidla, aniontový anorganický koloid, organický polymer a případně kyselinu a/nebo kovovou sůl lze kontaktovat s vodním

01-2945-00-Če	15	• · »»»« • 4 4 • 4 • 4 4 4··« 44	4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 4· *·	44 4 4 4 44 ♦ 44 4 4 4 4 4 4 4 4
proudem v libovolném	po sobě	jdoucím	pořadí	nebo lze
několik složek kontaktovat s	vodným	proudem	najednou.
U jednoho konkrétního	provedení	se vodní proud	kontaktuj e

současně s kyselinou a aniontovým anorganickým koloidem.

K případné redukci pH hodnot vodního proudu na hodnotu nižší než pH 7 lze použit libovolnou kyselinu, například výše popsané kyseliny. Pokud se ke snížení pH hodnoty vodního proudu na hodnotu nižší než pH 7 použije kyselinový aniontový anorganický koloid, potom není k vyvločkování biologických pevných látek ve vodném proudu zapotřebí žádný další zdroj kyselého nebo aniontového anorganického koloidu.

Vodní proud se uvede do kontaktu aniontovým anorganickým koloidem a organickým polymerem. Toto lze provádět před, současně nebo po redukci pH hodnoty vodného proudu na hodnotu nižší než pH 7, pokud je pH redukční krok vyžadován. Anorganický koloid a organický polymer lze do kontaktu s vodním proudem uvést odděleně nebo společně. Uvedení aniontového anorganického koloidu a organického polymeru do kontaktu s vodním proudem produkuje vyvločkované biologické pevné látky.

Vyvločkované biologické pevné látky lze ze zpracovaného proudu případně separovat běžnými separačními způsoby, jakými jsou sedimentace, vločkování, filtrace, odstřeďování, dekantace nebo kombinace těchto způsobů. Izolované pevné biologické látky lze následně regenerovat a použít v celé řadě aplikací. Rovněž bylo překvapivě zjištěno, že biologické pevné látky izolované tímto způsobem z vodného roztoku zapáchají při sušení méně než biologické pevné látky izolované způsobem, který jako součást vločkovacího systému používá chlorid železitý.

01-2945-00-Če ·· tt 99 « · · · · 9 · · • · « · ·♦ · 9 · • ·«»···*·· 9 · · · » 9 9 9 9 9

9999 99 99 99 99 999

Obecně se předpokládá, že biologické pevné látky, jakými jsou například proteiny, suspendované ve vodních proudech nesou povrchové záporné náboje. Vynález tedy poskytuje způsob, který zahrnuje uvedení vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky do kontaktu s účinným množstvím prvního organického polymeru pro redukci počtu povrchových míst se záporným nábojem na suspendovaných biologických pevných látkách ve vodném proudu. Prvním organickým polymerem je kationtový polymer, který se použije v množství udílejícím biologickým pevným látkám určité množství míst s kladným nábojem. Dostatečným kationtovým polymerem pro tento účel je kationt, který neutralizuje alespoň 1 % a výhodně alespoň 10 % povrchových míst s nezáporným nábojem na biologických pevných látkách. Prvním organickým polymerem může být kationtový organický polymer s vysokou molekulovou hmotností nebo kationtový organický polymer s nízkou molekulovou hmotností. Za výhodný je považován kationtový organický polymer s nízkou molekulovou hmotností.

Aniontový anorganický koloid a sekundární organický polymer se uvedou do kontaktu s vodným proudem před, po nebo současně s prvním organickým polymerem a cílem těchto složek je produkovat vyvločkované biologické pevné látky ve vodním proudu. Druhý organický polymer se zvolí ze skupiny sestávající z kationtového polymeru, amfoterního polymeru a aniontového polymeru a jejich směsí, v závislosti na zvoleném aniontovém anorganickém koloidu. Pro libovolný anorganický koloid lze druhý organický polymer zvolit ze skupiny sestávající z kationtového a amfoterního polymeru a jejich směsí. V případě, že se použije aniontový anorganický koloid na bázi siliky, potom lze druhý organický polymer zvolit ze skupiny sestávající z

01-2945-00-Če ·« ··«· *· «« »· « * · 4 4 4 4 4 « 4 ·· • · » · m 4 · · • · · » 4 4 · 4 · · 4 • 4 4 4 4 4 4 · 4 ·

4444 »4 44 4« «4 ··· aniontového, kationtového a amfoterního polymeru a jejich směsí.

Vyvločkované biologické pevné látky lze separovat a regenerovat v daném oboru známými technikami.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Vzorek oplachové vody obsahující přibližně 1000 mg/1 biologických pevných látek, které obsahovaly nevyvločkovaný protein, se získal ze závodu na zpracování drůbeže Eastern Shore. Počáteční turbidita byla vyšší než 200. Počáteční pH hodnota byla přibližně 7.

Ve všech bězích se do kádinky přidala následující reakční činidla: kationtový polyakrylamid s vysokou molekulovou hmotností Percol 182 (od společnosti Ciba Specialty Chemicals, Basel, Švýcarsko, 8 mg/1), roztok silikového mikrogelu Particol MX (120 mg/1)(vypočteno pro SiO₂) od společnosti E.I.duPont de Nemours and Company, lne., Wilmington, De. Udávaná množství byla vztažena ke hmotnosti roztoku oplachové vody.

Reakční činidla se přidala následujícím způsobem:

(1) 250 ml oplachové vody se míchalo střední rychlostí pomocí magnetického míchadla Fisher Scientific Model #120 MR od společnosti Fisher Scientific, Pittsburgh, PA. Hodnota pH se nastavila přidáním naředěného hydroxidu sodného nebo kyseliny sírové na hodnotu uvedenou v tabulce 1.

(2) v čase 0 se přidal kationtový polyakrylamid;

(3) v první minutě se přidal silikový mikrogel;

01-2945-00-Če «99«

99 *

9 9 9 9 9 9 9 9 99 • 9 9 9 »9 9 · 9 • 9 9 9 9« 9 9 9 « * • 9 9 «999 9* 9 •999 99 99 99 *9 999 (4) v druhé minutě se snížila rychlost míchadla;

(5) ve čtvrté minutě se míchadlo zastavilo a vyvločkované pevné látky se nechaly usadit na dně kádinky;

(6) v 10. minutě se za použití přístroje Hach Ratio Turbidity Meter od společnosti Hach Company, Loveland, CO, změřila turbidita oplachové vody v NTU jako indikace vyčiření vody a schopnosti izolovat protein;

(7) ve 20. minutě se přidala druhá dávka polyakrylamidu (8 ppm) a rychlost míchadla se nastavila na střední rychlost;

(8) ve 21. minutě se rychlost míchadla snížila a ve

23. minutě se míchadlo zcela zastavilo; a (9) turbidita se měřila ve 30. minutě;

Tabulka 1

Běh	pH oplachové vody	turbidita
10. min	30. min
1	8,0	88	63
2	6, 9	79	55
3	6, 5	77	42
4	5,5	25	2
5	4,5	30	1
6	3,5	10	2

Jak je patrné z tabulky 1, po přidání kationtového polymeru a silikového mikrogelu došlo k poklesu turbidity. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při nižších hodnotách pH. Hodnoty turbidity zlepšené druhým přidáním polyakrylamidu byly nej lepší opět při pH nižším než 7.

«· ····

01-2945-00-Če »» 4* ·· · • · · t · · « · · ·· • 4 » · ·· 4 4 · • · 4 · 4 · · 4 4 · 4 • · 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4· 4» 4« 44 44 4· 4

Příklad 2

V tomto příkladu se použila oplachová voda použitá v příkladu 1, která obsahovala několik odlišných aniontových anorganických koloidů. Použily se následující aniontové anorganické koloidy:

Ludox	SM koloidní silikát,	30	% hmotn.	silikového	sólu,
měrný	povrch 300 m²/g;
Ludox	HS-30 koloidní silikát,	30	% hmotn.	silikového	sólu,
měrný	povrch 230 m²/g;
Ludox	130 koloidní silikát,	30	% hmotn.	silikového	sólu,
měrný	povrch 130 m²/g;

Koloidní siliky Ludox poskytuje společnost E.I.duPont de Nemours and Company, Wilmington, DE;

BMA-670 s nízkou „S hodnotou koloidního silikového sólu, měrný povrch 850 m²/g od společnosti Eka Chemicals AB, Bohuš, Švédsko;

koloidní silikový sol, 4 nm, měrný povrch 750 m²/g od společnosti Nalco Chemical Company, Naperville, 111; Particol MX, polykřemičitanový mikrogel, měrný povrch 1200 m²/g dostupný od společnosti E.I.duPont de Nemours and Company, Wilmington, DE; a

Percol 182, kationtový organický polymer s vysokou molekulární hmotností.

Pro všechny běhy se použil následující postup;

(1) v kádince se za míchání při střední rychlosti přidáním naředěné kyseliny sírové do 250 ml oplachové vody z příkladu 1 získané z drůbežářských závodů nastavila pH hodnota 4,5;

(2) do okyselené oplachové vody se v čase 0 přidal aniontový anorganický koloid (40 mg/1, vypočteno pro SiO₂ a vztaženo k hmotnosti roztoku oplachové vody);

01-2945-00-Če ♦ * ·* «· 4

4 4 4 4 14 4··· • » · · ·· 4 4 4 • 444 44 ·»·· ·

4 · 4 4 4 4 ·· « ···« «4 44 44 44 444 (3) v 1. minutě se přidaly 4 mg/1 kationtového organického polymeru s vysokou molekulovou hmotností;

(4) ve 2. minutě se rychlost míchadla snížila na nejmenší možné nastavení;

(5) ve 4. minutě se magnetické míchadlo zastavilo; a (6) v 10. minutě se změřila turbidita oplachové vody nad vyvločkovanými pevnými látkami.

Tabulka 2

Koloid	Turbidita v 10. minutě
Ludox SM	15
Ludox HS-30	24
Ludox 130	28
BMA-670	11
Nalco SiO₂ sol	11
Particol MX	2,5

Jak je patrné z tabulky 2, pro zpracování oplachové vody lze použít různé aniontové anorganické koloidy, přičemž všechny tyto koloidy účinně redukují turbiditu oplachové vody obsahující protein. Vyvločkované biologické pevné látky se usadily na dně kádinky.

Příklady 3 až 8

V těchto příkladech se použila druhá oplachová voda získaná v drůbežářských závodech, která obsahovala 1390 mg/1 biologických pevných látek. Počáteční turbidita byla větší než 200. Do oplachové vody se v množstvích uvedených v tabulkách 3 až 8 přidala následující reakční činidla: kationtový organický polymer s nízkou molekulovou hmotností, diallyldimethylamoniumchloridový polymer

01-2945-00-Če ·· ···· * · · »· • · • · (polydadymac); aniontové anorganické koloidový silikový sol, Patricol polykřemičitanový mikrogel a bentonitový jíl; a Percol 182 kationtový organický polymer s vysokou molekulovou hmotností, polyakrylamid (PAM) . Všechna množství přidaných reakčních činidel, které uvádějí tabulky 3 až 8 jsou uvedena v mg/1 a vztažena k hmotnosti roztoku oplachové vody.

koloidy: Nalco

Příklad 3 (kontrolní)

250 ml Oplachové vody se míchalo při střední rychlosti. V čase 0 se přidal polydadmac. V 10. sekundě se přidal aniontový anorganický koloid. Po 15 sekundách se míchání zastavilo a oplachová voda se přemístila do vzduchové vločkovací sestavy tvořené 300 ml vysokou kádinkou vybavenou fritovým kropítkem (střední poréznost 30 mm) vystředěným v kádince. Do oplachové vody se zavádělo přibližně 50 ml/min vzduchu při tlaku 6,97 x 10“³ MPa až do 4. minuty, kdy se přívod vzduchu zastavil. Turbidita se zaznamenala v 5. a 10. minutě.

Tabulka 3

Běh	Polydadmac	Koloid	Turbidita
mg/1	Nalco sol SiO₂, mg/1	Particol MX SiO₂, mg/1	5 min	10 min
1	10	20		>200	>200
2	10	40		>200	>200
3	10		20	>200	>200
4	10		40	>200	129
5	16	20		>200	>200
6	16	40		>200	>200
7	16		20	>200	>200
8	16		40	>200	112

01-2945-00-Če

Jak je patrné z tabulky 3, kombinace kationtového organického polymeru s nízkou molekulovou hmotností a aniontového organického koloidu je nedostatečná pro snížení turbidíty, které by odpovídalo vyčiřené oplachové vodě. V bězích 1, 2, 5 až 6 se nevytvořily žádné vločky, v bězích 3, 4, 7 a 8 se vytvořily malé dispergované vločky, které obsahovaly proteinové pevné částice, ale tyto vločky nemohly být z oplachové vody separovány.

Příklad 4

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 3 s tou výjimkou, že se tento postup doplnil o krok, během kterého se přidal kationtový organický polymer s vysokou molekulovou hmotností, kterým byl polyakrylamid, přičemž tento krok se realizovala v 10. sekundě po přidání aniontového organického koloidu. Míchání se zastavilo 15 sekund po přidání polyakrylamidu. Tabulka 4 uvádí množství přidaných reakčních činidel a dosažené výsledky.

Tabulka 4

Běh	Polydadmac	Koloid	PAM	Turbidita
mg/1	Nalco sol SiO₂, mg/1	Particol MX SiO₂, mg/1	mg/1	5 min	10 min
9	10	20		6	>200	>200
10	10	40		6	>200	>200
11	10		20	6	>200	>200
12	10		40	6	>200	129
13	16	20		6	>200	>200
14	16	40		6	>200	>200
15	16		20	6	>200	>200
16	16		40	6	>200	112

01-2945-00-Če

Jak je patrné z tabulky 4, přidání kationtového polymeru s vysokou molekulovou hmotností ke kombinaci kationtového polymeru s nízkou molekulovou hmotností a aniontového anorganického koloidu sníží turbiditu a tak zvýší čistotu oplachové vody. V bězích 9, 10, 11, 12, 15 a 16 se vytvořily objemné vločky, které se separovaly na hladině oplachové vody a/nebo na dně nádrže. Tyto vločky nemohly být izolovány. V běhu 13, při vyšší koncentraci kationtového polydanomacu, nebylo množství přidaného aniontového anorganického koloidu účinné pro neutralizaci dostatečného množství míst se záporným nábojem na pevných částicích, takže v suspenzi zůstalo velké množství pevných látek a byla naměřena vysoká hodnota turbidity.

Příklad 5 (kontrolní)

V tomto příkladu se zopakoval postup z příkladu 3, při kterém se jako aniontový anorganický koloid použil bentonitový jíl. Tabulka 5 uvádí množství reakčních činidel a získané výsledky.

Tabulka 5

Běh	polydadmac	bentonit	turbidita
mg/1	mg/1, SiO₂	5 min	10 min
17	10	100	>200	>200
18	10	200	>200	>200
19	16	100	>200	>200
20	16	200	>200	>200

Jak je patrné z tabulky 5, kombinace kationtového organického polymeru s nízkou molekulovou hmotností a • ·

01-2945-00-Če bentonitů jako aniontového anorganického koloidu je nedostatečná pro snížení turbidity, které by poskytlo vyčiřenou oplachovou vodu. Ve všech bězích se vytvořily velmi jemné dispergované vločky, které nebylo možné z oplachové vody separovat.

Příklad 6

Způsob z příkladu 5 se zopakoval za použití bentonitového jílu jako aniontového organického koloidu. Tabulka 6 uvádí množství přidaných reakčních činidel a získané výsledky.

Tabulka 6

Běh	polydadmac	bentonit	PAM	turbidita
mg/1	mg/1, SiO₂	mg/1	5 min	10 min
21	10	100	6	>200	147
22	10	200	6	84	46
23	16	100	6	>200	>200
24	16	200	6	158	77

Jak je patrné z tabulky 6, přidání kationtového polymeru s vysokou molekulovou hmotností do kombinace kationtového polymeru s nízkou molekulovou hmotností a bentonitů jako aniontového anorganického koloidu zvyšuje vyčiřenost oplachové vody redukcí turbidity. V bězích 21 a 23 se vytvořily jemně dispergované vločky, ve kterých nebylo dostatečné množství přidaného bentonitů pro neutralizaci dostatečného počtu míst s kladným nábojem. V těchto bězích nebyly pevné látky dobře separovány. V bězích

01-2945-00-Če

444444 · · · · 4 · · • 4 4 · · 4 4 · 4 4

4 4 4 · · 4·· • · · · ·· ··· · · • 44 4 4 4 4 44 4 • 444 44 44 ·4 ·· 44· a 24 se vytvořily objemné vločky, které se separovaly na hladině oplachové vody a na dně nádoby.

Příklad 7

250 ml Oplachové vody se míchalo při střední rychlosti. Přidáním naředěné kyseliny sírové se pH hodnota snížila na pH 3,5. V čase 0 se přidal aniontový anorganický koloid. v 10. sekundě se přidal kationtový polyakrylamid s vysokou molekulovou hmotností. Po 15 sekundách se míchání zastavilo a oplachová voda se přemístila do vzduchové vločkovací sestavy popsané v kontrolním příkladu 3. Vzduch se vháněl do oplachové vody rychlostí 50 ml/min při tlaku 6,89 x 10~³ až do 4. minuty, kdy se zavádění vzduchu zastavilo. Turbidita se zaznamenala v 5. a 10. minutě.

Tabulka 7

Běh	Koloid, mg/1, SiO₂	PAM	Turbidita
Nalco sol	Particol MX	Bentonit	mg/1	5 min	10 min
25	20			6	163	151
26	40			6	136	125
		20		6	29	17
		40		6	13	10
			100	6	>200	131
			200	6	90	38

Jak je patrné z tabulky 7, snížením pH hodnoty oplachové vody před přidáním aniontového anorganického koloidu a kationtového organického polymeru s vysokou molekulovou hmotností se turbidita sníží. Ve všech bězích se vytvořily jemné až velké kompaktní vločky, které se

01-2945-00-Če • · · · · · · · 0 · • · · · · · ··· • · · · · ··· · · • 0 · · · · 00 0 ···· 00 00 ·0 ·· 000 separovaly na hladině oplachové vody a/nebo na dně nádoby. Vločky obsahující protein bylo možné izolovat.

Příklad 8

250 ml Oplachové vody z drůbežářských závodů se míchalo střední rychlostí. Hodnota pH se snížila na pH 3,5 přidáním naředěné kyseliny sírové. V čase 0 se přidal polykřemičitanový mikrogel Particol MX. Ve 20. sekundě se přidal kationtový polyakrylamid (PAM) s vysokou molekulovou hmotností. Ve 30. sekundě se míchání zastavilo a oplachová voda se přemístila do vzduchové vločkovací sestavy popsané v kontrolním příkladu 3. Vzduch se zaváděl do oplachové vody rychlostí 100 ml/min při tlaku 6,89 x 10~³ MPa až do 4. minuty, kdy se přívod vzduchu zastavil. Turbidita se zaznamenala v 5. a 10. minutě. Kapalina se následně odváděla ze vzduchové vločkovací sestavy přes síto (ve 12. minutě) a změřila se turbidita této kapaliny. Pevné látky obsahující protein se zachytily na sítu.

Tabulka 8

Běh	Particol MX mg/1, SÍO2	PAM mg/1	Turbidita
5 min	10 min	odvedená kapalina
31	20	6	51	30	28
32	40	6	14	10	13

Jak je patrné z tabulky 8 turbidita oplachové vody se během sledované periody snížila. Tento příklad demonstruje separaci pevných látek z oplachové vody jako separaci pevných látek zachycených na sítu. Turbidita odváděné oplachové kapaliny vykazovala oproti hodnotě naměřené v 10.

01-2945-00-Če

• · A A · · «· ·· AAA minutě pouze malou změnu, což naznačuje, že se pevné látky zachytily na sítu a během průchodu sítem se neredispergovaly.

Příklad 9

Další vzorek oplachové vody obsahující přibližně 100 mg/1 nevyvločkovaných biologických pevných látek, který se získal od drůbežářských závodů Eastern Shore, měl turbiditu vyšší než 200.

Polykřemičitanový mikrogelový roztok Particol MX se stabilizoval kyselinou sírovou. Mikrogelový roztok se nechal před použitím různě dlouho stárnout přičemž doby stárnutí jsou uvedeny v tabulce 9.

250 ml Oplachové vody se míchalo střední rychlostí. V čase 0 se přidal polyakrylamid s vysokou molekulovou hmotností (Percol 182, 8 mg/1, vztaženo ke hmotnosti roztoku oplachové vody). V čase 1 minuta se přidal roztok polykřemičitanového mikrogelu, který byl stabilizován kyselinou a podroben stárnutí (120 mg/1, vztaženo k hmotnosti roztoku oplachové vody). Pro každou dobu stárnutí se provedl 1 běh. Ve 2. minutě se rychlost míchání zredukovala na pomalou rychlost. V 5. minutě se míchání zastavilo. V 15. minutě se změřila turbidita oplachové vody.

Tabulka 9

Doba stárnutí	Turbidita
15 sekund	122
5 minut	39
15 minut	21
45 minut	5

01-2945-00-Če ·»· · • · · ·

Jak je patrné z výsledků uvedených v tabulce 9, byla kombinace kyselinou stabilizovaného polykřemičitanového mikrogelů a kationtového polyakrylamidu dostatečná pro snížení turbidity oplachové vody bez potřeby snížení pH na hodnotu nižší než 7. Výsledky dále ukazují, že delší doby stárnutí polykřemičitanového mikrogelů poskytují další zlepšení ve smyslu snížení turbidity. Při dalším experimentu se stejně starým mikrogelovým roztokem se průměrná velikost částic mikrogelů zvýšila z 5 nm v 15. sekundě stárnutí na 230 nm v 45. minutě stárnutí.

Příklad 10

250 ml Roztoku syrovátky ze sojových bobů od společnosti Protein Technologies lne., který obsahoval 0,51 % proteinu, se míchalo střední rychlostí. Přidáním ředěné kyseliny sírové se nastavila pH 2,5. V čase 0 se přidalo 160 mg/1, vztaženo k hmotnosti roztoku syrovátky, koloidní siliky BMA-9 od společnosti Eka Chemicals AB, Bohuš, Švédsko, a směs se míchala 10 min střední rychlostí. Potom se přidalo 8 mg/1, vztaženo k hmotnosti roztoku syrovátky, polyakrylamidu s vysokou molekulovou hmotností Percol 182, a v míchání se pokračovalo dalších 10 min. Směs se přefiltrovala za použití skleněného filtru 934AH od Clifton, NJ. Izolovalo se 0,11 g pevné látky. Přefiltrovaný roztok společnosti Whatman, proteinu ve formě obsahoval 0,416 obsahu proteinu.

proteinu, což představuje 20% redukci

01-2945-00-Če

9 ··*· 9 9 9 9 9 9

9 · ···· ♦♦· » · · 9 9 9 9 9

Příklad 11

Vodní odpadní proud z drůbežářských závodů Eastern Shore se zpracoval kontinuálně navazujícím způsobem podle vynálezu. Do odpadního proudu se současně přidalo dostatečné množství kyseliny sírové pro snížení pH proudu na hodnotu 3,7 a 95 mg/1 SiO₂ ve formě polykřemičitanového mikrogelu Particol MX, vztaženo k hmotnosti proudu. Za místem přidání kyseliny a mikrogelu se (přibližně po 30 s) přidal kationtový polyakrylamid Percol 182 (4 mg/1, vztaženo k hmotnosti proudu). Proud se zaváděl do vzduchové vločkovací sestavy, kde se pevné látky vločkovaly na povrchu a izolovaly. Zbývající vodní proud se testoval na chemické (COD) a biologické (BOD) požadavky na kyslík a určovala se celková koncentrace suspendovaných pevných látek (TSS).

COD se určily pomocí Hach COD Test kitu od společnosti Hach Company, Loveland, CO. TSS se stanovila metodou 2450 D publikovanou v American Public Health Association, American Water Works Association a Water Environment Federation. BOD se určily metodou 5210 publikovanou v „Standard Methods for Examination of Water and Wastewater.

Tabulka 10

Zpracování	COD, mg/1	BOD, mg/1	TSS, mg/1
Žádné	2970	1393	N/T*
Příklad 11	180	180	67

* N/T=netestováno; nicméně zpravidla tato hodnota dosahuje před zpracováním přibližně 1000 mg/1.

Jak je patrné z tabulky 10, způsob podle vynálezu redukuje chemické a biologické požadavky odpadního proudu

01-2945-00-Če • · ··· · ·· ·· ·· * • · · · · · 9 9 9 99 • · «··· · · 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · • 9 9 9 9 9 9 9 9 · • 9 9 · ·· · · ·· · · · · · na kyslík v kontinuálně prováděném způsobu skutečného drůbežářského zpracovatelského zařízení.

Příklad 12

Suspenze 20 g nemodifikovaného kukuřičného škrobu Staley Pearl Starch v 980 g vody se míchala střední rychlostí. V čase 0 se přidal kyselinou stabilizovaný polykřemičitanový mikrogelový roztok Particol MX (10 mg/1 SiO₂, vztaženo k hmotnosti škrobové suspenze) a v míchání se pokračovalo dalších 15 s. Po 15. s se přidal polyakryl s vysokou molekulovou hmotností Percol 182 (2 mg/1, vztaženo k hmotnosti škrobové suspenze) a v míchání se pokračovalo dalších 30 s. Potom se míchání zastavilo. Turbidita měřená po 30sekundovém stání, tj . po 45 s, činila 46. Test se zopakoval pouze s tím rozdílem, že se použilo 20 mg/1 S.iO₂ve formě výrobku Particol MX. Turbidita po 45 s byla 29. U třetího kontrolního testu se Particol MX nepřidal vůbec. Turbidita byla 186.

Příklad 13

Vzorek odpadní vody se získal v drůbežářských závodech Eastern Shoe. Odpadní voda měla COD vyšší než 2100 mg/1, počáteční turbiditu vyšší než 200 a pH 6,1. Do 400ml kádinky se umístilo 250 ml odpadní vody. Odpadní voda se míchala za použití mechanického lopatkového míchadla rychlostí 275 min^-1. Přidáním ředěné kyseliny sírové se nastavilo pH odpadní vody na hodnotu 5,5. V čase 0 se přidal silikový mikrogel Particol MX. Po 15 s se přidal kationtový polymer, kterým byl polyakrylamid (PAM) Percol 182. Po 25 s, neboli 10 s po přidání polymeru, se rychlost míchadla snížila na 150 min“¹. 40 s Po přidání

01-2945-00-Če • 4 4444 · · · · ·· · •4 4 4444 44 44

4 4444 4< 4 • 444 <4 444 4 4

44 4444 44 4

4444 44 44 44 44 444 polymeru se míchání zastavilo. Z odpadní vody se 35 s po ukončení míchání a 95 s po ukončení míchání odebraly vzorky pro měření turbidity. pH Hodnota se měřila 95 s po měření turbidity. Vyvločkovaná odpadní voda se potom resuspendovala 30sekundovém mícháním při 150 min“¹. Po 1 min se míchání přerušilo a z odpadní vody se odebraly vzorky pro COD měření.

COD se určily za použití 0 až 1500mg/l COD kolorimetrických analytických- ampulí od společnosti CHEMetrics, Calverton, VA, a spektrofotometru Milton Roy Spectronic model 20 nastaveného na vlnovou délku 620 nm. Tabulka 11 poskytuje přidaná množství reakčních činidel a výsledky pro tyto běhy označené jako běh 33 a 34.

Příklad 14

Způsob z příkladu 13 se zopakoval za použití stejné odpadní vody. Namísto kyseliny se však přidalo 32 mg/1 chloridu železitého a toto přidání se realizovalo 15 s před přidáním mikrogelu Particol MX. Všechny časy z příkladu 13 se posunuly o 15 s. Množství přidaných reakčních činidel a výsledky tohoto běhu označeného jako běh 35 jsou uvedené v tabulce 11.

Tabulka 11

Běh	Particol MX, mg/1 SiO₂	Kationtový PAM, mg/1	Turbidita	Konečné pH	COD, mg/1
35 s	95 s
33	120	12	33	32	5,68	475
34	80	12	10	9	5, 63	386
35	120	12	16	14	5, 61	415

01-2945-00-Če • · *·» ·

Jak je patrné z tabulky 11, kombinované použití kyseliny nebo chloridu železitého, silikového mikrogelu a kationtového polyakrylamidu je účinné ve smyslu snížení turbidity a chemických požadavků proudu odpadní vody obsahujícího biologické pevné látky na kyslík.

Příklad 15

Způsob z příkladu 13 se zopakoval za použití stejného vzorku odpadní vody. Nicméně nebyl proveden žádný krok pro snížení pH hodnoty a použil se jiný organický polymer. V čase 0 se přidal Particol MX. Po 15 s se přidal kationtový polymer s nízkou molekulovou hmotností, kterým byl polyamid Agelfloc A50HV od společnosti Ciba Specialty Chemicals. Po 30 s se přidal druhý organický polymer, kterým byl buď kationtový polyakrylamid (PAM) Percol 182, nebo aniontový polyakrylamid (PAM) Percol 155 PG rovněž dostupný od společnosti Ciba Specialty Chemicals. Po 40 s, neboli 10 s po přidání polymeru, se rychlost míchadla snížila na 150 min^-1. Míchání se ukončilo 40 s po přidání polymeru. Měření turbidity se provedla u vzorků odpadní vody odebraných 35 s a 95 s po ukončení míchání. pH Hodnota se měřila 95 s po měření turbidity. Vyvločkovaná odpadní vody se potom resuspendovala 30sekundovým mícháním při rychlosti míchání 150 min^-1. Po 1 min se míchání zastavilo a z odpadní vody se odebraly vzorky na měření COD. Tabulka 12 poskytuje přidaná množství reakčních činidel a výsledky.

01-2945-00-Če • · · ·· * • · « · · · · «··· • · ·«·· · · * • ·»······· · • ·· ··♦· · * · ···· ·· ·· ·♦ ·· ···

Tabulka 12

Běh	Particol MX, mg/1, SiO₂	Poly- amin mg/1	Kationtový PAM mg/1	Aniontový PAM, mg/1	Turbidita	Konečné pH	COD, mg/1
35 s	95 s
36	50	40	12		185	84	6, 03	444
37	50	40		12	33	28	5, 98	429
38	100	40	12		5	4	5,99	415
39	100	40		12	6	3	5, 99	540

Jak je patrné z tabulky 12, lze k vyčiření odpadní vody a ke snížení chemických požadavků na kyslík použít různé organické polymery v různých kombinacích s aniontovým koloidem. V běhu 36 a 38 se použil kationtový polyamin s nízkou molekulovou hmotností v kombinaci s polyakrylamidem s vysokou molekulovou hmotností. V běhu 37 a 39 se polyamin použil v kombinaci s aniontovým polyakrylamidem.

Příklad 16

Způsob z příkladu 13 se zopakoval s tou výjimkou, že se přidáním báze hydroxidu sodného před přidáním mikrogelů Particol MX zvýšilo pH na hodnotu 6,5. Zbývající kroky se provedly beze změny. Tabulka 13 poskytuje přidaná množství reakčních činidel a výsledky.

01-2945-00-Če •4 ·4 44 4

4 4 · 4 · 44

4 44 4 4 4 • 4 4 4 · 4 · ♦ · 4 4 • 44 444« «· ·

4444 44 ·· 44 44 444

Tabulka 13

Běh	Particol MX, mg/1, SiO₂	Kationtový PAM, mg/1	Turbidita	Konečné pH	COD, mg/1
35 s	95 s
40	80	12	55	55	6, 42	766
41	40	12	34	34	6, 51	628

Jak je patrné z tabulky 13, vyčiření proudu odpadní vody a snížení jeho chemických požadavků na kyslík lze při použití aniontového koloidu a kationtového polymeru dosáhnout při pH přibližně 7.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob vyznačený tím, že zahrnuje uvedení v podstatě vodného proudu obsahujícího biologické pevné látky do kontaktu s účinným množstvím (a) aniontového anorganického koloidu a (b) organického polymeru, který se zvolí ze skupiny sestávající z kationtových polymerů, amfoterních polymerů a jejich směsí, za vzniku vyvločkovaných biologických pevných látek.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že se před krokem (a) vodný proud uvede do kontaktu s účinným množstvím prvního organického polymeru, kterým je kationtový polymer a který zredukuje počet záporně nabitých míst na biologických pevných látkách.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že aniontový anorganický koloid je ve vodném roztoku přítomen v množství 1 mg/1 až 7500 mg/1, vztaženo k hmotnosti vodného proudu, a organický polymer je ve vodném proudu přítomen v množství 0,2 mg/1 až 5000 mg/1, vztaženo k hmotnosti vodného proudu.
4. Způsob podle nároku 1, 2 nebo 3 vyznačený tím, že se aniontový anorganický koloid zvolí ze skupiny sestávající z polykřemičitanu, polyhlinitokřemičitanu mikrogelu kyseliny křemičité a jejich směsí.

01-2945-00-Če • 4 4 Μ 4

44 »· 4« · «4 4 444· 4 4 4 4 • 4 44 44 4 · 4 • 4 4 4 44 444 4 4

4 44 4444 44 4

4444 44 44 44 44 <44
5. Způsob podle nároku 4 vyznačený tím, že aniontový anorganický koloid má velikost větší než 10 nm.
6. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 5 vyznačený tím, že organickým polymerem je kationtový polymer.
7. Způsob podle nároku 6 vyznačený tím, že se kationtový polymer zvolí ze skupiny sestávající z polyakrylamidu, kationtového škrobu, kationtové guarové gumy, chitosanu a jejich směsí.
8. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 5 vyznačený tím, že organickým polymerem je amfoterní polymer.
9. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 8 vyznačený tím, že dále zahrnuje separaci a regeneraci vyvločkovaných biologických pevných látek.
10. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 9 vyznačený tím, že se vodný proud uvede do kontaktu s kyselinou, čímž se sníží pH vodného proudu na hodnotu nižší než pH 7.

L·

01-2945-00-Če • · * »·♦ ····

ΤΚίΛοο ♦ » 9» » » * • 9 9 9 9 9 9 99

9 9 9 9 9 9 9 ·

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 β 9 9 9 9 9 9 a • 99 9 9 9 9 ···
11. Způsob podle nároku 10 vyznačený tím, že se kyselina zvolí ze skupiny sestávající z kyseliny sírové, kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné, oxidu uhličitého, sulfonových kyselin, karboxylových kyselin, akrylových kyselin, kyselých aniontových anorganických koloidů, částečně neutralizovaných kyselin a jejich směsí.
12. Způsob podle nároku 10 vyznačený tím, že se kyselina zvolí ze skupiny sestávající z kyseliny sírové, kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné a jejich směsí.
13. Způsob podle nároku 10 vyznačený t ím, že kyselinou je kyselá aniontová anorganická kyselina zvolená ze skupiny sestávající z polykřemičité kyseliny s nízkou molekulovou hmotností, mikrogelu polykřemičité kyseliny s vysokou molekulovou hmotností, kyselého polyhlinitokřemičitanu, kyselinou stabilizovaného polykřemičitanového mikrogelu a jejich směsí.
14. Způsob podle nároku 10, 11, 12 nebo 13 vyznačený tím, že se proud současně kontaktuje s kyselinou a aniontovým anorganickým koloidem.
15. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 2 až 14 vyznačený tím, že prvním organickým polymerem je kationtový polymer s nízkou molekulovou hmotností, který

01-2945-00-Če

»·*· • • » v • · • · ·· 44 * 4 • 4 4 4 • 4 • 44 4« 4 4 • 4 4 4

má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost 2000 až 1 000 000.
16. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 2 až 14 vyznačený tím, že prvním organickým polymerem je kationtový polymer s vysokou molekulovou hmotností, který má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost vyšší než 1 000 000.
17. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 2 až 16 vyznačený tím, že aniontovým anorganickým koloidem je aniontový anorganický koloid na bázi siliky a organický polymer se zvolí ze skupiny sestávající z kationtového, aniontového a amfoterního polymeru.
18. Způsob podle nároku 17 vyznačený tím, že se aniontový anorganický koloid na bázi siliky zvolí ze skupiny sestávající z koloidní siliky, hliníkem modifikované koloidní siliky, polykřemičitanových mikrogelu, polyhlinitokřemičitanových mikrogelu, kyseliny polykřemičité, mikrogelu kyseliny křemičité a jejich směsí.