DD249378A3

DD249378A3 - Verfahren zur reinigung von abwaessern und prozesswaessern der mikrobiologischen eiweissgewinnung

Info

Publication number: DD249378A3
Application number: DD27539885A
Authority: DD
Inventors: Reiner Unger; Dieter Vollhardt; Karl-Heinz Lerche; Guenter Kretzschmar; Siegfried Hallensleben; Achim Klaus
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1987-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwaessern und Prozesswaessern der mikrobiologischen Eiweissgewinnung aus Erdoeldestillat. Das Ziel der Erfindung besteht in der Senkung der Abwasserlast und der Rueckgewinnung wertvoller Inhaltsstoffe aus den Abwaessern und Prozesswaessern. Das Verfahren beruht darauf, dass aus den Abwaessern und Prozesswaessern der mikrobiologischen Eiweissproduktion im p H-Bereich 3-11 gleichzeitig geloeste, kolloidale und emulgierte Stoffe kontinuierlich entfernt werden, die anschliessend nach bekannten Verfahren, wie Filtration, Ultrafiltration, Separation oder Flotation, aufkonzentriert und dem Prozess der mikrobiologischen Eiweissgewinnung wieder zugefuehrt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Prozeßwässern der mikrobiologischen Eiweißgewinnung aus Erdöldestillat. Die Erfindung ist anwendbar in der Abwasserreinigung der technischen Mikrobiologie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei einer Vielzahl von industriellen Abwässern findet die Flockung als bevorzugtes Verfahren zur Abtrennung von Inhaltsstoffen Anwendung.

Die Reinigung der Abwässer der mikrobiologischen Verfahren bereitet bekanntermaßen besondere Probleme, weil sie große Mengen von gelösten und zellgebundenen organischen und anorganischen Stoffen enthalten. Diese gehen dem Produktionsprozeß verloren und verursachen eine hohe Abwasserbelastung. Es handelt sich vorwiegend um Inhaltsstoffe wie Mikroorganismenzellen, Kohlenhydrate, Proteine, Nukleinsäuren, Fette, Phosphate, Metallionen und Tenside. Bei mikrobiologischen Verfahren, bei denen flüssige Kohlenwasserstoffe als Kohlenstoff- und Energiequelle zum Einsatz kommen, wirkt sich die als stabile Emulsion ins Abwasser gelangende Ölphase erschwerend auf das Flockungsverhalten der Abwässer aus.

In der Patentliteratur sind bisher Verfahren bekannt geworden, die lediglich die Abtrennung einzelner Stoffklassen oder von Mikroorganismenzellen beschreiben.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, für Abwässer und Prozeßwässer der mikrobiologischen Eiweißgewinnung unterschiedlicher Zusammensetzung und Belastung mit wasserlöslichen Inhaltsstoffen und emulgiertem Erdöldestillat ein universell anwendbares, von der Betriebsweise der mikrobiologischen Eiweißgewinnung unabhängiges Reinigungsverfahren zu entwickeln, das sich zur Senkung der Abwasserbelastung eignet, bei dem billige und verfügbare Flockungsmittel zur Anwendung kommen und das zusätzlich in einfacher Weise die Rückgewinnung wertvoller organischer Inhaltsstoffe aus den Abwässern und Prozeßwässern ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches mittels chemischer Flockung und pH-Wert-Beeinflussung bei Verwendung billiger Roh- und Hilfsstoffe mit wenigen Verfahrensschritten die Senkung der Abwasserlast in der mikrobiologischen Eiweißgewinnung aus Erdöldestillat und zusätzlich die Rückgewinnung von wertvollen organischen Wasserinhaltsstoffen gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe der Entfernung und/oder Rückgewinnung der komplex zusammengesetzten Wasserinhaltsstoffe mikrobiologischen und chemischen Ursprungs und der Mikroorganismenzellen aus Abwässern und Prozeßwässern der mikrobiologischen Eiweißgewinnung aus Erdöldestillat mittels chemischer Flockung mit üblichen Flockungsmitteln und pH-Wert-Beeinflussung gelöst, indem aus den Ab- und Prozeßwässern der mikrobiologischen Eiweißproduktion im pH-Bereich 3-11 gleichzeitig gelöste, kolloidale und emulgierte Stoffe kontinuierlich

entfernt werden. Diese Stoffe werden anschließend nach bekannten Verfahren wie Filtration, Ultrafiltration, Separation oder Flotation aufkonzentriert und dem Prozeß der mikrobiologischen Eiweißgewinnung wieder zugeführt. Bei der Anwendung der Flockungsmittel sind folgende pH-Werte einzuhalten: -Kalkmilch 8-11

- Kalkmilch/Polydiallyldimethylammoniumchlorid- oder Kalkmilch/Polyethylenimin-Mischungen 8

- Eisen-lll-chlorid oder Eisen-lll-sulfat 3- 8,5

- Eisen-lll-chlorid/Polyethylenimin-Mischungen 6-8,5

- Eisen-lll-chlorid/Aluminium-lll-chlorid-Mischungen 5,5-8

Zwischen der optimalen Flockungsmittelkonzentration und der Belastung der verschiedenen Abwasser mit komplexen organischen Inhaltsstoffen und emulgierten Erdöldestillat besteht eine direkte Korrelation.

Die erfindungsgemäße Einhaltung der pH-Bedingungen für die einzelnen Varianten besitzt einen vorrangigen Stellenwert. Die wie vorstehend beschrieben zu behandelnden Abwasser stellen ein Mehrphasengemisch dar, welches aus

- gelösten Stoffen, wie Aminosäuren, Fettsäuren, Mono- und Disaccharide

- kolloidalen Stoffen, wie Proteine, Fette, Polysaccharide

- grobdispersen Stoffen, wie Bakterien und Hefen und

- emulgierten Stoffen, wie Erdöldestillat besteht.

Die Erdöldestillat-Wasser-Emulsion ist durch ein Tensid, bestehend aus Polyethylenpropylenoxid, und durch komplex zusammengesetzte Adsorptionsschichten der Abwasserinhaltsstoffe unbekannter Zusammensetzung extrem stabilisiert.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei definierten pH-Werten durch Zusatz üblicher Flockungsmittel eine Zerstörung dieser Emulsion und eine Flockung stattfindet.

Es zeigte sich, daß mit sämtlichen oben genannten Flockungsmitteln bei pH 8 sehr hohe Absenkungen im Gehalt an gelösten, kolloidalen, emulgierten und grobdispersen Stoffen erreicht wurden. Bei Anwendung der Salze der dreiwertigen Metallionen Fe³⁺ und Al³⁺ ist eine pH-Anhebung des normalerweise schwach sauer (pH 4-6) anfallenden Abwassers nicht erforderlich.

Mit dieser Verfahrensweise ist es möglich, CSV-Cr-Absenkungen bis zu 95% und Erdöldestillatabsenkungen von annähernd 100% im Abwasser der mikrobiologischen Eiweißgewinnung aus Erdöldestillat zu erreichen.

Gleichzeitig können bis zu 90% der in den Prozeßwässern enthaltenen Futterhefe zurückgewonnen werden.

Das Verfahren wurde unter den erfindungsgemäßen Bedingungen über einen längeren Zeitraum mit unterschiedlichen Betriebsweisen der mikrobiologischen Eiweißgewinnung erprobt und gewährleistet eine reproduzierbare Effektivität.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Teilströme des Prozeßwassers und Gesamtabwässer der mikrobiologischen Eiweißgewinnung wurden im Labormaßstab bei verschiedenen Betriebsweisen der mikrobiologischen Eiweißgewinnung mit Flockungsmitteln behandelt, nachdem definierte pH-Werte vorlagen.

Zur Charakterisierung der Effektivität der erfindungsgemäßen Flockungsverfahren wurden CSV-Cr- und Erdöldestillatanalysen der unbehandelten und der mit Flockungsmitteln versetzten Proben herangezogen.

In den ursprünglich milchig-trüben sowie gelb bis grau/schwarzen Abwässern erfolgt nach Zugabe der erfindungsgemäßen Flockungsmittel innerhalb weniger Minuten eine spontane Abtrennung der organischen Inhaltsstoffe und des emulgierten Öls, wobei klare, leicht gefärbte Lösungen entstehen. Ausdruck hierfür sind die aus der Tabelle 1 ersichtlichen sehr hohen Absenkungen des CSV-Cr- und des Erdöldestillatwertes.

Beispiel 2

Die Prozeßwasserteilströme der mikrobiologischen Eiweißgewinnung wurden einzeln und im Gemisch mit 5%iger Kalkmilch im Labormaßstab behandelt.

Zur Charakterisierung der Effektivität des erfindungsgemäßen Flockungsverfahrens wurden CSV-Cr-, Trockensubstanz-, Kohlenhydrat-, Fettsäure- und Erdöldestillatanalysen der unbehandelten und der mit Flockungsmitteln versetzten Proben herangezogen (siehe Tabelle 2).

	Flockungs	(g/i)	pH	CSV-Cr (gO₂/l)	nach	Flockung	5,3	CSV-Cr	-3-	nach	249 378
Tabelle 1	mittel	Flockungs		vor			Absen
Abwasser		mittelkon		48,5		kung (%)	' Erdöldestill. (%)		ED
		zentration			2,4		vor	0,02	Absen
	FeCl₃	0,5	4,5			89,1	Flockung		kung (%)
				9,2
1. Prozeß					4,6		1,23	0,0	98,4
wasserteil	Kalk	—	8			73,9
strom	milch			17,5	3,9
2. Prozeß							0,25	0,0	100
wasserteil	Kalk	—	8	22,4	4,5	73,7
strom	milch							0,0
Mischab	Kalk	-	8	48,5		82,6	0,40		100
wasser 1	milch				3,4			0,03
Mischab	Polyethylen-	8-10-³	8			90,7	0,12		100
wasser 2	imin/Kalk-		(Kalk	48,5
1. Prozeß	milch		milch)		12,5		1,23	0,03	97,6
wasserteil	Polyethylen-	8-10"³	8			93,0
strom	imin/FeCI₃		(Kalk	42,6
1. Prozeß			milch)		3,1		1,23	0,05	97,6
wasserteil	Polyquat 20/	4-ΙΟ"⁴	8			70,7
strom	Kalkmilch		(Kalk	11,1
1. Prozeß			milch)				1,02	0,01	95,1
wasserteil	FeCI₃/AICI₃	0,1/0,1	6		72,1
strom			(KaIk-
Mischab					0,24	95,8
wasser 1

milch)

Tabelle 2 Abwasser

dosierte Kalkmilchmenge

m/l

2.:1.	(7)-	10
Prozeßwas	(8)	20
serteilstrom
2:1	(9)	40
Gemisch

eingestellter pH-Wert

unbehandelt

pH

HTS

CSV-Cr

g/i

ED

3,9

0,20

14,3

0,17

KH

mg/l

532

2. Prozeß-	(1)	10	6-7	3,0	0,20	8,6	0,05	315	99
wasserteil-	(2)	20	8-9	3,0	0,20	8,6	0,05	315	99
strom	(3)	40	10-11	3,0	0,20	8,6	0,05	315	99
1. Prozeß-	(4)	20	8	5,7	0,02	23,0	0,41	965	297
wasserteil-	(5)	30	9	5,7	0,02	23,0	0,41	965	297
strom	(6)	60	11	5,7	0,02	23,0	0,41	965	297

7-8	3,9	0,20	14,3	0,17	532	165
8-9	3,9	0,20	14,3	0,17	532	165

Fortsetzung der Tabelle 2

Abwasser nach Flockung (Verweilzeit = 1 h)

	Klarphase	CSV-Cr g/i	KH mg/l	FS mg/l	CSV-Cr-Absenkung	Bodenschlamm	HTS	ED
	HTS	3,4 2,5 2,2	230 183 115	79 70 52	60,5 70,9 74,4	Anteil	1,20 1,01 0,94	0,62 0,52 0,47
(1) (2) (3)	0,04 0,02 0,02	18,9 16,3 19,6	840 955 605	290 194 185	17,8 29,1 53,9	23,5 27,6 33,8	0,85 1,02 1,84	0,75 0,85 0,84
(4) (5) (6)	0,03 0,02 0,04	10,2 6,6 5,3	472 396 320	141 132 114	28,7 53,8 62,9	8,5 17,3 25,8	0,82 0,97 1,27	0,60 0,67 0,62
(7) (8) (9)	0,06 0,03 0,04				12,7 24,6 39,1

Der Tabelle ist zu entnehmen, daß Inhaltsstoffe wie Hefezellen, Kohlenhydrate, Fettsäuren und Erdöldestillat im Flockenschlamm gebunden sind.

Durch den Flockungsprozeß erfolgte eine Reduzierung des Gehaltes an Futterhefe um 70-90%, an Kohlenhydraten um 35-65% und an Fettsäuren um 30-45% im Prozeßwasser.

Nach Zugabe der erfindungsgemäßen Flockungsmittel erfolgte innerhalb weniger Minuten eine spontane Abtrennung der organischen Inhaltsstoffe und des emulgierten Öls. Danach verdichtete sich der Bodenschlamm exponentiell, wobei dieser Vorgang nach 15 Minuten Verweilzeit unwesentlich wurde.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Reinigung von Abwässern und Prozeßwässern der mikrobiologischen Eiweißgewinnung aus Erdöldestillat mittels chemischer Flockung mit üblichen Flockungsmitteln und pH-Wert-Beeinflussung, gekennzeichnet dadurch, daß aus den Abwässern und Prozeßwässern der mikrobiologischen Eiweißproduktion im pH-Bereich 3—11 gleichzeitig gelöste, kolloidale und emulgierte Stoffe kontinuierlich entfernt werden, die anschließend nach bekannten Verfahren, wie Filtration, Ultrafiltration, Separation oder Flotation, aufkonzentriert und dem Prozeß'der mikrobiologischen Eiweißgewinnung wieder zugeführt werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Kalkmilch im pH-Bereich 8-11 verwendet wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

Kalkmilch/Polydiallyldimethylammoniumchlorid- oder Kalkmilch/Polyethylenimin-Mischungen bei pH 8 verwendet werden.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Eisen-lll-chlorid oder Eisen-lll-sulfat im pH-Bereich 3-8,5 verwendet wird.
5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Eisen-lll-chlorid/Polyethylenimin-Mischungen im pH-Bereich 6-8,5 verwendet werden.
6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Eisen-lll-chlorid/Aluminium-lll-chlorid-Mischungen im pH-Bereich 5,5-8 verwendet werden.