DE1467382C

DE1467382C - Process for the production of a fertilizer and soil improver from sulphite waste liquor

Info

Publication number: DE1467382C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Byström, Sven Gustav, Skoghall (Schweden)
Publication date: 1972-02-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünge- und Bodenverbesserungsmittels aus Sulfitablauge durch Vergärung von auf alkalische Reaktion eingestellter und mit bakterienhaltigen Stoffen geimpfter Sulfitablauge und Abtrennung des als Dünge- und Bodenverbesserungsmittel dienenden Gärschlamms von der Lauge.The invention relates to a method for producing a fertilizer and soil improver from sulphite waste liquor through fermentation of adjusted to alkaline reaction and with bacteria-containing Substances of inoculated sulphite waste liquor and separation of the fertilizer and soil improver serving fermentation sludge from the lye.

Beim Kochen von Zellstoff nach dem Sulfitprozeß entstehen große Mengen an saurer, feste Substanzen und nicht abgebaute organische Bestandteile enthaltender Sulfitablauge. Wegen der durch Ablassen der Sulfitablauge in Gewässer verursachten Wasserverunreinigung ist dieser große Anfall an Sulfitablauge für die Zellstoffindustrie ein erhebliches Problem. Man ist bestrebt, diesem Problem durch eine wirtschaftliche Nutzbarmachung der Sulfitablauge abzuhelfen. Ein wirksamer Weg wäre der, die Sulfitablauge für landwirtschaftliche Zwecke, z. B. als Düngemittel weiterzuverarbeiten. When pulp is cooked using the sulphite process, large amounts of acidic, solid substances are produced and sulphite waste liquor containing undegraded organic components. Because of by draining the Waste sulphite liquor in water pollution caused by water bodies is this large accumulation of waste sulphite liquor for the pulp industry is a significant problem. One strives to solve this problem through an economic one To remedy the utilization of the sulphite waste liquor. An effective way would be to use the sulphite liquor for agricultural use Purposes, e.g. B. to be further processed as fertilizer.

Es ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Sulfitablauge für landwirtschaftliche Zwecke bekannt, bei dem die Sulfitablauge bei gleichzeitiger Durchlüftung der Einwirkung von oxydierend wirkenden Mikroben ausgesetzt wird, d. h. einem aerob ablaufenden Prozeß unterzogen wird. Eine solche aerobe Behandlung führt jedoch nur. zu einem Abbau von 35 bis 40% der organischen Stoffe der Sulfitablauge, so daß die behandelte Ablauge noch mehr als die Hälfte unabgebauter organischer Substanzen enthält und, wenn sie nach der Behandlung in ein Gewässer abgeführt wird; das Problem der Wasserverunreinigung weiterhin besteht. Ferner werden bei diesem Verfahren als Impfmittel für die Sulfitablauge besonders zu züchtende Reinkulturen einer oxydierend wirkenden Mikrobenart benötigt. Gemäß einem anderen bekannten Verfahren wird Sulfitablauge einer anaeroben Vergärung unterzogen, wobei ein pH-Wert von 6,7 angewendet und als Impfmittel ein Fischteichschlamm verwendet wird. Dieses Verfahren ist in der Praxis kaum ausführbar, da die Dauer der anaeroben Vergärung in der Größenordnung von etwa 300 Tagen für eine Vergasung der organischen Substanzen in genügendem Ausmaß liegt. Darüber hinaus tritt keine Vergasung der in der Sulfitablauge enthaltenen Ligninbestandteile ein, die vielmehr die Vergasung der anderen Bestandteile bei der anaeroben Behandlung der Sulfitablauge behindern und deshalb vorher entfernt werden müßten.A method for processing sulphite waste liquor for agricultural purposes is known at that the sulphite waste liquor with simultaneous aeration of the action of oxidizing microbes is exposed, d. H. is subjected to an aerobic process. Such an aerobic treatment however only leads. to a breakdown of 35 to 40% of the organic substances of the sulphite waste liquor, so that the treated waste liquor still contains more than half of undegraded organic substances and, if it is discharged into a body of water after treatment; the problem of water pollution continues consists. Furthermore, in this process, as inoculants for the sulphite waste liquor, particularly to be cultivated Pure cultures of an oxidizing type of microbe are required. According to another well-known In the process, sulphite waste liquor is subjected to anaerobic fermentation, with a pH of 6.7 being applied and a fish pond sludge is used as an inoculant. This procedure is in practice hardly feasible, since the duration of the anaerobic fermentation is in the order of magnitude of about 300 days for gasification of the organic substances is sufficient. In addition, none occurs Gasification of the lignin components contained in the sulphite waste liquor, which is rather the gasification the other constituents hinder the anaerobic treatment of the sulphite waste liquor and therefore beforehand would have to be removed.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art besteht die vorliegende Erfindung in erster Linie nun darin, daß die auf einen pH-Wert zwischen 7 und 10,5 eingestellte Sulfitablauge bei einer Temperatur von etwa 35 bis 60° C mit einem bakterienhaltigen Faulschlamm aus einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage geimpft, während 5 bis 7 Stunden einer aeroben Vergärung und anschließend während einer Zeit bis zu etwa 5 Tagen einer anaeroben Vergärung unterworfen wird, worauf der von der Lauge abgetrennte Gärschlamm zur Entfernung der Essigsäure mit einer Mineralsäure behandelt wird.Based on a method of the type mentioned, the present invention consists in primarily now that the sulfite liquor adjusted to a pH value between 7 and 10.5 at a Temperature of about 35 to 60 ° C with a bacteria-containing Digested sludge from a municipal sewage treatment plant inoculated for 5 to 7 hours an aerobic fermentation and then an anaerobic fermentation for a period of up to about 5 days Fermentation is subjected, whereupon the fermentation sludge separated from the liquor to remove the Acetic acid is treated with a mineral acid.

Diese Verfahrensweise der Vergärung der Sulfitablauge mit ein und demselben Impfmittel sowohl unter aeroben Bedingungen als auch daran anschließend unter anaeroben Bedingungen" führt zu dem überraschenden und für die Praxis außerordentlich nützlichen, großen Vorteil, daß innerhalb einer kurzen Prozeßsauer von nur rund 5 Tagen ein im wesentlichen vollständiger Abbau der Sulfitablauge einschließlich des Lignins erzielt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der, daß ein Faulschlamm aus einer kommunalen Abwässerreinigungsanlage, der ohnehin bei der Abwässerreinigung anfällt, als Impfmittel für die Sulfitablauge verwendet wird und mit großem Vorteil angewendet werden kann, d. h. ein Impfmittel mit einer reichen Mischflora von Bakterien mit verschiedenen Entwicklungsmöglichkeiten in verschiedenen Milieus (anaerobe oder aerobe Bedingungen, hoher ίο oder neutraler pH-Wert, Raumtemperatur oder Temperaturen bis 6O⁰C). Für dieses Impfmittel für die aerobe und anaerobe Gärungsstufe wurde ein pH-Wert von 7 bis 10,5 als besonders vorteilhaft gefunden.This method of fermentation of the sulphite waste liquor with one and the same inoculant both under aerobic conditions and then under anaerobic conditions "leads to the surprising and extremely useful, great advantage that within a short process duration of only about 5 days an essentially Complete degradation of the sulphite liquor including the lignin is achieved. Another essential advantage is that digested sludge from a communal sewage treatment plant, which is produced in any case during wastewater treatment, is used as an inoculant for the sulphite liquor and can be used with great advantage, ie an inoculant with a rich mixed flora of bacteria with different development possibilities in different milieus (anaerobic or aerobic conditions, high ίο or neutral pH value, room temperature or temperatures up to 60 ⁰ C). For this inoculant for the aerobic and anaerobic fermentation stage a pH of 7 to 10.5 found to be particularly advantageous.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise der Gehalt der Sulfitablauge an organischer Substanz in einer effektvollen und wirtschaftlichen Weise unter Gewinnung eines als Düngemittel und Bodenverbesserungsmittel verwendbaren Produktes abgebaut werden kann und daß dabei gleichzeitig andere wertvolle Produkte wie z. B. Essigsäure, Butanol, brennbare Gase und Harzsäuren gewonnen werden können. Das bei dem Prozeß entstehende Abwasser ist im wesentlichen von organischer Substanz befreit und hat außerdem einen neutralen oder auf der alkalischen Seite liegenden pH-Wert, wodurch das Ablassen des Abwassers in Gewässer ermöglicht wird, ohne gesundheitsschädliche Folgen oder ein Absterben der Fische zu verursachen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß das Abwasser wegen seines hohen Gehalts an für den Boden wertvollen Mikroorganismen unmittelbar als wertvolles Bodenverbesserungsmittel verwendet werden kann.It has been shown that with the procedure according to the invention, the content of the sulphite waste liquor organic matter in an effective and economical manner to produce one as a fertilizer and soil improvers usable product can be degraded and that thereby at the same time other valuable products such as B. acetic acid, butanol, flammable gases and resin acids obtained can be. The waste water produced in the process is essentially organic Substance liberates and also has a neutral or alkaline pH value, whereby the drainage of the wastewater into bodies of water is made possible without harmful consequences or cause the fish to die. It has also been shown that the wastewater because of his high content of microorganisms valuable for the soil directly as a valuable soil improver can be used.

Vorteilhafterweise wird der pH-Wert der Sulfitablauge durch Zusatz von kaustifiziertem KaIkschlamm (ein bei der Sulfatzellstoffindustrie anfallendes, calciumcarbonathaltiges Abfallprodukt) und/oder Calciumoxyd oder -hydroxyd eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß kein Bodensatz entsteht.The pH of the sulphite waste liquor is advantageously increased by adding causticized lime sludge (a calcium carbonate-containing waste product from the sulphate pulp industry) and / or Calcium oxide or hydroxide adjusted. This has the advantage that no sediment arises.

Beim Abbau der organischen Stoffe können bisweilen Säuren, insbesondere Essigsäure, in derart großen Mengen entstehen, daß die anaerobe Gärung auf Grund des sinkenden pH-Wertes aufhört. Vorteilhafterweise wird daher weiterhin der pH-Wert der Sulfitablauge während der anaeroben Gärung, wenn der pH-Wert die Neigung hat, infolge der Essigsäurebildung zu fallen, durch Zusatz einer wäßrigen Lösung von Ammoniak eingestellt.When the organic substances are broken down, acids, in particular acetic acid, can sometimes act in this way large quantities result that the anaerobic fermentation stops due to the falling pH value. Advantageously will therefore continue to adjust the pH of the sulphite liquor during anaerobic fermentation, though the pH value has a tendency due to the formation of acetic acid to fall, adjusted by adding an aqueous solution of ammonia.

Ferner kann das Verfahren vorteilhafterweise derart durchgeführt werden, daß die der aeroben Gärstufe neu zugeführte Ablauge mit einem bei der aeroben Gärung bereits gewonnenen Gärschlamm geimpft wird und daß die in die anaerobe Gärstufe überführte Lauge mit einem bei einer vorherigen anaeroben Gärung bereits gewonnenen Gärschlamm geimpft wird. Auf diese Weise kann die Bakterienkultur eines als Impfstoff bei den Gärungen eingesetzten Fäulnisschlammes aus einer kommunalen Abwässerreinigungsanlage der besonderen Zusammensetzung der als Nährboden verwendeten Sulfitablauge noch besser angepaßt werden.Furthermore, the method can advantageously be carried out in such a way that that of the aerobic fermentation stage newly supplied waste liquor is inoculated with a fermentation sludge already obtained during aerobic fermentation and that the liquor transferred to the anaerobic fermentation stage with a previous anaerobic Fermentation already obtained fermentation sludge is inoculated. In this way, the bacterial culture of a putrefactive sludge from a municipal sewage treatment plant used as a vaccine in fermentation the special composition of the sulphite waste liquor used as a nutrient medium is even better be adjusted.

In der Zeichnung ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die beim Kochen von Zellstoff nach dem Suli'itprozeß anfallende und in einen Behälter ( abgelassene Sulfitablauge wird in einen Neutralisationsturm 2 gepumpt, wo sie unter Umrühren mit Kalk auf einen pH-Wert von etwa 9 bis 10 eingestellt wird. Von dem Neutralisationsturm 2 wird die Ablauge mit einerThe drawing shows an example of a device for carrying out the method according to the invention shown. The water that is produced when pulp is boiled after the sulphite process and is drained into a container Sulphite waste liquor is pumped into a neutralization tower 2, where it is stirred up with lime a pH of about 9 to 10 is adjusted. From the neutralization tower 2, the waste liquor is with a

Temperatur von etwa 60°C in einen offenen Gärbottich 3 gepumpt, der mit Belüftungs- und Rührvorrichtungen, z. B. perforierter Rohrschlangen 4, und Dampfschlangen 5 zur etwaigen Erwärmung versehen ist. Bei einer Temperatur von etwa 35 bis 6O⁰C wird die Lauge mit abgeschiedenem bakterienhaltigen Gärschlamm von einer vorherigen Gärung, der gegebenenfalls mit neuem Gärschlamm aus einer kommunalen Abwässerkläranlage ergänzt ist, geimpft. In dem Bottich 3 wird die erste Stufe der Biolyse der Sulfitablauge bei einer Bakterienzahl von etwa 80% durchgeführt. Nach etwa 5 bis 7 Stunden, wenn etwa 30% der organischen Substanzen abgebaut worden sind, wird die teilweise abgebaute Lauge durch ein Ablaßventil 6 abgelassen und mittels einer Pumpe 7 einem zweiten belüfteten Gärbottich 8 zugeführt, in dem die aerobe Gärung in einer Nachstufe durchgeführt wird.Temperature of about 60 ° C is pumped into an open fermentation vat 3, which is equipped with ventilation and stirring devices, for. B. perforated coils 4, and steam coils 5 is provided for any heating. At a temperature of about 35 to 6O ⁰ C, the liquor deposited bacteria-containing fermented sludge from a previous fermentation, which is optionally supplemented with fresh fermented sludge from a municipal wastewater treatment plant is inoculated. In the vat 3, the first stage of the biolysis of the sulphite waste liquor is carried out with a bacterial count of about 80%. After about 5 to 7 hours, when about 30% of the organic substances have been broken down, the partially broken down liquor is drained through a drain valve 6 and fed by means of a pump 7 to a second aerated fermentation vat 8, in which the aerobic fermentation is carried out in a subsequent stage .

Nach dieser Gärung wird die Lauge aus dem Bottich 8 einer nicht dargestellten Trennvorrichtung zügeführt, in der der bei der aeroben Gärung gebildete bakterienhaltige Gärschlamm abgeschieden wird, welcher ganz oder teilweise in den ersten Gärbottich 3 zur Impfung der frisch dem Bottich 3 aufgegebenen Ablauge zugeführt wird. Die aus der Trennvorrichtung kommende flüssige Lauge wird durch eine nicht dar- · gestellte Destillationsanlage geführt zwecks Gewinnung beispielsweise von Essigsäure und Azeton.After this fermentation, the liquor is fed from the vat 8 to a separating device, not shown, in which the bacteria-containing fermentation sludge formed during aerobic fermentation is deposited, which wholly or partially in the first fermentation vat 3 for inoculation of the freshly abandoned vat 3 Waste liquor is supplied. The liquid alkali coming out of the separating device is Provided distillation system led for the purpose of obtaining, for example, acetic acid and acetone.

•Die Lauge wird sodann mittels einer Pumpe 9 einem geschlossenen Gärturm 10 zugeführt, der zweckmäßig als Gasglocke gebaut ist und mit Heizschlangen 11 sowie nicht näher dargestellten Rührvorrichtungen versehen ist. In dem Gärturm 10 wird die Lauge mit einem frisch bakterienhaltigen Gärschlamm aus einer kommunalen Äbwasserkläranlage von der gleichen Art, wie er in der aeroben Gärstufe verwendet wird, geimpft. Die Bakterien können den in dieser Phase des Prozesses herrschenden anaeroben Verhältnissen angepaßt werden, indem nach Einstellung von Gleichgewichtsbedingungen die Bakterien dieser anaeroben. Stufe abgetrennt und zur Impfung von Lauge verwendet werden, die dem Gärturm 10 erneut zugeführt wird.• The liquor is then by means of a pump 9 a closed fermentation tower 10, which is expediently built as a gas bell and with heating coils 11 as well as stirring devices not shown in detail is provided. In the fermentation tower 10, the liquor is with a fresh fermentation sludge containing bacteria from a municipal sewage treatment plant from the same The way it is used in the aerobic fermentation stage. The bacteria can die in this phase the process can be adapted to the prevailing anaerobic conditions by setting equilibrium conditions the bacteria of this anaerobic. Stage separated and used for inoculation of lye which is fed to the fermentation tower 10 again.

In dem Gärturm 10 werden die organischen Substanzen der Lauge anaerob bei einer Temperatur von etwa 30 bis 65°C endgültig abgebaut. Hierbei gelangen die anwesenden Bakterien unter optimalen anaeroben Bedingungen zur starken Vermehrung, wobei die Bakterienzahl auf 100% steigt. Das entstehende methanhaltige Gasgemisch wird durch eine Leitung 12 in eine Gasglocke*13 abgeführt. Nach beendeter anaerober Gärung, die bis zu etwa 5 Tagen in Anspruch nimmt, wird die Lauge durch ein Bodenablaßventil 14 abgelassen und durch eine Leitung 15 in einen Behälter 16 gefördert.In the fermentation tower 10, the organic substances of the liquor become anaerobic at a temperature of about 30 to 65 ° C finally degraded. Get here the bacteria present under optimal anaerobic conditions for vigorous reproduction, with the Bacteria count increases to 100%. The resulting methane-containing gas mixture is passed through a line 12 discharged into a gas bell * 13. After anaerobic fermentation has ended, which takes up to about 5 days takes, the liquor is drained through a bottom drain valve 14 and through a line 15 into a container 16 funded.

Claims

Patent claims:

1. A process for the production of a fertilizer and soil improver from sulphite waste liquor by fermentation of sulphite liquor adjusted to an alkaline reaction and inoculated with bacteria-containing substances and separation of the fermentation sludge serving as fertilizer and soil improver from the liquor, characterized in that the pH value between 7 and 10.5 adjusted sulphite waste liquor is inoculated at a temperature of about 35 to 6O ⁰ C with a bacteria-containing digested sludge from a municipal sewage treatment plant, is subjected to aerobic fermentation for 5 to 7 hours and then for a period of up to about 5 days to anaerobic fermentation , whereupon the fermentation sludge separated from the liquor is treated with a mineral acid to remove the acetic acid.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sulphite liquor by adding causticized lime sludge and / or calcium oxide or calcium hydroxide to a pH value is set between 7 and 10.5.

3. The method according to claim 1, characterized in that the sulphite waste liquor during the anaerobic Fermentation is adjusted to a pH value between 7 and 10.5 by adding aqueous ammonia solution.

1 sheet of drawings