DE2052667A1 - Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm - Google Patents

Description

betreffend Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm mit Schwefeldioxyd. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Löslichma.chen und zur Verbesserung der Filtrierbarkeit von Schlammfeststoffen durch Aufschluß mit verdünnten wäßrigen Schwefeldioxydlöaungen bei erhöhten Temperaturen und Drucken.

Der Schlamm iat eine halbflüs3ige Masse aus Abwusserfestsfcoffen, die aus dem flüssigen Abwasser entfernt wurde. Der Schlamm muß in einer Kläranlage ohne Beeinträchtigung oder Gefährdung der Gesundheit beseitigt werden. Bisher geschah dies durch Eingraben, Verbrennen, Eintrocknen zu Düngemitteln oder durch Beseitigung im Meer oder an land. Der Primärschlamm ist die halbfeste Masse, die sich aus dem rohsn Abwasser abgesetzt hat. Der Abfluß des Primärechlammes wird einer aeroben Gärung unterzogen, und der aus diesem Material sich absetzende

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ORIGINAL

Niederschlag wird als aktivierter Schlamm bezeichnet. Die Schlämme aind aufgrund ihrer Schleimigkeit normalerweise sehr schwer zu filtrieren, da sie die Filter verstopfen-

Bei der Behandlung von Schlamm ist es erwünscht, einen leichtfiltrierbaren Feststoff zu erhalten und eine möglichst große Menge der darin enthaltenen Feststoffe löslich zu machen, so daß der Abfluß einer Oxydation, Chlorierung oder einer anderen Behandlung unterzogen werden kann, damit er besser beseitigt werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Kapazität von Kläranlagen mindestens zu verdoppeln, da die Menge der zu behandelnden Feststoffe niedriger und die Behandlungsgeschwindigkeit höher sind. Viele Abwasser-Fachleute sind der Ansicht, daß der die Kapazität einer modernen Abwasserbeseitigungsanlage beschränkende Arbeitsschritt die Beseitigung der Feststoffe ist, die sich während der verschiedenen Trennschritte anreichern. Es ist deshalb in der heutigen verstädterten Gesellschaft notwendig, wirksame Verfahren zur Beseitigung von Abwasserschlämmen zu entwickeln, insbesondere Verfahren, bei denen Stoffe erzeugt werden, die für die Volkswirtschaft nützlich sind.

Das allgemeine Konzept der Abwasserbeseitigung, wie es sich in der Vergangenheit herausgebildet hat, kann am besten als die Wiederholung von Verfahrensschritten zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten und Oxydationen gekennzeichnet werden, mit dem Ziel, reines Wasser, anorganische Salze und Gase als Endprodukte zu gewinnen. Bei den meisten derzeitigen Beseitigungsverfahren werden Verfahrensschritte angewendet, die auf anderen Gebieten und in der chemischen Industrie gebräuchlich sind«

Im Laufe der Zeit haben die Abwasaerfachleute gefunden, daß viele Verbesaerungen der Verfahren mit Kostenerhöhungen verbunden aind, inabesondere hinsichtlich der Beseitigung der festen Rückstände. Die steigenden Grundstückskosten in Stadt-,

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gebieten und der näheren Umgebung machten die Beseitigung von Abwässerfeststoffen kostenmäßig undurchführbar. Gleichzeitig förderte das öffentliche Bedürfnis nach zunehmend reineren Abwässern die Entwicklung von verbesserten Behandlungsverfahren, bei denen noch größere Mengen an festen Abfallprodukten anfallene

Die Beseitigung von Peststoffen oder Schlämmen von Kläranlagen ist gegenwärtig der Teil eines Verfahrens, das als "endgültige Beseitigung" (ultimate disposal) bezeichnet wird. Die "endgültige Beseitigung" befaßt sich unter anderem mit dem Problem dor Beseitigung von unverbrennbaren (oxydationsbeständigen) organischen Rückständen bis zu typischen biologischen Oxydationen.

Bisher wurde vorsucht, die Beseitigungskonten durch den Verkauf der Endprodukte der Abfallbeseitigung wieder hereinzubekommen. Produkte, wie Milorganite^ ', eiia Düngemittel aus getrockneten, aktiviertem Schlamm, sind das Ergebnis dieser Anstrengungen. Die Verwendung von Schlamm als Düngemittel hat jedoch abgenommen, da das Düngemittel, welches aufgrund von biologischen Oxydationen gebildet wird, mit Ammoniak als Stickstoff quelle nicht, konkurrenzfähig ist. Für einige Abwasserbeseitigungsanlagen ist es unmöglich, die Prachtkosten, geschweige denn die Verfahrenskosten, durch den Verkauf des Schlammes als Düngemittel wieder hereinzubekommen. Die hohen Kosten sind gewöhnlich durch die Entwässerungskosten des Schlammes mit einem niedrigen Peststoffgehalt bedingt. Um diese Entwässerungskosten zu senken, wurden bereits zahlreiche Behandlungsverfahren vorgeschlagen, um die Filtriergeschwindigkeit zu erhöhen und um den Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens nach seiner Bildung zu erniedrigen.

Ein solches Verfahren ist als Porteous-Verfahren bekannt und in der USA-Patentschrift 3 155 611 beschrieben. Bei diesem

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Verfahren wird Direktdampf mit einem Druck von etwa 14 atü (200 psig) in eine eingedickte Suspension von aktiviertem Schlamm eingeleitet, wodurch die kolloidale Beschaffenheit dea Schlammes verändert, die Filtrierbarke it verbessert und die Entfernung des Wassere erleichtert werden.

Ein weiteres Verfahren zur Verarbeitung von Schlamm ist das Zimpro-Verfahren, bei dem eine Oxydation mit Haßluft unter hohem Druck durchgeführt wird; hierbei werden die organischen Stoffe in COp umgewandelt, und die bei dem Verfahren erzeugte k Energie wird wiedergewonnen. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig leistungsfähig, erfordert aber die Verwendung von aufwendigen Anlagen, um die erforderlichen hohen Drucke aufrechtzuerhalten (vgl. Zimmerman et al, T.A ο Ρ.Γ.I., £3_, 710 (196O)).

Teletzke et al beschreiben in Chem.Eng.Trog., 6£, 1, 33 (1964) ein modifiziertem Ilaßluft-Oxydationsverfahren unter Anwendung niedrigerer Drucke. Bei den Aufschlußvorgängen handelt es sich, wie angegeben, im wesentlichen um hydrolytische Reaktionen mit einem Minimum an Oxydation, und die erhaltenen Lösungen werden in das biologische System zurückgeleitet.

Die Aktivierung von Schlamm ist tatsächlich ein aerober Gafc rungsprozesö, bei welchem die organische Substanz im Abwasser einem Abbau unterzogen und als Nährmedium zum Wachstum von Mikroorganismen assimiliert wird. Dieses Verfahren ist gewis- :sermaßen dem Wachstum von einzelligen Proteinen, die häufig als Quelle für Futtermittel vorgeschlagen werden, äquivalent. Trockener, aktivierter Schlamm soll hinsichtlich seines Nährwertes (bestimmt als Stickstoffaufnahme bei Schafen) Soja bohnenmehl und Harnstoffhaitigen Futtermitteln mit einem ähnlichen Rohproteingehalt gleichwertig sein (Hackler et al, J. Animal Sei., VS__f 125 (1957)). Der Gesamtstickstoff eines schlammhaltigen Futtermittels hatte jedoch bei Ratten eine geringere Verwertbarkeit (52 $) und einen niedrigeren biologischen Wert (51 #). Untersuchungen über die Natur des aktivierten

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Schlamme ο haben ergeben, dai3 die Zellrücksbunde a um großen Teil au ο polymeren Polysacchariden, Protein, Fett und anorganischen Komplexen bestehen (Hurwitz, Eng. Bullo b'xt. Ser_o No, 2Lt 395 (1957)).

In dar JchlachbhausIndustrie wird bisher häufig ein '/erfahren angewendet, bei dem nicht eßbare tierische Rüc:kJtäride, wie Haaro, Judern, Fieiachabfrilie, Knochen usw. ο in--Jm. nassen Aufschluß ancc,'nu.;en werden; d.h₀ diese Substanzen werden bei verhältnismäßig niedrigen Drucken (4,2 atü Dampf) ;-5um Aufschluß, zur V/i^iorgewinnung den Fetts und zur Heru teilung von speziellen Proh«in-Futtermitbein, gekocht, In vielen Fällen wird den Aiii'¹; "jhluügöfäßen Sulfit in Form von i\0. augeaetzt (Johnson et .i.L, [fJ-Patenfcschrift 3 308 113).

In lor i-j'jhlaohthauaindu.-jfcrie wird das üüp nicht zur Beseitigung der* Abfälle, sondern zur Gewinnung von industriellen Fettstoffen und Protein und zur Hydrolyse von Prot-iin verwandet, beispielsweise zur Herstellung von Kulturmedien, die häufig für t.j/ihniache Gärprozeuse verwendet werden,

Parsond et al, J.Sei» Food Agric, 7, 261 (1956) führten sorgfältige-[interauchungen über die Hydrolyse von Gasein mit 3ch7/efliger Säure durch, wobei sie besonders den Einfluß auf den Trypbophangehalb des huminfreien Extraktes berücksichtigten» Die Ergebnisse zeigten, daß durch die SO^-Hydrolyse das in den Hydrolysaten vorhandene Tryptophan geschützt wird. McKinney et al,(IndoEng.Chem., £1, 1058 (1949)) berichteten über die Wirksamkeit von schwefliger Säure bei der Herstellung von weißen Sojaprotein-Extrakten.

Im allgemeinen kann der Vorteil der schwefligen Säure als Hydrolyaemlttel nur bei einer Behandlung von heterogenen natürlichen Substanzen mit einem hohen Polysaccharid- und Proteingehalt voll ausgenützt werden. Die Anwesenheit von SOp während der Hydrolyse der Produkte, die die beiden zuletzt genannten Substanzen enthalten, verhindert oder vermindert die Bildung der schwarzen (oder braunen) Humine. 209814/1377

Keines der bekannten Verfahren befaßte sich mit der Löslichmachung von Abwa3serschlämmen oder mit deren Umwandlung in unschädliche Peststoffe, die leicht aus dem Abwasser entfant werden können und die für die Beseitigung auf dem Festland geeignet sind.

.Die Erfindung hat sich also die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur wirksamen Löalichmachung von Feststoffen in Abwasserschlämmen zu schaffen und die FiltrierbarkeLt der darin enthaltenen Restfeststoffe zu verbessern.

Weiterhin soll ein Verfahren zur Behandlung von Abwasserschlamm mit verdünnten wäßrigen SOp-Lö'sungen geaohaf fenwerden, um die Beseitigung dieses Schlammes zu erleichtern.

Bin weiterer Zweck ist die Schaffung eines Verfahrens zur wirksameren Entfernung von Schlammfeststoffen aus Abwässern,

Ein weiterer Zweck ist die Schaffung eines Verfahrens zur Löslichmachung von Abwässerschlämmen zur Herstellung von wäßrigen Lösungen, welche für dLe tierische Ernährung geeignete Nährstoffe enthalten»

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Umwandlung von Abwasserschlämmen in leicht zu beseitigende lösliche Stoffe und unschädliche Feststoffe, die auf dem Festland beseitigt werden können.

Schließlich soll durch die Behandlung mit Schwefeldioxyd die Entwässerung des Schlammes erleichtert werden»

Es wurde gefunden, daß verdünnte wäßrige Lösungen von Schwefeldioxyd bei erhöhten Temperaturen und Drucken die Umwandlung von Schlamm zu leicht zu beseitigenden, wasserlöslichen Substanzen und zu leicht entfernbaren, unschädlichen Feststoffen, erleichtern. Schwefeldioxyd (schweflige Säure) erhöht bei

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seiner Verwendung als Hydrolysemittel bei der Behandlung von primärem, aktiviertem oder vermischtem Schlamm den Gehalt an löslichen Feststoffen, verbessert die Filtrierleistung, erzeugt einen Filterkuchen mit einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt und liefert Feststoffe, die auf dem Festland beseitigt werden können_o

Erfindungsgemäß wird der Schlamm mit 0,2 bis 2,5 Gew.-^ Schwefeldioxyd (bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Schlammes) in einem geschlossenen System aufgeschlossen, das auf eine Temperatur entsprechend einem Innendruck von etwa 2,1 bis 7 atü (30 bis 100 psig) erhitzt istj die Behandlungsdauer liegt zwischen etwa 10 und 120, vorzugsweise zwischen 30 und 60 Minuten. Hierbei werden mindestens 20 i*_t gewöhnlich 50 bis 75 fo, der im Schlamm enthaltenen Feststoffe löslich gemacht, während die hinterbleibenden Feststoffe unschädlich und leicht filtrierbar sind. Das Verfahren stellt gegenüber dem Porteous-Verfahren einen wesentlichen technischen Fortschritt dar, da der Druck und die Temperatur bedeutend niedriger und die Zeitdauer bedeutend kürzer sind, wobei die Menge des loslich gemachten Schlammes wesentlich höher ist.

Als Schlamm können Primärschlamm (unbehandelter Schlamm), aktivierter Schlamm oder die entsprechenden Schlammgemische verwendet v/erden. Der Gesamtf estsi offgehal t des Schlammes schwankt gewöhnlich von 1-10 Gew.-$, wobei die löslichen Feststoffe 0 bis 50 $ der gesamten Feststoffe ausmachen} das Verfahren ist jedoch auch für Schlämme mit einem beliebigen anderen Feststoffgehalt anwendbar.

Das Schwefeldioxyd kann als Gas in ein geschlossenes Gefäß, das den Schlamm enthält, eingeleitet werden, vorzugsweise unter die Oberfläche der Flüssigkeit. Damit aber eine bessere Kontrolle möglich ist, wird das Schwefeldioxyd vorzugsweise in verdünnter (2 bis 10 56) wäßriger Lösung, d.h. in Form von verdünnter schwefliger Säure zugesetzt. In jedem Fall wird

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die Menge des SO_? so bemessen, daß sie etwa 0,2 bis 5,0 $ des gesamten Feststoffgehalts des Schlammes, vorzugsweise 0,5 bis 1 io entspricht.

Das Gemisch aus Schlamm und SOp wird in einem geschlossenen System erhitzt. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen, am einfachsten durch Erhitzen mit Dampf bei Drucken von etwa 2,1 bis 7 oder 8,8 atü (30 bis 100 oder 125 psig). Die Temperatur des Schlammes im System wird schnell auf die des unter Druck stehenden Dampfes erhöht. Gewöhnlich liegt die Temperatur zwischen etwa 122 und 195⁰C (252 bis 328⁰P). Das geschlossene Gefäß, das den Schlamm und das S0_o enthält, kann aber auch auf andere Weise, z.B_o durch elektrische Heizelemente, Heismäntel mit Heizflüsnigkeiten (Dowtherm) usw., auf den gewünschten Temperatur- und Druckbercdch erhitzt werden, ohne daß Dampf verwendet zu werden braucht} letzterer wird jedoch aus Kootengründen bevorzugt.

Nach der !Behandlung des Schlammes mit der SOp-Lösum- unter einem Dampfdruck von etwa 2,1 bis 7 atü (30 bis 100 psig) wird das Einsatzmaterial filtriert und gewöhnlich auf etwa 93°C (200⁰F) abkühlen gelassen. Der Filterkuchen hat einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt und kann auf dem Festland beseitigt werden. Er hat praktisch keinen Geruch und verrottet oder zersetzt sich nicht weiter. Das Filtrat ist eine klare Flüssigkeit mit einem sehr schwachen Schwefeldioxydgeruch. Es kann durch Eindampfen zu einem melasseartigen Sirup konzentriert werden, der als Viehfutter geeignet ist (Feststoffgehalt etwa Ί0 °/o).

Vorzugsweise wird der Inhalt des Aufschlußgefäßes während der Behandlung mit SOp gerührt, was aber nicht unbedingt nötig ist. Die hohe Löslichkeit des SO₂ in Wasser unter Druck gewährleistet im allgemeinen, daß der Kontakt dieaer katalytischen Substanz mit den Schlammfeststoffen wirksam und ausreichend ist ο

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DaB löslich gemachte wäßrige Produkt kann zu einem raelassearfeigen Sirup konzentriert werden, dessen Feststoffe zu 85 Ϋ» organisch Bind, wovon wiederum 20 ^:fo proteinhaltig sind. Der Amino.jäuregehal t des melasseartigen Sirups gewährleistet einen hohen nährwert; als Viehfutter, was durch fc'utterversuche mit Ratten bestätigt werden konnte. Hierbei wurde für den aus aktiviertem Schlamm erhaltenen melasseartigen Sirup ein Futtermittelauanützungsgrad ( EFU-'.Vert; efficiency of food utilization) von 42 gefunden, verglichen mit einem '.Vert von 39 für Rohrzuckermelasae.

In der beigefügten Zeichnung ist ein bekanntes Schlammbehandlung3verfahren mit dem verbesserten Verfahren gemäß dor Erfindung verglichen. Die Rechtecke auf der linken Seite zeigen die übl Leihen Stufen der Abwasserbehandlung, nämLich das Scheiden (1), das Entsanden (2), das fjedime tieren (3)> das Belüften (4), das Absitzen (5) und schließlich das Chlorloren (6) des Abflusses vor der Abgabe in das Leitungssystem, Der Schlamm aus der SedLmetierstufe ist Primärschlamm, während der Schlamm aus der Absitzstufe nach der Belüftung Sekundär- oder aktivierter Schlamm ist. Dieser Schlamm kann über die Leitung 7 zur weiteren Belüftung und zum Absitzen zurüokgeleitet werden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, Er kann aber auch über die Leitungen 8 und 9 in die \

Sedimentierstufe 3 zurückgeleitet werden.

Der Primärschlamm kann nach der Sediment ier.s tufe 3 auch über eino leitung 10 in eine Aufschlusstufe 11 und dann in eine Trocknun.isu tufe 12 geleitet werden, um Feststoffe 'Mir Beseitigung zu erzeugen. In ähnlicher Weise kann der Sekundärschlamm über die Leitung 8 in die gleichen Stufen geleitet werdenο

Daa Aufschlußsystem mit 30„ gemäß der Erfindung ist durch die Rechtecke auf der rechten 3eite der Zeichnung erläutert.

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Der vorbehandelte Schlamm tritt über die Leitung 14 in die SOg-Hydrolyse-Einheit ein. Nach der Behandlung mit der S0_?- Lösung bei erhöhten Temperaturen und Drucken wird der Schlamm in einen Dekanter 15 geleitet, worin sich die Feststoffe absetzen. Die Flüssigkeit wird entfernt und kann entweder beseitigt oder in einen Verdampfer 16 geleitet werden, worin die feuchtigkeit entfernt und eine organische Melasse hergestellt werden kann, die in einen Aufnahmebehälter 17 geleitet wird. Die Feststoffe aus dem Dekanter 15 werden als Schlamm über eine Leitung 18 entfernt und zu einem Filter 19 geleitet, in welchem die Feststoffe aus dem Schlamm abgetrennt und auf die Halde odei· zur Verbrennung geleitet werden. Die Flüssigkeit (Filtrat) aus dem Filter 19 wird mit der Flüssigkeit aus dem Dekanter vermischt und kann entweder beseitigt oder im Verdampfer 16 konzentriert werden.

Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele von speziellen Ausführungsformen noch näher erläutert, jedoch nicht hierauf beschränkt. Es können zahlreiche Abwandlungen hinsichtlich der Materialmengen und der Verfahrenybedingungen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Beispiel 1

Getrockneter, -aktivierter Schlamm aus den Abwässern von Chicago wurde in Halbliter-Einmachgläser eingewogen und mit Glasdeckeln, die mit Gummiringen und Drahtklammern abgedichtet waren, verschlossen, und unter Druck in einer horizontalen Druckvorrichtung, die einen Druck von bis zu etwa 14 atü (200 psig) aushielt, erhitzt. Jedes Einmachglas enthielt 200 ml eines Gemisches aus Schlamm, Wasser und Schwefeldioxyd in unterschiedlichen Konzentrationen (als wäßrige Lösung mit 3,9 $> SO₂ zugesetzt). Jedes Einmachglas enthielt 6 $ getrockneten Schlamm.

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Der Grad der Löslichmachung (oder Hydrolyse) wurde dadurch "bestimmt, daß der umgesetzte Schlamm abfiltriert und 50 ml der klaren Lösung zur Trockne eingedampft 7/urden, worauf der Rückstand gewogen wurde. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in Tabelle 1 angegeben. Die Ergebnisse zeigen, daß fast 50 <fo der Feststoffe des getrockneten, aktivierten Schlammes in Lösung gebracht werden können, während durch Kochen ohne SOp nur ein kleiner Anteil in Lösung gebracht werden kann. Der Gesamtfeststoffgehalt in 50 ml Hydrolyseflüssigkeit beträgt 3 g.

Tabelle 1 Feststoffgehalt (g) in 50 ml Hydrolyseflüssigkeit

S0,-.-Konzentration, be- Feststoffe in 50 ml

zogen auf das Gewicht 1 Std. bei 6 Std.bei 1 Std.bei

der Feststoffe im 7 atü

Schlamm (100 psig)

ohne SO₂

2,5 & SO₂ . 1,47

1,2 io SO₂ 1,38

0,63 4 SO₂ 1,21 0,68 0,48 {

0,33 1° SO₂ 1,18

Beispiel 2

wurden Alle Schlammproben, soweit nichts anderes angegeben ist, eine Stunde bei einem Dampfdruck von etwa 2,1 atü (30 lbs) behandelt (HO⁰C). Y/enn Schwefeldioxyd zugesetzt wurde, so betrug die Endkonzentration an SO₂ 0,5 °/°_f bezogen auf das gesamte Gemisch«

1	atü	1	atü
(15	psig)	(15	psig)
	0,51		0,21
	1,41		0,71
	0,96		0,48
	0,68		0,48
	0,64		0,44

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Alle Versuche wurden mit einer frischen, aktivierten Schlammprobe durchgeführt, die von der Bergen County Sewerage Authority, Little Ferry, N.J. "bezogen wurde . Hierbei handelte es sich um eine eingedickte.Schlammsuspension von der Art, wie sie normalerweise auf Schiffen zur Beseitigung auf hoher See transportiert wird. Dieser Schlamm verdickt sich durch natürliches Absitzen, d.h. es werden keine Chemikalien verwendet.

Der durchschnittliche Feststoffgehalt des eingedickten Schlammes wurde durch Eindampfen zur Trockne bestimmt. Gleichzeitig wurden die löslichen und unlöslichen Feststoffe durch Filtrieren bestimmt. Der flüssige Anteil war kolloidal und hatte eine gewisse Ähnlichkeit mit Blutserum.

Die Analyse mehrerer Proben des eingedickten Schlammes ergab folgende Durchschnittswerte:

pH-Wert 6,8

Feuchtigkeit 91 1°

unlösliche Feststoffe 4,18 $

lösliche Feststoffe 4,82 #

Die Testproben (500 g eingedickter Schlamm mit einem Durchschnittsgehalt an löslichen Feststoffen von 4,18 Gew.-^) wurden in Halbliter-Einmachgläser eingeschlossen und wie vorstehend angegeben, in einen Autoklaven gebracht. Die Proben wurden in drei Gruppen von jeweils 25 Stück unterteilt und den nachstehend angegebenen Behandlungen A, B und C unterzogen.

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Behandlung Bedingungen

A Unbehandelter, roher aktiver Schlamm

B Roher aktivierter Schlamm, 1 Stunde

bei einem Dampfdruck von etwa 2,1 atü (30 Ib) im Autoklaven nach willkürlich gewählten Parametern behandelt

C Roher aktivierter Schlamm mit 0,5 Gew.-$

Schwefeldioxyd (bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe im Schlamm), zugesetzt als 4,6 #-ige schweflige Säure} Behandlung sonst wie bei B.

Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 100 ml jeder Probe durch Whatman Nr. 1 Analysenfilterpapier filtriert, wobei eine Reihe von 6 Nutschen mit einer gemeinsamen Yakuumleitung verwendet wurde. Die durchschnittliche Piltriergeschwindigkeit wurde durch Messen des in 40 Sekunden gesammelten Flüssigkeitsvolumens bestimmtj die Ergebnisse sind in (Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Filtriergeschwindigkeit des behandelten und unbehandelten Schlammes

Behandlung Volumen des gesammelten Filtrats (ml)

A 15

B 40

C 90

Die Filtriergeschwindigkeit des aktivierten Schlammes erhöht

durch fast

sich die Hitzbehandlung allein um das Dreifache j wird Schwefeldioxyd vor der Hitζbehändlung dem aktivierten Schlamm zugeaetzt, so erhöht sich die Filtriergeschwindigkeit um das Sechsfache.

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-H-Beispiel 3

Ea wurde eine weitere Versuchsreihe durchgeführt, um den Einfluß der Hitze- und SOg-Behandlung auf die absolute Entwässerungageachwindigkeit zu bestimmen. Es wurde die Arbeitsweise nach Beispiel 2 mit der Abweichung angewendet, daß die FiI-triergeachwindigkeit als die Zeitdauer bis zur Erzielung eines trockenen Filterkuchens bestimmt wurde. In dieser Versuchsreihe wurden 200 ml-Proben von behandeltem und unbehandeltem Schlamm filtriert, und sowohl das Volumen des gesammelten Filtrats und die Zeitdauer bis zur Erzielung eines trockenen Filterkuchens wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Tabelle 3

Absolute Entwässerun^sgeschwindigkeit (200 ml-Probe)

Behandlung gesammeltes Filtrat (ml) Zeit bis zur

Erzielung eines trockenen Filterkuchena (min)

A 147 420

B · 150 4

0 175 2

Die vorstehenden Werte zeigen, daß die Filtrierzeit durch die Hitzebehandlung allein sowie durch die Hitze- und Schwefeldioxydbehandlung drastisch reduziert wird. Auch die Menge der im Filterkuchen zurückgehaltenen Feuchtigkeit ist niedriger.

Beispiel 4

Da es schwierig ist, die bei der SO«- und Hitzebehandlung er zielbare wirkliche Auflöaewirkung genau zu messen, da der unbehandelte Schlamm nur schwierig in befriedigender Weise

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zu entwässern ist, wurde diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß die Filtrierung bis zum Ende durchgeführt und der Peststoffgehalt des Filtrats bestimmt wurde. Die Werte sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Einfluß der Behandlung auf den Gehalt an löslichen Peststoffen im Piltrat.

Probe Behandlung Gehalt an löslichen Feststoffen (<fo)

A unbehandelt 4,82

B nur Hitzebehandlung 7 »34 C Hitze und 0,5 & SO₂ 8,84

Die Ergebnisse zeigen, daß schon bei der Hitzebehandlung der Gehalt an löslichen Feststoffen um etwa 90 $ zunimmt, und daß eine weitere Zunahme von 20 fo durch Zusatz von S0_? erzielt wird.

Beispiel 5

Etwa 38 liter (10 gall) einer Probe aus eingedicktem, aktiviertem Schlamm (Kläranlage Bergen County, New Jersey) mit einem Feststoffgehalt von etwa 9$ (davon die Hälfte unlösliche Feststoffe), mit einer cremeartigen Beschaffenheit, wurden in einen geschlossenen, ummantelten Behälter aus korrosionsbeständigem Stahl mit einem Fassungsvermögen von etwa 75 Later (20 gall), der mit einem mechanischen Rührwerk versehen war, eingefüllt. Dann wurde gasförmiges Schwefeldioxyd eingeleitet, bis die Endkonzentration einer 0,5 $-igen HpSO- entspräche Dieses Gemisch hatte zu Beginn einen pH-Wert von 1,6. Durch Einleiten von Dampf durch eine im Inneren angeordnete Heizspirale und den Mantel wurde der Druck auf etwa 2,1 atü (30 Ib) und die Temperatur auf 135°C erhöht. Das Reaktionsgemisch wurde

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3 Stunden auf dieser Temperatur und diesem Druck gehalten, dann auf 80⁰C abgekühlt und filtriert. Die Filtration war sehr schnell, wobei ein Filterkuchen mit einem Peststoffgehalt von mehr als 40·$ und eine schwachgelbe Flüssigkeit mit einem leichten S0₂-Geruch (8 <?o gelöste Feststoffe, pH-Wert 3,00) erhalten wurden. Diese Flüssigkeit wurde in einem Rodney-Hunt-Verdampfer zu einem Sirup mit einem Feststoffgehalt von 60 $ eingedampft. Die chemische Ana^rse der Feststoffe ergab etwa 18 io Aschebestandteile und 82 fo organische Bestandteile. Bei weiteren Versuchen wurden Melassen etwas anderer Zusammensetzung erhalten, die aber gewöhnlich innerhalb des in diesem Beispiel angegebenen Bereiches lag.

Die Asche hatte einen hohen Gehalt an Eisen (2,7 i°) und Calcium (1,8 io). Die Natrium-y Kalium- und Magnesiumgehalte entsprachen den typischen Gehalten bei Naturprodukten. Der Phosphorgehalt war niedrig (0,005 $)» während der Schwefelgehalt hoch war, was aufgrund der Sulfitrückstände zu erwarten war.

Die organischen Bestandteile enthielten fast 3,5 i° Stickstoff, was, auf proteinhaltiges Material umgerechnet (Umrechnungsfaktor 6,25) annähernd etwa 20 $ Protein entspricht. Wurde der Proteingehalt jedoch mit dem Wert für den Gesamtzucker (40 °/o) in Beziehung gesetzt, so ergab sich, daß ein Teil des Stickstoffes in Form von Aminozuckern oder anderem, nicht in Proteinen gebundenen

Bei weiteren Versuchen wurde gefunden, daß, wenn der Anteil an löslichen Feststoffen an den Gesamtfeststoffen des aktivierten Schlammes hoch war, der Zuckergehalt der Melasse hoch war. Andererseits war der Zuckergehalt niedrig, wenn der Ge- ■ halt an löslichen Feststoffen niedrig war.

Die Aminosäureanalyse der organischen Melasse ergab folgende Werte:

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Aminosäure

Arginin

Cystin

Glycin

Histidin

Isoleucin

Leucin

Lysin

Methionin

Ph enylalanin

Threonin

Valin

Gehalt in

0,79 0,17 1,88

0,37 1,08 1,01

0,87 0,36 0,74 1,13 1,37

Beispiel 6

Unbehandelter aktivierter Schlamm (Bergen County Sewerage Authority, Little Ferry, New Jersey) wurde 15 Stunden unter aeroben Bedingungen gehalten, worauf er bei verschiedenen Temperaturen, SOp-Konzentrationen und Zeiten aufgeschlossen wurde. Statt der Einmachgläser wurden mit Epoxydharzen ausgekleidete Aerosoldosen verwendet,, wodurch die Aufheiz- und Abkühlzeiten verkürzt und ein Bruch der Gefäße vermieden werden konnten, Hoch dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 100 ml jeder Probe durch 'whatman Hr. 41-11 Analysenfilterpapier filtriert, wobei eine Reihe von Nutsehen, die an eine Vakuumleitung von 0,14 at (20 psi) angeschlossen waren, verwendet wurden. Die zur Sammlung von 90 ml Filtrat erforderliche Zeit wurde für jede Probe festgehalten. Die anschließenden Versuche wurden mit aktiviertem Schlamm mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 1,1k% durchgeführt (lösliche Feststoffe 0,05 %)· Die Einzelversuche wurden in statistischer Reihenfolge durchgeführt» Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.

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BAD ORiGiNAL

	Dampf druck atü (psig)	(66)	T a b e 1	1 e 5	Piltrierge- schwandigkeit (Zeit bis: zur Sammlung von 90 ml Filtrat)
Versuch	4,5	(119)	Reaktions zeit (min)	SOp-Konzen- tration (</<>, bezogen auf Feststoffe	532
1	8,1	(66)	19	0,22	1 68 -. · ·.
2	4,5	(119)	19"	0,22	210
3	8,1	(66) :	56	.0,22	276
4	4,5	(119)	56	0,22	90
VJl	8,1	(66)	■' 19	2,28	26
6	4,5	(119)	, 19	2,28	62
7	8,1	(60)	56	2,28.	14
8	4,1	(125)	56	2,28,	406
9	8,1	(92,5)	37,5	1,25	23
10	6,3	(92,5)	37,5	1,25	189
11	6,3	(92,5)	15	1,25	33
12	6,3	(92,5)	60	1 ,25	57
13	6,3	(92,5)	37,5	0,0	24
14	6,3	(92,5)	37,5 .	2,50	40
15	6,3	(92,5)	37,5	1,25	44
16	6,3	37,5	1,25	67
17	37 ,,5	1,25

Die Bedingungen in diesen Versuchen wurden so gewählt, um das S0₂-Verfahren mit dem Porteous-Verfahren (USA-Patentschrift 3 155 611) zu vergleichen, bei welchem Hochdruckdampf, z.B. von etwa 14 atü (200 psig) zum Aufschluß des Schlammes verwendet wird. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, daß durch

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-•19 - .

die Anwesenheit von SOp bei allen Reaktionszeiten und Temperaturen die Filtriergeschwindigkeit des Schlammes verbessert wird. In den nachstehenden Tabellen 6, 7 und 8 sind die tatsächlich im Versuch erhaltenen Filtrierzeiten angegeben.

Tabelle 6

Filtriergeschwindigkeit von aktiviertem Schlamm, bei konstantem Dampfdruck (6,3 atü) umgesetzt. _^

Reaktionszeit (min)

	SOp-Konzentration	W
0	0,22 1	,25
150	147	106
128	124	86
90	84	49
123	110	53
143	127	59

2,28

15 15Ό 147 106 53

19 128 124 86 42

37,5 90 84 49 20

56 123 110 53 18

60 143 127 59 19

Tabelle 7

!Filtriergeschwindigkeit von aktiviertem Schlamm stanten Zeiten (37,5 Minuten) umgesetzt.	4,1 (60)	Druck, atü 4,5 (66) 6,3	, bei kon-	1(119)
S00-Konzentration	631	408	(psig) (92,5) 8,	80
0,0	352	247	98	73
0,22	235	159	84	37
1,25	109	73	49	13
2,28	88	64	20	12
2,50	17

14/1377

Tabelle 8

Filtriergeschwindigkeit von aktiviertem Schlamm, umgesetzt bei konstanten SOp-Konzentrationen (0,5 i° S0_?, bezogen auf die Feststoffe).

Reaktionszeit (Minuten)

Druck	(psig)
atü	(60)
4,1	(66)
4,5	(92,5)
6,3	(119)
8,1	(125)
8,5

	19	37,5	56
399	354	299	393
297	262	208	.322
130	108	67	79
145	114	54	50
168	130	47	41
	Beispiel 7

Aktivierter Schlamm (Bergen County Sewerage Authority, Little Ferry, New Jersey) wurde durch zweistündiges Stehenlassen und Abgießen der überstehenden Flüssigkeit entwässert. Der Feststoffgehalt dieses aktivierten Schlammes erhöhte sich hierbei von etwa 1,1 # (Ausgangswert) auf 2,8 #. Der entwässerte Schlamm fe wurde dann während des ganzen Versuches unter aeroben Bedingungen gehalten.

Es wurden drei Variable innerhalb der folgenden Bereiche untersucht:

Reaktionsdruck zwischen etwa 6,1 und 8,2 atü (90 -120 p"sig) iteaktionsdauer von 30 - 60 Minuten SOp-Konzentration von 0,18 bis 0,82 °>o (bezogen auf die

Schlammfeststoffe)

70981 4/1.377

Die Versuche wurden im Labomaßstab in Aerosoldosen, die etwa 160 g aktivierten Schlamm- enthielten, durchgeführt, wobei die vorstehend angegebenen Druckvorrichtungen verwendet wurden. Ds-wurde der Filtrierwiderijtand, d.h. die Zeit, die notwendig war, uia die ersten 90 ml einer 100 ml-Probe des behandelten ochlaiuues zu sammeln, bestimmte Der Schlamm wurde unter einem Vakuum von etwa 510'mm Hg (20 inch) durch eine Nutsche mit Vihatman 41-II-Filterpapier filtriert.

!".ei dei' Behandlung wurde der aktivierte Schlamm in verschlossenen Aerosoldosen, die sich in einem Druckverteilerrohr befanden, umgesetzt. Ds wurde Dampf in das Verteilerrohr eingeleitet, wobei der Eeaktiohsdruck in 10 Minuten erreicht wurde „ Der Druck wurde mit einer Genauigkeit von + 0,14 at (+ "<■:. pel) über die erforderliche Zeit konstant gehalten, dann entspannt. Ss dauerte etwa 10 Minuten, bis der Druck im Verteilerrohr Atmosphärendruck erreicht hatte, xrorauf die Dosen in kaltes 7/asser gestellt wurden. Wach Erreichen der Umgebungstemperatur wurde jede Dose geöffnet, worauf 100 ml des Inhalts filtriert Uiid die Zeit, die zum Auffangen von 90 ml Filtrat notwendig war, gemessen wurden«,

Die abhängige Variable (Filtrierwiderstand, gemessen in Sekunden) wurde in eine logarithmische Funktion übergeführt. Alle unabhängigen Variablen beeinflußten die Filtriergeschwindig-.ke.it des aktivierten Schlammes, d.h. höhere Druck- und SO₂-V/erte und längere Reaktionszeiten erhöhten die Filtrierbarkeit des behandelten Schlammes* Es bestehen jedoch Anzeichen dafür,

2098U/1377

BAD OBIGlNAL

2052687

daß diese Zunahme bei der kürzeren Reaktionszeit großer ist*

li]s wird vorgeschlagen, daß die zu untersuchende iüigenöchäf t ·■ (PiltrierWiderstand) mit drei Unabhängigen Variablen in Beziehung steht, so daf3 Ϋ = f (x>, x„, x-.)» Diese drei Variableri sind die Eeaktionsdaügr, der ileaktionßdruck und die SOr--Konzentration, Düse Variablen v/urden, wio in der ersten der nachstehenden Tabellen angegeben ist,v/ie folgt codiert!

X₁ = (psi - 105)710

-₂ - (t «' 45)/10 X₃ ^(SO₂ - Q,545)/0,182 Der gemessene Wert war Y = Filtrierwiderstand (see)*

Codierte «/.., nicht, codierte:,,.Ier:t,e xler,.vinabh.ängiR'en,,Vär.iabMn

Codiert	X1	X2	x3
	(psig)	(miii.)	ilü
1,5	120	60	0,8i8
1	115	55	0,727
0	105	45	0,545
1	95	. 35	0,364
1,5	90	.30	0,273

209814/1377

BAÖ ORIGINAL

VerSuchsergebnisse

Versuch Nr.	Codierte Werte der unabhängigen Variablen	0	X2	,5	X3	Y !Pil trierwider stand (see.)	log Y
	X1	0	-1	VJI	-1
1	— 1	0	-1		-1	702	2.84634
2	1	0	1		-1	208	2.31806
3	-1	0	1		-1	240	2.38021
4	1	0	-1		1	70	1.84510
5	-1	0	-1		1	450	2p65321
β	1	0	1		1	133	2.12385
7	-1	1	1.	201	2.30320
8	1	0	0	67	1„82607
9	-1,5	0	. 0	423	2.62634
10	VJl	-1,	0	167	2c22272
11	1,	0	720	2.85733
12	0	-1,5	273	2 c 43616
13	0	1,5	532	2.72591
14	0	0	334	2.52375
15	0	0	181	2.25768
16	0	0	196	2c29226
17	0	0	204	2,30963
18		206	2c31175

209.8U71377

- 24 Beispiel 8

Es wurde der Einfluß der Alterung auf die lcidität des Schlammes während der SOp-Behandlung "bestimmt,. Der rohe, aktivierte Schlamm wurde'dekantiert,um den Gesamtfeststoffgehalt zu erhöhen ο Dieser Schlamm wurde im frischen Zustand, nach 24 Stunden und nach 48 Stunden (unter aeroben Bedingungen gehalten) mit wechselnden Konzentrationen an SO₉ "behandelt. Der pH-Wert des aktivierten Schlammes mit unterschiedlichen SOp-Konzentrationen wurde vor und nach der Umsetzung gemessen. Alle Schlammproben wurden während der Behandlung stärker sauer; die Proben mit frischem Schlamm wurden weniger stark sauer als die Proben mit 48 Stunden altem Schlamm. Unter allen Bedingungen wird durch das Erhitzen der pH-Wert erniedrigt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 zusammengefaßt,, ■

Tabelle 13

	- frisch	Acidität	0,0 nach her	1 vorher	(pH-Wert) .	vorher	die	Feststoffe)	nach her
	- frisch	SOp-Konzentration ($	6,3	6,1	I, bezogen auf	5,4	0 nach her	vorher	4,3
	- 24 Std.	vorher	6,25	6,1	nach her	5,2	4,9	4,9	4,4
A	- 2t»· Std.	7,0	6,4	6.3	5,8	5,8	4,4	4,9	4,6
B	- 48 Std.	7,0'	6,25	6,45	5,5	5,6	5,7	.5,3	4,6
A	- 48 Std.	7,2	6,4	6,9	6,3	6,4	5,3	5,3	5,3
B		7,2	6,45	6,9	.5,8	6,4	5,8	6,0	5,2
A	7,2	6,2		5,8	6,0
B	7,2	5,8

2 ü 9 R U / 1 3 7 7

Leispiel '9

IjB \xlvü.o eine Versuchsreihe durchgeführt, -um lestzustellen, ob die Pütriergcschvindigkeit durch das Alter des behandelten Schlammes beeinflußt wird. L¹S scheint ein gewisser Jinfluß vorband eil zu sein, v.'ie die nachstehende Tabelle 14 zeigt _o

•Tabelle 14

von aktiviertem Schlamm

Filtri ergeschwindigkeit (see.)

(Zeit, bis 50 % einer 100 ml-Probe gesammelt sind) SOp-Konzentration gegen Alter des Schlammes

Alt ei' des Schlammes	O	1,5	SOp-Konzentration 3 4,5 6,0	40	23
	3000		120	220	107
frisch	3062	1020	962	1247	316
Zk Std.	6100	4500	2366
46 .-.ta»

üeaktionsbedingungen: 1,7 atu (25 psig); 60 Minuten

Beispiel 10

Der Einfluß des Druckes (Temperatur) auf die SO^-Behandlung vnarde bei einer konstanten Reaktionszeit von 60-Minuten bestimmt. Us wurden Versuche mit Aerosoldosen durchgeführt, um den chemischen Sauerstoffbedarf des Filtrats, d.h. die zur vollständigen _t Oxydation des Schlammes erforderliche Sauerstoffmenge, (FiItrat- | COD), die löslichen Feststoffe und die Filtriergeschwindigkeiteii (Zeit in Sekunden zum Auffangen von 50 ml Proben; Filtrierung mit './hatman Hr. 1-Filterpapier mit Nut sehen unter einem Vakuum von etwa 510 ram) zu bestimmen. Alle Versuche wurden mit 24 Stunden altern Schlamm mit folgenden Eigenschaften durchgeführt!

Filtrat-COD= 200 ppm

pll-7iert = 7,3

Gesamtfeststoffe = 1,4 '/a Gesamte gelöste Feststoffe = 0,11 %

2098U/1377

BAD ORIGINAL

Tabelle 15

Einfluß des Reaktionsdruokes und" dear· SOp-Konzentration auf'_: '

die Filtriergeschwindigkeit, ___ ' ■

(Zeit in Sekunden zum Auffangen von 50 ml einer 100 ml -«Probe}⁺ "

Reaktions- SOp-Ko.nzentration (bezogen auf die Feststoffe) druck

atü	(psig)	0,0	hl	3,0	4,5	6,0
1,7	(25)	3062	1020	962	220	107
3,4	(50)	599	219	78	43	28
5,1	(75)	488	44	31	24
6,8	(100)	175	' 57	30 .	22	20
8,5	(125)	19	19 -	20	15	14

⁺) Durchschnittsergebnis bei drei Filtrationen mit der gleiohen Probe .

Tabelle 16

	(psig)	des Reaktionsdruckes und! derSOp-Konzentration	(ppm)	111	, (bezogen	■	Feststoffe)
	(25)	Filtrat-COD	SOp-Konzentration	2800			6,0
	(50)		0	5000	2900	auf die	3300
Einfluß	(75)	2200	5200	4200	4,5	4600
auf die	(100)	4500	6000	5000	3000	5700
	(125)	4200	6300	6500	4000	6400
Reaktions druck	5500		5800	5000	6700
atü ■»■■■■■Μ	6500		6600
1,7	6500
3,4
5,1
6,8
8,5

0OD vor der Reaktion = 220 ppm

20 98 U/ 1377

Tabelle 17

Einfluß des Reaktionsdruckes die löslichen Feststoffe ($>)	(psifi) (25)	uiöder SOp-Konzentration auf	0,56	0,44	4,5 0,44	die Feststoffe)
Reaktions druck	(50)	SOp-Konzentration ($,bezogen auf	0,45	0,46	0,51	6,0 0,45
atü 1,7	(75)	0 0,52	0,45	0,51 ·	0,55	0,54
5,4	(100)	0,40	0,55	0,59	0,62	0,58
5,1	(125)	0,57	0,60	0,60	0,70	0,65
6,8	0,45	0,72
8,5	0,49

1. Bei jedem Reaktionsdruck (1,7 bis 8,5 atü) nehmen die FiI-trat-COD und der Gehalt an löslichen Feststoffen bei Zunahme der SOp-Konzentration leicht zu.

2. Sowohl die Filtrat-COD, aas auch der Gehalt an löslichen Feststoffen nehmen bei konstanter SOp-Konzentration und bei Zunahme des Druckes zu. Erhöht man sowohl den Reaktionsdruck als auch die SOp-Konzentration, so nehmen die Filtrat-COD und der Gehalt an löslichen Feststoffen zu.

5. Die Filtriergeschwindigkeiten nehmen mit zunehmenden Reaktionsdruck- und/oder S0₂-Konzentration zu.

Beispiel 11

Einfluß der Reaktionsdaüer und der SOp-Konzentration auf den Reaktionsdruck \

Roher, aktivierter Schlamm wurde dekantiert, um den Gesamtfeststoffgehalt zu erhöhen. Dieser Schlamm wurde unter aeroben Bedingungen gehalten und 24 bzw. 28 Stunden später in Aerosoldosen behandelt. In den Versuchen wurden die COD, der Gehalt an löslichen Feststoffen und die Filtriergeschwindig-

209814/1377

- yr-

keit (Zeit in Sekunden zum Sammeln von. 50 ml Mitrat) "bei verschiedenen Behandlungszeiten und Drucken gemessen. Es wurde mit einer Nutsche mit Whatman Nr. 1-Filterpapier bei einem Vakkum von etwa 510 mm Hg (20 inch) filtriert. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 18 bis 20 angegeben«

Analyse des aktivierten Schlammes vor der Behandlung

	frisch	24 Std.	e 18	48 Std.	3,4	atü (50 psig)	1,5	JbO	4,5
	300	300	430			3300	3000	3300
Filtrat-COD (ppm)	7,4	7,3	7,1		6600	3300	3300
pH-Wert	1,4	1,35	1,4		4000	3600	3300
	0,053	0,096	0,11		5,1	atü (75 psig)
Gesamtfeststoffe (#)	bell		SO^-Konzentration ($, bezogen auf Gesamtfest- ά stoffe)	3600	7200	6600
lösliche Feststoffe (#)	SOp-Behandlung von aktiviertem	Schlamm bei verschiedenen	0,0	4000	4100	• 4800
	Drucken		3000	4000	4100	4300
ΐ a		./. Reaktionszeit	6700	8,5	atü (125 psig)
SOp-Konzentration	Filtrat-COD (ppm)	4400	5600	5100	5300
			5500	6200	5400
	3800	5200	5400	6000
Behandlungs zeit (min.)	4200
30	4000
45
60	4900
	5000
30	5100
45
60
30
45
60

2098U/ 1377

	e 19	0,52 0,55	(50 psig)	0	4,5
T a b e 1 1		0,56 0,57		0	,36
	0,57 0,40		0	,42
SOp-Behandlung von aktiviertem Schlamm bei verschiedenen Drucken	5.1 atü			,42
SO	0,42 0,47		0
	0,59 0,59		0	,55
	0,42 0,42		0	,46
!„-Konzentration ./. Reaktionszeit lösliche Peststoffe ($)	8,5 atü			»51
]5,4 atü	0,44 0,49		0
SOp-Konzentration (fo,	0,44 0,55	,bezogen auf Gesamtfeststoffe)	o.	,58
Behandlungs- 0,0 1,5 zeit (min.)	0,44 0,55		0,	,59
30	0,54	,59
45	0,40
60	. 0,44
	(75 psiff)
30	0,45
45	0,45
60	0,48
	(125 psig) .
50	0,55
45	0,55
60	0,55

209814/1377

	a b e 1 1	e 20	Sekunden zum	Sammeln von 50 $ einer	2730	1,5	(50 ps,ig)	43	100 ml-Probe)
T			3,4 atü	1740	1560	j$,bezogen auf	51
SOp-Behandlung von aktiviertem Schlamm bei verschiedenen1 ' Drucken .	SOp-Konzentration (	1280	853	liO	70	Gesamtfeststoffe)
SOp-Konzentration ./„ Reaktionszeit Filtriergeschwindigkeit	Behandlungs zeit (min.) 0,0		375	225	(125 psig)	4,5 ·
(Zeit in	30	323	' 5,1 atü	187	27	75
	45	555	83	113	25	61
	60	640	391	(75 psig)	12	37
		105
30	38	8,5 atü	', 42
45	43	32	48
60	37	33	44
	23
30	24
45	15
60	10 '

2 0 98 U/137 7

Beispiel 12

nit der "organischen belasse", die durch Konzentrieren des Filtrats nach Beispiel 5 erhalten wurde, wurden Fütterungsversuche mit Ratten durchgeführte Es wurden 70 frisch entwöhnte männliche ,Sprague-Dawley-Albino-Ratten gleichmäßig wie folgt auf 7 Versuchsgruppen verteilt:
Gruppen Futterart

Rohrzucker-Kontrollgruppe, nach Belieben gefüttert.

Rohrzucker teilweise durch 5 % (bezogen auf das Trokkengewicht) organische Heiasse ersetzt, nach Belieben gefüttert.

Rohrzucker, teilweise durch 10 % (bezogen auf das , Trockengewicht) organische Kelasse ersetzt, nach Belieben gefüttert»

Rohrzucker teilweise durch 5 ',·> (bezogen auf das Trokken,:;ewicht) Rolirzuckermelasse ersetzt, nach Belieben gefüttertο

Rohrzucker teilweise durch 10 ^j (bezogen auf das Trokkengewicht) Rolirzuckermelasse ersetzt, nach Belieben gefüttert.

Paarweise gefütterte Rohrzucker-Kontrollgruppe, (Paar zuerst wie Gruppe 2 gefüttert, dann erstes Exemplar '.veiter wie Gruppe 2, zweites Exemplar weiter wie Gruppe 1 gefüttert) Ä

Paarweise gefütterte Rohrzucker-Kontrollgruppe (Paar zuerst wie Gruppe 3 gefüttert, dann erstes Exemplar weiter wie Gruppe 3, zweites Exemplar weiter wie Gruppe 1 gefüttert).

Alle sieben synthetischen Futterzusammensetzungen waren praktisch gleich (Tabelle 21), d.h. es \mrde jeweils nur ein Teil des Kohlehydratanteils- der Zusammensetzungen 2,3,4 und 5 entweder durch 3 oder Λ0% (bezogen auf das Trockengewicht) organische Melasse oder Rohrzuckormelasse ersetzte Auch der Wassergehalt der Futterzusaimnensetzungen wurde entsprechend eingestellt. Bezogen auf das Trockengewicht enthielt die Grundzusammensetzung 2Q?i> Casein, 5/<ί

Fett, ^ljZY,'<s Kohlehydrate, 1,15/ό Vitamingemisch, 4,0>b Wineralicngo-r mis el j und 10 '/> r'orjerii ohne nährwert < > Infolge des hohen l/aaser^e-

2 0 98 U/137 7

BAD ORIGINAL

tal^gg der oganischen ilelasse wurde der Feuchtigkeitsgehalt der ammenseizungen einander angeglichen. Da die Futterzusammensetzungen auf diese Weise eine flüssige Konsistenz bekamen, wurde ein hoher Fasergehalt (10 fo) verwendet, um die Konsistenz zu verbessern und die Schmackhaftigkeit der Zusammensetzungen zu erhöhen₀

Die synthetischen Futterzusammensetzungen enthielten folgende Bestandteile; 90 $-iges vitaminfreies Testcasein Nr. 16OQ4-O, (General Biochemicals, Ghagrin Falls, Ohio); handelsübliches Baumwollsamenöl (Hunt-Wesson Foods, Fullerton, Kalifornien); Rohrzucker (Saccharose) (American Sugar Company, New York)) Vitamin Fortification Mix Nr. '40060 (Genral Biochemicals, Ohagrin Falls, Ohio); USP XVII Salt Mix Nr₀ 170890 ^+H~ (U.So Pharmacopeia XVII S.862) (General Biochemical, Chagrin Falls, Ohio); Fasern ohne Nährwert (Cellulosefasern) Nr. 160390 (General Biochemicals, Chagrin Falls, Ohio); Rohrzuckermelasse (R.J. Reynolds Foods, Inc., New York) mit destilliertem Wasser auf einen Feststoff gehalt von 4-0 $ verdünnt; organische Melasse (Feststoffgehalt 40 $) hergestellt nach Beispiel 5.

⁺) Das Vitamingemisch, das der Futterzusammensetzung in.einer

Menge von 1 fo zugesetzt wurde, lieferte (in mg je kg Zusammensetzung): Vitamin A 39,6825; Vitamin D 40492, alpha-Tocopherolacetat, 485,0090; ■ Ascorbinsäure? 1017,5200; 1-Inosit, 110,2290, Cholindihydrogencitrat 3715,1230; Menadion 49,6030; p-Aminobenzoesäure 110,2290; Niacin 99,2060; Ribovlavin 22 0450; Pyridoxin-HOl 22,0450; Thiamin-HCl 22,O45O| Calciumpantothenat 66,1376; Biotin 0,44092; Folsäure 1,98412; Vitamin B₁₂ 29,7619.

⁺⁺) Das Mineraliengemisch, das in einer Menge von 3,5 i° der Zusammensetzung zugesetzt wurde (4,0 fo_f bezogen auf .das Trockengewicht) enthielt (in ^, bezogen auf die Zusammensetzung): Calciumcarbonat 38,140; Kobaltchlorid 0,0023; Kupfersulfat 0,0477; Ferrosulfat 2,700; Magnesiumsulfat 5,730; Mangansulfat 0,401; Kaliumjodid 0,079? einbasisches Kaliumphosphat. 38,900j Natriumchlorid 13,930; Zinksulfat 0,0548. ■

2098U/1377

Nach einer Versuchdauer von 2Λ Tagen α wurden alle Tiere mit Chloroform getötet und der Nekropsie unterzogen. Die Nebennieren, das Herz, die leber, die Nieren und die Lungen wurden gewogen und in einer TO fo-±gen gepufferten Formalinlösung für eine eventuelle spätere histologische Untersuchung aufbewahrt. Weiterhin wurde auf größere pathologische Veränderungen geachtet und die Läsionen wurden in Formalin aufbewahrt, Bs wurde die Gewichtszunahme nach 21 Tagen, die Futteraufnahme und der Futterausnützungsgrad (Tabelle 22) sowie die Verhältnisse zwischen den Organen und dem Körpergewicht für die gewogenen Organe (Tabelle 23) bestimmt* Drei Ratten der Gruppen 1, 3 und 5 wurden nach der Nekropsie zur Wasserbestimmung eingefroren, falls die Untersuchung der Gewebe einen möglichen ödematischen Zustand anzeigte.

Die Gewichtszunahme war bei der Gruppe mit 10 ft organischer Melasse größer als bei den anderen untersuchten Gruppen. Obgleich die Kontrollgruppe 1 die nächsthöhere Gewichtszunahme zeigte, so war dies durch die ungehinderte Futteraufnahme bedingt, so daß diese Gruppe den niedrigsten Futterausnützungsgrad hatte. Diesbezüglich war der Futterausnützungsgrad der Gruppe mit 10 $ organischer Melasse bedeutend größer als der der Kontrollgruppe Nr. 1, der Gruppe mit 5 $> organischer Melasse und der Gruppe mit tO i<> Rohrzuckermelasse. Die paarweise gefütterten Kontrollgruppen, deren Futterzusammensetzung genau die gleiche war wie bei der Kontrollgruppe 1, hatte wesentlich höhere Futterausnützungsgrade als die Kontrollgruppe 1. Dies beruht wahrscheinlich darauf, daß die Futteraufnahme der ungehinderten Kontrollgruppe 1 eine größere Streuung hatte. Eine geringere Streuung war bei der Futterzuaammensetzung mit der organischen Melasse zu erwarten, da diese eine festere Konsistenz hatte. Dennoch zeigen die Werte, daß die organische Melasse mindestens die gleiche Energiemenge wie die Rohrzuckermelasse oder der Rohrzucker lieferte.

2098U/1377

Obgleich die Gruppe mit 5 i° organischer Melasse wesentlich leichtere Nebennieren als die Gruppe mit 5 fo Rohrzuckermelasse und die Kontrollgruppe 6 hatte, waren die Nebennieren schwerer als bei der Kontrollgruppe 1, und die tatsächliche Differenz wurde als unbedeutend angesehen. Diese Annahme wird auch dadurch gestützt, daß die Gruppe mit 10 fo organischer Melasse ein Nebennierengewicht in der gleichen Größenordnung oder höher hatte als alle anderen Gruppen, ausgenommen die Gruppe mit 5 $ Rohrzuckermelasse. Die Gruppe mit 10 f> organischer Melasse hatte ein deutlich höheres Herzgewicht als die paarweise gefütterte Kontrollgruppe, das aber nicht wesentlich größer war als bei der Kontrollgruppe Nr. 1.

Der höhere 4^mi^nosäuregehalt der Zusammensetzungen mit" der organischen Melasse (hydrolysiertes Bakterienprotein) ist wahrscheinlich zum Teil für das stärkere Wachstum und für den besseren Futterausnützungsgrad verantwortlich. Beide Gruppen mit organischer Melasse hatten ein deutlich höheres leberund Nierengewicht als die Vergleichsgruppen, da der höhere Aminosäuregehalt der Futterzusammensetzung besser ausgenutzt wurde. Es gab keine signifikanten Unterschiede unter den Gruppen bezüglich der Lungengewichtsverhältnisse, was darauf hinwies, daß die größere Gewichtszunahme bei den mit organischer Melasse gefütterten Tieren nicht auf Ödeme zurückzuführen war. Alle Werte weisen darauf hin, daß die organische Melasse in einer Menge von 10 $ ein befriedigender Energieersatz für die Rohrzuckermelasse in der Futterzusammensetzung ist.

2098U/1377

Tabelle

21

Grruppen

Futterzusammensetzung

Kontrollen 1+6+7

5 io organische

Melasse

10

organische 5 io Rohr
Melasse zucker-

melasse
3 4

10 io Rohrzucker melasse 5

	•go $-iges Casein	190	190	190	190	190	ro
	Baumwolleamenöl Saccharose Vitamingemisch	44 504 10	44 460 10	44 416 10	44 460 . .10	44 416 10	352667
2098	Mineraliengemisch	35	35	35	35	35
—A	Fasern ohne Nähr wert	87	87	87	87	87
Z	Melassearten
-A	organische Melasse (40 56 Feststoffe)	0	109	218	0	0
	Bohrzuckerme- lasae (40 # Feststoffe)	0	0	0	109	218
	H2O	130	65	0	65	0

Insgesamt

1000

1000

1000

1000

1000

Tabelle 22 ^ Futterausnützungsgrad bei gerade entwöhnten Ratten, 21 Tage gefüttert

C-ruppe

Körpergewicht zu Beginn 21 Tage Gewichtszunahme
nach 21 Tagen

Futterverbrauch
in 21 Tagen

**Futterausnutzungsgrad

Gramm

1. Rohrzucker-

Kontroll-Gruppe 49,5 181,5+33,4***

2. Organische
Melasse 5 /j

3. Organische
Ilelasse 10 %

4. FuOhrzucker-Ilelasse 3 /j

5. Rohrzuckermelasse 10 %

6. Paarweise gefütterte Rohrzucker-Kontroll
gruppe nit 3 %
organischer lielasse

49,5 171,3+35,4

47,3 191,4+21,5

49,3 175,6+15,8

53,3 166,0+20,4

49,2

172

,0+13,0

7. Faarweise gefütterte Rohrzukker-Kontrollgruppe
mit 10 % organischer Kelasse 49,4 178,8+14,7

■Gramm 132,0	Gramm 401,5
121,S	342,7
144,1	343,8
126,5	τ O ~; A
112,7	317,6

122,8

129,4

323,2

^20,4

35,2 42,0 39,1 35,4

38,0

40,4

*, 10 Ratten je Gruppe

**) Gewicht s zunähme in Graijin je 100 g Futter aufnähme

***) Standardabweichungen

Tabelle

,j r'i- v»

,j r'i- v C K¹ J w

g.c\·.-jntsVerhältnisse bei irerade entwöhnten Hatten, Pütterunüsdaaer 21 Tage

.»ecenniereii

r.erz

Leber fieren

Lunge

1
2

Hohrzucker-

kontrollgruppe 0,Ci""⁷ _;Ο,ΰθ69** 0,41+0,075** 5,4^[> + 0,

Organiscne

Melasse 5 * 0,022 +0,0050 0,39+0,033 7,06+0,96

Organische

0,027 +0,0047 0,45+0,042 6,50+0,70

1,07+0,064** 0,62+0,066 ** 1,23+0,134 0,65+0,062

NJ 4-

co 5·

■ *, -w O C 10 '

melasse ^ *.

0,034+0,010? 0,43+0,051 5,66+0,30

10 y?

0,027 +0,0022

0,43+0,077 5,51+0,4

1,24+0,117 11,1+0,144

1,09+0,093

7.

Paarweise gefütterte Rcnrzuckerkontrollgruppe iiit 5 ■>org. belasse 0,029 +0,-067

Paarweise gefütterte Rohrzuciierkontrollgruppe :iit 10 £

*) 10 Hatten ie Gruppe **) Staniardacwcicnaugen 0,62+0,044 0,67+ 0,109

0,67+ 0,092

0,36+0,032 5,57+0,65 0,99+0,064 0,62+ 0,070

org. LIelasse 0,027+0,0077 0,41+0,020 5,32+0,79 1.02+0,093 0,63+0,066

Claims (6)

1. Patentansprüche

   dadurch gekennzeichnet, daß man den Schlamm "bei erhöhten Temperaturen mit einer wäßrigen Schwefeldioxydlösung bei einem Dampfdruck von etwa 2,1 - 7atü über einen Zeitraum von etwa 10 - 120 Minuten aufschließt, wobei die Menge des Schwefeldioxyds etwa 0,2 bis 5,0 #, bezogen auf das Gewicht der Gesamtfeststoffe im Schlamm beträgt, und daß man die Feststoffe anschließend von der wäßrigen Lösung abtrennt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   man den Aufschluß in einem geschlossenen System durchführt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man daa Gemisch bei einer Temperatur im Bereich von etwa 122 bis 195°C (252 - 328°F) behandelt.
4. 4ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß man das Schwefeldioxyd in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wäßrigen, schwefligsauren Lösung, die etwa 2 bis 10 Gew.-ίό Schwefeldioxyd enthält, einleitet.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch nach dem Aufschluß und vor der Abtrennung der Feststoffe auf etwa 93°C (200⁰F) abkühlt.
6. 6. Verfahren zur Herstellung eines proteinhaltigen Sirups für Futterzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß man die

   nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ^r; hergestellte

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   wäßrige Lösung abtrennt und durch Entfernen des Wassers zu einem melasseartigen Produkt konzentriert, das mindestens etwa 40 $ Peststoffe enthält, von denen etwa 85 organisch und etwa 20 <fo proteinhaltig sind.

   7ο Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Sirup mit einem Futterausnützungsgrad von etwa 42 herstellte

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