DE2146388C3

DE2146388C3 - Verfahren zur Reinigung von fetthaltigem, proteinische Materialien enthaltendem Abwasser

Info

Publication number: DE2146388C3
Application number: DE2146388A
Authority: DE
Inventors: Rene F. Ghlin Fontaine; Julien-Louis Bruessel Hanak; Freddy J. Vander Dr. Alsemberg Linden
Original assignee: PB GELATINES BRUESSEL
Current assignee: PB GELATINES BRUESSEL
Priority date: 1970-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1975-10-23
Also published as: NL7112752A; FR2107581A5; DE2146388B2; DE2146388A1

Description

Das Ausflocken von Proteinen mit Hilfe von kationischen Agenzien ist bekannt. Ebenso verwendet man zum Ausflocken der Proteine Mineral- und/oder organische Säuren, insbesondere Lignosulfonsäure.

Die Zugabe dieser verschiedenen kationischen Agenzien reicht zur Erzielung einer guten Trennung nicht aus und diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß zum Ausflocken des Materials Luft in die Mischung eingeperlt werden muß, was die Anlage- und Durchführungskosten erhöht.

Bekannt ist ebenfalls die Ausflockung von Proteinen in schwach saurem Milieu durch Zugabe von Metallsalzen. Dieses Verfahren setzt jedoch eine vorangehende Entfettung der zu behandelnden Abwasser voraus.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Wasser, das sowohl einfach und wirtschaftlich ist als auch die Nachteile der obigen Verfahren zu vermeiden gestattet. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von fetthaltigem, proteinische Materialien enthaltendem Abwasser durch Ausflocken und Abtrennen unter Verwendung von Calciumchlorid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Ausflocken in Gegenwart von 2 bis 4 g Calciumchlorid pro Liter Abwasser bei einem pH-Wert von 5,5 bis 7,0 und einer Temperatür von 30 bis 86° C, vorzugsweise 60° C, vornimmt.

Vorzugsweise wird für die Reinigung von Abwässern einer Knochenentfettungsbehandlung Calciumchlorid verwendet, das als Nebenprodukt bei einer Dicalciumphosphatherstellung anfällt. Diese Ver-Wendung ist besonders vorteilhaft, da sich im allgemeinen an die Knochenentfettung eine Wiedergewinnung der Knochenphosphate in Form von Dicalciumphosphat anschließt Die abschließende Abtrennung nach Dekantieren erfolgt insbesondere durch Zentrifugieren, wobei die Lage der Wasser-Fett-Zwischenschicht durch Zugabe von warmem Wasser in derart angemessener Menge eingestellt wird, daß die einzelnen Bestandteile über die unterschiedlichen Ausgänge der Zentrifuge austreten.

Man kann auch das durch Dekantieren abgetrennte Ausgeflockte direkt am Ausgang des Dekantierbehälters in einer Trocken- und Heizschnecke in der Wärme trocknen.

Die Erfindung wird nachfolgend mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Beispiel für eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Zentrifuge mit

3 Ausgängen, die zur Trennung der Bestandteile des Ausgeflockten verwendet wird und

F i g. S eine graphische Darsteilung des Einflusses der Temperatur des Abwassers auf die Trenn- bzw. Absetzgeschwindigkeit bzw. das Volumen des sich an der Oberfläche der Flüssigkeit sammelnden (festen) Materials.

Ein warmes Abwasser 1 von 4 m³/h und ein kaltes Abwasser 2 von 6 nvVh, die beide von einem Entfettungsbetrieb herstammen, werden in einem Behälter 3 gemischt. Die so erhaltene Mischung enthält je nach Saisonbedingungen 0,5 bis 2,0% Fette und

4 bis 6 g Proteine pro Liter (in Wasser gelöste Proteine, beispielsweise in Form von Blut oder Serum).

Die Mischung wird aus dem Behälter 3 mit einer Pumpe 4 zum Behälter 5 in der zweiten Etage des Betriebs gebracht. In diesem Behälter 5 wird das Abwasser mit einer wäßrigen Lösung von CaCh von bekannter Konzentration gemischt, die im allgemeinen in der Gegend von 30 g/l liegt. Diese wäßrige CaCh-Lösung wird über eine Leitung 6 in derart geeigneter Menge zugeführt, daß die Abwassermischung 2 bis 4 g CaCl2/l enthält, deren pH-Wert bei etwa 7,0 liegt und deren Temperatur durch Einblasen von Dampf mit einer Gaseinblasvorrichtung 7 auf 60° C gebracht wird.

Die proteinhaltigen Abwässer werden in der Tat allgemein durch Einblasen von Dampf aufgeheizt, trotz des Nachteils einer Verdünnung durch Kondenzwasser, da die Proteine andernfalls an Heizschlangen rasch Krusten bilden würden, welche die Wärmeübertragung stark beeinträchtigen würden.

Je nach Eintreffen von Flüssigkeit im Behälter 5 fließt die Mischung direkt in einen Dekantierbehälter 8, wo sich die durch das CaCh denaturierten Proteine in Form von sehr leichten Flocken abschneiden, die rasch zur Oberfläche aufsteigen und alles im Abwasser emulgierte Fett mitnehmen. Das Ganze bildei eine Art Rahm.

Die andere von Proteinen und Fetten befreiu Phase fließt kontinuierlich über einen abgequetsch· ten Saugheber 9 ab. Sie bildet in Folge der noch ent haltenen Verunreinigungen eine leicht opake Flüs sigkeit.

Der Wännegehalt der vom Saugheber 9 abgehen den Flüssigkeit kann nach Wunsch über einen War meaustauscher zurückgewonnen und zur Vorheizunj des kalten Abwassers 2 verwendet werden unter de Bedingung, daß ein Austauscher verwendet wird, be

dem die Gefahr oust Verstopfung ίο Folge des Pro-Ιίίπ-Uftd Feilgrhalfcs, des Abwassers 2 auf ein Minimum reduziert tu.

Je nach Gehall der Abwasser an Proteinen und

Da das Aosgeüodoe ia seiher Zusammensetzung s&ndig Schwankungen unterliegt, verändert skh auch die Lage der Zwischenschicht zwischen der wäß- »igen und der organischen Phase beständig. Wenn

Fetteo kmn das Dekantieren im Betauter 8 in 4 bis 5 der Fettgehalt des Ausgeflockten steigt, sinkt die

Zwischenschicht ab und Fett erscheint zunächst im Auslaß 24 und dann am Auslaß 21. Wenn der Fettgehalt dagegen abnimmt, steigt die Zwischenschicht an und Proteine erscheinen am Auslaß 23, d. h. am Fettauslaß. Im einen wie im anderen Fall wird keine befiedigende Trennung der 3 Komponenten erreicht

Um diesem Mangel zu begegnen, wird gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung warmes

6 Stunden erreicht werden. Das Auftreten der für die Proteine charakteristischen Färbung in der üher den Sauglieber abgegebenen Flüssigkeit zeigt an, daß der Behälter $ mit Ausgedocktem gefüllt bzw. >gesättigt« ist- Der Behälter 8 wird dann über ein Ventil 10 von größer Öffßungsweite in einen Benälter 11 entleert und ist dann for einen neuen Dekantiervorgang van 4 W* 6 Stunden bereit.

Durch das Ausflocken werden die zu verarbehen-

Vermiftderung derart, daß das Volumen des zu behandelnden Ausgefkxkten etwa 15·/γ des ursprüng- tfähet) Vaiitmem des Abwassers ausmacht

Das Au*geflöckte setzt *kh im Behälter 11 und da» aus dem Behälter 8 mitgenommene Wasser wird dekantiert und in den Abfluß gegeben. Wenn die Menge an Au&geflocktcm ausreicht (d. h. nach 2 oder 3 Entleerungen), wird das Ausgeflockte durch Einbla&en von Dampf mit Hilfe einer Gaseinblasvorrich-

Velumina stark vermindert. In der Tat ist diese 15 Wasser in je nach Arbeitsbedingungen variabler

Menge zur ständigen Regdung der Lage der Zwischenschicht bei E zugelassen, wodurch der ordnungsgemäße Abgang der Proteine über den Auslaß 24, von Wasser über den Auslaß 21 und von Fett über den Auslaß 23 soweit wie möglich erleichtert wird. In der Tat ist die Trennung trotz allem nicht vollständig und man gewinnt nur die Hälfte des ausgeflockten Fetts zurück. Die andere mit den

.„ _r. _«„._w ..„ Proteinen kombinierte Hälfte geht über den Aus-

tung 12 auf 90° C aufgeheizt. Es gelangt dann in a₅ laß 24 verloren oder muß zu einem niedrigen Preis eine Siebschleudcr 13, in der enthaltene feste Ver- für eine weitere Behandlung verkauft werden. Diese unreinigungen wie PnrteinaggJomerate usw. zurück- Lösung bietet jedoch den Vorteil geringer Invesügehalten werden. Die Verunreinigungen bilden einen tionskosten, da die meisten der Fettbehandlungsbeproteinreiehen Kuchen, der nach dem Trocknen als triebe bereits über eine angemessene Zentrifuge ver-Viehfutter oder organischer Dünger verkauft werden 3° fügen. Die so erfolgende Behandlung verlauft im ubkann. Der Abgang dieses Materiah wird durch 14 rigen rasch.

angedeutet. Die andere Lösung, d. h. die thermische Behand-

Die Schleuder 13 kann durch einen kontinuierlich lung des Ausgeflockten, basiert auf der J^^Ae' arbeitenden horizontalen Superdekantierer ersetzt daß die Emulsion von Fett, Protein und Wasser werden, aer jedoch teurer ist. 35 (Komponenü: II des Ausgeflockten) durch das Was

ser stabilisiert wird, was eine Abtrennung desselben durch Aufheizen zum Agglomerieren der Proteine ermöglicht die abfiltriert und getrocknet werden können, so daß die Proteine und das Fett zu 100·/· rück-♦o gewonnen werden können.

Die thermische Trocknung des Ausgeflockten erfolgt direkt am Ausgang des Behälters 11 in zwei Trockenschnecken 25 mit zwei Heizwänden. Diese Lösung bietet als Vorteil die vollständige Rückgewinnung der Protein- und Fettbestandteile ebenso wie das Überflüssigwerden der Schleuder 13, des Sammelbehälters 16 und der Zentrifuge 18. Ihr Nachteil, Investitionskosten und die Tatsache, daß

«—..w..- . das Volumen des zu behandelnden Ausgeflockten

eine Dreiwcg-Zentrifugc 18, wie sie beispielsweise 5° zwei Heizsdinecken von großen Abmessungen erforin F i g. 2 gezeigt wird. Wie F i g. 2 zeigt, gelangt dert, die pro Tag 24 Stunden lang arbeiten, das Ausgeflockte A über einen Einlaß 19 in die Man kann auch an die Trocknung des AusgetlocK-

Drejweg-Zentrifuge 18 und folgt dann dem durch ten in einem Verdampfer denken, dabei sind jedoch Pfeile markierten We^. An den Scheiben 20 bildet die Verstopfungsgefahren und der relativ geringe sich eine Zwischenschicht zwischen den beiden mit- 55 Wert des behandelten Materials zu berücksichtigen, einander im dynamischen Gleichgewicht stehenden Die nachfolgende Tabelle zeigt die Bedeutung des

Phasen, d. h. der schwereren wäßrigen Phase oder pH-Werts, in dem die Reaktion zwischen den Pro-

Das so gereinigte Ausgeflockte wird mit einer Pumpe 15 in einen Sammelbehälter 16 überführt und wenn nötig erneut durch Einblasen von Dampf mit einer Einblasvorrichtung 17 auf 90' C aufgeheizt. Das Ausgeflockte enthält 3 Komponenten:

I: freie Fetttröpfchen
II: eine sehr stabile Emulsion von Fett, Protein

und Wasser
IH: freie Wavsertröpfdien

Dieses Ausgeflockte kann durch Zentrifugieren oder Wärmebehandlung noch weiter vom enthaltenen Wasser befreit werden.

Die Behandlung durch Zentrifugieren erfordert

P, g

Komponente III und der organischen Phase. Die Komponente III verläßt die Zentrifuge über Auslaßöffnungen (Auswurföffnungen oder Düsen) unter Mitnahme von etwas Proteinen und Fetten. Die Komponenten I und II steigen längs der Scheiben 20 nach oben und werden durch die Schwer-

Di K

pHe,

teinen und dem Calciumchlorid stattfindet

Bei den Versuchen wurde in folgender Weise gearbeitet: Der pH-Wert der Abwasserproben wurde mit n/10 HCl auf 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 und 6,0 eingestellt Der pH-Wert der ursprünglichen Lösung lag bei 6,4. Mit n/10 NaOH wurde der pH-Wert außerdem bei einem Versuch auf 7,0 gebracht. Die Flüs-

5° C fhit

kraftscheibe 22 der Zentrifuge getrennt. Die Korn- dem bei einem e , g

ponente I, d. h. die freien Fetttröpfchen, verlassen ⁶5 sigkeiten wurden anschließend auf 65° C aufgeheizt

die Zentrifuge über den Auslaß 23, während die und dann mit 10 Volumprozent einer ebenfalls auf

Komponente II, d. h. die Emulsion von Fett, Protein 65° C erwärmten Flüssigkeit mit 42,85 g/l CaQi

und Wasser, über den Auslaß 24 austritt. versetzt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend zusammengefaßt:

PH	Trenndauer	Beobachtungen
7,0	3 Minuten ·	große Flocken
6,4 (Vergleich)	3 Minuten	große Flocken
6,0	3 Minuten	große Flocken
5,5	5 Minuten	weniger
		große Flocken
5,0	10 Minuten	sehr
		feine Flocken
4,5	sehr langsames	sehr
	Aufsteigen	feine Flocken
4,0	keine Trennung	—

Wie man sieht, liegt der optimale pH-Wert bei etwa 6,0 bis 7,0. Man kann den pH-Wert bis 5,5 absenken, aber die Trenn- bzw. Absetzgeschwindigkeit nimmt dann ab. Die Erniedrigung des pH-Werts bzw. Erhöhung der Azidität wird von einer Abnahme der Flockengröße.begleitet.

Bei einer anderen Versuchsreihe wurde die Ausflockung bei steigenden Temperaturen vorgenommen. F i g. 3 zeigt Kurven für den Verlauf des Volumens (in ml) des auf der Flüssigkeit schwimmenden Fettstoffs bzw. Ausgeflockten in Abhängigkeit von der Zeit / in Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Kurve I entspricht Versuchen, die bei 30° C durchgeführt wurden, die Kurve II wurde bei 50° C aufgenommen, die Kurve III bei 60° C, die Kurve IV bei 75° C und die Kurve V bei 86° C. Ein Vergleich der Kurven untereinander zeigt die Wirkung der Temperatur des Abwassers auf die Absetzgeschwindigkeit. Man sieht deutlich, daß diese Geschwindigkeit bei 60° C am größten ist.

An Hand anderer Versuche konnte der optimale Anteil an zuzusetzendem Calciumchlorid bestimmt werden und es wurde dabei festgestellt, daß der Durchsatz der Calciumchloridlösung so geregelt werden sollte, daß in der auszuflockenden Mischung einer Konzentration von 2 bis 4 g/l CaCb erreicht wird.

»ο Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ist von großem Interesse in allen Fällen, wo allgemein Verschmutzungs- und Abwasserreinigungsprobleme auftreten, wie bei Abwässern von Aufbereitungsbetrieben, d.h.Betrieben zur Herstellung von Knochen-

»5 mehl, von Fellen bzw. Häuten, bei fischverarbeitenden Betrieben, Knochenentfettungsbetrieben, Schlachthöfen usw.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von fetthaltigem, proteinische Materialien enthaltendem Abwasser durch Ausflocken und Abtrennen unter Verwendung von Calciumchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausflocken in Gegenwart von 2 bis 4 g Calciumchlorid pro Liter Abwasser bei einem pH-Wert von 5,5 bis 7,0 und einer Temperatur von 30 bis 86° C, vorzugsweise 60° C, vornimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschließende Abtrennung nach Dekantieren durch Zentrifugieren mit einer Dreiwegzentrifuge erfolgt, wobei die Lage der Wasser-Fett-Zwischenschicht durch Zugabe von warmem Wasser in derart angemessener Menge eingestellt wird, daß die einzelnen Bestandteile über die unterschiedlichen Ausgänge der Zentrifuge austreten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reinigung von Abwässern einer Knochenentfettungsbehandlung Calciumchlorid verwendet wird, das als Nebenprodukt einer Dicalciumphosphatfabrikation anfällt.