DE2311568A1 - Verfahren zum eindicken eines waessrigen proteinhaltigen schlamms - Google Patents

Verfahren zum eindicken eines waessrigen proteinhaltigen schlamms

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Description

DR. WALTER FISCHER 8120 WEILHEIM I. OB Dipl. CHEM. HEINRICHSTRASSE Patentanwalt TELEFON 0881/7452
8. Hki «73
SE 452
Anwaltsakte: AL 1
.ALWATECH A/S
Harbitzalleen 3, Oslo 2 (Norwegen)
11 Verfahren zum Eindicken eines wäßrigen, proteinhalt igen
Schlamms "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindicken eines wässrigen, proteinhaltigen Schlamms durch eine Behandlung zur Koagulierung und Agglomerierung des Feststoffgehalts und nachfolgende mechanische Abtrennung eines großen Teils des im Schlamm ursprünglich vorhandenen Wassers.
Es ist bekannt, daß man protein- und fetthaltige Abwasser durch Ausfällen der Proteine und gleichzeitiges Brechen gegebenenfalls vorliegender Öl-in-Wasser-Emulsionen in saurem Milieu reinigen kann, indem man dem Abwasser organische Sulfate und/oder Sulfonate zusetzt. Aus der norwegischen Patentschrift Nr. 117 339 ist ein derartiges Verfahren zum Gewinnen
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von Proteinmaterial aus proteinhaltigem Abwasser bekannt, bei dem die Proteine mittels gewisser Sulfonate oder Sulfate aus~ gefällt werden. Auch aus der schwedischen Patentschrift Nr· 225 811 und der norwegischen Patentschrift Nr· 118 059 sind Verfahren zum Reinigen von Abwässern bekannt, bei welchen proteinhaltige Stoffe mit Ligninsulfonsäuren oder Ligninsulfonaten ausgefällt werden. Weiterhin ist aus der britischen Patentschrift Nr. 1 202 254 ein Verfahren bekannt, bei dem proteinhaltiges Material aus Abwässern durch Zusatz von Aryl- oder Aralkyleulfonsauren oder Salzen der genannten Säuren ausgefällt wird. Weitere in der Praxis verwendete organische Flockulierungsmittel sind beispielsweise Polyacrylamide.
Zum Ausflocken von Proteinen aus proteinhaltigem Abwasser wurden in der Praxis auch schon Ausflockungsverfahren angewandt, bei denen als Ausflockungs- bzw. Fällungsmittel Metallsalze, z.B. Aluminiumsulfat und Eisenchlorid, vorzugsweise in Kombination mit organischen Ausflockungsmitteln, z.B. PoIyacrylamiden, verwendet werden.
Die bekannten und vorstehend erwähnten patentierten Fällunge- und A us flockungs verfahren für proteinhaltiges Abwasser ermöglichen eine Abtrennung des ausgeschiedenen proteinhaltigen organischen Materials durch Sedimentation oder Flotation. Nach der Abtrennung liegt das ausgeschiedene proteinhaltige Material in Form eines wasserhaltigen Schlamm® irit einem !'!-OCkenaubetanzgebalt vsn ungetär-r- .;· bis 10 Gewichtsprozent vor.
1 ΰ 3 8 3 9 / O £ 7 3
Je nach der Art des verwendeten Fällunge- oder Ausflockungsmittels kann der abgeschiedene proteinhaltige Schlamm als Futtermittelzusatz (vgl. dänische Patentschrift Mr. 112 149) verwendet oder wie gewöhnlicher Kloakenschlamm weiterbehandelt werden. In beiden Fällen macht jedoch unter anderem der hohe Wassergehalt und das dadurch bedingte große Volumen des Schlamms eine Lösung des Schlammproblems schwierig oder praktisch unmöglich. Schlamm, der durch Ausfällen oder -flocken aus proteinhaltigem Abwasser durch Zusetzen von Ligninsulfonsaure und Verringern des pH-Werts bis auf etwa 2 bis 4 erzeugt wird, kann einen Trockensubstanzgehalt von sogar über 10 Prozent aufweisen. Ein derartiger Schlamm ist an und für sich als Futtermittelzusatz zulässig, kann jedoch beispielsweise aufgrund seines immer noch zu hohen Wassergehalts nicht unmittelbar als Rohstoff für die Herstellung von Fleisch- und Knochenmehl verwendet werden.
Es besteht daher der Wunsch nach einem Verfahren, das es ermöglicht, prcteinhaltigen Schlamm zu konzentrieren. Es ist nun bekannt, daß viele Proteine beim Erhitzen koagulieren. Proteinhaltige Schlammsorten, die bei der chemischen Ausfällung oder Ausflockung aus proteinhaltigem Abwasser anfallen, koagulieren oder agglomerieren jedoch beim Erhitzen nur sehr schlecht oder überhaupt nicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe auch derartige proteinhal- tige Schlämme auf einfache Weise eingedickt werden können,
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indem man sie so modifiziert, daß beim Erhitzen eine rasche und befriedigende Koagulierung oder Aggloinerierung des darin enthaltenen proteinhaltigen KatericIs erfolgt, bei der das koagulierte Material in einer Form anfällt, die es gestattet, es durch Sedimentieren, vorzugsweise in einer Zentrifuge, abzutrennen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich diese Aufgabe durch ein Verfahren lösen läßt, bei dem der einzudickende Schlamm einer chemischen und thermischen Behandlung unterworfen wird, indem man ihm zunächst ein bestimmtes Koagulierungshilfsmittel zusetzt und ihn dann erhitzt, worauf man nach bekannten mechanischen Trennverfahren einen konzentrierten proteinhaltigen Schlamm mit hohem Trockensubstanzgehalt abtrennen kann.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem proteinhaltigen Schlamm einen basischen und/oder hohe Pufferkapazität besitzenden Stoff als Koagulierungshilfsmittel zusetzt, das dabei erhaltene Gemisch, zweckmäßig unter Rühren, bis auf mindestens etwa 600O erhitzt und das dabei in mechanisch abtrennbarer Form ausgeschiedene Wasser abtrennt.
Das Erhitzen des mit dem Koagulierungshilfsmittel versetzten einzudickenden Schlamms erfolgt beim Verfahren der Erfindung zweckmäßig durch direkte Dampfzufuhr.
Me Abtrennung des bei der Koagulierung ausgeschiedenen Wassers erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Zentrifuge(n) und/oder eines oder mehrerer Schlammabscheider(s).
Als Koagulierungshilfsmittel eignen sich besonders wännekoagulierbare Proteine, insbesondere Blut. Sie Mischung aus Koagulierungshilfsmittel, insbesondere Blut, und einzudickendem, proteinhaltigem Schlamm wird zweckmäßig zunächst langsam unter kräftigem Rühren solange erwärmt, bis die Koagulierung einzusetzen beginnt. Dann wird zweckmäßig ein kontinuierlicher Strom des so vorbehandelten Schlamms möglichst rasch bis auf eine Temperatur im Bereich von etwa 70 bis 1000C erhitzt, worauf das dabei ausgeschiedene Wasser in an sich bekannter Weise abgetrennt wird. Auf diese Weise erzielt man eine gute Abtrennung eines konzentrierten proteinhaltigen Materials mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 40 Prozent.
Anstelle eines wärmekoagulierbaren Proteins, wie Blut, kann man mit gutem Erfolg auch basische anorganische Verbindungen, vorzugsweise solche zwei- oder mehrwertiger Metalle und insbesondere Kalk bzw. Calciumhydroxid und/oder Calciumsalze schwacher Säuren, z.B. Fettsäuren, verwenden.
Die besten Hesultate erzielt man jedoch, wenn man gleichzeitig als Koagulierungshilfsmittel sowohl Blut als auch Kalk zusetzt. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung erhält man zwar nicht unbedingt ein Produkt mit be-
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sonders hohem Trockensubstanzgehalt, jedoch ist dabei die Einhaltung bestimmter Arbeitsbedingungen, z.B· bezüglich Temperatur, pH-Wert usw., nicht so kritisch, wie beispielsweise bei der Verwendung von Kalk allein.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
In Bechergläsern werden mehrere Proben von jeweils 100 ml eines durch Ausfällen mit Ligninsulfonsäure aus Schlachthausabwasser gewonnenen proteinhaltigen Schlamms mit einem Trokkensubstanzgehalt von 14,7 Gew.-# (davon 7 Gew.-^ Protein) mit verschiedenen Chemikalien (Koagulierung&hilfsmitteln) versetzt und dann nach inniger Vermischung mit dem jeweils verwendeten Koagulierungshilfsmittel innerhalb 6 Minuten bis zum Siedepunkt erhitzt. Bann werden die Mischungen rasch in einen Keßsylinder überführt, in dem das Sedimentationsverhalten nach dem Koagulieren beobachtet wird.
Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind aus der nachstehenden Tabelle I zu ersehen:
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Tabelle I
Zusatz ml Klarphase Nach
30 Min. 		% Trockensub
stanz in der
Klarphase
Kein Zusatz
Kein Zusatz 		Nach
15 Min. 		7,0
9,5 		1,7
1,7
Schweineblut: 10 VoI·-#
Schweineblut: 20 Vol.-# 		5,4
8,5 		24,5
36,0 		2,0
1,8
Ca(OH)2: 1 g/Liter
Ca(OH)2J 2 g/Liter 		17,5
29,0 		41,5
38,0 		1,9
2,5
Ca(OH)2: 1 g/Liter)
+ j
Schweineblut: 20 Vol.-#; 		32,0
27,0 		43,5 2,3
31,5
Beispiel 2
Analog Beispiel 1 werden Proben eines durch Ausfällen mit Aluminiumsulfat aus einem Molkerei-, Schlachthaus- und Kommunalabwassergemisch erhaltenen proteinhaltigen Schlamms mit einem Trockensubstanzgehalt von 3,5 Prozent und einem Proteingehalt von etwa 0,5 Prozent eingedickt·
Bei diesen Versuchen erhält man die aus der nachfolgenden Tabelle II zu ersehenden Ergebnisse:
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Tabelle II
Zusatz ml KlarDhase Nach
30 Min·		 % Trockensub
stanz in der
Klarphase
Kein Zusatz
Kein Zusatz		 Nach
15 Min.		 16,5
18,0		 0,4
0,4
Schweineblut: 1 Vol.~#
Schweineblut: 2 Vol.-*		 10,5
11,0		 53,0
57,5		 0,5
0,6
Ga(OH)2; 0,5 g/Ltr. 36,;
39,5		 73,5 0,3
46,0
Beispiel 3
190 Liter proteinhaltiger Schlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 12,25 Gew.-JIi, der durch Ausfüllung mit Ligninsulfonsäuren aus einem Schlachthausabwasser gewonnen wurde, werden mit 60 Liter Tropfblut mit einem Trockensubstanzgehalt von 10,92 Gew.-^ versetzt und innig damit vermischt, worauf man die Mischung langsam auf 750G erwärmt· Dabei ist das Einsetzen einer Koagulierung zu beobachten, ohne daß Wasser ausgeschieden wird.
Die so vorbehandelte Mischung wird dann durch einen Koagulator gepumpt, in welchem sie mit direkt eingeleitetem Dampf rapch bis auf etwa 90°C erhitzt wird·
Die koagulierte Mischung wird dann in einem Schlammabscheider (Alfa-Laval NX - 214) aufgetrennt, wobei das dabei anfallende Schlammkonzentrat aufgefangen wird. Aus dem abgeschiedenen
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Wasser wird ebenfalls eine Probe zur Bestimmung der Zusammensetzung entnommen.
Bei diesem Versuch erzielt zian folgende Ergebnisse:
Ausbeute: 61 kg Schlammkonzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 39,6 Prozent·
Daa Schlammkonzentrat enthält ungefähr 24,2 kg Trokkensubstanz von den im Ausgangsmaterial insgesamt
enthaltenen 30,0 kg Trockensubstanz.
Der Trockensubstanzgehalt im ausgeschiedenen Wasser beträgt 2,04 Gew.-#.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Eindicken eines wäßrigen, proteinhaltigen Schlamms durch eine Behandlung zur Koagulierung und Agglomerierung des Feststoffgehalts und nachfolgende mechanische Abtrennung eines großen Teils des im Schlamm ursprünglich vorhandenen Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß man dem proteinhaltigen Schlamm einen basischen und/oder hohe Pufferkapazität besitzenden Stoff als Koagulierungshilfsmittel zusetzt, das dabei erhaltene Gemisch, zweckmäßig unter Rühren, bis auf mindestens etwa 600C erhitzt und das dabei in mechanisch abtrennbarer jform ausgeschiedene Wasser abtrennt.
    2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Koagulierungshilfsmittel versetzte Schlamm durch direkte Wärmezufuhr mit Dampf erhitzt wird.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgeschiedene Wasser durch Zentrifugieren und/oder mittels mindestens eines Schlammabscheiders abgetrennt wird.
    4·. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß der mit Koagulierungshilfsmittel ▼ersetzte Schlamm in zwei Stufen erhitzt wird, indem man ihn zunächst unter Rühren erwärmt, bis eine Koagulierung einzusetzen beginnt, und ihn dann, vorzugsweise in kontinuierlichem Strom, durch Dampfzufuhr rasch weiter auf eine Temperatur ▼on mindestens 600C erhitzt.
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    5· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Koagulierungshilfsmittel wärmekoagulierbare Proteine mit hoher Pufferkapazität, insbesondere Blut und/oder gemahlenes Fleisch, verwendet werden.
    6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß «Is Koagulierungshilfsmittel basische anorganische Verbindungen, vorzugsweise solche zwei- oder mehrwertiger Metalle und insbesondere Calciumhydroxid, verwendet wird bzw. werden.
    7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Koagulierungshilfsmittel in Kombination Blut und Calciumhydroxid, sowie gegebenenfalls Fettsäure(n) verwendet werden.
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