DE2414555C3 - Process for the recovery of nitrogen-rich solids - Google Patents
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Description
JOJO
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung stickstoffreicher Feststoffe durch Führung eines proteinreichen Abwassers durch ein Kunststoffiiltermedium. The invention relates to a method of recovering nitrogen-rich solids by guiding a protein-rich wastewater through a plastic filter medium.
Mit dem Ausdruck »proteinreich« ist gemeint, daß das Abwasser eine beträchtliche Menge Stickstoff (entweder organischer oder anorganischer Natur) enthält, und zwar entweder auf Grund seiner Herkunft oder auf Grund einer Zugabe, die vor einer biologischen Behandlung gemäß dem hier beschriebenen Verfahren gemacht wird.By the term "protein rich" it is meant that the wastewater has a considerable amount of nitrogen (either organic or inorganic in nature), either because of its origin or due to an addition prior to a biological treatment according to the method described herein is made.
Mit dem Ausdruck »beträchtliche Menge Stickstoff« sind mindestens 5 ppm Stickstoff für jeweils 100 ppm biochemischen Sauerstoffbedarf (BOB) gemeint.By using the phrase "significant amount of nitrogen" means at least 5 ppm nitrogen for every 100 ppm Biochemical oxygen demand (BOB) meant.
Bekannte proteinreiche Abwässer, die aus Herstellungsvorgängen stammen, welche mit der Herstellung von Nahrungsmitteln wie Fleisch, Fisch und Fischprodukten, Geflügel und Eiern, Molkereiprodukten, eingedosten und gefrorenen Nahrungsmitteln, Stärke und Stärkeprodukten, Zucker und Fermentationsprodukten verknüpft sind, können wirksam bis zu einem hohen Reinheitsstandard, d.h. zu einem niedrigen biochemischen Sauerstoffbedarf (BOB) behandelt werden, indem " das Abwasser durch eine Biofiltrationsanlage hindurchgeführt wird, welche ein Kunststoffiltermedium enthältKnown high protein wastewater from manufacturing operations originate from the production of foodstuffs such as meat, fish and fish products, Poultry and eggs, dairy products, canned and frozen foods, starches and Starch products, sugars and fermentation products linked together can be effective up to a high level Purity standard, i.e. treated to a low Biochemical Oxygen Demand (BOB) by " the wastewater is passed through a biofiltration system which contains a plastic filter medium
Ein bekanntes Kunststoffiltermedium ist ein solches, welches es ermöglicht, daß das Abwasser auf Grund der Schwerkraft als Film über die Oberflächen innerhalb des Mediums fließt, und welches ausreichend Zwischenräume aufweist, daß Luft dazwischen aufsteigen und den Abwasserfilm berühren kann. Geeignete Kunststofffiltermedien sind beispielsweise in den GB-PSen 962 432, 1065612, 1080991, 1203416 und 1227 139 "' beschrieben.A known plastic filter medium is one which makes it possible that the wastewater due to the Gravity flows as a film over the surfaces within the medium, and which has sufficient gaps has that air can rise between them and touch the sewage film. Suitable plastic filter media are for example in GB-PSs 962 432, 1065612, 1080991, 1203416 and 1227 139 "' described.
Bei diesem bekannten Verfahren fließt das Abwasser über die Oberflächen des Filtermediums innerhalb des Biofilters, wobei Bakterien und andere Mikro-Organismen als schleimiger Film auf den nassen Oberflächen des Filtermediums wachsen, wobei sie sich von den aus dem Abwasser absorbierten organischen Verunreinigungen ernähren. Ein Teil davon wird zu Kohlendioxid, Wasser und anderen stabilen Endprodukten oxidiert, und der Rest wird in ein neues Zellenwachstum umgewandelt Mit der Zeit entwickelt sich eine ausgewogene Gesellschaft von Mikro- und Makro-Organismen, einschließlich Bakterien, Pilze, Protozoen, Würmer und Fliegenlarven. Die Protozoen im Film leben von den Bakterien, und die Würmer- und die Fliegenlarven leben von dem Film.In this known method, the wastewater flows over the surfaces of the filter medium within the Biofilters, whereby bacteria and other micro-organisms grow as a slimy film on the wet surfaces of the filter medium, whereby they grow from the nourish organic pollutants absorbed in wastewater. Part of it turns into carbon dioxide, Water and other stable end products are oxidized, and the rest is turned into new cell growth transformed Over time, a balanced society of micro- and macro-organisms develops, including bacteria, fungi, protozoa, worms and fly larvae. The protozoa in the film live on the bacteria, and the worm and fly larvae live on the film.
Das verwendete Filtermedium besitzt eine regelmäßige Zwischenraumstruktur, so daß eine Luftzufuhr durch das Filter aufsteigen kann und eine ausreichende Sauerstoffzufuhr durch den fallenden Film des Abwassers auf den schleimigen Film übertragen wird. Dies ermöglicht die Verringerung des biologischen Sauerstoffbedarfs mit hoher WirksamkeitThe filter medium used has a regular one Interstitial structure so that an air supply can rise through the filter and a sufficient one Oxygen supply is transferred through the falling film of the sewage to the slimy film. this enables the reduction of the biological oxygen demand with high effectiveness
Die Organismen scheiden Feststoffe aus und entfernen Stücke des Films von der Oberfläche des Filtermediums. Diese werden im Abwasserstrom fortgetragen und als Humusschlamm absitzen gelassen. Unglücklicherweise bringen die großen Mengen an Schlamm, die in einem Biofiltrationsverfahren anfallen, Beseitigungsprobleme mit sich. Normalerweise wird der Schlamm entwässert Dies kann ein schwieriges Problem sein, wobei oftmals beträchtliche Mengen chemischer Konditionierungsmittel verwendet werden müssen, um eine leichte Abtrennung des Wassers durch mechanische Maßnahmen zu erzielen. Alternativ kann es nötig oder erwünscht sein, aerobe oder anaerobe Verdauungsverfahren zu verwenden, um dieses Resultat zu erzielen und die Schlammenge zu verringern. Unvermeidlich stellen diese Verfahren teure Verfahren dar. Um eine optimale biologische Reinigungswirkung zu erzielen, sollte üblicherweise der pH des behandelten Abwassers 7,5 ± 0,5 betragen. Diese pH-Einstellung in einem System, welches hinsichtlich der Nährstoffe ausgewogen ist, führt zu einer Flora, bei der grampositive Stämme, gramnegative Stämme, Hefen und Schimmel zusammen mit Protozoen und einem großen Bereich anderer Organismen überwiegen. Wenn der pH den oberen Grenzwert dieses Bereichs beträchtlich übersteigt, d. h, daß er beispielsweise bis 9,5 geht, dann werden Fadenbakterien gebildet, welche sich leicht in einem solchen Ausmaß entwickeln, daß das Filtermedium blockiert wird. Das gibt natürlich einen Verlust an Wirksamkeit. Wenn der pH bis zu 11 oder 12 steigen gelassen wird, dann werden die Organismen abgetötet, und es findet eine scharfe Verringerung der Wirksamkeit statt Wenn dagegen der pH des Abwassers unter den unteren Grenzwert des obigen Bereichs fallengelassen wird, dann ergibt sich eine allmähliche Abnahme des Bakterienwachstums, wobei dann Pilze stärker überwiegen. Dies kann einen Verlust an der Wirksamkeit bezüglich der Verringerung des biologischen Sauerstoffbedarfs nach sich ziehen.The organisms excrete solids and remove pieces of film from the surface of the Filter medium. These are carried away in the sewage stream and allowed to settle as humus sludge. Unfortunately, the large amounts of sludge generated in a biofiltration process Elimination problems with itself. Usually the mud is drained this can be a difficult one Problem, often using substantial amounts of chemical conditioning agents must in order to achieve easy separation of the water by mechanical measures. Alternatively can it may be necessary or desirable to use aerobic or anaerobic digestive processes to get this result to achieve and reduce the amount of mud. Inevitably, these procedures represent costly procedures . In order to achieve an optimal biological cleaning effect, the pH of the treated Waste water should be 7.5 ± 0.5. This pH adjustment in a system that is in terms of nutrients balanced, results in flora where gram-positive strains, gram-negative strains, yeasts and mold, along with protozoa and a wide range of other organisms, predominate. if the pH significantly exceeds the upper limit of this range, i.e. that is, for example, to 9.5 then filamentous bacteria are formed which easily develop to such an extent that the Filter medium is blocked. This, of course, gives a loss of effectiveness. When the pH is up to 11 or 12 is allowed to rise, then the organisms are killed, and there is a sharp decrease in Effectiveness instead of if, on the other hand, the pH of the sewage below the lower limit of the above Area is dropped, then there is a gradual decrease in bacterial growth, whereby then mushrooms predominate more strongly. This can cause a loss of effectiveness in reducing the result in biological oxygen demand.
In einem solchen Fall wird zur Erzielung einer optimalen Absenkung des biologischen Sauerstoffbedarfs der Mangel korrigiert. In der Praxis wird die Nahrungszufuhr häufig durch Zugabe von Phosphorsäuresalzen und Ammoniak in Kombination mit beispielsweise Lösungen von Ammoniumsulfat und Ammoniumphosphat eingestellt.In such a case, an optimal reduction in the biological oxygen demand is achieved corrected the deficiency. In practice, food intake is often increased by adding phosphoric acid salts and ammonia in combination with, for example, solutions of ammonium sulfate and ammonium phosphate set.
Es wurde nunmehr überraschend gefunden, daß beim Verfahren zur Gewinnung stickstoffreicher FeststoffeIt has now been found, surprisingly, that in the process of recovering nitrogen-rich solids
durch Führung eines proteinreichen Abwassers durch ein Kunststoffiltermedium Vorteile erhalten werden, wenn man den pH des proteinreichen Abwassers so einstellt, daß er im Bereich von 3 bis 6 und insbesondere im Bereich von 34 bis S liegt sadvantages are obtained by routing a protein-rich wastewater through a plastic filter medium, when adjusting the pH of the protein-rich wastewater to be in the range of 3 to 6 and especially s lies in the range from 34 to S.
Wenn der pH des Abwassers in diesem Bereich liegt, dann wird das Wachstum von Pilzen, beispielsweise Fusarium Sp, stimuliert, wobei sie bei fallendem pH gegenüber den Bakterien und anderen Zooglöabewuchs dominieren. Dieser Bewuchs ist, wie dies bei Zooglöa üblich ist, selbstabstreifend und kann unterhalb des Biofilters als Humus gesammelt werden. Außer daß die Feststoffe in einer niedrigeren Menge anfallen, als es unter den herkömmlichen Betriebsbedingungen üblich ist wurde auch gefunden, daß die erhaltenen Feststoffe einen außergewöhnlich hohen Stickstoffgehalt besitzen und somit eine wesentliche gewinnbare Stickstoffqueile darstellen, die beispielsweise als Zusatz zu Futtermitteln, für die Bodenkonditionierung oder als Düngemittel verwendet werden könne. Zwar kann es vorkommen, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine geringere Absenkung des biologischen Sauerstoffbedarfs im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren ergibt aber dies wird mehr als aufgewogen durch die Vorteile, die dieses Verfahren hinsichtlich der Feststoffbildung und ihrer anschließenden Verwertung bietetIf the pH of the wastewater is in this range, then the growth of fungi, for example Fusarium Sp, is stimulated, with decreasing pH dominate over bacteria and other zoo growth. This vegetation is like this at Zooglöa is common, self-scraping and can be collected below the biofilter as humus. Except that the Solids are produced in a lower amount than is usual under conventional operating conditions The solids obtained have also been found to be exceptionally high in nitrogen and thus represent an essential extractable nitrogen source, which can be used, for example, as an additive to feed, can be used for soil conditioning or as fertilizer. It can happen that the inventive method a smaller reduction in the biological oxygen demand in the Compared to the traditional method this is more than outweighed by the advantages that this process offers the formation of solids and their subsequent utilization
Gegenstand der Erfindung sind somit die in den Ansprüchen definierter Gegenstände.The subject matter of the invention is thus the subject matter defined in the claims.
Das proteinreiche Abwasser sollte ein ausgewogenes Nährstoffverhältnis aufweisen, wie es üblicherweise als aötig angesehen wird, wie z.B, ein Kohlenstoff zu Stickstoff zu Phosphor-Verhältnis von 100:5:1. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß zwar die Aufrechterhaltung eines ausgewogenen Nährstoffverhältnisses nötig ist, um optimale Resultate zu erzielen, i> aber eine teilweise Stickstoffanreicherung der Feststoffe kann auch in Abwesenheit wesentlicher Mengen Phosphor erzielt werden, aber dies geht auf Kosten der Bildung einer viel größeren Menge Feststoffe.The protein-rich wastewater should have a balanced nutrient ratio, as is usually the case Is considered necessary, such as a carbon to nitrogen to phosphorus ratio of 100: 5: 1. It It should be noted that while maintaining a balanced nutrient balance is necessary to achieve optimal results, but a partial nitrogen enrichment of the solids can also be achieved in the absence of substantial amounts of phosphorus, but this is at the expense of Formation of a much larger amount of solids.
In der Praxis wird das Abwasser gesiebt und, sofern -to nötig, einer Strömungsbalanceoperation unterworfen, bevor es durch das Filtermedium hindurchgeführt wird.In practice, the wastewater is screened and, if -to necessary, subjected to a flow balancing operation before it is passed through the filter medium.
Es wurde gefunden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus dem Filter herauskommenden Feststoffe bis zu 9 Gew.-% Stick- *5 stoff, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe, nach dem Trocknen bei einer geeigneten Temperatur enthalten kann. Im Gegensatz hierzu überschreitet beim herkömmlichen Verfahren der Stickstoffgehalt 2 Gew.-%, bezogen auf die getrockneten Feststoffe, nur selten.It has been found that when using the method according to the invention from the filter emerging solids up to 9% by weight stick * 5 substance, based on the weight of the solids, after drying at a suitable temperature can. In contrast to this, in the conventional method, the nitrogen content exceeds 2% by weight, based on the dried solids, only rarely.
Außerdem macht das trockene Gewicht der Feststoffe, welches isoliert werden kann, gewöhnlich weniger als 35 Gew.-% des durch das Filtermedium entfernten biologischen Sauerstoffbedarfs aus. Im Gegensatz hierzu liegt bei dem herkömmlichen Verfahren das r>5 Trockengewicht der Feststoffe, das isoliert werden kann, im Bereich von 60 bis 80 Gew.-% des durch das Filtermedium entfernten biologischen Sauerstoffbedarfs. In addition, the dry weight of the solids that can be isolated usually accounts for less than 35% by weight of the biological oxygen demand removed by the filter media. In contrast, in the conventional process, the r > 5 dry weight of solids that can be isolated is in the range of 60 to 80% by weight of the biological oxygen demand removed by the filter medium.
Normalerweise sind die Umgebungsbedingungen, die «> im Filtermedium durch Einstellung des pH usw. erzeugt werden, so, daß das natürliche Wachstum von geeigneten Pilzen verursacht wird. Es liegt jedoch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, das Filtermedium künstlich mit den gewünschten Pilzen zu impfen.Usually the environmental conditions are the «> in the filter medium by adjusting the pH, etc., so that the natural growth of suitable fungi. However, it is within the scope of the present invention that Artificially inoculate the filter medium with the desired mushrooms.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutertThe invention will now be explained in more detail by the following examples
Ein proteinreiches Abwasser aus der Kleberherstellung, welches 300 bis 400 mg/1 Stickstoff enthielt wurde dadurch behandelt daß es durch einen Turm hindurchgeführt wurde, welcher mit einem Filtermedium bepackt war.A protein-rich wastewater from glue production which contained 300 to 400 mg / l nitrogen treated by passing it through a tower which is packed with a filter medium was.
Das Abwasser besaß einen Phosphormangel und hatte einen pH von 4. Die Strömungsgeschwindigkeit des rohen Abwassers war derart daß eine Belastung von 3,85 Kg chemischen Sauerstoffbedarfs je m3 Filtermedium erhalten wurde. The waste water was deficient in phosphorus and had a pH of 4. The flow rate of the raw waste water was such that a load of 3.85 kg of chemical oxygen demand per m 3 of filter medium was obtained.
Das nicht abgesessene Abwasser, welches das Filtermedium verließ, wurde durch das Filter in solchen Mengen im Kreis geführt, die nötig waren, um die Mindestbenässungserfordernisse der Packung aufrechtzuerhalten. The wastewater which was not drained and which left the filter medium was passed through the filter in such Amounts circulated that were necessary to maintain the minimum wetting requirements of the pack.
Es entwickelte sich ein ausgiebiges Wachstum von Pilzen auf der Packung. Das Wachstum haue ein fadiges Aussehen, bei einer Überprüfung wurde aber festgestellt daß es eine körnige Struktur aufwies. Feststoffe wurden aus dem Abwasser abgetrennt und so schnell wie möglich getrocknet um eine maximale Wirksamkeit zu erzielen. Eine Probe wurde bei 1050C getrocknet Sie wurde analysiert wobei festgestellt wurde, daß der Stickstoffgehalt 3,64% betrug, was einem Proteingehalt von 20,75 Gew.-% (Umrechnungsfaktor 5,7) entsprichtAn extensive growth of mushrooms developed on the pack. The growth had a stringy appearance, but upon inspection it was found to be granular in structure. Solids were separated from the wastewater and dried as quickly as possible for maximum effectiveness. A sample was dried at 105 ° C. It was analyzed and it was found that the nitrogen content was 3.64%, which corresponds to a protein content of 20.75% by weight (conversion factor 5.7)
Beispiel 1 wurde vollständig wiederholt, außer daß dem proteinreichen Abwasser Phosphor in einer ausreichenden Menge zugegeben wurde, um den Erfordernissen des Nährstoffverhältnisses gerecht zu werden. Als Folge davon änderte der Bewuchs auf der Oberfläche des Filtermediums sein Aussehen in eine hellbraune Farbe. Das Wachstum der Pilze schien etwas weniger reichlich zu sein.Example 1 was repeated in its entirety, except that the protein-rich waste water contained phosphorus in one sufficient amount has been added to meet the nutritional ratio requirements will. As a result, the growth on the surface of the filter medium changed its appearance to light brown color. The mushroom growth seemed a little less abundant.
Wie oben wurden die Feststoffe abgetrennt und getrocknet Die Analyse einer Probe ergab, daß der Stickstoffgehalt auf 7,54% gestiegen war, was 43% Protein (Umrechnungsfaktor 5,7) entspricht.The solids were separated and dried as above. Analysis of a sample indicated that the Nitrogen content had risen to 7.54%, which corresponds to 43% protein (conversion factor 5.7).
Beispiel 1 wurde vollständig wiederholt außer daß Phosphor zum proteinreichen Abwasser in einer ausreichenden Menge zugegeben wurde, um den Erfordernissen des Nährstoffverhältnisses gerecht zu werden. Als Folge davon änderte der Bewuchs auf der Oberfläche des Filtermediums sein Aussehen in eine hellbraune Farbe. Das Wachstum der Pilze schien etwas weniger zu sein.Example 1 was repeated in full except that phosphorus was added to the protein-rich wastewater in one sufficient amount has been added to meet the nutritional ratio requirements will. As a result, the growth on the surface of the filter medium changed its appearance to light brown color. The mushroom growth appeared to be a little less.
Hierauf wurden Feststoffe aus dem System als Schlamm (20% Feststoffe) entfernt. Der Schlamm wurde durch einen Schwergewichtseindicker auf 6% Feststoffgehalt eingedickt und gefriergetrocknet, um ein Pulver herzustellen. Analyse des Pulvers ergab einen Stickstoffgehalt von 7,5% was 43% Protein (Umrechnungsfaktor 5,7) entspricht.Solids were then removed from the system as sludge (20% solids). The mud was thickened by a heavy weight thickener to 6% solids content and freeze-dried to to make a powder. Analysis of the powder showed a nitrogen content of 7.5%, which is 43% protein (conversion factor 5.7).
Claims (4)
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