DE2541357A1 - Prozess fuer die gewinnung von duengsalzen und konzentraten organischer substanzen mit hohem naehrwert aus industriellem abwasser - Google Patents

Prozess fuer die gewinnung von duengsalzen und konzentraten organischer substanzen mit hohem naehrwert aus industriellem abwasser

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    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production

Description

■ ' τι»
11 Officine Meccaniche Italiane S.p.A.
Piazza Repubblica, 32
Milano/ltaly
Hamburg, den 16. September 1975
PROZESS FÜR DIE GEWINNUNG VON DÜNGSALZEN UND KONZENTRATEN ORGANISCHER SUBSTANZEN MIT HOHEM NÄHRWERT AUS INDUSTRIELLEM ABWASSER.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prozess für die Gewinnung von Düngsalzen urid Konzentraten organischer Substanzen mit hohem Nährwert aus industriellem Abwasser.
Der vorliegende Prozess findet vor allem für Abwasser von landwirtschaftlichen, Lebensmittel- und Konservenindustrien Verwendung, welche einen hohen Gehalt an gelösten Feststoffen (T.D.S.) aufweisen.
Die Abwasseraufbereitung war bisher eher ein Problem der Reinigung als der Wiedergewinnung der im Wasser
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enthaltenen nützlichen Substanzen.
Bei den meisten herkömmlichen Verfahren werden die Abwasser solcher Industrien biologischen Behandlungen unterzogen, bei denen grosse Mengen feuchten Schlamms anfallen, die nur schwer entwässert werden können.
Bei diesen Prozessen ergibt sich daher das Problem, diesen inföTge°9er darin enthaltenen organischen Substanzen verwesbaren und infolge des Vorhandenseins von bestimmten anorganischen Stoffen toxischen Schlamm .irgendwie zu verwerten. - '
In der Industrie fallen ausserdem oft Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt an^Wenn diese Abwasser zusammen mit den übrigen Abwässern-in die biologische Kläranlage geleitet werden, wird die Lage noch kritischer, so dass die Leistungsfähigkeit der Kläranlage erhöht werden muss. In gewissen Fällen führt die Zuführung solcher Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt zu einem solch hohen Verschmutzungsgrad, dass die Reinigung mit den herkömmlichen Methoden nicht mehr möglich ist.
Was die Weiterverwendung der Abwasser betrifft, begnügte man sich bisher mit einer teilweisen und sehr oberflächlichen Ausnutzung derselben.
In einigen Industrien werden die Abwasser direkt, ohne irgendwelche weitere Aufbereitung, zum Düngen auf den
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Feldern verteilt. Gewisse Abwasserarten werden dagegen direkt als -Futterzusatzstoffe verwendet. Aber bisher ist noch keine Anlage verwirklicht worden, nit welcher eine rationelle Rückgewinnung der in den Abwassern von ■ landwirtschaftlichen, Lebensmittel- und Konservenindustrien enthaltenen nutzbaren Stoffe möglich ist.
"Mit dem erfindungsgemassen Prozess können die Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt von denjenigen mit niedrigem Gehalt getrennt werden. Diese letzteren werden darauf mit herkömmlichen biologischen Verfahren ^gereinigt. Die Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt werden dagegen nachfolgenden Behandlungen unterworfen, mit denen folgende Endprodukte erzielt werden können: als Futterzu-, satz geeignete Konzentrate organischer Stoffe und Düngsalze.
Wichtigstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher:
1. die Abwasser mit hohem und niedrigem T.if.S. Gehalt voneinander zu trennen, um ihre Reinigung zu erleichtern;
2. aus den Abwassern mit hohem T.D'.S. Gehalt die Salze zu gewinnen, welche als Futterzusatz verwendet zum Teil schädlich sein konnten, aber andererseits ausgezeichnete Düngmittel abgeben;
3. die restlichen Abwasser mit einer hohen Jtonzentr£tion_ an organischen Substanzen als Futterzusatz zu verwenden.
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Dieses Ziel wird erreicht von »dem erf indungsgemässen Prozess, welcher.durch die folgende Reihe von Vorgängen gekennzeichnet ist:
- Automatische Trennung der Abwasser mit hohem und niedrigem T.D.S. Gehalt.
- Mischung der Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt mit starken Säuren oder Basen in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Abwasser, wobei diese Sauren bzw. Basen in solchen Mengen zugegeben werden, dass stabile Salze erzielt werden.
- Filtrieren der derart erzielten Lösung, um nichtlösliche Stoffe und eventuelle Niederschlage zu beseitigen.
- Konzentration der auf diese Art und Weise erzielten Lösung durch Verdampfen bis zur: Sättigung der schwerer löslichen Salze. .
- Eine oder mehrere Kristallisationen der konzentrierten Lösung mit darauffolgender Trennung der Mineralsalze von den Mutterlaugen mit hohem Gehalt an organischen Substanzen.
Der erfindungsgemässe Prozess basiert auf der Untersuchung der Zusammensetzung der meisten in landwirtschaftlichen, Lebensmittel- und Konservenindustrien anfallenden Abwasser . t
Die durchgeführten Analysen führten zu folgenden Ergebnissen:
"A) Die in den Abwassern enthaltenen organischen Substanzen sind ungewöhnlich reich an stickstoffhaltigen Ver-
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bindungen (Proteine, Aminosäuren r organische Basen) und an Kohlenhydraten (Zucker, Stärken, Pentosen, Zellulosederivate).
B) Es sind grosse Mengen von mineralischen Kationen, vorhanden, vor allem Kalium und Ammoniak (über 50%), gefolgt von Natrium, Kalzium und anderen in geringeren Mengen.
C) Die sauren Radikalen, welche diese Kationen in Salze verwandeln sind normalerweise organischer Natur mit sehr schwachem Säurewert, oder diese Kationen finden sich in der Form von Karbonaten und Bikarbonaten.
Aus der Untersuchung der in den Abwassern enthaltenen Substanzen geht hervor, dass organische Substanzen sowie mineralische Kationen vorhanden sind, welche sich als Tiernahrung bzw. für die Herstellung von Düngemitteln ^eignen.
Da die- mineralischen Kationen in der Form von schwachen leicht löslichen Salzen, wie Karbonate und organische Salze, in der Lösung vorhanden sind, kann das Gleichgewicht zwischen den Ionen durch die Zugabe einer starken Säure verschoben -werden, so dass schwerer lösliche Salze gebildet werden, welche durch Kristallisation leichter von der Lösung getrennt werden können.
Diese Säure muss also stark seiVi, um zusammen mit den in der Lösung vorhandenen Kationen stabile und schwer lösliche Salze zu bilden. Vorzugsweise werden der Reihe
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nach Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure allein als reine Säuren oder in sauren Lösungen verwendet, die bei der Arbeit im betreffenden Werk als Abfall vorkommen.
Nach der Bildung dieser stabilen Salze wird die Lösung auf herkömmliche Art und Weise konzentriert und kristallisiert, um je nach den verwendeten Säuren-Kalium- bzw. Ammoniaksulfate7 -phosphate oder -nitrate zu gewinnen.
Bei der Trennung der kristallisierten Salze von der Lösung erhält man einerseits die Düngsalze und andererseits die Mutterlaugen, welche reich an Verbindungen mit hohem Nährwert sind und direkt als Futterzusatz verwendet werden können. Aus stark verschmutztem Wasser können also nutzbare und leicht verkäufliche Produkte gewonnen werden.
Der erfindungsgemässe Prozess besteht also aus einer-Reihe von aufeinanderfolgenden Vorgängen, welche folgendermassen beschrieben werden können:
1. Trennung der Abwasser mit hohem und niedrigem T.D.S. Gehalt.
Dieser Vorgang erfolgt automatisch, indem·in die Abwasserleitung ein spezielles Messgerät eingeführt wird, und zwar:
a) ein Leitfähigkeitsmesser, wenn die Lösung eine genügende: Anzahl Elektrolyten enthält, oder
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b) einen Dichtemesser, wenn die Lösung eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist.
2. Mischung der derart von den übrigen Abwassern getrennten Lösung mit hohem T.D.S. Gehalt mit einer geeigneten Menge einer starken Säure. Es wird soviel Säure zugeführt, dass die Karbonate verschoben werden. Falls die ursprüngliche Lösung bereits einen Oberschuss an sauren Radikalen enthält, wird eine starke Base, vorzugsweise Kaliumhydrat oder Ammoniak zugegeführt.
-3. Filtrierung der Lösung mit hohem T.D.S. Gehalt, um unlösliche Stoffe oder eventuelle Niederschläge zu beseitigen. Wenn die Lösung zum Beispiel sehr viel Kalzium enthält, schlägt sich bei der Zuführung von Schwefelsäure Kalziumsulfat nieder.
4. Konzentration der Lösung mit hohem T.D.S. Gehalt bis zur Sättigung der schwerer löslichen Salze.
5. Erneute Filtrierung der Lösung mit hohem T.D.S. Gehalt, um-eventuelle während der Konzentration gebildete Niederschläge zu entfernen.'
6. Kontinuierliche Kristallisation der in der Lösung mit hohem T.D.S. Gehalt enthaltenen Salze durch Verdampfung im Vakuum der^ Lösung mit nachfolgender Ausscheidung der Kristalle durch Zentrifugieren.
7. Diskontinuierliche Kristallisation der restlichen Salze durch Vakuumverdampfung und Abkühlen.
8. Trennung dieser kristallisierten Salze von der Mutterlauge. Es bleibt eine Lösung mit einer hohen Konzentration an nährhaften organischen Substanzen zu-
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rück.
Der chemische Prozess nach der vorliegenden Erfindung wird in der anliegenden Zeichnung beispielsweise schematisch dargestellt. Mit 1 ist die Abfuhrleitung der Abwasser aus dem Werk bezeichnet,. Ein Messgerät 2 für die Analysierung dieser Abwasser betätigt automatisch ein Dreiwegeventil 3, durch welches die Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt zum chemischen Prozess geleitet wer-•den, während die Abwasser mit niedrigem T.D.S. Gehalt durch eine Leitung 4 in die biologische Kläranlsöge geführt werden.
In einem Mischbehälter 5 werden djer Lösung durch eine Leitung 6 starke Säuren zugeführt; dieser Vorgang wird von einem *Ph-Messer 7 kontrolliert. Darauf wird die Lösung in einem Filter 8 filtriert, in einem Verdampfer konzentriert,· nochmals durch einen Filter 10 filtriert und kontinuierlich zum Kristallisator 11 gelfeitet. Die sich bildenden Kristalle werden mit Hilfe einer Schleuder 12 ausgeschieden. Die restliche Mutterlauge wird in 13 nochmals kristallisiert, wo sich die letzten Kristalle bilden. Nachdem diese restliche Mutterlauge in einem Kühlmittel 14 abgekühlt worden ist, wird sie nochmals.in der Schleuder 15 zentrifugiert.
Die aus den Schleudern 12 und 15 austretenden Kristalle werden durch eine Leitung 16 zu einem Sammellager geleitet. Die in der Schleuder 15 behandelten Mutterlau-
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gen ergeben organische Verbindungen mit einer hohen Konzentration an stickstoffhaltigen Substanzen und an Kohlenhydraten, welche als Futterzusätze verwendet werden können.
Der erfindungsgemässe Prozess eignet sich vor allem für die Behandlung von Abwassern mit hohem T.D.S. Gehalt von Zuckerfabriken, Alkoholbrennereien und Gärungsindustrien, sowie von'mit Austaüscherharzen" arbeitenden Anlagen, . Konservenfabriken, Fabriken für die Erzeugung von Stärke, Dextrin und dgl.
Dieser Prozess wird nun anhand einiger industriellen Anwendungsmöglichkeiten .beschrieben:
Beispiel 1 (Zuckerfabrik)
In einer Zuckerfabrik mit einer Anlage für die Entmineralisierung von zuckerhaltigen Lösungen mit Hilfe von
-_ Austauscherharzen fallen bei der Regeneration der Austauscherharze etW4 10 m /h Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt an. Kationische Austauscherharze werden normalerweise mit Schwefelsäure, anionische Austauscherharze
^dagegen je nach Marktlage mit Hilfe von Ammoniak, Kaliumhydrat oder Kaliumkarbonat regeneriert.
Die Abwasser-, welche Kaliumammonium enthalten, werden mit dem beschriebenen System abgeschieden und mit den schwefelsäurehaltigen Abwassern vermischt. Gegebenenfalls wird noch etwas frische Schwefelsäure zugeführt.
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Nachdem man auf diese Art und Weise eine Lösung von stabilen Salzen erzielt hat, wird dieselbe dem erfindungsgemässen chemischen Prozess unterzogen, mit dem etwa 1000 kg/h Düngsalze (Kalium- oder Ammoniumsulfate) und etwa 650 kg/h organische Konzentrate mit einem Proteingehalt über 45% gewonnen werden können.
Beispiel 2 (Alkoholbrennerei)
In einer Alkoholbrennerei fallen 5 m /h Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt (Schlempe) an, welche teilweise schon mit Schwefelsäure angesäuert sind. Die Schlempen werden von den weniger verschmutzten Abwassern getrennt und "dem beschriebenen chemischen Prozess unterzogen. Auf diese Art und Weise gewinnt man etwa 2000 kg/h Düngsalze und 100 kg/h organisches Konzentrat mit einem Proteingehalt über 30%.
Beispiel 3 (Gärungsindustrie)
Eine Fabrik für die Herstellung yon Glutaminsäure und Natriumglutamat gibt pro Stunde etwa 7 m Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt ab, welches ausserdem grosse~Mengei\ von bei der Gärung anfallendem Kalium und Aminosäuren enthält..Diese Abwasser verden dem beschriebenen chemischen Prozess unterzogen, und man erzielt etwa 140 kg/h Düngesalze und etwa 350 kg/h organisches Konzentrat mit einem Proteingehalt über 50%.
An der oben beschriebenen Erfindung-kann im Bereich der folgenden Ansprüche eine grosse Anzahl von Änderungen und Varianten vorgenommen werden.
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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1. Prozess für die Gewinnung von Düngsalzen und Konzentraten organischer Substanzen mit hohem Nährwert
aus industriellen Abwassern, gekennzeichnet durch folgende Vorgänge:
- automatische Trennung der Abwasser mit hohem und
mit niedrigen T.D.S. Gehalt;
- Mischung der Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt mit
starken Säuren oder Basen in Abhängigkeit der Zusammensetzung dieser Abwasser, wobei diese Säuren
bzw. Basen in solchen Mengen zugegeben werden, dass stabile Salze erzielt werden;
- Filtrieren der derart erzielten Lösung, um unlösliche Stoffe und eventuelle Niederschläge zu beseitigen;
- Konzentration der auf diese Art und Weise erzielten Lösung durch Verdampfen bis zur Sättigung der schwerer löslichen Salze;
- eine oder mehrere Kristallisationen der konzentrierten Lösung mit darauffolgender Ausscheidung der Mineralsalze aus den Mutterlaugen mit hohem Gehalt an organischen Subs tanzen«'
2. Prozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass diese automatische Trennung mit Hilfe eines speziellen Gerätes zum Messen der Leitfähigkeit oder, je nach den chemisch-physikalischen Eigenschaften der Abwasser mit Hilfe eines Dichtemessers erfolgt, ·
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wobei dieses Messgerät automatisch ein Ventil betätigt, welches nur die Abwasser mit hohem T.D.S. Gehalt zu den oben aufgezählten Vorgängen leitet.
3. Prozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Mischvorgang Schwefelsäure oder Phosphorsäure oder Salpetersäure sowohl als Reagenzien als auch in'Form von bei der Arbeit im betreffenden Werk anfallenden Äbfallösüngen verwendet werden.
4. Prozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Mischvorgang Kalium- oder Ammoniumhydrate sowohl als reine Reagenzien als auch in Form von bei der Arbeit im betreffenden Werk anfallenden Abfallösungen verwendet werden.
5.. Prozess nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung nach dem Konzentrationsvorgang nochmals filtriert wird,"um eventuelle während dem vorhergehenden Konzentrationsvorgang gebildete unlösliche Stoffe zu entfernen.
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DE19752541357 1974-09-30 1975-09-17 Prozess fuer die gewinnung von duengsalzen und konzentraten organischer substanzen mit hohem naehrwert aus industriellem abwasser Pending DE2541357A1 (de)

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