DE3011844A1 - Verfahren und vorrichtung zur umwandlung und trennung von in einer traegerfluessigkeit enthaltenden oder eingebrachten geloesten bzw. loesbaren substanzen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur umwandlung und trennung von in einer traegerfluessigkeit enthaltenden oder eingebrachten geloesten bzw. loesbaren substanzen

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DE3011844A1
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Eberhard Dipl.-Ing. 2410 Mölln Kreuzberg
Dietrich Freiherr von der 5300 Bonn Pahlen
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Universal Gesellschaft fur Umwelttechnik Mbh 241
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Universal Gesellschaft Zur Errichtung Von Umweltschutzanlagen Mbh & Co
UNIVERSAL GES ZUR ERRICHTUNG V
Universal Gesellschaft Zur Errichtung Von Umweltschutzanlagen Mbh & Co 2410 Moelln
Roehm GmbH Darmstadt
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Description

PATENTANWÄLTE
DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
UNIVERSAL Gesellschaft zur Errichtung von Umweltschutzanlagen mbH & Co.,
Humboldtstr. 2g, 2410 Mölln
"Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung und Trennung von in einer Trägerflüssigkeit enthaltenen oder eingebrachten gelösten bzw. lösbaren Substanzen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung und Trennung von in einer Trägerflüssigkeit enthaltenen oder eingebrachten gelösten bzw. lösbaren Substanzen, wie Umwandlung und Trennung von in Wasser gelösten hochmolekularen Stoffen, z.B. von Proteiden oder Proteinen, durch chemische Umsetzung und/oder Ab- bzw. Aufbau der Moleküle sowie überführung in den ausfällbaren Zustand mit nachfolgender Abscheidung.
Es sind die vorgenannten Verfahrensschritte bei einer Vielzahl chemischer Vorgänge zur Umwandlung und Trennung von in einer Trägerflüssigkeit enthaltenen gelösten bzw. lösbaren Substanzen bekannt, wobei ein Hauptanwendungsgebiet in der biologischen Umwandlung von in Trägerflüssigkeiten enthaltenen organischen Substanzen zu sehen ist.
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Beispielsweise bei der Behandlung von Abwässern geht man in
ι dem beschriebenen Sinne vor, indem die im Abwasser enthalte-
ι nen Substanzen biologisch bzw. biochemisch umgewandelt und
'. aus dem Abwasser, beispielsweise in der Form von Schlamm, ausgefällt und abgeschieden werden. In der gleichen Form können jedoch auch anorganische schädliche Substanzen, welche umweit- ; belastend sind, umgewandelt und ausgefällt sowie nachfolgend
j abgeschieden werden.
Bei dem einleitend beschriebenen Verfahren ist es durchweg . notwendig, die zu behandelnde Mischung aus der Trägerflüssigkeit und den darin enthaltenen oder eingebrachten gelösten oder lösbaren Substanzen mit einem Gas, beispielsweise bei der biologischen Umwandlung mit Luft oder Sauerstoff, intensiv zu vermischen, wobei gleichzeitig auch oft durch den Sauer-' stoff eine chemische Reaktion mit den anorganischen Substanzen eintritt, oder aber zusätzlich zu dem Gaseintrag die Zugabe von chemischen Reaktionssubstanzen erforderlich ist, die ebenfalls mit dem Gemisch intensiv verrührt werden müssen. Zu diesem Zweck ist es bekanntgeworden, die Mischungen aus Trägerflüssigkeit mit darin gelösten oder lösbaren Substanzen sowie dem eingebrachten Gas und den ggf. zugesetzten weiteren Substanzen intensiv zu verrühren. Hierzu sind die verschiedensten Misch-, Rühr- und Begasungsverfahren sowie Systeme bekanntgeworden,, bei denen entweder mechanische Einrichtungen zur Anwendung kommen oder aber mit Hilfe des eingetragenen
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Gases eine insgesamt gerichtete, jedoch örtlich turbulente Strömung erzeugt und angestrebt wird, möglichst große Oberflächen zwischen dem eingetragenen Gas und dem Flüssigkeitsgemisch zur Erzielung intensiver Reaktionen zu erhalten. Trotz der bekannten Maßnahmen wird insbesondere bei der biologischen bzw. biochemischen Umwandlung eine relativ lange Zeitspanne benötigt, bis die in dem Gemisch enthaltenen Substanzen die gewünschte Umwandlung erfahren haben.
Die Abscheidung der aus der Mischung ausfällbaren bzw. ausgefällten Substanzen erfolgt bei den bekannten Verfahren im allgemeinen durch Filterung oder unter Ausnutzung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte durch Absetzen, wobei auch diese Abscheidung eine relativ lange Zeitspanne benötigt.
Die Durchführung des Verfahrens unter Ausführung der genannten Verfahrensschritte erfordert einen großen baulichen Aufwand für die notwendigen Vorrichtungen bzw. Anlagen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, das einleitend genannte Verfahren so zu gestalten, daß bei gleichzeitiger Verminderung des für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Aufwandes eine erhebliche Verkürzung des Verfahrensablaufes durch eine Erhöhung der Reaktionsintensität und auch eine Verkürzung der Abscheidung bei Erzielung besonders hoher Abscheidegrade erreicht werden.
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Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich das genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß das Gemisch zur chemi-
'■■ sehen Umsetzung und/oder zum Ab- bzw. Aufbau der Moleküle der in der Flüssigkeit enthaltenen Substanz und zur überführung in den ausfällbaren oder ausgefällten Zustand unter dosierter Zu-
; gäbe eines die Umwandlung und/oder den Auf- bzw. Abbau der Moleküle bewirkenden Agenziums durch wenigstens einen nach Art einer Strahlpumpe arbeitenden Tauchstrahlreaktor und eine nach-
; geordnete Zweiphasenpumpe hindurchgeleitet sowie in dem Tauchstrahlreaktor begast und anschließend zur Trennung der ausge-
[ fällten Substanz einer Schaumflotation unterworfen wird.
Für die Durchführung biochemischer Prozesse, beispielsweise für die Herstellung von Hefen oder anderer biochemischer Substanzen, ist es bekannt, Tauchstrahlreaktoren zu verwenden in Verbindung mit einer nachgeordneten Zweiphaseripumpe, um das zu behandelnde Gut mehrfach unter gleichzeitiger Begasung im allgemeinen mit Luft oder Sauerstoff durch den Tauchstrahlreaktor hindurchzuführen, um auf diese Weise den für die Herstellung der Hefe oder einer anderen biologischen Substanz notwendigen Aufbau der Moleküle in einer Trägerflüssigkeit zu erreichen. Demgegenüber ist die Anwendung des Tauchstrahlverfahrens als eine Vorstufe für die Trennung einer in einer Trägerflüssigkeit enthaltenen oder eingebrachten gelösten bzw. lösbaren Substanz,insbesondere in Verbindung mit dem Abbau der Moleküle der genannten Substanz, nicht bekannt und in Verbin-
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dung mit dem anschließenden Trennverfahren durch Schaumflotalion der ausgefällten Substanz nicht nur neu, sondern auch von einem überraschenden Effekt. Die bisher notwendige, verhältnismäßig langzeitige Behandlung der Mischung aus Trägerflüssigkeit und darin eingebrachter gelöster bzw. lösbarer Substanz entfällt und, insbesondere bei biologischen Umsetzungen, wird neben der Zeitraffung der Reaktionsvorgänge durch den räumlich und zeitlich weitgehend homogenen Ablauf der Vorgänge eine intensive und vollständige Reaktion erreicht, wobei durch die üwar an sich bekannte Schaumflotation als zweiter Verfahrensschritt in Verbindung mit dem Tauchstrahlverfahren ein. außerordentlich günstiges Trennergebnis bei geringem Zeitaufwand auch für den Trennvorgang selbst erzielt wird. Das Verfahren ist sowohl chargenweise als auch kontinuierlich durchführbar.
Das neue Verfahren ist für die verschiedensten Umwandlungsund Trennvorgänge geeignet, bei denen für die Umwandlung die Zuführung eines Gases, insbesondere von Luft bzw. Sauerstoff, notwendig ist, wobei in Abhängigkeit von dem zu trennenden Gemisch der Fachmann die notwendigen Agenzien zur Erzielung ausfällbarer oder ausgefällter Substanzen aufgrund seiner Fachkenntnisse auswählen kann, die in der jeweils ebenfalls bekannten Dosierung während des Tauchstrahlverfahrens bzw. bei einer Fällung unmittelbar vor der Schaumflotation bei der Zuführung des aus dem Tauchstrahlreaktor in die Schaumflotation
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überführten vorbehandelten Gemisches vorgenommen wird.
Insbesondere für die Trennung von in Wasser gelösten hochmolekularen Stoffen, wie z.B. von Proteiden oder Proteinen, ist das neue Verfahren geeignet und hat sich in der Praxis bereits hierfür bewährt. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, mit dem beschriebenen Verfahren durch katalytische Oxidation z<Bi Sulfide aus einem diese Substanz enthaltenen Gemisch von Wasser und anderen Substanzen herauszutrennen, z.B. durch Umwandlung des Sulfides in Sulfat in Gegenwart von Kalziumionen, um zu erhalten.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur biologischen Umwandlung und Trennung von Proteiden oder Proteinen aus
■ Wasser als Trägerflüssigkeit, beispielsweise aus Abwässern, das Gemisch unter Zugabe von Enzymen durch den Tauchstrahlreaktor hindurchzuleiten und dabei mit Luft oder Sauerstoff zu versetzen.
Es ist bekannt, daß mit Hilfe von Enzymen Proteide oder Proteine in einer Trägerflüssigkeit bis zur Erzielung bestimmter
ι Länge der jeweiligen Molekülketten abgebaut werden können. Dieser Vorgang vollzieht sich jedoch nur bei Zugabe von Luft oder Sauerstoff, so daß eine intensive Verrührung bzw. Vermischung bei einer gleichzeitigen schonenden Behandlung der Enzyme günstig ist, welche durch die Behandlung des mit den
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Enzymen versehenen Gemisches im Tauchstrahlreaktor kurzfristig bei gleichzeitiger Homogenisierung der gesamten Mischung erreicht wird. Durch eine gleichzeitige Zugabe von Flockungsund Pällungshilfsmitteln kann dabei bereits in dem Tauchstrahlreaktor eine Ausfällung der hinsichtlich der Molekülketten abgebauten Proteide oder Proteine erfolgen, um diese in der nachgeordneten Schaumflotation von der Trägerflüssigkeit nahezu vollständig zu trennen und einer weiteren Aufbereitung oder Weiterverarbeitung zuzuführen.
Durch die beim Tauchstrahlverfahren erzielte weitgehende Homogenisierung des diesem Verfahren unterworfenen Gemisches ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch möglich, das Gemisch aus Tr.ägerflüssigkeit und Proteiden bzw. Proteinen im Tauchstrahli'oaktor bei gleichzeitiger Zugabe der Enzyme erst herzustellen oder mit Proteiden bzw. Proteinen anzureichern und im Tauchstrahlreaktor eine Umwandlung der Proteide bzw. Proteine im Sinne eines Abbaues vorzunehmen. Die vorgenannte Verfahrensmaßnahme ist in den Fällen von besonderem Interesse, in denen z.B. durch die Behandlung eines Gutes in dem Vorverfahren ein Konzentrat an Proteiden bzw. Proteinen anfällt, welche in dieser angefallenen Form nicht weiterverarbeitbar sind, so daß ihre Umwandlung notwendig wird. In diesen Fällen kann in dom Tauchstrahlreaktor erst das Gemisch aus Trägerflüssigkeit und Proteiden bzw. Proteinen hergestellt werden bzw. soweit bereits in der durch den Tauchstrahlreaktor hin-
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durchgeführten Flüssigkeit Proteide oder Proteine enthalten sind, kann eine Aufkonzentration erfolgen bei gleichzeitigem Abbau dieser Substanzen durch die zugeführten Enzyme.
' Vorstehende Probleme können sich z.B. bei der Verarbeitung ■ von Fleisch- oder Fischprodukten ergeben, bei denen erfahrungsgemäß Abwässer oder Gemische aus Wasser und anderen Substanzen ! mit einem sehr großen Anteil an Proteiden und Proteinen sowie andererseits nur gering mit diesen Substanzen beladene weitere , Abwässer anfallen.
In den meisten Fällen sind die zu behandelnden Mischungen Ab- : wasser, die neben organischen auch anorganische Substanzen enthalten. Zur Behandlung dieser Abwässer sieht die Erfindung eine mehrfache Behandlung durch Hindurchleiten dieser Abwässer durch den oder die Tauchstrahlreaktoren vor, wobei in der ersten Stufe eine chemische Umsetzung, wie Oxidation anorganischer umweltbelastender Substanzen und in der zweiten Stufe eine Umwandlung der in der Flüssigkeit enthaltenen organischen Substanzen, insbesondere der Proteide und/oder Proteine sowie deren Überführung in den ausgefällten Zustand vorgenommen wird. Die Abscheidung sowohl der organischen als auch der anorganischen Substanzen kann dabei gemeinsam durch die Schaumflotation erfolgen mit einer nachfolgenden Aufbereitung der in der Schaumflotation von der Trägerflüssigkeit getrennten Substanzen in die einzelnen Komponenten. Eine solche Trennung ist im allgemeinen ohne großen Aufwand durchführbar.
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Ein besonderes Anwendungsgebiet der vorgenannten Mehrfachbehandlung ist erfindungsgemäß für die Abwässer aus Gerbereien vorgesehen, welche Sulfide und Proteide bzw. Proteine enthalten. Diese Abwässer werden in der Weise behandelt, daß in einer ersten Stufe im Tauchstrahlreaktor eine katalytische Oxidation des Sulfids z.B. mit MnSOh und in der zweiten Stufe die Umwandlung der Proteide bzw. Proteine durch Zugabe der Enzyme und überführung in den ausfällbaren Zustand vorgenommen wird. Dabei können den.Abwässern nach der ersten Behandlungsstufe die bei der Lederherstellung anfallenden Maschinenleimleder sowie Kollagen- und Keratinreste in feingehäckselter Form zugegeben werden. Auf diese Weise werden aus den anfallenden Abwässern der Gerbereien die Proteide und Proteine in einer weiter verwertbaren Form gewonnen bei gleichzeitiger Bewältigung des Sulfid-Problems und bei ebenfalls gleichzeitiger Umwandlung des Maschinenleimleders und der Kollagensowie Keratinreste, die in der ursprünglich anfallenden Form kaum oder nur schwierig weiterverwertbar sind. Dabei wird durch das angewandte Verfahren auch gleichzeitig eine Abtrennung und Gewinnung der Fette ermöglicht, die zusammen mit den Proteinen aus den Abwässern getrennt und durch Aufbereitung der abgetrennten Substanzen gesondert verwertet werden können.
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind erfindungsgemäß so aungebildet, daß wenigstens ein unter der Bezeichnung Fermenter bekannter Tauchstrahlreaktor mit einer Zwei-
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phasenpumpe eintrittsseitig an einem Sammler für das zu behandelnde Gemisch und austrittsseitig an einem Flotationsbehälter angeschlossen ist, wobei die Zuleitung von dem Tauchstrahlreaktor zum Flotationsbehälter mit Einrichtungen zur dosierten Zuführung eines Flockungs- und eines Fällungsmittels ausgerüstet und mit einer weiteren Einrichtung zum Eintrag eines unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsgasgemisches verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung erfolgt die Ausflockung und -fällung der aus dem Gemisch abzutrennenden Substanzen erst während der überführung des zuvor in dem oder den Fermentern behandelten Gemisches, obgleich die Zugabe des Fällungs- und Flockungshilfsmittels auch in den Fermenten möglich wäre. Die Zuführung dieser Fällungs- und Flockungsmittel in die Verbindungsleitung zwischen dem Fermenter und dem Flotationsbehälter hat jedoch den Vorteil, daß Änderungen in der Dosierung dieser zugegebenen Mittel anhand der unmittelbar anschließenden Flotation schneller in ihrer Wirkung festgestellt werden können und eine feinfühligere Dosierung in Abhängigkeit von dem Flotationsergebnis möglich ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zum Eintrag des unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsgasgemisches eine den Flotationsbehälter mit der Zuströmleitung verbindende Bypaßleitung vorgesehen ist, in der eine Hochdruckpumpe sowie ein Speicherkessel angeordnet sind, wobei in die Leitung zwischen der Pumpe und dem Kessel eine Druckluftleitung mit einer daran angeschlossenen regelbaren Druckluftquelle ausmündet. Der vorgenannte Eintrag
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des Plüssigkeitsgasgemisches führt nach Erfahrungen zu einer äußerst feinen Gasblasenbildung bei gleichmäßiger Verteilung der Gasblasen über den gesamten Strömungsquerschnitt, wobei die Entwicklung der Gasblasen in einer, beispielsweise trichterförmigen, Entspannungszone der Zuleitung zu dem Flotationsbehälter erfolgt.
Die Zeichnung gibt in schematischer Darstellung die Anordnung und Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wieder, wie sie beispielsweise für die Behandlung von Abwässern aus Gerbereien bei gleichzeitiger Verarbeitung des Maschinenleimleders verwendbar ist.
Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführung wird davon ausgegangen, daß die in den Gerbereien anfallenden Abwässer getrennt werden, und zwar nach solchen, welche beim Waschen der Häute und Felle anfallen, ehe diese der weiteren Verarbeitung unterzogen werden. Diese Abwässer, welche auch als Waschflotten bezeichnet werden, können in der üblichen Weise durch biologischen Abbau, beispielsweise in entsprechenden Teichen, mit Belüftungseinrichtungen behandelt und dann in die übliche Kanalisation abgeführt werden.
Die bei der weiteren Behandlung der Häute und Felle anfallenden Abwässer werden getrennt in chromfreie Abwässer sowie chromhaltige Abwässer. Diese beiden Arten der Abwässer fallen
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auch bei verschiedenen Behandlungsstufen des Leders an, so daß ihre Trennung keine großen Schwierigkeiten bereitet.
In der beiliegenden Zeichnung wird davon ausgegangen, daß in
der mit durchgehenden Linien wiedergegebenen Anordnung die j alkalischen Abwässer einer Gerberei dem erfindungsgemäß vor- ; gesehenen Verfahren unterworfen werden. Es handelt sich hier ; um die in der Gerberei anfallende Äscherbrühe, welche gemäß den nachstehenden Ausführungen mit der in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Anordnung zusammen mit dem Maschinen-, leimleder,oder kurz Leimleder genannt, dem eingangs beschrie-. benen Verfahren unterworfen wird, um aus der Äscherbrühe sowie dem Leimleder jene Substanzen herauszutrennen, die nachfolgend nutzbringend und ohne großen Aufwand weiterverarbeitet werden können.
' In der beigefügten Zeichnung sind zur besseren Übersichtlichkeit die jeweiligen Strömungsrxchtungen in den einzelnen Leitungen durch Pfeile gekennzeichnet.
Die in ausgezogenen Linien wiedergegebene Anordnung besteht aus einem Sammelbehälter I3 welchem die alkalischen Abwässer einer Gerberei durch die Zuführungsstutzen 2 und 3 zugeleitet werden. Von dem Sammelbehälter 1 führt eine Leitung ^t mit einer darin angeordneten Pumpe zur saugseitigen Anschlußleatung 6 einer Zweiphasenpumpe 7, welche mit einem ersten Tauchstrahl-
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reaktor 8 zusammenarbeitet. Der Tauchstrahlreaktor 8 ist in seinem Aufbau aus der Fermentationstechnik bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung dieses Reaktors erübrigt. Der Tauchstrahlreaktor 8 ist an seinem unteren Ende über die Leitung 6 mit der Saugseite und über die Leitung 9 mit der Druckseite der Zweiphasenpumpe verbunden, so daß die Pumpe 7 und der Tauchstrahlreaktor 8 eine Kreislaufförderung des durch diesen Tauchstrahlreaktor geführten Gemisches bewirken.
Mit dem Tauchstrahlreaktor 8 ist über eine Verbindungsleitung
10 ein zweiter Tauchstrahlreaktor 8a mit einer zugeordneten weiteren Zweiphasenpumpe 7a verbunden. Die Leitung 10 führt dabei in die Saugleitung 6a der Pumpe 7a, die ihrerseits über die Leitung 9a druckseitig mit dem Tauchstrahlreaktor 8a in gleicher Weise verbunden ist, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Tauchstrahlreaktor 8 und der Leitung 9 sowie der Zweiphasenpumpe 7 beschrieben wurde.
Von dem Tauchstrahlreaktor 8a führt eine Verbindungsleitung
11 über eine erste Dosiereinrichtung 12 sowie eine zweite Dosiereinrichtung 13 zu einem Flotationsbehälter 14.
Der Flotationsbehälter Ik weist eine Einrichtung zum Eintrag eines unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsgasgemisches auf. Diese Einrichtung besteht aus einer mit dem Flotationsbehälter lH verbundenen Saugleitung 15, welche in einen Zwischenbehäl-
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ter 16 ausmündet, an den sich über eine Verbindungsleitung . eine Hochdruckpumpe 17 anschließt, die austrittsseitig über ι eine Verbindungsleitung 19 mit einem Speicherkessel 18 verbunden ist. Die Leitung 19 zwischen der Hochdruckpumpe und
j dem Speicherkessel 18 ist mit einer Druckgasleitung 20 verbunden, die ihrerseits an einen Drucklufterzeuger 21 angeschlossen ist. Von dem Speicherkessel 18 führt eine Verbin-
ί dungsleitung 22 zu der Zuführungsleitung 11, und zwar an eine Stelle unmittelbar vor der Ausmündung dieser Zuführungsleitung in dem Flotationsbehälter Ik. Der Abschnitt zwischen der Einmündung der Leitung 22 in die Leitung 11 und den Flotationsbehälter Ik ist als trichterförmige Erweiterung 23 ausgebildet. Hierdurch erreicht man, daß das durch die Leitung 22 unter sehr hohem Druck in den Flotationsbehälter Ik mit der zugeführten Flüssigkeit eingebrachte Gas sehr kleine Blasen bildet, durch die bekanntlich die Schaumflotation begünstigt wird.
An den oberen Teil des Flotationsbehälters Ik schließt sich ein Abführungsstutzen 2k an, während an den unteren Teil des Flotationsbehälters Ik über eine Leitung 25 mit darin angeordnetem Ventil 26 ein weiterer Sammler 27 angeschlossen ist.
, Die Arbeitsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
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Die chromfreien Abwässer der Gerberei werden in den Sammler 1 überführt, welcher zur gleichmäßigen Verteilung der Inhaltsstoffe dieser Abwässer mit einem Rührelement 28 ausgerüstet ist. Diese alkalischen Abwässer enthalten eine erhebliche Menge an Proteinen und Proteiden sowie Keratine, Kollagene und Fette. Mittels der Pumpe 5 wird in dosierter Menge das Abwasser aus dem Sammelbehälter 1 der Zweiphasenpumpe 7 zugeführt, welche das Abwasser durch den Tauchstrahlreaktor 8 hindurchbefördert, wobei die bereits genannte Kreislaufströmung erzeugt wird. In dem dargestellten Beispiel wird aus dieser Kreislaufströmung über die Leitung 10 jeweils ein Anteil des in dem Tauchstrahlreaktor behandelten Abwassers abgezogen und dem zweiten Tauchstrahlreaktor 8a zugeführt. Stattdessen kann auch in der Leitung 10 ein Ventil angeordnet sein, so daß eine chargenweise Behandlung des in den Tauchstrahlreaktor 8 eingeführten Abwassers erfolgt.
In dem Tauchstrahlreaktor 8 erfolgt eine intensive Versetzung des Abwassers mit Atmosphärenluft, die bei der Arbeitsweise des Tauchstrahlreaktors mit angesaugt und durch die Wirkung des Tauchstrahles intensiv mit dem Abwasser vermischt wird.
In dem ersten Tauchstrahlreaktor 8 erfolgt zunächst die katalytische Oxidation des in den alkalischen Abwässern der Gerberei enthaltenen Sulfids. Zu diesem Zweck wird dem im Kreislauf durch den Tauchstrahlreaktor 8 hindurchgeführten Abwasser aus
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einem Vorratsbehälter 28 und über eine Zuleitung 29 mit einem Dosierventil 30 MnSOn zugegeben. Die dabei/entstehende Bildung ι von Sulfat in Gegenwart von Kalziumionen, welche ohnehin im Abwasser vorhanden sind, führt zur Ausfällung von CaSO^,, so
I
daß sich hierdurch gleichzeitig der Salzgehalt des Abwassers j
! verringert. Gleichzeitig wird hierdurch die bekannte Sulfit- '
; Sulfat-Korrosion, welche insbesondere Betonwerke bedroht, ver- · ; mindert.
Das in dem Tauchstrahlreaktor 8 behandelte Abwasser wird in der beschriebenen Weise entweder kontinuierlich oder aber
j !
chargenweise dem zweiten Tauchstrahlreaktor 8a zugeführt, in : welchem die Aufarbeitung bzw. Umwandlung der Proteide bzw. ; Proteine erfolgt, die in dem Abwasser mitgeführt werden bzw. ; in dieser Behandlungsstufe zusätzlich dem Abwasser zugefügt werden, indem das in dem Tauchstrahlreaktor 8a behandelte Abwasser mit Proteide bzw. Proteine enthaltenden Substanzen, , insbesondere mit dem in der Gerberei anfallenden Leimleder, versetzt wird.
Zur Erzielung des Abbaues der langkettigen Moleküle der Proteide bzw. Proteine werden dem Abwasser in dem Tauchstrahlreaktor 8a Enzyme zugeführt, beispielsweise eine alkalische Bakterienprotexnase. Für die Zuführung dieser Enzyme dient wieder ein Vorratsbehälter 31 mit einer die Enzyme enthaltenden Substanz sowie eine Dosiereinrichtung 32 und eine mit dem
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Tauchstrahlreaktor 8 verbundene Zuleitung 33· Dem Tauchstrahl- ;
reaktor 8a werden weiterhin aus einem Behälter 3^ und eine : Zuleitung 35 mit einem Dosierventil 36 in dosierter Form das
bei der Lederverarbeitung anfallende Leimleder sowie Kollagen- ,
und Keratinreste zugeführt, wobei letztere zuvor möglichst j
fein zerkleinert wurden. i
In dem Tauchstrahlreaktor 8a erfolgt durch die sehr intensive '. Durchmischung des mit den eiweißhaltigen Stoffen angereicherten Abwasser mit dem Sauerstoff der Luft ein .biologischer Abbau der langkettigen Moleküle der Proteide und Proteine bei gleichzeitiger Hydrolisierung des zugeführten Leimleders und der genannten Kollagen- und Keratinreste. Dieser Abbau wird im wesentlichen durch die verwendeten Enzyme in Verbindung mit dem Sauerstoff erreicht, wobei der Abbau je nach Verwendung der Enzymart und der Enzymmenge gesteuert vorgenommen werden kann. Es erfolgt somit in dem Tauchstrahlreaktor 8a eine Konditionierung des Abwassers bzw. der in dem Abwasser enthaltenen oder diesem zugeführten Proteide bzw. Proteine , so daß diese bei der nachfolgenden Schaumflotierung infeiner für die Weiterverarbeitung, beispielsweise für die Verfütterung oder auch zur Weiterverarbeitung in der Lebensmittelindustrie, günstigen Zusammensetzung anfallen.
Das in dem Tauchstrahlreaktor 8a behandelte Gemisch wird bei seiner überführung durch die Leitung 11 in den Plotationsbe-
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hälter lh über die Dosiereinrichtung 12 zunächst mit einem Flockungshilfsmittel, beispielsweise einer Substanz mit mehrwertigen Metallkationen oder einem Polyacrylsäurederivat, versetzt. Dieses Plockungshxlfsmittel wird aus dem Vorratsbehälter 37 über die Leitung 38 und ein Dosierventil 39 zugeführt. In der nachgeordneten Dosiervorrichtung 13 wird dem in den Flotationsbehälter fließenden Gutstrom aus einem Vorratsbehälter hO über die Leitung 4l sowie ein Dosierventil h2 ! ein Fällungsmittel, beispielsweise HpSO1., zugegeben.
In der oben beschriebenen Weise erfolgt dann durch die Zugabe
! der das Gas enthaltenen, unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit
'\ die Schaumflotierung, welche sich in dem Flotationsbehälter lh vollzieht, so daß sich an der Oberfläche *J2ader Füllung des Flotationsbehälters I1I in Form von Schaum die von dem Abwasser zu trennenden Substanzen ansammeln, welche über den Stutzen
■ abgeführt und durch die Pfeile angedeutet einer weiteren Auf-ί bereitung, beispielsweise zur Unterteilung in Proteine und Fette, abgeführt wird.
Die Zugabe des Flockungshilfs- bzw. Fällungsmittels könnte ι auch bereits in dem Tauchstrahlreaktor 8a erfolgen, so daß in diesem Reaktor die zu trennenden Substanzen nicht in den fällbaren Zustand überführt werden, sondern dort gleich zur Fällung gelangen, um durch die nachgeordnete Schaumflotation ausgetragen zu werden.
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, Von dem Plotationsbehälter 14 ist gemäß der Zeichnung eine . Rückführungsleitung 43 mit einer Pumpe 44 vorgesehen, durch
welche eine Absaugung von HpS erfolgt, wobei eine Rückführung ; in den Sammelbehälter 1 vorgenommen wird.
ι Die im Zusammenhang mit der Behandlung von alkalischen Gerbereiabwässern beschriebene Anordnung ist in ihrem prinzipiellen Aufbau auch für die Behandlung anderer Abwässer, beispielsweise aus der Pleich- oder Fischindustrie, geeignet, wobei die jeweiligen Agenzien den in den Abwässern enthaltenen Substanzen entsprechend angepaßt werden müssen. Dabei ist es durchaus möglich, statt der in dem Beispiel beschriebenen zwei Tauchstrahlreaktoren 8 und 8a nur einen derartigen Tauchstrahlreaktor zu : verwenden, in welchem die angestrebten Reaktionen bzw. Umwandlungen erfolgen.
; In dem zeichnerisch wiedergegebenen und vorstehend beschriebe- ! nen Beispiel der Behandlung alkalischer Abwässer aus Gerbereien : kann die Anlage gemäß der gestrichelten Darstellung auch kombiniert werden mit der Aufbereitung von chromhaltigen Abwässern, die in saurer Form anfallen. Hierzu kann wiederum ein Sarnmel-. behälter 101 vorgesehen sein, welcher über Zuleitungen 102 und 103 gespeist wird und mit einem Rührer 128 ausgerüstet ist. Dieser Sammelbehälter 101 ist über eine Leitung 101I mit einer Pumpe 105 verbunden, wobei im Zuge der Leitung 104 Dosiervorrichtungen 112 und 113 vorgesehen sind. Dabei wird mittels der
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Dosiervorrichtung 112 aus dem Behälter 137 über eine Leitung 138 sowie ein Dosierventil 139 in die Leitung 104 ein Flotationshilfsmittel, z.B. Polyamid~Chromid, eingetragen, während die andere Dosiereinrichtung II3 zur Zuführung einer Lauge dient. Hierzu ist wiederum ein Vorratsbehälter l40 mit einer Zuleitung I1H und einem in dieser Leitung angeordneten Dosierventil 142 vorgesehen. Das mit dem Flotationshilfsmittel und j der Lauge versetzte saure Abwasser aus dem Sammelbehälter ι wird zusammen mit dem alkalischen Abwasser aus dem Sammelbehälter 1 der Flotation unterworfen. Die Zusammenführung der ! beiden Abwässer hat eine weitgehende Neutralisation in dem
! Flotationsbehälter 14 zur Folge.
; Das aus dem Flotationsbehälter 14 über die Leitung 25 und das Ventil 26 in den Sammelbehälter 27 gelangende und von den Proteinen und Proteiden sowie Fetten weitgehend befreite Abwasser
! wird in diesem Behälter neutralisiert und über einen Stutzen 45 beispielsweise einem Vorfluter zur biologischen Nachbehandlung zugeleitet.
Nachstehend werden beispielsweise Daten für die Behandlung von alkalischen Gerbereiabwässern angegeben, wie sie in der oben beschriebenen Weise mittels der in der Zeichnung ausgezogen wiedergegebenen Anordnung behandelt werden können.
Es handelt sich dabei um sog. Äscherbrühe mit etwa folgender
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_ 25 _ 30118U
Zusammensetzung:
a) pH-Wert 10 bis 12
b) keratinöse Eiweißstoffe der Haare und der Epidermis
c) Sulfide bis 2000 mg/1
d) Fette, Tenside und Kalkseifen.
Der BSBcj-Wert beträgt ca. 10000 mg 0p/l. Der CSB-Wert beträgt ca. 20000 mg 02/l.
Zur Sulfat-Oxidation werden in dem ersten Tauchstrahlreaktor ca. 50 bis 80 g MnSO^/nr zugegeben, wobei eine Verweilzeit von etwa 30 Minuten bei der Behandlung in diesem Tauchstrahlreaktor eingestellt wird.
In dem zweiten Tauchstrahlreaktor werden ca. 15 bis 20 kg Maschinenleimleder pro m zugesetzt. Es werden weiterhin ca. hö g Enzyme pro nr in Form einer alkalischen Bakterienproteinase zugegeben. Die Verweilzeit beträgt auch bei dieser Behandlung im zweiten Tauchstromreaktor etwa 30 Minuten.
über die erste Dosiereinrichtung werden etwa 0,01? Flockungshilfsmittel zugeführt. Mittels der zweiten Dosierung werden HpSOn in solcher Menge zugeführt, daß sich ein pH-Wert von 3,5 ergibt.
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Durch die vorgenannte Einstellung des pH-Wertes wird in der Schaumflotation das restliche Sulfat als HnS abgetrieben und in der beschriebenen Weise in den Sammelbehälter 1 rückgeführt. In der Flotation werden mit den Proteiden und Proteinen auch die natürlichen Fette abgetrennt. Als Bodensatz fallen hier u.a. CaSO1, sowie CaO und andere unlösliche Produkte als deponierbarer j wasserarmer Schlamm an.
Das so behandelte Abwasser ist weitgehend sulfidfrei, hat maximal 15$ des Eingangswertes für BS: CSB-Werte und ist praktisch fettfrei.
maximal 15% des Eingangswertes für BSB1- sowie stark reduzierte
Bei der beschriebenen Behandlung des chromhaltigen Abwassers werden die Chromsalze alkalisch bei einem pH von 11 bis 12 als Hydroxide gefällt und flotiert, wodurch eine Wiedergewinnung des Chroms aus den abgeschiedenen Substanzen erzielbar ist. Das Chromhydroxid kann als Cr(OH)^, gewonnen werden und kann mit HpSO|. aufgelöst wieder eingesetzt werden.
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Claims (1)

  1. DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
    BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
    Ansprüche
    1. Verfahren zur Umwandlung und Trennung von in einer Trägerflüssigkeit enthaltenen oder eingebrachten gelösten bzw. lösbaren Substanzen, wie Umwandlung und Trennung von in Wasser gelösten hochmolekularen Stoffen, z.B. von Proteiden oder Proteinen, durch chemische Umsetzung und/oder Ab- bzw. Aufbau der Moleküle sowie überführung in den ausfällbaren Zustand mit nachfolgender Abscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zur chemischen Umsetzung und/oder zum Ab- bzw. Aufbau der Moleküle der in der Flüssigkeit enthaltenen Substanz und zur überführung in den ausfällbaren oder ausgefällten Zustand unter dosierter Zugabe eines die Umwandlung und/oder den Aufbzw. Abbau der Moleküle bewirkenden Agenziums durch wenigstens einen nach Art einer Strahlpumpe arbeitenden Tauchstrahlreaktor und eine nachgeordnete Zweiphasenpumpe hindurchgeleitet und in dem Tauchstrahlreaktor begast sowie anschließend zur Trennung der ausgefällten Substanz einer Schaumflotation unterworfen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur biologischen Umwandlung und Trennung von Proteiden oder Proteinen aus Wasser als Trägerflüssigkeit, wie Abwässer, das Gemisch unter Zugabe von Enzymen durch den Tauchstrahlreaktor hindurchgeleitet
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    und dabei mit Luft oder Sauerstoff versetzt wird.
    3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß das Gemisch aus Trägerflüssigkeit : und Proteiden bzw. Proteinen im Tauchstrahlreaktor bei gleichzeitiger Zugabe der Enzyme erst hergestellt oder mit Proteiden bzw. Proteinen angereichert und im Tauchstrahlreaktor eine Umwandlung der Proteide bzw. Proteine im Sinne eines Abbaues vorgenommen wird.
    ^. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung von Abwässern eine mehrfache Behandlung durch Hindurchleiten dieser Abwasser durch den oder die Tauchstrahlreaktoren vorgenommen und in der ersten Stufe eine chemische Umsetzung, wie Oxidation anorganischer umweltbelastender Substanzen und in der zweiten Stufe eine Umwandlung der in der Flüssigkeit enthaltenen Proteide und/ oder Proteine sowie deren überführung in den ausgefällten Zustand vorgenommen wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4 zur Behandlung von Abwässern aus Gerbereien, welche Sulfide und Proteide bzw. Proteine enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Behandlungsstufe im Tauchstrahlreaktor eine katalytisch^ Oxidation des Sulfids z.B. mit MnSO^ und in der zweiten Stufe die Umwandlung der Proteide bzw.
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    Proteine durch Zugabe der Enzyme und überführung in den ausfällbaren Zustand vorgenommen wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Abwässern nach der ersten BehandiurifSKKtufe Masohinenleimleder sowie Kollagen- und Keratinreste in feingehäckselter Form zugegeben wird.
    7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein unter der Bezeichnung Fermenter bekannter Tauchstrahlreaktor (8;8a) mit einer Zweiphasenpumpe /7;7a) eintrittsseitig an einen Sammler (1) für das zu behandelnde Gemisch und austrittsseitig an einen Flotationsbehälter (14) angeschlossen ist, wobei die Zuleitung (11) von dem Tauchstrahlreaktor zum Flotationsbehälter mit Einrichtungen (12,13) zur dosierten Zuführung eines Flockungs- und eines Fällungsmittels ausgerüstet und mit einer weiteren Einrichtung (15 bis 22) zum Eintrag eines unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsgasgemisches verbunden ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Eintrag des unter hohem Druck stehenden Flüssigkeitsgasgemisches eine den Flotationsbehälter (1*0 mit der Zuströmleitung (11) verbindenden
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    Bypaßleitung (15,19,20) vorgesehen ist, in der eine Hochdruckpumpe (17) sowie ein Speicherkessel (18) angeordnet sind, wobei in die Leitung (19) zwischen Pumpe und Kessel eine Druckluftleitung (20) mit einer daran angeschlossenen regelbaren Druckluftquelle (21) ausmündet.
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