FI69572B

FI69572B - Foerfarande foer rening av avfallsvatten

Info

Publication number: FI69572B
Application number: FI814090A
Authority: FI
Inventors: Sven Erik Joergensen
Original assignee: Joergensen S E
Priority date: 1980-12-20
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1985-11-29
Also published as: EP0054778A2; EP0054778A3; DE3048357A1; FI814090L; DE3173215D1; NO153917C; DK158141C; DK158141B; EP0054778B1; ATE16897T1; FI69572C; DK561481A; NO814291L; NO153917B; JPS57127453A; JPH0351463B2

Description

69572

Menetelmä jäteveden puhdistamiseksi

Keksintö koskee menetelmää jäteveden puhdistamiseksi käyttäen anioninvaihtajaa.

5 Talous- ja teollisuusjätevesien puhdistus on kas vava ongelma, koska jatkuvasti asetetaan kasvavia vaatimuksia poisjohdettavan jäteveden puhtaudelle. Jätevesien puhdistukseen on vain niitä menetelmiä, joiden tehokkuus on hyvä ja joita voidaan soveltaa verrattain halvalla, 10 sovellettu käytännössä. Jäteveden puhdistuksessa käytettävät aineet täytyy siten voida valmistaa mahdollisimman edullisin kustannuksin.

Alkuperänsä mukaan sisältää jätevesi pääasiassa suurimolekyylisiä proteiinejä, pienimolekyylisiä poly-15 peptidejä ja aminohappoja, lipidejä sekä sokereita. Typpipitoisten yhdisteiden poistamiseksi jätevesistä on tähän mennessä käytetty erikoisia koagulointimenetelmiä, jolloin jäteveteen lisätään aineita, jotka pystyvät flokkuloitu-maan likaavien aineiden kanssa, jolloin muodostuneet höy-20 täleet saostuvat muodostaen laskeuman, minkä jälkeen ne voidaan erottaa vedestä. Esimerkkejä tällaisista flokku-lointiaineista ovat ligniinisulfonihappo ja dodekyyli-bentseenisulfonihappo. Nämä yhdisteet pystyvät flokku-loitumaan suurimolekyylisten proteiinien kanssa, mutta 25 eivät pienimolekyylisten typpipitoisten yhdisteiden, kuten polypeptidien ja aminohappojen kanssa. Siten teollisuus jätevettä, kuten kalanjalostustehtaista tai teurastamoista saatua jätevettä, ei täten voida puhdistaa tällaisten flokkulointiaineiden avulla siinä määrin, että 30 jätevesi voitaisiin johtaa pois.

Jäteveden puhdistaminen ioninvaihtajien avulla on tunnettua, mutta menetelmä ei kuitenkaan ole tähän mennessä ollut taloudellisesti kannattava. Tunnetut ioninvaihta jät, jotka perustuvat selluloosaan, muodostuvat 35 selluloosatosfaattiestereistä tai selluloosasulfaatti- estereistä, jotka valmistetaan antamalla selluloosan reagoida SO^-kaasun kanssa. Näiden ioninvaihtajien valmis- 69572 tus on kuitenkin liian kallista niiden tuotannon käynnistämiseksi jätevesien puhdistusta varten.

Keksintö koskee menetelmää jäteveden puhdistamiseksi, jolloin jätevesi saatetaan kosketukseen anioninvaihtajän 5 kanssa, joka on valmistettu käsittelemällä selluloosamateri-aalia polyetyleeni-imiiniliuoksella. Menetelmälle on tunnusomaista, että käytetään anioninvaihtajaa, joka on valmistettu käsittelemällä puunkuorta tai modifioitua puunkuorta polyetyleeni-iminoliuoksella, jonka pH-arvo on 10 2-6, edullisesti 4-5. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä ioninvaihtaja on tehokas ja se voidaan valmistaa halvalla. Tämä ioninvaihtaja poistaa anionisia orgaanisia yhdisteitä, kuten proteiineja ja typpiyhdisteitä jätevedestä. Ioninvaihtaja täytyy voida regeneroida käy-15 tetyn ioninvaihtajan poisto-ongelmien minimoimiseksi ja tämä saavutetaan keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävällä ioninvaihtajalla.

Ioninvaihtajan talteenotto reaktioseoksesta voidaan suorittaa dekantoimalla, suodattamalla tai jonkun muun 20 erotusmenetelmän avulla ja ioninvaihtaja voidaan reaktio-seoksesta suoritetun erottamisen jälkeen pestä ja/tai kuivata. On kuitenkin tarkoituksenmukaista käsitellä ioninvaihtajaa ilman pesua tai kuivausta ja pestä se vedellä vasta välittömästi ennen sen käyttöä.

25 Reaktio puunkuoren tai modifioidun puunkuoren ja polyetyleeni-imiinin välillä voi tapahtua ympäristölämpö-tilassa, kuitenkin reaktioajan lyhentämiseksi ja saannon suurentamiseksi on tarkoituksenmukaista työskennellä kohotetuissa lämpötiloissa, edullisesti alueella 40-90°C 30 ja erikoisesti alueella 60-70°C.

Reaktioseoksen pH-arvo säädetään edullisesti alueelle noin 4-5, mikä voidaan tehdä hapolla, edullisesti suolahapolla. Reaktioaika riippuu muista reaktio-olosuhteista, erikoisesti myös siitä tapahtuuko reaktio sekoit-35 taen tai ilman sitä. Reaktioaika on verrattain pitkä ja on se yleensä välillä kahdesta tunnista neljään vuorokauteen.

69572

Reaktionopeus on riippuvainen polyetyleeni-imiini-liuoksen väkevyydestä. Tämän väkevyyden täytyy siten olla vähintään 1 painoprosentti, mieluummin kuitenkin vähintään 2 painoprosenttia, mikä voidaan saavuttaa käyttämällä 5-40 5 painoprosentista liuosta.

Polyetyleeni-imiiniliuosta voidaan käyttää useita kertoja, koska se ensimmäisen käyttökerran ja myös useiden muiden käyttökertojen jälkeen sisältää vielä riittävästi polyetyleeni-imiiniä käytettäväksi seuraavassa reaktiossa. 10 Yleensä kuluu 5-10 % polyetyleeni-imiiniä ioninvaihtajaa valmistettaessa.

Materiaalin hyvän aktivoitumisen ja riittävän poly-etyleenimäärän sitoutumisen saavuttamiseksi puunkuoreen tai modifioituun puunkuoreen on reaktioaika tarkoituksen-15 mukaisesti välillä 1-4 vuorokautta.

Edullinen lähtömateriaali on seos, joka saadaan käsittelemällä puunkuorta erillisissä vaiheissa alkali-lipeällä ja rikkihapolla. Tällaisessa lähtömateriaalissa esiintyviä yhdisteitä ei ole määritelty, mutta on kuitenkin 20 selvää, että ne sisältävät rikkipitoisia, voimakkaasti happamia ryhmiä, kuten happamia sulfaattiesteriryhmiä tai sulfonihapporyhmiä sekä myös karboksyylihapporyhmiä ja hydroksyyliryhmiä.

Tätä lähtömateriaalia valmistetaan tarkoituksen-25 mukaisesti siten, että hienoksijauhettua puunkuorta, jonka osasten keskimääräinen läpimitta on 0,5-5 mm, edullisesti 1-3 mm, käsitellään ensin alkalilipeällä, erikoisesti natronlipeällä, joka on vähintään 5-painoprosenttista, edullisesti 20-40 painoprosenttista, materiaali pestään 30 sitten vedellä tarkoituksenmukaisesti pienempään kuin 9 olevaan pH-arvoon, minkä jälkeen sitä käsitellään 50-65 painoprosenttisella rikkihapolla ja lopuksi pestään uudestaan vedellä, edullisesti suurempaan kuin 4 olevaan pH-arvoon. Käsittelyaika alkalilipeällä on välillä 0,5-20 35 tuntia, edullisesti välillä 3-10 tuntia ja käsittely rikkihapolla on välillä 0,5-8 tuntia, edullisesti välillä 1-6 tuntia.

4 69572

Erikoisesti käytettäessä ioninvaihtajaa, joka on valmistettu reaktion avulla polyetyleeni-imiinin kanssa, jäteveden puhdistukseen, on tarkoituksenmukaista sekoittaa ioninvaihtajaan aktivoitua savimaata, edullisesti 5 Al203:a, jolloin sekoitussuhde ioninvaihtajän ja aktivoi dun savimaan välillä on tarkoituksenmukaisesti välillä 2:1 - 1:4, esimerkiksi 1:2. Tämä viimeinen arvo tulee kyseeseen erikoisesti silloin, kun seosta käytetään kunnallisten jätevesien puhdistukseen.

10 Savimaa voidaan tarkoituksenmukaisesti aktivoida käsittelemällä typpihapolla, vaikkakin muut aktivoidut savimaat tulevat myös kyseeseen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän ioninvaihtajän tehokkuus jäteveden puhdistuksessa on suuri, 15 sen selektiivisyys on erityisen suuri proteiinien, poly-peptidien, aminohappojen, väriaineiden, humushappojen, epäorgaanisten anionien, kuten kromaatti-ionien tai fosfaatti-ionien ja muiden yhdisteiden suhteen, joita löytyy talous-, laitos- ja teollisuusjätevesissä. Keksinnön 20 mukaista menetelmää voidaan siten käyttää esimerkiksi puhdistettaessa kunnallisia jätevesiä, sekä tekstiili-värjäämöistä, galvanointilaitoksista, teurastamoista ja kalatehtaista saatuja jätevesiä, keittiöiden ja pesu-laitosten jätevesiä ja soijapaputehtaiden ja vastaavien 25 jätevesiä.

Jos anioninvaihtajaa sekoitetaan selluloosa-kationinvaihtajän ja aktivoidun savimaan, kuten klinopti-loliitin kanssa välillä 2:2:1 - 1:1:4 olevassa suhteessa, voidaan menetelmää myös soveltaa kalanviljelylaitosten 30 veden kierrätykseen. Koska klinoptiloliitti pystyy poistamaan ammoniumia, on tätä seosta käytettäessä mahdollista saavuttaa typpiyhdisteiden täydellinen poisto kalanjalos-tuslaitosten vedestä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävää 35 anioninvaihtajaa voidaan tarvittaessa helposti regeneroida eluoimalla natronlipeällä tai vesiliuoksella, joka sisältää natronlipeän ja keittosuolan seosta. Regene-

It 69572 roinnin jälkeen voidaan suorittaa uudelleenaktivointi käsittelemällä polyetyleeni-imiinillä.

Esimerkki Lähtömateriaalina käytetty selluloosajohdannaisten 5 seos valmistettin seuraavalla tavalla. Leikkuukoneen avulla hienonnettiin mäntypuun kaarnaa 0,5-5 mm osaskokoon. Hienonnetulle kaarnalle kaadettiin reaktioastiassa 2 M nat-ronlipeää, kunnes kaarna oli peittynyt. Reaktioseoksen annettiin seistä 7 tuntia. Sitten poistettiin natronlipeä 10 ja käsitelty kaarna pestiin vedellä pH-arvoon 9. Kaarna peitettiin sitten 65-prosenttisella rikkihapolla ja seoksen annettiin seistä 4 tuntia. Rikkihappo poistettiin sitten ja kiinteää reaktiotuotetta pestiin useita kertoja vesijohtovedellä, kunnes pH-arvo oli suurempi kuin 4.

15 Noin 7-prosenttisen polyetyleeni-imiiniliuoksen pH säädettiin arvoon 4,5 suolahapolla. Edelläesitetyllä tavalla valmistettu lähtömateriaali peitettiin tällä liuoksella ja reaktioseosta kuumennettiin 5 tuntia 70°C lämpötilassa ja sen annettiin sitten olla 3 vuorokautta huoneen-20 lämpötilassa. Saatu tuote poistettiin sitten suodattamalla ja suodosta voitiin käyttää uudestaan.

Välittömästi ennen käyttöä pestiin täten saatu kostea ioninvaihtaja useita kertoja vedellä.

Selektiviisyyskertoimien määrittämiseksi valmis-25 tettiin liuokset atsoväriaineista, dodekyylibentseeni-sulfonaatista (DBS), humushaposta ja kaliumkromaatista ja sijoitettiin anioninvaihtopylvääseen. Käytettiin 2,5 cm läpimittaista, anioninvaihtajalla täytettyä lasipylvästä. Kerrospaksuus oli 30 cm ja virtausnopeus oli 15 metriä 30 tunnissa. Poisto pylväästä analysoitiin 500 millilitran välein.

Havaitut selektiivisyyskertoimet ilmoittavat sen prosentuaalisen määrän ainetta, joka edullisesti sitoutuu ioninvaihtajaan natriumkloridiin verrattuna, kun ionin-35 vaihtajaa käsitellään liuoksella, jossa liuennut aine sisältää 50 % kyseessä olevaa ainetta ja 50 % natriumklori-dia.

69572 Tällöin saatiin seuraavat selektiivisyyskertoimet eri aineille:

Taulukko 1 5 25 mg/1 käsiteltävässä Käsiteltävän Selektiivisyys- liuoksessa liuoksen pH- kerroin arvo

Punainen atsoväriaine 6,8-7,2 67

Keltainen atsoväriaine 6,8-7,2 35 10 DBS 6,8-7,2 50

Humushappo 6,0-6,5 100

Cr04 6,5-6,8 19

Edellä esitetyllä tavalla valmistettua ioninvaihta-15 jaa sekoitettiin aktivoidun A^O^-materiaalin kanssa sellaisessa määräsuhteessa, että seos sisälsi 2/3 aktivoitua Al^O^ ja 1/3 ioninvaihtajaa. Tätä seosta käytettiin fosfaattipoiston tutkimiseen vesiliuoksesta. Seos pantiin koelaitteeseen, jonka läpimitta oli 15 cm ja korkeus 2 m 20 ja kerrospaksuus oli 1 m. Aktivoitu savimaa pystyy sitomaan ortofosfaatin, kun taas ioninvaihtaja poistaa poly-fosfaattia ja orgaanista fosfaattia. Läpivirtausnopeutena käytettiin 10 kerrostilavuutta tunnissa vastaten noin 175 litraa jätevettä tunnissa. Jätevettä johdettiin ylöspäin 25 pylvään lävitse.

Kun pylväs oli kyllästynyt, regeneroitiin se seuraa-valla tavalla: pesu 35 litralla vettä, eluointi 25 litralla 0,5 M NaOH, pesu 70 litralla vettä.

Seuraavia jätevesiä käsiteltiin koelaitoksessa: 30 I. Biologisesta suodattimesta saatu jätevesi, jonka kokonaisfosforipitoisuus oli 9,6 mg/litra.

II. Kemiallisesta saostuslaitoksesta saatu jätevesi, jonka kokonaisfosforipitoisuus oli 0,61 mg/litra.

III. Ylivirtaus sadevesialtaasta, jonka kokonais-35 fosforipitoisuus oli 1,08 mg/litra.

Pylvästä ja eluointinestettä käytettiin 4 kertaa tässä esitetyn kokeen suorittamiseksi. Näytteet pylväästä I! 69572 tulevasta nesteestä otettiin kerran tunnissa ja analysoi tiin. Tulokset on esitetty seuraavissa taulukoissa 2 ja 3.

Taulukko 2 5 Syöttö Kapasiteetti Liete 3 3

Materiaalitilavuus m x) 1 1/m jätevettä I 320 5,5 5 0,90 II 2200 38,4 5 0,13 III 1811 31,6 5 0,16 10 poistettiin 0,1 m"^ vastaten 0,1 pesuvettä

Taulukko 3 15 Näyte P. . P, . . Orto-P Liukeneva Liukeneva J tot liukeneva (keskiarvo) orgaaninen polyfosfaatti

P

Syöttö I 9,6 7,3 6,1 0,7 0,5 20 Poisto I 0,95 0,95 0,57 0,2 0,2

Syöttö II 0,61 0,37 0,25 0,05 0,05

Poisto II 0,06 0,06 0,01 0,03 0,02

Syöttö III 1,08 0,51 0,38 0,11 0,04

Poisto III 0,10 0,10 0,03 0,03 0,04 25

Taulukot 2 ja 3 osoittavat, että kapasiteetti vastaa noin 90-prosenttista fosfaatin poistoa.

Claims

69572

1. Menetelmä jäteveden puhdistamiseksi, jolloin jätevesi saatetaan kosketukseen anioninvaihtajän kanssa, 5 joka on valmistettu käsittelemällä selluloosamateriaalia polyetyleeni-imiiniliuoksella, tunnettu siitä, että käytetään anioninvaihtajaa, joka on valmistettu käsittelemällä puunkuorta tai modifioitua puunkuorta poly-etyleeni-iminoliuoksella, jonka pH-arvo on 2-6, edulli- 10 sesti 4-5.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anioninvaihtaja on valmistettu käsittelemällä puunkuorta tai modifioitua puunkuorta polyetyleeni-imiiniliuoksella lämpötilassa 40-90°C, edulli- 15 sesti 60-70°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anioninvaihtaja on valmistettu suorittamalla käsittely 2 tunnin - 4 vuorokauden aikana.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että anioninvaihta ja on valmistettu käyttämällä 1%:ista polyetyleeni-imiiniliuosta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 25. e t t u siitä, että anioninvaihtaja on valmistettu puunkuoresta, jota on modifioitu erillisissä käsittelyissä alkalilipeällä ja rikkihapolla.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anioninvaihtajaa käytetään sekoi- 30 tettuna savimaahan painosuhteessa 2:1 - 1:4. Il