FI95235B - Menetelmä AOX:n, COD:N, värin, typen ja fosforin poistamiseksi metsäteollisuuden jätevesistä - Google Patents

Description

95235

Mene telmii AOX:n, COD:n, värin, typen ja fosforin poistamiseksi mets&teolllisuuden jätevesistä

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää jätevesien puhdistamiseksi.

Tällaisen menetelmän mukaan jäteveteen liuenneet ja suspen-doituneet yhdisteet erotetaan entsymaattisen hapetuksen ja saostuksen avulla.

Monet jätevedet ja erityisesti metsäteollisuudessa ja kaivosteollisuudessa syntyvät jätevedet sisältävät liukoisia fenö-lisia yhdisteitä, jotka ovat haitallisia ja jotka hajoavat erittäin hitaasti luonnon oloissa. Metsäteollisuuden jätevedet sisältävät mm. hiilihydraatteja ja orgaanisia happoja, jotka voidaan poistaa tavanomaisilla biologisilla puhdistus-menetelmillä. Helposti biologisesti hajoavien yhdisteiden lisäksi metsäteollisuuden ja erityisesti sellutehtaiden jätevedet sisältävät runsaasti erilaisia fenolisia yhdisteitä, joita ei saada poistetuiksi nykyisillä biologisilla puhdistusprosesseilla .

Kun sellun valkaisuun käytetään klooria, sellutehtaan jätevedet sisältävät lisäksi orgaanisia klooriyhdisteitä. Aktiivilietelaitokset pystyvät alentamaan näiden (AOX, adsorbable organic halogens) määrää parhaimmillaan 50___60 %.

Fysikaalisilla ja kemiallisilla menetelmillä aikaansaadaan • · ·· hyvä värinpoisto, mutta nämä menetelmät poistavat suhteelli sen huonosti biologista hapen kulutusta (BOD, biological oxygen demand). Kemiallisten menetelmien käyttöä rajoittaa yleensä saostuskemikaalien, kuten aluminiinisulfaatin ja raudan kolmiarvoisten suolojen, korkea hinta. Raudan kaksiarvoisilla suoloilla, joita on runsaasti mm. kemianteollisuuden jätevesissä, ei saostumista sensijaan saada aikaan.

Metsäteollisuuden jätevesissä on tavanomaisen aktiivilietelaitoksen optimaalisen toiminnan kannalta niukasti typpeä ja fosforia, mistä syystä näitä joudutaan lisäämään jäteve- 2 95235 teen hyvän BOD:n alentumisen takaamiseksi. Tästä on kuitenkin seurauksena se, että ilman erillistoimenpiteitä typpi-ja fosforipitoisuudet jätevesissä kasvavat, eli ravinnekuormitus purkuvesistöissä lisääntyy.

Kunnallisissa jätevesipuhdistantoissa, joissa typpeä ja fosforia on jätevedessä runsaasti, on käytetty ravinnekuormituksen alentamiseksi kemiallista suorasaostusta, jälkisaos-tusta biologisen puhdistamon jälkeen tai fosforin saostamis-ta biologisen puhdistamon ilmastovaiheessa, josta viimeksi mainitusta käytetään nimitystä rinnakkais- eli simultaani-saostus (Määttä, H., Ravinteiden poisto jätevesistä, Kemian Teollisuus 26 (1969):9, 713-724).

Rinnakkaissaostuksessa biologiseen vaiheeseen lisätään ferrosulfaattia fosforin kemialliseksi sitomiseksi. Kaksiarvoinen rauta muuttuu ilmastusaltaassa kolmiarvoiseksi kun pH on esim 6...8 ja redoxpotentiaali yli 350 mv (Määttä).

Koska liukoisen fosforin ja muiden yhdisteiden saostuminen riippuu ferriyhdisteiden määrästä, tulisi Fe3+/Fe2+-suhteen olla mahdollisimman korkea. Tasapaino on riippuvainen sekä pHrsta että redoxpotentiaalista. Korkeassa pH:ssa ja redox-potentiaalissa tasapaino on kolmiarvoisen raudan puolella, kuten kuvasta 1 nähdään (Hem, J.D., J. Amer. Water Works M.' ASS. 53(1961) 211).

1 · ·

Ferrosulfaatin lisääminen toimii kunnallisissa jätevesipuh-distamoissa, mutta ei sellutehtaan jätevesien puhdistuksen yhteydessä. Väri- ja typpireduktio on metsäteollisuuden jätevesillä huono ja fosforipitoisuuden aleneminenkin suhteellisen vähäistä (Jokinen, S. Hyytiä, H., Väänänen, P. ja Kukkonen, K., Kemiallinen jätevedenpuhdistus metsäteollisuudessa,

Paperi ja Puu 70 (1988):7 610-613).

Huono saostuminen johtuu ilmeisesti siitä, että lisättäessä ferrosulfaattia joko puhdistettuun tai puhdistamattomaan sellutehtaan jäteveteen, redoxpotentiaali jää niin matalaksi, että ferri/ferro-tasapaino on kahdenarvoisen raudan puolella eikä massiivista saostumista tapahdu.

3 95235

Kuvassa 2 on esitetty erään metsäteollisuuden jäteveden puhdistuksen pH-riippuvuus (Jokinen, S., Kemiallinen jäteveden puhdistus metsäteollisuudessa, osa 1 69 (1987):7 585-590). Kuvasta nähdään, että kolmiarvoinen rauta saostaa parhaiten pH-alueella 3,8...4,4.

On tunnettua, että fenoloksidaasit, kuten lakkaasi (EC

1.10.3.2), katalysoivat ligniinien ja yleensä fenolisten yhdisteiden hapettumista reaktiossa, jossa ilman happi toimii pelkistyvänä substraattina. Reaktiossa muodostuu entsymaattisesti fenoksiradikaali, joka disproportionoituu edelleen ei-entsymaattisessa reaktiossa. Reaktiolopputuotteina syntyy tällöin pääasiassa kinonisia, dimeerisiä ja polymeerisiä tuotteita. Vastaavalla tavalla toimivat ligninaasit ja muut peroksidaasit, jotka tarvitsevat molekylaarisen hapen asemesta peroksideja.

Lakkaasi katalysoi myös muiden kuin fenolisten yhdisteiden hapettumista. Esim. kaliumferrosyanidi on hyvä lakkaasin substraatti.

Lakkaasin ja ilman hapen avulla saadaan metsäteollisuuden jätevesien, kuten kuorimovesien, mekaanisen massan valmistuksen ja valkaisimojen, fenoliset yhdisteet hapettumaan ja polymeroitumaan (Forss, K., Jokinen, K., Savolainen, M. and Williamson, H., Utilization of enzymes for effluent treat-• ment in the pulp and paper industry, Paperi ja Puu 71(1989): " 10, 1108-1112). Polymeroituneet yhdisteet eivät yleensä saostu liuoksesta ilman kemikaaleja. Saostuminen saadaan kuitenkin aikaan esim. alumiinisulfaatilla. Ferrosulfaatilla ei saada laskeutuvaa sakkaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniik-- ” kaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen menetelmä jätevesien, etenkin teollisuuden jätevesien, puhdistamiseksi.

.. Keksintömme perustuu siihen yllättävään havaintoon, että lisäämällä redox-reaktioita katalysoivaa entsyymiä, eli 4 95235 oksidoreduktaasia, jäteveteen, joka sisältää - tai johon samanaikaisesti entsyymin kanssa tuodaan - hapettuvaa substraattia, pelkistyvää substraattia ja saostuskemikaalia, saadaan aikaan tehokas jäteveden liuokoisten ja suspendoitu-neiden yhdisteiden flokkaantuminen, jolloin jätevedestä poistuvat tehokkaasti mm. väri, suspendoitunut materiaali, COD, AOX, fosfori ja typpi.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Esillä olevan keksinnön puitteissa tarkoitetaan termillä "oksidoreduktaasi" yleisesti redox-reaktioita katalysoivia entsyymejä, joita ovat etenkin oksidaasit ja peroksidaasit.

Redox-reaktiossa pelkistyvästä aineesta käytetään puolestaan tämän hakemuksen puitteissa nimitystä "pelkistyvä substraatti", joka tavallisesti koostuu happipitoisesta aineesta, kuten ilmasta, happikaasusta, otsonista tai vetyperoksidista. Vastaavasti jäteveden hapettuvasta aineesta käytetään nimitystä "hapettuva substraatti".

Pelkässä oksidoreduktaasin katalysoimassa jäteveden hapetuksessa tai pelkästään saostuskemikaalia lisäämällä ei massii-. . . vista saostumista tapahdu. Emme vielä täysin ymmärrä tämän ilmiön kaikkia syitä, mutta näyttää todennäköiseltä, että oksidoreduktaasi, kuten lakkaasi, katalysoi hapettuvan substraatin, tavallisesti fenolisten yhdisteiden, hapettumista, jolloin liuoksen redoxpotentiaali samalla nousee niin korkeaksi, että kaksiarvoinen rauta muuttuu kolmiarvoiseksi al-haisessakin pH:ssa eli kolmiarvoisen raudan saostuksen kannalta optimi-pH-alueella (3,8... 4,4). Lakkaasin vaikutus redoxpotentiaaliin nähdään kuvasta 3, jossa on esitetty redox-potentiaalin muutokset ajan funktiona lisättäessä lak-kaasia ja/tai ferrosulfaattia sellutehtaan jäteveteen.

Kuvasta nähdään, että pelkästään redox-reaktion pelkistyvän substraatin, kuten molekylaarisen hapen, läsnäollessa ferro- • « s 95235 rauta ei muutu kolmiarvoiseksi sellutehtaan jätevedessä. Lakkaasin lisääminen aiheuttaa sitävastoin nopean redox-potentiaalin nousun.

On huomattava, että saostuskemikaalin ja oksidoreduktaasin keskinäisellä lisäysjärjestyksellä on oleellinen merkitys menetelmän toimivuuden kannalta. Kuten yllä todettiin, tunnetussa tekniikassa [Paperi ja Puu 71 (1989): 10, 1108-1112] ei saatu aikaan laskeutuvaa sakkaa lisäämällä ferrosulfaatti vasta entsyymilisäyksen jälkeen. Keksinnön mukaan, jolloin ainakin osa saostuskemikaalista lisätään ennen kuin, tai edullisesti samanaikaisesti kuin entsyymi, saadaan liuenneet tai suspendoituneet aineet tehokkaasti saostetuiksi.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa erilaisten metsäteollisuuden jätevesien puhdistukseen, kuten sellutehtaan jäteveden, mekaanisen massan valmistuksessa syntyvän jäteveden tai kuorinnassa syntyvän jäteveden puhdistukseen. Kuten alla esitettävistä suoritusesimerkeistä käy ilmi voi jätevesi olla biologisesti, esim. aktiivilietemenetelmällä (esimerkit 1-4) tai vastaavasti anaerobimenetelmällä puhdistettua, mutta se voi myös olla puhdistamatonta (esimerkit 5 ja 6 ) .

Menetelmää voidaan käyttää myös sellaisten jätevesien puhdistamiseen, joissa seostettavat yhdisteet tai hiukkaset ovat jo hapettuneet tai eivät alunperinkään hapetu entsy-maattisesti. Lisäämällä tällaiseen veteen hapettuvaa entsyymin substraattia - fenoloksidaasien kohdalla fenolisia yhdisteitä, kuten edullisesti kuoren sisältämiä tanniineja -ennen entsymaattista hapetusta saadaan aikaan ilokin muodostus. Hapettuvana substraattina voidaan tanniinin ohella käyttää lignosulfonaattia, sellun valkaisuvettä, kuorimon jätevettä, mekaniisen massan valmistuksessa syntyvää jätevettä, hydrokinonia, guajakolia tai jotain muuta fenolista yhdistettä tai kaliumferrosyanidia tai jotain muuta entsymaattisesti hapettuvaa substraattia. 1 · « 6 95235

Keksinnön vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan puhdistetaan kemianteollisuuden rautapitoista jätevettä lisäämällä siihen jätevettä, joka liuosfaasissa sisältää hapettuvaa substraattia, etenkin entsyymin vaikutuksesta hapettuvia fenolisia yhdisteitä. Tässä suoritusmuodossa erillistä saostuskemikaa-lia ei tarvitse lisätä lainkaan, vaan liukoinen rauta toimii saostimena ja saostuu fenolisten yhdisteiden kanssa entsy-maattisen hapetuksen jälkeen. Tarvittaessa nostetaan ensin jäteveden pH-arvoa emäslisäyksellä entsymaattisen reaktion edellyttämälle tasolle (ks. alla).

Keksinnön mukaisessa menetelmässä suoritetaan tarvittava entsymaattinen hapetus esim. yhdellä tai useammalla eristetyllä oksidoreduktaasilla. Sopivia entsyymejä ovat erilaiset fenoloksidaasit, kuten lakkaasi ja tyrosinaasi, ja peroksi-daasit, kuten ligniiniperoksidaasi, mangaaniperoksidaasi ja piparjuuriperoksidaasi (EC.1.11.1.7). Entsyymi voidaan myös tuoda jäteveteen mainittuja entsyymejä tuottavina mikroorga-nismeina, joista esimerkkeinä mainittakoon: Polyporus hirsu-£ua, ghanerochaete chrysosporium. Trametes veraicolor ja muut valkolahottajasienikannat. Kolmannen vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan entsyymi/entsyymit lisätään niitä sisältävinä kasvatusliuoksina, joissa on kasvatettu mainittuja mikro-organismeja tai sopivia kasveja tai bakteereita.

Jäteveteen lisättävän entsyymin määrä vaihtelee jäteveteen liuenneiden yhdisteiden määrän mukaan ja on tyypillisesti alle 5 U/ml (1 U 1 absorbanssin muutos minuutissa aallonpituudella 470 nm, hapettuvana substraattina guajakoli sitraatti-fosfaattipuskurissa, pH 4,5), edullisesti alle 0,5 U/ml tai jopa alle 0,05 U/ml.

'· Saostumisen aikaansaamiseksi tarvittavan saostuskemikaalin • · 1 määrä vaihtelee liuenneiden ja suspendoituneiden yhdisteiden mukaan. Kolmiarvoisella raudalla tapahtuvassa suorassa saostuksessa on ferrisulfaatin (Fe2(804)3) tarpeeksi esitetty 850...1000 mg/1 jäteveden COD-pitoisuuden ollessa 600 mg/1. Tällöin saadaan COD vähennetyksi 72...88 %:lla (Jokinen, S., 7 95235

Hyytiä, H. et ai.). Keksinnön mukaisessa menetelmässä tarvitaan selvästi vähemmän ferrosulfaattia (FeS04*7H20) hyvän saostustuloksen aikaansaamiseksi. Edullisesti lisätään korkeintaan noin 1000 mg, erityisen edullisesti alle noin 400 mg ja sopivimmin jopa alle noin 200 mg ferrosulfaattia/1 jätevettä, jonka COD on 500 mg/1.

Saostuskemikaalina voidaan ferrosulfaatin sijasta käyttää muita sopivia sinänsä tunnettuja saostuskemikaaleja, kuten ferri- tai alumiinisulfaattia. Saostuskemikaali voidaan myös lisätä sellaisen vesiliuoksen muodossa, joka sisältää ferro-, ferri- tai alumiini-ioneja, kuten kemianteollisuuden rautapitoista jätevettä. Koska tällaisten jätevesien pH usein on varsin alhainen (jopa < 1), sopivat ne erityisen hyvin sellun valkaisun alkalivaiheen jäteveden neutraloimiseen ja entsy-maattiseen hapetukseen, jolloin saadaan aikaan haluttu saostuminen .

Osa saostuskemikaalista voidaan lisätä jäteveteen jo mahdollisen esikäsittelyn yhteydessä, kuten rinnakkaissaostuksessa aktiivilietelaitoksen tasausaltaaseen tai ilmastusosaan. Entsyymi ja lisäsaostuskemikaali lisätään sitten aktiivilietelaitoksen selkeytettyyn jäteveteen, jolloin hapetuksen jälkeen tapahtuu saostuminen.

Menetelmässä voidaan saostuskemikaalin ohella käyttää jota- :...· kin sinänsä tunnettua flokkauksen tehostamiskemikaalia, joina • * " jäteveden koostumuksen mukaan voidaan käyttää erilaisia kat- ionisia polymeerejä, anionisia polymeerejä sekä polyelektro-lyyttejä. Flokkauksen tehostamiskemikaali lisätään ennen ha-pettimen lisäystä tai sen jälkeen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä pH-arvo on 2,5...7. Eri-tyisen edullisesti pH on hapetuksen alussa 4,5...5,5, josta se laskee hapetuksessa tyypillisesti alueelle 3,3...4. Lämpötila on 15...60eC, edullisesti hapetus suoritetaan 40*C:ssa tai tyypillisessä aktiivilietelaitoksen toimintalämpötilassa.

Saostusvaiheessa tarvittavana hapettimena eli pelkistyvänä substraattina käytetään tavallisesti ilmaa tai puhdasta hap- 8 95235 pea (ilmastus). Myös otsoni ja vetyperoksidi saattavat kuitenkin tulla kysymykseen.

Keksintöön liittyy huomattavia etuja suhteessa tavanomaiseen kemialliseen saostukseen. Niinpä saostuskemikaalina voidaan käyttää kemianteollisuudessa muodostuvaa lähinnä kustannuksia aiheuttavaa jätekemikaalia. Käytettävä kemikaaliannostus on pieni ja erityisesti AOX:n, COD:n, värin, fosforin, typen ja suspendoituneen aineksen aleneminen on erittäin hyvä.

Seuraavassa on esitetty esimerkkejä, jotka kuvaavat keksinnön mukaista menetelmää.

Liittenä olevista piirustuksista kuvio 1 esittää erilaisten ferri- ja ferromuotojen esiintymistä jätevedessä, kuvio 2 esittää optimi-pH-arvon määritystä mekaanista massaa ja paperia valmistavan tehtaan jäteveden ferrisul-faattisaostuksessa ja kuvio 3 esittää redox-potentiaalin muutokset ajan funktiona lisättäessä lakkaasia ja/tai ferrosulfaattia sellutehtaan jäteveteen.

Esimerkki 1

Taulukossa 1 on esitetty sellutehtaan kokonaisveden analyy-siarvoja ennen laboratoriomitassa suoritettua aerobista biologista puhdistusta ja sen jälkeen.

9 95235

Taulukko 1. Sellutehtaan jäteveden analyysiarvot ennen laboratoriossa suoritettua biologista puhdistusta ja sen jälkeen.

ennen j älkeen COD, g/1 0,80 0,52 AOX, rng/1 14,2 14,1 Näytettä biologisen puhdistuksen jälkeen ei tässä ole suodatettu, mistä syystä esim. AOX-arvo on suhteellisen korkea.

Sellutehtaan aktiivilietemenetelmällä puhdistettuun jäteveteen lisätään lakkaasia 1 U/ml ja ferrosulfaattia 200, 400 ja 600 mg/1. Jäteveteen johdetaan ilmaa tai puhdasta happea 90 min, minkä jälkeen jätevedet selkeytetään 1 litran suppilossa.

Taulukossa 2 on esitetty lakkaasikäsittelyn ja ferrosulfaat-tilisäyksen vaikutus sellutehtaan biologisesti puhdistetun jäteveden analyysiarvoihin. Näytteet ovat selkeytettyä jätevettä, eikä niitä ole suodatettu ennen analysointeja.

t * 10 95235

Taulukko 2. Sellutehtaan jäteveden lakkaasihapetus ja samanaikainen ferrosulfaatti-saostus.

FeS0417 H2O mg/1 600 0 600 400 200

Lakkaasi, U/ml 0 1 1 1 l COD, g/1 0,50 0,49 0,16 0,16 0,14 AOX, mg/1 13,5 12,7 4,3 4,2 4,4 P, mg/1 1,48 2,55 0,07 0,08 0,09 N, mg/1 1,0 1,6 0,6 0,7 0,7

Fe, mg/1 124 - 49 14 12

Kuten taulukosta 2 nähdään, pelkkä ferrosulfaattilisäys jäteveteen ja hapetus hapella ei alenna olellisesti COD- ja AOX-arvoja. Hapetus lakkaasilla ilman ferrosulfaatin lisäystä alentaa AOX-pitoisuutta n. 10 %, mikä osoittaa lakkaa-sin olevan deklorinoiva entsyymi.

Taulukosta 2 nähdään edelleen, että lisäämällä lakkaasia ja ferrosulfaattia samanaikaisesti jäteveteen alenevat hapetuksen seurauksena COD- ja AOX-arvot jopa 70 %:lla. Fosfori-pitoisuuden lasku on jopa yli 95 % verrattuna pelkkään fer-rosulfaattilisäykseen. Tuloksista nähdään edelleen, että lisätty rauta saostuu myös tehokkaasti.

Esimerkki 2

Sellutehtaan aktiivilietemenetelmällä puhdistettuun jäteveteen lisätään lakkaasia 0,25 ja 0,37 U/ml ja ferrosulfaattia 500 mg/1. Hapetus ja saostus suoritetaan muutoin samoin kuin esimerkissä 1.

Taulukossa 3 on esitetty entsymaattisen hapetuksen ja saostuksen tulokset.

· 11 95235

Taulukko 3. Sellutehtaan jäteveden lakkaasihapetus, ferro-sulfaattiannostus 500 mg/1.

Lakkaasi, U/ml 0 0,25 0,37

Sakka, % (til/til) 0 88 AOX, mg/1 13,2 4,4 4,4 COD, g/1 0,50 0,14 0,15 P, mg/1 1,44 0,10 0,15 N, mg/1 1,4 0,8 0,7

Taulukon 3 tuloksista nähdään, että AOX on alentunut 67 %:lla ja COD 72 %:lla verrattuna kokeeseen, jossa veteen lisätään pelkästään ferrosulfaattia.

Fosforipitoisuus alenee parhaimmillaan 93 %:lla.

Entsyymimäärällä 0,25 U/ml muodostuu sakkaa 8,2 % (til./til.) ja 0,37 U/ml 8 %.

pH on nollakokeessa (kirkasteessa) 18 tunnin jälkeen 4,4, O, 25 U/ml kokeessa 3.4 ja 0,37 U/ml kokeessa 3,3.

Esimerkki 3

Lakkaasikäsittelyn tehoa ja nopeutta voidaan parantaa lisäämällä jäteveteen fenolisia yhdisteitä. Niinpä lisäämällä kuorinnassa syntyvää kuoren puristevettä, joka sisältää mm. runsaasti lakkaasin vaikutuksesta hapettuvia tannii-neja, pieniä määriä sellutehtaan jäteveteen nousee redox-potentiaali lakkaasihapetuksessa selvästi korkeammalle kuin ilman kuorivesilisäystä. Hapettumista seuraava saostuminen tapahtuu tällöin nopeammin ja tehokkaammin.

Aktiivilietemenetelmällä puhdistettuun jäteveteen lisätään kuorimon puristevettä, lakkaasia ja ferrosulfaattia. Lyhyen (60...90 min) hapetuksen jälkeen tapahtuu liuenneiden yhdis- * * 12 95255 teiden saostuminen ja jäteveden kirkastuminen. Taulukossa 4 on esitetty jätevesien redoxpotentiaalit hapetuksen jälkeen ja aallonpituudella 280 nm mitatun absorbanssin alenema. Ab-sorbanssiarvo kuvaa jäteveden värin ja COD:n pitoisuuksia.

Taulukko 4. Kuorimoveden lisäämisen vaikutus sellutehtaan jäteveden redoxpotentiaaliin lakkaasihapetuksessa ferrosulfaatin kanssa. Ferrosulfaattia lisätty 400 mg/1 ja lakkaasia 0,5 U/ml.

Kuorivettä Eh, mv pH abs 280 nm Fe, ml/1000 ml hap.jälk. hap.jälk. alenema,% mg/1 j ätevettä 0 ml 560 4,0 75 9 20 ml 600 3,6 80 7 40 ml 630 3,5 80 6 ·· Kuten taulukosta 4 nähdään nousee jäteveden redoxpotentiaali kuorimoveden lisäyksen johdosta ja samalla liukoisten feno-listen ym. väriä aiheuttavien yhdisteiden määrä alenee. Kuorimoveden lisääminen pienentää myös liuokseen jäävän raudan ’ ' määrää.

t

Esimerkki 4

Saostukseen voidaan myös käyttää kemianteollisuuden rautapitoista jätevettä. Sellutehtaan aktiivilietelaitoksen yli-juoksusta otettuun jäteveteen lisätään 10, 15 ja 20 % (til./til.) rautapitoista jätevettä, jonka analyysituloksia on esitetty taulukossa 5.

• · ·* 13 95235

Taulukko 5. Kemianteollisuuden ferrosulfaattipitoisen jäteveden analyysituloksia.

Rikkihappo 10,5 g/1

Fe 2,37 g/1 pH 0,6 pH säädetään ennen lakkaasin lisäämistä arvoon 5,0...5,5.

Sellutehtaan jäteveden ja rautapitoisen jäteveden hapetuksessa redoxpotentiaali nousee 300...350 millivoltista 510... 610 millivolttiin, jolloin tapahtuu saostuminen. Saostuksen jälkeen jätevesi on väriltään vaaleata ja kirkasta. Taulukossa 6 on esitetty absorbanssin 280 nm:n alenema ja redox-potentiaalit ennen hapetusta ja sen jälkeen.

Taulukko 6. Absorbanssin ja redox-potentiaalien muutokset

Rautapit. jäte- Eh, mv pH abs 280 nm vettä, ml/1000 ml alussa hap.jälk hap.jälk (0,1 N NaOH) sellu, jätevettä alkup. jätevesi - - - 5,8 100 ml 350 510 5,3 1,5 : 150 ml 300 500 5,1 1,0 200 ml 325 610 4,0 1,2

Taulukon 6 tuloksista nähdään, että jäteveden absorbanssi : aallonpituudella 280 nm alenee 74...83 %:lla, eli liukoiset yhdisteet saostuvat tehokkaasti.

95235

Esimerkki 5

Kuorinnassa syntyvään jäteveteen lisätään ferrosulfaattia ja lakkaasia. Ilmastuksen jälkeen tapahtuu saostuminen, jolloin vesi muuttuu väriltään vaaleaksi ja kirkkaaksi. Lisättäessä pelkästään ferrosulfaattia jätevesi muuttuu mustaksi ja sameaksi, eikä flokkaantumista tapahdu. Taulukossa 7 on esitetty kuorimoveden entsymaattisen hapetuksen ja ferrosul-faattisaostuksen tulokset.

Taulukko 7. Kuorimoveden entsymaattinen flokkaus ferrosulfaatilla. Lakkaasia lisätty 1 U/ml.

Ferrosul- Eh, mv pH abs 280 nm COD BOD P faatti lopussa lopussa lopussa g/1 g/1 mg/1 mg/1 0 400 4,1 14,0 3,02 1,32 5,3 400 655 3,2 6,0 1,93 0,75 0,04 600 660 2,9 6,1 2,03 0,84 0,03 800 650 2,7 8,1 2,18 0,93 0,28

Esimerkki 6

Sellutehtaan kokonaisjäteveteen, joka on otettu ns. tasaus-altaasta ennen aktiivilietelaitoksen ilmastusosaa, lisätään lakkaasia 0,5 U/ml ja ferrosulfaattia. Seokseen johdetaan happea 60...90 minuuttia, minkä jälkeen tapahtuu flokkaantu-minen. Taulukossa 8 on esitetty flokkauksessa muodostuneen väriltään vaalean ja kirkkaan jäteveden analyysitulokset.

15 95235

Taulukko 8. Jäteveden analyysitulokset.

Ferrosul- Eh,mV pH AOX, COD, BOD, N, faatti, lopussa lopussa mg/1 mg/1 g/1 mg/1 mg/1 600 ei lakk. 220 4,4 25,7 810 115 2,50 400 + 0,5 U/ml 600 3,3 10,1 430 110 0,34 600 + 0,5 U/ml 550 3,3 9,9 390 120 0,15 800 + 0,5 U/ml 555 3,3 9,7 410 120 0,29

Menetelmällä saadaan hyvät C0D:n ja AOX:n reduktiot kun jätevettä käsitellään ennen aktiivilietepuhdistusta. Kemiallinen saostus ei tunnetusti poista kovin hyvin biologista hapenkulutusta aiheuttavia yhdisteitä, mikä näkyy BOD-arvoista.

Esimerkki 7

Sellutehtaan aktiivilietelaitoksessa puhdistettuun jäteveteen lisätään ferrosulfaattia 500 mg/1 ja piparjuuriperoksi-daasia (EC.1.11.1.7) sekä vetyperoksidia (6 pmol/l) pelkistyväksi substraatiksi. Sekoituksen (15...60 min) jälkeen jäteveteen lisätään polymeeriä (Fennopol N 300) ja vesi selkeytetään .

Vertailukokeessa jäteveteen ei lisätä entsyymiä. Vetyperoksidin lisääminen jäteveteen nostaa veden redoxpotentiaalia, jolloin myös saadaan aikaan saostuminen. Peroksidaasin lisääminen parantaa kuitenkin liukoisten yhdisteiden saostu-; mistä, mikä näkyy esimerkiksi absorbanssin suurempana alen tumana aallonpituudella 280 nm. Vertailukokeessa selkeytetyn jäteveden absorbanssi oli 5,1 kun se peroksidaasia lisättäessä oli 4,2. Alkuperäisen käsittelemättömän jäteveden absorbanssi oli 5,5.

Claims (10)

95235

1. Menetelmä ainakin AOX:n, COD:n, värin, typen ja fosforin poistamiseksi metsäteollisuuden jätevesistä, jonka menetelmän mukaan jäteveteen liuenneet ja suspendoituneet yhdisteet erotetaan entsymaattisen hapetuksen ja saostuksen avulla, tunnettu siitä, että jäteveteen lisätään oleellisesti samanaikaisesti ainakin yhtä oksidoreduktaasia, ainakin osa saostuskemikaalina käytettävästä ferrosulfaatista sekä ainakin osa oksidoreduktaasin pelkistyvästä substraatista .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidoreduktaasina käytetään jotain fenoloksidaasia, kuten lakkaasia tai tyrosinaasia, tai perok-sidaasia, kuten ligniiniperoksidaasia, mangaaniperoksidaasia tai piparjuuriperoksidaasia.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteveden käsittelyssä käytetään oksidoreduktaasia sisältävää kasvatusliuosta, jossa on kasvatettu kasveja, sieniä tai bakteereita.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidoreduktaasi tuodaan jäteveteen sitä tuottavana mikro-organismina, joka voi olla Polvoorus hirsutus. Phanerochaete chrvsosporium. Trametes versicolor tai jokin toinen valkolahottajasienikanta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidoreduktaasi tuodaan jäteveteen lämpötilassa 15...65 °C, sopivimmin lämpötilassa 20...50 °C, ja pH-arvossa 2,5...7,0, sopivimmin arvossa 3,5...5,5. 95235

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, jossa jätevedellä suoritetaan erillinen esikäsittely, tunnettu siitä, että ainakin osa ferrosulfaatista lisätään jäteveteen esikäsittelyvaiheessa.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että FeS04 7 H20:ta lisätään korkeintaan noin 1000 mg, edullisesti alle noin 400 mg ja erityisen edullisesti korkeintaan noin 200 mg jäteveden 500 mg COD:tä kohti.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että biologisesta esikäsittelystä saatavaan metsäteollisuuden jäteveteen lisätään samanaikaisesti lakkaasia ja ferrosulfaattia ilmastaen.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saostuskemikaalin ohella käytetään jotakin flokkauksen tehostamiskemikaalia.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidoreduktaasin pelkistyvänä substraattina käytetään ilmaa, puhdasta happea, otsonia tai H202: ta. % « , t ο ί~ 9 u ς J L. \J Ο