NO141644B - Fremgangsmaate for rensing av avvann. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer en fremgangsmåte for rensing

av avvann fra cellulose-,-papir- og kartongindustrien for fjerning av derivatene av lignin og hemicellulose ved behand-

ling i suspensjon med faste, kornede adsorbsjonsmidler, som etter opptak av forurensninger reaktiveres ved varmebehandling og på nytt tilfores awannsrensingen.

Som kjent skaper awannet fra fabrikasjonsprosessene

så store tekniske problemer for enkelte industrigrener og be-driftenes miljo at visse fabrikkers være eller ikke være i forbindelse med bkende storrelse av produksjonsenhetene og produk-sjonens omfang og med de stadig strengere miljbvernregler avhenger av lbsningen av dette tekniske problem.

Dette gjelder spesielt treindustrien og garverier,

og i særlig hoy grad cellulose-, papir- og kartongindustrien,

dels fordi vannbehovet og dermed mengden av avlbpsvann er sær-

lig stort i denne industrien og dels fordi råstoffene på plan-tebasis, særlig trebasis, medfbrer spesielle problemer. Ved celluloseutvinning av tre opplbses således en andel som utgjbr ca. halvparten av trematerialets tbrrvekt. Man prover å for-bruke mesteparten av de opploste substanser ved inndamping og forbrenning. Like fullt gjenstår det airtid~ en rest, som i form av en kolloidal eller ekte opplbsning går ut i awannet fra cellulosefabrikasjonen. Ved disse opploste stoffer dreier det seg i overveiende grad om organiske substanser, som lignin eller hemicelluloser, som i denne form ikke må ledes ut i natur-ens vannkretslbp, f.eks. i elver eller innsjoer. En annen vik-tig kilde for utillatelig avvann er blekeriene. Ved bleking utlbses likeledes organiske substanser fra cellulosen.

Avvannrenséanleggene i cellulose-, papir- og kartongindustrien utgjor derfor en betydelig omkostningsfaktor uten at det til tross for alle forsok hittil har lykkes å finne en tilfredsstillende losning i alle tilfelle,'selv med en etter-følgende biologisk rensing.

Det har derfor vært fremlagt mange forslag, til hvilke også horer ultrafiltrering og kjemiske metoder, for å lose problemet med rensing av awannet fra cellulose- og papirindustrien. Inntil nå er det imidlertid ikke lykkes å rense disse avvann slik at de kan slippes ut uten betenkelig-heter. Grunnen til dette er sannsynligvis at de ved cellu-loseoppberedning dannede ligninforbindelser og de ved blek-ning benyttede kjemikalier har en skadelig virkning på mikro-organismene ved biologisk rensing og således påvirker disse organismer. Slikt avvann som ledes ut i bekker, elver, innsjoer eller kloakksystemer er fortsatt meget sterkt farget og har en så hby kaliumpermanganatverdi at de mange steder ikke tilfredsstiller myndighetenes forskrifter. Forbruket av KMnO^ er derved proporsjonalt til de organiske substanser som foreligger i awannet.

Det er også tidligere foreslått å adsorbere de kolloidalt opploste forurensninger, såsom ligninderivater med aktivkull. Et slikt forslag er beskrevet i U.S. patent nr. 3.763.040, hvorved det imidlertid foreligger en ulempe' deri at adsorbsjonsgraden for aktivkull er lav. Et ytterligere . problem ved anvendelsen av aktivkull som adsorbsjonsmiddel består i fjerningen av de adsorberte skadelige stoffer. Skjer fjerningen ved forbrenning av adsorbsjonsmidlet med de deri adsorberte skadelige stoffer, er vanligvis de dermed forbund-ne kostnader så h'dye at de fordyrer fremstillingskostnadene for det tilveiebragte celluloseprodukt eller papirprodukt på en utillatelig måte. Selv når fjerningen av de skadelige stoffer skjer ved glodning ved tilstrekkelig hb'ye temperaturer, opptrer likevel enda så hbye forbrenningstap av aktivkull at særlig hvis det på grunn av hbyt innhold av skadelige stoffer i awannet er nodvendig med store adsorbsjonsmiddelmengder, blir kostnadene ved denne metode for hbye.

Også metoder for behandling av drikkevann, slik det er beskrevet i DDR-PS 55.617, er uegnet for rensing av avvann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien. Den i DDR-PS 55.617 beskrevne utflokkingsmetode forer ved anvendelse på avvann som er forurenset med vesentlige hoyere smussandeler til en mangedobling av det tilveiebragte slam. Da det herved ikke finner sted noen virkelig tilintetgjørelse av de skadelige stoffer som er trukket ut av det vann som skal renses, består en ytterligere ulempe deri at awannsproblemet bare forskyves til et lagringsproblem.

Den i U.S. patent nr. 2.884.378 beskrevne og etter sbylekromatografiprinsippet. arbeidende metode for fjerning av urokrom fra drikkevann er likeledes ikke anvendbar for rensing av avvann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien. Rent bortsett fra at metoden er blitt utviklet for andre skadelige stoffer, er det en ulempe at store mengder dannede organiske substanser ikke kan tas hånd om.

Enda mer ufordelaktig er dessuten at den der fore-slåtte regenerering av adsorbsjonsmidlet med syre ikke kan gjennomfbres i storteknisk målestokk og at dessuten det spors-mål forblir åpent hvor man skal lede regenereringssyren som inneholder skadelige stoffer i konsentrert form.

Heller ikke den i U.S. patent nr. 3.625.886 fore-slåtte metode for rensing av avvann som inneholder organiske opplbsningsmidler i lav konsentrasjon er egnet for rensing av avvann fra papir-, cellulose- og kartongindustrien. Den i dette U.S. patent beskrevne metode foreslår en fjerning av den adsorberte substans fra adsorbsjonsmidlet med vanndamp og en senere tilbakevinning. Denne metode er ikke anvendbar på skadelige stoffer fra cellulose-, papir- og kartongindustrien som foreligger i kolloidal form.

Den oppgave som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse er å overvinne de ovenfor beskrevne -ulemper og å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjbr rensing av avvann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien for de i av-vannet foreliggende organiske forurensninger på en slik måte at det rensede avvann enten kan tilfores en biologisk rensing eller slik at det rensede avvann ikke påvirker en slik biologisk rensing i dens virkning, eller at• ftilfbrselen av det rensede avvann fra industrien direkte til den offentlige kloakk

er mulig.

Overraskende har det vist seg at det foreliggende tekniske problem kan loses ved en fremgangsmåte for rensing av avvann fra papir-, cellulose- og kartongindustrien for fjerning av derivatene av lignin og hemicellulose ved behandling i suspensjon med faste, kornede adsorbsjonsmidler, som etter opptak av forurensningene reaktiveres ved varmebehandling og på nytt tilfores til awannsrensingen, hvilken frem-gangmåte er kjennetegnet ved folgende trekk: Awannet blir fb'r behandlingen innstilt på en pH-verdi mellom 2,2 og 3,0,

det blir utsatt for en behandling med et y-aluminiumoksyd med en overflate over 100 m /g og med en gjennomsnittlig kornstbrrelse på over 30 <y>um, hvorved det benyttes 400 - 800 g y-aluminiumoksyd på en liter avvann- T-aluminiumoksyd-suspensjon,

behandlingen skjer i ett eller i flere reaksjonskar, og reaktiveringen av T-aluminiumoksyd skjer ved utglodning ved temperaturer mellom 400 og 900°C.

Med det ifblge oppfinnelsen benyttede Y-aluminiumoksyd skal herved forstås et av opplbsninger utfelt aluminiumoksyd som ved oppvarming til temperaturer mellom 500 og 1100°C via de enkelte hydrattrinn er overfort i T-f ormen for A^O^.. I en viss utstrekning egner seg også aluminiumoksyd-modifika-sjoner som ihvertfall delvis allerede inneholder den ved hby-ere temperaturbestandige a-form. Y-formen og ytterligere i dette temperaturområdet opptredende former med lignende hoy overflateaktivitet er imidlertid så klart overlegne med henblikk på den virksomme overflate at de vil være å foretrekke.

Skjbnt aluminiumoksyd i virksom overflate ikke når opp til kullets adsorbsjonsvirkning, har det overraskende vist seg at renseeffekten er vesentlig bedre enn hos aktivkull. Det er ikke kjent i detalj hva denne overlegne virkning skyldes. Avvann som er renset med aluminiumoksyd forlater imidlertid awannsrenseanlegget vidtgående avfarget og med en meget lav restgehalt av organisk substans, slik at kaliumper-manganatverdiene ligger innenfor tillatte grenser-. En annen betydelig fordel ved således renset avvann består i at de skadelige kjemikalier fra celluloseutvinning og bleking blir holdt så fullstendig tilbake av aluminiumoksydet at avvann som er renset ifolge oppfinnelsen ved en fordelaktig videre-føring av oppfinnelsen kan utsettes for en ekstra biologisk rensing uten at mikroorganismenes virksomhet hemmes.

Aluminiumoksydets partikkelform og -storrelse ret-

ter seg etter prosessbetingelsene, dvs. pr. tidsenhet passert awannsmengde. For arbeid i suspensjon er den gjennomsnitt-

lige partikkelstbrrelse hensiktsmessig stbrre enn 30 ^urn og

ligger mellom 30 og 300 ^um. En partikkelstbrrelse på 60 -

100 ^um er foretrukket.

Det er vesentlig for oppfinnelsen at det granulerte aluminiumoksydet bringes til påvirkning i suspensjon, hvorved aluminiumoksydet hensiktsmessig holdes i suspensjon ved lang-

som omrbring, men fortrinnsvis som folge av awannets tilstrbmningshastighet. På denne måten vil hver enkelt partikkel stadig på ny stå i kontakt med awannet som skal renses.

En spesielt foretrukket utfbrelsesform av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen innebærer at det granulerte aluminiumoksyd og awannet som skal renses fores i motstrbm mot hver-

andre. Med fbring i motstrbm menes her prinsipielt at frisk Y-aluminiumoksyd treffer på avvann som allerede er vidtgående renset for organiske forurensninger, henholdsvis at ubehandlet awann treffer på allerede med organiske forurensninger forurenset f-aluminiumoksyd. Dermed oppnås at allerede vidtgående renset awann kommer i berbring med fers^k aluminiumoksyd og at selv de siste, ennå ikke fjernede forurensninger fjernes som folge av aluminiumoksydets ubrukte karakter. Dette motstrbms-prinsipp fremmer dessuten omrbringseffekten for dispergering og gjor omrbring fullstendig overflbdig. Fremgangsmåten kan derved gjennomfbres kontinuerlig eller porsjonsvis ved at aluminiumoksyd hvis renseaktivitet langt på vei er oppbrukt, fjer-

nes fra reaksjonskaret og fersk eller regenerert aluminiumok-

syd tilfores reaksjonskaret i samme utstrekning. Til denne fremgangsmåte brukes fortrinnsvis et sylindrisk, vertikalt anordnet reaksjonskar, hvor awannet som skal renses tilfores nedenfra, mens'fersk eller regenerert aluminiumoksyd,tilfores ovenfra og det rensede vann ledes bort ovenfra. ^sVm*is'i'ge av awannets tilstrbmningshastighet kan denne renseproséss-og opp- ;rettholdelsen av aluminiumoksydet i suspensjon reguleres slik at aluminiumoksydets aktivitet er vidtgående oppbrukt når alu-miniumoksydpartiklene har nådd reaksjonskarets bunn. Ved opti-mal gjennomføring tykner suspensjonens konsistens mot bunnen ;av reaksjonskaret, slik at aluminiumoksydpartikler som tilfores i fersk tilstand ovenfra, ikke straks synker ned men - uten spesielle bygningsmessige forholdsregler - som folge av ;et samvirke mellom de forskjelligste faktorer, som dispergering på grunn av det tilstrommende avvann og eventuelt ekstra omroring, samt jevnt redusert synkehastighet som folge av suspensjonens stadig tykkere konsistens, vil passere gjennom reaksjonskaret som om det var innebygget forskjellige etasjer. ;I stor, teknisk målestokk kan denne fremgangsmåte og de anvendte innretninger eventuelt varieres ved tilsvarende .bygningsmessige anordninger, slik at den tilstrebede hensikt, nemlig uttomming av aluminiumoksydets rensekraft under passasjen ovenfra og ned, fremmes ytterligere. ;Det er også mulig å ta i bruk andre reaksjonskar for denne rensing, f.eks. skrått oppstilte, sylindriske kar på samme måte som rotasjonsovner, bortsett fra at det her selv-sagt ikke skjer noen oppvarming.. ;Den spesielt fordelaktige flertrinns-metoden og innretninger for gjennomforing av denne vil bli nærmere omtalt nedenfor. At denne fremgangsmåte ifolge oppfinnelsen til tross for aluminiumoksydets noe svakere adsorbsjonsevne sammenlignet med aktivkull viser seg så optimalt egnet og lar seg gjennom-føre på en bkonomisk måte skyldes - bortsett fra den stbrre ;og mer fullkomne rensevirkning - at det anvendte aluminiumoksydet etter at rensekraften er uttomt lar seg regenerere og at regenereringsprosessen kan gjentas mange ganger. De organiske bestanddeler som fastholdes av aluminiumoksydet, for-brennes derved, og det er i denne forbindelse fordelaktig at aluminiumoksyd som anorganisk metalloksyd uten videre kan opp-varmes til hoyere temperaturer enn aktivkull uten at det skjer noen forbrenning, som er uunngåelig ved aktivkull. Ved regenerering må det bare påsees at temperaturen ikke velges så hoy at den virksomme overflate reduseres betydelig som folge a<y> sint-ring eller lignende. Regenereringen gjennomfores derfor hen- ;siktsmessig ved temperaturer mellom 400 og 900°C, fortrinnsvis mellom 500 og 600°C. ;I det fblgende skal fremgangsmåten beskrives nærmere under henvisning til et eksempel. Det vil. derved bli vist, hvor fullstendig de organiske substanser i awannet lar seg fjerne og hvor lav kaliumpermanganatverdi det kan oppnås. Det er derved av spesiell betydning at de rester av organiske substanser som ennå foreligger i det rensede awann, er lett nedbrytbare organiske stoffer som sukkerforbindelser o.l., som fjernes på en enkel måte ved en etterfølgende biologisk rensing. ;Eksempel ;Sterkt misfarget awann fra kloreringstrinnet i et . sulfittcelluloseblekeri med et platinatall på 2500 og et kaliumpermanganattall på 3000 mg/l fores nedenfra til en kolonne med et tverrsnitt på 50 cm og en hbyde på 2 m, hvori det foreligger 2,2 kg y-aluminiumoksyd i suspensjon.- Q0% av de anvendte }~-aluminiumoksydpartikler har en partikkelstbrrelse på mer enn 62 ^u. ;y-aluminiumoksydet holdes i suspensjon ved hjelp av en sentrisk anordnet rbrestav med flere rbreblader. Omrbr-ingshastigheten ligger på 4 omdr./min. Det dannes derved en suspensjonssbyle med en hbyde på ca. 60 cm. ;Passasjen gjennom denne kolonne utgjbr 5 1 awann/t. ;Det rensede vann som ledes bort i ovre kolonneområde har et ;platinatall på 20 og et kaliumpermanganattall på 200 mg/l og ;. gir et klart og fargelbst visuelt inntrykk. ;T-aluminiumoksydet lades under passasjen i motstrbm med en mengde organisk substans som er ekvivalent med 200 g kaliumpermanganat pr. kg aluminiumoksyd. Dette svarer til en ladning med ca. 70 g organisk substans/kg aluminiumoksyd. Det oppbrukte y-aluminiumoksyd fjernes til enhver tid nederst i kolonnen og erstattes med tilsvarende mengde regenerert -aluminiumoksyd som tilfores ovenfra. Regenereringen av det oppbrukte y-aluminiumoksyd skjer ved glbdning ved 550°C. En merkbar reduksjon av den aktive overflate vil derved ikke finne sted. ;Konsentrasjonen, henholdsvis mengden av aluminiumoksyd som foreligger i awannet som skal renses, avhenger av mange variable. For at de reaksjonskar som benyttes for rensingen skal holdes så små som mulig bor aluminiumoksy bokonsen-trasjonen være så hby som mulig. På den annen side må suspensjonen være tilstrekkelig flytende for at den f.eks. ved den-nedenfor omtalte flertrinnsmetode skal kunne pumpes i sirkula-sjon og ikke nærmer seg leiet av faste stoffer. Et område på 400 - 800 g aluminiumoksyd pr. liter suspensjon har vist seg hensiktsmessig. Ved denne konsentrasjon er de ovenfor nevnte forutsetninger oppfylt. ;Effektiviteten av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan bkes ytterligere og spesielt kan apparatoppbudet reduseres og rensevirkningen likevel bkes, hvis det awann som skal renses, ifolge en foretrukket variant av fremgangsmåten, innstilles på en pH-verdi, ved hvilken adsorbsjonskurven for den organiske substans som skal fjernes, er på det hbyeste. ;Som de nedenfor nærmere omtalte ladningskurver av aluminiumoksydet for blekeriawann fra celluloseindustrien viser ved forskjellige pH-verdier, har adsorbsjonskurven for de organiske substanser som skal fjernes, ikke noe jevnt forlbp, men har et utpreget, forholdsvis skarpt maksimum. Plaser-ingen av dette maksimum avhenger av de organiske stoffer som skal fjernes fra awannet og som foreligger som ekte oppløs-ning eller kolloidalt opplost. ;Ved awann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien ligger maksimalverdien ved en pH-verdi på 2,5. I tråd med den ovennevnte generelle oppfinnelsesidé , innstilles slikt awann fblgelig på en pH-verdi på 2,2 til 3,0, fortrinnsvis 2,5 - 0,1, for behandlingen med aluminiumoksyd. ;Fordelen ved arbeidsmåten ifolge oppfinnelsen frem-går av fig. 5. Ved et forsbk som der er illustrert, ble blekeriawannet fra en sulfittcellulosefabrikk renset etter innstilling av pH-verdien i området 2,2 til 3,0, fortrinnsvis på en pH-verdi på 2,5 - 0,1 ved syrning med saltsyre eller svovelsyre. Derved viste det seg at renseaktiviteten ble bket med ca. 50%, selv ved fersk A120^, som således ikke var blitt brukt for awannsrensing og regenerert igjen. Spesielt ;•innlysende blir fordelene ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen ved denne type awann, hvis det benyttede aluminiumoksyd ;etter å være oppbrukt, dvs. etter full ladning med organiske substanser som skal fjernes, regenereres ved glodning ved temperaturer mellom 500 og 600°C og brukes til rensing på ny, hvilket er nbdvendig av bkonomiske grunner. Det har nemlig vist seg at aluminiumoksydets rensevirkning av forelbbig ukjente grunner reduseres sterkt ved kiselsyreholdig awann og f.eks. etter ti gangers regenerering synker til det halve og etter tyve gangers regenerering endog synker ti-1 1/10 av den tidligere rensevirkningen. Som den grafiske fremstilling i fig. 5 viser, inntrer denne aktivitets-reduksjon ikke når man holder seg innenfor det optimale pH-området, dvs. etter syrning av awannet med saltsyre eller svovelsyre. At det overfor det tidligere brukte aluminiumoksyd endog inntrer en viss okning av ladningen ved regenerert aluminiumoksyd skyldes sannsynligvis at det nye aluminiumoksydmateriale ikke var optimalt aktivisert. ;At det dog selv uten nærvær av kiselsyre oppnås en betydelig bkning av renseeffekten på awannet, er beskrevet nedenfor under henvisning til et eksempel på awannsrensing ± stor teknisk målestokk. Derved gjennomføres rensingen av awannet, som hensiktsmessig skjer etter motstrbmsprinsippet, fortrinnsvis ikke i et enkelt kar, men i flere kolonner eller reaksjonskar som er koplet etter hverandre. ;Denne flertrinnsmetode har den fordel at man i ;forste kolonne bringer awannet, som ennå inneholder alle organiske forurensninger, som lignin og hemicelluloser, 'i kontakt med et aluminiumoksyd, som allerede er forurenset i de etterkoplede rensetrinn, fra hvilke det- tilfores etter motstrbmsprinsippet, men fortsatt har så meget rensekraft at det opptar en forste, stbrre andel av vannforurensningene. Til neste rensekolonne går da et forrenset awann, som-bringes i kontakt med et aluminiumoksyd som er mindre sterkt anriket med forurensninger. Endelig vil de siste rester av adsorberbare, organiske substanser i en siste rensekolonne fjernes av vidtgående fersk, henholdsvis regenerert, ennå ikke ladet aluminiumoksyd. Ved denne flertrinns-motstrbms-metode, hvor 4 til 8 rensetrinn erfaringsmessig er optimale i teknisk og bkonomisk henseende, er det for gjennomfbring av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen hverken nbdvendig eller hensiktsmessig ;å innstille pH-verdien på en verdi av 2,5 - 0,1 på ny i hver enkelt adsorbsjonskolonne. Det er bedre at det tilstrbmmende awann fra fabrikasjonen etter en eventuell forrensing regu- ;leres til nevnte pH-verdi bare for forste rensetrinn. pH-verdien forandres under passasjen gjennom de enkelte rense- ;trinn og går som regel tilbake til en verdi mellom pH 5 og 7, ;uten at det derved skjer en forringelse av adsorbsjonsvirk-ningen. ;,Ved dette forsok, som ligger nær opp til den prak- ;tiske gjennomforing, ble det brukt to kolonnerekker, hvorved det i kolonnerekken ifolge fig. 3 ble renset blekeriawann fra en bartresulfittcellulosefabrikk. Awannet ble fort til kolonnerekken i den tilstand det ble tomt ut fra blekeriet. ;I kolonnerekken ifolge fig. 2 ble samme awann derimot forst ;syrnet med saltsyre og innstilt på en pH-verdi på 2,5. Kolon- ;nene hadde en hbyde på 2 m. Alle kolonner var fylt til 40 cm hbyde med granulert aluminiumoksyd med en gjennomsnittlig partikkelstbrrelse på 80 ^u og awannet ble ledet med en stig-ningshastighet på 4 - 4,8 m/time gjennom kolonnene, nedenfra og oppover. Derved oppstod det i alle kolonner en jevn fy11-ingshbyde på 1 m for det suspenderte, granulerte aluminium- ;oksyd, dvs. at det ovenfor 1 m praktisk talt ikke forekommer aluminiumoksyd i suspensjonen, men bare renset awann, som enten ledes til neste kolonne eller ved forste kolonne ledes til biologisk etterrensing eller til avlbpskanalen. ;Idet kontakttiden, dvs. den tid da awannet som skal renses er i kontakt med aluminiumoksydsuspensjonen, utgjbres av kvotienten av fyllingshbyde under drift og stigningshastig-heten i meter/time, oppnås ved denne forsbksgjennomfbring en kontakttid på ca. 15 min./kolonne. ;Som det vil fremgå av oversiktsskissen i fig. 2, ;ble det tilforte avvann, som fortsatt inneholdt alle kolloi- ;dalt eller ekte opploste organiske substanser, tilfort neden- ;fra i kolonnen I, idet dette awann hadde en pH-verdi på 4,0 ;og et KMnO^-forbruk på 2.280 mg/l. KMnO^-forbruket er et mål på innholdet av organisk substans i awannet. Det nytilfbrte awann stbter i kolonne I på aluminiumoksyd, som alt er vidtgående ladet med organisk substans, idet kolonnen I i den kon- ;tinuerlige awannsrensingens forlbp, (hvorav bare ett trinn er beskrevet her) allerede har passert trinnene VIII, VII, VI, V, ;IV, III og II. ;Som mål på hvor uttomt aluminiumoksydets rensekraft ;og dermed hvor nbdvendig 'en utskiftning av kolonnen I er, ;brukes igjen KMnO^-verdien. Det anvendte aluminiumoksyd har mistet sin rensekraft, når KMnO^-verdien er den samme ved inn-lopet og utlbpet, dvs. når det ikke lenger skjer noen rensing. I dette byeblikk kommer kolonnen II i kolonnens I sted og ;alle bvrige kolonner forskyves ett trinn fremover. Som ko- ;lonne VIII koples inn en ny kolonne, fylt med fersk eller regenerert aluminiumoksyd. ;KMnO ^-verdien av det rensede awann, som forlater kolonnen VIII overst, ligger på 550 mg/liter. Dette svarer til 76% fjernelse av organisk substans. Tilkopling av ytterligere kolonner med aluminiumoksyd gir ingen oket rensevirkning. I ;dette spesielle tilfelle og under de angitte forsøksbeting- ;elser vil således 8 kolonner være tilstrekkelig. ;I en annen kolonnerekke, som er skissert i fig. 3, ;ble rensingen gjennomfbrt på tilsvarende måte, med samme alu- - miniumoksydmengder, samme fyllingshbyde og samme stignings-hastighet, bortsett fra at kolonnen I ble tilfort et awann, ;der pH-verdien var blitt innstilt på 2,5 med saltsyre. KMnO^-forbruket ved innlbpet var 2.280 mg/l. Ved behandling av av- ;vann med en pH-verdi som var innstilt på 2,5 med saltsyre, ;viste det seg at awannet ble renset med bare 4 kolonner, dvs. ;at tilkopling av en femte kolonne ikke ga forbedret rensevirkning. ;Denne forsbksinnretning viser at man ved innstilling ;på en bestemt pH-verdi ifolge oppfinnelsen kan redusere an- ;legget for awannsrensing til ca. halvparten av stbrrelsen, ;dvs. at halvparten av det hittil nbdvendige antall kolonner er tilstrekkelig henholdsvis at kolonnene kan ha halvparten så ;store dimensjoner i forhold til tidligere. ;I tillegg til denne fordel som er meget vesentlig ;under bedriftsøkonomiske betingelser, oppstår den ytterligere fordel ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen at ikke bare det apparatmessige oppbud kan reduseres betydelig, men at også ;aluminiumoksydets renseeffekt ved en pH-verdi på 2,5 er vesentlig oket. KMnO^-verdien av det rensede awann som forlater kolonnen IV i annen forsbksrekke, ligger på 160 mg/l og dette svarer til en renseeffekt på 93%. ;For at det oppnådde tekniske fremskritt skal klar-gjøres ytterligere, skal dette beskrives under henvisning til kontakttiden for samtlige nødvendige kolonner. Kontakttiden er 2 timer ved forsbksgjennomfbringen med ikke surgjort avvann og 8 rensekolormer, mens den ved surgjort awann og bare 4 kolonner er 1 time. ;Hvis det er tilsiktet eller nbdvendig å fjerne de siste rester av foreliggende, organiske substanser som ut-gjøres av lett nedbrytbare organiske stoffer som sukkerforbindelser, etter rensingen av awannet ifolge oppfinnelsen, blir awannet som er renset ved hjelp av aluminiumoksyd hensiktsmessig nøytralisert med alkaliske midler for det fores til vanlig biologisk rensing. Den nødvendige alkalimengde avhenger helt av pH-verdien som er oppstått etter aluminiumoksyd-adsorbsjonen. Den nødvendige alkalimengde er vanligvis betydelig lavere enn den syremengde som er brukt til surgjbring. Til surgjbring av awannet som skal renses til den optimale pH-verdi er praktisk talt alle sterke syrer egnet, spesielt svovelsyre og saltsyre.' Disse syrer behbver ikke ha noen stor renhetsgrad, men kan være såkalte tekniske syrer. Spesielt teknisk saltsyre er tilfredsstillende. ;Den adsorberte mengde organisk substans er som nevnt avhengig av pH-verdien av awannet som skal renses. Dette er illustrert i fig. 4. Der er KMnO^-forbrukseliminer-ingen anvendt som mål for den adsorberte mengde av organisk substans i avhengighet av pH-verdien. I dette tilfelle ble 20 g granulert aluminiumoksyd/1 awann brukt ved en reaksjons-tid på 2 timer. Det ble brukt et aluminiumoksyd som var blitt regenerert 9 ganger i rotasjonsovn ved en temperatur på 600°C. Både ved saltsyre og ved svovelsyre ble det registrert et typisk maksimum ved en pH-verdi på 2,5. ;Ved gjennomføring av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen i stor teknisk målestokk -har det vist seg at de kar som anvendes for rensing etter motstrbmsprinsippet ikke uten videre kan forstbrres for å ta imot de store awannsmengder som særlig oppstår ved papir-, kartong- og celluloseindustrien. Mot-stromsprinsippets effekt avhenger av at det i suspensjonen av granulert aluminiumoksyd med henblikk på ladningen med organiske substanser som skal fjernes fra awannet oppstår et trinnlb*st fall. Ovenfra tilfort fersk eller regenerert aluminiumoksyd vil således fjerne de siste rester av organisk substans fra det allerede vidtgående rensede awannet i ovre del av reaksjonskolonnen, mens det i nedre kolonneområde foreligger aluminiumoksyd som har mistet meget av sin opptag-ningsevne, dvs. er ladet med organisk substans, men som fortsatt er egnet til å oppta en betydelig del av den organiske substans i det sterkt forurensede vannet som tilfores nedenfra. Ved store anlegg i teknisk målestokk måtte en rensekolonne imidlertid være så stor for rensing av de store awanns-mengdene at det i reaksjonskaret ikke kunne oppnås en jevn partikkeltetthet og fremfor alt en jevn ladningstetthet over kolonnens tverrsnitt og hbyde. Forbruket av aluminiumoksyd ville derved stige betydelig og ikke ladet aluminiumoksyd ville passere for raskt gjennom reaksjonskolonnen til dennes bunnområde og trekkes ut der for aluminiumoksydets renseevne var blitt tilnærmelsesvis fullstendig utnyttet.

Som tidligere nevnt, er en spesielt foretrukket utfbrelsesform av oppfinnelsen karakterisert ved at rensingen foretas i flere trinn i separate, sammenkoplede reaksjonskar.

Rensingen i flere etter hverandre koplede reaksjonskar har den fordel at disse kan dimensjoneres slik at renseeffekten av det granulerte og suspenderte aluminiumoksydet blir utnyttet fullt ut, idet det lettere kan sikres jevn partikkeltetthet i de enkelte reaksjonskar, såvel over deres tverrsnitt som over hbyden.

Derved har to gjennomfbringsmetoder med noe for-skjellig forlbp vist seg hensiktsmessige for denne fremgangsmåte med flere rensetrinn.

Ved en hensiktsmessig utfbrelsesform fores både av-vannet som skal renses og aluminiumoksydet som skal benyttes for fjernelse av organiske substanser i awannet, i motstrbm gjennom de enkelte rensetrinn, slik det er vist som eksempel i prinsippskissen i fig. 1. Avvann som er forurenset med organiske substanser tilfores reaksjonskar I ved bunnen og moter aluminiumoksyd som alt er sterkt ladet med organisk substans og som kommer fra reaksjonskarene III og II og tilfores kar I ved toppen. Dette aluminiumoksyd som alt er sterkt ladet med organisk substans, tar imidlertid fortsatt opp be-tydelige mengder av de organiske substanser som lettest lar seg adsorbere og trekkes ut ved karets I bunn for å fores til regenerering.

Ved toppen av reaksjonskar III - for enkelhetens skyld er det bare vist tre reaksjonskar - ledes awannet som i hoy grad er renset for organiske substanser, bort og fores eventuelt til biologisk rensing. Idet reaksjonskaret III tilfores fersk henholdsvis regenerert aluminiumoksyd, dvs. aluminiumoksyd som ikke er ladet, har dette en meget sterk rensevirkning her og opptar således også de adsorberbare organiske substanser som ennå ikke er blitt fjernet i de foregående reaksjonskar I og II.

I motstrom mot avvannsstrommen fra reaksjonskarets

I bunn, gjennom reaksjonskar II til toppen av reaksjonskar III, sirkuleres det ferske henholdsvis regenererte aluminiumoksyd som ble tilfort ved toppen av reaksjonskar III til de foregående kar II og I, hvorved aluminiumoksydet alltid tilfores et kar ovenfra og ledes bort ved karets bunn.

Ved en annen fremgangsmåte som i prinsippet er illustrert i fig. 2 og er meget fordelaktig fordi den kan gjennom-føres på en apparatmessig enklere måte, fores awannet som skal renses kontinuerlig i motstrom til aluminiumoksydet som brukes til rensing. Motstromsprinsippet realiseres her dog bare ved at vidtgående renset awann til enhver tid tilfores det rensetrinn hvor aluminiumoksydet er minst ladet med organiske substanser. Ved denne hensiktsmessige fremgangsmåte blir aluminiumoksydet således ikke pumpet fra reaksjonskar til reaksjonskar for å tilfores det stigende awann ovenfra i motstrom. Motstromsprinsippet sikres her bare fra kolonne til kolonne. Ved denne fremgangsmåte blir det reaksjonskar hvor aluminiumoksydet er sterkest ladet med organiske substanser, fortrinnsvis fjernet når det ikke lenger skjer noe vesentlig opptak av organisk substans, dvs. reaksjonskaret I i skissen' ifolge fig.

2. Ved slutten av rekken av rensetrinn I til IV etterkoples samtidig<h>et rensetrinn med ennå ikke ladet aluminiumoksyd. Reaksjonskaret IV får da funksonsplaseringen for karet III, reaksjonskaret II får funksjonsplaseringen for karet I og på slutten av rekken av rensetrinn tilkoples et nytt reaksjons-

kar IV med uladet aluminiumoksyd.

Hva angår den apparatmessige utfbrelse er det na-turligvis på ingen måte nbdvendig at reaksjonskarene med oppbrukt aluminiumoksyd virkelig fjernes. Man kan like godt til enhver tid ha et reservekar med uladet aluminiumoksyd, til hvilket det kan koples om, når reaksjonskar I koples ut fordi dets innhold av aluminiumoksyd har mistet sin renseevne, og aluminiumoksydet må fjernes for regenerering.

Som tidligere nevnt, tilfores awannet som skal

renses hensiktsmessig i nedre ende ved vertikalt anordnede reaksjonskar og ledes bort i ovre ende av karet. Derved reguleres den oppadgående strbmningshastigheten fortrinnsvis slik at det granulerte aluminiumoksyd holdes i suspensjon og reaksjonskaret så langt mulig er fylt med suspensjonen, men slik at aluminiumoksyd ikke rives med awannet til neste reaksjonskar. Dessuten må strbmningshastigheten reguleres slik at suspensjonens tetthet er så stor som mulig og reaksjonskarene dermed kan gis så små dimensjoner som mulig. Således lå tett-heten ved en velegnet forsbksgjennomfbring i halvteknisk målestokk, dvs. det befant seg 400 til 800 g aluminiumoksyd 1 én liter A^O^-awann- suspens jon. Reaks jonskarene i det anlegg som er illustrert i fig.- 1, hvorav det i stedet for de tre viste anordnes fem kar etter hverandre, har en hbyde på 2 m, en diameter på 44 cm og en passasje på 600 liter awann i timen, hvorved det benyttes 12 kg A^O-^ med en gjennomsnittlig partikkelstbrrelse på 80 ^u pr. m^ awann.

For oppnåelse av en god gjennomhvirvling av suspensjonen med awannet som skal renses og for unngåelse av såkalte "gater", fores awannet fortrinnsvis tangensialt til nedre ende av de sylinderformede reaksjonskar. Dette bidrar sterkt til oppnåelse av en jevn partikkeltetthet over hele tverrsnittet.

Når antallet rensetrinn og dermed antallet reaksjonskar bkes, og det f.eks. koples 6 eller flere reaksjonskar etter hverandre, kan det. også være tilstrekkelig å holde aluminiumoksydet i suspensjon ved langsom omrbring. Ved denne fremgangsmåte er det ikke ubetinget nbdvendig at awannet som skal renses blir fort kontinuerlig i motstrbm, men også en diskontinuerlig arbeidsmåte er mulig, idet awannet omrbres over et bestemt tidsrom i hvert rensetrinn og deretter slippes ut og fores til neste rensetrinn med mindre sterkt ladet aluminiumoksyd. Også ved denne diskontinuerlige arbeidsmåte finner rensing sted og dermed den vidtgående uttbmming av aluminiumoksydets renseevne etter motstromsprinsippet, som i dette tilfelle bare er diskontinuerlig, fra rensetrinn til rensetrinn.

En foretrukken innretning for gjennomfbring av ovenfor omtalte fremgangsmåte består i at reaksjonskarene for de enkelte rensetrinn er sylindrisk utformet og i ovre ende har en traktformet utvidelse. Som folge av denne traktformede utvidelse blir strbmningshastigheten sterkt redusert i ovre ende av reaksjonskaret. Aluminiumoksydpartikler som er fort helt opp til dette område som folge av det tilforte awannets strbmningshastighet henholdsvis omrbring, vil derved bremses ned, tyngdekraftens innflytelse får overtaket og partiklene vil igjen synke ned i den sylinderformede del av reaksjonskaret, slik at det i den traktformede utvidelse

skjer en hurtig og effektiv adskillelse mellom aluminiumoksyd i suspensjon og awannet. Derved unngås at aluminiumoksyd kommer til neste reaksjonskar via overlbpet.

Ved nedre ende er reaksjonskarene fortrinnsvis konusformet avsmalnet for at det der skal oppnås stor partikkeltetthet av aluminiumoksyd og for at ikke unbdig meget vann skal fjernes ved bortpumping eller bortledning av det oppbrukte aluminiumoksyd og endelig for at bortledning av suspensjonen skal lettes.

Ytterligere en utfbrelsesform av innretningen for gjennomfbring av fremgangsmåten innebærer at reaksjonskarene har formen av en omvendt kjegle, dvs. er innsnevret konusformet nedad over hele sin hbyde og at kjeglens åpningsvinkel er mellom 40 og 60°. Denne utforming har den fordel at strbmningshastigheten innenfor et reaksjonskar forandres kontinuerlig, men er stbrst i nedre ende, slik at aluminiumoksydet som synker på grunn av tyngdekraften og gir særlig stor tetthet nederst, hvirvles opp med stbrre tilstromningshastighet, men at denne opphvirvling avtar merkbart oppover. Dermed oppnås den ytterligere fordel at også aluminiumoksydets kontakttid med awannet som skal renses blir stbrre i ovre område enn i nedre, slik at det disponeres lengre kontakttid med aluminiumoksydet for restene av organisk substans som ennå ikke er fjernet, i ovre område og rensevirkningen forbedres ytterligere .

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for rensing av awann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien for fjerning av derivatene av lignin og hemicellulose ved behandling i suspensjon med faste, kornede adsorbsjonsmidler, som etter opptak av forurensninger reaktiveres ved varmebehandling og på nytt tilfbres awannsrensingen, karakterisert ved fblgende trekk: awannet innstilles fbr behandlingen på en pH-verdi mellom 2,2 og 3,0, for behandling benyttes et Y-aluminiumoksyd med en overflate over 100 m /g og med en gjennomsnittlig kornstbrrelse på over 30 ^u, hvorved det benyttes 400 - 800 g y -aluminiumoksyd på én liter awann- T-aluminiumoksyd-suspens jon, behandlingen gjennomføres i ett eller i flere reaksjonskar og reaktiveringen av ^-aluminiumoksydet gjennomføres ved utglbdning ved temperaturer mellom 400 og 900°C.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at det awann fra cellulose-, papir- og kartongindustrien som skal renses innstilles på en pH-verdi på 2,5 i 0,1.

3. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at aluminiumoksydet i reaksjonskaret holdes i suspensjon ved langsom omrbring i awannet.

4. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at aluminiumoksydet og det awann som skal renses fores i motstrbm i reaksjonskaret.

5. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at T-aluminiumoksyd hvis renseeffekt er uttomt kontinuerlig eller porsjonsvis på i og for seg kjent måte fjernes fra reaksjonskaret og at det kontinuerlig eller porsjonsvis tilfores ferskt eller reaktivert y-aluminiumoksyd til reaksjonskaret.

6. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at awannet som skal renses på i og for seg kjent måte tilfores nedenfra til et vertikalt anordnet reaksjonskar, at ferskt eller reaktivert aluminiumoksyd tilfores ovenfra og at det rensede vann ledes bort ovenfra.

7. Fremgangsmåte for rensing av awann ifb<*>lge ett av kravene 1-5 og 6, karakterisert ved at det avvann som skal renses tilfores det vertikalt-anordnede reaksjonskar tangensielt ved den nedre ende.

8. Fremgangsmåte for rensing av awann ifb"lge ett av kravene 5-7, karakterisert ved at rensingen foretas i flere trinn i separate, sammenkoplede reaksjonskar.

9. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge ett av kravene 1-7 og 8, karakterisert ved at det awann som skal renses og Y"alumin;i-unioksycie'': fores i motstrbm kontinuerlig gjennom de enkelte reaksjonskar, slik at det ubehandlede vann forst ledes inn i det reaksjonskar i hvilket det befinner seg det allerede gjennom ett eller flere reaksjonskar forte og allerede med organiske substanser forurensede aluminiumoksyd og at ferskt y-aluminiumoksyd tilfores det reaksjonskar til hvilket det allerede for organiske substanser vidtgående rensede awann tilfores.

10. Fremgangsmåte for rensing av awann ifolge ett av kravene 1-7 og 8, karakterisert ved at det awann som skal renses tilfores i motstrbm på en slik måte til de enkelte reaksjonskar at det ubehandlede awann hver gang tilfores det reaksjonskar med det sterkest av organiske substanser forurensede aluminiumoksyd og at dette -reaksjonskar fjernes når det ikke mer forekommer noe vesentlig opptak av organisk substans og at det til enden av kjeden av reaksjonskar tilkoples et reaksjonskar med enda ikke forurenset y~aluminiumoksyd.