NO783870L

NO783870L - Fremgangsmaate for rensing av spillvann

Info

Publication number: NO783870L
Application number: NO783870A
Authority: NO
Inventors: Pascarella; Salvemini
Original assignee: Tecneco Spa
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1974-12-17
Also published as: TR17927A; AT335378B; FR2233288B1; DD112422A5; FI173474A; IL45072A0; YU1981A; IT989187B; IE39978B1; JPS5033174A; DE2428562B2; FR2233288A1; LU70283A1; NO742131L; YU165674A; CH605419A5; BE816280A; DK146200C; DE2428562C3; ES427357A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for

rensing av spillvann inneholdende organiske og uorganiske produkter som er ioniserbare og ikke-ioniserbare og er særlig fordelaktig når gjenvinning og/eller resirkulering av avfall-stoffene representerer en faktor av økonomisk interesse med hensyn til behandlingen av spillvannet.

Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for ren-

sing av spillvann som kommer fra regenerering av de avkalkingsharpikser som anvendes for behandling av sukkersaftene i sukkerindustrien, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold

. til oppfinnelsen er at spillvannet underkastes en behandling

med natriumhydroksyd og karbondioksyd, etterfulgt av en nøy-tralisering og tilslutt underkastes en omvendt osmose.

Det er i virkeligheten mulig å gjenvinne og resirkulere med økonomisk fordel høye prosentmengder av de syrer og baser som vanlig anvendes uten noen gjenvinning, og vann med høye renhet og organiske produkter med en høy næringsverdi kan ekstraheres. Mer spesielt vedrorer den foreliggende oppfinnelse én fremgangsmåte for rensing av spillvann, i det vesentlige basert på bruk av elektrolyse ved hjelp av celler med ion-sellektive membraner, og som er anvendelig for alle sorter spillvann inneholdende organiske og uorganiske produkter, ioniserbare og ikke-ioniserbare, dog med unntagelse av kolloid- substanser som er i stand til å reagere med ion-sellektive membraner.

Selv om fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er av generell karakter skal det i den fortsatte beskrivelse for enkelhets skyld og bedre eksemplifisering av oppfinnelsen refereres til rensing av vann som kommer fra iregenereringsbehandlingene for de harpikser som anvendes for avminer ali sering og avfarging av sukkersaftene i sukkerindustrien. Det er imidlertid kart at rammen for den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til rensingaav spillvann fra sukkerindustrien, idet det vil være lett for fagmannen å anvende prinsippene for oppfinnelsen for rensing av vann av forskjellig opprinnelse, ved å modifisere fremgangsmåten innenfor rammen for oppfinnelsen.

Det er kjent at bruken av harpikse?: i sukkerindustrien tillater oppnåelse av produkter med hoy renhet og som derfor er konkurranse-dyktige på markedet, idet de nedsetter til et minimum de sukkertap som opptrer i form av melasse hvis man ikke anvendte ioneveksler-harpikser for oppnåelse av sukker med den kvalitet som kreves.

De harpikser som anvendes kan betegnes som anioniske og kationiske (sterke og svake) i samsvar med deres evne til vinder bruk å "binde" anioner og kationer med forskjellig "ionestyrke".

■I sukkerindustrien kan bruken av disse harpikser oppsummeres på fclgende måtefl

1) avkalking av prosessvannet ved hjelp av kationiske harpikser som regenereres ved hjelp av natriumklorid 2) avmineralisering, og forsiktig avfarging av de fortynnede sukkersafter ved hjelp av kationiske harpikser som vanlig regenereres med ammonliam eller natriumhydroksyd. 3) avmineralisoring og forsiktig avfarging av de fortynnede sukkersafter ved hjelp av anioniske harpikser som regenereres

med saltsyre, eller oftere svovelsyre.

4) total avfarging av sukkersaftene ved hjelp av makroporose harpikser som er i stand til å fiksere de ikke-ioniserbare organiske substanser som inneholdes i sukkerfabrikkenøs vann og hvortil de gir en mer eller mindre sterk farge. Regenereringen gjennomf5res med natriumklorld.

Det vann som kommer fra regenereringsbehandlingene av harpiksene inneholder store mengder av enten salter eller syrer eller baser og en stor mengde organiske substanser som f.eks. vitaminer fra B-gruppen, enkle proteiner ( som f.eks. lysin, arginin, fcyrosin),

mer komplekse forbindelser (sora f.eks. betain, glutaminsyre, aspartinsyre) og en andel av sukkeret.

Det globale volum for spillvannet er meget hoyt (for en middelstor til stor industri utgjor det fra 2000 til 3000 m /dag i omtrent 100 driftsdogji) og medforer store problemer for uttommingon på grunn av dets innhold av organiske bestanddeler (som kan gjære) og dets saltinnhold tilsier at det ikke kan sendes til åpne bassenger.

Det er også umulig å sende spillvannet til kloakkanlegg, særlig på grunn av innholdet av forurensende bestanddeler, men også på grunn av at i nesten alle tilfeller vil lokaliseringen av en sukkerfabrikk ligge langt borte fra tett befolkede soner eller fra soner med hoy industriell tetthet.

De metoder som hittil har vært anvendt for å lose problemene har

ikke gitt tilfredsstillende resultater, og heller ikke den biologiske behandling, bade på grunn av de lave oppnådde utbytter og på grunn av vanskelighetene med å sette igang anlegget med syntetiske væsker for starten av produksjonsperioden, og heller ikke den kjemiske behandling på grunn av at det klare utseende av spillvannet på

grunn av det meget lave innhold av kolloider ikke muliggjor bruk av koaguleringsmidler for flokkuleringen.

Andre metode- har vært foreslått, bl.a. 1) oppbevaring av vannet i laguner som frembyr ulemper på grunn av den udkonomiske utnyttelse av et stort grunnareal og utviklingen av dårlig lukt, 2) omvendt osmose som ikke tillater en sterk separering av de organiske forbindelser fra saltene i de forurensende spillvann med et redusert volum som oppnås etter behandlinge», og 3) tilslutt elektrodialyse som frembyr mangelen med hoye utgifter og vanskelig-heten med å separere de organiske forbindelser fra aminosyrer som vandrer mot elektrodene med hdy hastighet.

Renseprosessen i henhold til den foreliggende oppfinnelse muliggjor oppnåelse av en fullstendig rensing av spillvannet med relativt lave omkostninger, hvis man også tar i betraktning mulighetene £or resirkulasjon eller gjenvinning.

Behandlingen av det spillvann som kommer fra regenereringen av harpiksene i en sukkerfabrikk ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse muliggjor videre oppnåelse av folgende resultater: a) et innhold av salter og organiske bestanddeler i det oppnådde vann slik at dette ikks bare blir brukbart for å slippes ut i overflatevann, men også egnet for fornyet anvendelse i prosessen med opplagte fordeler med hensyn til utarmingen av grunnvanns-lagene

b) en gjenvinning med hoy effektivitet av natriumklorld som har vært anvendt og som resirkuleres til regenereringstrinnene

(avfarging og avkalking av harpiksene) med mulig okonomisk fordel med hensyn til transport og lagring.

c) en gjenvinning, med de nodvendige konsentrasjoner, av syrene og basene anvendt for regenereringen av henhv. de anioniske og

kationiske harpikser. Også i dette tilfellet kan fordelen være stor hvis man tar de hoye forbruk av disse reagenser i sukkerindustrien i betraktning

d) nesten fullstendig gjenvinning av da organiske substanser som inneholdes i spillvannet idet disse substanser som utgjores av

aminosyrer, purin og pyrimidinbaser så vel som vitaminer (riktignok i liten mengde) og oligodynamiske elementer, kan finne bred anvendelse som et tilsetningsmaterial 1 forstoffer for dyr

e) gjenvinning for en mor verdifull utnyttelse av de områder som nå anvendes for laguner og eliminering av deAijutviklede

dårlige lukt og mulig infiltrasjon i de grunnvannsbærende lag.

f) utnyttelse av et system som kan igangkj eires med iganglsj or ingen av produksjonsperioden, uten forholds-kondisjonering og som

er lett kontrollerbart under driften.

Prosessen eksemplifiseres på grunnlag av det stromnings3kjerna som

er gjengitt i fig. 1. Stromniiigsskjemaet omfatter folgende trinn»

- De vannmengder som kommer fra regenereringen av avfargingsharpiksene som er rike på natriumklorid og som inneholder organiske

<i?ttb« tanser innfdres i en omvendt osmose-seksjon bestående av to trii-i (1 og 2) hvor det fra det forste, gjennom ledningen 3, oppnås en opplosning som er konsentrert med hensyn til organiske substanser og med et lavt innhold av NaCl og, gjennom ledningen 4 oppnås en fortynnet NaCl-losning fri for organiske substanser.

I dot annet trinn gjennomfores konsentreringen av natriumklorld opp til den daskede verdi og gjennom ledningen 5 resirkuleres natrium-kloridlosningen til harpiksene, og utskilling av praktisk av-ion;'sert vann skjer gjennom ledningen 6. Gjennom ledningen 7 oppfriskes den opplosning som resirkuleres til harpiksene. - De vannmengder som kommer fra regenereringen av de an-ioniske harpikser (inneholdende aramoniumhydroksyd og organiske substanser) tilfores til anode-avdelingen i en elektrolysecelle 8 med to avdelinge og en kationsellektiv membran og underkastes der elektrolyse for i den katodiske avdeling å oppnå anrøoniumhydroksyd med konsentrasjon nødvendig for resirkulering gjennorn ledningen 9 til regenereringen samt hydrogen gjennom ledningen 10. Ledningen 11 angir ledningen for oppfrisking av resirkulasjonslcisningen. En fortynnet organisk opplesning forlater anodeavdelingen gjennom ledningen 12 og av-mineraliseres ytterligere opp til den Cnskede verdi ved sammen-kobling, som en funksjon av den etterfdlgende gradvise pH-variasjon, av en celle med kationsellektive membraner til en annen -celle med anionsellektive membraner. - For de vannmengder som kommer fra regenereringen av de katbniske harpikser er behandlingen analog, den eneste forskjell er at vannmengdene tilfores til katodeavdolingen i en elektrolysecelle 13 med to avdelinger med anionsellektive membraner hvor det oppnås svovelsyre med konsentrasjon nodvendig for resirkulasjon gjennom ledningen 14, oksygen gjennom ledningen 15 og en fortynnet opplesning av de organiske substanser gjennom ledn&ngen 16, Ledningen 22 betegner ledningen for oppfrisking av tilforsen. Grensen for av-ionisering avhenger av den mulige sekvens av anionsellektive og kationsellektive membraner, analogt med det som er foreskrevet i det foregående. - Vannmengdene med innhold av "organiske substanser" sendes hvis de ikke er fullstendig avmineralisert til et ndytraliserings- og blandetrinn 17 hvorfra de sendes til en omvendt osmosebehandling i 18.

På denne måte oppnås vannmengder med hdy konsentrasjon av "organiske bestanddeler" som når de blandes méd dem som kommer gjennom ledningen 19 fra de osmotiske prpsesser for de vannmengder som kommer fra avfargingsharpiksene, tilfores gjennom ledningen 20 til en evaporator 21 for gjenvinning av de torre organiske substanser idet man som et ikke forurensende brennstoff anvender det hydrogen som frembringes i elektrolysecellene for de anioniske vannmengder, eventuelt med tilsetning av metan, tilfort til <31 gjennom ledningen 23. Renset vann tommes ut gjennom 24 idet 25 er utlopet for damp og gjennom ledningen 26 oppnås de organiske produkter. - De vannmengder som kommer fra regenereringen av de avkalkende harpikser sendes til et behandlingstrinn 27 hvori magnesium utfalles i form av hydroksyd ved tilsetning av natriumhydroksyd og kalsium utfelles ved tilsetning av karbondioksyd, som eventuelt fås fra eventuelle kalkovner i anlegget.

En noytraliseringsfase 28 med saltsyre og minst en onn/endt osmosebehandling 29 for konsentreringen av opplesningen til verdier nodvendige for resirkuleringen til harpiksene gjennon ledningen 30 folger. 31 viser ledningen for oppfrisking av opplesningen. Samtidig

oppnås gjennom ledningen 32 meget rent vann.

Alternativt lean den strom som skilles ut fra st r ommen med organiske bestanddeler og som Inneholder natriumklorld og som kommer it fra det forste trinn i osmosebehandlingen av vannmengdene fra regenereringen av de avfargende harpikser, sendes til en rosteovn hvorfra det natriumklorid som skal resirkuleres utvinnes.

Typen av de ionsellektive membraner er ikke viktig for en fullstendig forståelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, da de kan velges av fagmannen i henhold til den oppgave som skal loses.

Det skal videre bemerkes at de anvendte ionsellektive celler kan anvendes i flertall, som det klart fremgår av det folgende eksempel som skal gi en bedre forståelse av driftsbetingelsene som hersker under fremgangsmåten 1 henhold til oppfinnelsen.

Eksempel

a) Rsgenereringsvann som kommer fra kretsen med avfargende harpikser:

En behandling ble gjennomfart ved til et omvendt osmose-anlegg

å » tilfd. rø 1: m 3 vann fra regenereringen av avfargingsharpiksene, inneholdende i henhold til analyser, 37 kg NaCl og 9 kg organiske forbindelser.

Fra det forste trinn i et flertrinns anlegg ble det oppnådd en konsentrert utstromning (volum = 0.27 m ) inneholdende 24.1 kg NaCl og 8.7 kg organiske substanser og en fortynnet strom

(volum - 0.73 m ) inneholdende 12.9 kg NaCl og 0.32 kg organiske substanser.

Don fortynnede opplesning ble sendt til et annet trinn hvorfra det ble oppnådd en konsentrert opplosning (volum -- 0.36 m ) inneholdende all NaCl og de organiske substanser og en fortynnet losning (volum # 0.37 m 3Jferskvann. Den konsentrerte opplosning som er omtalt ovenfor, ble tilfort en rosteovn, og ga rent natriumklorid ved forbrenning av den organiske restsubstans.

b) Vann fra regenereringen av de kationiske harpikser.

En behandling ble gjennomfort ved å tilfora l-m^ av strommen

fra regenereringen av de kationiske harpikser til et anlegg bestående av tre trinn elektrolyseceller hvorav de to forste er oppdelt i to behandlinger ved hjelp av anioniske membraner mens den tredje var oppdelt i to avdelinger ved hjelp av en kationisk membran.

Sammensetningen av tilforsfcn var: 25 kg fri H^SO^, 6.3 kg uorganiske ikke sukker-aktige substanser (fri baser) og 16.9 kg av ikke sukkeraktige organiske substanser.

Fra det forste trinn ble det oppnådd 15 kg ren H2S04med en konsentrasjon i vann på omtrent 20# som kunne resirkuleres direkte til regenereringen av harpiksen. Fra det annet trinn ble det oppnådd 10 kg li^ SO^ forurenset av organiske substanser og også med en konsentrasjon på omtrent 20%. Fra det tredje trinn ble det oppnådd en alkalisk losning av kationene tilstede i utgangsl5sningen og en avionisert lesning av ikke sukkeraktige organiske substanser i en total mengde på 16.9 kg.

De tre trinn kunne gjennomfbres til den onskede avioniserings-grense alt etter onsker, krav og økonomiske betraktninger.

c) Vann fra regenereringen av de anioniske harpikser:

En behandling analog med deri foregående behandling ble gjennomfort

ved å tilsette 1 m<3>vann fra cegenereringen av de anioniske harpikser til et elektrolyseanlegg med tre trinn, som beskrevet tidligere, hvori det i de to forste trinn var anordnet kationiske membraner og i det siste trinn en anionisk membm.

Sammensetningen av utstromningen varfolgende:

10.6 kg ammoniakk (i form av NH^OH 100%) og 4.1 kg anioner.

10 kg av ikke ioniserbare organiske substanser.

Fra det forste trinn ble det utvinnet en losning av ammoniumhydroksyd med den nodvendige konsentrasjon (7.1 kg) og fra det annet trinn ble det utvunnet 3.5 kg ammoniumhydroksyd forurenset av organiske ioniserbare substanser og til sist fra det tredje trinn en losning av anionec (generelt svovelsyre, saltsyre,

salpetersyre)(4.1kg) og en avionisert losning av ikke sukkeraktige

organiske substanser.

d) Blanding av vann inneholdende organiske forbindelser fra elektrolysen i punktene b) og c): Ira 3 vann, oppnådd ved sammenblanding av utstremningene com inneholdt organiske forbindelser som 3tom fra de to elektrolysebehandlinger med ionsellektive membraner og som inneholdt omtrent 14 kg ikke-ioniserbare organiske substanser ble tilfort til et omvendt osmoseanlegg forsynt med egnede membraner inneholdene på den ene side vann med hoy renhet (0.9 m 3) og på den annen

3

side 0.1 m inneholdende 14 kg organiske substanser for tilftirsel til en fordampningsbehandling for utvinning av de samme substanser som t5rr rest.

I praksis ble det for hver 1 m 3utstromning sendt til de to elektrolysebehandlinger frembragt 12 ra 3 hydrogen som tillot fordampning av omtrent 50 kg vann ved 100°C. e) Venn fra regenereringen av de avkalkende harpikser: 1 m 3 vann fra regenereringen av de avkalkende harpikser inneholdt

53.8 kg NaCl, 9.42 leg CaCl2og 2.2 kg HgCl2.

Behandlingen ble gjennomfort ved å regulere pH med natriumhydroksyd som forte til felling av raagnesiumhydroksyd (8.9 kg tilfort MaOH) og tilsetning av CO^ C<v>4 kg i form av C02) forte til felling av kalkslam i form av CaCO^.

Fra denne behandling ble det etter filtrering oppnådd vann som bortsett fra opploseiig magnesiuarhydroksyd og kalsiumkarbonat inneholdt 53.8 kg utgangs-NaCl og 13 kg NaCl som skrev seg fra noytraliserhg av det anvendte natriumhydroksyd med HCl.

Denne opplosning kunne konsentreres ved osmose og forte til en opplosning med omtrent 120 til 130 kg NaCl/m 3 som kunne resirkuleres for generering av harpiksen.

Claims

Fremgangsmåte for rensing av spillvann som kommer fra regenerering av de avkalkingsharpikser som anvendes for behandling av sukkersaftene i sukkerindustrien,

karakterisert ved at spillvannet underkastes en behandling med natriumhydroksyd og karbondioksyd, etterfulgt av en nøytralisering og tilslutt underkastes en omvendt osmose.