SE457722B - Foerfarande vid vattenrening med avlaegsnande av kvaevehaltigt material genom denitrifikation - Google Patents

Description

457 10 15 20 25 30 35 722 2 ernas inverkan. Dessa omvandlar kväve i ammoniumform till kväve 1 nitratform via en mellanliggande nitritform.

Därefter tillåts denitrifikationsbakterier inverka på avloppsvattnet i en anaerob zon, varvid kvävet i nitrat- form omvandlas till kvävgas, som sedan lätt kan avlägs- nas till atmosfären. Denitrifikationssteget är till skillnad från nitrifikationssteget starkt beroende av kol såsom substratkälla för denitrifikationsbakterierna.

Ett problem i detta sammanhang är att det i avlopps- vattnet befintliga kolinnehállande materialet inte räcker till för att denitrifiera kväve i nitratform i tillräckligt stor omfattning. Detta innebär att en extern kolkälla måste tillsättas såsom substrat för denitrifikationsbakterierna. Försök har utförts med kolkällor, såsom metanol, aceton m fl, men dessa har visat sig vara alltför dyra, giftiga och långsamt bionedbrytbara för att vara riktigt användbara. I stället för att använda dyra syntetiska substrat vore det av stort intresse att finna en billig, ofarlig, lättillgänglig och biologiskt nedbrytbar produkt för användning som kolhaltigt substrat.

Ett righeten från den stort problem på ett helt annat område är svä- att finna en lönsam avsättning för stärkelsen överskottsproduktion som för närvarande råder inom stärkelseindustrin. Det vore därför mycket lämpligt att kunna använda detta stärkelseöverskott såsom kolhal- tigt substrat för denitrifikationsbakterierna i syfte att reducera avloppsvattnets kvävehalt vid ett biolo- giskt reningssteg. Prov med nativ stärkelse har emeller- tid visat att den saknar tillfredsställande tillgäng- lighet som kolkälla för denitrifikationsbakterier.

Vid föreliggande uppfinning har man nu lyckats undanröja ovanstående nackdelar genom att som kolhaltigt substrat för denitrifikationsbakterier tillsätta modi- fierad stärkelse, dvs stärkelse med en annan struktur än nativ stärkelse. Dylik modifierad stärkelse har visat sig vara synnerligen lämplig som kolhaltigt 10 15 20 25 30 35 457 722 3 substrat för denitrifikationsbakterier, eftersom det har en hög bakteriologisk tillgänglighet, är ofarlig ur miljösynpunkt samt billig och lättillgänglig.

Enligt föreliggande uppfinning ástadkoms sålunda ett förfarande vid vattenrening med avlägsnande av kvävehaltigt material genom denitrifikation, vilket förfarande kännetecknas därav, att nativ stärkelse modifieras och den modifierade stärkelsen tillsätts såsom kolhaltigt substrat för denitrifikationsbakterier i en anaerob zon vid ett biologiskt reningssteg. Dessa och andra utmärkande kännetecken hos uppfinningen _ framgår av den efterföljande beskrivningen och patent- kraven.

Enligt uppfinningen modifieras den nativa stärkelsen företrädesvis kemiskt, fysikaliskt, enzymatiskt eller genom en kombination av dessa metoder.

Den nativa stärkelsen modifieras kemiskt genom syrahydrolys. Föredragna syror är klorvätesyra, svavelsyra, salpetersyra, m fl. Syrahydrolysen genomförs vid en temperatur av 100-l70°C, ett tryck av 1-S0 bar, och vid ett pH av 0-6.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen genomförs syrahydrolysen vid en temperatur av l30~l50°C, ett tryck av 25-35 bar, och vid ett pH av I-2.

Den fysikaliska modifieringen av stärkelsen utgörs företrädesvis av förklistring av nativ stärkelse, men även andra typer av fysikalisk modifiering, såsom mekanisk malning av stärkelse för sönderspjälkning av stärkelsegranulerna, kan komma ifråga. Förklistring av stärkelse är en välkänd behandling av stärkelse och torde inte behöva beskrivas närmare här. Som exempel kan nämnas behandling av nativ stärkelse i närvaro av vatten vid en temperatur av 50-200°C under en tid av 0-60 min vid ett tryck av 1-10 bar. Ett vid uppfin- ningen föredraget förklistringsförfarande innebär att förklistringen sker pá en varm valstrumma, varefter den förklistrade stärkelsen indunstas och sedan skrapas av från valstrumman. 41-. 457 722 10 15 20 25 30 35 4 Vid den enzymatíska modifieringen behandlas den nativa stärkelsen med enzym, företrädesvis amylas och/eller amyloglykosidas, varvid stärkelsens kolkedjor klipps upp.

Efter att ha modifierats tillförs den modifierade stärkelsen till den anaeroba zonen vid det biologiska reningssteget. Vid tillsatsen av den modifierade stärk- elsen bör en tillräckligt stor mängd modifierad stärkelse tillsättas för att räcka till som substrat för denitri- fikationsbakterierna. Halten kvarvarande nitrat mätes med rutinmässiga metoder. En mängd motsvarande ett viktförhållande mellan kol och kväve av åtminstone l,3:l bör tillsättas.

Beskrivning av ritningen Figuren är ett schematiskt âskådliggörande av ett avloppsreningsverk, som inbegriper ett mekaniskt, ett biologiskt och ett kemiskt reningssteg.

Enligt figuren förs obehandlat avloppsvatten l in i ett mekaniskt reningssteg 2. Här avskiljs fasta föroreningar och avlägsnas såsom slam 3. Det mekaniskt renade vattnet förs därefter till ett biologiskt renings- steg 4. Vattnet förs först in i en aerob zon 5, där nitrifikationsbakterier omvandlar kväve i ammoniumform till kväve i nitratform. Det nitratinnehållande av- loppsvattnet leds därefter in i en anaerob zon 6, till vilken modifierad stärkelse 7 i form av ett pulver, en uppslamning eller en lösning tillsätts såsom kol- haltigt substrat. I den anaeroba zonen omvandlar denitri- fikationsbakterier kväve i nitratform till kvävgas 8, som luftas bort till atmosfären. Oönskat fast material avlägsnas såsom slam 3. Avloppsvattnet förs därefter vidare till ett kemiskt reningssteg 9, vid vilket t ex fosfor avlägsnas genom utfällningsreaktioner. Oönskat material avlägsnas i form av slam 3, medan renat vatten 10 lämnar det kemiska reningssteget.

För att belysa uppfinningen ytterligare följer ett utföringsexempel nedan, vid vilket olika kolkällor 10 15 20 25 457 722 5 provas såsom substrat för denítrifikationsbakterier vid kvävereduktion.

Exemgel gggggsökning med_avseende på kolkällo;§_inverkan på Qenitrifikationsgastigheten Vid ett reningsverk utfördes försök med olika kolkällor vid denitrifikation. I en 5-liters bägare med omrörare tillsattes normalt avloppsvatten, varefter det gjordes anaerobt, antingen genom tillsats av bi- sulfit eller genom omröring. Till denna anaeroba vätska tillsattes ett antal kolkällor, varefter nitrathalten analyserades omedelbart, samt efter 12 h. Följande värden uppmättes.

Kolkälla N03-halt omedelbart N03-halt efter efter koltillsats 12 h Metanol 40,3 mg/l 19,8 mg/l Socker 39,8 mg/1 0,4 mg/1 Lygel F 60 40,4 mg/1 0,1 mg/l Glykos 39,7 mg/l 15,2 mg/l Potatismjöl 38,3 mg/l 24,6'mg/l Resultaten visar att Lygel F 60, en modifierad kallvattenlöslig form av stärkelse, fungerar lika bra som socker vad galler den bakteriella tillgänglig- heten. Glykos, stärkelsesirap, har lika stor bakteriell tillgänglighet som metanol, som är en vanlig kolkälla vid olika denitrifikationsförsök. Potatismjöl (nativ stärkelse) fungerade inte som kolkälla.

Claims (5)

457 722 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Förfarande vid vattenrening med avlägsnande av kvävehaltigt material genom denitrifikation, n e t e c k n a t k ä n - därav, att nativ stärkelse modifie- ras kemiskt genom syrahydrolys, fysikaliskt genom förklistring eller enzymatiskt genom behandling med enzymet amylas och/eller amyloglykosidas, eller genom en kombination av dessa modifieringssätt, och att den modifierade stärkelsen tillsätts i en mängd som ger ett viktförhâllande mellan kol och kväve av åtmin- stone l,3:1 såsom kolhaltigt substrat för denitri- fikationsbakterier i en anaerob zon vid ett biologiskt reningssteg.

2. Förfarande enligt kravet l, n a t därav, k ä n n e t e c k - att syrahydrolysen utförs med klorväte- syra, svavelsyra, eller salpetersyra.

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, k ä n - t e c k n a t därav, att syrahydrolysen utförs en temperatur av 100-170°C, företrädesvis 130-l50°C, tryck-av l-S0 bar, företrädesvis 25-35 bar, och ett pH av O-6, företrädesvis l-2.

4. Förfarande enligt kravet l, t därav, n e vid ett vid k ä n n e t e c k - att den fysikaliska modifieringen utförs en temperatur av 50-200°C, företrädesvis 120-l40°C, under en tid av upp till 60 min, min. n a vid och 1-2 företrädesvis

5. Förfarande enligt kravet 4, n a t därav, k ä n n e t e c k - att den fysikaliska modifieringen inbe- griper förklistring av stärkelsen på en varm valstrumma, indunstning av den förklistrade stärkelsen och avskrap- ning av det förklistrade pulvret från valstrumman.