Verfahren zur Herstellung eines Dünge- und Bodenverbesserungsmittels
aus Sulfitablaugen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Dünge- und Bodenverbesserungamittels aus Sulfitablaugen, wobei die
Sulfitablauge durch Zusatz von Alkalien auf alkalische Reaktion eingestellt, mit
Mikroorganismen geimpft und einem Gärprozeß unterworfen wird. Beim Rochen
von Zellstoff nach dem Sulfitprozeß entstehen große Mengen an saurer, feste
Substanzen und nicht abgebaute
organische Bestandteile enthaltender
Sulfitablauge. Wegen der
durch Ablassen der Sulfitablauge in Gewässer verursachten
Wasserverunreinigung ist dieser große Anfall
an Sul,fitab-
lauge für dis Zellstoffindustrie ein erhebliches
Problem.
Man ist be$tr:bt, diesem Problem durch eine wirtschaftliche
Nutabamachung dir Bulfitablause abzuhelfen. Bin wirksamer
Weg w#,rs der, die Sulfitablaub für landwirtschaftliche
Zwecke, zum . Beispiel als Düngemittel weiter",zuarerarbeiten.
]en !st ein lierfah »-n@ zur Verarbeitung von Bulfita'ilauge
für
landwirtachaitliehe Zwecke bekannt, bei des die
Sxlfitahl«:
bei gleichzeitigr, *=hlüt der Einwirkung von
oxydieren
wirkenden Xikarebontiret~t wjrd, das heißt :ins asrob
_ .
d1@1ftt@t:,solaehedye
., `
Behandlung führt jedoch nur zu einem Abbau von 35 bis 40 % der
organischen Stoffe der Sulfitabläuge, so daß die behandelte Ablauge noch mehr als
die Hälfte urabgebauter organischer Substanzen enthält und, wenn sie nach der Behandlung
in ein Gewässer abgeführt wird, das Problem der Wasserverunreinigung weiterhin besteht.
Ferner werden bei diesem Verfahren als Impfmittel für die Sulfitablauge besonders
zu züchtende Reinkulturen einer oxydierend wirkenden Mikrobenart benötigt. Gemäß
einem anderen bekannten Verfahren wird Sulfitablauge einer anaeroben Vergärung unterzogen,
wobei ein pH-Wert von 6,7 angewendet und als impfmittel ein Fischteichschlamm verwendet
wird. Dieses Verfahren ist in der Praxis
kaum ausführbar, da die Dauer der anaeroben Vergärung in der
Größenordnung von etwa 3oo Tagen für eine Vergasung
der ,
organischen Substanzen in genügendem Ausmaß liegt. Darüber-
hinaus tritt keine Vergasung der in der Sulfitablauge
ent-
haltenen Ligninbestandteile ein, die vielmehr die Vergasung
der anderen Bestandteile bei der anaeroben Behandlung
der
Sulfitablauge behindern und deshalb vorher entfernt
worden
rüsten. .
luegehend von eines Verfahren der eingange genannten
Art
besteht die vorliegende ärtindung in *roter
Linie nun darin,
daß die au!` eineu pff-*ert von 7 btr lor 5 elngeutelite
SuIIit-
ablauae bei einer Iresperatur bin 6a°
C mit eines bakterien-
haltigen 7%ulnissahlsus einer karmumaen Abrranaerreini-
gunsssnIaae geispft und unter Jäelüftung
ichst einer
niw»ea »seb»s 11»»n S. 3 bin T #t=%a und a=-
schlie#ßen:einer anaerobe, Gärung in demselben bakterienhaltigen
.Milieu während einer Zeit bis zu etwa 5 Tagen unterworfen wird. Diese Verfahrensweise
der Vergärung der Sulfitablauge mit ein und demselben Impfmittel sowohl unter aeroben
Bedingungen als auch daran anschließend unter anaeroben Bedingungen führt zu dem
überraschenden und für die ]Praxis außerordentlicl nützlichen, großen Vorteil, daß
innerhalb einer kurzen Prozeßdauer von nur rund 5 Tagen ein im wesentlichen vollständiger
Abbau der Sulfitablauge einschließlich des Lignins erzielt wird. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil. ist der, daß ein Faulschlamm aus einer kommunalen Abwässerreinigungsanlage,
der ohnehin bei der Abwässerreinigung anfällt, als Impfmittel für.die Sulfitablauge
verwendet wird und mit große. Vorteil. angewendet werden kann, das heißt ein Impfmittel.mi._teiner
reichen Mischflora von Bakterien mit verschiedenen Entwicklungsmöglichkeiten in
verschiedenen Milieus (anaerobe oder aerobe Bedingungen, hoher-oder-neutraler pH-Wert,
Raumtemperatur oder Temperaturen bis 6o0 0). Für dieses Impfmittel für die
aerobe und anaerobe Gärungsstufe wurde ein pH-Wert von 7 bis 1o, 5: als besonders
vorteilhaft gefunden. Es hat sich_gezeigt, daB-mit.der erfindungsgemäßen Verfahrensweise
der Gehalt der Sulfitablauge-an organischer Substanz In einer effektvollen und"wirtschaftlichen
Weise unter Gewinnungseines als DUngemittel und Bodenvtrbesserun8emittel
verwendbaren:: Produktes abge«#gut werde . kam und
dabei gleichzeitig
andere wertvolle Produkte wie zum Bei- . spiel Essigsäure, Butanol, brennbare Gase
und Harzsäuren gewonnen werden können. Das bei dem Prozeß entstehende Abwasser ist
im wesentlichen von organischer Substanz befreit und hat außerdem einen neutralen
oder auf der alkalischen Seite liegenden pH-Wert, wodurch das Ablassen des Abwassers
in Gewässer ermöglicht wird, ohne gesundheitsschädliche Folgen oder ein Absterben
der Fische zu verursachen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß das Abwasser wegen
seines hohen Gehalts an für den Boden wertvollen Mikroorganismen unmittelbar als
wertvolles Bodenverbesserungs- . mittel verwendet werden kann. Vorteilhafterweise
wird der pH-Wert der Sulfitablauge durch Zusatz von kaustifiziertem Kalkschlamm
und/oder-Caleiumoxyd oder -Hydroxyd eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß kein
Bodensatz entsteht. Beim Abbau der organischen Stoffe können bisweilen-Säuren, insbesondere
Essigsäure, in derart großen. Mengen entstehen, daß die anaerobe Gärung aufgrund
des sinkenden pH-Wertes aufhört. Yorteilhafterweise wird daher weiterhin der pH-Wert
der Sulfitablauge während der anaeroben Gärung, wenn der pH-Wert die Neigung hat,
infolge der Essigsäurebildung zu fallen, durch Zusatz einer wässrigen Lösung von
Ammoniak eingestellt. Ferner kann das Verfahren vorteilhafterweise derart durchge-_
führt werden, daß die der aeroben Gärstufe neu zugeführte
Ablauge
mit einem bei der aeroben Gärung bereits gewonnenen Gärschlamm geimpft wird und
daß die in die anaerobe Gärstufe überführte Lauge mit einem bei einer vorherigen
anaeroben Gärung bereits gewonnenen Gärschlamm. geimpft wird. Auf diese Weise kann
die Bakterienkultur eines als Impfstoff bei den Gärungen eingesetzten Fäulnisschlammes
aus einer kommunalen Abwässerreinigungsanlage der besonderen Zusammensetzung der
als Nährboden verwendeten Sulfitablauge noch besser angepaßt werden. In der Zeichnung
ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. Die beim Kochen von Zellstoff nach dem Sulfitprozeß anfallende und
in einen Behälter i abgelassene Sulfitablauge wird in einen Neutralisationsturm
2 gepumpt, wo sie unter umrühren mit Kalk auf einal pH-Wert von etwa 9 bis '1 o
eingestellt wird. Von dem Neutralisationsturm 2 wird die Ablauge mit einer Temperatur
von etwa 6o° C in einen offenen Gärbottich 3 gepumpt, der mit Belüftungs- und Rührvorrichtungen,
zum Beispiel perforierten Rohrschlangen 4, und Dampfschlangen 5 zur etwaigen Erwärmung
versehen ist. Bei einer Temperatur von etwa 35 bis 6o0 C wird die Lauge mit abgeschiedenem
bakterienhaltigen Gärschlamm von einer vorherigen Gärung, der gegebenenfalls mit
neuem Gärschlamm aus einer kommunalen Abwässgrkläranlage ergänzt ist, geimpft. In
dem Bottich 3 wird die erste Stufe der Biolyse der Sulfitablauge
bei einer
Bakterienzahl von etwas $o % durchgeführt. Nach
etwa 5 bis
7 Stunden;, wenn etwa 3o % der organisches Substanzen
abz*T:i:Ua
worden sind; wird die teilweise abgebaute Lauge durch ein Ablaßventil
6 abgelassen und mittels einer Pumpe 7 einem zweiten belüfteten Gärbottich 8 zugeführt,
in dem die aerobe Gärung in einer Nachstufe durchgeführt wird. Nach dieser Gärung
wird die Lauge aus dem Bottich 8 einer nicht dargestellten Trennvorrichtung zugeführt,
in der der bei der aeroben Gärung gebildete bakterienhaltige Gärschlamm. abgeschieden
wird, welcher ganz oder teilweise in den ersten Gärbottich 3 zur Impfung der frisch
dem Bottich 3 aufgegebenen Ablauge zugeführt wird. Die aus der Trennvorrichtung
kommende flüssige Lauge wird durch eine nicht dargestellte Destilationsanlage geführt
zwecks Gewinnung beispielsweise von Essigsäure und Azeton. Die Lauge wird sodann
mittels einer Pumpe 9 einem geschlossenen Gärturm lo zugeführt, der zweckmäßig als
Gasglocke gebaut ist und mit Heizschlangen 11 sowie nicht näher dargestellten
versehen ist. In dem Gärturm io wird die Lauge mit einem frischen bakterienhaltigen
Gärschlamm aus einer kommunalen Abwasserkläranlage von der gleichen Art, wie er
in der aeroben Gärstufe verwendet wird, geimpft. Die
Bakterien können den in dieser Phase des Prozesses herrschen-
den anaeroben Verhältnissen angepaßt werden, indem nach
Einstellung von Gleichgewichtsbedingungen die Bakterien
dieser anaeroben Stufe abgetrennt und
zur Impfung von lauge
gerwendet werden, die den Gärturm. ia erneut zugeführt wird.
In dem Gärturm 1o werden die organischen Substanzen der lauge anaerob
bei einer Temperatur von etwa 3o bis 650 C endgültig abgebaut..Hierbei gelangen
die anwesenden Bakterien unter optimalen anaeroben Bedingungen zur starken Vermehrung,
wobei die Bakterienzahl auf ioo % steigt. Das entstehende methanhaltige Gasgemisch
wird durch eine Zeitung 12 in eine Gasglocke 13 abgeführt. Nach beendeter anaerober
Gärung, die bis zu etwa 5 Tagen in Anspruch nimmt, wird die lauge durch ein BodenablaBventil
14 abgelassen und durch eine Zeitung 15 in einen Behälter 16 gefördert.Process for the production of a fertilizer and soil improver from sulphite waste liquors. The invention relates to a method for producing a fertilizer and soil improver from sulphite waste liquors, the sulphite waste liquor being adjusted to an alkaline reaction by adding alkalis, inoculated with microorganisms and subjected to a fermentation process. When smelling cellulose after the sulphite process, large amounts of acidic, solid substances and sulphite waste liquor containing undegraded organic components are produced. Because of the caused by discharging the sulphite waste liquor into water
Water pollution is this great attack of sul, fitab-
lye is a significant problem for the pulp industry.
One is troubled by this problem by an economic one
Nutabamachung to help you with sulphite. I am more effective
Way w #, rs the, the sulphite leaves for agricultural
Purposes, for . Example as a fertilizer next ", zuarerarbeiten.
] en! st a lierf ah »-n @ for processing Bulfita'i l auge for
Agricultural purposes known, for which the S xlfitahl " :
at the same time , * = hlut the action of oxidize
acting Xikarebontiret ~ t wj rd, that is: ins asrob _.
d1 @ 1ftt @ t :, solaehedye
., `
Treatment only leads to a degradation of 35 to 40% of the organic substances in the sulphite waste liquor, so that the treated waste liquor still contains more than half of the originally degraded organic substances and, if it is discharged into a body of water after the treatment, the problem of water pollution continues consists. Furthermore, in this process, pure cultures of an oxidizing type of microbe to be cultivated in particular are required as inoculants for the sulphite waste liquor. According to another known method, sulphite waste liquor is subjected to anaerobic fermentation, a pH of 6.7 being applied and a fish pond sludge being used as an inoculant. This procedure is in practice hardly feasible, since the duration of the anaerobic fermentation in the
Order of magnitude of about 300 days for a gasification of the ,
organic substances is sufficient . About that-
in addition, there is no gasification of the
keep lignin constituents, which rather the gasification
the other ingredients in anaerobic treatment of the
Impair sulphite waste liquor and have therefore been removed beforehand
equip. .
on the basis of a procedure of the type mentioned above
the present description in the * red line now consists of
that the au! `pff- * ert of 7 btr lor 5 elngeutelite suIIit-
ablauae at an ir esperatur am 6a ° C with a bacterial
containing 7% ulnissahlsus of a kar mu maen Abrranaerreini-
gunsssnIaae geispft and Jä elüft ung a ichst
niw »ea» seb »s 11» » n p. 3 bin T # t =% a and a = -
close: is subjected to anaerobic fermentation in the same bacteria-containing environment for a period of up to about 5 days. This method of fermentation of the sulphite waste liquor with one and the same inoculant both under aerobic conditions and then subsequently under anaerobic conditions leads to the surprising and extremely useful, great advantage that within a short process time of only about 5 days an essentially Complete degradation of the sulphite waste liquor including the lignin is achieved. Another major benefit. is the fact that digested sludge from a municipal sewage treatment plant, which occurs anyway during sewage treatment, is used as an inoculant for the sulphite waste liquor and with a large amount. Advantage. can be used, that is, a vaccine with a rich mixed flora of bacteria with different development possibilities in different milieus (anaerobic or aerobic conditions, high-or-neutral pH-value, room temperature or temperatures up to 6o0 0 ) . For this inoculant for the aerobic and anaerobic fermentation stage, a pH of 7 to 10.5 has been found to be particularly advantageous. It has been shown that - with the procedure according to the invention - the organic matter content of the sulphite waste liquor is dealt with in an effective and economical manner while obtaining a product that can be used as a fertilizer and soil improver, and at the same time other valuable products such as For example, acetic acid, butanol, flammable gases and resin acids can be obtained.The waste water produced in the process is essentially freed from organic matter and also has a neutral or alkaline pH, which means that the waste water can be drained off is made possible in water, without harmful consequences or dying off the fish. It has furthermore been shown that the waste water can be used directly as a valuable soil improver because of its high content of microorganisms valuable for the soil. Advantageously, the pH Value of the sulphite waste liquor adjusted by adding causticized lime sludge and / or calcium oxide or hydroxide. This has the advantage that no sediment arises. When the organic substances are broken down, acids, especially acetic acid, can be so large. Quantities arise that the anaerobic fermentation ceases due to the falling pH value. Advantageously, the pH of the sulphite waste liquor is therefore further adjusted by adding an aqueous solution of ammonia during the anaerobic fermentation, if the pH has a tendency to drop as a result of the formation of acetic acid. Further, the method can advantageously such Runaway-_ are that the aerobic fermentation stage newly supplied waste liquor is seeded with a previously obtained during the aerobic fermentation fermented sludge and fermentation sludge that transferred to the anaerobic fermentation stage leach with an anaerobic in a previous fermentation already gained leads, . is vaccinated. In this way, the bacterial culture of a putrefactive sludge from a municipal sewage treatment plant used as a vaccine in fermentation can be adapted even better to the particular composition of the sulphite waste liquor used as a nutrient medium. The drawing shows an example of a device for carrying out the method according to the invention. The sulphite waste liquor obtained after the sulphite process during the cooking of pulp and drained into a container i is pumped into a neutralization tower 2, where it is adjusted to a pH of about 9 to 10 with lime while stirring. From the neutralization tower 2, the waste liquor is pumped at a temperature of about 60 ° C. into an open fermentation vat 3 which is provided with aeration and stirring devices, for example perforated pipe coils 4, and steam coils 5 for possible heating. At a temperature of around 35 to 60 ° C, the liquor is inoculated with separated bacteria-containing fermentation sludge from a previous fermentation, which is optionally supplemented with new fermentation sludge from a municipal sewage treatment plant. In the vat 3, the first stage of the biolysis of the sulphite waste liquor is at one Bacteria count of about $ o% carried out. After about 5 to
7 hours; if about 3o% of the organic substances are deducted * T: i: Ua
have been; the partially degraded liquor is drained through a drain valve 6 and fed by means of a pump 7 to a second aerated fermentation vat 8 in which the aerobic fermentation is carried out in a subsequent stage. After this fermentation, the liquor from the vat 8 is fed to a separating device (not shown) in which the fermentation sludge containing bacteria is formed during aerobic fermentation. is deposited, which is wholly or partially fed into the first fermentation vat 3 for inoculation of the waste liquor freshly added to the vat 3. The liquid alkali coming from the separating device is passed through a distillation plant (not shown) for the purpose of obtaining, for example, acetic acid and acetone. The liquor is then fed by means of a pump 9 to a closed fermentation tower lo, which is expediently built as a gas bell and with heating coils 11 and not shown in detail is provided. In the fermentation tower io, the liquor is inoculated with a fresh fermentation sludge containing bacteria from a municipal sewage treatment plant of the same type as is used in the aerobic fermentation stage. the Bacteria can dominate in this phase of the process-
to be adapted to the anaerobic conditions by after
Establishing equilibrium conditions for the bacteria
separated from this anaerobic stage and used for inoculation of caustic solution
used to make the fermentation tower. is generally fed again.
In the fermentation tower 1o, the organic substances of the lye are finally broken down anaerobically at a temperature of around 3o to 650 C. The bacteria that are present multiply under optimal anaerobic conditions, with the number of bacteria increasing to 100%. The resulting methane-containing gas mixture is discharged through a newspaper 12 into a gas bell 13. After anaerobic fermentation has ended, which takes up to about 5 days, the liquor is drained through a bottom drain valve 14 and conveyed through a newspaper 15 into a container 16.