DE1467382C - Verfahren zur Herstellung eines Dünge- und Bodenverbesserungsmittels aus Sulfitablauge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünge- und Bodenverbesserungsmittels aus Sulfitablauge durch Vergärung von auf alkalische Reaktion eingestellter und mit bakterienhaltigen Stoffen geimpfter Sulfitablauge und Abtrennung des als Dünge- und Bodenverbesserungsmittel dienenden Gärschlamms von der Lauge.

Beim Kochen 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 Sulfitablauge für die Zellstoffindustrie ein erhebliches Problem. Man ist bestrebt, diesem Problem durch eine wirtschaftliche Nutzbarmachung der Sulfitablauge abzuhelfen. Ein wirksamer Weg wäre der, die Sulfitablauge für landwirtschaftliche Zwecke, z. B. als Düngemittel weiterzuverarbeiten.

Es ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Sulfitablauge für landwirtschaftliche Zwecke bekannt, bei dem die Sulfitablauge bei gleichzeitiger Durchlüftung der Einwirkung von oxydierend wirkenden Mikroben ausgesetzt wird, d. h. einem aerob ablaufenden Prozeß unterzogen wird. Eine solche aerobe Behandlung führt jedoch nur. zu einem Abbau von 35 bis 40% der organischen Stoffe der Sulfitablauge, so daß die behandelte Ablauge noch mehr als die Hälfte unabgebauter 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 300 Tagen für eine Vergasung der organischen Substanzen in genügendem Ausmaß liegt. Darüber hinaus tritt keine Vergasung der in der Sulfitablauge enthaltenen Ligninbestandteile ein, die vielmehr die Vergasung der anderen Bestandteile bei der anaeroben Behandlung der Sulfitablauge behindern und deshalb vorher entfernt werden müßten.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art besteht die vorliegende Erfindung in erster Linie nun darin, daß die auf einen pH-Wert zwischen 7 und 10,5 eingestellte Sulfitablauge bei einer Temperatur von etwa 35 bis 60° C mit einem bakterienhaltigen Faulschlamm aus einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage geimpft, während 5 bis 7 Stunden einer aeroben Vergärung und anschließend während einer Zeit bis zu etwa 5 Tagen einer anaeroben Vergärung unterworfen wird, worauf der von der Lauge abgetrennte Gärschlamm zur Entfernung der Essigsäure mit einer Mineralsäure behandelt 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 außerordentlich nützlichen, großen Vorteil, daß innerhalb einer kurzen Prozeßsauer 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 großem Vorteil angewendet werden kann, d. h. ein Impfmittel mit einer reichen Mischflora von Bakterien mit verschiedenen Entwicklungsmöglichkeiten in verschiedenen Milieus (anaerobe oder aerobe Bedingungen, hoher ίο oder neutraler pH-Wert, Raumtemperatur oder Temperaturen bis 6O⁰C). Für dieses Impfmittel für die aerobe und anaerobe Gärungsstufe wurde ein pH-Wert von 7 bis 10,5 als besonders vorteilhaft gefunden.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise der Gehalt der Sulfitablauge an organischer Substanz in einer effektvollen und wirtschaftlichen Weise unter Gewinnung eines als Düngemittel und Bodenverbesserungsmittel verwendbaren Produktes abgebaut werden kann und daß dabei gleichzeitig andere wertvolle Produkte wie z. B. 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 Bodenverbesserungsmittel verwendet werden kann.

Vorteilhafterweise wird der pH-Wert der Sulfitablauge durch Zusatz von kaustifiziertem KaIkschlamm (ein bei der Sulfatzellstoffindustrie anfallendes, calciumcarbonathaltiges Abfallprodukt) und/oder Calciumoxyd 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 auf Grund des sinkenden pH-Wertes aufhört. Vorteilhafterweise 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 durchgeführt 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 Suli'itprozeß anfallende und in einen Behälter ( abgelassene Sulfitablauge wird in einen Neutralisationsturm 2 gepumpt, wo sie unter Umrühren mit Kalk auf einen pH-Wert von etwa 9 bis 10 eingestellt wird. Von dem Neutralisationsturm 2 wird die Ablauge mit einer

Temperatur von etwa 60°C in einen offenen Gärbottich 3 gepumpt, der mit Belüftungs- und Rührvorrichtungen, z. B. perforierter Rohrschlangen 4, und Dampfschlangen 5 zur etwaigen Erwärmung versehen ist. Bei einer Temperatur von etwa 35 bis 6O⁰C wird die Lauge mit abgeschiedenem bakterienhaltigen Gärschlamm von einer vorherigen Gärung, der gegebenenfalls mit neuem Gärschlamm aus einer kommunalen Abwässerkläranlage ergänzt ist, geimpft. In dem Bottich 3 wird die erste Stufe der Biolyse der Sulfitablauge bei einer Bakterienzahl von etwa 80% durchgeführt. Nach etwa 5 bis 7 Stunden, wenn etwa 30% der organischen Substanzen abgebaut 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 zügeführt, 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 dar- · gestellte Destillationsanlage geführt zwecks Gewinnung beispielsweise von Essigsäure und Azeton.

•Die Lauge wird sodann mittels einer Pumpe 9 einem geschlossenen Gärturm 10 zugeführt, der zweckmäßig als Gasglocke gebaut ist und mit Heizschlangen 11 sowie nicht näher dargestellten Rührvorrichtungen versehen ist. In dem Gärturm 10 wird die Lauge mit einem frisch bakterienhaltigen Gärschlamm aus einer kommunalen Äbwasserkläranlage von der gleichen Art, wie er in der aeroben Gärstufe verwendet wird, geimpft. Die Bakterien können den in dieser Phase des Prozesses herrschenden anaeroben Verhältnissen angepaßt werden, indem nach Einstellung von Gleichgewichtsbedingungen die Bakterien dieser anaeroben. Stufe abgetrennt und zur Impfung von Lauge verwendet werden, die dem Gärturm 10 erneut zugeführt wird.

In dem Gärturm 10 werden die organischen Substanzen der Lauge anaerob bei einer Temperatur von etwa 30 bis 65°C endgültig abgebaut. Hierbei gelangen die anwesenden Bakterien unter optimalen anaeroben Bedingungen zur starken Vermehrung, wobei die Bakterienzahl auf 100% steigt. Das entstehende methanhaltige Gasgemisch wird durch eine Leitung 12 in eine Gasglocke*13 abgeführt. Nach beendeter anaerober Gärung, die bis zu etwa 5 Tagen in Anspruch nimmt, wird die Lauge durch ein Bodenablaßventil 14 abgelassen und durch eine Leitung 15 in einen Behälter 16 gefördert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dünge- und Bodenverbesserungsmittels aus Sulfitablauge durch Vergärung von auf alkalische Reaktion eingestellter und mit bakterienhaltigen Stoffen geimpfter Sulfitablauge und Abtrennung des als Dünge- und Bodenverbesserungsmittel dienenden Gärschlamms von der Lauge, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen pH-Wert zwischen 7 und 10,5 eingestellte Sulfitablauge bei einer Temperatur von etwa 35 bis 6O⁰C mit einem bakterienhaltigen Faulschlamm aus einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage geimpft, während 5 bis 7 Stunden einer aeroben Vergärung und anschließend während einer Zeit bis zu etwa 5 Tagen einer anaeroben Vergärung unterworfen wird, worauf der von der Lauge abgetrennte Gärschlamm zur Entfernung der Essigsäure mit einer Mineralsäure behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfitablauge durch Zusatz von kaustifiziertem Kalkschlamm und/oder Calciumoxyd bzw. Calciumhydroxyd auf einen pH-Wert zwischen 7 und 10,5 eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfitablauge während der anaeroben Vergärung durch Zusatz von wäßriger Ammoniaklösung auf einen pH-Wert zwischen 7 und 10,5 eingestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen