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Verfahren zur Gewinnung von stickstoffhaltigem Material und gegebenenfalls
Fett oder Öl aus Abwasser.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von trocKenem,
stickstoffhaltigem Material aus Abwasser und auch zur Gewinnung von gegebenenfalls
vorhandenem Fett oder Öl.
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Der Ausdruck "Abwasser" wird hier verwendet, um gewerbliche und häusliche
Abwässer jeder Art zu bezeichnen, darunter auch die exkrementhaltigen Abwässer aus
städtischen AbwasserkanälenO Das Ziel der erfindung besteht darin, ein derartiges
Verfahren zur Behandlung von Abwasser zu schaffen, das ein trockenes stickstoffhaltiges
Material, welches als Düngemittel oder möglicherweise als Viehfutter verwendet werden
kann, und /oder Fett undioder Öl daraus gewonnen werden kann.
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In einer Ausführungsform besteht die Erfindung in einem Verfahren
zur Gewinnung von trockenem, stickstoffhaltigem Material und gegebenenfalls vorhandenem
Fett oder Öl aus Abwasser, welches umfasst: Konzentrieren eines rohen Abwaeserachlamms
oder eines aktivierten Schlamms durch Verringerung seines Wassergehaltes, Unterwerfen
des konzentrierten Schlamms einer Gegenstromextraktion mit einem hydrophilen organischen
Lösungsmittel oder Gemisch von Lösungsmitteln in auteinanderfolgenden Stufen, und
Konzen
trieren des festen Materials in einem kleinen Anteil von
Lösungsmittel/Wasser-Gemisch vor seiner Weiterleitung zur nachfolgenden Stufe.
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Die Auswahl des Lösungsmittels für das Verfahren wird bestimmt durch
die Art des zu behandelnden Schlamms und die Verwendung, für welche das durch das
Verfahren gewonnen ne Material benutzt werden soll. Das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch
muss hydrophil sein und wenn das zu behandelnde Material aktivierter Schlamm ist,welcher
nicht einen grossen Anteil an Fett und/oder Öl enthält, braucht das Lösungsmittel
nicht imstande zu sein, Fett oder Öl zu lösen. Im Fall von rohem Abwasser, aus welchem
eine angemessene Menge an Fett und/oder Öl gewonnen werden kann, sollte das Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch imstande sein, das Fett und/oder Öl zu lösen. Typische
für die Zwecke der Erfindung geeignete Lösungsmittel schliessen ein Aceton, Methylalkohol,
Äthylalkohol, Isopropylalkohol und eine Mischung von Äthylalkohol, Athylacetat und
Isopropyläther im Volumverhältnis von 4 : 2 : lo Es ist erwünscht, dass das zu behandelnde
Material konzentriert wird, um so viel wie möglich überschüssiges Wasser zu entfernen
und dadurch die Menge an für die Sx-traktion erforderlichem Lösungsmittel zu verringern.
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Im allgemeinen wird bevorzugt, dass der Schlamm auf nicht weniger
als 5 Ges.* an Beststoffen konzentriert wird.
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Der Schlamm kann konzentriert werden durch utehenlassen zwecks Absetzens
und Abziehens von überschüssigem wasser, um ein Material zu hinterlassen, welches
annähernd 1 Gew.g an Feststoffen aufweist, Dieses Material wird dann durch einen
Zentrifugaldekantor oder eine andere geeignete Einrichtung geleitet, um den Feststoffgehalt
vorzugsweise auf mehr als 10 Gew.S zu bringen, aber niedrigere eststoffgehalte sind
auch zufriedenstellend. Das Optimum ist eine wirtschaftliche Auswägung zwischen
den kosten des erhalten3 eines höheren Feststoffgehaltes und der
Menge
an erforderlichem Lösungsmittel, Die Anzahl der erforderlichen Stufen, um ein geeignetes
Produkt zu erhalten, hängt von der Art des Rohmaterials und der Verwendung ab, für
welche das Verfahrensprodukt eingesetzt werden soll, Die Stufenzahl kann vermehrt
werden, um ein reineres Produkt zu gewährleisten, Im allgemeinen erfordert das Verfahren
mindestens drei Stufen und nicht mehr als fünf Stufen. Das Material wir; in jeder
Stufe in einem üblichen verschlossenen lVlischer gemischt. Die Verweilzeit in jeder
Stufe wird in grossem Masse bestimmt durch den Fettgehalt des zu behandelnden Materials
und wird meistens nicht 5 Minuten übersteigen.
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Wegen der feinteiligen Art der Feststoffe in dem Material ist eine
kurze Verweilzeit nur erforderlich, um Berührung zwischen den Feststoffen und dem
Fösungsmittel zu sichern, Die Feststoffe werden in einem kleinen Anteil der Lösungsmittel/Wasser-Mischung
in jeder Stufe konzentriert, bevor sie zu der nächstfolgenden Stufe weitergeleitet
werden, während die Plüssigeit zu der näghstvorhergehenden stufe geleitet wird.
Vorzugsweise wird die Konzentration in Zentrifugaldekantoren durchgeführt. In den
späteren stufen der Extraktion kann Konzentration oder Abtrennung durch Filtrieren
oder andere geeignete Mittel anstelle oder mit einem Zentrifugaldekantor bewirkt
werden Die verschiedenen Aspekte der Erfindung werden noch besser durch Bezugnahme
auf die folgenden Beispiele verstande.
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Beispiel 1 Rohes Abwasser wurde konzentriert durch Absitzenlassen
und anschliessendes Zentrifugieren unter Anfall von 750 g Schlamm. Der Schlamm wurde
einer Extraktion mit Lösungsmittel im Gegenstrom unter Verwendung eines Lösungsmittelgemisches
aus Äthylalkohol, Äthylacetat und Isopropyläther in einem Volumenverhältnis von
*:2:1 bei einer Verweilzeit von annähernd 5 Minuten in jeder Stufe
unterworfen. Das feste Material
wurde in einem kleinen enteil des
Lösungsmittel/Wasser-Gemisches am behlusse jeder Stufe konzentriert, wobei das Filtrat
zu der vorhergehenden Stufe und das feste Material zu d#er nachfolgenden stufe geleitet
wurde.
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Die angewendete Lösungsmittelmenge war 1260 g bei einer Wassermenge
in dem Schlamm von 631,0 g, was ein Lösungsmittel/Wasser-Verhältnis in Stufe 1 von
fast 2,0/1,0 ergab, Die Produktausbeuten waren: +22 Maschensieb : 47g Stickstoffgehalt
3,38% (N) äquivalent 21,1% Rohprotein -22 Maschensieb : 50 g Stickstoffgehalt 5,04#(N)
äquivalent 31,5% Rohprotein Gelöste Feststoffe: 3 g Fett/Öl : 19 g Insgesamt Feststoffe
und Fett :119 g Beispiel 2 Ein grosses Muster von abgesetztem Abwasserschlamm,welches
einen Anteil an aktiviertem Schlamm enthielt,wurde durch Zentrifugieren auf einen
schlamm mit einem arinähernden Gehalt von 7% Feststoffen konzentriert und einer
Lösungsniittelextraktion im Gegenstrom unter Verwendung von Aceton als Lösungsmittel
unterworfen.
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Ein Vierstufensystem, welches bei 50°C#5°C arbeitete, wurde angewendet.
Das iiösungsmittel/Wasser-Verhältnis war 1,78/1,0. Die Verweilzeit pro Stufe war
5 Minuten.
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Das feste Material wurde in einem kleinen Anteil des Lösungsnrittel/Wasser-#emisches
am Schluss jeder Stufe konzentriert, wobei das Filtrat in die vorhergehende und
das feste Material in die folgende Stufe geleitet wurde Die Produktausbeuten waren:
(I) Feststofi'e 377 g aus 6500 g Schlamm(5,8# des Schlamms) 9 Ein Muster dieser
Feststoffe ergab die folgenden Siebfraktionen:
+22 Maschensieb :
7g -22 +30 " 2g -30 +44 " 2g -44 " 50g 61g Somit war die -44 Maschenfraktion 82
der Gesamtfeststoffausbeute.
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Analyse der Feststoffe ergab: + 44 Maschensiebfraktion : 5,12% stickstoff
= 32,0% Rohprotein - 44 II : 8,43* Stickstoff = 52,7% Rohprotein Die erhaltenen
Gesamtausbeuten waren: Feststoffe : 377 g Gelöste Feststoffe : 33 g Fett/Öl : 50
g 460 g = 7,08* des Schlamms.
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Die -44 Maschensiebfraktion-Feststoffe wurden bakteriologisch geprüft
mit nachfolgendem Ergebnis: Plattenzählung 100000 pro g Coliform bacteria 1100 pro
g E.Coli keine Enterococci keine Staphylococcus aureaus keine Clostridium Welchii
keine Salmonella keine Shingella keine Beispiel 3 Etwa 10 1 abgesetzter aktivierter
Schlamm wurden in einer Versuchs zentrifuge zum Klären von #lüssigkeiten unter Entfernen
von Feststoffen konzerltriert, was 1144 g eines konzentrierten Schlamm ergab,welche#
5 ,75#/o Feststoffe enthielt.
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Der Schlammwurde einer bösungsmittel-Gegenstromextraktion mit Aceton
bei einem Lösungsmittel/Wasser-Verhältnis in Stufe 1 von 0,96/1,0 unterworfen. Das
feste Material wurde in einem kleinen Anteil des Lösungsmittel/ Wasser-Gemisches
am Ende jeder Stufe unter Verwendung eines Zentrifugaldekantors konzentriert und
die Flüssigkeit zu der vorhergehenden stufe und das feste Material zu der folgenden
Stufe geleitet. Kein Fett oder Öl wurde aus dem Lösungsmittel/Wasser-Gemisch am
Ende der Behandlung gewonnen. Die Ausbeute an trockenen J?eststoffen war 60g. Die
Analyse der Feststoffe ergab folgendes: Stickstoff io,o% Rohprotein (N x 6,25) 62,5%
Asche 17,7 In Säure unlösliche Asche - 4,8# Fasern 2,0 Calcium (Ca) 1,9 Phosphor
(P205) 5,7% Das feste Produkt wurde bakteriologisch mit nachstehendem Ergebnis geprüft:
Gesamtplattenzählung = 730000 Bakterien pro g Gesamt-Uoliform-Zählung = 20 Coliformbakterien/g
E. Coli - nicht ermittelt Salmonella - II II Enterococci- 1I Shigella - fl Staphylococci
?1 II Clostridium Welchii - nicht ermittelt.
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(1) 10 Bakterien pro g ist die normale obere Grenze bei Nahrungsmitteln
für menschlichen Verzehr.
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(II) Coliform-Bakterien sind in den meisten Nahrungsmit- -teln und
die in diesem Material gefundene Menge ist sehr; niedrig.
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(III) Abwesenheit von E.Coli zeigt Abwesenheit von unbekandelten Fäkalstoffen
an.
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(IV) In bakteriologischer Hinsicht ist kein Grund vorhandeln. warum
das Material nicht als Viehfutter verwendet
werden könnte.
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Das erfindungsgemässe Verfahren wird noch in den Pließschemen erläutert,welche
darstellen: Sigp 1: Dieses Fließschema zeigt das erfindungsgemässe Verfahren im
Zusammenhang mit einem üblichen Abwasserbehandlungsverfahren; Figo 2: dieses Fließschema
zeigt das erfindungsgemässe Verfahren im Zusammenhang mit einem üblichen Abwasserbehandlungsverfahren,
wobei auch noch aktivierter Schlamm mitbehandelt wird; Fig. 3: dieses Fließschema
zeigt das erfindungsgemässe Verfahren im Zusammenhang mit einer üblichen Behandlung
aktivierten Schlamms für flüssigen gewerblichen Abfall oder verdünntes Abwasser.