DK146001B - Fremgangsmaade til ved ionbytning at ekstrahere oploest,isaer proteinoest,materiale fra en vaeske - Google Patents

Description

o 1 146001

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til ved ionbytning at ekstrahere opløst materiale fra en væske, især til brug ved rensning af spildevandsstrømme og udvinding af forurenende materiale af animalsk- og vegetabilsk oprin-5 delse fra sådanne strømme.

Der er tidligere blevet foreslået at rense flydende spildevandsstrømme ved at lede sådanne gennem et statisk lag ionbyttermateriale, som derefter skal regenereres før genanvendelse.

10 Ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes en frem gangsmåde til ved ionbytning at ekstrahere opløst materiale, især proteinøst materiale, fra en væske, hvilken fremgangsmåde er af den art, hvor man anvender en partikelformet cellu-loseionbytter, som i en reaktionszone bringes i kontakt med 15 væsken, hvorefter ved ionbytterindvirkning med ionbytteren ekstraheret materiale skilles fra den fremkomne suspension af omsat ionbytter og behandlet væske, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at ionbytterindvirkningen foretages under omrøringsbetingelser, som frembringes ved hjælp af omrørings-20 organer anbragt i reaktionszonen og med direkte virkning på suspensionen af ionbytterpartikler og væske i denne zone og/eller ved hjælp af organer til fremkaldelse af hvirvelstrømsbetingelser i reaktionszonen og/eller ved hjælp af organer til at indføre væsken i zonen gennem en eller flere dyser.

25 Ved den kendte teknik, hvor man hidtil har benyttet ionbytterfremgangsmåder under anvendelse af cellulosematerialer, har disse konventionelt været udført i såkaldt fikserede eller statiske lejer, i hvilke væsken, som skal behandles, løber gradvis gennem et pakket leje eller lag af partikelformet 30 celluloseionbytter.

Denne udformning er benyttet, fordi cellulosematerialer, når de nedsænkes i væsker, vil kvælde, hvorved der dannes porøse strukturer, som i mekanisk henseende kun er ganske svage, og man har derfor forventet,at de forholdsvis høje for-35 skydningsbelastninger, der som bekendt forekommer i omrørte systemer, ville få det mekanisk svage, kvældede materiale hid- 2 148001 o rørende fra væskeabsorptionen til at gå itu under dannelse af en høj andel af uacceptabelt fine partikler, og at slutresultatet ville blive en viskos opløsning eller gel, som ikke kunne behandles, håndteres eller videreforarbejdes. Herved 5 ville et system ikke kunne drives med selektiv recirkulation af ionbytter efter partikelstørrelse, da resultatet ville blive et økonomisk uacceptabelt tab af ikke-recirkulerede, fine partikler.

I US-patentskrift nr. 3.697.419 beskrives anvendelsen 10 af en seerlig type celluloseionbytter ved rensning af flydende spildafløb, men kun i et system med såkaldt "statisk leje", der hidtil er blevet konsekvent anvendt til celluloseionbyt-tere.

Ganske vist er det allerede foreslået at benytte om-15 røringsbetingelser til brug ved ionbytterfremgangsmåder, jfr. for eksempel US-patentskrift nr. 2.697.724. Imidlertid anføres intet som helst om muligheden for endsige angives forskrift for brugen af celluloseionbyttere ved fremgangsmåder af denne type. Dette sidstnævnte US patentskrift anviser kun 20 amin-phenol-formaldehydharpikser og anioniske harpikser af polystyrenstypen (Amberlite ITA 400) som ionbyttere. Disse adskiller sig imidlertid ganske kraftigt fra celluloseionbyttere i flere vigtige henseender, idet de kun har lav væskeabsorptionskapacitet, men høj mekanisk styrke, hvilket tid-25 ligere blev anset for at være væsentlige faktorer, såfremt en ionbytter skal modstå den forholdsvis kraftige forskydnings-belastning, der ifølge sagens natur hænger sammen med omrøringsbetingelser.

En kombination af disse to typer teknik har imidler-30 tid ikke været forsøgt, da den fremherskende mening blandt fagfolk inden for dette område af teknikken hidtil har været, at man ved en fremgangsmåde, hvor strømningen foregår under omrøringsbetingelser således som nu specificeret ifølge opfindelsen, ikke skulle forvente, at denne ville forløbe til-35 fredsstillende med cellulosematerialer som ionbytter.

o 3 146001 Således som nu defineret ifølge opfindelsen indebærer de anførte omrøringsmetoder nemlig alle en høj lokal energitilførsel (f.eks. i den umiddelbare nærhed af et mekanisk turbinehjul eller skovhjul eller en dyse eller ventil indrettet 5 til hurtig befordring af indkommende væske). Ved en typisk udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan partiklernes maksimale forskydningshastighed således være ca.

400 gange så høj som den, der forekommer i et typisk system, som opererer med fikseret leje.

10 Det må derfor kraftigt understreges, at på baggrund af den kendte teknik måtte en fagmand altså tværtimod have forventet, at celluloseionbyttere ikke kunne påregnes at fungere tilfredsstillende under sådanne betingelser, og at der ville opstå alvorlige problemer hidrørende fra cellulosematerialets 15 søndermaling eller findeling.

Bedømt på denne baggrund er det således helt uventet, at anvendelsen af celluloseionbyttere alligevel med held lader sig anvende i omrørte systemer og herved frembyder fordele, som nu i mellemtiden er påvist, især følgende: 20 a) Der forekommer ingen blokeringsproblemer.

b) Der forekommer ingen problemer med “spor" eller "kanaldannelse".

c) Der opnås højere strømningshastigheder.

d) Der sikres langt bedre tolerance for suspenderede 25 faststoffer.

e) Når hovedmassen af ionbytteren regenereres og derpå recirkuleres til behandling af yderligere mængder væske, gør fremgangsmåden ifølge nærværende opfindelse det muligt at behandle et overraskende stort rumfang væske pr.

30 enhedsrumfang ionbytter. I et typisk tilfælde har det således faktisk været nødvendigt at benytte seks gange mere celluloseionbytter til at behandle en given mængde væske i et system med pakket eller fikseret leje sammenlignet med tilsvarende udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 35 der opererer med en omrørt suspension. Det er her vigtigt at notere, at ved en fremgangsmåde med fikseret leje kan ion- o 146001 4 bytteren ikke fjernes fra reaktionszonen med henblik på regenerering, der derfor må finde sted in situ. Cirkulation af ionbytteren er i praksis helt umulig. I modsætning hertil vil fremgangsmåden ifølge opfindelsen tillade regelmæssig 5 udtagelse, regenerering og recirkulation af cellulosematerialet, hvilket giver en overraskende stor forøgelse af dets effektive udnyttelse.

f) Da de omrørte cellulosepartikler kan fjernes fra behandlingszonen med en hvilken som helst ønsket hastighed 10 og i ethvert ønsket omfang, og da frisk cellulose kan indføres i reaktionszonen med en hvilken som helst hastighed og i hvilken som helst grad, kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen altså gennemføres på ægte kontinuerligt grundlag, dvs. både med en kontinuerlig væskestrøm til behandling og ion-15 bytterstrøm ind i og gennem behandlingszonen. Dette frembyder på sin side mulighed for nøje at styre eller regulere fremgangsmåden til frembringelse af et produkt med konstant kvalitet.

Denne foranstaltnings tekniske betydning er hel klar.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen afhjælpes de 20 ulemper, der er forbundet med statiske ionbytningsbehandlingssystemer, herunder blokering, uønsket høj strømningsmodstand, især i dybe lag, og relativ lav tolerance overfor fast materiale suspenderet i væsken. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen undgås endvidere den uønskede kanalisering af den strømmende 25 væske, som kan optræde i et system med statiske lag, og man opnår bedre udnyttelse af ionbytteren.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen behandles navnlig spildevands- eller affaldsstrømme. Det opløste materiale omfatter da organiske forurenende stoffer, især proteinholdigt 30 materiale,* men fremgangsmåden er også egnet til andre rensningsformål, f.eks. rensning af vand til husholdningsbrug, og til at ekstrahere værdifulde materialer fra væsker, f.eks.

. inden for fødevareindustrien.

Et særligt træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen 35 er, at restkoncentrationen af opløst materiale i afgangsvæsken kan gøres relativt konstant til forskel fra de tidligere foreslåede systemer, hvor restkoncentrationen har tendens til at 5 o 146001 variere væsentligt, da disse involverer skiftevis ionbytning og regenerering. Da størsteparten af det regenererede materiale recirkuleres til behandling af yderligere væske ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, tillader denne behandling af et 5 overraskende stort rumfang væske pr. enhedsrumfang ionbytter.

Fordelagtigt recirkuleres praktisk taget hele mængden af brugt ionbytter, som er separeret fra den behandlede væske.

I visse tilfælde kan den brugte ionbytter, som bærer det ekstraherede stof, imidlertid være et nyttigt udgangsmateriale 10 ved andre fremgangsmåder, ved hvilke stoffet modificeres, medens ionbytteren virker som bærer derfor. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man derfor undlade regenerering eller recirkulering af en del af den brugte ionbytter i sådan sammenhæng.

15 Omrøringsbetingelser i ionbytterbehandlingszonen frem bringes fordelagtigt ved direkte mekanisk indvirkning. Omrøringen kan således f.eks. fremkaldes ved hjælp af propeller, der kan være arrangeret til at foretage roterende eller svingende bevægelse, alt efter ønske. Fortrinsvis er propellernes 20 blade af strømlinet tværsnit for at formindske deres slidvirkning på den granulære ionbytter. Eventuelt kan ionbytningsbehandlingen gennemføres i en beholder, der selv holdes i omrøring ved hjælp af ydre hjælpemidler, eller i en beholder, hvis indhold omrøres ved indvirkning af en ultralydsvibrator.

25 I stedet for at anvende direkte mekaniske hjælpemidler kan omrøringen frembringes ved at lede luft gennem reaktionsblandingen i behandlingszonen. Anvendelse af luftning er især fordelagtig, idet den resulterende fluidiserende virkning på en granulær eller fibrøs ionbytter vil lette dennes strømning 30 og fremme god kontakt mellem ionbytteren og væsken. Yderligere kan luftning være at foretrække for direkte mekanisk indvirkning, hvor ionbytteren er særlig slidfølsom.

Sædvanligvis vil luft være den mest velegnede gas til luftning. Til nogle anvendelser kan luft imidlertid være uøns-35 ket som følge af uheldig eller skadelig oxidation af det opløste materiale, som skal ekstraheres,og/eller af ionbytteren o 146001 6 selv. Hvor det f.eks. er ønsket at udvinde opløste proteiner, kan·oxidation være særdeles uønsket. I sådanne tilfælde kan fluidisering fremkaldes med nitrogen eller en anden indifferent gas. Dog må det bemærkes, at luftning kan føre til flotation 5 af fine ionbytterpartikler, hvilket reducerer disses effektive udnyttelse.

En yderligere mulighed er at fremkalde omrøring ved at etablere en turbulent strøm af væske og ionbytter, som kan ledes gennem en rørreaktor eller en labyrintbeholder forsynet 10 mec^ horisontale eller vertikale prelplader. Labyrintbeholdere har den fordel, at kontakttiden mellem reaktanterne er lettere at styre end i en omrørt tank uden prelplader. Der kan imidlertid opstå vanskeligheder på grund af faste materialers tendens til at aflejres i overdreven grad i labyrintbeholdere, og det 15 kan være ønskeligt at anbringe yderligere prelplader for at formindske dannelsen af strømhvirvler og/eller at tilvejebringe separate omrørerer.

Omrøringsbetingelser kan også fremkaldes ved hjælp af hvirvelstrømsorganer, f.eks. ved at tvinge væsken til at strømme 20 skråt ind i behandlingsbeholderen. Ionbytteren kan så tilføres beholderen ovenfra.

I nogle tilfælde kan der fremkaldes tilstrækkelig omrøring ved at indføre væsken i behandlingsbeholderen gennem blænde-organer med snæver åbning.

25 Det kan i nogle tilfælde være fordelagtigt at vælge en kombination af to eller flere af ovenstående metoder til frembringelse af omrøringsbetingelser i behandlingszonen. Behandlingszonen kan f.eks. være anbragt i et generelt rørformet vertikalt kammer med propeller eller andre mekanisk omrøringsor-30 ganer anbragt i forskellig højde. Under drift strømmer blandet væske og ionbytter nedad gennem reaktionskammeret og forbi omrøren eller omrørerene.

Selvom det sædvanligvis foretrækkes at holde behandlingszonen under kontinuerte omrøringsbetingelser, kan det somme 35 tider være fordelagtigt at afbryde omrøringen med intervaller eller at arbejde med pulserende drift.

7 146001 o

Der kan anyendes mere end én behandlingsbeholder, og i sådanne tilfælde kan disse opstilles i række og/eller parallelt. Antallet og opstillingen af behandlingsbeholderne, der skal anvendes, vil i hver enkelt tilfælde afhænge af naturen og 5 koncentrationen af det opløste materiale, som skal ekstraheres, og af ionbytterens type.

Især i tilfælde med visse affalds- eller spildvands-strømme kan det være nødvendigt eller ønskeligt at regulere væskens pH-værdi i behandlingsbeholderen eller -beholderne.

10 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ionbytteren i overvejende grad fyldt med ekstraheret stof, inden den når separatoren. I modsætning hertil foregår adskillelsen af ionbytter fra behandlet væske i et system med statisk lag og i de kendte modstrømsystemer kun i et delområde af selve be-15 handlingszonen, hvilket fører til ufuldstændig udnyttelse af ionbytteren. Endvidere gøres der i sådanne tidligere foreslåede systemer udelukkende brug af aflejring til opnåelse af adskillelse, og dette kan være utilstrækkeligt, hvor der anvendes ionbytterpartikler med lav vægtfylde. Fremgangsmåden 20 ifølge opfindelsen fører ikke blot til optimal udnyttelse af ionbytteren, men muliggør tillige anvendelse af den mest velegnede adskillelsesmetode i hvert enkelt tilfælde.

Ionbytterens gennemsnitsopholdstid i behandlingszonen er fordelagtigt fra 2 til 60 minutter.

25 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan separatoren omfatte et filter, f.eks. et roterende vakuumfilter, hensigtsmæssigt et parallelarrangement af mindst to filterbokse, hvoraf den ene eftervaskes, medens den anden anvendes til filtrering. Separatoren kan i stedet for omfatte en aflejringstank 30 eller en centrifuge.

Et fordelagtigt arrangement, hvor der anvendes en aflejringstank, der fortrinsvis er tilspidset nedad, omfatter en vertikåLt anbragt, sædvanligvis rørformet behandlingsbeholder, der forneden munder ud i aflejringstanken.

35 146001 ο δ Sædvanligvis er fuldstændig adskillelse af ionbytteren fra væsken uigennemførlig, men restmængden af behandlet væske i blanding med ionbytter, som forlader separatoren, kan gøres relativt lille ved den her omhandlede fremgangsmåde. Det er 5 fordelagtigt, at brugt ionbytter kun forlader behandlingszonen i suspension i den behandlede væske. Et i det væsentlige parallelt strømningssystem sf denne type har den fordel, at der kun behøves én separator. I de tidligere modstrømssystemer kræves der derimod to adskillelseszoner, selv når der kun anvendes 10 én ionbytter, nemlig en til hovedadskillelsen, der optager et område i behandlingstanken selv, og en anden til opslæmningen, der forlader bunden af behandlingsbeholderen.

Ionbytteren er fordelagtigt et slidbestandigt granulært fast stof, der fortrinsvis har en gennemsnitspartikelstørrelse 15 i området fra 50 til 100 mesh (B.S.S.). Ionbytterens vægt-fylde kan ligge i området 1,05 til 1,50 g/cm .

Såfremt det ønskes, kan der anvendes to eller flere par-tikkelformede ionbyttere med forskellige (eller fortrinsvis modsatte) aflejringskarakteristika, som hver fjernes fra blandings-20 beholderen (suspenderede i behandlingsvæsken) på et tilsvarende niveau. Der kan således f.eks. anvendes en kationbytter, der aflejres hurtigt, i forbindelse med en anionbytter, der aflej res langsomt eller er floterbart. De blandede faste ionbyttere kan tilføres i et centralt område af behandlingsbeholderen, 25 hvorefter den hurtigt aflejrede samler sig på beholderens bund og fjernes derfra, og den langsomt aflejrede forbliver i beholderens centrale dele eller bringes til at strømme opad ved indvirkning af flotationshjælpemidler. Der forefindes et individuelt adskillelses- og regenereringssystem for hver ionbyt-30 tertype.

Ionbytteren er baseret på cellulose og er fortrinsvis en aktiveret regenereret cellulose eller cellulosederivat fremstillet som beskrevet i beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 3638/72. Ved denne fremgangsmåde omsættes en cellulose 35 med en egnet aktiveringsforbindelse, f.eks. diethylaminoethyl-chlorid, på et passende trin inden den endelige regenerering.

9 o 146001

Ionbyttere fremstillet på denne måde er særlig anvendelige til brug ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, idet de har god mekanisk stabilitet, relativt stort effektivt areal og relativ høje ionbytningskapaciteter for 5 store ioner såsom proteinafledede ioner. Ionbytteren kan i stedet for være fremstillet som beskrevet i engelsk patentskrift nr. 1.226.448.

Udtrykket "regenereret cellulose" refererer til naturcellulose, der er opløseliggjort og fældet i ønsket form.

10 Det skal fremhæves, at "regenereret" i denne betydning er helt forskellig fra oparbejdningen af brugt ionbytter med henblik på genanvendelse. Regenerering af ionbytter i denne sidstnævnte betydning kan gennemføres ved blot at kontakte ionbytteren med et egnet regenereringsmiddel såsom natriumhydroxid eller hav-15 salt.

Det er naturligvis klart, at valget af ionbytter i nogen grad vil være påvirket af naturen af det opløste materiale, som skal ekstraheres fra væsken.

Regenereringen af brugt ionbytter kan også gennemføres 20 under omrøringsbetingelser. Der kan i stedet for anvendes et system med et statisk lag, eller det brugte materiale kan simpelt hen udblødes med en regenereringsopløsning. Eluatet fra regenereringssystemet indeholder det opløste materiale, der oprindeligt er ekstraheret fra væsken, og som kan udvindes på 25 egnet måde. Passende regulering af eluatets pH-værdi vil sædvanligvis være tilstrækkeligt til at bevirke udfældning af det ekstraherede materiale, og denne udvindingsmetode er særlig anvendelig i tilfælde af proteinholdige og fedtagtige materialer.

30 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særdeles velegnet til kontinuerlig drift, og der er fortrinsvis en kontinuert strøm af væske og ionbytter til og gennem behandlingszonen.

I nogle tilfælde kan hastigheden for fjernelse af behandlet væske og brugt ionbytter fra behandlingszonen være sådan, at 35 der tillades periodisk afbrydelse i tilførelsen af frisk ionbytter og/eller væske til behandling, men fremgangsmåden om- 10 o U6001 fatter fortrinsvis kontinuert tilførsel af frisk ionbytter og væske til behandlingszonen og kontinuert fjernelse af behandlet væske blandet med hovedsagelig brugt ionbytter fra denne zone. Kontinuerte udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge 5 opfindelsen er særlig fordelagtige, fordi de er let regulerbare. Ved således at kontrollere sammensætningen af den behandlede væske fra behandlingszonen og foretage passende regulering af hastigheden for tilførsel af ionbytterharpiks og/eller væske til behandling kan man holde den behandlede væskes sammensæt-10 ning praktisk taget ensartet.

Inden væsken underkastes den her omhandlede ionbytter-behandling, kan det være nødvendigt at underkaste den grovrensning til fjernelse af suspenderede faste stoffer. En sådan forrensning kan omfatte gennemledning af væsken gennem en 15 grovsigte, en fedtfælde og/eller filtreringsapparater. Da den her omhandlede omrørte zone imidlertid har en ret høj tolerance med hensyn til faste stoffer, er der tilsvarende mindre behov for forudgående fjernelse.af faste stoffer sammenlignet med f.eks. et system med statisk lag.

20 Efter at have undergået ionbytterbehandling ved fremgangs måden ifølge opfindelsen kan den behandlede væske underkastes yderligere rensning og/eller behandling for eksempel chlore-ring, fjernelse af opløst gas, fjernelse af organiske materialer ved hjælp af aktivt kul eller katalytisk oxidation, 25 f.eks. ved luftning under biologisk indvirkning. Flere sådanne behandlinger kan anvendes. Endvidere eller alternativt kan afgangsstrømmen underkastes yderligere ionbytterbehandling, som kan gennemføres i et konventionelt statisk lag eller ved at gentage fremgangsmåden ifølge opfindelsen. I sidstnævnte 30 tilfælde kan regenerering af ionbytteren efter den yderligere ionbytterbehandling gennemføres i det samme system som anvendes til regenerering ved hovedprocessen. Fordelingen af regenereret ionbytter til disse systemer kan reguleres efter behov.

Hvis der i stedet anvendes to forskellige typer ionbyttere 35 ved de to behandlinger, er det dog nødvendigt med separate regenereringssysterner.

o 11 146001

Ionbytteren kan ved fremgangsmådens udøvelse efter ønske suppleres med eller erstattes af frisk ionbytter.

I det følgende forklares flere udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen mder henvisning til tegningen, 5 hvor fig. 1, 2 og 4-6 viser strømningsdiagrammer for fem forskellige udførelsesformer for fremgangsmåden, fig. 3 viser et lodret snit i en behandlingsbeholder, der er egnet til anvendelse ved den udførelsesform, der er illustreret i fig.· 2, og 10 fig· 5 viser et lodret snit i en alternativ behandlingsbeholder.

I fig. 1 ledes spildevand til en behandlingsbeholder 1, hvor det blandes med ionbytter. Beholderen 1 er vist forsynet med en mekanisk omrører 2, men andre omrøringshjælpemidler kunne anvendes, f.eks. luftning eller hvirvelorganer. Inden 15 strømmen når beholderen 1, kan den ledes gennem en sigte til fjernelse af suspenderet materiale, f.eks. størknede fedtstoffer, agglomerater og andre stofrester.

Parameterne i ionbytterbehandlingssystemet, f.eks. rumfanget af beholderen 1, skal vælges således, at den gennemsnitlige 20 kontakttid mellem spildmaterialet og ionbytteren giver optimal reaktion. Behandlet spildmateriale blandet med ionbytter, hvorpå der er optaget forurenende materiale, strømmer gennem en ledning 3 til en separator 4, der kan omfatte et filter eller andet udstyr til fraskillelse af faste stoffer f.eks.

25 en centrifuge eller en aflejringstank. Ionbytteren er overvejende brugt i ekstraktionen og er fortrinsvis praktisk taget helt besat med ekstraheret stof, inden den når seperatoren 4. Fraskilt ionbytter suspenderet i noget resterende spildevand ledes til en regenereringsbeholder 5. Størsteparten af den rensede spilde-30 vandsstrøm udtages særskilt fra separatoren 4 gennem en ledning 6 og underkastes eventuelt yderligere rensning.

Regenereringsbeholderen 5 er vist forsynet med en mekanisk omrører 7, men som ved behandlingsbeholderen 1 kan der anvendes andre omrøringshjælpemidler. En egnet regenere-35 ringsopløsning, der f.eks. kan være vandig natriumhydroxid eller kogsalt, ledes til regenereringsbeholderen 5, og regene- 12 o U6001 reret ionbytter recirkuleres til behandlingsbeholderen 1 gennem en ledning 8. Såfremt det ønskes , kan den regenererede ionbytter suppleres med eller delvis erstattes, enten kontinuerligt eller fra tid til anden, med frisk ionbytter på et sted 5 efter beholderen 5. Lejlighedsvis fuldstændig udskiftning af ionbytteren er ligeledes mulig.

I stedet for at anvende omrøringsbetingelser i regenereringsbeholderen kan regenereringen gennemføres ved at udbløde eller udlude ionbytteren med en regenereringsopløsning i en be-•jo holder uden omrøring. En yderligere mulighed er, at regenereringsopløsningen kan perkolere gennem et lag ionbytter, eller der kan anvendes et parallelt eller et modstrømssystem.

Eluatet fra regenereringsbeholderen ledes gennem en ledning 9 og indeholder forureningsmaterialet fjernet fra spild-15 vandsstrømmen i behandlingsbeholderen 1. Dette eluat kan eventuelt ledes til et system til udvinding af forureningsmaterialet. Således kan f.eks. proteinholdige eller fedtagtige forureningsmaterialer udvindes ved passende pH-justering.

I fig. 2 ledes spildevandsstrømmen først gennem en 20 grovsigte til fjernelse af suspenderede faste stoffer, en fedtfælde og derpå til et filter, og den filtrerede væske ledes til en hovedbehandlingsbeholder 10. Beholderen 10 kan være en beholder med omrøring uden prelplader som vist i fig.l med betegnelsen 1, eller den kan være af labyrinttypen som 25 vist i detaljer i fig. 3. Som vist i fig. 3 er en labyrintbeholder forsynet med et antal lodrette prelplader 11, der fastlægger en række sædvanligvis lodrette strømningsveje. Alternativt kan der anvendes en række horisontale prelplader, der generelt giver horisontal strømning. Labyrintbeholdere 30 har den fordel, at kontakttiden mellem reaktanterne lettere kan styres end i en beholder uden prelplader. Der kan forefindes organer til omrøring af indholdet i en labyrintbeholder, hvilke organer tjener såvel til at fremme kontakten mellem spildmaterialet og ionbytteren som til at forhindre eller 35 formindske uønsket aflejring af fast materiale.

o 13 146001 I beholderen 10 bringes spildvandsstrømmen i kontakt med ionbytter, og størsteparten af forureningsmaterialet i spildvandsstrømmen fjernes derfra. Den behandlede strøm blandet med ionbytter, der nu hovedsageligt er brugt, strømmer fra 5 beholderen 10 til en separator 4, der svarer til den i fig. 1 viste. Renset spildvand ledes fra separatoren gennem en statisk reaktionsbeholder 12, hvori yderligere ionbytterbehandling kan foretages, og derpå gennem et desodoriseringsapparat 13.

Reaktionsbeholderen 12 indeholder et statisk lag ionbyt-10 ter, der tjener til at fjerne resterende forureningsmateriale og tillige som en fælde for små ionbytterpartikler, der ikke er fjernet i separatoren 4. Ionbytteren i beholderen 12 regenereres fra tid til anden på vilkårlig egnet måde. Regenereringen kan f.eks. foretages på stedet eller, såfremt ionbyt-15 teren er af samme type, som anvendes i hovedbehandlingsbeholderen 10, kan den brugte ionbytter regenereres i hovedregenereringsbeholderen 14.

Desodoriseringsapparatet 13 kan indeholde et system med aktivt kul eller et katalytisk system, der er egnet til 20 fjernelse af opløste organiske stoffer.

Foruden eller i stedet for at lede den rensede affaldsstrøm gennem desodoriseringsapparatet 13, kan strømmen underkastes anden rensningsbehandling, f.eks. chlorering, luftning eller anden oxidationsbehandling, eller den kan underkastes 25 behandling til fjernelse af opløste gasser.

Forbrugt ionbytter isoleret i separatoren 4 ledes til en regenereringsbeholder 14, der kan være forsynet med en omrører som vist eller med andre omrøringshjælpemidler.

En egnet regenereringsopløsning tilføres beholderen 14, og 30 regenereret ionbytter recirkuleres til hovedbehandlingsbeholderen 10 og/eller til en sekundær behandlingsbeholder 15, (se fig. 2), hvori spildevand, der er renset en gang, kan underkastes en yderligere rensningsbehandling under omrøringsbetingelser ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Den sekun-35 dære behandlingsbeholder kan være en labyrintbeholder af den type, der f.eks. er vist i fig. 3, eller den kan være en om- 14 o U600 1 røringsbeholder uden prelplader som vist i fig. 1 med betegnelsen 1. Den blanding, der forlader den sekundære behandlingsbeholder 15, og som indeholder yderligere renset spildevand og ionbytter med ekstraheret forureningsmateriale, ledes til en 5 anden separator 16. Renset spildevand forlader den anden separator og føres til en hovedspildevandsudtømningsledning 17, og den isolerede brugte ionbytter ledes til beholderen 14 til regenerering.

Som ved det i fig. 1 viste arrangement kan eluatet fra 10 regenereringsbeholderen eventuelt ledes til et system til udvinding af forureningsmateriale, hvilket system f.eks. kan virke ved ændring af pH-værdien i eluatet.

Ved en fremgangsmåde af den type illustreret i fig. 2, som involverer en dobbeltrensningsbehandling i overensstemmelse 15 med opfindelsen, kan kontakttiden anvendt i hovedbehandlingsbeholderen og den sekundære behandlingsbeholder være· ens eller forskellige, og de kan hver især være relativtkorte.

De i fig. 1 og 2 viste arrangementer kan modificeres på flere måder. I stedet for at anvende en enkeltbehandlingsbehol-20 der ί-l eller 10) kan der f.eks. anvendes flere beholdere, og beholderne kan være anbragt i serie eller parallelt. Endvidere kan der anvendes apparatur til regulering af pH-værdien af indholdet i behandlingsbeholderen eller beholderne for at sikre optimal ionbyttervirknlng.

25 Den i fig. 4 illustrerede tredje udførelsesform for frem gangsmåden ifølge opfindelsen indbefatter samtidig tilførsel af ionbytter og behandlingsvæske til en vertikal rørreaktor 18, der er anbragt i en beholder 19. Når den blandede væske og ionbytteren strømmer ned gennem røret 18, omrøres blandingen 30 ved hjælp af propellere 20 anbragt med mellemrum ned gennem reaktoren. I fig. 4 er vist to propellere, men der kan anvendes et vilkårligt passende antal. Endvidere kan der anvendes forskellige omrøringsorganer.

For enden af røret 18 omfatter blandingen behandlet 35 væske og brugt ionbytter, der stort set er helt besat ved ekstraktion. Denne blanding strømmer til den koniske aflej- 146001 o 15 ringszone 21 i den nederste del af beholderen 19. Den brugte ionbytter aflejres i bunden af aflejringszonen 21, hvorfra den fjernes på vilkårlig passende måde, f.eks. ved hjælp af en roterende ventil eller en positiv fortrængningspumpe 22, som 5 giver særlig god regulering af den fjernede mængde, og den behandlede væske fjernes gennem det øvre udtag 23.

Den brugte ionbytter, der fjernes gennem pumpen 22, filtreres om nødvendigt til fjernelse af rester af ekstraheret væske, hvorefter den regenereres i en beholder 24. Den re-10 genererede ionbytter vaskes i en beholder 25, hvorefter den recirkuleres til rørreaktoren 18, og eluatet fra regenererings-beholderen udtømmes gennem en afgangsledning 26 og behandles om ønsket til udvinding af materiale ekstraheret ved ionbytter-behandlingen.

15 Pig. 5 viser en modificeret form af en labyrintbeholder 27, hvori der parvis er anbragt lodrette prelplader 28, hvor prelpladerne i hver par er anbragt tæt over for hinanden til tilvejebringelse af zoner med relativ høj hastighed. Der er endvidere anbragt et aflejringskammer 29 med prelplader anbragt 20 umiddelbart efter det sidste par prelplader (28' og 28") i labyrintbeholderen.

Ved drift af systemet ledes ionbytter og væske, som skal behandles, til labyrintbeholderen, som kan være forsynet med en eller flere propellere 30 eller med andre omrøringshjælpe-25 midler, og behandlet væske blandet med hovedsageligt brugt ionbytter strømmer til aflejringskammeret 29. Den brugte ionbytter med derpå ekstrahreret materiale fra væsken, aflejres på bunden af kammeret og fjernes senere derfra og føres til en separator 31, hvori den befries for rester af behandlet væske.

30 Relativt tør ionbytter regenereres i et regenererings- sys-tem 32, og regenereret ionbytter recirkuleres til beholderen 27. Eluat fra regenereringssystemet 32 underkastes passende behandling til fjernelse af materiale ekstraheret fra væsken ved ionbytningen.

35 Størsteparten af den behandlede væske ledes fra aflej ringskammeret 29 gennem en øvre afgangsledning 33, som kan være forsynet med en filtersigte til forhindring af indtræng- 16 146001 o . ning af ionbytterfaststoffer i dette område.

I fig. 6 er vist et strømningsdiagram for en fremgangsmåde, ved hvilken der anvendes to ionbyttere med modsatte aflejringsegenskaber. Ved systemets drift tilføres en blanding af 5 anionbytter og kationbytter til en behandlingsbeholder 33 gennem en tilførselsledning 34.

Væsken, som skal behandles, f.eks. en spildevandsstrøm, der allerede er blevet underkastet en indledende sigtning som beskrevet i forbindelse med fig. 2, føres til behandlingsbehol-10 deren 33 gennem en ledning 35. For at fremme optimal blanding og udnyttelse af ionbytterne kan der være anbragt en disper-geringsplade eller kegle for enden af ledningen 35.

I beholderen 33 omrøres væsken og ionbytterne med en propeller 36. Der kan anvendes alternative metoder til frem-15 bringelse af den ønskede omrøring. Aflejringshastighederne for de to ionbyttere, der selvfølgelig afhænger af partikkelstørrel-se og vægtfylde, har en sådan størrelse, at brugt kationbytter går til bunds i behandlingsbeholderen, og brugt anionbytter stiger op, eventuelt hjulpet af flotationsvirkningen af gas, 20 fortrinsvis luft, der tilføres gennem en ledning 37.

En suspension af hovedsagelig brugt kationbytter i behandlet væske udtages fra bunden af beholderen ved hjælp af en egnet pumpe eller ekstraktionsventil 38 og føres til en separator 39, hvorfra den behandlede væske udtømmes gennem 25 en ledning 40, og isolerede faststoffer overføres til en regenerator 41.

Regenereret kationbytter recirkuleres til tilførslen 34, og eluatet fra regeneratoren underkastes eventuelt yderligere behandling til udvinding af opløst materiale ekstra-30 heret i behandlingsbeholderen 33.

En suspension indeholdende behandlet væske og overvejende brugt anionbytter strømmer fra en afgang 42 anbragt nær toppen af behandlingsbeholderen 33 og behandles derpå på samme måde som den brugte kationbytter. Behandlet væske ud-35 tages således fra en separator 43 gennem en ledning 44, og isoleret brugt anionbytter regenereres i en regenerator 45 o 17 146001 og recirkuleres derpå til behandlingsbeholderen 33. Eluat fra regeneratoren 45 kan behandles til udvinding af opløst materiale.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere i 5 det følgende eksempel.

Eksempel 1

Spildevand med en proteinkoncentration på 7/55 g/liter 10 sættes med en hastighed på 0,57 liter/min. til en omrørt reaktionsbeholder, konstrueret til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen som nærmere forklaret under omtalen af tegningen, med en kapacitet på 5 liter. Samtidig ledes en ionbytter-harpiks til beholderen i en mængde på 9,46 g/min.

(5 Blandingen af behandlet spildevand og brugt ionbytter- harpiks føres kontinuert til en aflejringstank med en kapacitet på 15 liter og med omvendt konisk form. Ionbytterharpiks med derpå ekstraheret protein og behandlet spildevand fjernes gennem særskilte afgange fra aflejringsbeholderen.

20 Proteinindholdet i den behandlede afgangsstrøm er 0,85 g/liter, hvilket repræsenterer en fjernelseseffektivitet på 87,8%. Ionbytterharpiksens proteinoptagelse er 404 mg/g.

Ekstraheret protein isoleres ved regenerering af den brugte ionbytterharpiks i en omrørt beholder med en kapacitet på 25 5 liter under anvendelse af en 5%'s natriumchloridopløsning, der tilføres i en mængde på 0,36 liter/min. Ionbytterharpiks-gennemstrømningen er 31,8 g/min., og eluatet og regenereret harpiks adskilles i en 15 liter aflejringstank. Den regenererede harpiks vaskes og recirkuleres derpå til behandling af 30 yderligere spildevand, og proteinet fældes fra eluatet ved tilsætning af HCl og opvarmning til 40-50°C, hvorved der dannes let filtrerbare fnug.

I stor målestok kan den i dette eksempel illustrerede fremgangsmåde gennemføres med en tilført mængde spildevand 35 på 5-20 liter/min. til en omrøringsbéholder på 135 liter. Ion-bytterharpiksen kan tilføres i en mængde på op til 1 kg/min., og adskillelsen kan foretages i en 410 liter aflejringstank.

- o 18 146001

Til regenererings- og vasketrinnene kan der anvendes omrøringstanke på 23 liter og aflejringstanke på 70 liter.

I tilfælde, hvor den brugte ionbytter ønskes anvendt som udgangsmateriale til yderligere oparbejdning af det ekstra-5 herede materiale, kan de under henvisning til tegningen beskrevne fremgangsmåder modificeres ved at fjerne en del af det brugte materiale isoleret i de forskellige separatorer og anvende det fjernede materiale uden regenerering eller recirkulering ved sådan yderligere oparbejdning.

10

Eksempel 2

Et anlæg i halvteknisk målestok konstrueret ifølge den foreliggende opfindelses principper og i hovedsagen som 15 illustreret i tegningens fig. 1 anvendes i det foreliggende eksempel. Systemet benyttes til at ekstrahere proteinøst materiale fra spildevand, der indføres som effluent til behandling med en cellulosebaseret ionbytter.

Anlægget i halvteknisk målestok drives med en portion 20 cellulosebaseret ionbytter i et tidsrum på 3 måneder, i løbet af hvilke ionbytteren recirkuleres ca. 1000 gange. For at tilvejebringe et mål for den mekaniske nedbrydning af cellulo-seionbytteren over dette tidsrum sammenlignes dens partikelstørrelsesfordeling i begyndelsen og til slut. Partikelstør-25 relsesfordelingen bestemmes i hvert enkelt tilfælde ud fra den andel af partikelformet materialé, der tilbageholdes på respektive serier af sigter med forskellig hulstørrelse. De herved opnåede resultater er som følger: 19 146001 0 _Fordeling_

Sfffffffr1** I begyndelsen % Efter 3 rineder > >420 7,61 0,51 355-420 28,69 j 23,88 j δ 300-355 50,10 )= 91,89% 59,70 )= 93,85% ) ) 210-300 13,10 ) 10,27 ) 180-210 1,60 5,64 100,00 100,00 10

Det konstateres endvidere, at det faktiske tab af cellulosemateriale, herunder bl.a. tabet, som skyldes dannelsen af partikler, der er for små til at kunne skilles fra den behandlede spildeffluent, kun udgør 5% over hele denne periode 15 med 1000 recirkulationer eller i gennemsnit et tab på 0,005% pr. recirkulation. Hertil kommer, at der ikke konstateres nogen betydende tendens i retning af dannelsen af en højviskos opløsning eller gel, jvf. det i beskrivelsens indledning herom anførte, som var fagfolks forudantagelser på baggrund af den 20 kendte teknik inden den foreliggende opfindelse.

Det må således konstateres, at de ovenfor anførte resultater indicerer en overraskende lille ændring i hele partikelstørrelsesfordelingen, navnlig i mellemintervallet og kun et meget ringe faktisk tab af cellulosemateriale. Tages end-25 videre i betragtning, at der overhovedet ikke forekommer geldannelse således som på forhånd frygtet, må de opnåede resultater som helhed klart godtgøre, at der ikke optræder nogen væsentlig mekanisk forringelse af celluloseionbytteren under søndermaling til uacceptabelt fine partikler, selv efter 30 forholdsvis lang tids drift ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Dette udgør et overraskende godt resultat og demonstrerer, hvorledes fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udnyttes ikke blot i laboratorieskala men tillige i halvteknisk målestok og derfor formentlig endvidere i industrielt omfang under kom-35 merciel effektiv udnyttelse af cellulosebaserede ionbyttere.

o 146001 20 På baggrund af, at det fra US patentskrift nr.

3.697.419 ganske vist er kendt at anvende regenereret cellulose til ionbytterensning af spildevand for bl.a. protein- og fedtstoffer, men kun i systemer med fikseret leje, og på 5 baggrund af den i US patentskrift nr. 2.697.724 konkrete angivelse af, at man ved kontinuerlig rensning eller ekstraktion med ionbyttere under omrøringsbetingelser kun må anvende sådanne, som tåler kraftig mekanisk påvirkning såsom amin-phenolformaldehydharpikser og anioniske polystyrenhar-10 pikser, må de ovenfor godtgjorte resultater således tydeligvis regnes for udtalt overraskende.