NO148282B - Fremgangsmaate og apparatur for kontinuerlig gravitetsseparering av en flytende mateblanding inneholdende partikkelformig karbon - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fra sulfitavluter ved gjæring å fremstille et gjødnings- eller jordforbedringsmiddel under gjenvinning av syrer og brennbare gasser som dannes ved prosessen.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte for ved gjæring å fremstille et gjødnings- eller jordforbedringsmiddel fra sulfitavluter under samtidig

gjenvinning av syrer og brennbare gasser

som dannes ved prosessen.

Ved koking av cellulose etter sulfitpro-sessen går over 60 pst. av vedsubstansen i

oppløsning, mens bare omtrent 40 pst. utvinnes som cellulose. Sulfitavluten Inneholder ca. 10—12 pst. fast substans som i

det vesentlige består av ca. 49—53 pst. lig-nosulfonsyrer, opptil 20 pst. gj ærbare sukkerarter, 6—9 pst. ikke-gjærbare sukkerarter, opp til 15 pst. aldonsyrer, ca. 3 pst.

harpiks, 3 pst. eddiksyre og maursyre,andre

organiske syrer i mindre mengder, bl. a.

garvesyre, og en del ikke nærmere defi-nerte bestanddeler.

Enorme mengder sulfatavlut slippes

årlig ut i vassdragene som forurenses av

den sure lut og de medfølgende fibre. Alle-rede denne forurensning av vannet har

skapt store problemer for massefabrikkene,

samtidig som store verdier går til spille.

Store forskningsarbeider er i mange år ut-ført for økonomisk å nyttiggjøre sulfitavluten, men hittil er det ikke funnet noen

virkelig effektiv metode. Blant tidligere

forslag skal først nevnes forgjæring av avlutens innhold av gj ærbare sukkerarter

(heksoser) i massefabrikkenes spritfabrik-ker, og i enkelte tilfeller også forgjæring

for utvinning av pressgjær. Sulfitavlut i dampet form anvendes også som brensel i massefabrikkenes dampsentraler. Sulfitavluten anvendes også i mindre mengder som støvbindlngsmiddel på veger og som råmaterial for fremstilling av garvemid-ler, vanillin, ligninplaster og som binde-middel for briketter osv. Det er imidlertid her bare tale om forholdsvis meget små kvanta, og problemet med forurensningen av vassdragene står stadig uløst.

I henhold til foreliggende oppfinnelse har det nå vist seg at sulfitavlutens innhold av organisk substans på en effektiv og økonomisk måte kan nedbrytes under utvinning av et produkt som kan brukes som gjødnings- og jordforbedringsmiddel, samtidig med at andre verdifulle produkter kan utvinnes, f. eks. eddiksyre, buta-nol, brennbare gasser (metan) og harpikssyrer. Det avløpsvann som fremkommer ved prosessen, er i vesentlig grad befridd fra organisk substans, og dessuten har det fått en pH-verdi som er nøytral eller ligger på den alkaliske side, slik at det er mulig å slippe avløpsvannet ut i vassdrag uten å forårsake sanitære ulemper eller fiskedød. Videre har avløpsvannet på grunn av sitt høye innhold av mikroorganismer som er nyttig for jorden, vist seg å kunne anvendes direkte som et verdi-fullt jordforbedringsmiddel. Oppfinnelsen bygger, nærmere bestemt, på en fraksjonert bakteriell gjæring av sulfitavlutens organiske bestanddeler med en dertil egnet bakteriekultur i minst to trinn, hvorav det ene gjennomføres under aerobe og det annet under anaerobe betingelser. Som bakteriekultur ved gjæring har det vist seg at det med fordel kan brukes forråtnelsesslam fra et kommunalt renholdsverk for kloakkvann. Gjæringene i det aerobe og det anaerobe trinn er helt for-skjellig, og vegetasjonen av visse arter av bakterier er dominerende i det aerobe trinn, mens andre former blir dominerende i det anaerobe trinn.

Det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen består i at sulfitavluten etter tilsetning av alkalier til alkalisk reaksjon, podes med et bakterieholdig forråtnelsesslam og under lufting først underkastes en submers aerob gjæring og deretter en anaerob gjæring under gjenvinning av gasser som utvikles ved gjæringen, og at det slam som dannes ved gjæringene skilles fra luten og behandles med en mineralsyre for å fjerne eddiksyre og deretter utnyttes som et gjødnings-og jordforbedringsmiddel.

Som mineralsyre tilsettes fortrinnsvis fosfor- og/eller salpetersyre, hvorved slammet anrikes med fosfater og/eller nitrater som er viktige som plantenæringsstoffer.

En forutsetning for at gjæringene skal forløpe vel er at avluten innstilles på en pH-verdi i området 7—10,5 fortrinnsvis på en pH-verdi av ca. 9.

Som alkalier tilsettes eksempelvis kar-bonat, bikarbonat, oxyder og hydroxyder av alkali- og jordalkalimetaller. Som alkalisk middel har mesa vist seg særdeles egnet, noe som medfører den fordel at det ikke dannes noe bunnfall. Et annet eksem-pel er brent kalk eller kalkmel. Som bakteriekultur ved gjæringene har det vist seg fordelaktig å innsette et slam som er oppnådd fra et kommunalt renholdsverk for avløpsvannet. Denne bakteriekultur må imidlertid tilpasses etter den spesielle sam-mensetning av den sulfitavlut som brukes som næringssubstrat og hvis pH på den annen side må ligge på en verdi som er op-timal for bakterieøkningen. Når en bakteriekultur er godt opparbeidet, ved hvis hjelp sulfitavluten akn forgjæres på ønsket måte, kan den avlut som er nytilført til det aerobe gjæringstrinn podes med et slam som er oppnådd tidligere ved den aerobe gjæring, mens den lut som er over-ført til det aerobe gjæringstrinn podes med slam som er oppnådd ved en anaerob gjæring.

En tilfredsstillende anaerob forgjæring av sulfitavlutens organiske materiale bygger på to forskjellige grupper av bakterier, som lever i harmoni med hverandre i samme anaerobe miljø. Den ene gruppe, som forekommer normalt i kloakkslam i stort antall og har stor forøkningsevne, er saprofytiske mikroorganismer med evne til å bryte ned komplekse organiske stoffer f. eks. hydrokarboner, fett og proteiner og omdanne dem til enkle organiske forbin-delser. Av disse er mange syredannende og bryter det organiske materiale ned til lavmolekylære syrer, f. eks. eddikesyre og propionsyre. Disse syrer, særlig eddiksyre, dannes til tider i så store mengder at den anaerobe gjæring stanser på grunn av den synkende pH-verdi, hvis det ikke samtidig sørges for tilstrekkelig meget alkali, f. eks. kalciumkarbonat, finnes i over-skudd eller tilsettes etterhånden for å binde de sure stoffer som dannes. Den annen gruppe av mikroorganismer er de metandannende bakterier som vegeterer på de lavmolekylære organiske stoffer som dannes av den førstnevnte gruppe av bakterier. De metandannende bakterier er føl-somme overfor endringer i pH-verdien og

kan bare forsøke seg innenfor et forholdsvis

trangt pH-område på ca. 6,5—9. De metandannende bakterier kan ikke ta hånd

om eddiksyre i samme takt som denne dannes, slik at det derfor ved den aerobe gjæring alltid samtidig vil dannes eddiksyre (bundet som kalciumacetat) og metan.

Ved den praktiske utførelse av fremgangsmåten gjennomføres gjæringen i det første trinn i et åpent gjæringsbasseng med luftningsanordning til ca. 30 pst. nedbrytning av sulfitavlutens innhold av substans som kan gjæres eller råtne. Etter eventuell fraskilling av ikke oppløste bestanddeler føres luten inn i et lukket tårn som er forsynt med et gassuttak for utviklete gasser, hvor lutens innhold av organisk substans som kan råtne, nedbrytes i et annet trinn ved en anaerob gjæring under gjenvinning av en gassblanding som inneholder ca. 70 pst. metan og eventuelt andre brennbare gasser, f. eks. hydrogen, og ca. 30 pst. karbondioksyd, fortrinnsvis ved sentrifugering. Den lut som oppnås, kan eventuelt underkastes ytterligere aerobe og anaerobe gjæringer eller utnyttes direkte som jordforbedringsmiddel eller, etter eventuell behandling med et utflokkings-middel, f. eks. alun, for fraskillelse av ikke gj ærbare organiske bestanddeler, slippes ut i vassdraget.

Ved gjæringsprosessen dannes store mengder eddiksyre som bindes som kalsi-umacetat, når sulfitavlutens pH-verdi er innstillet ved kalciumkarbonat eller kal-ciumoxyd. Eddiksyren dannes i så store mengder at det har vist seg å være mulig på økonomisk måte å utvinne eddiksyre ved den nye fremgangsmåte. For dette for-mål gjøres forråtningsslammet surt med en fortynnet mineralsyre, f. eks. svovelsyre, saltsyre, fosforsyre eller salpetersyre, fortrinnsvis fosforsyre og/eller salpetersyre, da i dette tilfelle slammet anrikes på de fosfater og/eller nitrater som er verdifulle som plantenæringsstoffer. Eddiksyren dri-ves deretter av og gjenvinnes på kjent måte. Den bakterieholdige lut som er ut-gjæret og skilt fra faste salter er deretter ferdig for anvendelse som jordforbedringsmiddel.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til vedføyete teg-ning, som viser en anordning for gjennom-føring av fremgangsmåten.

Den surlut eller avlut fra spritfabrik-ken som tappes fra massekokerne ved en temperatur på ca. 90° C, pumpes inn i en beholder 1, hvorfra den pumpes til et nøy-traliseringstårn 2, hvor den under omrø-ring f. eks. med trykkluft, blandes med mesa, eventuelt komplettert med kalcium-oxyd eller natronlut, til en pH-verdi på 9—10. Fra nøytraliseringstårnet 2 pumpes avluten med en temperatur på ca. 60° C til et åpent luftebasseng 3, forsynt med lufteanordninger, f. eks. perforerte rør-slanger 4, og dampslanger 5 for eventuell oppvarming. Ved en temperatur på 35—60° C podes luten med separert forråtningsslam fra en tidligere gjæring, eventuelt komplettert med nytt forråtningsslam fra et kommunalt renholdsverk. I luftebassen-get 3 gjennomføres den første etappe av sulfitavlutens biolyse ved et bakterieantall på ca. 80 pst. Etter 5—7 timer, hvor ca. 30 pst. av den organiske substans er brutt ned, avtappes den delvis nedbrutte lut gjennom en bunnventil 6 og overføres ved hjelp av en pumpe 7 til et annet åpent forråtnelsesbasseng 8, hvor den aerobe gjæring gjennomføres i et annet trinn.

Etter denne gjæring føres luten fra bassenget 8 til en ikke vist separatoran-ordning, i hvilken det bakterieholdige forråtnelsesslam som dannes ved den aerobe gjæring utskilles, og helt eller delvis til-bakeføres til det første forråtnelsesbasseng 3 for poding av den nytilførte avlut til bassenget 3. Den flytende lut som kommer fra separatoranordningen føres til en ikke vist destillasjonsanordning for utvinning av f. eks. eddiksyre og aceton. Dette trinn av prosessen er ikke vist på den forenklete, skjematiske tegningen, som bare viser den kontrollerte fraksjonerte mikrobiologiske nedbrytingsprosessen i henhold til oppfinnelsen.

Luten føres deretter ved hjelp av en pumpe 9 til et lukket forråtnelsestårn 10, som hensiktsmessig er utført som en gassklokke og er utstyrt med dampslanger 11 og røreanordninger (ikke vist). I rørtårnet

10 podes luten med nytt bakterieholdig forråtnelsesslam fra et kommunalt renseverk for avløpsvann og av samme slag som anvendes ved de aerobe gjæringstrinn. Imidlertid tilpasser bakteriene seg i dette trinn av prosessen etter de rådende aerobe betingelser. Etter oppnåelse av likevektstil-stand kan bakteriene fra det anaerobe trinn utskilles og anvendes for poding av

den lut som føres til forråtnelsestårnet 10 i det anaerobe trinn. Den organiske substans i luten nedbrytes under anaerobe betingelser og ved en temperatur på 30—■ 65° C under innvirkning av de nærværende eddiksyre- og metandannende bakterier, som nå kommer til kraftig forøkning under optimale anaerobe betingelser, hvorved bakterieantallet stiger til 100 pst. Den dan-nede metanholdige gassblanding føres bort gjennom en ledning 12 til en gassklokke 13.

Etter avsluttet gjæring, som tar opptil 5 dager, tappes luten gjennom en bunnventil 14 og føres gjennom en ledning 15 til en beholder 16.

Den ovenfor beskrevne anordning for utførelse av fremgangsmåten er bare et ek-sempel på den praktiske utførelse. Tegningen viser bare prinsippet for den styrte mikrobiologiske nedbrytning av sulfitavlutens organiske bestanddeler, nærmere bestemt ligninet, hvilket hittil ikke har vært mulig og som er å betrakte som et vesentlig teknisk fremskritt. Før utskilling av avlutens ikke nedbrytningsbare bestanddeler, henholdsvis de uoppløselige bestanddeler som dannes under prosessen, f. eks. kalciumacetat, kan det anvendes i og for seg kjente separeringsanordninger, f. eks. hydrocykloner, kontinuerlige centrifuger eller vakuumfilter. Forråtnelsestårnene er vist i form av gassklokker, men også helt lukkete tårn kan anvendes. Gassledningene er selvsagt forsynt med nødvendige sikker-hetsanordninger, f. eks. sikkerhetsventiler og flammebeskyttelse osv.

Det er tidligere fremholdt at forråt-nelsesprosessen bør være alkalisk. De harpikssyrer som ved luftingen i forråtnel-sesbassengene stiger opp til væskeover-flaten er derfor bundet som kalsium- og natriumsåper. Det seige harpiksskummet som eventuelt gjenvinnes, og fra det kan det på kjent måte utvinnes kalsiumsåper eller de fri harpikssyrer ved syrebehand-Mng.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for mikrobiologisk utråtning av sulfitavlutens organiske substans kan det således oppnås følgende produkter: 1 EJt jordforbedringsmiddel, som også egner seg som gjødningsmiddel, særlig hvis sulfitavlutens pH-verdi er innstilt ved tilsetning av mesa eller kalk, og eddiksyren er frigjort fra det slam som oppnås fra råtnetårnene ved behandling med fosforsyre og/eller salpetersyre, hvorved produk-tet anrikes med elementene kalcium, nitro-gen og fosfor som er så verdifulle som plantenæringsstoffer. Hvis dessuten lutens pH-verdi søker å synke under 7 på grunn av de eddiksyredannende bakteriers aktivitet i råtnetårnene, kan det tilsettes ammoniakk i tårnene for innstilling av pH-verdien, hvorved produktets verdi som gjød-ningsmiddel ytterligere forbedres. 2. Den gass som uttas fra de lukkede råtnetårn inneholder ca. 70 pst. metan og 30 pst. karbondioxyd og mindre mengder andre gasser, f. eks. ammoniakk, svovel-hydrogen og andre flyktige svovelforbin-delser, og kan anvendes som effektivt til-skuddsbrensel i fabrikkens dampsentral eller, etter eventuell vasking, karbondi oxyd- og svovelrensing, som brensel for forgassermotorer. 3. Avfallsvann fra prosessen, som ikke er klorert, er et utmerket jordforbedringsmiddel.

På grunn av tilstedeværelsen av forråt-nelsesbakterier kan avfallsvannet fra råt-neprosessen slippes ut i foreliggende av-løpssystemer med vanlige råtneanlegg. Etter klorering og regulering av pH-verdien under 7 kan dette vann slippes i vassdragene uten fare for forurensning av vannet. 4. Utråtnet sulfitavlut kan etter av-vanning anvendes som brensel i fabrikkens dampsentral.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fra sulfitavluter ved gjæring å fremstille et gjødnings- og jordforbedringsmiddel under gjenvinning av syrer og brennbare gasser som dannes under prosessen, karakterisert ved at sulfitavluten etter tilsetning av alkalier til alkalisk reaksjon, podes med et bakterieholdig forråtnelsesslam og under lufting først underkastes en submers aerob gjæring og deretter en anaerob gjæring under gjenvinning av brennbare gasser som utvikles ved den anaerobe gjæring, og at det slam som dannes ved gjæringene skilles fra luten og behandles med en mineralsyre for å fjerne eddiksyre og deretter utnyttes som et gjødnings- og jordforbedringsmiddel.