DE1658043B2 - Verfahren zum Reinigen von protein haltigem Abwasser unter Ausnutzung der dann vorliegenden, stickstoffhaltigen Verunreinigungen - Google Patents

Description

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Ergebnissen, beispielsweise nach Trocknung, als Tier- Das Ergebnis eines typischen Versuchs ist

futter verwendet werden. BSB₅ vor der Behandlung 3160 mg/1

Die Ligninsulfonsauren sind relativ hochmolekulare _ßSß* _{nach 24 StundeQ y}* _ärcn

Substanzen die jedoch etwas variierende Molekular- mit Torulopsis utüis 1810 mg/1

gewichte aufweisen. In jedem Molekül ,st indes nur 5 _{ßSß nach Niede}V_{schlag mit ver}.

eine Saurefunktion. Dadurch hat das Molekular- ^_{1 Ligninsui}f_onsaure.. 2000 mg/1

gewicht eine gewisse Bedeutung fur den Ausfallungs- _{BSß nach} n^^ ^_{1 ver}.

prozeß. Im allgemeinen werden Ligninsulfonsauren _{edeher Ligninsulfonsäure}

mit einem mittlren Molekulargewicht von etwa 500 _{und nach}f_olgender Gärung

bevorzugt. Falls das Molekulargewicht wesentlich io _{mk Torul} *_{is utilis wäh}!

geringer ist, werden die Partikeln des gebildeten rend 24 Stunden 240 mg/1

Komplexes zu klein und leicht, so daß das Ausfallen

Schwierigkeiten bereitet. Ist das Molekulargewicht Die synergistische Wirkung erklärt sich wahrschein-

dagegen wesentlich größer, wird der Verbrauch zu lieh derart, daß die Ausfällung der Proteinstoffe und

groß, eben weil nur eine Saurefunktion für jedes 15 Polypeptide den Mikroorganismen bessere Nahrungs-

Ligninsulfonsäuremolekül besteht Für unterschied- bedingungen verschafft. Es ist bekannt, daß viele

liehe Proteine können jedoch etwas unterschiedliche Mikroorganismen in Nahrungssubstraten mit zu

Molekulargewichte der Ligninsulfonsäure optimal großen Mengen komplexgebundenen Stickstoffs oder

sein, und eine zweckmäßige Durchführungsform des zu viel Stickstoff überhaupt nicht gut gedeihen.

Verfahrens gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch 20 Wenn die Fällung mit einer nachfolgenden biolo-

aus, daß die Ausfällung in zwei oder mehreren Schritten gischen Reinigung kombiniert wird, werden ent-

mit Sulfonsäuren unterschiedlichen Molekulargewich- sprechende Ergebnisse erzielt. Ein typisches Beispiel

tes vorgenommen wird. Dadurch wird ein weiterer ist:

Vorteil erzielt. Es hat sich erwiesen, daß Proteine mit _{ßSp vor der Beh}andlung 3000 mg/1

verhältnismäßig hohem Molekulargewicht am besten *_{5 BSB} nach 10 Stunden biologischer

mit relativ hochmolekularen Ligninsulfonsäuren aus- Reinigung 1800 mg/1

gefällt werden, während niedermolekulare Proteine BDB₈ nach Fällung'mit veredelter

vorzugsweise mit niedermolekularen Ligninsulfon- Ligninsulfonsäure 1600 mg/1

säuren ausgefällt werden. Durch Ausfällen in zwei der _{ßSß nach Fä}„ _{mit Ligninsul}.

mehreren Stufen erzielt man daher eine grobe Frak- 30 fonsäure und nachfolgender

tionierung der Proteine, was für ihre Ausnützung von zehnstündiger biologischer

Bedeutung sein kann. Reinigung 100 mg/1

Für die Durchführung der erfindungsgemäßen Vergärung sind mehrere Mikroorganismen bekannt, Hinzuzufügen ist, daß man bei der obenerwähnten besonders geeignet ist Torulopsis utilis. 35 Behandlung, bei der der BSB₅-Betrag bei Ausfällung

Im allgemeinen wird man die Ligninsulfonsäuren mit veredelter Ligninsulfonsäure von 3000 auf 1600 mg/1

oder deren Salze in veredelter Form einer Sulfitablage, fiel, bei Verwendung von Sulfitlauge eine Steigerung auf

welche bekanntlich neben ligninsulfonsäuren Salzen 4200 mg/1 erhalten würde.

erhebliche Mengen an Pentosen und Hexosen enthält, Bei weiteren Versuchen wurde eine Lösung von 50 g

vorziehen. 40 Blutalbumin in 5 1 Wasser behandelt. Das BSB5/N2-

Es kann vorkommen, daß das von Proteinen u. dgl. Verhältnis war hier sehr ungünstig, nämlich 6:1. Die

befreite Abwasser so nahrungsarm ist, daß es zweck- erzielten Daten waren:

mäßig ist, den Nahrungsgehalt etwas zu erhöhen. _{ßSß vor der} Behandlung 6000 mg/1

Einerseits kann es zweckmäßig sein, Ammoniak zu _{ßSß nach 2}4stündiger biologischer
verwenden, das eine leicht zugängliche Stickstoffquelle 45 Reinigung mit aktivem
für einen Mikroorganismus bildet und sein Wachstum Schlamm 4600 mg/1
nicht behindert, wenn es in geeigneten Mengen ver- _{ßSß nach} Niederschlag '^H verwendet wird. Ammoniak eignet sich außerdem dazu, _eddter Ligninsulfonsäure .. 900 mg/1
der Flüssigkeit einen geeigneten pH-Wert zu verleihen _{ßsß nach} Niederschlag mit ver-
- oft etwa 6 oder 6 bis 7. Andererseits kann man 50 edelter Ligninsulfonsäure und
gegebenenfalls zuckerhaltige Abfallstoffe, wie z. B. nachfolgender 24stündiger
Melasse, zum Fördern des Wachstums des Mikro- biologischer Reinigung .... 50 mg/1.
Organismus zusetzen. Falls Ammoniak zugesetzt wird,

und das Abwasser mit Schwefelsäure oder Salzsäure Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend

sauer gemacht wurde, wird sich Ammoniumsulfat oder 55 an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert:
-chlorid bilden, welche ebenfalls leicht ausnutzbare

Stickstoffquellen sind, die das Wachstum der Mikro- Beispiel
Organismen fördern. Vor der biologischen Reinigung

kann im Bedarfsfall der Gärungserreger abgetrennt Bei einem Versuch in halbtechnischem Maßstab

werden. 60 wurden 6 m³ Abwasser aus einer Kartoffelstärkefabrik

Wie erwähnt, führt die erfindungsgemäße Behänd- behandelt. Das Abwasser enthielt 3 g stickstoffhaltige

lung, d. h. erst Ausfällen mit Ligninsulfonsäuren und Verbindungen und 3 g reduzierbaren Zucker je Liter

darauf Gären und biologische Reinigung zu einer und wurde total mit 2700 g Ligninsulfonsäure-

synergistischen Wirkung, wie aus dem Folgenden Natriumsalz, d. h. 450 g je m^a und einer so großen

hervorgeht. 65 Menge Schwefelsäure, daß ein pH-Wert von etwa 4,5

Die Reinigungswirkung auf das Abwasser wird hier erreicht wurde, behandelt. Die stickstoffhaltigen Ver-

durch den BSB₆ erläutert (ausgedrückt in Milligramm bindungen bestehen überwiegend oder ausschließlich

verbrauchten Sauerstoff je Liter Abwasser). (Detailanalyse wurde nicht vorgenommen) aus Pro-

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teinen und deren Zersetzungsprodukte, d. h. Poly- nismen entnommen. Die Isolierung wurde mittels

peptide mit größerer oder geringerer Kettenlänge und Zentrifugen durchgeführt. Bei größeren Anlagen

Aminosäuren. Bei Zusatz des Ligniusulfonsäuresalzes dürfte eine vorhergehende Filtrierung jedoch oft

wurden die Proteine beinahe aiomentan ausgefällt zweckmäßig sein. Bei der Zentrifugierung wurden

und eine Aufschlämmung derselben gebildet. Die Auf- 5 8g Preßhefe je Liter Flüssigkeit gewonnen,

schlämmung wurde durch ein Sandfilter, in welchem Die übrigen 1,2 m^s wurden als Okulierflüssigkeit

der Sand mit Kieselsäure belegt war, ültriert Eine ge- für eine neue Gärung verwendet, welche letztere im

ringe Mpnge des klaren Filtrats wurde durch das übrigen in der gleichen Weise und mit ähnlichem

Filter zurückgeschwemmt, wobei eine im wesentlichen Ergebnis durchgeführt wurde.

konzentrierte Aufschlämmung entstand, aus der die to Die Gärung wird, wie beschrieben, am zweckmäßigniedergeschlagenen Proteine in bekannter Weise ge- sten submers in geeigneten Bassins oder Behältern und Wonnen und danach verwendet werden konnten. bei Lüftung vorgenommen. Es ist auch möglich, die

Das klare Filtrat enthält noch 1,7 g stickstoffhaltige Gärung als Oberflächengärung in offenen Kästen in

Verbindung je Liter, nämlich aufgelöste Peptide und an sich bekannter Weise durchzuführen.

Aminosäuren. Der Zuckergehalt wurde von der 15 Die nachstehende Tabelle zeigt die Reduktion des

Behandlung nicht beeinflußt. BSB₅-Wertes in dem behandelten Abwasser, gemessen

Der pH-Wert des klaren Filtrats w«u 4,5 und wurde an Mustern vor dem Ausfällen mit Ligninsulfonsäure-

durch Beigaben von 180 g flüssigen Ammoniak je m³ Natriumsalz, unmittelbar nach dem Ausfällen und

auf 6 erhöht. Außerdem wurde je m⁸ Filtrat 0,5 kg nach der Gärung während der in der Tabelle ange-

Rübenzuckermelasse mit einem Zuckergehalt von *o gebenen Stundenanzahl,

etwa 50°/₀ und eine Kultur des Gärschwammes ^BSBs

Torulopsis utilis zugegeben. Darauf wurde eine sub- Vor dem Ausfällen 4720

mere Gärung in der Flüssigkeit bei einer Temperatur Nach dem Ausfällen 2810

von 30⁰C während 18 Stunden unter Luftzufuhr von Gärung nach 1 Stunde 2140

3 m³ Luft in der Stunde, entsprechend etwa 1/2 m³ as Gärung nach 3 Stunden 1430

Luft je m³ Flüssigkeit je Stunde durchgeführt. Nach Gärung nach 6 Stunden 780

beendigter Gärung wurden 4,8 m³ der Flüssigkeit Gärung nach 9 Stunden 570

entnommen. Aus dieser wurden die aufgeschlämmten Gärung nach 12 Stunden 430

Teilchen, d. h. praktisch ausschließlich Mikroorga- Gärung nach 18 Stunden 98

Claims (5)

Ausmaß zu CO4 und eventuell N? verwandelt werden, so daß organisch gebundener Stickstoff sogar in die Patentansprüche: anorganische Form zurückgeführt wird. Es ist auch bekannt, Abwasser durch Ausfällen von

1. Verfahren zur Reinigung von proteinhaltigem 5 darin enthaltenen Proteinen und ähnlichen Substanzen, Abwasser unter Ausnutzung der darin vorliegenden wie Polypeptiden, mit Ligninsulfonsäure zu reiniger stickstoffhaltigen Verunreinigungen, dadurch Derart kann man den biologischen Sauerstoff verbrauch gekennzeichnet, daß man zuerst die Pro- des Abwassers in gewissem Grad aber nicht befriediteine, Polypeptide und ähnliche stickstoffhaltige gend herabsetzen, und man kann die stickstoffhaltigen Substanzen im Abwasser mittels Ligninsulfon- io Stoffe des Abwassers in einem gewissen Ausmaß als säuren oder deren Salze ganz oder teilweise aus- Futterstoff ausnützen.

fällt, danach die ausgefällten Stoffe abtrennt, das Ferner ist es bekannt, Zuckersorten im Abwasser

zurückbleibende Abwasser einer Gärung mittels im voraus mit unterschiedlichen Mikroorganismen zu eines geeigneten Organismus und/oder einer bio- gären. Aber auch dadurch kann kein befriedigendes logischen Reinigung unterwirft. 15 Herabsetzen des biologischen Sauerstoffverbrauches

2. Verfahren laut Anspruch 1, dadurch gekenn- erzielt werden.

zeichnet, daß man die Ausfällung in zwei oder Eine besondere Schwierigkeit sowohl bei der bio-

mehreren Stufen mit Ligninsulfonsäuren oder logischen Reinigung von proteinhaltigem Abwasser deren Salze mit unterschiedlichem Molekular- als auch bei der Ausnützung von Zuckersorten im gewicht durchfuhrt. 20 Abwasser liegt darin, daß die Menge der N-haltigen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Verbindungen gegenüber der Menge von Kohicngekennzeichnet, daß man als Ligninsulfonsäure hydraten im hier zu behandelnden Abwasser oft weit Sulfitablage verwendet. über dem Optimum der einzelnen Organismen im

4. Verfahren laut Anspruch 1 oder 2, dadurch biologischen Filter liegt. Das bedeutet, daß die Orgagekennzeichnet, daß man zum Ausfällen veredelte 35 nismen nicht so gut wachsen, wie sie dies bei einer Ligninsulfonsäuren oder Salze derselben ver- geringeren relativen Menge N-haltiger Verbindungen wendet. tun würden. Entweder muß die Anlage dafür unver-

5. Verfahren laut Anspruch 1, dadurch gekenn- hältnismäßig groß sein, oder das Abwasser wird zeichnet, daß man dem von dem ausgefällten Pro- unzulänglich gereinigt, wobei das von der Reinigungsdukt befreiten Abwasser Ammoniak oder ge- 30 anlage oder Gäranlage weggeleitete Wasser weiterhin gebenenfalls zuckerhaltiges Material, z. B. Melasse, einen viel zu hohen biologischen Sauerstoffverbrauch bei der Gärung entweder in einer Gabe oder hat.

portionsweise zusetzt und das vergorene Abwasser Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß

einer biologischen Reinigung unterzieht, nachdem man die beschriebenen Nachteile vermeiden und man gegebenenfalls den Gärungserreger vorher 35 gleichzeitig eine Herabsetzung des biologischen Sauerabgetrennt hat. Stoffverbrauchs des Abwassers zu sehr geringem Preis

erzielen kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

zur Reinigung von proteinhaltigem Abwasser unter

40 Ausnutzung der darin vorliegenden stickstoffhaltigen

Verunreinigungen, das dadurch gekennzeichnet ist,

Bezweckt wird durch das erfindungsgemäße Ver- daß man zuerst die Proteine, Polypeptide und ähnliche fahren eine Reinigung von Abwässern, mit niedrigem stickstoffhaltige Substanzen im Abwasser mittels Gehalt an aufgeschlämmtem und aufgelöstem Material, Ligninsulfonsäure oder deren Salze ganz oder teilweise wobei dieses Material Proteine und Polypeptide 45 ausfällt, danach die ausgefällten Stoffe abtrennt und umfaßt. Als Beispiele derartiger Abwasser können jene das zurückbleibende Abwasser einer Gärung mittels aus Molkereien, Metzgereien, Kartoffelmehlfabriken, eines geeigneten Organismus und/oder einer bio-Fischmehlfabriken, Konservenfabriken und anderen logischen Reinigung unterwirft. Fabriken für proteinhultige Nahrungsmittel und Futter- Durch das erfindungsgemäße Verfahren tritt eine

stoffe erwähnt werden. 50 synergistische Wirkung ein, d. h., daß die Minderung

Die im Abwasser enthaltenen organischen Sub- des biologischen Sauerstoffverbrauches stärker wird stanzen haben in der Regel einen gewissen Wert, als die Summe oder das Produkt der Minderung mittels wenn sie z. B. für Futterstoffe verarbeitet werden jedes einzelnen der beiden Schritte für sich, können. Die Ausnützung dieses Wertes erniedrigt die Das Ausfällen der Proteine mit Ligninsulfonsäure

Unkosten der Abwasseraufbereitung. 55 oder deren Salze erfolgt praktisch bei saurem pH-Wert,

Es ist bekannt, Abwasser durch biologische Reini- vorzugsweise bei pH 4 bis 5 und besonders zweckgung mit geeigneten biologischen Filtern zu reinigen. mäßig bei pH 4,5. Praktisch erfolgt das Ausfällen Dabei wird im allgemeinen eine ganz gute Herab- daher normal mit den freien Ligninsulfonsäuren, auch Setzung des biologischen Sauerstoffverbrauches des wenn sie in der Form von Salzen davon zugesetzt gereinigten Abwassers erzielt. Das Verfahren hat 60 werden. Die Regelung des pH-Wertes erfolgt durch jedoch den Nachteil, daß biologische Filter sowohl Beigabe von Säure, vorzugsweise starker mineralischer hohe Anlagekosten als auch Betriebskosten bedingen Säure. Im allgemeinen wird Schwefelsäure oder SaIz- und daß die im Filter zurückgehaltenen Substanzen säure verwendet. Die Wahl wird sich dabei hauptnicht oder fast nicht ausgenützt werden können. Sie sächlich nach dem Preis richten. Praktisch wird man können gegebenenfalls in bescheidenem Ausmaß als 65 eine den Ligninsulfonsäuren etwa stöotriometrische Düngerstoffe ausgenützt werden, gehen aber sonst Menge der Mineralsäure zusetzen. Das niederverloren, da sie hauptsächlich von den am Filter geschlagene Produkt ist ein Komplex aus Proteinen aktiven Organismen konsumiert und in bedeutendem und Ligninsulfonsäuren und kann mit sehr guten