NO314396B1 - Fremgangsmåte for eliminering av uorganiske nitrogenforbindelser i spillvann - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en fremgangsmåte for eliminering av uorganiske og/eller oksyderbare nitrogenforbindelser i industrielle spillvann under samtidig utnyttelse av de i spillvannene inneholdte nitrogenforbindelsene som stoffer av industriell verdi, som kan føres inn i produksj onsprosessen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for eliminering av uorganiske og/eller oksyderbare nitrogenforbindelser i industrielle spillvann under samtidig utnyttelse av de i spillvannet inneholdte nitrogenforbindelsene som stoffer av industriell verdi. 13 % av nitrogeninnførselen på790.000 tonn N/a i Tyskland i året 1986 falt på industrielle direkte innførelser (Wieting, J.; Wolf, P.: Wasser Boden 10 (1990) side 646-648). Faren for vassdragsøkologien ved nitrogenforbindelser består spesielt i den eutrofierende virkningen av det innførte ammonium, nitrittet og nitratet. Ved næringsopptaket av disse stoffene via belastede vassdrag forhøyes eksempelvis kreft-risikoen på grunn av den kanserogene virkningen av nitrosaminene betydelig. Av denne grunnen tilstrebes det å holde konsentrasjonen av disse stoffene så lav som mulig. Hittil anvendes for dette formålet biologiske behandlingsmetoder og nærmere bestemt nitrifi-sering og denitrifisering. Reaksjons-sluttpunkt er derved elementært nitrogen som slippes ut i atmosfæren. Ulempen ved disse behandlingsmetodene består i at i og for seg verdifulle stoffer for industrien, som nitrat og ammonium, dermed trekkes bort fra industriell anvendelse. Dessuten fører denne fremgangsmåten til slamforekomster med ytterligere avhendingsproblemer.

Ved mange kjemiske reaksjonsprosesser, eksempelvis også ved fremstillingen av salpetersyreestere, f.eks. glyseroltrinitrat, etylenglykoldinitrat og lignende eller nitro-aromater, f.eks. trinitrotoluen, nitrobenzen og lignende, dannes ved den etterfølgende produktvaskingen, som også ved NOx-vaskinger, spillvann, som i forhøyet grad inneholder nitrater og andre nitrogenforbindelser. Dette normalt sure spillvannet nøytraliseres som regel med natronlut eller kalkmelk før det tilføres til klargjørings-anlegget. De ved nøytralisasjonen dannede nitratene og nitrittene, samt de øvrige nitrogenholdige forbindelsene går derved ikke bare ubenyttet tapt, de belaster dessuten de biologiske klargjøringsanleggene og resipientene.

Den biologiske rensingen av slike spillvann er grunnet det høye innholdet av uorganisk nitrat blitt til et finansielt problem for industrien, idet kostnadsbelastningen for spillvannsbehandling stadig øker ved kostandsovertak av investeringer for spillvann-forbund (Abwasserverbånde), økende spillvannsgebyrer og -avgivelser og andelsvise driftskostnader.

IWO 92/18426 beskrives en fremgangsmåte for denitrifisering av nitrogenholdige forbindelser i vandige spillvannstrømmer. Ved denne fremgangsmåten tilbakevinnes nitratet ikke som ved foreliggende oppfinnelse. Det dreier seg derimot utelukkende om en fjernelse av det inneholdte nitratet.

Oppgaven ved foreliggende oppfinnelse var å tilveiebringe en fremgangsmåte for eliminering av uorganiske og/eller oksyderbare nitrogenforbindelser i industrielle spillvann under samtidig utnyttelse av de i spillvannene inneholdte nitrogenforbindelsene som stoffer av industriell verdi.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fremgangsmåte for eliminering av uorganiske nitrogenforbindelser i spillvann, kjennetegnet ved at spillvannet nøytraliseres til ca. pH 7, hvorved det som nøytralisasjonsmiddel anvendes natronlut eller ammoniakk, fortrinnsvis ammoniakk i form av gass eller oppløsning, og de som nitrat foreliggende nitrogenforbindelsene fjernes fra spillvannet i form av det tilsvarende nitratet ved fordampning.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fremgangsmåte for eliminering av oksyderbare nitrogenforbindelser i spillvann, kjennetegnet ved at de i spillvannet tilstedeværende oksyderbare, nitrogenholdige innholdsstoffene oksyderes, at det derved behandlede spillvannet deretter nøytraliseres til ca. pH 7, hvorved det som nøytralisasjonsmiddel anvendes natronlut eller ammoniakk, fortrinnsvis ammoniakk i form av gass eller oppløsning, og det tilstedeværende og dannede nitratet fjernes i form av de tilsvarende nitratene ved fordampning av spillvannet.

Ifølge oppfinnelsen elimineres innholdet av uorganisk nitrat ved at nitratandelen trekkes ut som gjenanvendbart verdistoff fra spillvannet. Dette oppnås ved at det sure spillvannet nøytraliseres til ca. pH 7, hvorved natronlut eller ammoniakk, fortrinnsvis ammoniakk, anvendes som nøytralisasjonsmiddel. Den nøytraliserte oppløsningen inndampes deretter. Ved anvendelse av ammoniakk som nøytralisasjonsmiddel kan det ifølge oppfinnelsen såvel anvendes ammoniakkgass, som også ammoniakkoppløsning henholdsvis ammoniakkvann. Fordelen ved ammoniakkgassen består i at den er lett tilgjengelig og ved nøytralisasjonsreaksjonen ikke fører inn noen ytterligere vannandel. Uheldig er at nøytralisasjonsbeholderen må være absolutt gasstett og at totalt en høyere grad av MSR-teknikk er nødvendig. Ammoniakkoppløsning henholdsvis ammomakk-vann er derimot relativt uproblematisk og ufarlig å behandle. Spesielt fordelaktig er den omstendigheten at de også ved nøytralisasjonen med natronlut anvendte anleggsdelene kan utnyttes ved anvendelse av ammoniakkoppløsning henholdsvis -vann. Det kunne uventet fastslås at ved nøytralisasjon av et nitratholdig spillvann med ammoniakkvann til ca. pH 7 og etterfølgende inndampning, kunne det oppnås et inntil 80 % ammon-salpeterkonsentrat, som eksempelvis direkte kan sluses inn i fremstillingsfremgangs-måten for emulsjonssprengstoffer, eller eksempelvis tjene som basis for gjødnings-middelfremstilling. Det dannede konsentratet lar seg tilbakeføre i kretsløpet. For ved fordampning av den nøytraliserte oppløsningen virksomt å forhindre den autokatalytiske og termiske dekomponeringen av nitratene ved lav pH, bør pH stabiliseres.

Inneholder spillvannet, ved siden av nitrat, også nitritt, ammonium og/eller nitrøse gasser, er den ovenfor omtalte fremgangsmåten bare betinget anvendelig, idet disse stoffene ikke lar seg overvinne, henholdsvis nyttiggjøres, ved nøytralisasjonen. Ved spillvann som inneholder disse forurensningene inneholder det ved fordampning dannede kondensatet ved medsleping av gassene NOx og ammoniakk, en så høy andel av totalnitrogen at kondensatet ikke kan anvendes, henholdsvis avhendes, uten forut-gående biologisk rensing. Dette problemet lar seg overraskende løse ved at nøytralisa-sjonen forutgås av en oksydasjon. Ved denne fremgangsmåten oksyderes det i spillvannet inneholdte nitritt til nitrat, hvorved innholdet av giftig nitritt senkes til et mini-mum, mens samtidig mer anvendbart nitrat stilles til disposisjon. I tillegg oksyderes ved oksydasjonsmiddeltilsatsen, eksempelvis ved hydrogenperoksydtilsatsen, det likeledes giftige, i pH-likevekt med NH3-stående ammonium og de nitrøse gassene (NOx). Eventuelt tilstedeværende organiske forurensninger overvinnes samtidig ved oksydasjon til karbondioksyd og vann. Som oksydasjonsmidler lar det seg anvende ozon, oksygen og hydrogenperoksydoppløsning. Spesielt foretrukket er hydrogenperoksydoppløsning, idet selv ved en overdosering dekomponerer hydrogenperoksyd miljøvennlig til vann og oksygen og den tekniske realiseringen byr ikke på problemer. Samtidig reduseres CBS ved anvendelse av hydrogenperoksyd som oksydasjonsmiddel. På denne måten lar det seg ikke bare oppnå bedre utbytter av ammonsalpeter, men det lar seg dessuten oppnå et kondensat som oppviser et betydelig redusert totalt nitrogeninnhold. Dette kondensatet lar seg fortrinnsvis tilbakeføre som vaskevann i produksjonen, eller kan i gunstige til-feller også direkte ledes inn i resipienten. Eventuelt kan ammoniakk som fremdeles er tilstede fjernes fra kondensatet ved stripping, eller anvendes på nytt til nøytralisasjon. Oksydasjonsprosessen overvåkes fortrinnsvis on-line, hvorved den nødvendige mengden oksydasjonsmiddel bestemmes og kan tildoseres tilsvarende. Dersom spillvannet inneholder eksplosjonsfarlige og/eller giftige organiske nitrater, gjennomføres før nøytralisasjonstrinnet av sikkerhets- eller miljøhensyn, en termisk forbehandling tilsvarende DE 3813184.

Konsepet ifølge oppfinnelsen belyses ved hjelp av det i figur 1 viste flytskjema på et spesielt spillvann.

For gjennomføringen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i og for seg kjente fordampningsanlegg anvendbare. Som anlegg kan det anvendes én- eller flertrinns inndampningsanlegg, eksempelvis et 4-trinns kontinuerlig arbeidende fallestrøms-inndampningsanlegg. Avhengig av sammensetning av spillvannet lar anlegget seg drive med eller uten forkoblet oksydasjonstrinn.

Foreliggende oppfinnelse muliggjør dermed en økologisk fordelaktig rensing av spillvann som er belastet med nitrogenforbindelser under samtidig gjenanvendelse av disse verdifulle nitrogenforbindelsene.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for eliminering av uorganiske nitrogenforbindelser i spillvann, karakterisert ved at spillvannet nøytraliseres til ca. pH 7, hvorved det som nøytralisasjonsmiddel anvendes natronlut eller ammoniakk, fortrinnsvis ammoniakk i form av gass eller oppløsning, og de som nitrat foreliggende nitrogenforbindelsene fjernes fra spillvannet i form av det tilsvarende nitratet ved fordampning.

2. Fremgangsmåte for eliminering av oksyderbare nitrogenforbindelser i spillvann, karakterisert ved at de i spillvannet tilstedeværende oksyderbare, nitrogenholdige innholdsstoffene oksyderes, at det derved behandlede spillvannet deretter nøytraliseres til ca. pH 7, hvorved det som nøytralisasjonsmiddel anvendes natronlut eller ammoniakk, fortrinnsvis ammoniakk i form av gass eller oppløsning, og det tilstedeværende og dannede nitratet fjernes i form av de tilsvarende nitratene ved fordampning av spillvannet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det som oksydasjonsmiddel anvendes ozon, oksygen eller hydrogenperoksyd, fortrinnsvis hydrogenperoksyd.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at spillvannet før inndampning tilsettes pH-stabiliseringsmiddel.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2 til 4, karakterisert v e d at oksydasjonsprosessen overvåkes on-Iine og oksydasjonsmiddelet tildoseres etter behov.