DE2557865C3 - Verfahren zur Alkalisierung von im Zuckerherstellungsverfahren anfallenden Abwässern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Alkalisierung von im Zuckerherstellungsverfahren anfallenden und weiterbenutzten Abwässern, insbesondere Rübentransport- und Waschwässern.

Bei der Zuckerherstellung fallen beim Eindampfen der aus den Rüben gewonnenen zuckerhaltigen Säfte, vor allem infolge Amidverseifung von Glutamin, nach Kondensation der Sekundärdämpfe (Brüden) ammoniakhaltige Kondensate an, deren NH₃-Anteil den technologischen Ablauf der Zuckergewinnung zu beeinträchtigen vermag,
a) Ein Teil dieser Kondensate wird im Rahmen des technologischen Prozesses innerhalb einer Zukkerfabrik verwendet als

1. Extraktionswasser bei der Gewinnung des Saftes aus den Zuckerrüben

2. Lösewasser für Rohzucker wie auch für Hilfsstoffe

3. Wasch- und Rückspülwasser im Betrieb von Ionenaustauscheranlagen

4. auch zum Teil als Kesselspeisewasser.

Je nach Rübenqualität enthalten diese Wasser, soweit sie durch Kondensation der Brüden entstanden sind, etwa 20-30 mval Ammoniak pro Liter; ihr pH liegt zwischen 9 und K).

Zu 1.:

Bei der Extraktion des zuckerhaltigen Saftes aus den Rüben führt Ammoniak im Extraktionswasser zu einem stärkeren Pektinabbau: die Rübenschnitzel behindern durch ihre schmierigweiche Konsistenz den Stoffaustausch bei der Extraktion und danach auch die Abpreßbarkeit des restlichen Saftes vor der Trocknung der an Zucker erschöpften Schnitzel. Verwendet man also ammoniakhaltiges Kondensat als Extraktionswasser bei der Saftgewinnung, dann versucht man durch Zugabe von Salzsäure, Schwefelsäure oder schwefliger Säure das ammoniakhaitige Extraktionswasser auf einen pH-Bereich von 5,7 bis 5,9 einzustellen, um günstigere Bedingungen bei Extraktion des Saftes und Trocknung der ausgepreßten Schnitzel zu schaffen. Dabei bestimmt der vorhandene Ammoniakgehalt den Verbrauch an Säure für diese pH-Regulierung. Die zugegebene Säure verbleibt bis zur Zuckei kristallisation im Saft, und zwar in Form von löslichen Kalksalzen, wenn der extrahierte Saft mit Kalk und Kohlensäure gereinigt wird. Die bei diesem Saftroinigungsveifahren nach Ansäuern des Hxtraklionswassers zusätzlich entstehenden Kalksalze erhöhen als Aschebestandteile den nicht kristallisierbaren Anteil an Zukker, wodurch sich mehr Melasse bildet und die Ausbeute an Zucker unter durchschnittlichen Betriebsbedingungen um etwa 0,12 g Zucker/ 100 g Zuckerrüben oder rund 1,0 g Zucker/100 g Weißzucker zurückgeht.
Zu 2.:

Ammoniakhaltiges Kondensat, das zum Lösen in von Zucker verwendet werden soll, ist wegen seines stechenden Geruches nur bei Zwischenprodukten einsetzbar, die einer erneuten Reinigung unterzogen werden, da bei solchen Prozessen der störende Ammoniak wieder abgetrennt wird. ι ι Trotzdem ist seine Anwesenheit unerwünscht, da

er die Farbbildung im zuckerhaltigen Sirup auslöst und verstärkt, d. h. er beeinträchtigt als Reaktionspartner schließlich doch die Qualität des Zuckers.
Zu 3.:

Zum Lösen von verbrauchsfähigem Zucker ist ammoniakhaltiges Kondensat nicht geeignet. Vor solchen Verwendungszwecken muß es im Kationen- und Anionenaustausch vollentsalzt : j werden. Andererseits nutzt man Brüdenkondensate, da sie sehr aschearm anfallen, trotz ihres Ammoniakgehaltes häufig als Wasch- und Rückspülwässcr beim Betrieb von lonenaustauscheranlagen, deren Kapazität dementsprechend reduzierbar wird. Somit verursacht das im

Kondensat mitgeführte Ammoniak zusätzlichen Aufwand an Rcgcnerationschemikalien, Bedienung und Wartung der Anlagen und damit höhere Kosten. Darüber hinaus resultiert aus der D Beseitigung der ammoniakreichen Abwasser, die

solchen Austauschprozessen entstammen, ein bislang ungelöstes Umweltproblem,
b) Einerseits enthalten somit die in einer Zuckerfabrik beim Zuckerherstellungsverfahren anfal-4(i lenden Kondensate der Brüden einen an sich

unerwünschten Überschuß an Ammoniak, andererseits besteht bei einigen im technologischen Prozeß der Zuckcrherstcllung anfallenden Abwässern, z. B. Rübentransport- und -waschwäs-4~, sein,ständig eine Notwendigkeit, die durch Abbau von unvermeidlich in diesen Abwässern enthaltenen Zuckcranteilen sich bildende Säuie zu neutralisieren. Dies geschieht bisher durch Einsatz von Branntkalk.

-,o Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine sinnvolle Verfahrensweise beide genannten Nachteile zu vermeiden, d. h. sowohl den unerwünschten Ammoniakgehalt der Brüdenkondensate im Hinblick auf ihre Weiterverwendung weitgehend -,-, zu reduzieren und gleichzeitig auf einfache Weise die notwendige Alkalisierung der Abwasser zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art vorge_hli schlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das beim Eindampfen der aus den Rüben gewonnenen zuckerhaltigen Säfte anfallende ammoniakhaltige Kondensat entspannt und den dabei abgetriebenen Ammoniak zur Alkalisierung verwendet.
,,·, Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet somit die genannten Ziele auf einfache Art und Weise, wobei der Ammoniakgehalt der Brüdenkondensate weitgehend reduziert wird, während gleichzeitig die

entfernte Menge an Ammoniak ausgenutzt wird, um die gebildete Säure im Abwasser zu binden. Bei diesem Verfahren erübrigt sich der bisher übliche Einsatz von Branntkalk für die Neutralisierung der Säuren, der entfernte Ammoniak wird sinnvoll verwendet und stört nicht den biologischen Abbau der organischen Substanz in den Abwässern, und gleichzeitig weiden durch die Entfernung des Ammoniak Kondensate gewonnen, die sich für die Zuckerfabrikation besser eignen und die Ausbeute an Zucker erhöhen helfen. Eine praktische Ausgestaltung des Verfahrens wird im folgenden unter Erläuterung weiterer Vorteile näher beschrieben:

Das Verfahren beruht darauf, den Hauptanteil an Ammoniak aus heißem, beim Eindampfen der zukkei haltigen Säfte anfallenden Kondensat — mit der Temperatur wie es anfällt oder nach weiterem Erhitzen auf noch höhere Temperatur — durch rasches Entspannen zu entfernen und ihn gleichzeitig zur Aufalkalisierung von Rübentransport- und -waschwässern zu verwenden. Am einfachsten geschieht dies, wenn das ammoniakhaltigc Kondensat in einen Entspannungsbehälter gesprüht wird, in dem Unterdruck herrscht. Dieser wird zweckmäßig mittels einer Wasserstrahlpumpe erzeugt, da in ihr Treibwasser das durch Entspannen freigewordene Ammoniak aufnimmt und dabei alkalisiert wird. Zweckmäßig wird als Treibwasscr Abwasser der Zuckerindustrie, vorzugsweise in Form der Rübentransport- und -waschwässer, nach Abbau des darin enthaltenen Zuckers zu Säuren verwendet. Da diese ständig im Betrieb zirkulieren und dabei aus angeschnittenen und verletzten Zuckerrüben Zucker aufnehmen, der zu Säuren abgebaut wird, dient die Alkalisiei ung mit Ammoniak einmal der Korrosionsverhütung im Rohrleitungssystem und zum anderen insofern als Umweltschutzmaßnahmc, als es keinen Sinn hätte, in Vorfluter einzuleitende Wärme mit geruchsbelästigendem Ammoniak zu versetzen. An Stelle von Wasserstrahlpumpen könnten für die Absaugung von Ammoniak auch Mischkondensatoren dienen, wobei das Abwasser dort als Fallwasser zugeführt wird.

Das ablaufende ammoniakarme Kondensat wird entweder so, wie es anfällt, verwendet oder nach Kationenaustausch oder nach Vollentsalzung für die Zuckergewinnung und -verarbeitung eingesetzt, wie eingangs beschrieben.

Die energetisch günstigsten Bedingungen erhält man, wenn Kondensat ohne zusätzliche Erwärmung mit der anfallenden Temperatur von 90-100° C bis auf 50-90 Torr entspannt und dabei entammoniakalisiert wird. Bei einem Anfangs-Ammoniakgehalt von z. B. 18,5 mval NH,/I wird unter diesen Bedingungen 50-75% des Ammoniaks aus dem zugeführten Kondensat frei. Die im ablaufenden Kondensat verbleibende NHj-Menge ist bereits so gering, daß sie keine technologischen Probleme in der Zuckergewinnung ■> verursacht. Für die Weiterverarbeitung von Zucker müßte dieses Kondensat allerdings vorher vollentsalzt werden, wenn er keine weitere Reinungsstufe durchläuft.

Die Hauptmenge an cntammoniakalisicrtcm Kon-" densat benötigt man in der Zuckerindustrie für die Extraktion des Zellsaftes der Zuckerrüben. Das oben genannte Kondensat mit einem durchschnittlichen Ammoniakgehalt von 18,5 mval/l erfordert zur Ansäuerung auf ein Extraktionswasser-pH von 5,7 etwa

r> 17,5 ml 0,1-n-HCl/lOO ml. Dagegen reduziert sich der Säurebedarf bei dem durch Entspannen weitgehend entammoniakalisierten Kondensat auf 4,5 bis 7,0ml 0,l-n-HCI/100 ml Wasser. Unter diesen Bedingungen erreicht man einen um 60 bis 75 % geringe -

-'» ren Säureverbrauch bei der Ansäuerung des Extraktionsfnschwassei's. Es ist daher zweckmäßig, das nach dem Entspannen anfallende, weitgehend entammoniakalisierte Kondensat als Extraktionswasser zur Gewinnung des zuckerhaltigen Saftes zu verwenden.

r> Ähnliche Vorteile ergeben sich auch im Ionenaustauscherbetneb bei der Entammoniakalisierung von Kondensat: Während bis zur Kapazitätserschöpfung mit normalem Kondensat nur etwa 90 1 Wasser je 1 Austauscherharz zu entammoniakalisiercn sind, kann

in man von Kondensat nach Vorentammoniakalisierung durch Entspannen immerhin mindestens 185 I bis maximal 370 1 Wasser im Kationenaustauschcr durchsetzen. Dies bedeutet, daß die Größe der Austauscheranlage um 50 bis 75% reduziert werden kann, wenn

)·> vorher eine erfindungsgemäße Entspannungs-Entammoniakalisierung durchgeführt wird.

Setzt man diese Kondensate als Waschwässer innerhalb von Ionenaustausch^! anlagen, die nicht der NH,-Entfernung dienen müßten, ein, so wird die für

in den eigentlichen Prozeß nutzbare Kapazität bei Einsatz des unbehandelten Betriebskondensats je nach Waschwasseraufwand um 11 bis 44% und bei Verwendung NH,-armen Kondensats nur um 2,7 bis 10,8% unter der Gesamtkapazität des Austauschers

r, liegen, die bei einer Arbeitsweise mit vollentsalztem Waschwasser nutzbar wäre.

Da die Abbaugeschwindigkeit organischer Substanz mit der Bebrütungstemperatur ansteigt, kann über die Einstellung der Aufgabetemperatur und des

,ο Entspannungsdrucks neben dem NH₃- Austausch auch die Temperatur des Abwassers über die Entspannerbrüdenmenge aus dem Kondensat beeinflußt bzw. erhöht werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Alkalisierung von im Zuckerherstellungsverfahren anfallenden und weiterbenutzten Abwässern, insbesondere Rübentransport- und Waschwässern, dadurch gekennzeichnet, daß man das beim Eindampfen der aus den Rüben gewonnenen zuckerhaltigen Säfte anfallende ammoniakhalt ige Kondensat entspannt und den dabei abgetriebenen Ammoniak zur Alkalisierung verwendet.