Avskiljning och återvinning av fetter i avloppsvatten från garverier

• 1. Avloppsvatten från garveribranschen och dess påverkan på miljön.
• 2. Koagulering-flockning med DAF för återvinning av fett och rening av avloppsvattnet.
• 3. Analys utförd av laboratoriet Sigmalab.
• 4. Slutsatser

1. Avloppsvatten från garveribranschen och dess påverkan på miljön

Lädergarvningsindustrin, särskilt när det gäller läder, bidrar i hög grad till ländernas industriella tillväxt och till den globala ekonomin, och är en av de mest betydelsefulla branscherna, särskilt i länder som Indien, Bangladesh, Kina, Pakistan, Turkiet och Brasilien.

Läderproduktionsprocessen består av enskilda processer som drivs i satsvis drift, där det krävs ett stort antal och stora mängder kemikalier som är farliga för miljön och organismer (växter, djur och människor) och som i hög grad förorenar vattenmiljön. Några av de vanligaste produkterna är: natriumhydroxid (NaOH), natriumklorid (NaCl), pentaklorfenol (C6HCl5O), natriumsulfid (Na2S), enzymer, kalkbruk (Ca(OH)2), klorider och fritt klor, svavelsyra (H2SO4), krom, myrsyra (CH2O2), ammoniumklorid (NH4Cl), ammoniumsulfat ((NH4)2SO4), metallsalter och organiska kemikalier.

Utöver dessa produkter är vattenförbrukningen inom denna bransch bland de högsta, och kan uppgå till mer än 40 m³ per ton bearbetad råvara. Mer information om garvningsprocessen och föroreningar i avloppsvattnet finns i följande artikel som publicerats på SIGMADAF:s teknikblogg.

Reningprocesserna inriktas på två mål: rening av avloppsvatten och återvinning av råvaror. Vattnet behandlas för att göra det lämpligt för utsläpp till det allmänna avloppsnätet, eller i mycket intensiva processer, för att kunna släppas ut i vattenmiljön eller användas för sekundära ändamål. De råvaror som kan återvinnas under behandlingsstegen är: kollagen, kollagengeler och -fibrer, fetter, keratin, polypeptider och proteiner.

2. Koagulering-flockning med DAF för återvinning av fett och rening av avloppsvattnet

Bland alla möjliga behandlingsmetoder och helhetsprocesser för att behandla och hantera avloppsvatten från garverier är fysikalisk-kemiska behandlingar (försurning eller alkalisering, emulsionsbrytning och koagulering – flockning) i kombination med DAF-flotation en oumbärlig del, inte bara av den primära behandlingen av avloppsvattnet, utan också för återvinning av råvaror såsom fetter och andra föreningar.

Koagulering är en process där kolloidala föreningar, fetter, suspenderade fasta ämnen samt fasta ämnen och organiskt material som kan fällas ut ur vätskefasen destabiliseras genom att de krafter som håller dem samman neutraliseras och genom växelverkan mellan laddningar som gör att föreningarna övergår till en fast och separerbar fas. Partiklarna kolliderar och bildar större partiklar. Dessa kollisioner måste främjas genom användning av en andra kemikalie: flockulerande polyelektrolyter.

Det har visat sig att användningen av oorganiska koaguleringsmedel, i kombination med ett polyelektrolytflockuleringsmedel, möjliggör en effektiv avskiljning av fetter, organiskt material och tungmetaller, särskilt krom (III), som är ett extremt miljöförorenande ämne i vattenmiljöer och skadligt för organismers hälsa.

De vanligaste koaguleringsmedlen är följande:

• Aluminiumsulfat
• Aluminiumklorid
• Järn(III)klorid
• Järnsulfat

Koagulerings- och flockningsprocessen kan underlättas genom steg för emulsionsbrytning med hjälp av specialkemikalier avsedda för detta ändamål: genom att ändra pH-värdet genom alkalisering eller försurning och genom att använda produkter som är särskilt framtagna för fetter från garverier.

Aluminiumklorid har visat sig vara det mest effektiva koaguleringsmedlet. Detta koaguleringsmedel kommer, tillsammans med andra specifika kemikalier, att användas i den studie om behandling och återvinning av fetter som genomförs vid Sigmas laboratorier och som beskrivs nedan.

En fysikalisk-kemisk reningsprocess med DAF-flotation som utformas på rätt sätt möjliggör primärrening av vattnet och återvinning av fetter.

3. Behandlingsundersökning vid laboratoriet Sigmalab

Försök och studier i laboratorieskala gör det möjligt att identifiera de specifika kemikalier som krävs för rening av ett avloppsvatten, samt de doser och hydrauliska uppehållstider som varje reaktion kräver. Analysen av det renade vattnet gör det möjligt att fastställa vilken reningsgrad som kan uppnås.

SIGMA:s laboratorier tar emot fyra avloppsvattenströmmar från olika steg i en garvningsprocess: A) första tvätt eller ribera, B) andra tvätt eller ribera, C) kalcinering och D) macerering. Var och ett av dessa avloppsvatten har specifika egenskaper och kräver en separat kemisk behandling för att separera fetterna och rena vattnet. Därefter samlas alla renade vatten och behandlas i en gemensam linje.

Ta del av våra laboratorietjänster på vår webbplats och tveka inte att kontakta oss om du har frågor om detta arbete eller vill beställa analyser av era avloppsvatten

A. Rening av avloppsvatten från den första tvätten eller förtvätten.

Avloppsvattnet har ett mjölkigt utseende och verkar homogent, och kräver en behandling som kombinerar ett adsorbent av aktivt kol, följt av ett PAC-koaguleringsmedel, en pH-justering och ett katjoniskt flockningsmedel. Separationen av fasta ämnen sker genom tillsats av koaguleringsmedel och en höjning av pH-värdet till 8–9. Dessutom främjas separationen av fetter också genom att pH-värdet höjs. En lång uppehållstid krävs i varje steg, så att varje kemikalie hinner reagera med vattnet. Fetter och fasta ämnen avlägsnas i form av konsistenta flockar.

Analysresultaten visar följande: hög reningsgrad av organiskt material och suspenderade ämnen samt återvinning av nästan hälften av fetterna.

	Prov A	Klarat	Prestanda
pH	7	8 – 9
Fetter	292	157	46%
Totalt organiskt kol	2750	2270	17%
COD	15000	4500	70%
DBO5	6060	1520	75%
Biologisk nedbrytbarhet		34%
Suspenderade fasta ämnen	4570	912	80%

B. Behandling av avloppsvattnet från den andra tvätten eller ribera.

Detta mjölkiga och till synes homogena avloppsvatten kräver en behandling som kombinerar en syrachock med svavelsyra, följt av en fettseparation med hjälp av ett emulsionsbrytande medel. Först sänks pH-värdet till extremt sura förhållanden och därefter tillsätts ett emulsionsbrytande medel, varpå fettseparationen omedelbart kan observeras. Fetterna och oljorna är mjuka och fluffiga och separeras och flyter upp när provet får vila i mer än en timme.

Analysresultaten visar följande: mycket hög reningsgrad när det gäller fett, fasta ämnen och organiskt material.

	Prov B	Klarat	Prestanda
pH	8 – 9	3
Fetter	2140	140	93%
Totalt organiskt kol	13700	1640	88%
COD	81200	6210	92%
DBO5	36900	3440	91%
Biologisk nedbrytbarhet		55%
Suspenderade fasta ämnen	15700	520	97%

C. Behandling av avloppsvatten från kalcineringen.

Detta avloppsvatten har en oljig och fet konsistens, är mörkt till färgen och innehåller synliga fasta partiklar och ”bitar” som separeras naturligt, men inte i tillräcklig utsträckning för att ge ett klarvatten av god kvalitet. Förbehandlingen består av en mekanisk avskiljning av grova partiklar, följt av en syrabehandling med svavelsyra och därefter en fettavskiljning med hjälp av en emulsionsbrytare. För detta prov krävs en första separering av de sedimenterbara fasta ämnena, där de grova fasta ämnena får sedimentera och därefter den flytande fasen avlägsnas mekaniskt. Därefter tillförs en syra. pH-värdet sänks initialt till neutralt (utgående från ett värde på 13 i provet) och när fettseparationen omedelbart observeras tillförs ett emulsionsbrytande medel. Fetter och oljor separeras lätt i kompakta, oljiga klumpar.

Analysresultaten visar följande: hög effektivitet när det gäller att bryta ned fett och måttlig effektivitet när det gäller att bryta ned organiskt material.

	Prov C	Klarat	Prestanda
pH	13	7
Fetter	474	98.4	79%
Totalt organiskt kol	10700	5500	49%
COD	54900	42600	22%
DBO5	36200	16200	55%
Biologisk nedbrytbarhet		38%

D. Behandling av maceratavloppsvatten

Detta avloppsvatten har utseendet och konsistensen av ”vassle” – det är vitaktigt och trögflytande. Behandlingen sker direkt genom koagulering med PAC, följt av flockning med ett katjoniskt polyelektrolyt. Separationen av fasta ämnen sker omedelbart när koaguleringsmedlet tillsätts, varefter flockningsmedlet agglomererar det koagulerade materialet. Långa reaktionstider krävs.

Analysresultaten är följande: måttlig avskiljning av organiskt material; halterna av fasta ämnen och fetter är inte särskilt höga i provet, varför behandlingen har liten inverkan på dessa.

	Prov D	Klarat	Prestanda
pH	8 – 9	8
Fetter	42.8	40.8	5%
Totalt organiskt kol	2675	2180	19%
COD	10500	7830	25%
DBO5	4340	2700	38%
Biologisk nedbrytbarhet		34%
Suspenderade fasta ämnen	236	101	57%

4. Slutsatser

• Den industriella tillverkningen av läder och skinn utgör en av världens största industrier och bidrar i hög grad till ländernas ekonomi. Men den är också en av de största vattenförbrukarna och avfallsproducenterna, med avloppsvatten som har hög föroreningsgrad och utgör en fara för miljön och organismerna.

• Avloppsvattnet från garverier innehåller stora mängder farliga kemikalier, fasta ämnen, fetter och organiskt material. Det kräver en omfattande reningsprocess som består av förbehandling och konditionering av avloppsvattnet, biologisk rening samt efterrening med hjälp av membran och annan avancerad teknik. Målet med reningen är att rena vattnet och återvinna råvaror såsom fetter.

• Vid SIGMALAB-laboratorierna genomförs en studie av förbehandlingen av avloppsvatten från fyra processlinjer inom garveribranschen: två tvättlinjer, kalcinering och macerering. Varje avloppsvatten måste förbehandlas separat eftersom det kräver olika kemikalier. Det renade vattnet från dessa fyra förbehandlingar kommer att sammanföras för vidare gemensam behandling.

• Förbehandlingarna består av fysikalisk-kemiska processer som kräver syror, baser, emulsionsbrytare, koaguleringsmedel och flockningsmedel. Effektiviteten när det gäller att avlägsna föroreningar är hög. De avskilda flockarna och fetterna kan separeras genom flotation i Sigma DAF-utrustning för borttagning och/eller återvinning till önskade produkter.