NORGE [B] (u) UTLEGNINGSSKRIFT Nr

Transkript

1 NORGE [B] (u) UTLEGNINGSSKRIFT Nr (51) Int. Cl. C 02 c 5/02 (52) KL 85c-l STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (21) Patentsøknad nr. (22) Inngitt (23) Løpedag (41) Søknaden ålment tilgjengelig fra 3748/ (44) Søknaden utlagt og utlegningsskrift utgitt (30) Prioritet begjær) fra: USA, nr (71](73) (72) (74) (54) UNITED STATES ATOMIC ENERGY COMMISSION, Washington, D.C , USA. Forrest Neil Case, 192 Northwestern Avenue, Oak Ridge og David Edward Smiley, Hiwasse College, Madisonville, begge: Tenn., USA. Ingeniør Tor Ivarson. Fremgangsmåte for å øke lystransparensen og minske det biokjemiske oksygenforbruk i avvann inneholdende organisk materiale. Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å oke lystransparensen og minske det biokjemiske oksygenforbruk i avvann inneholdende organisk materiale, hvor avvannet underkastes radiolytisk behandling. Ved tidligere kjente fremgangsmåter av denne art har man ikke vært i stand til hverken å oke lystransparensen eller å minske det biokjemiske oksygenforbruk i avvann som inneholder organisk materiale i tilstrekkelig grad, selvom man som nevnt innledningsvis har underkastet avvannet radiolytisk behandling. De organiske materialer det her er tale om er f.eks. lignin og organiske fargestoffer, og det er overmåte viktig at det biokjemiske oksygenforbruk og fargen minskes til et for avvannets utslipp i vannresipienten sikkert nivå. De industrielle avvann som dannes ved fremstillingen av papir og papirmasse og innenfor tekstilindustrien inneholder organiske materialer som kan forskyve den naturlige biologiske balanse i vannresipienten de slippes ut i, ved å redusere det lys som kan trenge gjennom vannet for å muliggjøre de nødvendige fotosyntetiske prosesser. De viktigste forurensninger som bidrar til fargen er

2 lignin, organiske fargestoffer og trykkfarger» Disse materialer er kraftig absorberende for lys med bolgelengder fra det ultrafiolette til det synlige området av spektret, d.v.s. fra ca. 250 millimikron (nm) opp til ca. 650 nm. Det biokjemiske oksygenbehov (BOD) er et mål for den mengde oksygen som kreves for biokjemisk oksydasjon av et gitt medium ved hjelp av mikroorganismer i lopet av en gitt tid ved en gitt temperatur, f.eks. 5 dogn ved 20 C. En akseptabelt lav BOD-verdi skulle ligge i området 5-35 ppm. Et industrielt avvann av den beskrevne art, behandlet på den ifolge oppfinnelsen foreslåtte måte, til en BOD-verdi i området 5-30 ppm, vil således slippe igjennom en tilstrekkelig lysmengde i spektrets ultrafiolette og synlige områder for å muliggjore at de normale fotosyntetiske prosesser finner sted uten skadelig forskyvning av den normale Skologiske balanse. Oppfinnelsen er karakterisert ved at avvannet, eventuelt tilsatt en vannloselig hypokloritt, eksponeres for gjennomtrengende ioniserende stråling i en oksygenholdig atmosfære under et trykk av minst 70 bar, inntil den onskede grad av optisk og ultrafiolett transmittans samt biokjemisk oksygenforbruk er oppnådd. På denne måte kan det med fordel behandles industrielle avvann, som inneholder organiske forurensninger av den art som stammer fra celluloseindustrien, tekstilindustrien, næringsmiddelindustrien, petroleumsindustrien og kjemisk industri. Oppfinnelsen baserer seg på den oppdagelse at lysabsorpsjonen og BOD-verdien i industrielle avvann av den beskrevne art kan reduseres vesentlig til sikre nivåer ved bestråling av sådanne avvann med hoyenergistråling i en under trykk stående oksygenholdig atmosfære inntil den behandlede losning har nådd én onsket grad av lystransparens og en onsket BOD-verdi, Når ligninholdige avvann utsettes for gammastråler fra en købolt- 60-kilde i luft ved atmosfæretrykk opp til gammastråledoser av ca. 2,5 x 10 7 rontgen (R), inntrer der tre forandringer: ph endres til en noe surere verdi, BOD-verdien minskes med okende eksponeringsdose, og lystransmittansen i nærheten av det ultrafiolette område og i det synlige område av spektret minskes. En total absorpsjon i det ultrafiolette område ved 280 nm forekommer fremdeles også etter eksponeringsdosar av ca. 2,5 x 10 7 Når samme materiale bestråles under et hoyt trykk av oksygen eller luft av minst 70 bar* observeres på den annen side noen viktige og uventede avvikeiser. Forst og fremst inntrer det en p&tagelig

3 forandring av ph, hvilket tyder på en akselerert oksydativ prosess som tilsynelatende forer til syredannende slutt- eller biprodukter. I hvilket som helst tilfelle er disse slutt- eller biprodukter av en sådan natur at de samtidig senker losningens BOR-verdi og oker dens optiske transmittans og dessuten oker den ultrafiolette, transparens. Disse resultater oppnås ved totale eksponeringsdoser, som av størrelsesorden er langt mindre enn det resultat som kan oppnås ved bestråling i luft ved atmosfæretrykk for tilveiebringelse av okt transmittans. Den ultrafiolette transparens okes fra 0 til så meget som ca. 60$ når den bestrålte væske befinner seg under trykk i en oksygenholdig atmosfære. Den ved hjelp av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppnåelige forbedring skal belyses i de etterfolgende eksempler» Eksempel 1 Dette eksempel er bestemt å demonstrere de nye effekter som oppnås ved bestråling av ligninholdige avvann og avvann fra tekstilindustrier ved et trykk av minst 70 bar i en oksygenholdig atmosfære. For oppfinnelsens formål er luft og ren oksygengass ekvivalente sålenge de settes under et trykk av minst 70 bar. Awann fra kloakkvannrenseanlegget i byen Knoxville, Tennessee, U,S.A.j som var misfarget av lignin, og avvann fra en tekstily fabrikk ble bestrålet ved en gammadoseringsgrad av 1,2 x 10 R/h. I sammenlikningsoyemed ble en forste serie prover på hver 125 ml bestrålt i luft ved atmosfæretrykk i tider fra 10 til 120 min., idet en prove ble satt til side som en ubestrålt kontrollprove. Provene ble analysert med hensyn til BOD, ph og lystransmittans. Resultatene vises i etterfolgende tabell I.

4 TABELL I Forsok Tid Eksponerings- ph BOD Lystransmisjon, % nr. min. dose, R (,25 nm ,o x , x , x , ,2 x , ,4 x , ' En annen serie av 125 ml prover ble bestrålt i luft ved 140 bar. Provene ble analysert med hensyn til BOD, ph og lystransmittans. Resultatene vises i nedenstående tabell II. TABELL II Forsok Tid Eksponerings- ph BOD Lystransmis.ion, % nr. min. dose, R. r 625 nm ,o ,3 x , ,6 x , x IO 5 6, ,4 x , ,8 x , En samraenlikning mellom resultatene fra forsokene 1-6, der provene ble bestrålt ved atmosfæretrykk, og forsokene 7-12, der provene ble bestrålt ved 140 bar lufttrykk, viser flere ulikheter. Til tross for at de ved atmosfæretrykk bestrålte prover ble utsatt for en stor eksponeringsdoser var nedgangen i BOD-verdi og ph-verdi relativt liten sammenliknet med hva tilfellet var ved de ved 140 bar lufttrykk bestrålte prover. Bestrålingen ved 140 bar ga dessuten en i hovedsaken optisk klar losning i lopet av 30 min. med okende lystransmisjon i det ultrafiolette område. Ved de i luft under atmosfæretrykk gjennomforte bestrålinger minsket derimot lystransmisjonen i spektrets synlige område, og ingen bedrog av lystransmisjonen i det ultrafiolette område inntraff, ikke engang ved eksponeringsdoser som var nesten av en størrelsesorden storre enn den storste eksponeringsdose ved provenes bestråling under trykk. Eksempel 2

5 Et opakt avvann fra en papirfabrikk ble bestrålt til en eksponer- 7 ingsdose av 2,4 x 10 R under 140 bar oksygengasstrykk. Den opake losning ble omdannet til en blekgul losning inneholdende et hvitt fibermateriale suspendert deri. Det hvite fibermateriale bestod tydeligvis av cellulosefibre, som også var bleket ved den foreliggende fremgangsmåte. Eksempel 3 En brunfarget vannsuspensjon av rå sulfitmasse ble bestrålt i 2 timer i nærvær av natriumhypokloritt under et oksygengasstrykk av 110 bar. Doseringsgraden var 2 x 10' R/h. Det brune fibermateriale ble omdannet til hvitt fibermateriale. Kombinasjonen av bestråling, hypokloritt og oksygengass under hoyt trykk ga en bedre avfarging enn hva tilfellet var med hypokloritt alene eller bestråling i nærvær av hypokloritt men uten oksygengass under hoyt trykk. Fordelene med hypoklorittionets oksydasjonsevne ved den under hoyt trykk gjennomforte radiolyse kan oppnås med hvilket som helst annen vannloselig hypokloritt. P a t e n t k r a v : Fremgangsmåte for å oke lystransparensen og minske det biokjemiske oksygenforbruk i' avvann inneholdende organisk materiale, hvor avvannet underkastes radiolytisk behandling, k a r a k t e r - isert ved at avvannet, eventuelt tilsatt et vannloselig hypokloritt, eksponeres for gjennomtrengende ioniserende stråling i en oksygenholdig atmosfære under et trykk av minst 70 bar, inntil den onskede grad av optisk og ultrafiolett transmittans samt biokjemisk oksygenforbruk er oppnådd. (56) Anførte publikasj oner : Britisk patent nr