废水处理的方法技术

一种用于厌氧的方法及其设备，通过将来自厌氧反应器的具有溶解的二氧化碳的流出物同含有有机酸的新鲜进料相结合，并从这种混合物中汽提出二氧化碳来提高其ｐＨ值，以减少系统中碱的消耗并促进了具有有限溶解度的有机酸的溶解。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废水或污水的处理，以便在废水流排放入环境前，清除其中的需氧杂质。更具体地说，本专利技术是关于在厌氧处理流中的有机组分被代谢为甲烷和二氧化碳过程中，减少其对碱的需求的方法和设备。许多工业产生酸性废液，这种废液其有机组分相当高，因而需要大量的氧，所以通常不允许将其排入湖泊或江河中。环境法及有关规程对被允许排入公共水道的这类废水中可以包含的化学和生物需氧物质的含量规定了极限。清除化学和生物需氧物质的一种方法是借助需氧及厌氧过程中的细菌来代谢降解这些物质，本专利技术主要适用于厌氧法，特别适用于有限溶解度的酸性废水。在典型的厌氧过滤程序中，废水被直接通过一个厌氧反应器，其中厌氧介质内的微生物代谢废水中的有机基质并产生甲烷和二氧化碳。典型的反应器实际上是一个封闭的容器，它适于接受废水流。反应器可以包含一层填充材料它可以附加有微生物。填充材料可以是任意的例如包覆环或是定向的填料，或如市场上以VinylCore和Koro-Z商标出售的填充料。一般来说，反应器的设计依据其包含液体的流动特征可以分成两类。在升流式反应器中通常废水从封闭的反应器的底部区域进入并朝上运动，甲烷和二氧化碳气体也和液一起向上运动在气体到达表面时，由于压差和分离系数的作用，由液相分离为气相。滤过的液体从液面顶部抽走。容器顶部有一个基本上无液体的封闭的集气罩，以便收集气体。在下流式反应器中，通常废水从反应器顶部进入并向下运动，甲烷和二氧化碳气体逆着液流朝上运动。然而液体朝下的运动和随着深度增加而增大的压力，有使可溶性气体保留在液体中形成一层酸性缓冲溶液的倾向。同样，容器顶部设有一个封闭的基本上没有液体的集气罩用来收集气体。在升流和下流式系统中，离开厌氧反应器的液流都经过一个脱气器进入沉淀池。而甲烷气被提炼后用作一种能源。在过程中产生的泥浆沉入沉淀池底，可以被重复循环，也可以作进一步处理，以便于最后处置。在正常情况下，反应器运行时厌氧程序将产生二氧化碳。由此产生的二氧化碳形成一个分压，使二氧化碳溶于含水介质形成碳酸。形成的碳酸和在碳水化合物类废水中形成的醋酸，可使反应器的pH值下降，此时要加入碱性苏打以保持反应器在6.8或更大的pH值正常运行。在高浓度废水中，由于缺乏缓冲，对碱性苏打形成一种恒定的需求。加入的碱性苏打可能成为厌氧程序运行的最昂贵的因素。下流式反应器的设计更有可能在反应器中形成酸性条件。有机材料的连续代谢作用可能在容器中形成pH梯度。朝向反应器底部的区域在液体深度产生的压力的作用下，杜绝了二氧化碳泄出的各种方式，因而可能有较高的碳酸浓度。当输入的废水本身是酸性时，在反应器中形成酸的问题就更为严重。事实上，好几种工业过程都可能产生有机酸和飘浮在废水流上的有限溶解度的其它有机废渣。作为例子，但不限于此，在生产塑料工业中使用的对苯二甲酸时产生的一种废料就包含有醋酸、苯甲酸、对苯二酸、间苯二酸、邻苯二酸、P-甲苯甲酸、1，2，4-苯三酸、4-羧基苯甲醛和羟甲基苯甲酸。这些芳族酸中，一些可能以大于其溶解度的浓度存在于废液中。当出现这种情况，芳族酸可以引起酸性输入，因而必须在分解前将其中和。芳族酸进入有较低pH值的反应器时，可能从溶液中沉淀出来，降低了厌氧程序在代谢废水流中的有机组分的作用。反应器底部的区域具有高的碳酸浓度，是排除碳酸的基本潜在源。因而，若反应器中的污水被缓冲成大致中性的pH值，则排除碳酸或二氧化碳将产生一般可用于使酸性进料中性化的碱性溶液。此外许多工业生产中出来的原始进料由于温度的限定是不适宜于生物分解的。在典型的程序中，工业生产中来的进料被保持在澄清池内以便提供一个稳定的厌氧程序用的输入池或蓄水池。为了使工业生产中来的高温原始进料大体达到环境温度，澄清池中还装有曝气装置，包括喷雾器或下沉挡板。厌氧程序中的温度和pH值的控制是要高能量和费用大的。一些升流反应器看来是从反应器中再循环处理过的溶液的，并用这些具有大体中性的pH值的溶液去缓冲输入的废水流。见1986年2月4日颁发的培利等人的4568464号美国专利;1977年1月26日公布的韦特等人的19176/75号英国专利申请以及1979年5月23日化学周刊42期“厌氧过滤器减少费用，生产能量”的文章。一些下流式反应器系统看来是使用一种重复循环系统来改善整个反应器的液体的均匀分布。1982年1月19日颁发的伯恩基斯等人的4311593号美国专利。罗夫的4530767号美国专利描述了利用反应器的集气罩从升流反应器程序中的空气分离二氧化碳的方法。奥托的3981800号和鲍尔的3939066号美国专利描述了利用压力排放从厌氧程序中分离二氧化碳的方法。培西克的3980556号美国专利描述了从活性沉渣上汽提氮气及再生材料重复循环入反应器的方法。史开麦尔的4375412号美国专利描述了真空作用下回收氮气的方法。然而上述资料均未提出有限溶解度的酸性废料进行厌氧处理、控制PH值和控制温度所用的方法和装置。本专利技术是一种用于降低和控制厌氧程序流中物料酸浓度，改善有限溶解度的酸性组分的溶解性和控制输入反应器的进料温度的方法及其设备。本专利技术的一种实施例包括一个厌氧程序。该程序有以下步骤，在厌氧条件下分解厌氧介质中的基质。在此过程中厌氧代谢作用产生一种能溶解在介质中的气体化合物，以形成一种酸性缓冲溶液。至少将一部分酸性缓冲液与一种实质上的惰性气体相接触以回收上述气体化合物。这种溶液对进一步处理包括重新引入反应器是有用的。最好将这种溶液至少同一部分包含输入的基质相结合以形成一种进料混合液。当基质中包括有限溶解度的有机酸，清除其中的气体化合物，将改善有机酸的溶解性。在厌氧反应器中产生酸性条件的气体成分中包括二氧化碳，则将一部分酸性溶液同一种实质上的惰性空气相接触的化学过程，可以用下面的方程组来概括，方程以S1和S2表示S1H+(aq)+HCO-3(aq)＝CO2(aq)+H2O(aq)S2CO2(aq)＝CO2(g)这样，通过对二氧化碳酸溶液的汽提，溶液的氢离子浓度降低了。氢离子浓度还同许多工业生产中的废水流包括的有机酸的溶解度有关。固态有机酸进入溶液的方程式可以用下面以D1、D2和D3表示的方程组来概括D1H2OA(s)＝H2OA(aq)D2H2OA(aq)＝H+(aq)+HOA-(aq)D3HOA-(aq)＝H+(aq)+OA2-(aq)在上面的方程式中，OA代表一种有机酸，可能包括芳族酸只作为例子、但不是限制，诸如苯甲酸、甲苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二酸、邻苯二酸、苯三酸、1，2，4，5-苯甲酸、4-羧基苯甲醛、羟甲基苯甲酸、t-丁基间苯二酸和苯基二氢化茚二羧酸。方程式S1是pH的函数，其平衡被认为实际上是瞬时建立的。方程式S2包括一个相变化过程，并且被认为是速率控制的。在此条件下，一个可以从酸溶液中排出二氧化碳气体，一个可以控制同碳酸形成有关的氢离子的浓度。第二组方程涉及溶解函数，也涉及到pH值。方程D2和D3是pH的函数，其平衡被认为实际上是瞬时建立的。方程D1包含一个相变化过程并且被认为在溶解过程中是速率控制的，它由粒子的特征基本限定。然而基本的起动力是由溶液的pH值提供的，pH值可以通过从包含固体有机酸的酸性混合物中汽提出二氧化碳气体来改变。本专利技术的一种实施例包括用甲烷作为实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厌氧程序，其步骤为：ａ．在厌氧条件下，分解在一个下流式反应器中大致朝下流动的厌氧介质中的一种基质，所述反应器有一个较低的收集区域，在其中厌氧代谢作用产生一种气态化合物，它能溶解在所述介质中形成的一种酸性缓冲溶液；ｂ．至少将所述反 应器中较低收集区域抽取出的一部分所述液体与一种实质上的惰性气体相接触，来分离出所述的气态化合物，以使所述溶液减少酸性；并ｃ．将所述溶液导入所述的厌氧介质以减少碱的需求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬罗伯特伊利，乔治彼得奥尔逊，
申请(专利权)人：阿莫科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]