[发明专利]用于处理高总溶解固体废水的系统和方法

说明书

提供了使得能够有效地生物处理高盐浓度流体流(例如，废碱)以降低流体流中的COD浓度的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2016年8月31日的美国临时申请第62/381,890号的优先权和权益，其全部内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于处理废物流的处理系统和方法，并且特别涉及使得能够有效地生物处理高的总溶解固体(TDS)浓度流体流(例如，废碱)以降低流体流中的化学需氧量(COD)浓度的系统和方法。

背景技术

在诸如石油炼制和乙烯生产的工业中，有时采用苛性碱液洗涤来提高产品的品质和/或帮助炼制过程。进行碱洗以从相关烃流中除去例如硫化物组分和/或酸性组分。例如，来自这些处理的水性废碱流可能包含高化学需氧量(COD)和其他污染物，例如硫化物、硫醇、环烷酸盐、甲酚盐和乳化烃。水性废碱通常具有高pH浓度，例如，pH浓度为约13或以上。环境和安全考虑要求在排放到环境之前处理废碱。

为了降低废碱中的COD浓度，广泛实施废水的生物处理。通常用活性污泥处理废水，使得溶解和悬浮的有机物在生物反应器(例如，曝气处理罐)内在污泥停留时间期间例如受到细菌作用。然而，废碱的气味性质和反应性质经常阻碍单独使用生物处理作为单一的处理方法——即使在稀释废碱的情况下。由于该原因，将另一种处理(例如，湿空气氧化)与生物处理组合(例如，在其上游)使用来处理废碱。

湿空气氧化(WAO)是用于处理工艺流的公知技术，并且被广泛用于例如驱除废水(例如，前述废碱流)中的可氧化污染物。所述方法涉及在升高的温度和压力下通过氧化剂(通常是来自含氧气体的分子氧)对不期望的组分进行水相氧化。例如，所述方法可以将有机污染物转化为二氧化碳、水和可生物降解短链有机酸(例如乙酸)。包括硫化物、硫醇盐和氰化物的无机组分也可以被氧化。在废碱的情况下，WAO通过将硫化物和硫醇氧化成硫酸盐并且分解有毒的环烷类物质和甲酚类物质来使废碱解毒。

然而，关于废碱流的生物处理的一个问题是，即使在湿空气氧化之后，废碱中的总溶解固体(TDS)浓度也通常与生物处理不相合。TDS主要包含盐，并且还可以包含可溶解的有机物。如果TDS/盐浓度太高，则废碱可能引起生物处理效率降低，这可能导致可溶性COD和可溶性氮的高流出物浓度以及生物固体沉降减少。此外，TDS/盐浓度可能引起生物反应器中的渗透压显著增加，这可能进一步导致生物反应器停机。由于这些原因，通常将废碱流添加至非常大的生物处理系统，其导致废碱的显著稀释。然而，所使用的稀释流体显著增加整个系统的材料、成本、处理和体积。

此外，如果期望将废碱重新使用(在处理之后)于例如锅炉给水等目的，则需要从中除去盐。常见的盐去除方法是反渗透。然而，苛性碱流的用以允许生物处理的显著稀释和反渗透也显著增加流的体积，并因此显著增加所需相关反渗透单元的尺寸和待处理的流体的体积。反渗透通常还需要预处理步骤，相对于在不稀释的情况下处理废碱流的系统，这还会增加系统占地面积。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明人开发了使得能够湿空气氧化和生物处理高盐浓度废水(例如，废碱)同时显著减少占地面积、材料成本和操作成本的系统和方法。在某些实施方案中，生物处理可以在稀释引入生物反应器中的废水的情况下进行，但是使用的稀释流体主要或完全在内部产生。在另一些实施方案中，高盐浓度废水的湿空气氧化和生物处理可以在根本不稀释废水的情况下完成，如本文所述。在任一种情况下，本文所述的方法和系统允许处理废水，例如废碱、在处理装置中从其他流分离的流。以这种方式，减少或消除了可能由废碱与例如其他流的合并而产生的问题(例如，气味问题、起泡、毒性)。