[发明专利]废物处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及有机废物处理方法及系统的改进，具体是在使用生物处理方法的系统中减少网状生物固体产生的方法和系统的改进。

发明背景

人们已开发了各种方法对有机废物进行生物处理产生环境可接受的废物。在废物的生物处理过程中，废物与活性生物固体(即含有活微生物的生物固体)接触，将废物中的有机成分转化成可与废物分开的形式。但这些过程通常产生大量淤泥，主要由微生物和水中的其它生物固体组成，这些淤泥必须通过例如焚化、废弃于陆地或排入海洋以及其它化学、生物或机械方法进一步处理和弃置。

已经广泛使用了淤泥消化(包括进一步对生物固体进行生物处理)来减少淤泥在弃置前的体积。这种方法的主要缺点是它需要很长的保留时间，因而相应需要很大的处理系统。已经提出了许多方法来改善淤泥消化的效率。例如，在美国专利No.3,547,814和3,670,887中，通过过筛将粗大固体从废物除去，然后将剩下的废物与含氧气体及活化淤泥接触。

其它处理淤泥的方法包括长时间的曝气，以增加固体的自氧化程度，能减少净生物固体的产生。不幸的是，通常氧化的速率太慢不足以对净淤泥产量有明显的作用。另外，这些系统的设备尺寸大，操作费用又高，使这种曝气处理的延长不实际且不经济。

美国专利No.4,246,099公开了联用需氧/厌氧处理来减少和稳定活化淤泥过程所产生的生物固体。在一个过程中，最初在需氧处理条件下，将公用处理厂的淤泥与含氧的气体接触，以部分减少可生物降解挥发性悬浮的固体，然后厌氧消化以便部分地稳定淤泥。使用热需氧消化(文献中称自热需氧消化(ATAD)，消化器在升高的温度(如自45℃升温至75℃)或在适温范围进行操作。用厌氧步骤来生物过程方式地溶解有机化合物并稳定淤泥固体。据称这种过程的联用能将淤泥中的生物固体减少至少于40％(引入消化区)的可生物降解挥发性的悬浮固体。

美国专利No.4,026,793公开了在温度维持在38℃到46℃范围的容器中的需氧消化过程，能减少可生物降解有机淤泥中的固体含量。

欧洲专利EP 0936190公开的一种方法，将从生物处理步骤分离出的固体进行湿空气氧化以改善生物固体或固体废物的生物可降解性，再将其送回到生物反应器中。化学处理步骤使用氧化剂气体如空气或纯氧，在80到200℃温度范围和1-40大气压压力下进行。反应的pH范围为1到11，反应时间范围为10到180分钟。按估计的废物COD所选定的化学计量比，将氧化剂加入废物混合物中，一般导致所用的化学试剂的量比实际所需的大许多。湿空气氧化(WAO)方法同样昂贵且难以控制和操作。例如，当废物组成有变化时，就需要提高反应温度和压力才能成功地处理更多的难以处理的废物。因此，工厂设备必须设计成预计压力和温度的最高条件。WAO过程的设计在控制固体的生产的过程中也不能适应或识别所有重循环入反应器的淤泥。

美国专利No.5,948,275公开了使用WAO来处理生物固体并带有将生物固体送回WAO过程的循环。这种处理的主要目的是用WAO过程将生物固体转化成气体。还公开了提取部分氧化的废物进行生物处理的可能性。

美国专利No.5,965,096和5,972,226公开了在WAO过程中用多种氧化剂来破坏生物固体和有机物的混合物。这多种氧化剂的加入量按照对于混合物的COD的化学计量比。

美国专利No.6,126,838使用Fenton试剂来催化高浓度有机废液流的氧化，并连续在氧化步骤外用电解再生催化剂。

在上述专利中，本发明申请人公开了使用化学水解或化学氧化步骤来改善细胞材料的生物可降解性和未转化有机化合物的改善的淤泥消化过程。Rozich的美国专利No.4,915,840公开了对公用废物需氧处理过程中减少淤泥的改进。通过让一部分生物固体和未转化的有机物与酸或碱接触来水解高分子有机物并将无机物溶解于废液流中，来控制淤泥的减少。这种水解有助于改变细胞结构中的高分子成分，并将它们变成基本可溶的，从而提高生物活化微生物在生物反应器内引起适温腐败的能力。

Rozich的美国专利No.5,141,646公开了一种方法，将淤泥直接加入到AYAD反应器中进行立即的消化。在静止期从ATAD反应器内取出一部分沉淀下来的生物固体，并装入化学水解装置内用强酸或碱溶液处理。将如此水解的液流与进入的淤泥混合，然后直接加入ATAD中。