[发明专利]处理工业废物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理工业流体废物的方法。

背景技术

工业流体废物通常需要在其能安全排放到环境之前进行处理。工业流体废物经常包含高含量的污染物，如有机化合物和重金属物质，并且这些污染物必须在该废物对于丢弃(处置，disposal)是安全的之前被除去(或显著减少)。

例如，酸性矿井(或含金属的)排水(AMD)是在采矿工业中导致重大问题的工业流体废物。例如在煤和金属采矿、公路建造或其它大规模的挖掘中，当岩石中的硫化物矿物暴露于氧化条件时，产生AMD。存在许多类型的硫化物矿物，但硫化铁(在煤区中常见)、黄铁矿和白铁矿(FeS₂)是主要的AMD制造者。当暴露于水和氧气时，黄铁矿矿物氧化形成酸性的、富集铁和硫酸盐(硫酸根，sulfate)的水。

用于处理AMD的现有技术包括使AMD暴露于碱性试剂如石灰，该碱性试剂使AMD的pH升高且导致许多金属物质沉淀。然后使该沉淀物沉降并且使经处理的水倾析。其它技术如在US6,485,696中公开的技术使用臭氧以迅速氧化存在于AMD中的特定金属元素。将臭氧鼓泡通过AMD，这氧化金属元素，并且使它们沉淀。该技术还可包括向臭氧处理过的水中添加碱性试剂使其它金属元素沉淀的步骤。

发明内容

在第一方面，本发明提供从工业流体废物中除去污染物的方法。该方法包括如下步骤：臭氧分级分离(ozofractionate)工业流体废物，由此污染物被氧化，并形成泡沫分级分离物(fractionate)；以及从经臭氧分级分离的流体中分离至少部分泡沫分级分离物和任何沉淀物。

臭氧分级分离是使泡沫分级分离(foam fractionation)与臭氧组合的技术。可使用泡沫分级分离以通过使泡沫穿过流体从而从流体中分离一些物质。任何空气/水的界面具有少量电荷，并且由于泡沫分级分离形成无数微小的气泡，因此产生非常大的空气/水的界面。相应的电荷是对溶解的有机分子、矿物、痕量元素和胶体尺寸的颗粒的强有力的吸引剂(attractant)。由于臭氧/水的界面的电荷明显大于空气/水的界面的电荷，本发明人已经发现臭氧分级分离提供比常规泡沫分级分离更有侵略性(积极，aggressive)得多的分离和消除污染。实际上，本发明人发现臭氧分级分离对于氧化典型在工业流体废物中发现的大多数污染物是足够有有侵略性的。臭氧分级分离的氧化能力是将臭氧气体简单地鼓泡穿过溶液而实现的氧化能力的许多倍。而且，许多污染物在暴露于简单鼓泡穿过溶液的臭氧时可不沉淀。然而，当其暴露于臭氧分级分离时，这样的污染物可沉淀或被捕获在上升的臭氧泡沫中，并且变成泡沫分级分离物的部分，其从大批流体中是可易于分离。工业流体废物的臭氧分级分离导致比使臭氧鼓泡通过流体更有效的污染物沉淀。此外，在臭氧分级分离期间，许多其它污染物如基于化合物的烃(例如液压流体、基于石油的产品等)被臭氧分解并且捕集在泡沫中。

臭氧分级分离已经在水产工业中使用多年，主要是从养鱼池或池塘中除去溶解的有机物如脂肪和油以及残骸。本发明人认为：臭氧分级分离可也能使工业流体废物消除污染，并且已经花费多年开发能处理这样的废物的臭氧分级分离系统。

如在本文中使用的，术语“工业流体废物”将理解为包括通过工业方法产生的流体废物，包含受环境退化(恶化)水平的有毒元素、矿物或复合的挥发性有机化合物污染的废物。示例性工业流体废物是有机或无机杀虫剂、肥料(基于氮和磷的)有机污染物质(例如挥发性有机化合物-VOC)、油、油脂和其它石化化合物、酸性矿井排水、酸性岩排水或工业废水，其来自发电厂、炼钢厂或矿井。术语“工业流体废物”不包含家庭过程中生产的废物，如污水，其通常使用有机方法最有效地处理。

在第二方面，本发明提供从矿井废水中除去溶解的金属的方法。该方法包括臭氧分级分离矿井废水的步骤，由此使包含所述金属的物质沉淀；和从经臭氧分级分离的水中分离沉淀的金属物质的步骤。

在一些实施方式中，第二方面的方法可以包括进一步的步骤：其中监测经臭氧分级分离的水的参数，并且如有必要，向经臭氧分级分离的水中添加调节pH的试剂。