專利名稱：利用洋麻核粉對石油污染廢物/廢水的接觸式生物轉化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理由石油精煉和/或石化工業(yè)而產生的石油污染廢物/廢水的 方法，尤其涉及一種利用洋麻核粉促進環(huán)境改善的接觸式生物轉化(CB)方法，該方 法利用生物學上的手段處理上述廢物中的石油污染同時產生一種可用于工業(yè)水泥廠 和/或發(fā)電廠的高能量固體燃料。
背景技術：
某些由石油工業(yè)(K048, K049, K051, F037和F038)產生的危險的廢物和廢水都是 由極難處理、運輸和處置的固體、水和油組成的乳化混合物。這些廢物，以其原始狀 態(tài)，不通過相當程度的脫水是不能直接作為燃料使用的，而且由于其高固體含量，也 不可能通過便捷的液體罐進行運輸。脫水、運輸和處置這些廢物的相關費用對于石油 精煉和石化工業(yè)來說是難以承擔的。目前，精煉和石化工廠采用壓濾、高速離心和熱 解吸的方式處理這些廢物及廢水。目前這些使用的方法都需要有實質的資金投入以及 昂貴的生產費用。更重要的是，它們會產生一種被列為危險廢物的廢棄材料，這種材 料必須進行燒棄和/或土地掩埋，這個過程花費極高且具有持續(xù)的處理義務。脫水、 運輸和處置這些廢物的相關財政支出和未來的處理義務對于石油精煉和石化工業(yè)來 說是難以承擔的。下面將討論現有專利有關用于廢物處理的纖維的制備以及大概討論一下由于脫 水的需要利用吸收材料處理廢棄材料的缺點。美國第5,970, 582號專利記載了一種將洋麻分成核和纖維的方法。公開了一種利 用改良過的棍狀機器將洋麻分成纖維和核的方法和機器，這種機器通常用于將雜質從 未軋去棉籽的棉花中剔出的棉花工業(yè)。洋麻的長邊被輸送到一種鋸齒狀圓筒的邊緣， 從而齒輪擋住了纖維，然后拉著洋麻通過一個爐篦。核從纖維中分離出來，該核通過 爐篦并輸送到核出口。齒輪上的纖維用脫棉輪剔出，然后輸送到纖維出口?？梢蕴峁?多組鋸齒狀圓筒/脫棉輪組件。美國第4, 781,842號專利和美國第4， 902, 431號專利記載了一種典型的廢水污泥 穩(wěn)定法,其中記載了一種下水道污泥通過與一種堿性材料混合而達到穩(wěn)定且被轉化為
一種肥料，這種堿性材料足以使pH升高到至少12。然后將上述混合物干燥至少一天。 這種堿性材料選自水泥、窯灰、和石灰，來實現化學穩(wěn)定。也可以添加污泥膨脹材料 如爐渣、飛灰、石膏等。上述方法初始的干燥過程用以減少刺鼻的氣味和致病的微生 物。這種方法不能產生足夠的熱量來破壞其中存在的大量污染物。
美國第6,027,652號專利公開了一種用于減少與油或化學吸附材料的生產相關 環(huán)境問題的方法，即使用一種基于天然纖維的吸附系統(tǒng)。在最近幾十年，許多種已處 理過的天然纖維被作為危險材料的吸附劑進行使用。它們包括樹皮、泥炭、木纖維、 脫藻酸鹽海藻(dealginatekelp)、粉狀百合、洋麻核、膨化谷物和其他大量的纖維 質材料。這些纖維類型的每一種都有的缺陷是它們不能成為用于陸地或水中的石油和 化學泄漏的修復的選擇材料。這篇專利陳述，大多數的這些纖維類型主要缺陷就是它 們是天然親水性材料，因此，會吸附大量的水。吸附水會增加這些材料的重量，這樣 會急劇減少它們吸附需要回收的油或危險化學材料的能力。通過化學添加劑提高它們 的疏水性，這樣就有可能降低或消除這些材料中的某些吸附水的傾向。
美國第5,021,390號專利，Hatton提到了一種用于吸附液體的組合物，該組合 物是由用防水劑甲基硅酸鈉處理過的多種纖維植物材料構成的。美國第5,492,881 號專利，Diamond提到了一種使用疏水劑處理過的磨碎的纖維的吸附系統(tǒng)，該疏水劑 例如石蠟、其它種類蠟、聚乙烯醇、羥乙基纖維或其類似物。這些添加劑會增加吸附 劑的成本，而且它們本身對環(huán)境也有進一步的危害。
在現有技術中還公開了另一個缺陷，如先前描述的天然纖維吸附劑，它們大多只 能最多吸附它們質量5—10倍的油或其它化學品的能力。另外，當它們吸附油、水或 其它化學品至飽和時，這些天然纖維組合物的大多數都有下沉的傾向，使回收這些材 料并從水體中吸附化學品就變得極其困難和幾乎不可能。

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種利用洋麻核粉促進環(huán)境改善的接觸式生物轉化(CB)方法，該方法 利用生物學上的手段處理廢物和廢水中的石油污染同時產生一種高能量固體燃料。這 種新方法只需很低的資金和生產費用，就能將危險的廢物處理并轉化為不危險的廢 物，而且可以生產出一種有價值的固體燃料來代替廢物。 一般來說，這些石油污染廢 物/廢水要經歷一些不同類型的烴分離，以及通過在儲罐中使用加熱和化學處理的相 分離來回收。這樣的目的就是盡可能多的回收"有益"烴，而且使其循環(huán)并最后回到 生產過程中。不可回收的材料，如油的乳狀液、水和固體必須進一步處理并最終被丟棄。在本發(fā)明中，用一種非常簡單的注射速度范圍在100—5000mg/L的線上噴射式注 射系統(tǒng)將洋麻核粉引入廢物/廢水流中(在嘗試初級烴回收之后)。洋麻核粉由于它的 高吸收性，立即"奪取"了石油污染廢物/廢水流中的一部分有機負荷。然后，該廢 物/廢水和洋麻混合物直接進入生物處理系統(tǒng)，該生物處理系統(tǒng)包括一個用于有機處 理的生物反應器和一個用于分離固體的離心機。洋麻核粉顆粒本身含有大約45%的 葡萄糖和2%的蛋白質，其在生物處理系統(tǒng)中對于微生物而言是一種有價值的能量 源。因此，洋麻核粉顆粒對于微生物而言形成了一個提供由已經被吸收的有機負荷和 天然存在的葡萄糖和蛋白質構成的豐富食物的場所。而且，洋麻核粉本身還含有并為 生物系統(tǒng)提供重要的營養(yǎng)物(磷、氮、硫、鈣、鉀、和其它元素)和大量原始微生物。這個生物系統(tǒng)的實際結果是一個在生物處理系統(tǒng)中非常健康且很有價值的微生 物群。因此，這個系統(tǒng)是不易受沖擊負荷攻擊的(有機、有毒、和pH值負荷的影響)， 并且可以很快從這些情況下恢復。在正常的負荷下，清除污染物的處理效果會提高， 從而產生增加生物系統(tǒng)負荷的機會(只要這個系統(tǒng)可以承受附加的水壓負荷)。最重 要的，添加到生物系統(tǒng)中昂貴的化學品(pH調節(jié)劑和/或營養(yǎng)物)的量將降低或消除。當微生物吸收洋麻中天然的碳水化合物時，形成一個由個體細菌細胞產生的，由 多糖蛋白質復合物構成的保護性外殼。這種保護性外殼是提供在有毒環(huán)境中也有生存 能力的生物群的關鍵因素，該生物群是處理這些廢物/廢水所固有的。通過CB處理方 法可以獲得除去有機物和無機物的效果，生產出不再被列為危險物的固體。處理系統(tǒng)的益處不限于生物處理系統(tǒng)(生物反應器)。另外，在洋麻核粉中部分 碳水化合物是由半纖維素組成的。某些半纖維素不會被生物系統(tǒng)中的微生物消耗，而 變成一種不能從該系統(tǒng)中除去的重要的固體基底。這種固體比那些不含有半纖維素的 固體較易脫水并能較快干燥，而且可以更經濟的被干燥并做成顆粒。廢活性污泥的深 度脫水性可能會降低或消除固體的化學處理。同時，由于這些固體含有半纖維素，它 們目前具有較髙的熱能量。干燥的、顆粒狀的污泥可作為一種生物燃料用于水泥窯或發(fā)電廠。


附圖1顯示的是本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施方式
圖1是方法的流程圖，用一種線上注射系統(tǒng)將洋麻粉12在100—5000mg/L的注 射速度下注入流動的廢物/廢水流11中。未被處理的廢物/廢水流的流動速度通常為 每分鐘5—500加侖。與廢物/廢水流結合的洋麻粉，由于其的高吸收性，立即"奪取" 了有機負荷的一部分。廢物/廢水流和洋麻混合然后進入生物反應器，在那兒微生物 和其它成分分解有機物。處理過的液體被送入澄清器14，在那兒固體從液體中分離 出來。固體16被抽到一個生物一固體脫水站，而部分固體19 (10%—50%)可以返 回到生物反應器13進行進一步的處理。將在生物一固體脫水站17中的固體進行脫水， 然后水18返回到生物反應器，脫水固體20通過固體千燥處理21。干燥的固體隨后 被處理并作為一種燃料儲存22。本方法使用的洋麻粉顆粒本身含有大約45%的葡萄糖和2%的蛋白質,其在生物 系統(tǒng)中對于微生物而言是一種有價值的能量源。因此，洋麻粉顆粒對于微生物而言形 成了一個提供由已經被吸收的有機負荷和天然存在的葡萄糖和蛋白質構成的豐富食 物的場所。而且，洋麻粉本身還含有并為生物系統(tǒng)提供重要的營養(yǎng)物(磷、氮、硫、 鈣、鉀、和其它元素)和大量原始微生物。這個生物系統(tǒng)的實際結果是一個在生物處 理系統(tǒng)中非常健康且很有價值的微生物群。因此，這個系統(tǒng)是不易受沖擊負荷攻擊的 (有機、有毒、和pH值負荷的影響)，并且可以很快從這些情況下恢復。在正常的負 荷下，清除污染物的處理效果會提高，從而產生增加生物系統(tǒng)負荷的機會。最重要的， 添加到生物系統(tǒng)中昂貴的化學品(pH值調節(jié)劑和/或營養(yǎng)物)的量將降低或消除。當微生物吸收洋麻中天然的碳水化合物時，形成一個由個體細菌細胞產生的，由 多糖蛋白質復合物構成的保護性外殼。這種保護性外殼是提供在有毒環(huán)境中也有生存 能力的生物群的關鍵因素，該生物群是處理這些廢物/廢水流所固有的。在生物反應 器中除去有機物和無機物的效果是產生出不再被列為危險廢物的固體。該多糖蛋白質 復合物也可以作為一種絮凝劑，它使得在最后的澄清器中較小的懸浮固體"粘"在一 起而形成較大的、較重的顆粒。這種較大的、較重的固體顆?？梢援a生一種可以較好 較快的沉淀的生物污泥。利用了混凝劑和絮凝劑用以加速沉降的處理系統(tǒng)，可降低這
些化學品劑量或完全消除這些化學品。廢水處理工廠的益處不限于生物系統(tǒng)(生物反應器)。從生物系統(tǒng)排放出的固體 較易脫水且干燥時間快。固體的這種深度脫水性和快干性可以使得一些處理工廠取消 脫水步驟。更重要的是，由于固體目前含有洋麻粉，它們可以更經濟的被干燥和顆粒 化，并且它們含有較高的熱能量值。然后，干燥的固體可作為一種生物燃料用于水泥 窯或發(fā)電廠。水泥窯降低了大量的C02，而C02是最重要的溫室氣體(GHG)之一。從水泥制造 業(yè)中排放的C02將通過兩種不同方法被降低。第一種，石灰石必須被加熱到接近2600F 來生產水泥。這就需要極其大量的化石燃料(通常是煤)來燃燒。第二種，當石灰石 被加熱時，它要經歷一個被稱為煅燒的過程同時釋放大量C02。由于石灰石必須加熱 且煅燒用以制造水泥，因此，水泥工業(yè)在選擇如何處理GHG (C02)的排放和降低其量 的方面具有很多局限性。因此，目前水泥工業(yè)需要主動尋求解決這些問題的辦法。由干燥的、顆粒狀的固體生產出的生物燃料可以提供給水泥廠一種C02排放量符 合要求的燃料源。這種生物燃料，由于它由洋麻粉和其它生物組成，因此是可再生的 且是可持續(xù)的。在洋麻生長的季節(jié)，通過用從大氣中匯集碳的生物燃料代替富碳的化 石燃料可使C02排放量符合要求。在水泥廠中使用這種生物燃料的另一個好處是水泥窯利用無機固體(灰)的能力 該無機固體(灰)是可燃燒的生物燃料的一部分。這些無機固體成為制造水泥原料中 的一部分并可以實際上增加水泥的產量。考慮到C02排放量要求和產量的增加，這種燃料的價格可與高性能煤相比。洋麻 核粉加大了在活性污泥廢水處理中的生物活性，提高了在最后的澄清器中生物固體的 沉淀，且提高了固體的脫水性和干燥性。相對于昂貴的化學處理過程而言，洋麻核粉提供了一種天然并具有成本效益的選 擇。這種洋麻核對于所有生物處理系統(tǒng)都有益處。對于添加營養(yǎng)物，混凝劑和絮凝劑 的昂貴的化學處理過程和脫水過程被明顯的減少或取消。洋麻核粉是一種天然的、對 環(huán)境安全的產品，而不是合成產生的。它會完全的生物降解并且不會給環(huán)境帶來化學 殘留物。干燥的、顆粒狀的半纖維素強化固體更加容易控制和運輸。相對于必須運出 進行土地掩埋處理的廢物來說，生產這種產品會創(chuàng)造一種潛在的收益。
權利要求
1. 一種處理石油污染廢物/廢水的方法，包括如下步驟將洋麻粉引入石油污染廢物/廢水；將石油污染廢物/廢水和洋麻混合物在生物反應器中進行處理；和 對石油污染廢物/廢水和洋麻混合物進行脫水以生成一種生物固體材料。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述洋麻粉是洋麻核粉。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中將洋麻粉引入石油污染廢物/廢水的速度范圍是 100—5000mg/L。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述的生物固體材料在脫水處理之后被干燥成 一種生物燃料。
5. 根據權利要求1所述的方法，還包括一個澄清步驟，該步驟是在使經過澄清沉淀 的固體進入生物固體脫水步驟之前進行。
6. —種處理石油污染廢物/廢水的方法，包括如下步驟將洋麻粉弓I入石油污染廢物/廢水；將石油污染廢物/廢水和洋麻混合物在生物反應器中進行處理； 將石油污染廢物/廢水和洋麻混合物在澄清器中進行處理；和 對處理過的石油污染廢物/廢水和洋麻混合物進行脫水以生成一種生物固體材料。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中所述洋麻粉是洋麻核粉。
8. 根據權利要求6所述的方法，其中將洋麻粉引入石油污染廢物/廢水的速度范圍是 100—5000mg/L。
9. 根據權利要求6所述的方法，其中所述的生物固體材料在脫水處理之后被干燥成 一種生物燃料。
10. 根據權利要求6所述的方法，還包括在所述澄清器中將生物固體材料從廢水中分 離的步驟。
11. 一種生產生物燃料的方法，包括如下步驟 將洋麻和石油污染廢物/廢水混合，將石油污染廢物/廢水和洋麻混合物在生物反應器中進行處理；和 將由生物反應器處理后的石油污染廢物/廢水和洋麻混合物所產生的生物固體材 料進行脫水并干燥。
12. 根據權利要求ll所述的方法，其中所述洋麻粉是洋麻核粉。
13. 根據權利要求ll所述的方法，其中將洋麻粉引入石油污染廢物/廢水的速度范圍 是100—5000mg/L。
14. 根據權利要求11所述的方法，其中所述的生物固體材料在脫水處理之后被干燥 成一種生物燃料。
15. 根據權利要求ll所述的方法，還包括一個澄清步驟，該步驟是在使經過澄清沉 淀的固體進入生物固體脫水步驟之前進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用洋麻核粉促進環(huán)境改善的接觸式生物轉化(CB)方法，該方法利用生物學上的手段處理廢物和廢水中的石油污染同時產生一種高能量固體燃料。這種新方法只需很低的資金和生產費用，就能將危險的廢物處理并轉化為不危險的廢物，而且可以生產出一種有價值的固體燃料來代替廢物。一般來說，這些石油污染廢物/廢水要經歷一些不同類型的烴分離，并通過在儲罐中使用加熱和化學處理的相分離來回收。這樣的目的就是盡可能多的回收“有益”烴，并且使其循環(huán)并回到生產過程中。不可回收的材料，如油的乳狀液，水和固體必須進一步處理并最終被丟棄。
文檔編號C02F1/28GK101121552SQ20061010437
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權日2006年8月10日
發(fā)明者艾瑞克·B.·蒂邁爾 申請人:能源環(huán)?？毓捎邢挢熑喂?br>