способ анаэробной обработки кислотных или нейтральных сточных вод

Формула изобретения

1. СПОСОБ АНАЭРОБНОЙ ОБРАБОТКИ КИСЛОТНЫХ ИЛИ НЕЙТРАЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД, включающий подачу сточных вод в анаэробный реактор, смешение части сточных вод, выходящих из анаэробного реактора, с исходными сточными водами, подачу полученной смеси на обработку в присутствии щелочного агента в анаэробный реактор, отличающийся тем, что из смеси исходных сточных вод и сточных вод из анаэробного реактора удаляют двуокись углерода путем продувания через смесь метана из анаэробного реактора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь исходных сточных вод и сточных вод из анаэробного реактора вводят щелочной агент.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение указанной части сточных вод, выходящих из анаэробного реактора к исходным сточным водам, определяют в соответствии с уравнением



где A нормальность кислоты в исходной сточной воде;

B отношение щелочи в анаэробной среде к кислоте в исходной сточной воде;

E фракция двуокиси углерода, образовавшейся в анаэробной среде, которая отводится в соответствии со следующей зависимостью:

,

где H_r концентрация водородных ионов в анаэробном реакторе;

H_s концентрация водородных ионов в десорбере-растворителе;

K_a константа равновесия органической кислоты;

K_c константа равновесия угловой кислоты;

K_h константа закона Генри для двуокиси углерода;

n количество молей образовавшейся двуокиси углерода на моли эквивалента усвоенной органической кислоты;

X конверсия фракционной органической кислоты в анаэробной среде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается обработки сточных вод или сбросов с целью удаления кислородпотребляющих загрязнений, прежде чем сбросить сточные воды в окружающую среду.

Ряд производств образуют сточные воды с содержанием кислот. Они могут иметь высокое содержание органических составляющих и не применимы для сброса в озеро или реку из-за высокого потребления кислорода, связанного со спуском сточных вод. Законы сохранния окружающей среды, а также предписания устанавливают пределы, которые ограничивают содержание химических и биологических кислородпотребляющих веществ, присутствующих в сточных водах до их спускпа в природные водостоки.

В анаэробном процессе фильтрования сточные воды направляют через анаэрбный реактор, в котором микроорганизмы в анаэробной среде разлагают органическое вещество в сточной воде и продуцируют метан и углекислый газ. Реактор представляет собой в значительной мере герметично закрытый резервуар, приспособленный для приема потока сточных вод. Реактор может содержать закладочный материал, к которому могут прикрепляться микроорганизмы. Загрузка может быть произвольной, такой как набивочные кольца, или ориентированной, такой как закладочный материал, поступающий на рынок под товарными знаками Vinil Coro и Сoro-Z.

Конструкции реакторов можно разделить на два типа, основываясь на характеристиках течения содержащейся в них жидкости. В реактор с восходящим потоком сточные воды обычно поступают из нижней донной части герметичного реакционного резервуара и движутся вверх. Метан и углекислый газ также движутся вверх с жидкостью и выделяются из жидкой фазы в газовую фазу по мере приближения газов к поверхности, как функция коэффициентов разницы давления и разделения. Конечная жидкость отводится из верхней части жидкостного уровня. Верхняя часть резервуара определяет закрытую кожухом область, в значительной мере свободную от жидкости для сбора газов [1]

В реакторе с нисходящим потоком сточные воды обычно поступают из верхней части реактора и движутся вниз. Метан и газообразная двуокись углерода движутся вместе с жидкостью в нисходящем потоке. Однако движение жидкости в направлении сверху вниз и постоянное повышение давления по мере увеличения глубины имеют тенденцию задерживать растворимые газы в жидкости и образовывать кислый буферный раствор. Верхняя часть резервуара определяет закрытую колпаком область, в значительной мере свободную от жидкости для сбора газов. В обеих системах, как с восходящим, так и с нисходящим потоком, поток, покидающий анаэробный реактор, проходит через дегазатор (вакуумную камеру) и поступает в отстойник. Газообразный метан улавливается и используется как источник энергии. Осадок, образовавшийся в процессе, выпадает на дно отстойника и либо возвращается в процесс, либо оборачивается далее для окончательного размещения [2]

Нормальное явление при работе реакторов в анаэробном процессе образование двуокиси углерода. Двуокись углерода, образовавшаяся в анаэробной реакции, создает парциальное давление, которое вызывает растворение двуокиси углерода в водной среде и образование углекислоты. Образование угольной кислоты, а в случае карбогидратного типа сточных вод образование уксусной кислоты может вызвать падение значения рН в реакционном резервуаре, требующее добавления каустической соды для поддержания реактора при нормальном рабочем значени рН 6,8 или более. Отсутствие стабилизации в высоко концентрированных сточных водах создает постоянный спрос на каустическую соду. Добавление каустической соды является наиболее дорогостоящей особенностью работы анаэробного процесса.

Конструкция реактора с нисходящим потоком может далее внести вклад в нарастание кислотных условий в реакторе. Непрерывный метаболизм органического материала может внести свой вклад в градиент рН в резервуаре. Области в направлении к днищу реактора под влиянием давления, обусловленного глубиной жидкости и без каких-либо средств удаления двуокиси углерода, могут иметь большие концентрации углекислоты.

Проблема образования кислоты в реакционном резервуаре осложняется, если поступающие сточные воды сами по себе являются кислыми. Действительно, некоторые производственные процессы могут продуцировать органические отходы ограниченной растворимости в поток сточных вод, в котором они суспендированы. Получение терефталевой кислоты для использования в промышленности пластмасс, приводит к отходам, содержащим уксусную кислоту, бензойную кислоту, терефталевую кислоту, изофталеую кислоту, орто-фталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту, тримеллитовую кислоту, 4-карбоксибензальдегид и оксиметилбензойную кислоту. Некоторые из перечисленных ароматических кислот могут находиться в сбрасываемых потоках в концентрациях, превышающих их растворимость. Если это имеет место, то ароматические кислоты могут вызвать кислотное поступление и должны быть нейтрализованы до их разложения. Поступая в реактор, имеющий низкий рН, ароматические кислоты могут выпадать в осадок из раствора, снижая эффективность анаэробного процесса метаболизма органических составляющих потока сточных вод.

Области в придонной части реактора с высоким содержанием углекислоты являются потенциальными источниками основания с удалением углекислоты. Если содержимое реактора стабилизровано примерно до нейтрального значения рН, то удаление углекислоты или двуокиси углерода будет способствовать образованию основного раствора, способного нейтрализовать поступающие кислотные отходы.

Необработанные отходы многих промышленных процессов являются неподходящими для биологического разложения вследствие температурных ограничений. В типичных процессах отходы промышленного производства выдерживают в отстойных бассейнах, чтобы иметь постоянный источник или резервуар для питания анаэробного процесса. Отстойные резервуары далее оборудуются средствами для аэрации, включающими распылители или турбулизаторы с целью охладить высокотемпературные сырые отходы промышленных процессов до температуры окружающей среды.

Известен способ анаэробной обработки сточных вод, включающий смешение части выходящей из реактора воды с исходными сточными водами, введение щелочного реагента и подачу смеси в реактор для анаэробной обработки [3] Соотношение объемов сточных вод и рециркулируемого раствора 1:(1-20).

Известные способы и ближайший аналог не раскрывают способов и устройств для анаэробной обработки кислых отходов ограниченной растворимости, регулирования рН и температуры. В способе-прототипе требуется большой расход щелочного реагента каустической соды. Кроме того, наблюдается большой выброс трудноразрушающихся отходов в окружающую среду.

Такие соединения, как терефталевая кислота, О-фталевая, бензойная тримеллитовая кислота и т.д. обладают ограниченной растворимостью в водной среде и чрезвычайно устойчивы к биодеградации, и трудно разрушить эти устойчивые вещества.

Настоящее изобретение характеризует способ и устройство для снижения и регулирования концентрации кислот в анаэробной обработке потока, усиления растворимости кислотных составляющих ограниченной растворимости и регулирования температуры поступающих в реактор отходов.

Анаэробный способ очистки кислотных или нейтральных сточных вод, включающий подачу сточных вод в анаэробный реактор, смешивание части сточных вод в анаэробный реактор, смешивание части сточных вод, выходящих из анаэробного реактора, с исходными сточными водами, подачу полученной смеси на обработку в присутствии щелочного агента в анаэробный реактор. Из смеси исходных сточных вод и сточных вод из анаэробного реактора удаляют двуокись углерода путем продувания через смесь метана из анаэробного реактора. В смесь исходных сточных вод и сточных вод из анаэробного реактора вводят щелочной агент.

Отношение указанной части сточных вод, выходящих из анаэробного реактора, к сточным водам, подаваемым в десорбер, определяют в соответствии с уравнением:

Z где В отношение щелочи в анаэробной среде к кислоте в исходном сточной воде, Е фракция двуокиси углерода, образовавшейся в анаэробной среде, которая отводится в соответствии со следующей зависимостью:

E= 1- + где А кислотная нормальность в подаче необработанных сточных вод, Н_r концентрация водородных ионов в анаэробном реакторе, Н_s концентрация водородных ионов в десорбере, К_а константа равновесия органической кислоты, К_с константа равновесия угольной кислоты, К_h константа закона Генри для двуокиси углерода, n количество двуокиси углерода, моль, на эквивалент усвоенной органической кислоты, Х конверсия фракционной органической кислоты в анаэробной среде.

Таким опбпразом, способ включает контактирование смеси органического субстрата и выходящего из реактора потока с метаном в герметичном объеме. Во-первых, метан, полученный в анаэробном процессе, отгоняет двуокись углерода и затем приходит в контакт с объединенным органическим субстратом и выходящим из реактора потоком. Двуокись углерода распределяется в газообразном метане. И метан, и газообразная двуокись углерода пригодны для дальнейшей переработки.

Изобретение облегчает удаление газообразной двуокиси углерода из смеси органического субстрата и выходящего из реактора потока. Его осуществление характеризуется контактированием выходящего из реактора потока, богатого двуокисью углерода, с поступающими из промышленного процесса отходами, которые имеют температуру, превышающую температуру окружающей среды. Повышенная темпер атура облегчает удаление двуокиси углерода, выделяя ее из смеси.

Смешивание низкотемпературного выходящего из реактора потока с высокотемпературными промышленными стоками (отходами) дает смесь с промежуточной температурой. Дальнейшее понижение температуры смеси достигается приведением смеси в контакт с в значительной степени инертным газом. В замкнутой системе газ может включать метан, полученный как продукт реакции анаэробного процесса. Однако замкнутая система не обязательно требуется во всех случаях применения.

Способ контроля температуры отходов, поступающих в анаэробный реактор, включает операцию, в которой смесь органического субстрата и выходящего из реактора потока может быть приведена в контакт с в значительной мере инертным газом подходящими средствами, включающими распыление смеси в присутствии воздуха. Смесь пропускается через ряд турбулизаторов потока в присутствии воздуха и барботирование воздуха через смесь. Температура смеси регулируется увеличением или уменьшением числа контактов инертного газа со смесью.

Предпочтительно газы, используемые для отгонки двуокиси углерода или для охлаждения горячих отходов, подаваемых в реактор, не участвуют в анаэробных процессоах, не входят легко в растворы и не реагируют с субстратом таким образом, который делает субстрат трудно разложимым биологически.

Осуществление изобретения включает отгонку двуокиси углерода из смешанной загрузки реактора метануглекислым газом. Во-первых, газообразные метан и двуокись углерода разделяют удалением углекислого газа методом, известным специалистам в данной области, таким как давление в присутствии воды или добавление каустика. Далее метан приводят в контакт с выходящим потоком для удаления двуокиси углерода. Смесь метан-двуокись углерода пригодна для дальнейшего использования в процессе, включающем рециркуляцию для отгонки двуокиси углерода или для использования в качестве источника энергии.

Для осуществления изобретения используется устройство для снижения или регулирования концентрации кислоты при анаэробной обработке потока, усиления растворения кислотных составляющих с ограниченной растворимостью и регулирования температуры поступающих в реактор отходов.

Используется устройство, имеющее анаэробный реактор, приспособленный для анаэробного дигерирования органического субстрата в процессе, который образует газообразные соединения, способные растворяться в жидкости. Анаэробный реактор далее снабжен приемными средствами, включающими трубопроводы для введения органического субcтрата в реактор. Реактор содержит также разгрузочные средства, включающие трубопроводы для удаления сточных вод из реактора. Устройство содержит десорбер-диссольвер, соединенный с приемными и разгрузочными средствами реактора. Десорбер-диссольвер приспособлен для приема поступающих сточных отходов и выходящего из реактора потока и приведения потока в контакт с инертным газом, чтобы дать возможность растворенным газообразным соединениям распределиться в инертном газе. Десорбер-диссольвер в сочетании с приемными средствами реактора приспособлен для выгрузки смеси исходящего и поступающего потока в реактор.

Осуществление изобретения предусматривает способ и устройство, которые снижают потребление каустической соды для поддержания рабочего значения рН в анаэробной обработке потока. Расход каустика может быть снижен на 40-60% Содержание углекислого газа в отходящих газах снижено примерно с 30 до 20% без отрицательного влияния на анаэробный процесс.

Для осуществления изобретения особенно пригодны реакторы с нисходящими потоками, которые имеют тенденцию аккумулировать или создавать перепад двуокись углерода углекислота, обусловленный действиями давления и током жидкости. Часть выходящего из реактора потока из донной зоны реактора шунтируется в десорбер-диссольвер.

Десорбер-диссольвер содержит вместительный резервуар, имеющий приемные средства для поступающего из анаэробного реактора потока. Резервуар снабжен разгрузочными средствами для удаления исходящего из резервуара потока. Резервуар включает средства для приема газа, по которым в значитлеьной степени инертный газ поступает в резервуар. Резервуар снабжен средствами для смещения газа и жидкости, которые сообщаются со средствами для приема газа и/или средствами для приема исходящего из реактора потока, например распылителем, сообщающимся со средствами для приема исходящего из реактора потока, газоаэрационную систему, включающую воздуходувку и вентиляционные каналы, соединенные со средствами для приема газа, каменный канал для воздуха или газа, связанный со средствами для приема газа. Каменный канал погружен в выходящий из реактора поток и находится в резервуаре. Турбулизаторы потока соединены со средствами для приема исходящего из реактора потока, которые увеличивают степень контакта с газом, поступающим в резервуар.

Десорбер-диссольвер снабжен средствами для приема отходов, включающими трубопроводы, которые приспособлены для смешивания отходов с выходящим из реактора потоком для увеличения растворимости субстрата по мере удаления двуокиси углерода из исходящего потока.

Реактор включает также средства для извлечения метана, а десорбер-диссольвер средства для приема метана, связанные со средствами для подведения газа для использования при отгонке углекислого газа из потока, исходящего из реактора.

Изобретение пригодно для регулирования температуры потока сточных вод, поступающих в реактор, и облегчает отгонку двуокиси углерода. Так, контактирующий исходящий из реактора поток с поступающими в реактор отходами потока сточных вод, имеющих повышенную температуру, проявляет тенденцию к отгонке двуокиси углерода из нисходящего потока и понижению температуры смеси. В дополнение тесный контакт смеси выходящих и поступающих сточных вод с инертным газом позвояет существенно охлаждать смесь, это может регулироваться степенью контактирования между газом и жидкостью. Охлаждение может быть увеличено при увеличении тока через десорбер-диссольвер.

Характеристики изобретения особенно пригодны для реакторов с нисходящими потоками, которые могут иметь иметь высокие концентрации двуокиси углерода углекислоты в более низких (придонных) областях реактора. Реакторы с нисходящими потоками имеют тенденцию к удалению двуокиси углерода в исходящем из реактора потоке, так что метан, образованный в анаэробном процессе, более ценен в качестве источника энергии. Незамкнутая система отгонки двуокиси углерода из нисходящего потока характеризуется также функциями испарения, которые могут снизить объем жидкости потока сточных вод.

На фиг.1 представлена система анаэробной обработки сточных вод.

Система анаэробной обработки сточных вод включает два основных компонента: анаэробный реактор 1 и десорбер-диссольвер 2.

Анаэробный реактор 1 принимает загрузку сточных вод из десорбера-диссольвера 2 по трубопроводу 3. Сброс может включать органические кислоты, такие как карбоновые кислоты, аскорбиновую кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, акриловую кислоту, гликолевую кислоту, малеиновую кислоту, адипиновую кислоту, бензойную кислоту, масляную кислоту, валериановую кислоту, гидракриловую кислоту, глицериновую кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, трет-бутилизофталевую кислоту, пирометиллитовую кислоту, 1,2,4,5-бензолтетракарбоновую кислоту и фенилиндандикарбоновую кислоту, а также другие органические спирты, кетоны, сложные эфиры, альдегиды и фенолы. Органические кислоты, поступающие в реактор, могут иметь ограниченную растворимость.

Эти кислые органические субстраты, принимаемые реактором, подвергаютя метаболизму под действием бактерий, включая бациллы, различные штаммы стафилококков и т.д.

В процессе анаэробного дигерирования органических материалов в реакторе консорция бактерий продуцирует метан и двуокись углерода. Двуокись углерода способна взаимодействовать с водой с образованием углекислоты.

Реактор 1 представляет собой в значительной мере загерметизированный резервуар. Реактор 1 образован вертикальной цилиндрической стенкой 4, днищем 5 и плавающим сводчатым коллектором 6.

Плавающий сводчатый коллектор 6 является частью газоулавливающей системы 7. Плавающий сводчатый коллектор 6 представляет собой усеченный конус по форме, имеющий радиально скошенные вниз поверхности 8. Наружный радиальный край плавающего сводчатого коллектора 6 простирается вертикально, образуя вертикальный фланец 9, который герметично входит в соприкосновение с внутренней цилиндрической стенкой 4. Вертикальный фланец 9 покоится в выступе 10 межфитингового соединения, который продолжается радиально вверх от цилиндрической стенки 4.

Газообразный метан, образованный в процессе анаэробного дигестрирования органических материалов в реакторе, течет вверх через водный раствор, содержащийся в резервуаре, и собирается в полом пространстве, определенном плавающим сводчатым коллектором газа 6. Плавающий сводчатый коллектор 6 газа способен изменять свой объем движением вверх вдоль цилиндрической стенки 4, обеспечивая дополнительные объемы для газообразного метана.

Газообразный метан в плавающем сводчатом газовом коллектоер 6 сообщается с компрессором 11 посредством трубопровода 12 и распределительного клапана 13, которые являются частью газоулавливающей системы 7. Система 7 включает распределительный клапан 13, сообщающийся с предохранительным факелом 14 посредством трубопровода 15. Предохранительный факел 14 позволяет сжигать избыточный метан.

Внутри анаэробный реактор содержит закладочный материал 16, имеющий значительную площадь поверхности для прикрепления и роста бактериальной консорции. Такая среда может включать беспорядочно ориентированные материалы, такие как набивочные кольца, или ориентированный материал, такой как пучки или блоки поливинилового пластика под товарным знаком Vinil-Coro и Coro-Z. Закладочный материал 16 удерживается на каркасе 17 реактора, обеспечивающем свободное пространство 18 для сбора в значительной мере очищенного выходящего из реактора потока.

Сточные воды поступают в реактор 1 через средства для приема сточных вод, включающие подводящий к реактору поток сточных вод трубопровод 3 и распределительную сеть 19, которая распределяет поступающие сточные воды в значительной мере единообразно через верхнюю область закладочного материала. Таким образом, поступающие сточные воды вводятся в верхнюю часть закладочного материала 6, проходят через закладочный материал 16 вниз, обеспечивая анаэробным батареям, прикрепленным к закладочному материалу 16, возможность обмена и дигестирования органического субстрата, привносимого с водным раствором. Сточные воды продолжают свое движение через реактор 1 вниз в полую область 18 и удаляются из реактора посредством загрузочных средств, включающих трубопровод 20 для исходящего из реактора потока.

Часть выходящего из реактора потока покидает реактор через трубопровод 20 и патрубок 21, который разделяет выходящий из реактора поток и направляет по двум путям. Один путь, представленный трубопроводом 22, ведет к дальнейшим операциям обработки или к выпуску в окружающую среду. Для примера, но не для ограничения трубопровод 22 может подводить исходящий из реактора поток в биосистему аэробного типа для полного разложения остатков органического материала. Аэробная биосистема может также включать дальнейшие операции, используя бассейны для задержания шлама или тому подобное.

Второй путь, представленный трубопроводом 23, подводит часть выходящего из реактора потока к десорберу-диссольверу 2. Выходящий из реактора 1 поток, направляющийcя по трубопроводу 23, обогащен двуокисью углерода.

Вообще разложение ароматических кислот не приводит к существенно более низким значениям рН в реакторе, чем поступающие на обработку сточные воды, поскольку по мере разложения ароматических кислот образуется углекислота. Ограничивающей интенсивность операцией при разложении ароматических кислот является начальная операция, приводящая к разрушению структуры колец. Не наблюдается заметного увеличения других кислых промежуточных или побочных продуктов.

И, напротив, разложение нагруженных карбогидратом сточных вод приводит к снижению значений рН в реакторе по сравнению с поступающими новыми отходами. Более высокая концентрация кислот в обработанных сточных водах может быть объяснена рядом факторов. Отходы карбогидратного типа в сущности нейтральны, и полный метаболизм вызывает получение кислотнообразующего вещества двуокиси углерода. Начальное разложение карбогидрата протекает быстро и приводит к промежуточным соединениям, которые подвержены медленным обменным процессам. Эти промежуточные соединения могут включать такие кислоты, как уксусная.

Десорбер-диссольвер 2 использует исходящий из реактора 1 поток, который стабилизирован углекислотой примерно при рН 7, как нейтрализующее средство для кислых отходов. В одном осуществлении часть выходящего из реактора 1 потока направляется в десорбер-диссольвер 2. Десорбер-диссольвер 2 приcпоcоблен для приема выходящего из реактора потока и приведения его в контакт с инертным газом.

Десорбер-диссольвер 2 включает резервуар 24, пригодный для приема жидкости, включая исходящий из реактора 1 поток. Средства для приведения исходящего из реактора потока в контакт с инертным газом включают раcпылитель 25, аэратор 26 и ряд ступенчатых турбулизаторов потока (не показаны).

Распылитель 25 сообщается с реактором 1 посредством трубопроводов 20 и 23. Распылитель 25 приспособлен для приема жидкости и диспегирования жидкости в инертном газе в резервуаре 24. Аэратор 26 приспособлен для приема инертного паза и диспергирования газа в жидкости, включая выходящий из реактора поток, содержащийся в резервуаре 24. Аэратор 26 связан с воздуходувкой 27 посредством турбопровода 28.

Воздуходувка может нагнетать атмосферный воздух, однако в замкнутой системе может быть выгоднее питать аэратор 26 метаном через трубопроводы (не показаны), связанные с газоулавливающей системой 7. Когда метан используется в качестве инертного газа, аэратор связан с компрессором 11 и десорбером углекислого газа. Двуокись углерода может быть отогнана из метана или других газов различными методами, включающими сжатие газовой смеси в присутствии воды способом, известным в данной области, или добавлением каустической соды.

Десорбер-диссольвер 2 включает средства для отвода газов из резервуара 24, включая клапан 29. В открытой системе клапан 29 может быть открыт в атмосферу. В замкнутой системе клапан 29 связан с собирающей метан системой 7 реактора 1 подходящими средствами, включающими трубопроводы (не показаны).

Вышедший из реактора поток входит в контакт с инертным газом в десорбер-диссольвер 2. Двуокись углерода, привносимая исходящим из реактора потоком, распределяется в газовой фазе, повышая рН остаточной жидкости. Остаточная жидкость может быть отведена из десорбера-диссольвера 2 с помощью отводящего трубопровода 3 для дальнейшей обработки, включая возвращение жидкости в реактор 1.

Осуществление настоящего изобретения включает десорбер-диcсольвер 2, приспособленный для приема свежих отходов промышленного производства. Трубопровод 23, ведущий к десорберу-диссольверу 2, включает патрубок 30 для приема свежих отходов промышленного процесса из питающего трубопровода 31. Питающий трубопровод 31 может быть напрямую связан с промышленным процессом или может получать сточные воды из отстойного резервуара. Чтобы облегчить смещение свежих отходов с выходящим из реактора потоком, трубопровод 23 включает линейный смеситель 32.

Смесь свежих отходов и вышедшего из реактора потока принимается десорбером-диссольвером 2, который удаляет двуокись углерода и повышает рН смеси. В случае, когда в смеси содержатся ароматические кислоты ограниченной растворимости, повышение рН смеси способствует переходу твердых веществ в раствор.

Специалистам в данной области понятно, что свежие отходы могут быть смешаны с вышедшим из реактора потоком до удаления двуокиси углерода или после удаления двуокиси углерода. Однако если свежие отходы имеют повышенную температуру в сравнении с выходящим из реактора потоком, то смешение свежих отходов с исходящим из реактора потоком до удаления двуокиси углерода облегчает отгонку при выделении двуокиси углерода.

Например, если рН входящих отходов промышленного процесса получения терефлалевой кислоты может быть 4,0-4,5 и рН поступающего из реактора потока может быть приблизительно 7,0, то рН выходящей из десорбера-диссольвера 2 смеси в реактор 1 колеблется в пределах от 6,0 до 7,7, т.е. смесь в значительной мере нейтральна.

Предположив, что газовая и жидкая фаза в реакторе 1 и в десорбере-диссольвере находятся в равновесии, математическая модель рабочих характеристик десорбера-диссольвера может быть описана следующим образом:

E=1 +

Z

P где А нормальность кислоты в поступающих сточных водах;

В отношение основания в реакторе и кислоте в поступающих сточных водах; В может быть выражено как отношение концентрации ионов натрия в реакторе к концентрации кислоты в поступающих отходах;

К часть двуокиси углерода, полученной в реакторе, которая отводится в десорбере-диссольвере;

Н_r концентрация ионов водорода в анаэробном реакторе;

Н_s концентрация ионов водорода в десорбере-диссольвере;

К_а константа кислотного равновесия в сточных водах;

К_с константа равновесия углекислоты;

К_h константа закона Генри для двуокиси углерода;

n двуокись углерода, полученная на эквивалент дигерированной кислоты, моль;

Р равновесие парциального давления двуокиси углерода газа в десорбере-диссольвере;

Х фракционированное превращение кислоты в реакторе;

Z отношение исходящего из реактора потока к потоку свежих сточных вод в десорбере-диссольвере.

На фиг.2 представлены рабочие условия, необходимые для достижения специфического удаления двуокиси углерода.

Отношение Z исходящего из реактора потока к потоку свежих сточных вод в диссольвере-десорбере 2 к Р-равновесию парционального давления двуокиси углерода газа в десорбере-диссольвере 2 нанесено на график для различных значений Е фракции полученной двуокиси углерода, который отводится в десорбере-диссольвере 2. Отношения, показанные на фиг.2, основаны на сточных водах, содержащих уксусную кислоту в качестве основной составляющей с К_а, равной 1х10^-4,76, А 0,08 н, В 0,1277, Н_r 1х10^-7 моль, К_с 1х10^-6,46, К_h 1х10^-1,57 м/атм, n 1,66, Х 0,85.

Значения точек на фиг.2 представляют собой значения рН для десорбера при конкретных значениях Z и Е. Потери метана при более высоких значениях Е предполагают, что более низкие значения Е между 0,25 и 0,50 являются благоприятными. Таким образом, предпочтительное рециркуляционное отношение примерно от 1 до 6 и более предпочтительно от 1,5 до 4,0.

Отгонка двуокиси углерода из части исходящего из реактора потока и смешивание отогнанного потока со свежими поступлениями сточных вод снижают потребности в каустике на 20-40%

Изобретение позволяет регулировать температуру смеси исходящего из реактора потока и свежих поступлений сточных вод. Например, температура сточных вод промышленного процесса получения терефталевой кислоты может быть в интервале 55-60^оС. Температура жидкости, поступающей в реактор, желательна 38^оС.

Смешивание выходящих из реактора сточных вод и свежих отходов вызывает снижение температуры. Дальнейшее снижение температуры происходит в результате контактирования жидкости в десорбере-диссольвере с инертным газом. Действительно, атмосферный воздух можно продувать через десорбер-диссольвер 2 через аэратор 26, если требуется для снижения температуры смеси свежих и выходящих из реактора сточных вод. Регулирование температуры в десорбере-диссольвере делает ненужными другие приборы и операции, включающие распылители в бассейны для выдерживания верхнего потока из реактора 1.

Предпочтительное осуществление десорбера-диссольвера 2 для открытой системы согласуется с конструкцией башенного холодильника, приспособленного для приема смеси выходящего потока и входящего потока сточных вод. Предпочтительной башней охлаждаемого типа является башенный холодильник серии Y, модель Т1000 производства "Baltimore Aircool".

Изобретение позволяет ввести питательные вещества и каустические средства, если требуется для регулирования рН и обеспечения микроорганизмов в реакторе 1 дополнительными ростовыми факторами. Питательные вещества и каустические средства подают по трубопроводам 33 и 34, соединяющимися с отводящими трубопроводами 3 из десорбера-диссольвера 2.

Трубопровод для подачи пара 35 в тепловом соприкосновении с отводящим трубопроводом 3 десорбера-диссольвера приспособлен для нагревания трубопровода 3 и его контактов для обеспечения дальнейшего теплового регулирования температуры материала, поступающего в реактор 1.

Изобретение предусматривает систему датчиков для регулирования и контроля за работой клапанов, значениями рН, температурой, потоком, материалом и уровнем жидкости в системе, работающих известным специалисту образом.

Предусматривается также наличие насосов и компрессорного оборудования для перемещения жидкостей и газа известными специалисту в данной области методами.