废料的有效处理方法

专利名称：废料的有效处理方法
技术领域：
本发明通常涉及来自含油污水和含有机物质和水的其它工业废料的稳定乳液和/或新燃料的生产和处置。
背景技术：
按常规，含有机物质和水的流体废物要经受多道处理，以便将污染物质的含量减少到不超过极限容许浓度水平。极限容许浓度值由不同的管理机构根据每种污染物的类型来确定。这种极限容许浓度还取决于净化废料的预期应用(例如，工艺回收利用，回归到有适于鱼繁殖的天然水深水库等)。
原生有机污染物质通常可分成三类。第一类包括悬浮于水中的、颗粒在细粒到粗粒范围内的有机物质。第二类包括各种类型的亲水和疏水胶体系统(例如，可以根据环境条件改变聚集作用的高分子量物质和洗涤剂)。第三类污染物包括分子溶液。含有颗粒的分子溶液例如炼糖厂的废料和其它植物产品。
净化第一类的常规技术包括在分离容器内进行机械分离，在慢滤器内进行过滤，在微孔过滤器中进行微粉分离和通过离心法进行分离。其它的方法包括采用高度分散的和粒状的物质粘附污染物。在本方法中，使污染溶液通过辅助物质形成的二元流体层或其它流体过滤器进行过滤，从而形成凝结的悬浮液。此后，使该凝结的悬浮液和用作工艺增强的絮凝剂一起，通过双层的和采用粒状分层的粗颗粒过滤器进行过滤。该方法还包括接触凝结过滤，此处使污染物与酸式硫酸铝，FeCl，聚丙烯酰胺和/或活性硅酸或其它预定的这类配合剂相接触以减低污染物的水平。在又一种处理第一类污染物的方法中，铝，铁之氢氧化物和/或粘土矿物用于粘附和分离污染物。该方法包括利用铝和铁的氢氧化物和粘土矿物处理污染物以形成凝结剂和利用硫酸化粘土，FeCl或硫酸亚铁处理凝结剂。再还有一种常规的聚集技术，它利用凝结剂和絮凝剂处理污染物以形成聚集体。此后，使该聚集体经各种分离和过滤步骤处理，以减低污染物的水平。
净化第二类污染物的常规技术包括氧化，借此使污染物质氯化或臭氧化。另一种常规技术包括利用铝或铁的氢氧化物以及高度分散的粘土矿物进行吸收。再一种净化第二类污染物的方法包括应用阳离子型絮净剂进行聚集。
最后，净化第三类污染物的常规技术包括解吸充气(包括喷射器，曝气器和脱气装置)，氧化(包括氯化，臭氧化和利用高锰酸钾进行的处理)，电解，通过利用活性炭进行处理的吸附，有机萃取和通过利用需氧微生物进行处理的生化分解。利用生化和生物微生物进行的处理需要相当大的能量消耗以便保持最佳温度(大约36～39℃)从而维持微生物的活力和提供充气。
由于典型的废料包含所有三类污染物，故净化设备包括了针对实现上述各种处理的工艺方法。
虽然只有几种上面确认技术能够使废料处理达到容许水平，但是其它因素诸如处理所需时间和所需基本投资，使得这些方法比起那些易于满足容许污染水平的方法来更流行。创造出合适的满足最大容许污染水平的处理设备，要求考虑技术复杂性和高的设备费用。此外，这类设备的操作费用也是相当高的。例如，这些费用包括与人员、能量和处理所需材料(絮凝剂，凝结剂，活性炭，试剂等)有关的操作费用。最后，在净化设备动作过程中本身又会产生出片状粉末形式的新的废料，凝结沉淀剂等，而这些又将引起生态问题，需要补充处理。
优质水乳液形式的粘性燃料的燃烧效率已被发现，但不实用，因为缺乏用于制备所要求的精制分散乳液的可靠技术。
还有，炼油的最新趋向已导致在燃料平衡部分中重馏分的增加。含有链烷烃的这类高粘性络合物质、矿物掺和剂，常常还有硫，它们的燃烧产生了相当大的困难。此外，上述馏分的相对高的含水量，在废料处理过程中会产生额外的问题，因为重油可能含有大于20～50重量％的水，形成了一种粗制的和不稳定的乳液。上述粗制乳液的燃烧最好也不过是不稳定的燃烧，因为它常常伴有不稳定的火焰和烟垢的生成增加。可以认为重燃油和重油具有不同的粘度。可以认为重燃油的粘度从40℃时的5E变化到80℃时的16E。
另外，干燥和气化方法耗能巨大且昂贵。包括运用干燥和气化的残渣处理和运输的技术，涉及相对高的能量消耗。所以，干燥在经济上和能量上二方面都是效率差的。
发明概述要求专利保护的本发明克服了上面所列举的缺点。具体地说，本技术运作无需引入额外的热量和能源。另外，设备费用可以最低，因为现有生产线，如有需要，在稍作改进的情况下就可使用。
在一种实施方案中，本发明涉及以运用废料中的污染物质的潜能和热容量的方式处理废料。在另一种实施方案中，在从外部能源输入最少能量的条件下，利用污染物质的潜能和产生的热容量来处理污染物质。
附图简述本发明的多项特点通过同时参阅以下陈述和附图将会对其有很好的理解，附图中相同数字表示相同部件，且其中

图1用图例将按照PET原理制备的油包水乳化组合物(a)与常规的油包水乳化组合物(b)相比较。
图2示意地说明本发明的一种实施方案。
图3示意地说明按照本发明的一种实施方案的另一种实施过程。
图4示意地说明一种适用于热电厂的本发明的实施方案。
本发明的实施方案详述预先指出，有机废料源可能包括含有浆液和/或污泥、含油污水的化合物和来自油罐的化学物质以及被废油污染的水、被有机废料污染的水、石油废料，和含水重馏分残渣。虽然这份清单不是完全的，但需指出这类污染物的贮藏和处理其费用可能相当高，耗能可能相当大。水的有机含量可作为石油化学副产品的典型，其范围为1重量％～99重量％。
因此，本发明的原理预期比起常规方法例如利用微生物的处理方法来具有一些优点，应用微生物的处理方法费用相当高和耗能相当大。按照本发明的一种实施方案，可在从外部输入最少能量的条件下，利用底层有机废料的潜能和热容量来处理此废料。
在一种实施方案中，本发明能够从含油污水的各种工业废料生产出一种优质的易燃的稳定乳液产品，一种新燃料。本发明的这些实施方案能应用于环境和节能场合，而这些应用同等地可应用到处理含有水和原生有机污染物质的废料中去。例如，本发明的原理能应用于港口、工业设备和发现存在被有机物质污染的废料的其它场所。最后，在一种实施方案中，本发明利用有机污染物质和各种工业废料生产出一种易燃的稳定乳液，它提供了以下典型优点烟道气污染物例如CO降低一半，NOx降低20～30％和全额减少烟道气的含灰量。本发明原理还有另一优点包括利用包含在废料中的污染物质之潜能和产生的热容量作为一种能源。
含有水和原生有机污染物质的废料通常是在连续液相内的分散系统，而在离散相内含有许多单个颗粒。如果连续相是水或水溶液和离散相由有机物质组成，那么这种乳液被视为直接乳液，用O/W(水包油)代表。反之，如果连续相由液态有机物组成和水(或水溶液)经此被分散，那么这样一种乳液被视为亲油乳液可用W/O(油包水)代表。
典型地，液体废物形成一种在上述废料容积内有分离趋向的不稳定系统。此外，许多这类系统分离成为同时具有直接的和亲油的二种乳液的组合物。离散相的颗粒可以有不同的尺寸和形状，表现为球状，透镜状，层状，木塞状等等。这样一类废料组合物决不会易于燃烧，因为这种组合物不可能保持维持稳定燃烧反应所必需的条件。也就是说，这种污染废料组合物不是一种易燃的材料，而如果燃烧，它形成不完全燃烧，会产生许多不希望的副产物并会不必要地消耗大量的燃烧能量。
当出现要求含水液态燃料必需能稳定燃烧时，除了要求在没有水的条件下燃烧液态燃料之外，还必需满足二个附加条件。第一条，燃料中水的总量应不超过40～50重量％的限制值，对于有效利用所产生的热和/或功率而言，优选12～20重量％，而对于全部环境废料处理则优选20～40重量％。这乳液可以是一种亲油乳液，可要注意O/W乳液难于燃烧，因为使它燃烧可能要消耗大量的能量。水(或别的水溶液)可在大部分液态燃料内呈精制离散相形态出现。倘若含水量超过限制值，当考虑到水在蒸发过程中的吸热和产生不完全燃烧时，则上述条件是显而易见的。
在亲油乳液的情况下，第二条件要求水滴呈球状出现在燃料液滴内。关于这一点，应该注意，亲油乳液的燃烧是在燃烧室内，在水的边界层上和运动燃料液滴的周围进行的。当燃料加热时，水将逐渐蒸发。当废料含有水时，水滴应呈球状出现在燃料的运动液滴内。亦即，进入燃烧室的含水液态燃料，在其雾化之前，应是亲油型精细分散的乳液。当本条件不能满足时(例如情况(1)，此处的乳液是直接O/W，水球状体超过了1微米或情况(2)，此处的水球状体没有均匀地分散在整个混合物的容积内)，则含水液态燃料便失去了其稳定燃烧的能力。这种情况甚至当燃料内的含水量比限制值小得多时也会出现。其中原因之一是在燃料液滴的表面上存在有水膜，从而妨碍燃料蒸发。
按照本发明的某一实施方案，在燃烧的最初阶段和在达到预定温度时，包含在燃料液滴内的水球状体开始汽化并产生蒸汽。最初，蒸汽使燃料液滴发生膨胀并使其转变成薄膜，接着，该蒸汽使燃料液滴破裂成细的组分，最终导致乳化燃料自雾化。同时燃料和氧化剂(例如来自环境空气中的氧)之间的接触面积显著地增加，从而强化燃烧并改善了燃烧气体的含量。
按照本发明的一种实施方案，含水有机废料在燃烧之前分散于燃料内。由于含有机废料的组合物可彼此不同，故可采用各种比例的废料、水和燃料。在本发明的一种实施方案中，可以引进经特定计算出的含水有机废料以获得亲油乳液。在一种实施方案中，这可通过预先地使废水分散在连续相中。连续相可以是油、废料或废油、燃烧、燃烧副产品和/或废燃烧以及易于易燃的其它组合物。连续相可以含有多至20％的水。如果大于20％，则这组合物有变成O/W而不是W/O乳液的趋势。如上所述，加入表面活性剂能促进乳化。对于具有高粘度和不能雾化的燃料可能要显著地加强分散作用。因此，例如，在某一实施方案中，此处利用含水有机废料使常规重油产品(例如船用油，海军专用燃油，酸性污泥和沥青或5号或6号燃油)乳化，在乳液含有10～20重量％水的场合，能对燃料的效率起作用。值得注意的是含水量大于20重量％的其它乳液很可能仍在本发明的范围内。但是，申请人指出，在10～20重量％范围内燃料的效率可能最佳，因为有机物质的存在充分补偿了由于水蒸发损失的热量，从而增加了燃烧的剧烈程度。
可以向废料/燃料混合物添加一种或多种稳定剂，这取决于液态燃料的粘度。可以特定地选择这类稳定剂或其混合物以补充底层废料/燃料组合物。此外，稳定剂或其混合物可以在引入废料之前与燃料混合或添加到燃料中；可以同时与燃料和废料相混合；或可以在已将废污泥引入到燃料之后再引入。如上所述，稳定剂或表面活性剂可能包括多于一种附加剂的混合物，只要这类混合物在储存和运输过程中能提供相稳定性。此外，在某些情况下，重燃料化学组合物能起到稳定剂作用，并可能达到如此程度即不再需要引入额外的稳定剂了。例如，重油含有焦油状或沥青类物质，这类物质能提供稳定性和使乳液的存放期长达数年。因此，在专利高粘度燃料(例如重油)的本发明的实施方案中，可能不必添加表面活性剂或稳定剂。重油的部分实施例包括5号和6号燃油，海军专用燃油，船用C级油和酸性污泥和沥青。
在本发明的一种实施方案中，在引入含水废料之前，按小于1重量％的比率将表面活性剂添加到燃料中。表面活性剂的数量可以改变，其值取决于要求的稳定性，最终乳液的存放期。对于某些组合物，添加1重量％的表面活性剂能为乳液提供长达2年的稳定性。
如上所述，本发明的这些实施方案还能利用废料中所含污染物质的潜能和/或产生的热容量。作为实施例，在对含水液态废料引入到液态燃料的实测过程中，测得废料中大约10重量％的有机物质能提供用来蒸发其中所含水需要的额外能量。由燃烧有机污染物的平衡部分所产生的能量可以用于大规模生产热能。最后，对取自含有机废料和水的燃料的烟道烟尘试样的分析，与不含水的试样作对比的结果显示，当液态燃料中含有水时，烟道气更纯。可以认为水的存在有助于提供理完全的燃烧。
在本发明的一种实施方案中，有机污染废料的处理按以下方式进行。在该实施方案中，液态废料可以是含有直接和亲油二种乳液的一种不稳定的和粗制的乳液，这种乳液能很容易分离成二相和/或具有直接层在亲油层上面和反之亦然的层状混合物。液态废料组合物可包含任何数目的有机产品。例如，液态废料可以包含由石油化学加工结果产生的有机材料。另外，液态废料的含水量可以多达限制量。这限制量可以根据燃料的粘度而改变，下面将对此作更详细的论述。在本发明的一种实施方案中，含有水和原生有机污染物质的液态废料按实测量将其加进到含有表面活性剂并分散其中的液态燃料容积中。能为本领域内每个普通技术人员所能理解的是液态废料对燃烧的比率可以根据液态废料的组成，含水量和所用燃料种类而改变。在液态废料含有大约70重量％的水和30重量％的有机物质，和燃料是6号残留燃烧的典型实施方案中，液态废料对燃料之比可以采用大约1∶1的比率。在利用1吨废料对1吨燃料的场合，最终结果是除了消除废料外，还能产生多达20％的额外能量。在本发明的一种实施方案中，表面活性剂可以在引入液态废料之前加到燃料中，而其它操作步骤可交换地使用。此后，可将液态废料引入到燃料/乳化剂组合物中并按照本发明的原理使其分散。虽然常规的混合和乳化能得以实现，但发明者们已发现纳米乳化可能是最有效的，因为相分离不易发生。在本发明的一种实施方案中，最后所得到的混合物可以是一种精制分散乳液，可以将其储存或在燃料炉内燃烧。重要的是要注意，按照本发明的此实施方案，燃料中的水的比率应不超过50重量％。
能用于本发明的这些实施方案的表面活性剂(或表面活化剂)可以包括含有蛋白质和其它原生有机物的若干种表面活性剂中的任一种。表面活性剂和表面活性剂的组合物，其量可按照废料的组成，经济和生态因素来选定。此外，二种或更多种表面活性剂混合物可用来补充正要处理的特定废料乳液。常用的表面活性剂的非全部实施例包括OP-10，磺烷油，精制向日葵等。
如上所述，本发明人已发现液态废料、燃料和稳定剂的混合物在纳米分散时最稳定。在一种实施方案中，可以通过使用纳米分散器来实现精制分散亲油乳液，这分散器适合于传送脉冲形式的持续时间达1纳秒或大于1纳秒的能量脉冲串。亦即这纳米分散器可以适合于提供持续时间不大于1纳秒或大于1纳秒的能量脉冲串。这分散器顶盖或均质器具有的最佳尺寸可以与位于相交界面边界处的单个分子或分子簇的尺寸相当。上述压力脉冲串可以象脉冲那样引入基于所谓PET原理运作的脉动装置亦即纳米分散器中。脉冲可以引起对围绕直径1～2微米颗粒的边界层的扰动，从而使这些颗粒获得极高值的压力和相对速度。于是，通过机电方法和二个偶极分子的静态力使原先大尺寸的分子和分子簇发生变化，和具有一定厚度的胶态膜将变成稳定分散系统。在液态燃料液滴内的水微球状体表面的隔离将在液滴内造成空穴。脉冲也将破坏重油内的链烷烃络合物并同时破坏了分子间的键合和其它分子力。于是，最终得到的均质混合物在燃料液滴内可以含有精制分散水，并促使纳米级均质乳液的形成。
图1阐明了按照PET原理制备的油包水乳化组合物(a)与常规的油包水乳化组合物(b)的对比。正如在图1上所阐明的，按照PET原理制备的乳化组合物与常规乳化组合物相比是一种优质乳液。
图2示意地说明本发明的一种实施方案。参阅图2，含有机物质和水的液态废料首先在混合器2内进行处理。虽然没有表明在图2上，但使含有水和有机物质的液流1在混合步骤进行之前经受机械或化学过滤处理这也是在本发明的范围内的。此外，虽然图2示意图描绘的是旋转式混合器，应用任何其它类型的混合装置或均质器也完全在本发明的范围内。同时，通过泵6向加热器7供应液态燃料5。要指出的是，虽然在图2上表明有预热步骤，但这步骤可以去消或推迟到后面的处理步骤之后进行。然后，在液态组合物与液态燃料混合之前，通过液量计3测量废料组合物，按预定量供给液态组合物。然后对这液态燃料和液态废料的混合物进行加工，以生产出纳米乳化组合物8，可以将这组合物供给蒸汽锅炉以便焚化。
图3示意地说明了本发明的一种实施方案的另外的实施过程。参阅图3实施方案，废污泥经泵7引入到中间储罐6中，图中经计量过的表面活性剂经泵5和过滤器3到达PET分散器4。表面活性剂可以通过供应管道9直接引至PET分散器4。储存在油罐1中的重燃油也可经泵2输送，经过滤器3过滤和引向PET分散器4。要指出的是，图3工艺流程图允许表面活性剂，废污泥和燃油可以各自单独供给。亦即，如果工艺要求不需要表面活性剂，可以去除而不会影响废污泥或燃油。然后，在乳化组合物被焚化之前将其输送到储存罐8中储存。图3的实施方案特别合适应用于以下场合，即污泥的含水量可能多少总得需用一些燃料。在这种情况下，可以控制燃料供应泵2，以便按需要增加或减少重油或燃料的数量。
在本发明的另一种实施方案中，含有水和有机污染物的废料，可以直接将其引入到没有添加表面活性剂的重油液态燃料中。因为重油可能含有大量的氧化剂，故添加表面活性剂可能是不必要的。按照本实施方案，引入测定量的液态废料，与重油液态燃料一起形成精制分散亲油乳液。此后，这乳液可以置于蒸汽锅炉内燃烧或储存以便今后应用。在一种实施方案中，亲油乳液可含有水微球状体(和不希望有的链烷烃或其它石油化学化合物)它们均匀地分散在液态燃料的液滴内(这液态燃料可以构成连续相)。
图4示意地说明了本发明适合于热电厂的一种实施方案。参阅图4，在典型的热电厂中产生的含有机物质和水的污泥被注入计量泵1，一个分流阀是在这泵安装位置的上方。虽然图4示意表明是一个计量泵然而本发明不限于此泵，可以利用能提供测定量污泥的其它装置。将污泥输送到过滤器3。在图4的实施方案中，为了加热和冷却，给过滤器3装有护套。图4上虚线代表蒸汽管路。由蒸汽发生器2产生蒸汽以便供应热电厂内各种设备。按照PET原理动作的纳米分散器9接收来自过滤器3的过滤污泥并生产出被输送到储罐8的乳液。正如曾提到过的，在图4的实施方案中，污泥是易于易燃的，所以没有将其添加到燃料中。这是因为热电厂的典型废污泥是重油(高达50％的燃油或废燃油)，故无需额外燃料就能易于使其燃烧。此外，因为污泥是重燃料，故没有添加表面活性剂(尽管如有需要可以添加)。可以用作易燃燃料的来自储罐8的乳化污泥可以将其装车运输或储存在储罐7中供今后消耗。蒸汽发生装置包括膨胀箱5，正排量泵4和过滤器3。因为蒸汽发生装置是一项辅助设备，故将对它不作详细论述。
在本发明的另一实施方案中，污染液态废料(含有，其中包括，水和原生有机污染物质)可将其收容在能使重质燃料重力分离的容器内。其它熟知的常规方法也能用来造成相分离。在一种实施方案中，尽管不同的组合物可能有不同的结果，上层含有的有机物质与该层平衡部分的重量相比可以高达80重量％。这上层液态废料可能是粗制和不稳定系统，故它含有直接和亲油二种乳液并有相分离倾向。因为高有机层仍是易于相分离的，故可将其除去并与一种或更多种表面活性剂相混和，以生成稳定的连续相。这层可通过PET装置对其进行处理，然后储存供今后作为潜在燃料使用或直接在焚化炉内燃烧。这层也能和额外燃料一起加以处理并按照本发明的其它实施方案使其燃烧。含有机物质不如顶层那么多的底层，其有机物质含量与底层平衡部分重量相比可能多达50重量％。这底层可按测定量引入并分散在上层中。在本实施方案中，上层可能形成连续相而底层可能形成分散相。此外，按照本发明的上述实施方案，底层在利用燃料/表面活性剂混合物使其乳化之后，可通过例如燃烧的方法来处理底层。在一种这样的实施方案中，含有大约50重量％有机物质的底层以测定量将其引入到液态燃料例如重油中，按照如上文中所公开的称为PET原理使其乳化，并使其变成精制分散亲油乳液的均质组合物。于是，该组合物可以在热量发生装置内燃烧。换言之，可以将底层引入燃料和表面活性剂的混合物中，使其乳化，然后将其焚化或储存供今后消耗。
要注意，因为底层可能包含有重金属和其它类似的化合物，为了去除并回收这些重金属，使底层经受分离处理是有利的。换言之，使污泥经受各种机械的和化学的过滤步骤，以去除某些物理的和/或化学的杂质。
在一种实施方案中，本发明能每天生产出产量高达100吨的易燃的、稳定的和含水，有机物质及油的高度分散的乳液燃料。因此，本发明促进节省能量费用和省去了对存在于港口的废料储存设备的需要和对其它工业废料储存设备的需要。
按照本发明的这些实施方案能达到节省目的的实施例如下。使经过1重量％或更少的稳定剂处理过的1吨重油与含有30重量％有机物质和70重量％水的1吨石油化学废料相混合。然后使这混合物经受纳米乳化以生产出大约2吨的纳米乳化燃油。为了产生足够的热量用以蒸发700kg的水，需要燃料大约100kg的废油。这能产生大约200kg的有效燃料。因此，能形成有用的有效燃料为1000+200kg＝1200kg。去除原有的废油(包括在储存、运输和环境废料处理方面所节省的费用)，最终结果能提供额外产生的20％的燃料增益。另外，因为这新的燃料的含水量相当大，故燃烧产物在环境上是安全和可靠的。现用操作特点表明如下去除了含油污水，火焰高度显著降低，减少了炉渣在锅炉的物流通过段上的生成量，减少了过量空气系数，降低了排出气体的温度，CO含量减少到其最初值的45％，NOx含量减少大约20％，产生1千卡所消耗的燃料量大约减少2.7kg。
本发明的这些实施方案通过以下非限制的和典型的实施方案作进一步阐明实施例1污泥和浆料，包括在运输过程中形成的废污泥，可以从船和驳船获取。这废料典型地含有大约30％的，具有大约10200千卡/kg热容量的有机物质。遵照所述方法，能制备出具有大约10000卡/kg热容量的基于6号残余重油(马素特M100)的乳液。最终的乳液中的含水量可保持为10重量％。利用计量泵按1比6的比例和大约60℃温度将污泥水引入到重油中从而形成粗制乳液。随后利用盘形脉动装置对粗制乳液进行处理。按照如上所述的脉冲能量变换(PET)原理运作的分散器能在重油中产生水和不希望的链烷烃化合物的优质分散体，从而生产出基本上具有纳米分散特征的乳化燃料。随后这乳化燃料可在热量发生装置例如蒸汽锅炉内进行燃烧。根据比较实验，通过采用含10％的水的乳液与无水乳液的对比，可以获得2％的锅炉能量增量。按照本发明的某一实施方案，1kg污泥的效率增加量按以下方式叠加。首先，2％的锅炉效率增量转换成大约1200千卡/kg。其次，污泥水增加的热容量(如果锅炉效率为92％)最终形成大约2815.2千卡/kg。因此，在处理1kg污泥水时的总的能量效应便是4015.2千卡/kg。
实施例2实验1中所述的污泥含有30％的有机物质，其热容量为10200千卡/kg并是具有分成多层倾向的不稳定系统，此污泥可将其储存在分离式储罐中。在澄清之后，含有3％水的上层可将其取出。可将大约1％的表面活性剂添加到上层中。其次，可以添加重油或污泥直至在此系统中的含水量达到50％并形成粗制乳液。这粗制乳液可采用如上所述的脉动装置对其进行处理直至精制的分散和稳定的乳液形成。然后这乳液可在合适的热量发生装置内使其燃烧。
在实施例2中，液态废料的表面层可由液态燃料组成，并可进一步被能起额外燃料作用的有机物质富化。采用这项技术能明显地减少能的需要量和净化设备的费用，因为制备的乳化燃料可能多达所用重油总量的16％。此外，这样的处理能显著地减少有机物含量，从而确保在液态废料进入生物净化阶段时有机污染物不超过30g/m3。
在消除1kg污泥的同时产生的能量相关效应可如下地叠加。实施例2的乳化燃料的热容量大约为10200×50％＝5100千卡/kg。用于蒸发水以便将蒸汽加热到使气体从锅炉放出的温度(大约180℃)需要能量。我们用GH2O来代表每1kg乳液燃料的余热和用Q来代表水的含量(最初为0.5kg)。在起始温度20℃时的水的热焓大约为20千卡/kg和在170℃时的过热蒸汽的热焓是677.9千卡/kg。
于是GH2O＝0.5kg(677.9-20)千卡/kg＝329.95。
假设锅炉的效率是92％，则热效应是(5100-328.95)×0.92＝4389.4千卡/kg。
假设1kg污泥中大约60％能产生能量，而剩余部分通常不会对热效应或生物净化有影响4389.4×0.6＝2693.6千卡/kg。
然后对比第一和第二个实施例，很明显在实施例1中单位热效应是较高的。这可根据以下事实加以解释，在实施例1中污泥和重油按1对6的比例相混合，这对应于乳液中约含10％的水。由于这些值，水的含量足以能改进重油的喷射。亦即污泥与重油按相对小的量相混合导致改善了整个乳液燃料物质的燃烧。
发明人的试验研究表明，当无水重油与水相混合形成精制分散乳液时，最佳含水量的范围为8～12％，此处低值表征低粘度重油而高值表征高粘度重油。可是，这些结果不是用来限制本发明的范围的，而水的含量可以改变以达到最佳燃烧，这点将很容易被每个普通技术人员所认可。另外的试验研究表明当重油被水乳化时其粘度是低的。
因此，运用能量原理，可以认为第一个实施例中的作业条件是优越的。另外，在实施例1的实施方案中不需要使用表面活性剂和不需要净化处理。仍然，概括在实施例2中的方法具有的优点在于它不需要可能是昂贵的专用液态燃料。本文中提供的这些实施方案对处理含水有机废料的任何混合物会是有效的并能和各种液态燃料一起使用。概括在本发明中的这些方法适合于每小时处理4～5吨的水/乳液燃料。
权利要求
1.一种用于处理含有机物质的废料的方法，它包括将水加入废料中，制备一种含有至少一种表面活性剂和燃料的组合物，将所述有机物质按测定量引入燃料中，以形成最终组合物，乳化这最终组合物并燃料这最终组合物。
2.权利要求1的方法，其中存在的有机物质含量为20～30重量％。
3.权利要求1的方法，其中存在的有机物质含量为30～50重量％。
4.权利要求1的方法，其中存在的有机物质含量为50～80重量％。
5.一种用于处理含有机物质和水的污泥的系统，该系统包括提供的含有机物质和水的污泥；提供的至少一种表面活性剂；提供的至少一种型号的液态燃料；适合于提供含有污泥、所述至少一种表面活性剂和液态燃料的乳液的纳米分散器，该乳液具有亲油连续相和分散相，分散相含有的颗粒直径基本上为1纳米；和其中乳液的总含水量为5～60重量％。
6.权利要求5的系统，其中乳液的总含水量为10～20重量％。
7.权利要求5的系统，其中乳液的总含水量为20～30重量％。
8.权利要求5的系统，其中乳液的总含水量为30～40重量％。
9.一种用于处理含水污染重油的方法，该方法包括提供一种含水量基本上不多于25重量％的可燃重油，使该污染重油经受分散处理以产生出一种具有连续相和分散相的乳液，这分散相所含颗粒的直径基本上为1纳米。
10.权利要求9的方法，其中乳液还含有表面活性剂。
11.权利要求9的方法，还包括在污染重油经受分散处理以前提供液态燃料。
12.权利要求9的方法，其中重油的含水量基本上不多于20重量％。
13.权利要求9的方法，其中重油的含水量基本上不多于10重量％。
全文摘要
本发明涉及处理含有机物质和水的废料，其处理方式是利用废料中污染物质的潜能和热容量。在从外部能源输入量少能量的条件下，利用有机物质的潜能和产生的热容量对其进行处理。
文档编号C02F1/02GK1518523SQ02812377
公开日2004年8月4日 申请日期2002年6月19日 优先权日2001年6月19日
发明者W·贝格尔, A·A·多林斯基, V·O·克雷姆内夫, Y·沙菲耶瓦, W 贝格尔, 克雷姆内夫, 埔, 多林斯基 申请人:脉冲有限责任公司