申请日2016.03.09
公开(公告)日2017.09.19
IPC分类号C02F9/14; C02F1/00; C02F11/00; C02F11/02; C02F11/04; B09B3/00; B09B5/00; C07C51/43; C07C63/06; C07C63/15
摘要
一种多元羧酸残渣的废水生物处理方法，包含：(a)将150‑250℃的多元羧酸残渣与5‑40倍该残渣中固体重量的水混合，以得到多元羧酸混合液;及(b)将该多元羧酸混合液进行过滤，以得到第一滤饼及第一滤液，该第一滤饼的pKa值范围为2.8‑4.4，可用作为中和酸，与回用的生物处理后废水进行酸碱中和，经移除二氧化碳后再次成为废水厂进料。本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法可因移除该多元羧酸残渣，因而降低该残渣的生化需氧量及化学需氧量，减少使用大量酸碱化学品的残渣处理成本，并可于滤饼中回收得到难溶于水的多元羧酸混合物，达到降低工厂操作成本、减少废弃物、及资源再利用的目的，并产生可供利用的生物沼气。
权利要求书
1.一种多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于其包含以下步骤：
(a)将150-250℃的多元羧酸残渣与5-40倍该残渣中固体重量的水混合，以得到多元羧酸混合液;及
(b)将该多元羧酸混合液进行过滤，以得到第一滤饼及第一滤液，该第一滤饼的pKa值范围为2.8-4.4。
2.根据权利要求1所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该步骤(b)是在30-110℃中进行。
3.根据权利要求2所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该步骤(b)是在70-110℃中进行，在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤液冷却至30-50℃并进行过滤的步骤(c)，以得到第二滤饼及第二滤液，该第二滤饼的pKa值范围为2.8-4.4。
4.根据权利要求3所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该第一滤饼及该第二滤饼的含水率分别为40-70wt%。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：在该步骤(b)之后，还包含通过水洗该第一滤饼及/或该第二滤饼以降低其中的钴离子、锰离子、钠离子及溴离子含量的步骤(d)。
6.根据权利要求5所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：在该步骤(d)之后，还包含将通过该水洗产生的清洗水通过强酸型阳离子交换树脂以除去其中的钴离子、锰离子及钠离子的步骤(e)。
7.根据权利要求3所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：在该步骤(c)之后，还包含在该第二滤液中添加无机碱以沉淀回收其中的钴离子及锰离子的步骤(f)。
8.根据权利要求7所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该无机碱是择自氢氧化物、碳酸盐或其组合。
9.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤饼及/或该第二滤饼与厌氧生物反应产生的厌氧反应回流水中的碳酸氢盐接触的步骤(g)，并脱除该厌氧反应回流水中的二氧化碳以提供多元羧酸盐进料。
10.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤饼及/或该第二滤饼与好氧生物反应产生的好氧反应回流水接触的步骤(h)，以提供多元羧酸盐进料;该好氧反应回流水的pH值范围为8-9。
11.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该多元羧酸残渣是选自于对苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸残渣、间苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸酐残渣、马来酸残渣、己二酸残渣或其组合。
12.根据权利要求11所述的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，其特征在于：该多元羧酸残渣是对苯二甲酸残渣。
说明书
多元羧酸残渣的废水生物处理方法
技术领域
本发明涉及一种残渣的废水处理方法，特别是涉及一种多元羧酸残渣的废水生物处理方法。
背景技术
制造多元羧酸的过程中会产生许多残渣(如对苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸残渣、间对苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸酐残渣、马来酸残渣、己二酸残渣)及废水，以制造精对苯二甲酸(PTA)为例，参阅图1及图2，一般采用对二甲苯(PX)催化氧化生成粗对苯二甲酸(CTA)，然后进一步加氢精制而得，其残渣中含有多种难溶于水的羧酸以及反应触媒(如钴离子、锰离子等)，一般被视为是工厂废弃物，必须透过相关废弃物处理程序加以处理后废弃。目前处理此类残渣的方法主要包括高温焚化法与生物分解法。
高温焚化法是将残渣以蒸汽混合呈熔融态,直接与重油混合，于900℃高温下燃烧焚化。此法需要耗费大量能源，且产生的废气含有诸如钴、锰等重金属微粒以及燃烧不完全的有机酸，会造成空气污染。此外，高温焚化法虽可焚化残渣中大部分有机物，并可通过淋洗吸收回收部分金属废触媒，但在所回收的金属废触媒中容易残留有机物质，在后续提炼时将造成二次污染。
参阅图3，生物分解法是先透过碱沉淀程序(如碳酸盐沉淀程序或氢氧氧化物沉淀程序)，使钴离子、锰离子等金属废触媒成分形成其碳酸盐(carbonate)或氢氧氧化物(hydroxyoxide,hydroxyl oxide)沉淀，并过滤移除该沉淀，调整到适合的pH值后，接着将所得滤液进行厌氧(anaerobic)生物反应处理以及视需要的好氧(aerobic)生物反应处理等生物分解程序，以分解滤液中的有机物质，符合相关废弃物排放标准，并产生可供利用的生物沼气(biogas)。然而，碱沉淀程序必须在高pH值的条件下进行(如碳酸盐沉淀程序pH值通常高达9.0以上，氢氧氧化物沉淀程序pH值通常高达12.3以上)，而生物分解程序则必须于6.8-7.2的pH值进行，因此，在生物分解法中必须先耗费大量的碱来提高残渣的pH值，以进行碱沉淀程序，且后续必须耗费大量的酸来降低pH值，以进行生物分解程序。在此情况下，工厂需要购买大量的酸及碱供pH值调整用，且需要耗费大量人力进行pH值管控，衍生诸多操作成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多元羧酸残渣的废水生物处理方法，可降低残渣的生化需氧量(BOD)及化学需氧量(COD)，减少处理残渣所需的酸碱化学品的用量，并增加生物沼气产量，达到降低工厂操作成本及资源再利用的目的。
本发明多元羧酸残渣的废水生物处理方法，包含以下步骤：
(a)将150-250℃的多元羧酸残渣与5-40倍该残渣中固体重量的水混合，以得到多元羧酸混合液;及
(b)将该多元羧酸混合液进行过滤，以得到第一滤饼及第一滤液，该第一滤饼的pKa值范围为2.8-4.4。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该步骤(b)是在30-110℃中进行。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法优选地，该步骤(b)是在70-110℃中进行，在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤液冷却至30-50℃并进行过滤的步骤(c)，以得到第二滤饼及第二滤液，该第二滤饼的pKa值范围为2.8-4.4。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该第一滤饼及该第二滤饼的含水率分别为40-70wt%。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，在该步骤(b)之后，还包含通过水洗该第一滤饼及/或该第二滤饼以降低其中的钴离子、锰离子、钠离子及溴离子含量的步骤(d)。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，在该步骤(d)之后，还包含将通过该水洗产生的清洗水通过强酸型阳离子交换树脂以除去其中的钴离子、锰离子及钠离子的步骤(e)。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，在该步骤(c)之后，还包含在该第二滤液中添加无机碱以沉淀回收其中的钴离子及锰离子的步骤(f)。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该无机碱是择自氢氧化物、碳酸盐或其组合。优选地，该氢氧化物是择自氢氧化钠、氢氧化钾或其组合。优选地，该碳酸盐是择自碳酸镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙或其组合。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤饼及/或该第二滤饼与厌氧生物反应产生的厌氧反应回流水中的碳酸氢盐接触的步骤(g)，并脱除该厌氧反应回流水中的二氧化碳以提供多元羧酸盐进料。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，在该步骤(b)之后，还包含将该第一滤饼及/或该第二滤饼与好氧生物反应产生的好氧反应回流水接触的步骤(h)，以提供多元羧酸盐进料;该好氧反应回流水的pH值范围为8-9。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该多元羧酸残渣是选自于对苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸残渣、间苯二甲酸残渣、邻苯二甲酸酐残渣、马来酸残渣、己二酸残渣或其组合。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该多元羧酸残渣是对苯二甲酸残渣。
优选地，该步骤(a)是将150-250℃的多元羧酸残渣与10-20倍该残渣中固体重量的水混合，以得到多元羧酸混合液。
本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法，该第一滤饼中对苯二甲酸的含量范围为10-60wt%。该第二滤饼中对苯二甲酸的含量范围为0.1-1.0wt%。
本发明的有益的效果在于：本发明的多元羧酸残渣的废水生物处理方法通过将难溶于水的多元羧酸混合物自残渣中除去，降低该残渣的生化需氧量及化学需氧量，减少使用大量酸碱化学品的残渣处理成本，并可于滤饼中回收得到难溶于水的多元羧酸混合物，达到降低工厂操作成本、减少废弃物、及资源再利用的目的，并产生可供利用的生物沼气。
