KR20200024779A

KR20200024779A - 폐수 처리 시스템

Info

Publication number: KR20200024779A
Application number: KR1020197037997A
Authority: KR
Inventors: 월테루스 헨드리쿠스 바르톨로메우스 후크
Original assignee: 라이온델 케미 네덜랜드 비.브이.
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2020-03-09
Also published as: US20180354829A1; ES2868952T3; EP3412635A1; BR112019025826A2; JP2020522377A; WO2018224576A1; JP7143333B2; EP3412635B1; CN110891904A; MX2019014696A

Abstract

폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물(W1)을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물(PW1)을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물(W2, PW1)을 호기적으로 생물처리하여 처리수(treated water)(PW2)를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법. 내화 라이닝을 이용하지 않고 건조 기술을 통해 작동되는 소각로/보일러 조합(200A)을 통해, 폐수(W3)를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리함으로써 처리수를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 소각로 공급물(W3), 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스(100)로부터의 폐수를 포함하는, 방법. 상기 방법을 수행하기 위한 시스템이 또한 제공된다.

Description

폐수 처리 시스템

관련 출원에 대한 상호-참조

본원은 2017년 6월 8일에 출원된 유럽 특허 출원 제17174934.4호 및 2017년 6월 8일에 출원된 미국 가출원 제62/516,761호에 대해 우선권의 이익을 주장하며, 특허 협력 조약에 따라 출원되었고, 상기 두 개의 전문은 참고로 본 명세서에 포함된다.

배경

본 개시는 폐수 처리에 관한 것이며; 보다 구체적으로는, 본 개시는 가성 폐수의 처리를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며; 보다 더 구체적으로는, 본 개시는 프로필렌 옥사이드 및 스티렌 단량체의 공생산에서 생산된 가성 폐수의 처리를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

'POSM', ‘SMPO’, 또는 ‘MSPO’ 프로세스라고도 알려진, 프로필렌 옥사이드와 스티렌 단량체의 공생산은, 에틸 벤젠을 산화시켜 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드를 형성한 다음, 하이드로퍼옥사이드와 프로필렌의 촉매 반응으로 프로필렌 옥사이드 및 메틸벤질 알코올(MBA; 메틸 페닐 카르비놀 또는 1-페닐 에탄올로도 알려짐)을 형성하고, MBA를 탈수시켜 스티렌 단량체를 생산하는 것을 포함한다. POSM 프로세스에 있어서, 미반응 시약뿐만 아니라, 다양한 생산물 스트림을 분리하기 위해 다양한 증류 단계가 사용되고, 다양한 스트림의 산성 특성을 감소시키기 위해 하나 이상의 가성 처리 단계가 사용될 수 있다. 가성 세정 폐수 스트림 및 MBA 탈수 수 스트림과 같은 폐수 스트림, 및 저급 연료로서 유용할 수 있는 중질 잔류물 스트림을 포함하는 다양한 폐기물 스트림이 POSM 프로세스에서 생산될 수 있다.

따라서, POSM 프로세스에서 생산된 폐기물 스트림을 처리하기 위한 시스템 및 방법에 대한 지속적인 필요성이 존재한다.

본 명세서에서는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 처리수(treated water)를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법이 개시된다.

본 명세서에서는 소각로/보일러 조합을 통해, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하는 단계; 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리하여 처리수를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법도 개시된다.

또한 본 명세서에서는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물로부터 처리수를 생산하도록 작동 가능한 호기성 생물처리 장치를 포함하는 생물처리 장치; 및 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두 중의 상기 폐수의 적어도 일부를 생산하도록 구성된 POSM 장치를 포함하는, 시스템이 개시된다.

또한 본 명세서에서는, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합; 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 처리하고, 처리수를 생산하도록 작동 가능한 생물처리 장치를 포함하는 시스템으로서, 상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 장치에서 생산된 폐수를 포함하는, 시스템이 개시된다.

다수의 실시형태가 개시되어 있지만, 추가로 다른 실시형태가 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 분명해질 것이다. 자명한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 특정 실시형태는 모두, 본 명세서에서 제시되는 청구범위의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 측면에서 변형될 수 있다. 따라서, 하기 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것이며, 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.

이하의 도면은 본 명세서에 개시된 주제의 실시형태를 도시한다. 청구된 주제는 첨부 도면과 연계하여 이하의 설명을 참조함으로써 이해할 수 있고, 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 식별한다.
도 1은 본 개시의 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 3은 처리될 폐수가 생산되거나 수득될 수 있는, 본 발명에 따른, POSM 시스템의 개략도이다.

개괄

폐수 처리를 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시된다. 실시형태에서, 폐수는 프로필렌 옥사이드의 생산 프로세스(본 명세서에서 'PO 프로세스'로도 지칭됨) 또는 프로필렌 옥사이드와 스티렌 단량체의 공생산 프로세스(본 명세서에서 'POSM 프로세스'로도 지칭됨)에서 생산된 것과 같은 가성 폐수(CWW: caustic wastewater)일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "가성"은, 폐수를 언급할 때, 사용된 폐 가성물을 퍼지하는 가성 세정 시스템으로부터의 수성 퍼지를 나타내고/나타내거나 상기 가성 세정 시스템에 의해 처리된 프로세스 스트림으로부터의 과잉 가성, 유기 가성 염, 및/또는 용해되고/되거나 혼입된 유기물을 함유할 수 있다. 개시된 시스템 및 방법을 통해, 건식 소각 기술을 이용하는 소각을 채용하여, 습식 소각(예를 들어, 액중연소(submerged combustion)) 기술에서 발생하는 것과 같은, 처분이 필요한 물 스트림의 공생산 없이 POSM 프로세스로부터의 폐수의 적어도 일부를 소각할 수 있다. 실시형태에서, 혐기성 생물처리는 호기성 생물처리와 조합하여 사용되어 POSM 프로세스로부터의 폐수를 최대 100%까지 처리한다. 실시형태에서, 부분 소각이 이용되며, 소각은 생물처리와 조합되어, POSM 프로세스에서 생산된 폐수의 최대 100 부피%를 처리한다. 예를 들어, 소각은 처리될 총 폐수의 제1 부분(예를 들어, 60 부피%)을 처리하기 위해 사용될 수 있는 반면, 생물처리는 처리될 총 폐수의 제2 부분 또는 잔여물(예를 들어, 40 부피%)을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 생물처리는 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 폐수의 생분해성을 향상시키는 전처리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 폐수는 가성 폐수, 예컨대, 비제한적으로 POSM 프로세스의 가성 세정 단계에서 생산된 가성 세정 폐수; 탈수 수, 예컨대, 비제한적으로, POSM 프로세스의 MBA 탈수 단계 동안 생산된 탈수 수; 및/또는 다른 POSM 폐수; 및/또는 하수; 및/또는 빗물; 및/또는 위생수를 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시의 시스템은, 실시형태에서, 처리될 폐수를 생산하도록 작동 가능한 POSM 시스템을 추가로 포함할 수 있다.

이하에서는 PO 또는 POSM 프로세스로부터의 가성 폐수 및 잔류 폐기물 연료의 처리를 참조하여 기술하였지만, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 PO 프로세스, POSM 프로세스 및/또는 다른 프로세스로부터의 (가성) 폐수 스트림(들) 및/또는 잔류 폐기물 연료(들)의 처리에 적용 가능하다.

폐수 처리 시스템

전술한 바와 같이, 본 개시에 따른 폐수 처리 시스템은 생물처리 장치, 소각 장치, 폐수 생산(예를 들어, POSM) 장치, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 생물처리 장치는 혐기성 생물처리 장치, 호기성 생물처리 장치, 폐수의 생물처리성을 향상시키도록 작동 가능한 전처리 장치, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 폐수 처리 시스템의 이러한 구성요소들에 대한 설명은 이제, 본 개시의 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(I)의 개략도인 도 1, 및 본 개시의 다른 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(II)의 개략도인 도 2를 참조하여 이루어질 것이다. 도 1의 폐수 처리 시스템(I)은 POSM 플랜트, 장치 또는 시스템(100), 소각 장치 또는 시스템(200), 및 생물처리 장치 또는 시스템(300)을 포함한다. 도 2의 폐수 처리 시스템(II)은 소각 장치 또는 시스템(200), 생물처리 장치 또는 시스템(300'), 연료 공급원 또는 연료 저장 유닛(들)(95), 제1 폐수 저장 또는 서지 탱크(90A)(제1 저장 또는 서지 탱크; 또는 제1 저장 탱크; 또는 제1 서지 탱크로도 지칭됨), 제2 폐수 저장 또는 서지 탱크(90B)(제2 저장 또는 서지 탱크; 또는 제2 저장 탱크; 또는 제2 서지 탱크로도 지칭됨), 및 제3 폐수 저장 또는 서지 탱크(90C)(제3 저장 또는 서지 탱크; 또는 제3 저장 탱크; 또는 제3 서지 탱크로도 지칭됨)을 포함한다.

생물처리 장치

본 개시의 폐수 처리 시스템은 생물처리 장치를 포함할 수 있다. 생물처리 장치는 혐기성 생물처리 장치 및/또는 호기성 생물처리 장치를 포함할 수 있다. 생물처리 장치는, 폐수를 포함하는 생분해성의 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치; 폐수를 포함하는 생분해성의 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 호기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 호기성 생물처리 장치; 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 혐기적으로 생물처리된 생산물은 호기성 생물처리 공급물의 적어도 일부를 구성한다. 처리될 폐수의 (적어도) 일부의 혐기성 생물처리는, 실시형태에서, 에너지 회수에 사용될 수 있는 바이오 가스를 생산하여, 호기성 생물처리보다 혐기성 생물처리를 더 비용효율적으로 만든다.

도 1의 폐수 처리 시스템(I)의 생물처리 장치(300)는 혐기성 생물처리 장치(300A) 및 호기성 생물처리 장치(300B)를 포함한다. 혐기성 생물처리 장치(300A)는, '전처리' 또는 '제2 단계' 장치로 간주될 수 있는, 호기성 생물처리 장치(300B)의 상류의 '전처리' 또는 '제1 단계' 장치로 간주될 수 있으며, 이는 생물처리의 '제3' 또는 '최종' 단계로 간주될 수 있는, 추가의 호기성 생물처리(300C)(도 2)의 상류에 있을 수 있다.

혐기성 생물처리 장치

혐기성 생물처리 장치(300A)는, 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)을 통해 도입된 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하고, 혐기적으로 처리된 생산수(product water) 라인(PW1)을 통해 혐기성 생물처리 장치(300A)로부터 제거될 수 있는 혐기적으로 처리된 생산수를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치이다. 이하에서 추가로 논의한 것과 같이, 실시형태에서, 혐기성 생물처리 공급물은 가성 폐수를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 혐기성 생물처리 장치(300A)는, 혐기성 유기물 전환에 유리한 조건 하에서 혐기성 생물처리기(300A)에 대한 생분해성의 혐기성 생물처리 공급물로 재순환시키기 위한 (혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1) 내의) 생물처리된 유출물 스트림으로부터 분리된 과립화된 혐기성 바이오매스(GAB: granulated anaerobic biomass)를 포함한다. 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)을 통해 혐기성 생물처리 장치(300A) 내로 도입된 혐기성 생물처리 공급물 중의 폐수는, 이하(예를 들어, 도 3의 POSM 시스템)에 더욱 상세히 기술한 바와 같이, POSM 프로세스에서 생산될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)은 POSM 장치(100)와 유체 연결될 수 있다.

본 개시의 폐수 처리 시스템은 하나 이상의 저장 또는 서지 탱크, 예컨대 도 2의 실시형태의, 제1, 제2, 및 제3 저장 탱크(각각, 90A, 90B 및 90C)를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 '저장' 또는 서지' 탱크라 지칭되지만, 혐기성 생물처리 장치, 호기성 생물처리 장치 및/또는 소각로의 상류에 폐수를 저장하는 것 외에도, 저장 탱크는 또한 저장 탱크에 도입된 폐수를 전처리한 후, 전처리된 폐수가 하류 유닛 내로 도입되도록 작동될 수 있다. 실시형태에서, 제1 폐수 저장 또는 서지 탱크(90A)는 폐수가 혐기성 생물처리 장치(300A)로 도입되기 전에 이의 저장 및/또는 처리를 위해 구성될 수 있다. 실시형태에서, 제1 폐수 저장 또는 서지 탱크(90A)는 하나 이상의 폐수 공급 라인(W1')을 통해 도입된 폐수를 제1 폐수 저장 또는 서지 탱크(90A)에 저장한 후에 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)을 통해 혐기성 생물처리 장치(300A) 내로 도입하도록 작동 가능하므로, 혐기성 생물처리 장치(300A) 내로의 유량의 턴다운(turndown)이 이용되는 경우, 시스템 작동이 계속될 수 있고, 폐수 공급 라인(들)(W1') 내의 폐수는 작동이 재개될 수 있을 때까지 제1 서지 탱크(90A)에 저장된다. 제1 서지 탱크(90A)(및/또는 이하에서 추가로 설명되는 제2 서지 탱크(90B) 및/또는 제3 서지 탱크(90C))는 당업계에 공지된 임의의 서지 탱크일 수 있고; 이러한 서지 탱크는 바이오플랜트 공급물(예를 들어, 조성상 큰 저장 부피 버퍼, 생체 독성물질, pH 등)을 서지 및/또는 균질화할 수 있고/있거나 부유 유기물층을 상류의 혼입된 유기물로부터 분리할 수 있는 부피를 제공하기 위해 작동될 수 있다.

호기성 생물처리 장치

호기성 생물처리 장치(300B)는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)을 통해 도입된 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하고, 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)을 통해 호기성 생물처리 장치(300B)로부터 제거될 수 있는 호기적으로 처리된 생산수를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치이다. 이하에 추가로 논의되는 것과 같이, 실시형태에서, 호기성 생물처리 공급물은 가성 폐수를 포함한다. 실시형태에서, 호기성 생물처리 장치(300B)는 이동상 생물 반응기(MBBR), 활성화 슬러지 유닛(ASU), 또는 이들의 조합 또는 다른 호기성 생물처리 반응 시스템을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 호기성 생물처리 장치(300B)는, 호기성 유기물 전환에 유리한 조건 하에서 호기성 생물처리기(300B)에 대한 생분해성의 호기성 생물처리 공급물로 재순환시키기 위한 (호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2) 내의) 생물처리된 유출물 스트림으로부터 분리된 호기성 바이오매스를 포함한다. 호기성 생물처리 공급 라인(W2)을 통해 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입된 호기성 생물처리 공급물 중의 폐수는, 이하(예를 들어, 도 3의 POSM 시스템)에 더욱 상세히 기술한 바와 같이, POSM 프로세스에서 생산될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 호기성 생물처리 공급 라인(W2)은 POSM 장치(100)와 유체 연결될 수 있다.

실시형태에서, 혐기성 생물처리 장치로부터 추출되는 혐기적으로 생물처리된 물은 호기성 생물처리 장치(300B)로 도입된다. 예를 들어, 도 1의 실시형태에서, 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)은 혐기적으로 처리된 생산수를 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하도록 구성된다. 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)은 혐기성 생물처리 장치(300a)와 호기성 생물처리 공급 라인(W2)을 유체 연결할 수 있으며, 혐기적으로 처리된 생산수는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)의 폐수와 합쳐지고 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입될 수 있다. 도 1에 도시되지 않은 대안적인 실시형태에서, 혐기적으로 처리된 생산수는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)의 폐수와 별개로, 또는 이의 완전한 부재하에, 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입될 수 있다. 따라서, 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)의 처리수는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)의 호기성 생물처리 공급물을 위한 희석/염도 보정수로서 이용될 수 있다. 실시형태에서, 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)의 처리수는 호기성 생물처리 장치(300B) 내에 도입된 호기성 생물처리 공급물로서 최대 100%까지 이용될 수 있다. 대안적 또는 추가적으로, 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)의 처리수는, 예를 들어, 라인(PW1')을 통해, 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)의 호기적으로 처리된 물과의 조합에 의해, 이하에 기술된 기존의 호기성 생물처리 장치(300C)를 위한 희석수로서 이용될 수 있고/있거나; 제2 저장 또는 서지 탱크(90B)로의 도입을 통해 제2 저장 또는 서지 탱크(90B)에서의 CWW를 위한 희석수로서 이용될 수 있다.

도 2의 실시형태에 나타낸 바와 같이, 제2 폐수 저장 또는 서지 탱크(90B)는 폐수를 저장 및/또는 처리한 후에 폐수를 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 제2 폐수 저장 또는 서지 탱크(90B)는 하나 이상의 폐수 공급 라인(W2')을 통해 도입된 폐수를 제2 폐수 저장 또는 서지 탱크(90B)에 저장한 후에 호기성 생물처리 공급 라인(W2)을 통해 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하도록 작동 가능하므로, 호기성 생물처리 장치(300B) 내로의 유량의 턴다운이 이용되는 경우, 시스템 작동이 계속될 수 있고, 폐수 공급 라인(들)(W2') 내의 폐수는 작동이 재개될 수 있을 때까지 제2 서지 탱크(90B)에 저장된다. 실시형태에서, 제2 폐수 저장 또는 서지 탱크(90B)는, 예를 들어, 호기성 생물처리 장치(300B)가 오프라인인 경우에, 처리된 생산수를 처리된 생산수 라인(PW1)에 저장하도록 작동 가능하다. 따라서, 실시형태에서, 처리된 생산수 라인(PW1)은 혐기성 생물처리 장치(300A)를 제2 저장 또는 서지 탱크(90B) 및/또는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)과 유체 연결할 수 있으므로, 혐기적으로 처리된 생산수는 제2 저장 또는 서지 탱크(90B) 및/또는 호기성 생물처리 장치(300B)로 도입될 수 있다.

실시형태에서, 제2 폐수 저장 및 서지 탱크(90B)는, 제2 폐수 저장 및 서지 탱크(90B) 내에서 폐수를 전처리한 후, 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 제2 저장 탱크(90B)는 호기성 생물처리 장치(300B)로 이송될 폐수의 중화 및/또는 부유를 위해 작동 가능할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 폐수 공급 라인(W2')을 통해 제2 저장 탱크(90B) 내에 도입된 폐수는, 가성 염을 포함하고 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하기에 너무 높은 pH (예를 들어, 실시형태에서, pH 12 내지 13)를 갖는 가성 폐수일 수 있고, 제2 저장 탱크(90B) 내에서 6 내지 8 범위의 pH까지 중화될 수 있다. 제2 저장 탱크(90B) 내에서, 부유는 폐수로부터 유기물을 제거 또는 분리한 후 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입하는 데 이용될 수 있다.

실시형태에서, '중성' pH(6 내지 9)으로의 pH 보정, 및 부유/유기상 분리는, 비제한적으로 DAF(용해 공기 부상) 또는 DNF(용해된 질소 부유)와 같은, 별도의 장비에서 수행될 수 있다. 실시형태에서, 제2 저장 탱크(90B)의 하류 가드는 잔류 자유 유동 유기물이 바이오플랜트 수상 공급물의 상부에서 응집 및 부유하도록 작동될 수 있다. 이러한 유기물층은, 비제한적으로 플렉스 호스 등과 같은 장비에 의해 중력 흐름에 따라 탱크 밖으로 "제거(skimmed)"될 수 있다.

실시형태에서, 시스템은 본원에 기술된 바와 같은 생물처리를 제공하도록 업그레이드된다. 이러한 시스템은 이미 생물처리 플랜트(또는 '바이오플랜트')를 포함할 수 있으며, 전술한 생물처리 장치(300)와 같은 생물처리 장치가 그의 상류에 추가된다. 예를 들어, 도 2의 폐수 처리 시스템(II)의 생물처리 장치(300')는 혐기성 생물처리 장치(300A), 및 호기성 바이오플랜트(300C)의 상류에 호기성 생물처리 장치(300B)를 포함하며, 이것은, 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 바와 같이 폐수 처리를 위해 개장(retrofit)된 시스템(예를 들어, POSM 플랜트의 레거시 구성요소(legacy component)) 내에 존재할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)을 통해 호기성 생물처리 장치(300B)를 나오는 호기적으로 처리된 물은 호기성 바이오플랜트(300C), 및 처리된 생산수 라인(PW3)을 통해 호기성 바이오플랜트(300C)로부터 추출된 처리수 내로 도입될 수 있다. 염도 보정을 위해, 혐기성 생물처리의 유출물(의 일부)(예를 들어, 혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1)의 혐기적으로 처리된 생산수의 일부) 및/또는 호기성 바이오플랜트(300C)의 유출물(의 일부)(예를 들어, 처리된 생산수 라인(PW3)의 처리된 생산수의 일부)은 (재)사용될 수 있다. 공급물 또는 유출물 스트림(예를 들어, 혐기성 생물처리 장치(300A), 호기성 생물처리 장치(300B), 호기성 바이오플랜트(300C), 빗물 또는 다른 물 서지 탱크, 또는 이들의 조합)은 (예를 들어, 저-화학적 산소 요구량(COD)의) 희석수로서 혐기성 생물처리 장치(300A) 및/또는 호기성 생물처리 장치(300B)로 도입될 수 있다. 낮은 COD는, 공정수의 경우 5000 mg COD/L 미만, 하수/빗물의 경우 100 mg COD/L 미만인 COD를 의미할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, COD는 물 중의 모든 화학물질을 산화시키는 데 필요한 총 산소량을 나타내고, 생화학적 산소 요구량(BOD)은 물 중의 생분해성 유기 물질을 분해할 때 호기성 미생물에 의해 사용되는 용존 산소(DO)의 총량을 나타낸다.

각각의 처리수 생산물 라인(PW2 또는 PW3)을 통해 폐수 처리 시스템(I 또는 II)으로부터 추출된 처리수는 지역 당국의 지시에 따라 공공 배출 사양을 충족할 수 있다.

소각 장치

본 개시의 폐수 처리 시스템은 소각 장치를 포함할 수 있다. 소각 장치는 폐수를 포함하는 소각 공급물로부터 스팀 및 연도 가스를 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합 (본 명세서에서 '소각로'로 지칭될 수도 있음)을 포함할 수 있고, 소각로/보일러 조합에서 생산된 연도 가스로부터 1종 이상의 오염물을 제거하도록 작동 가능한 연도 가스 처리 장치를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 실시형태의 시스템(I)은 연도 가스 처리 장치(200B)의 상류에 소각로/보일러 조합(200A)(또한 소각로라고도 지칭됨)을 포함하고, 소각로/보일러 조합(200A)은 소각로 연도 가스 배출 라인(201)을 통해 연도 가스 처리 장치(200B)와 유체 연결된다.

소각로/보일러 조합(200A)

소각될 폐수가 소각로 공급 라인(W3)을 통해 소각로(200A) 내로 도입된다. 소각로 공급 라인(W3)을 통해 소각로(200A) 내로 도입된 소각로 공급물 중의 폐수는, 이하(예를 들어, 도 3의 POSM 시스템)에 더욱 상세히 기술한 바와 같이, POSM 프로세스에서 생산될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 소각로 공급 라인(W3)은 POSM 장치(100)와 유체 연결될 수 있다. 이하에서 추가로 논의한 것과 같이, 실시형태에서, 소각로 공급물은 가성 폐수(예를 들어, POSM 플랜트로부터의 가성 세정수)를 포함한다.

도 2의 실시형태에 나타낸 바와 같이, 제3 폐수 저장 또는 서지 탱크(90C)는 폐수를 저장 및/또는 처리한 후, 폐수를 소각로(200A) 내에 도입하도록 구성될 수 있다. 실시형태에서, 제3 폐수 저장 또는 서지 탱크(90C)는 하나 이상의 폐수 공급 라인(W3')을 통해 도입된 폐수를 제3 폐수 저장 또는 서지 탱크(90C)에 저장한 후에 소각로 공급 라인(W3)을 통해 소각로(200A) 내로 도입하도록 작동 가능하므로, 소각로(200) 내로의 유량의 턴다운이 이용되는 경우, 시스템 작동이 계속될 수 있고, 폐수 공급 라인(들)(W3') 내의 폐수는 작동이 재개될 수 있을 때까지 제3 서지 탱크(90C)에 저장된다. 실시형태에서, 제3 서지 탱크(90C)는 제3 서지 탱크(90C) 내에서 폐수를 전처리한 후, 소각로(200A) 내로 도입하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 제3 서지 탱크(90C)는 소각로(200A) 내로의 도입보다는, PO 프로세스 내로의 회수를 위해 부유 유기물 층을 분리시키도록 작동 가능할 수 있다. 제3 서지 탱크(90C)는 서지 기능을 제공한다. 큰 부피의 서지 탱크는 소각로 공급물을 균질화하여, 보다 일정한 연료 조성을 제공하고, 보다 일정한 연료값, 및 스팀 생산시 더 적은 흔들림을 야기한다. 실시형태에서, 제3 서지 탱크(90C)이 라인(91A)을 통해 폐수 공급 라인(들)(W1')과 유체 연결되고/되거나, 라인(91B)을 통해 폐수 공급 라인(들)(W2')과 유체 연결됨으로써, 폐수 공급 라인(들)(W1' 및/또는 W2') 내의 폐수의 적어도 일부는 제3 저장 또는 서지 탱크(90C)를 통해 소각으로 전용될 수 있다.

실시형태에서, 증발기(미도시)는 소각로(200)의 상류, 및/또는 제3 서지 탱크(90C)의 하류에 있으며, CWW를 전처리하거나 농축한 후에 소각로(200) 내로 도입하도록 작동 가능하다. 물 및 유기물을 포함하는, 증발기로부터의 증류된 오버헤드 분획은 생물처리로 전용될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 생물처리로 이송되는 POSM 폐수 대, 소각으로 이송되는 폐수의 비율은 대략 60:40 이상일 수 있다.

실시형태에서, 연료는 소각로(200A) 내로 도입된다. 즉 폐수의 임의의 유기 성분 또는 다른 가연성 성분 외의 연료가 소각로 공급물을 통해 도입되고, 연료로 간주될 수 있다. 이러한 연료는 폐수의 임의의 가연성 성분 이외의, 소각로 내로 도입되는 유일한 연료일 수 있지만, 본 명세서에서는 연료 또는 "추가" 연료로 간단히 지칭될 수 있다. 연료는, 실시형태에서, PO 및/또는 POSM 프로세스에서 형성된 잔류 연료, PO 및/또는 POSM 프로세스에서 형성된 유기, 중질 잔류물, 천연 가스, 바이오가스(예를 들어, 혐기성 생물처리 장치(300A)로부터의 것), 또는 이들의 조합을 포함한다.

실시형태에서, 연료는 POSM 프로세스로부터의 잔류 연료를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 연료 라인(F1)은 소각로(200A)와 POSM 시스템(100)을 유체 연결할 수 있다. 대안적 또는 추가적으로, POSM 프로세스 이외의 공급원으로부터의 연료는 연료 라인(F2)를 통해 소각로(200A)로 도입될 수 있다. 회분(주로 나트륨 염 및 폐 촉매 잔여물)에 의해 오염된 폐기물 스트림은 저품질 연료로서 유용하고, POSM 프로세스 도중에 생산된다. POSM 프로세스로부터의 이러한 잔류 연료는, 미국 특허 가출원 제62/454,542호 및 제62/492,619호에 기재된 유기 중질 잔류물을 포함하지만, 이에 제한되지 않으며, 상기 출원의 각각의 개시 전문은 본 개시에 상반되지 않는 목적으로 본 명세서에 포함된다. 실시형태에서, POSM 프로세스로부터의 중질 유기 잔류물 스트림은 산화된 아릴 화합물과 같은 PO-프로세스 부산물을 포함하며, 이 화합물은 비제한적으로 90 g/mol, 94 g/mol, 200 g/mol, 215 g/mol, 또는 225 g/mol 이상의 분자량을 가질 수 있다. 실시형태에서, POSM 프로세스로부터의 중질 유기 잔류물 스트림은 산화된 아릴 화합물을 포함한다. 실시형태에서, POSM 프로세스로부터의 중질 유기 잔류물 스트림은 주로 산화된 아릴 화합물을 포함한다. 실시형태에서, POSM 프로세스로부터의 중질 유기 잔류물 스트림은 적어도 20, 30, 40, 또는 50 중량%의 산화된 아릴 화합물을 포함한다. 잔류 연료는 도 3을 참조하여 아래에 보다 상세히 기술된 바와 같이 POSM 프로세스에서 생산될 수 있다. 연료 저장 용기(들)(95)는 연료(들)의 저장을 위해 이용될 수 있다. 연료 저장 용기(들)(95)는 제1, 제2 및 제3 서지 탱크(90A/90B/90C)를 참조하여 설명된 것과 같은 서지 탱크일 수 있다. 실시형태에서, 본 개시의 폐수 처리 시스템은 복수의 폐연료 각각에 대한 연료 저장 용기(95)를 포함한다.

실시형태에서, 소각로/보일러 조합(200A)은 건식 소각 기술을 통해 작동될 수 있고, CWW 및 연료 중의 유기물은 산화되어 CO₂ 및 물을 형성하고, 소각로 공급물의 CWW 중의 물은 증발하고 연도 가스의 일부가 되며, CWW 중의 염은 고체로서 침전된다. '건식 소각'을 통해, 소각/연도 가스 처리/염 블로우다운(salt blowdown) 시스템에서 액체 물 스트림이 형성 및/또는 농축되지 않는다. 보일러는 POSM 플랜트에서 나올 수 있는, 보일러 급수(본 명세서에서 'BFW'라고도 지칭됨)를 사용하여, (예를 들어, 고압(본 명세서에서 'HP'라고도 지칭됨)) 스팀을 생산한다. 새로운 폐수 스트림이 생성되지 않기 때문에, 이러한 소각 기술은 '건식'이라고 지칭된다.

실시형태에서, 소각로는 염 블로우다운을 수반하는 건식 소각 기술을 통해 작동 가능하고, 건조 염 생산물을 생산한다. 염 생산물은 (즉, 독성 성분을 함유하고 완전히 산화된 CWW 및 연료 소각로 공급물 스트림(예를 들어, 세정 소다, 탄산나트륨)에 비해) 비독성일 수 있고, 알칼리 공급원으로서 이용 및/또는 판매되거나, 예컨대 비제한적으로 매립지 등에 폐기될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 실시형태에서, 염 블로우다운 배출 라인(202)은 소각로/보일러 조합(200A)으로부터 블로우다운 염을 제거하도록 구성될 수 있다. 염은 PO 프로세스로부터의 가성 및/또는 잔류 금속으로부터의 나트륨을 함유할 수 있다. 소각로 공급물 중의 유기물의 탄소는 이산화탄소 가스로 전환될 수 있고, 나트륨에 의해 부분적으로 포획되어 Na₂CO₃ ‘소다’를 형성할 수 있다. 이 염은, 실시형태에서, 소다에 매립된 미량 금속을 함유할 수 있지만, 안정하고 완전히 산화된 비-반응성 스트림으로 간주된다.

실시형태에서, 소각로/보일러 조합(200A)은 냉각식(cooled) 멤브레인 벽 및 임의의 내화물(refractory)의 부재를 포함하며, 이는 알칼리 공격으로 인한 내화물의 퇴화로 인해 내화물을 대체/수리하는 것을 방지/최소화한다. 실시형태에서, 시스템은 단일 소각로/보일러를 포함하는 싱글 스트릿 설계(single street design)이다. 본 명세서에서 사용된, '싱글 스트릿'은, 2개의 평행한 소각로 보일러 조합 및/또는 연도 가스 처리/스택을 이용할 수 있는 '더블 스트릿' 설계와는 달리, 단일 소각로/보일러 조합 및/또는 연도 가스 처리/스택을 채택한 시스템을 지칭한다. 실시형태에서, 제3 서지 탱크(90C)는 모의(pseudo)-제2 스트릿으로서 작동 가능하므로, 소각로가 정비를 위해 서비스를 중단하면, 제3 서지 탱크(90C)는 소각로가 재가동될 때까지 서지할 수 있다.

실시형태에서, 소각로/보일러 조합(200A)의 보일러는, 스팀 배출 라인(203)을 통해 소각로/보일러 조합(200A)으로부터 제거될 수 있는 스팀을 생산하도록 작동 가능하다. 실시형태에서, 소각로/보일러 조합(200A)의 보일러는 50 barg 내지 60 barg 범위의 압력 및 320℃ 내지 360℃ 범위의 온도에서 과열된 HP 스팀을 생산하도록 작동 가능하다. 생산되는 스팀의 양은 PO 플랜트 처리량, 및 생산된 연료 및 CWW의 양에 따라 달라질 수 있다. 비제한적으로, 실시형태에서, 보일러는 50 내지 150 t/h, 60 내지 100 t/h, 65 내지 75 t/h, 또는 최대 115 t/h의 스팀을 생산한다. 실시형태에서, 보일러 공급수는 기존 PO 프로세스로부터 나온다. 이 BFW는 (예를 들어, 증류를 위한) PO 플랜트 리보일러에 사용된 스팀으로부터 응축될 수 있다. 응축물의 일부는 소각로/보일러 조합(200A)의 보일러, 및 BFW 처리 및 더 많은 스팀의 생산을 위해 보일러로 다시 펌핑된 응축물의 나머지 또는 일부로 이송될 수 있다.

실시형태에서, 스팀 배출 라인(203) 내의 스팀은 열 입력 (예를 들어, 증류를 위한 것)으로서 PO 프로세스에서 이용된다. 대안적 또는 추가적으로, 스팀 배출 라인(203)의 스팀은 다른 목적, 예를 들어, 전기를 생성함으로써, 프로세스 경제성을 더욱 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 실시형태에서, 소각로는 적어도 50, 60, 70, 80 또는 90%의 열효율을 제공하도록 작동 가능한 건식 기술 소각로/보일러를 포함한다. 열 효율은 공급 스트림의 총 에너지 함량에 대한 생산된 스팀의 에너지 함량이다.

다른 폐수 스트림의 부수적 생산(concomitant production) 및 더 낮은 효율 (예를 들어, 대략 30%의 열 효율)을 초래하지만, 실시형태에서, 혐기성 생물처리를 포함하는 생물처리 장치는 액중 연소 소각로 등의 습식 기술 소각로와 연계하여 사용된다. 이러한 습식 소각 기술이 이용됨으로써 추가의 폐수 스트림이 생산되면, 이러한 폐수 스트림의 최대 100%는, 실시형태에서, 생물처리 장치(300/300') 내로의 도입을 통해(예를 들어, 혐기성 생물처리 장치(300A), 호기성 생물처리 장치(300B), 및/또는 호기성 생물처리 장치(300C) 내로의 도입을 통해) 생물처리될 수 있다. 습식 소각 기술은, 연도 가스가 물에 ?칭되는 액중 연소, 및 물이 있는 용기에서 염 블로우다운이 포획되는 기술을 포함한다.

연도 가스 처리 장치(200B)

전술한 바와 같이, 본 개시의 시스템은 연도 가스 처리 장치(200B)를 추가로 포함할 수 있으며, 연도 가스 처리 장치(200B)는, 소각로/보일러 조합(200A)에서 생산되어 그로부터 연도 가스 배출 라인(201)을 통해 추출된 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 도 1의 실시형태의 폐수 처리 시스템(I) 및, 도 2의 실시형태의 폐수 처리 시스템(II)은 연도 가스 배출 라인(201)을 통해 도입된 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하도록 구성된 연도 가스 처리 장치(200B)를 포함하고, 그로부터 추출되어, 예를 들어, 스택 가스 라인(204)을 통해 처분을 위한 스택으로 이송될 수 있는 처리된 연도 가스를 제공한다. 연도 가스 처리 장치(200B)는 당업계에 공지된 임의의 연도 가스 처리 장치일 수 있다. 실시형태에서, 연도 가스 처리 장치(200B)는, 물 스트림의 이용 또는 새로운 폐수 스트림의 생산 없이, '건식' 기술을 통해 작동한다. 실시형태에서, 오염물은 예를 들어, 먼지, NOx, 소량의 Cl 및/또는 S, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시형태에서, 연도 가스 처리 장치(200B)는 연도 가스 배출 라인(201)에서 연도 가스로부터 미립자 오염물을 제거하도록 구성된 백 하우스 필터 또는 다른 건식 제진 장치를 포함한다. 실시형태에서, 연도 가스 처리 장치(200B)는 연도 가스로부터 NOx 오염물을 제거하도록 구성된 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛을 포함한다. 탄산나트륨 분진은 또한 소각로/보일러 조합(200A)으로의 공급물에 존재할 수 있는 소량의 Cl 및/또는 S를 포획할 수 있다.

PO/POSM 장치

전술한 바와 같이, 본 개시의 시스템은, 처리될 폐수를 제공하도록 구성된 장치 또는 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 폐수는 PO 또는 POSM 프로세스의 생산물일 수 있으며, 실시형태에서, 본 개시의 시스템은 PO 또는 POSM 시스템을 추가로 포함한다. 예를 들어, 도 1의 폐수 처리 시스템(I)은 POSM 플랜트, 장치, 또는 시스템(100)을 포함한다. POSM 시스템(100)은 하나 이상의 POSM 반응물 유입 라인(들)(12)을 통해 도입될 수 있는 반응물로부터, 하나 이상의 POSM 생산물 배출 라인(들)(13)을 통해 POSM 시스템(100)으로부터 추출된, 생산물 프로필렌 옥사이드 및 스티렌 단량체를 생산하도록 작동 가능하다.

처리될 폐수가 생산되는 POSM 플랜트는 당업자에게 알려진 임의의 POSM 시스템을 포함할 수 있다. POSM 프로세스가 당업계에 공지되어 있고, 본 개시의 시스템 및 방법을 통해 처리된 폐수는 임의의 공지된 POSM 프로세스를 통해 생산될 수 있다. 예를 들어, POSM 프로세스는 미국특허 제3,351,635호; 제3,439,001호; 제4,066,706호; 제4,262,143호; 및 제5,210,354호에 기재되어 있으며, 이들 각각의 개시는 본 개시와 상반되지 않는 목적을 위해 그 개시 전체가 본 명세서에 포함된다. 실시형태에서, POSM 시스템은 에틸벤젠('EB')을 생산하도록 구성된 에틸 벤젠 생산 유닛; 에틸 벤젠을 산화시키고 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드('EBHP')를 생산하도록 구성된 산화 유닛; 생산물 EBHP를 농축시키도록 구성된 농축 유닛; EBHP 및 에폭시화 촉매의 존재 하에 프로필렌의 에폭시화를 통해 프로필렌 옥사이드('PO')를 생산하고, 에폭시화 생산물로부터 프로필렌 및 조 생산물 PO를 분리하여, MBA, 아세토페논(ACP), 및 EB를 포함하는 중질 성분 혼합물을 제공하도록 구성된 에폭시화/프로필렌 분리 장치; 조 PO를 정제하여 정제된 PO 생산물을 제공하도록 구성된 PO 정제 장치; 중질 성분 혼합물로부터 EB를 분리하고 ACP/MBA 생산물을 제공하도록 구성된 EB 회수/MBA 분리 장치; ACP/MBA 생산물의 탈수를 통해 스티렌 단량체 생산물을 생산하고, ACP 생산물을 제공하도록 구성된 탈수 장치; ACP 생산물을 수소화하고, MBA 함유 생산물을 생산하도록 구성된 수소화 장치; 또는 이들의 조합을 포함한다.

본 명세서에 개시된 시스템 및 방법을 통해 처리될 폐수를 생산하도록 작동 가능한 POSM 시스템은, 이제 본 개시에 따른 POSM 시스템(100')의 개략도인 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 처리될 POSM 폐수가 생성되는 POSM 프로세스의 실시형태에서, 에틸 벤젠은 승온에서 분자상 산소와 반응하여 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드 또는 EBHP를 형성한다. 따라서, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 산화 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 산화 유닛(10)을 포함한다. 산화 유닛(10)은 EB의 산화를 통해 EBHP를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 산화 유닛(10)은, EB(산화 유닛 EB 공급 라인(56)을 통해 산화 유닛(10) 내로 도입될 수 있음)를 공기 등의 산화제(산화제 유입 라인(12A)를 통해 산화 유닛(10) 내로 도입될 수 있음)로 산화시킴으로써, EBHP 생산물 라인(15)를 통해 산화 유닛(10)으로부터 제거될 수 있는, EBHP를 포함하는 산화 생산물을 생산하도록 작동 가능할 수 있다. 산화 생산물은, 실시형태에서, EBHP 이외에 미반응 EB, ACP, 및/또는 MBA를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 개시된 시스템 및/또는 방법을 통해 처리된 폐수 스트림(W)은 산화 유닛(10)에서 생산된다. 일부 실시형태에서, 이 폐수는 하나 이상의 퍼옥사이드 함유 스트림을 가성 세정한 결과일 수 있다.

전술한 바와 같이, 처리될 폐수를 생산하는 POSM 시스템은 농축 유닛(20)을 포함할 수 있으며, 농축 유닛(20)은 EBHP를 포함하는 생산물을 농축시키도록 구성되고, EBHP는 EBHP 생산물 라인(15)을 통해 도입될 수 있다. 농축된 EBHP 생산물은 농축된 EBHP 배출 라인(25)을 통해 농축 장치로부터 제거될 수 있다.

실시형태에서, 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드는 이어서 프로필렌과 반응하여 프로필렌 옥사이드 및 MBA를 형성한다. 에폭시화 반응 혼합물은 가성 세정될 수 있고, 그 안에 함유된 물질을 분리하기 위해 일련의 증류에 적용될 수 있다. 실시형태에서, 에폭시화 반응 혼합물을 증류시켜 더 무거운 성분으로부터 미반응 프로필렌 오버헤드를 분리시킨다. 분리된 프로필렌은 에폭시화 단계로 재순환될 수 있다. 실시형태에서, 더 중질의 성분은, 선택적으로 가성 세정한 후, 생산물 프로필렌 옥사이드를 분리시키기 위해, 추가로 증류된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 EBHP 및 에폭시화 촉매의 존재 하에서 프로필렌의 에폭시화를 통한 프로필렌 옥사이드('PO')를 생산하기 위해, 그리고 에폭시화 반응 혼합물로부터 프로필렌과 조 생산물 PO를 분리하여 MBA, ACP, 및 EB를 포함하는 중질 성분 혼합물을 제공하기 위해 구성된, 에폭시화/프로필렌 분리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)를 포함한다. 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)는 EBHP 및 에폭시화 촉매의 존재 하에서 프로필렌의 에폭시화를 통해 PO를 포함하는 생산물을 생산하고, 조 PO를 포함하는 생산물로부터 프로필렌과 조 PO를 분리하도록 작동 가능한 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 농축된 EBHP 생산물은 농축된 EBHP 배출 라인(25)을 통해 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30) 내로 도입될 수 있다. 에폭시화 촉매 및 프로필렌은 각각 에폭시화 촉매 공급 라인(12E) 및 프로필렌 공급 라인(12F)을 통해 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30) 내로 도입될 수 있다. 실시형태에서, 에폭시화 촉매는 몰리브데넘을 포함할 수 있다.

에폭시화/프로필렌 분리 장치(30) 내에서, 프로필렌의 에폭시화는 미반응 프로필렌, 생산물 PO, ACP, MBA 및/또는 EB를 함유하는 에폭시화 생산물 혼합물을 생산하도록 수행될 수 있다. 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)는 또한, MBA, ACP, EB 또는 이들의 조합을 포함하는 중질 성분 혼합물로부터, 조 PO 라인(35)을 통해 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)로부터 제거될 수 있는, 조 PO 생산물 및 프로필렌을 (예를 들어, 증류를 통해) 분리하도록 작동 가능할 수 있다. 중질 성분 혼합물은 중질 성분 혼합물 배출 라인(36)을 통해 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)로부터 제거될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 가성 세정은 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30) 내에서 수행 될 수 있다. 실시형태에서, 이러한 가성 세정물(들)로부터의 가성 세정수(또는 "가성 세정 퍼지")는 본 개시의 폐수 처리 시스템 및 방법을 통해 처리될 수 있다. 이러한 가성 세정 폐수 퍼지는 최대 약 20%의 유기물 및/또는 생물학적 독성물질(예를 들어, 페놀 유도체 및/또는 다른 PO 프로세스 부산물)을 포함할 수 있으며, 실시형태에서, 에폭시화/프로필렌 분리 동안 형성된 이러한 가성 세정수는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 소각에 적용된다. 실시형태에서, 에폭시화/프로필렌 분리 동안 형성된 가성 세정수는 산화 유닛(10)에서 생산된 폐수 스트림과 조합되고, 생성된 물, 및 선택적으로 POSM 프로세스로부터의 추가 폐수는 (예를 들어, 제3 서지 탱크(90C)에 저장되고) 소각에 적용된다.

전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은, 조 PO를 정제하여 정제된 PO 생산물을 제공하도록 구성된 PO 정제 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 PO 정제 장치(40)를 포함한다. 조 PO는 조 PO 라인(35)을 통해 PO 정제 유닛(40) 내로 도입될 수 있다. 생산물 PO는 PO 생산물 라인(13A)을 통해 PO 정제 장치(40) (및 POSM 시스템(100'))로부터 제거될 수 있다.

전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 에틸벤젠 생산 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 에틸벤젠 생산 유닛(80)을 포함한다. 에틸벤젠 생산 유닛(80)은 EB를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치 일 수 있다. 예를 들어, EB 생산 유닛(80)은, 에틸렌(에틸렌 반응물 공급 라인(12C)을 통해 EB 생산 유닛(80) 내로 도입될 수 있음), 및 벤젠(벤젠 반응물 공급 라인(12D)을 통해 EB 생산 유닛(80) 내로 도입될 수 있음)으로부터, EB 라인(12B)를 통해 EB 생산 유닛(80)으로부터 제거될 수 있는, EB를 생산하도록 작동 가능할 수 있다.

실시형태에서, 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30)에서 미반응 프로필렌 및 조 생산물 PO로부터 분리된 더 중질의 성분은, 선택적으로 가성 세정한 후에 증류를 통해 추가로 분리(예를 들어, 증류)되어, 선택적으로 가성 세정한 후에 재순환될 수 있는 미반응 에틸 벤젠과, 생산물 MBA로 분리될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 EB 회수/MBA 분리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 EB 회수/MBA 분리 장치(50)를 포함한다. EB 회수/MBA 분리 장치는 중질 성분 에폭시화 반응 혼합물로부터 EB를 분리하고 ACP/MBA 생산물을 제공하도록 구성된 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, EB 라인(12B)의 EB, 및 중질 성분 혼합물 배출 라인(36)의 MBA, ACP 및/또는 EB는 EB 회수/MBA 분리 장치(50), 및 EB 회수/MBA 분리 장치(50)로부터 분리되고 산화 유닛 EB 공급 라인(56)을 통해 EB 회수/MBA 분리 장치(50)로부터 제거된 EB 내로 도입될 수 있다. EB 회수/MBA 분리 장치(50)는 증류에 의해 MBA/ACP 스트림으로부터 EB를 분리할 수 있고, 하나 이상의 가성 세정을 이용할 수 있다. 실시형태에서, 이러한 가성 세정물(들)로부터의 가성 세정수는 본 개시의 폐수 처리 시스템 및 방법을 통해 처리될 수 있다. MBA/ACP를 포함하는 MBA 생산물은 MBA/ACP 라인(55)을 통해 EB 회수/MBA 분리 장치(50)로부터 제거될 수 있다.

MBA 생산물 스트림은 탈수되어 스티렌 단량체를 생산할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 탈수 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 탈수 유닛(60)을 포함한다. 탈수 유닛(60)은 스티렌 단량체를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 탈수 유닛(60)은 MBA의 탈수를 통해 생산물 스티렌 단량체를 생산하도록 작동 가능할 수 있다. 생산물 스티렌 단량체는 스티렌 생산물 라인(13B)을 통해 탈수 유닛(60)으로부터 제거될 수 있고, ACP 함유 스트림은 ACP 라인(65)을 통해 탈수 유닛(60)으로부터 제거될 수 있다. 탈수 유닛(60)은 탈수 수를 생산하고, 생산된 스티렌의 각 분자에 관해서는, 물 분자가 MBA 분자로부터 분리된다. 실시형태에서, 본 개시를 통해 처리된 (예를 들어, 생물처리 및/또는 소각된) 폐수는 MBA 탈수 유닛(60)에서 생산된 MBA 탈수 수를 포함한다. 실시형태에서, 보급수로서 POSM으로 재순환되지 않은 MBA 탈수 수의 최대 100%가 본 명세서에 기술된 바와 같이 생물처리에 적용된다. 실시형태에서, 탈수 유닛(60)의 탈수 반응기는 산 촉매되고, 가성 세정은 산 촉매 잔여물을 중화시켜, 탈수 수를 제공하는 데 이용된다. (다른) 탈수 수는 생산된 조 스티렌 유기상 아래에서 수상으로서 분리될 수 있다. 탈수 수는 생분해성이고, 약간 산성일 수 있으며, 일정량의 용해된 스티렌, 모노프로필렌 글리콜(바이오매스를 위한 식품) 및/또는 일부 유기 생체독성물질을 함유한다.

전술한 바와 같이, 처리될 폐수가 생산되는 POSM 시스템은 수소화 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, POSM 시스템(100')은 수소화 유닛(70)을 포함한다. 수소화 유닛(70)은 ACP로부터 MBA를 생산하도록 작동 가능한 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 수소화 유닛(70)은 수소 반응물 공급 라인(12G)을 통해 도입된 수소로 ACP 라인(65)을 통해 도입된 ACP를 수소화함으로써 MBA를 생산하도록 작동 가능할 수 있다. 수소화 유닛(70)에서 생산된 MBA는 MBA 라인(75)을 통해 EB 회수/MBA 분리 유닛(50) 내로 도입될 수 있다.

본 개시에 따라 처리될 폐수(W)는 도 3의 라인(W)으로 나타낸 바와 같이, PO (또는 전술한 바와 같이, POSM, SMPO, 또는 MSPO) 프로세스의 하나 이상의 단계 또는 장치에서, 또는 그들 사이에서 생산될 수 있다. 유사하게, 소각에 적용된 연료(즉, 폐수로 도입된 임의의 가연성 물질에 추가하여)는 도 3의 라인(F)으로 나타낸 바와 같이, POSM 프로세스의 하나 이상의 단계 또는 장치에서, 또는 그들 사이에서 생산될 수 있다.

실시형태에서, 소각로 공급물, 생물처리 공급물(예를 들어, 혐기성 생물처리 공급물, 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두), 또는 이들의 조합은 POSM 프로세스로부터의 폐수, 가성 폐수, 또는 둘 모두를 포함한다. 실시형태에서, 생분해성인 폐수 스트림은, 생분해성을 나타내지 않거나 난생분해성인 가성 스트림과의 혼합을 방지하기 위해, pH 범위가 11 내지 14인 가성 폐수와 분리되어 유지된다. 실시형태에서, 라인(W/W1/W1'/W2/W2'/W3/W3')을 통해 도입된 폐수는 가성 세정수, MBA 탈수 수, 다른 POSM 프로세스 폐수, 하수, 위생수, 빗물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 라인(W1/W1')의 혐기성 공급 폐수는 MBA 탈수 수를 포함하고/하거나, 라인(W2/W2')의 호기성 공급 폐수는 공정수, 하수, 빗물 및/또는 위생수와 함께 가성 세정수를 포함하고/하거나, 라인(W3/W3')의 소각로 공급물은 가성 세정수를 포함한다. 라인(W/W1/W1'/W2/W2'/W3/W3')의 폐수는 POSM 프로세스(예를 들어, 도 3의 POSM 시스템) 내의 공통 또는 이종 소스로부터 온 것일 수 있다. 조성, 안정성, 신뢰성, 및 경제성에 따라, PO 프로세스로부터의 다양한 폐수 스트림은 혐기성 및/또는 호기성 생물처리에 적용될 수 있으며, 이는 당업자에 의해 결정될 수 있다.

임의의 폐기물 연료는 소각로(200)로 이송되는 연료로 사용될 수 있다. 실시형태에서, 라인(F/F1)을 통해 소각로(200)로 이송된 연료는 EB 회수/MBA 분리 장치(50)로부터의 중질의 바닥물 퍼지(heavy bottoms purge)를 포함한다. 이러한 중질의 바닥물 퍼지는 비제한적으로 하나 이상의 프로필렌 글리콜 올리고머, 메틸벤질 알코올 에테르, 알킬화된 페놀, 메틸벤질 알코올, 페닐 에테르, 유기 나트륨 염, 미량 금속 및 잔류 가성물을 포함하는 다양한 중질 탄화수소의 혼합물을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 라인(F/F1)을 통해 소각로(200)로 이송된 연료는 POTBA 프로세스로부터의 중질 퍼지를 포함하며, 이는 비제한적으로 프로필렌 글리콜 지방족 올리고머 C9-C12, t-부톡시 프로판올, 산 C2-C4 및 중질물 중 하나 이상을 포함하는 다양한 중질 탄화수소의 혼합물일 수 있다. 소각로(200)로의 연료는, 실시형태에서, PO 프로세스, 바이오가스, NG, 및/또는 생물처리 장치에서 생산되는 바이오매스로부터의 다른 연료를 포함할 수 있다.

폐수 처리 시스템의 다른 가능한 구성요소

실시형태에서, 본 개시에 따른 폐수 처리 시스템은 폐수의 생물처리성을 향상시키고/시키거나 소각될 폐수의 부피를 감소시키도록 작동 가능한 전처리 장치를 추가로 포함한다. 비제한적인 예로서, 실시형태에서, 이러한 전처리 장치는 생물처리 장치(300/300') 및/또는 소각로(200)의 상류에 습식 공기 산화 유닛 및/또는 폐수 증류 유닛을 포함할 수 있다.

실시형태에서, 본 개시에 따른 폐수 처리 시스템은 생물처리 장치의 유출물의 COD를 더욱 감소시키도록 작동 가능한 폴리싱 장치를 추가로 포함한다. 예를 들어, 폴리싱 장치(미도시)는 호기성 생물처리 장치(300B 또는 300C)의 하류에 위치될 수 있고, 생산수 라인(PW2 또는 PW3) 각각을 통해 폴리싱 장치로부터 추출된 처리수의 COD를 더욱 감소시키도록 구성될 수 있다. 비제한적으로, 이러한 폴리싱 장치는 모래 여과 및/또는 활성탄 및/또는 선택적 미량 금속 흡착 장치 및/또는 UV 처리 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, UV 처리 또는 유사한 처리는, 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)의 처리수를 생물처리 플랜트(300C) 내로 도입하기 전에, 호기성 생물처리 장치(300B)의 처리하기 어렵거나 지속적인 COD 다운스트림의 분쇄(break-down)를 통해 BOD/COD 비율을 증가시키기 위해 이용될 수 있고/있거나, UV 처리 또는 유사한 처리는 후-처리 가드로서 생산수 라인(PW3)의 공공 배출수(public outfall)에 적용되어 생물처리 유출물 중의 COD를 추가로 감소시킬 수 있다.

폐수 처리 방법

폐수 처리 방법이 또한 본 명세서에 개시된다. 실시형태에서, 본 방법은 부분 혐기성 및 부분 호기성 생물처리를 포함한다. 실시형예에서, 본 방법은 부분 소각 및 부분 생물처리(혐기성 및/또는 호기성)를 포함한다. 실시형태에서, 본 방법은 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기성 생물처리에 적용하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기성 생물처리에 적용하여 처리수를 생산하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 폐수는 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)을 통해, 혐기성 생물처리 공급물로서 생물처리 장치(300)의 혐기성 생물처리 장치(300A) 내로 도입될 수 있고, 바이오가스 및 혐기적으로 생물처리된 생산수(PW1)를 생산하는 혐기성 생물처리에 적용될 수 있다. 도 2의 실시형태에서 기술한 바와 같이, 제1 폐수는 제1 서지 탱크(90A)로부터 제공될 수 있다.

혐기적으로 생물처리된 생산수 라인(PW1)의 혐기적으로 생물처리된 생산수는, 호기성 생물처리 공급 라인(W2)에서, 제2 폐수 스트림과 조합될 수 있고, 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입될 수 있다. 혐기적으로 생물처리된 생산수 라인(PW1)의 혐기적으로 생물처리된 생산수는 호기성 생물처리 공급물로서 최대 100%까지 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입될 수 있다. 따라서, 실시형태에서, 혐기적으로 생물처리된 생산수 라인(PW1)의 혐기적으로 생물처리된 생산수는, 규격외 혐기성 반응기 상황의 경우에 신선한 공급물 또는 희석수로서 호기성 생물처리 장치(300B) 내로 도입된다. 도 2의 실시형태에서 기술한 바와 같이, 제2 폐수는 제2 서지 탱크(90B)로부터 제공될 수 있으며, 제2 폐수는 제2 서지 탱크(90B)에서 성분(들)의 제거 및/또는 중화를 위해 전술한 바와 같이 처리되었을 수 있다. 호기성 생물처리 장치(300B) 내에서, 물은 호기적으로 생물처리되고, 처리수는 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)을 통해 추출된다. 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)을 통해 도입된 폐수, 및/또는 호기성 생물처리 공급 라인(W2)을 통해 도입된 폐수는 전술한 바와 같이, POSM 플랜트(100)에서 생산될 수 있다. 예를 들어, 실시형태에서, 혐기성 생물처리 공급 라인(W1)의 폐수는 MBA 탈수 수를 포함하고, 실시형태에서, 호기성 생물처리 공급 라인(W2)의 폐수는 POSM 프로세스의 스티렌 반응기/증류 섹션 가성 세정으로부터의 가성 폐기물 퍼지를 포함한다. 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2)의 호기적으로 처리된 생산수는 도 2의 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 하류의 생물처리 플랜트(300C) 내로 도입될 수 있고, 처리된 생산수는 처리된 생산수 라인(PW3)을 통해 플랜트로부터 추출될 수 있다.

3개의 단계(혐기적으로 처리된 생산수 라인(PW1) 내의 혐기적으로 처리된 생산수 + 호기적으로 처리된 생산수 라인(PW2) 내의 호기적으로 처리된 생산수 + 처리된 생산수 라인(PW3) 내의 처리된 생산수)가 설계됨으로써, 공급물 스트림 중의 COD는, 실시형태에서, 대략 20 내지 50 mg COD/L의 잔류 COD를 목표로 하여, 공공 용수에의 처분을 위해 당국이 규정한 사양보다 훨씬 낮게 전환될 수 있다.

실시형태에서, 본 명세서에 개시된 폐수 처리 방법은, 소각로/보일러 조합을 통해, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하는 단계; 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리함으로써 처리수를 생산하는 단계를 포함하고; 상기 소각로 공급물 내의 폐수 및 상기 생물처리 공급물은 POSM 폐수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 실시형태를 참조하면, 처리될 폐수의 일부가 소각로 공급 라인(W3)을 통해 소각로(200) 내로 도입될 수 있는 반면, 처리될 폐수의 잔류물은 생물처리 장치(300)로 도입될 수 있고, 혐기성 및/또는 호기성 생물처리에 적용될 수 있다. 도 2의 실시형태에서 기술한 바와 같이, 소각로 공급 폐수는 제3 서지 탱크(90C)로부터 제공될 수 있다. 실시형태에서, 소각로 공급 라인(W3)의 폐수는 POSM 프로세스로부터의 가성 퍼지를 포함하며, 이 퍼지는, 실시형태에서, 생물처리로 이송되지 않은 잔류 폐수 스트림의 혼합, 예를 들어, 에폭시화/프로필렌 분리 장치(30) 내의 가성 세정으로부터의 폐 가성 퍼지일 수 있다. 소각로(200)로 이송되는 폐수(들)는 소정의 적용에 대한 프로젝트 경제성, 즉 소각 대비 생물처리와 에너지 회수의 균형을 맞추는 것에 기초하여 선택될 수 있다.

전술한 연료는 연료 라인(F1 및/또는 F2)를 통해 소각로(200) 내로 도입될 수 있다. 도 2의 실시형태에 도시된 바와 같이, 연료는 연료 저장 탱크(95)로부터 제공될 수 있다. 소각로/보일러 조합(200A) 내에서, 연도 가스 및 스팀이 생산되며, 이들은 연도 가스 배출 라인(201) 및 스팀 배출 라인(203)을 통해 소각로/보일러 조합(200A)으로부터 각각 제거될 수 있다. 스팀 배출 라인(203)을 통해 추출된 스팀은, 예를 들어, HP(고압) 스팀 그리드에서 이용될 수 있다. 실시형태에서, 65 내지 75톤/h, 50 내지 100 t/h, 또는 60 내지 90 t/h의 스팀이 생산되거나, 저압 스팀 그리드로 내려갈 수 있다. 실시형태에서, 연도 가스는 연도 가스 배출 라인(201)을 통해 연도 가스 처리 장치(200B) 내로 도입되고, 위에서 전술한 바와 같이 오염물을 제거하기 위해 처리된다. 처리된 연도 가스는 시스템(I/II)로부터의 제거를 위해 라인(204)을 통해 스택으로 이송될 수 있다. 실시형태에서, 건식 소각 기술이 이용되고, 건조 염 블로우다운 고체 생산물은 고체 염 생산물 라인(202)을 통해 제거된다. 실시형태에서, 1 내지 2톤/h, 1 내지 3톤/h, 또는 1, 2, 또는 3 t/h의 염이 생산된다.

전술한 바와 같이, 실시형태에서, 본 개시를 통해 처리된 폐수는 POSM 프로세스를 통해 생산된다. 에틸 벤젠은 산소와 반응하여 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드를 형성할 수 있고; 에틸 벤젠 하이드로퍼옥사이드는 프로필렌과 반응하여 PO, ACP, MBA 및 미반응 EB 및/또는 프로필렌을 포함하는 에폭시화 반응 혼합물을 형성할 수 있고; 에폭시화 반응 혼합물은 가성 세정될 수 있고, PO, EB, ACP 및 MBA를 포함하는 더 중질의 성분으로부터 그 안에 함유된 물질(예를 들어, 프로필렌)을 분리하기 위해 일련의 증류에 적용될 수 있으며; 더 중질의 성분은, 선택적으로 가성 세정한 후에 일련의 증류로 추가로 증류되어, MBA/ACP 스트림으로부터 생산물 PO와, 이어서 선택적으로 가성 세정한 후에 재순환될 수 있는 미반응 EB를 분리시킬 수 있으며; MBA/ACP 스트림 중의 MBA는 탈수되어 스티렌 단량체 생산물을 생산할 수 있다. 실시형태에서, POSM 프로세스 동안 생산된 폐수(예를 들어, MBA 탈수 수, 가성 세정수, 및/또는 POSM 플랜트에서 생산된 다른 폐수 스트림 등)는 본 개시에 따라 처리된다.

POSM 프로세스는 소정의 부피의 폐수를 생산할 수 있으며, 폐수의 최대 100%가 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 실시형태에서, 폐수는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하고, POSM 프로세스는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하고, 0 내지 100, 5 내지 95, 10 내지 90, 또는 20 내지 80 부피%의 폐수는 (예를 들어, 소각로/폐수 공급 라인(W3/W3')을 통해) 소각로/보일러 조합(200A) 내로 도입된다. 실시형태에서, 총 폐수의 약 60 부피%가 소각로/보일러 조합으로 도입된다. 실시형태에서, 폐수는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하고, POSM 프로세스는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하고, 0 내지 100, 5 내지 95, 10 내지 90, 또는 20 내지 80 부피%의 폐수는 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용된다. 실시형태에서, 총 폐수의 약 40 부피%가 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용된다. 실시형태에서, 폐수는 POSM 프로세스로부터의 가성 세정수 및 MBA 탈수 수를 포함하고, 처리될 총 폐수의 약 40 부피%가 건식 소각에 적용되고, 총 폐수의 약 60 부피%가 생물처리(예를 들어, 혐기성, 호기성, 또는 둘 모두)에 적용된다. 실시형태에서, 소각로 공급물은 POSM 프로세스로부터의 가성 세정수를 포함하고/하거나, 혐기성 생물처리 공급물은 POSM 프로세스로부터의 MBA 탈수 수를 포함하고/하거나, 호기성 생물처리 공급물은 POSM 프로세스로부터의 MBA 탈수 수 및/또는 가성 세정수를 포함한다. 실시형태에서, 생물처리에 적용되는 폐수의 백분율은 보일러를 통한 스팀 생산의 최대화와, 가능한 많은 폐수 스트림에 대한 생물처리(예를 들어, 필요에 따라 전처리)에 있어서의 타당성(feasibility) 보장 사이의 균형을 유지함으로써 최적화될 수 있다.

(예를 들어, POSM 플랜트로부터) 어떠한 폐수 스트림을 생물처리하고 소각할 것인지의 선택은 적용에 좌우될 수 있다. 실시형태에서, COD 농도가 낮은 폐수 스트림(예를 들어, 150000 mg COD/L 미만)은 생물처리에 적용되고, COD 농도가 높은 폐수 스트림(예를 들어, 150000 mg COD/L 초과) 및/또는 생물독성이 높은 폐수 스트림은 소각에 적용된다. 경제적으로, 더 많은 폐수를 생물처리로 이송하는 것은 톤 당 더 저렴할 수 있고, 또한 소각로 공급물의 감소된 수분 함량으로 인해 소각을 통해 더 많은 스팀을 생산할 수 있기 때문에, 바람직할 수 있다. 그러나, 생물독성, 및/또는 증가하는 COD 부하를 처리하는 비용의 증가는 특정 폐수 스트림을 생물처리로 이송하는 것을 실행 불가능하게 만들 수 있다.

특징

본 개시의 시스템 및 방법은 CWW의 처리를 제공한다. 본 개시의 실시형태에서, 혐기성 생물처리의 (부분적 또는 전체적) 이용은 바이오가스 생산에 의해 작동 비용을 감소시킴으로써, 그리고 (예를 들어, 더 큰 크기의 장비 및 폭기 압축기로 인해) 더 높은 자본 비용을 야기할 수도 있는 통상의 대형 활성 슬러지 유닛(ASU) 기반 처리 시스템(및 이와 관련된 더 높은 작동비, 예를 들어, 폭기 및 슬러지 처리를 위한 에너지 비용)을 이용할 수도 있는 전체적 호기성 처리에 비해 슬러지 낭비 비용을 제한함으로써, 고 오염 부하 폐수의 취급을 가능하게 할 수 있다.

실시형태에서, 본 개시에 따른 폐수 처리는 부분적 소각과 조합되어 부분적 생물처리(예를 들어, 혐기성, 호기성, 또는 둘 모두)를 통해 수행된다. 실시형태에서, 건식 소각 기술의 이용은, 약 30%의 열효율을 제공하는 습식(예를 들어, 액중연소) 기술보다 더 높은 열효율(80 내지 90%)을 가능하게 한다. POSM 프로세스 또는 외부 공급원으로부터의 잔류 폐기물 연료(들)을 소각로로의 발열량 인풋(heating value input)으로서 이용하여, 실시형태에서, 처분 및 추가 배출을 감소시킬 수 있다. 실시형태에서, 소각로/보일러 섹션의 고온 내벽에 통상적으로 적용되는 내화물의 사용 없이, 냉각식 멤브레인 벽을 포함하는 소각로/보일러 조합의 설계는, 엄격한 배출 요구사항을 충족하면서, 알칼리에 의한 내화물의 퇴화로 초래될 수 있는 유지보수의 감소를 제공한다. 내화물의 부재는 유지보수 비용의 감소뿐만 아니라, 유지보수 기간의 단축을 제공할 수 있고; 내화물이 없는 소각로의 이용은 유지보수 시간(예를 들어, 실시형태에서, 2주 미만)을 단축시킴으로써, 제3 서지 탱크(90C)는 유지보수 동안 소각로 공급물 저장소로서 기능할 수 있게 되므로, 높은 플랜트 신뢰성/가용성이 요구사항인 경우에 제2 병렬 스트릿 소각로에 대한 투자를 방지한다.

실시형태에서, 염 블로우다운 처리를 이용한 건식 소각은 건조 염 생산물을 제공할 수 있다. 이 건조 염 생산물은 비독성일 수 있고, 완전히 산화될 수 있고, 쉽게 처분될 수 있거나, 알칼리 공급원으로서 사용되거나 판매될 수 있다. 그러나 통상의 습식 소각 기술은 소각 도중에 생성된 폐수 스트림 중에 용해된 염을 생성하고, 이 염은 중금속 및/또는 미량 금속을 포함하며 당국의 요구사항을 충족시키기 위해 공공 용수에 배출하기 전에 정화되어야 한다. 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 바와 같은 건식 소각로의 이용은, 예를 들어, 내화물 퇴화로 인한 장기간의 유지보수를 피함으로써, 비제한적으로 서지 부피 탱키지, 스페어링(sparing), 및 최소화된 보일러 오손을 포함하는 특징과 함께 높은 신뢰도를 갖는 싱글 스트릿 설계를 제공할 수 있다.

실시형태에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 POSM 플랜트로부터의 실질적으로 모든 폐수 스트림(가성 폐수 스트림을 포함함)에 대한 처리를 제공한다. 소각될 폐수 대비 생물처리에 적용될 폐수의 비율은 당업자에게 공지된 것과 같이 최적화될 수 있는 설계 파라미터이다. 실시형태에서, 생물처리에 적용될 폐수 대 소각될 폐수의 비율은 40:60 비율로 이용되며, 폐수의 전, 중, 및/또는 후-처리는 전혀 내지 거의 사용되지 않는다.

실시형태에서, POSM 플랜트로부터의 모든 폐수 스트림은 본 명세서에 기술된 시스템 및 방법을 통한 폐수 처리에 적용되며, 이는 토탈 솔루션(total solution)를 제공한다.

이하의 실시예는 단지 본 개시의 시스템 및 방법을 예시한다. 당업자는 본 개시의 정신 및 청구범위의 범주 내에 있는 다수의 변형을 인식할 것이다.

실시예

실시예 1: 두 폐수 스트림의 분리된 제1 단계 생물처리 대(vs.) 조합된 폐수 스트림의 조합된 제1 단계 생물처리

지속적으로 작동된 기존의 POSM 플랜트로부터의 폐수를 처리에 대해 평가하였다. 제1 폐수 스트림은 대략 3의 pH에서 약 175 kg COD/시간(h)의 COD(화학적 산소 요구량) 부하를 갖는 7톤(t)/시간(h)의 탈수 수 코어레서(유리 스티렌 유기상을 분리하는 데 사용됨)로부터의 MBA 탈수 수를 포함하였다. 제2 폐수 스트림은, 약 660 kg COD/시간(h)의 COD-부하 및 약 250 kg/h의 Na-염, 및 대략 11 내지 13의 pH 수준에서 평균 분자량 115의 포름산, 아세트산, 카보네이트, 옥살산, 벤조산 및 페놀산을 포함하는, 5.5톤/시간(t)에서의 스티렌 반응기로부터의 가성 세정 폐수 퍼지 및 MBA 탈수 유닛(60)의 증류 가성 세정(산도 및 페놀을 분리하기 위해)을 포함했다.

제1 및 제2 폐수 스트림의 혐기성 생물처리 가능성을 실험실 파일럿 테스트에서 시험했으며, 통상의 과립화된 혐기성 바이오 매스(GAB) 처리 시스템 단독에 의한 제1 폐수 스트림의 혐기성 생물처리는 가능한 것으로(10 kg COD/m³-일(d)의 COD 부하 속도로 99% 초과의 COD 제거) 나타났다. 제1 및 제2 폐수 스트림의 조합의 혐기성 생물처리는 또한 pH 조정/유기상 분리에 의한 전처리 후 (염 함량 감소를 위한) 적절한 희석으로 COD 함량을 35 g COD/리터(ℓ) 미만으로 감소시켰다. GAB 혐기성 처리는, 염 함량을 약 10 내지 12 mS/cm까지 감소시키기 위해 2X 희석된 유입물을 사용하여, 7 kg COD/m³-일(d) 미만의 COD 부하 속도에서 안정적인 작동 조건 하에서 90% 이상의 COD 제거를 나타내었다. 희석되지 않은 폐수의 경우, GAB 혐기성 처리는 염도/전도성(가성 염) 및/또는, 비제한적으로 에틸-페놀과 같은 생체독성물질에 의해 더 제한되었다.

하이브리드 MBBR/ASU 시스템을 포함하는 호기성 생물학적 폐수 처리 플랜트(WWTP)는, 10 g MLSS(혼합액 현탁 고형물)에서 10 kg/COD/m³-일(d) 초과의 COD 부하 속도 및 약 2.5 g NaCl/리터로 제1 및 제2 폐수 스트림을 포함하는 조합된 스트림을 처리하도록 작동 가능하였고, 그 결과 100 ppm 미만의 유출 COD 농도로의 전환율은 약 97%였다.

본 개시에 따라, 제1 폐수 스트림의 혐기성 생물처리, 후속하여 제2 폐수 스트림과 조합하여 혐기성 생물처리로부터의 유출물의 호기성 생물처리, 후속하여 기존 호기성 생물학적 폐수 처리 플랜트(WWTP)로의 제1 단계 생물처리 유출물의 도입을 포함하는 1단계 생물처리를 통한 폐수의 처리를 평가하기 위한 연구를 수행하였다. 따라서, 이 실험에서, 도 2의 혐기성 생물처리 장치(300A) 내에 도입된 혐기성 생물처리 공급물은 제1 폐수 스트림을 포함하고, 호기성 생물처리 장치(300B) 내에 도입된 호기성 생물처리 공급 물은 혐기성 생물처리 장치 및 제2 폐수 스트림으로부터의 유출물을 포함하였다. 별도의 1 단계 처리(즉, 제1 폐수 스트림에 대한 혐기성 및 제2 폐수 스트림에 대한 호기성)가 제1 폐수 스트림에서의 MBA 탈수 폐수의 최적의 제1 단계 혐기성 생물처리를 가능하게 하는지, 제1 폐수 스트림에서의 염분의 도입을 억제하는지, 그리고 다른 폐수 스트림과는 독립적으로 제1 또는 제2 폐수 스트림의 생물 처리로의 턴다운을 가능하게 하는지 확인하기 위한 연구를 수행하였다.

비교를 위해, 제1 및 제2 폐수 스트림의 조합을 포함하는 폐수를, 조합된 스트림의 혐기성 생물처리, 이어서, 조합된 스트림의 혐기성 생물처리로부터의 유출물의 호기성 생물처리를 포함하는 제1 단계 생물처리로 처리하였다. 따라서, 이 실험에서, 도 2의 혐기성 생물처리 장치(300A) 내에 도입된 혐기성 생물처리 공급물은 제1 폐수 스트림 및 제2 폐수 스트림 둘 모두를 포함하였고, 호기성 생물처리 장치(300B) 내에 도입된 호기성 생물처리 공급물은 혐기성 생물처리 장치로부터의 유출물을 포함하였다. 제1 단계(별도 또는 조합)에 대한 목표 COD 전환율은 90%를 초과하였다.

제1 및 제2 폐수 스트림의 분리 또는 조합된 제1 단계 생물처리의 유출물 스트림을 기존의, 현장, 호기성 WWTP에 공급하였다.

단독 제1 폐수 스트림의 혐기성 생물처리

제1 폐수 스트림을 혐기성 생물처리 장치 내에만 도입하고, 혐기성 생물처리의 유출물을 제2 폐수 스트림과 함께 호기성 생물처리 장치 내에 도입한 경우, 시험 결과는 혐기성 및 호기성 생물학적 처리 둘 모두의, MBA 탈수 수를 포함하는 제1 폐수 스트림과의 상용성을 나타내었다. 불안정성 및 억제의 징후는 12 mS/cm의 반응기 내부의 전기 전도성과 관련하여, 12 내지 13 g의 COD/리터-일(d)의 부피 부하 속도(VLR)까지 관찰되지 않았다. 염 수준이 최대 10 mS/cm로 유지된 경우, 유기 오염의 효율적이고 안정적인 감소와 함께, 10 g의 COD/리터-일(d)의 VLR을 달성할 수 있었고, 그 결과 COD 제거 효율은 적어도 98%였다. VLR을 일시적으로 낮춤으로써 휘발성 지방산(VFA)의 축적을 방지할 수 있었다. VLR은 난류 슬러지 블랭킷, 완전 혼합 시스템, 및 슬러지 세정 등의 집중적 바이오가스 생산과 연관된 문제를 피하기 위해 제한되었으며, 개조된 반응기를 사용하여 더 높은 VLR을 이용할 수 있었다.

최대 150 meq/d의 알칼리에 의한 상당한 pH 조정은 반응기 액체에 일시 경도(temporary hardness)(중탄산염 및 탄산염)의 축적을 초래하였고, 혐기성 생물처리 장치의 유입물과 유출물의 전기전도도 차이는 약 10 mS/cm로 증가하였다. 따라서, MBA 탈수 수를 포함하는 제1 폐수 스트림에 사실상 염이 부재함에도 불구하고, 제1 폐수 스트림의 성공적인 혐기성 처리는 상당한 양의 염의 생산을 수반하며, 이를 고려하면 프로세스 효율에는 해를 끼치지 않을 것이다.

혐기성 유출물의 호기성 후-처리는, COD의 다른 90%가 평균적으로 제거됨에 따라, 잔류 COD의 추가 감소를 초래했다. 그 결과, 최종 COD 수준은 100 mg/리터 미만의 목표 유출 COD에 근접하게 되었다. COD를 추가로 감소시키기 위한 가능한 유출물 폴리싱 옵션, 예컨대 모래 여과 및/또는 활성 탄소 여과, 혐기성 반응기 내로의 분말화된 활성 탄소의 전체적 투여량(예를 들어, 약 0.5 내지 50 kg/일(d) 정도), 및/또는 UV 처리 등을 이용하여, 목표 유출 COD 수준 및 다른 유출물 요구사항을 충족시킬 수 있었다.

조합된 제1 및 제2 폐수 스트림의 혐기성 생물처리

제1 및 제2 폐수 스트림의 조합을 통해 가성 세정 퍼지수를 MBA 탈수 수에 도입한 후에 혐기성 생물처리 반응기에 도입하였고, 그 결과, 혐기성 생물처리 단계의 프로세스 효율 감소가 초래되었다. 조합된 스트림의 희석률이 감소된 경우, 효율이 저하되었으며, 이는 제2 폐수 스트림의 염 함량으로 인해 부정적인 효과가 완전히 일어나지 않았음을 나타낸다. 전기전도도(EC)는 효율 손실 기간에서 극도로 고려되는 수준에 도달하지 않았다. 실제로, 시험 기간의 제1 절반 동안에 더 나은 효율이 관찰되었으며, 이 기간 동안 EC를 염화나트륨으로 인위적으로 증가시켰고, EC 수준은, 전술한 바와 같이, MBA 탈수 수만 포함하는 제1 폐수의 혐기성 전처리에서의 EC 수준보다 낮았다. 제2 폐수 스트림의 가성 세정 퍼지수는 더 높은 농도에서 메탄생성(methanogenic) 활성에 유독/유해한 성분을 함유할 수 있다. 이론에 제한됨이 없이, 제2 폐수 스트림에서의 잠재적 억제제는 POSM 플랜트로부터의 부산물로서 존재할 수 있는 스티렌 단량체, 스티렌 단량체 중합 억제제, 및/또는 페놀 또는 이의 페놀성 유도체일 수 있다. 다른 실험에서 에폭사이드 반응 혼합물의 가성 세정으로부터의 가성 세정 퍼지 폐수도 메탄생성 박테리아에 유해한 성분을 함유하는 것으로 확인됨에 따라, 페놀성 화합물 및/또는 가성 염은, 제2 폐수가 MBA 탈수 수를 포함하는 제1 폐수 스트림과 함께 혐기성 생물처리 반응기 내로 도입되었을 때 나타나는 효율 감소에 관여하였을 수 있다.

조합된 제1 및 제2 폐수 스트림의 성공적인 혐기성 생물처리는 유입물의 약 2 내지 3배 희석, 또는 5 g COD/리터-일(d) 미만의 낮은 VLR로 비희석된 처리를 통해, 7 g COD/리터의 높은 VLR에서 달성하였다.

조합된 제1 및 제2 폐수 스트림을 혐기성 생물처리 반응기 내에 도입할 때 생산된, 혐기성 생물처리 반응기의 유출물에 대한 호기성 후-처리 효율은, 유입물 중의 제2 폐수 스트림을 혐기성 생물 반응기로 유입시키는 것에 의해 영향을 받지 않았다. 질산화 활성의 출현으로 정상적인 미생물 활성이 발생했음을 확인하였다. 조합된 제1 및 제2 폐수 스트림에 대한 COD 제거율은, 전술한 바와 같이, MBA 탈수 수만을 포함하는 제1 폐수 스트림의 혐기성 처리를 통해 얻어진 것과 유사한 수준이었다. 이 유사한 COD 제거율은 조합된 제1 및 제2 폐수 스트림 처리를 위한 혐기성 유출물이, 혐기성 반응기에서의 COD의 완전하지 않은 감소로 인해, 더 높은 COD를 포함하였다는 것에서 기인했다.

유출물 COD 수준을 추가로 감소시키기 위해, 예를 들어, 모래 여과, 활성탄 여과, 및/또는 UV 처리의 조합을 포함하는 3차 처리를 이용할 수 있었다.

실시예 2: 조합된 제1 및 제2 폐수 스트림의 호기성 생물처리

조합된 제1 및 제2 폐수 스트림의 전술한 혐기성 생물처리 대신에, 조합된 제1 및 제2 폐수 스트림의 호기성 생물처리가 실현가능하다. 경제적으로 최적은 아니지만, 이것은, 예를 들어, 생물 독성 공급 스트림(들) 및/또는 풀 서지 탱크에 있어서, 일시적인 해결책일 수 있다. 또한 호기성 처리는 예를 들어, 높은 생물처리 신뢰도 및/또는 가용성 요구사항이 견인 역할을 하는 응용분야에서, 선택되는 기술일 수 있다.

(조합 또는 분리된) 두 폐수 스트림의 전술한 혐기성 또는 호기성 생물처리 대신에, 이들 공급물은 소각로로 이송될 수 있다. 경제적으로 최적은 아니지만, 이것은, 예를 들어, 생물 독성 공급 스트림(들) 및/또는 풀 서지 탱크에 있어서, 일시적인 해결책일 수 있다.

추가 개시

상기에 개시된 특정 실시형태는, 본 개시가 본 명세서의 교시의 이점을 갖는 당업자에게 명백한, 상이하지만 동등한 방식으로 변형되고 실시될 수 있기 때문에, 예시적인 것에 불과하다. 또한, 이하의 청구범위에 기재된 것 이외의, 도시된 구조 또는 설계의 세부사항으로 한정하려는 의도는 없다. 따라서, 상기에 개시된 특정 예시적 실시형태들은 변경되거나 수정될 수 있으며, 이러한 모든 변형은 본 개시의 범위 및 사상 내에서 고려되는 것이 명백하다. 실시형태(들)의 특징을 조합, 통합 및/또는 생략함으로써 야기되는 대안적 실시형태도 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 조성물 및 방법은 다양한 성분 또는 단계를 "갖는(having)", "포함하는(comprising)", "함유하는(containing)", 또는 "내포하는(including)"의 넓은 용어로 기술되지만, 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 또는 단계로 "필수적으로 이루어진(consist essentially of)" 또는 "이루어진(consist of)” 것일 수 있다. 청구항에서 임의의 요소에 대하여 "선택적으로"라는 용어의 사용은 해당 요소가 필요하다는 것, 또는 대안적으로, 해당 요소가 필요하지 않다는 것을 의미하고, 양쪽의 옵션은 해당 청구항의 범위 내에 있다.

본 개시의 수치 및 범위는 다소 변할 수 있다. 상한치와 하한치의 어느 수치 범위가 개시된 경우, 임의의 수치 및 그의 범위 내의 임의의 포함되는 범위는 구체적으로 개시된다. 특히, 본 명세서에 개시된 ("약 a 내지 약 b(from about a to about b)", 또는 동등하게, "대략 a 내지 b(from approximately a to b)", 또는 동등하게, "대략 a 내지 b(from approximately a-b)”의 형태의) 모든 값의 범위는 더 넓은 범위의 값 이내에 포함되는 모든 숫자와 범위를 명시하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 특허권자가 명시적이고 명확하게 달리 정의하지 않는한, 청구범위의 용어들은 이들의 평이한, 통상적 의미를 가진다. 더욱이, 청구범위에서 사용된, 부정관사 "a" 또는 "an"은 그 도입 구성요소가 하나 이상인 것을 의미하는 것으로 본 명세서에 정의된다. 본 명세서 및 하나 이상의 특허 또는 기타 문서에서 단어 또는 용어의 사용에 있어서 상충되는 경우, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.

본 개시의 실시형태는 이하를 포함한다:

A: 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 처리수를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법.

B: 소각로/보일러 조합을 통해, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하는 단계; 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리함으로써 처리수를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법.

C: 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물로부터 처리수를 생산하도록 작동 가능한 호기성 생물처리 장치를 포함하는 생물처리 장치; 및 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두 중의 상기 폐수의 적어도 일부를 생산하도록 구성된 POSM 장치를 포함하는, 시스템.

D: 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합; 및 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 처리하고, 처리수를 생산하도록 작동 가능한 생물처리 장치를 포함하는 시스템으로서, 상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 장치에서 생산된 폐수를 포함하는, 시스템.

실시형태 A, B, C 및 D 각각은 임의의 조합으로 하기 추가 요소 1 내지 54 중 하나 이상을 가질 수 있다. 요소 1: 상기 호기성 생물처리 공급물은 상기 혐기적으로 생물처리된 생산물의 적어도 일부를 포함한다. 요소 2: 상기 POSM 프로세스로부터의 폐수는 가성이다. 요소 3: 상기 POSM 프로세스는 일정량의 소정 부피의 폐수를 생산하고, 상기 방법은 폐수의 최대 100 부피%를 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 둘 모두에 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 4: 소각로/보일러 조합을 통해, 연도 가스, 염 블로우다운, 및 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터의 스팀을 생산하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 5: 상기 소각로 공급물에서 상기 POSM 프로세스로부터의 폐수는 가성이다. 요소 6: 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리하는 단계는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 처리수를 생산하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 처리수는 요구되는 환경 사양 내에서 공공 용수로 배출될 수 있다. 요소 7: 상기 호기성 생물처리 공급물은 혐기적으로 생물처리된 생산물을 포함한다. 요소 8: 상기 소각로/보일러 조합에 연료를 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 9: 상기 연료는 프로필렌 옥사이드의 생산에서 형성된 유기 중질 잔류물, POSM 프로세스에서 형성된 유기 중질 잔류물, 천연 가스, 생물처리로부터의 바이오가스, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 10: 상기 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 11: 상기 오염물은 미립자, NOx, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 12: 상기 적어도 1종의 오염물을 제거하는 단계는 상기 연도 가스로부터 미립자 오염물을 제거하도록 구성된 백 하우스 필터 내로 상기 연도 가스를 도입하는 단계, 상기 연도 가스로부터 NO_x 오염물을 제거하도록 구성된 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛 내로 상기 연도 가스를 도입하는 단계, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 13: 상기 소각로는 염 블로우다운을 수반하는 건식 소각 기술을 통해 작동되고, 염 생산물을 생산한다. 요소 14: 상기 염 생산물은 요구되는 사양 내에서 처분되거나, 재사용될 수 있는 비독성의, 안정하고, 완전히 산화된 스트림이다. 요소 15: 단일 소각로/보일러 조합을 포함하는 싱글 스트릿 설계로 작동된다. 요소 16: 상기 소각로/보일러 조합은 냉각식 멤브레인 벽과 함께, 그리고 내화물의 부재 하에서 작동된다. 요소 17: 상기 소각로/보일러 조합은 적어도 50, 60, 70, 80, 또는 90%의 열 효율로 작동된다. 요소 18: 상기 POSM 프로세스는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하고, 상기 소각로 공급물은 상기 처분을 위한 폐수의 총 부피의 5 내지 95, 10 내지 90, 20 내지 80, 또는 40 내지 60 부피%를, 처리된 나머지와 함께 포함한다. 요소 19: 상기 소각로 공급물은 처분을 위한 폐수의 총 부피의 약 60 부피%를 포함한다. 요소 20: 상기 POSM 프로세스는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하고, 상기 처분을 위한 폐수의 총 부피의 5 내지 100, 10 내지 90, 20 내지 80, 또는 40 내지 60 부피%는 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용되고, 존재한다면, 나머지는 소각된다. 요소 21: 처분을 위한 폐수의 총 부피의 약 40 부피%는 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용되고, 나머지는 소각된다. 요소 22: 상기 폐수는 가성 세정수, MBA 탈수 수, 다른 POSM 프로세스 폐수, 하수, 위생수, 빗물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 23: 상기 생물처리 공급물, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 MBA 탈수 수를 포함한다. 요소 24: 상기 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 가성 세정수를 포함한다. 요소 25: 상기 소각로 공급물은 가성 세정수를 포함한다. 요소 26: 상기 가성 세정수는 상기 POSM 프로세스에서 생산된 에폭시화 반응 혼합물의 적어도 일부의 가성 세정에 의해 생산된다. 요소 27: 상기 POSM 프로세스는 처분을 위한 소정 부피의 폐수를 생산하고, 상기 방법은 생물처리를 더 가능하게 하기 위해, 상기 폐수 부피를 감소시키기 위해, 또는 둘 모두를 위해, 상기 폐수 부피의 적어도 일부를 전처리하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 28: 전처리 단계는 상기 폐수의 적어도 일부를 습식 공기 산화, 증류, 또는 이들의 조합에 적용하는 단계를 포함한다. 요소 29: 상기 POSM 프로세스를 통해 상기 폐수의 적어도 일부를 생산하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 30: 상기 POSM 장치는 소정 부피의 폐수를 생산하도록 작동 가능하며, 상기 시스템은 폐수의 최대 100 부피%를 상기 혐기성 생물처리 장치, 상기 호기성 생물처리 장치, 또는 둘 모두에 도입하도록 구성된다. 요소 31: 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 증기를 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합을 추가로 포함한다. 요소 32: 상기 POSM 장치는 상기 소각로 공급물 중의 상기 폐수의 적어도 일부를 생산하도록 구성된다. 요소 33: 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 상기 소각로 공급물, 또는 이들의 조합물 중의 상기 폐수는 상기 POSM 장치로부터의 가성 폐수를 포함한다. 요소 34: 상기 POSM 장치로부터의 폐수는 가성이다. 요소 35: 상기 폐수는 가성 폐수를 포함한다. 요소 36: 상기 생물처리 장치는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치, 및 호기성 생물처리 공급물로부터 처리수를 생산하도록 작동 가능한 호기성 생물처리 장치를 포함한다. 요소 37: 상기 소각로 공급물은 추가로 연료를 포함한다. 요소 38: 상기 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하도록 구성된 연도 가스 처리 장치를 추가로 포함한다. 요소 39: 상기 연도 가스 처리 장치는 상기 연도 가스로부터 미립자 오염물을 제거하도록 구성된 백 하우스 필터, 상기 연도 가스로부터 NOx 오염물을 제거하도록 구성된 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 40: 상기 소각로는 염 블로우다운을 수반하는 건식 소각 기술을 통해 작동 가능하고, 염 생산물을 생산한다. 요소 41: 상기 염 생산물은 비독성이고, 완전히 산화된다. 요소 42: 상기 시스템은 단일 소각로/보일러 조합을 포함하는 싱글 스트릿 설계이다. 요소 43: 상기 소각로/보일러 조합은 냉각식 멤브레인 벽 및 내화물의 부재를 포함한다. 요소 44: 상기 POSM 장치는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하도록 작동 가능하며, 상기 소각로/보일러 조합은 처분을 위한 폐수의 총 부피의 5 내지 95, 10 내지 90, 20 내지 80, 또는 40 내지 60 부피%를 상기 소각로/보일러 조합으로 도입하도록 구성되고, 나머지는 생물처리된다. 요소 45: 상기 소각로/보일러 조합은 처분을 위한 폐수의 총 부피의 약 60 부피%를 상기 소각로/보일러 조합으로 도입하도록 구성되고, 나머지는 생물처리된다. 요소 46: 상기 POSM 장치는 처분을 위한 총 부피의 폐수를 생산하며, 상기 생물처리 장치는 처분을 위한 상기 폐수의 총 부피의 5 내지 100, 10 내지 90, 40 내지 60, 또는 20 내지 80 부피%를 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용하도록 구성되고, 나머지는, 존재한다면, 소각된다. 요소 47: 상기 생물처리 장치는 처분을 위한 폐수의 총 부피의 약 40 부피%를 혐기성 생물처리, 호기성 생물처리, 또는 이들의 조합을 포함하는 생물처리에 적용하도록 구성되고, 나머지는 소각된다. 요소 48: 상기 폐수는 가성 세정수, MBA 탈수 수, 다른 POSM 프로세스 폐수, 하수, 위생수, 빗물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 요소 49: 상기 생물처리 공급물, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 상기 POSM 장치에서 생산된 MBA 탈수 수를 포함한다. 요소 50: 상기 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 상기 POSM 장치에서 생산된 가성 세정수를 포함한다. 요소 51: 상기 소각로 공급물은 상기 POSM 장치에서 생산된 가성 세정수를 포함한다. 요소 52: 상기 가성 세정수는 상기 POSM 장치에서 생산된 에폭시화 반응 혼합물의 적어도 일부의 가성 세정과 관련된다. 요소 53: 상기 POSM 장치는 처분을 위한 소정 부피의 폐수를 생산하도록 구성되고, 상기 시스템은 상기 폐수 부피의 적어도 일부의 생물처리성을 증가시키기 위해, 상기 폐수 부피를 감소시키기 위해, 또는 둘 모두를 위해 작동 가능한 전처리 장치를 추가로 포함한다. 요소 54: 상기 전처리 장치는 습식 공기 산화 유닛, 폐수 증류 유닛, 또는 둘 모두를 포함한다.

특정 실시형태가 제시되고 설명되었지만, 이의 변형이, 본 개시의 교시를 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

다수의 다른 수정, 균등물, 및 대안이, 상기 개시가 충분히 이해되면, 당업자에게 명백해질 것이다. 이하의 특허청구범위는, 적용가능한 경우, 그러한 수정, 균등물, 및 대안을 포괄하는 것으로 해석하도록 의도된다. 따라서, 보호 범위는 전술한 설명에 의해 제한되지 않으며, 이하의 특허청구범위에 의해서만 제한되며, 그 범위는 특허청구범위의 주제의 등가물을 포함하는 것이다.

Claims

폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 처리수(treated water)를 생산하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 호기성 생물처리 공급물은 혐기적으로 생물처리된 생산물의 적어도 일부를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 소각로/보일러 조합을 통해, 연도 가스, 염 블로우다운(salts blowdown), 및 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터의 스팀을 생산하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
소각로/보일러 조합을 통해, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하는 단계; 및
폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리함으로써 처리수를 생산하는 단계
를 포함하는 방법으로서,
상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 프로세스로부터의 폐수를 포함하는, 방법.
제4항에 있어서, 폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 생물처리하는 단계는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하는 단계, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물을 호기적으로 생물처리하여 처리수를 생산하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 처리수는 요구되는 환경 사양 내에서 공공 용수로 배출될 수 있는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 호기성 생물처리 공급물은 혐기적으로 생물처리된 생산물을 포함하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하는 단계로서, 상기 오염물이 미립자, NO_x, 또는 이들의 조합을 포함하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 적어도 1종의 오염물을 제거하는 단계는 상기 연도 가스로부터 미립자 오염물을 제거하도록 구성된 백 하우스 필터 내로 상기 연도 가스를 도입하는 단계, 상기 연도 가스로부터 NOx 오염물을 제거하도록 구성된 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛 내로 상기 연도 가스를 도입하는 단계, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 소각로는 염 블로우다운을 수반하는 건식 소각 기술을 통해 작동되고, 염 생산물을 생산하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 폐수는 가성 세정수, MBA 탈수 수, 다른 POSM 프로세스 폐수, 하수, 위생수, 빗물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 POSM 프로세스는 처분을 위한 소정 부피의 폐수를 생산하고, 상기 방법은 생물처리를 더 가능하게 하기 위해, 상기 폐수 부피를 감소시키기 위해, 또는 둘 모두를 위해, 상기 폐수 부피의 적어도 일부를 전처리하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 전처리는 상기 폐수의 적어도 일부를 습식 공기 산화, 증류, 또는 이들의 조합에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
하기를 포함하는 시스템:
폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치, 및 폐수를 포함하는 호기성 생물처리 공급물로부터 처리수를 생산하도록 작동 가능한 호기성 생물처리 장치를 포함하는 생물처리 장치; 및
상기 혐기성 생물처리 공급물, 상기 호기성 생물처리 공급물, 또는 둘 모두 중의 상기 폐수의 적어도 일부를 생산하도록 구성된 POSM 장치.
제11항에 있어서, 상기 호기성 생물처리 공급물은 상기 혐기적으로 생물처리된 생산물을 포함하는, 시스템.
제11항에 있어서, 폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합을 추가로 포함하는, 시스템.
폐수를 포함하는 소각로 공급물로부터 연도 가스 및 스팀을 생산하도록 작동 가능한 소각로/보일러 조합; 및
폐수를 포함하는 생물처리 공급물을 처리하고 처리수를 생산하도록 작동 가능한 생물처리 장치
를 포함하는 시스템으로서,
상기 소각로 공급물, 상기 생물처리 공급물, 또는 둘 모두는 POSM 장치에서 생산된 폐수를 포함하는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 생물처리 장치는, 폐수를 포함하는 혐기성 생물처리 공급물을 혐기적으로 생물처리하여 혐기적으로 생물처리된 생산물을 생산하도록 구성된 혐기성 생물처리 장치, 및 호기성 생물처리 공급물로부터 처리수를 생산하도록 작동 가능한 호기성 생물처리 장치를 포함하는, 시스템.
제15항에 있어서, 상기 호기성 생물처리 공급물은 혐기적으로 생물처리된 생산물을 포함하는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 연도 가스로부터 적어도 1종의 오염물을 제거하도록 구성된 연도 가스 처리 장치를 추가로 포함하는 시스템.
제17항에 있어서, 상기 오염물은 미립자, NOx, 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템.
제18항에 있어서, 상기 연도 가스 처리 장치는 상기 연도 가스로부터 미립자 오염물을 제거하도록 구성된 백 하우스 필터, 상기 연도 가스로부터 NOx 오염물을 제거하도록 구성된 선택적 촉매 환원(SCR) 유닛, 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 POSM 장치는 처분을 위한 소정 부피의 폐수를 생산하도록 구성되고, 상기 시스템은 상기 폐수 부피의 적어도 일부의 생물처리성을 증가시키기 위해, 상기 폐수 부피를 감소시키기 위해, 또는 둘 모두를 위해 작동 가능한 전처리 장치를 추가로 포함하는, 시스템.