TWI522321B - 使用臭氧來促進厭氧消化的方法 - Google Patents

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TWI522321B
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Description

使用臭氧來促進厭氧消化的方法
本發明揭示用於製造含有臭氧及載體氣或吹洗氣的氣流之系統及方法。
臭氧(O3)是許多工業和商業應用強而有力的殺菌劑。舉例來說，臭氧係用以氧化飲用水的有機污染物，包括天然的味道和臭味產生化合物。臭氧也能用於廢水二次處理的流出物以在再當作間接飲用水或排至水體之前除去水中的微量有機污染物及內分泌破壞性化合物(EDC)。
以空氣或高純度氧(O2)的電暈放電為基礎的產生器中常會產生臭氧氣體(O3)。對於更大量的臭氧需求，氧一般是來源氣體較不貴的選項。氧在工業用電暈放電產生器中轉化為臭氧通常介於3與14%之間，而且在特定應用中將所得的氧-臭氧混合物當作產物直接提供到下游的使用者而不需進一步的處理。
頃發現臭氧也可用以將難以微生物分解的化合物轉化為更易於微生物分解的化合物而促進厭氧消化。臭氧可依此方式用以促進從厭氧消化到生物生成氣(biogas)產生。關於污泥的厭氧消化，理論上該臭氧使細胞膜分解，藉以暴露出細菌更易於微生物分解的細胞質。發酵廢物，常叫做酒糟，可能含有多種化合物例如對於該厭氧菌有毒性的酚類及其他頑強的較大型碳為底質的化合物。利用臭氧預處理此進料將會減少或消除該等毒性化合物並且使這些較大型化合物更易為微生物分解，藉以縮短在該消化槽中的必需滯留時間。在一厭氧消化製程中，不希望出現過量氧，因為氧由於促進好氧消化而降低甲烷(CH4)產量。
因此，需要從臭氧產生製程回收未反應的氧的改良方法以便使該流出物可有效率地用於厭氧消化製程，同時保持該臭氧產生系統的高效率。
在一方面中，本發明係一種方法，其包含：(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；(b)從該第一氣流分離出至少一部分臭氧；(c)形成第二氣流，該第二氣流包含在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧；(d)使用厭氧消化製程處理廢水；及(e)任意在利用該厭氧消化製程處理該廢水之前或當利用該厭氧消化製程處理該廢水時使該第二氣流與至少一部分廢水接觸。
在另一方面中，本發明係一種利用臭氧處理廢水之方法，該方法包含：(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；(b)利用變壓吸附循環將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧；及(c)任意在厭氧消化槽上游或厭氧消化槽內使該第二氣流與該廢水接觸。
在又另一方面中，本發明係一種利用臭氧處理廢水之系統，該系統包含：一臭氧產生器，其操作上係建構成從氧來源產生第一氣流，該第一氣流包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧；一變壓吸附系統，其操作上係建構成(1)接收該第一氣流並且將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，(2)排放該第二氣流，及(3)排放第三氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧，該第三氣流包含等到該至少一部分臭氧轉移到該第二氣流之後該第一氣流剩餘的氣體，該第三氣流包含至少50重量%氧；及一第一界面，其操作上係建構成使該第二氣流與廢水任意於厭氧消化槽內或於與厭氧消化槽流體連通的第一容器內接觸。
以下呈現本發明的其他方面。
方面1. 一種方法，其包含：
(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；
(b)從該第一氣流分離出至少一部分臭氧；
(c)形成第二氣流，該第二氣流包含在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧；
(d)使用厭氧消化製程處理廢水；及
(e)任意在利用該厭氧消化製程處理該廢水之前或當利用該厭氧消化製程處理該廢水時使該第二氣流與至少一部分廢水接觸。
方面2. 如方面1和3至9中任一方面的方法，其中步驟(b)及(c)包含變壓吸附循環的步驟。
方面3. 如方面1、2和4至9中任一方面的方法，其中步驟(c)包含形成第二氣流，該第二氣流包含吹洗氣及在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧而且該吹洗氣包含至少90體積%氮。
方面4. 如方面1至3和5至9中任一方面的方法，其中步驟(c)包含形成第二氣流，該第二氣流包含吹洗氣及在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧而且該吹洗氣基本上由二氧化碳和氮的混合物組成。
方面5. 如方面1至4和6至9中任一方面的方法，其另外包含：
(f)從該第一氣流分離出第三氣流，該第三氣流包含至少80%氧；及
(g)將該第三氣流運送至好氧消化槽。
方面6. 如方面1至5和7至9中任一方面的方法，其另外包含：
(h)從該第一氣流分離出第三氣流，該第三氣流包含至少80%氧；及
(i)利用該第三氣流作為用以進行步驟(a)的臭氧產生器的至少一部分供應氣流。
方面7. 如方面1至6、8和9中任一方面的方法，其中步驟(e)的進行在消化槽預處理艙中開始，該消化槽預處理艙位於進行步驟(d)的厭氧消化槽上游並且與其流體連通。
方面8. 如方面1至7和9中任一方面的方法，其另外包含：
(j)使氣相流出物能從厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；
(k)從生物生成氣分離出該氣相流出物中所含的二氧化碳；及
(l)將步驟(k)期間分離出來的二氧化碳再用於步驟(c)。
方面9. 如方面3至8中任一方面的方法，其另外包含：
(m)利用液態氮冷卻來自厭氧消化槽的至少一部分生物生成氣，其造成至少一些液態氮變成氮蒸氣；及
(n)利用該氮蒸氣作為至少一部分吹洗氣。
方面10. 一種利用臭氧處理廢水之方法，該方法包含：
(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；
(b)利用變壓吸附循環將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧；及
(c)任意在厭氧消化槽上游或厭氧消化槽內使該第二氣流與該廢水接觸。
方面11. 如方面10、12和13中任一方面的方法，其中步驟(c)至少部分於與該厭氧消化槽和該變壓吸附循環流體連通的消化槽預處理艙中發生，該消化槽預處理艙在該變壓吸附循環的下游。
方面12. 如方面10、11和13中任一方面的方法，其另外包含：
(d)使氣相流出物流能從該厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；
(e)將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流；及
(f)將該該第一組分流再當作步驟(b)的第二氣流使用。
方面13. 如方面10至12中任一方面的方法，其另外包含：
(g)使氣相流出物流能從該厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；
(h)將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流；
(i)利用液態氮冷卻該第二組分流，其造成至少一些液態氮變成氮蒸氣；及
(j)使用該第一組分流及該氮蒸氣中之至少其一作為步驟(b)的第二氣流。
方面14. 一種利用臭氧處理廢水之系統，該系統包含：
一臭氧產生器，其操作上係建構成從氧來源產生第一氣流，該第一氣流包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧；
一變壓吸附系統，其操作上係建構成接收該第一氣流並且將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，排放該第二氣流，及排放第三氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧，該第三氣流包含等到該至少一部分臭氧轉移到該第二氣流之後該第一氣流剩餘的氣體，該第三氣流包含至少50重量%氧；及
一第一界面，其操作上係建構成使該第二氣流與廢水任意於厭氧消化槽內或於與厭氧消化槽流體連通的第一容器內接觸。
方面15. 如方面14和16至20中任一方面的系統，其中該變壓吸附系統包含一分離篩(sieve)，該變壓吸附系統操作上係建構成使該至少一部分臭氧吸附於該分離篩上，接著利用吹洗氣脫附至少一部分已吸附的臭氧，該第二氣流包含該已脫附的臭氧及該吹洗氣。
方面16. 如方面14、15和17至20中任一方面的系統，其中該吹洗氣包含至少90體積%氮。
方面17. 如方面14至16和18至20中任一方面的系統，其另外包含好氧消化槽及第二界面，該第二界面在操作上係建構成使該第三氣流與該廢水任意於該好氧消化槽內或於與該好氧消化槽流體連通的第二容器內接觸。
方面18. 如方面14至17、19和20中任一方面的系統，其另外包含與該變壓吸附系統和該臭氧產生器流體連通的輸出管道，該輸出管道操作上係建構成使該第三氣流返還該臭氧產生器。
方面19. 如方面14至18和20中任一方面的系統，其另外包含與該厭氧消化槽流體連通的生物生成氣分離器，該生物生成氣分離器操作上係建構成將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流，而且其中該吹洗氣包含該第一組分流。
方面20. 如方面14至19中任一方面的系統，其另外包含操作上建構成利用液態氮冷卻該第二組分流的熱交換器及操作上建構成接收來自該熱交換器的氮蒸氣的第三容器，其中該吹洗氣包含該氮蒸氣。
除非文中另行指明，否則應該要將此說明書、圖形及申請專利範圍中所標記的任何及所有百分比理解為以重量百分比為基礎。
為助於描述本發明，本說明書及申請專利範圍中可使用方向措辭來描述本發明的部位(例如，上方、下方、左方、右方，等等)。這些方向措辭僅欲助於描述及主張本發明而且不欲以任何方式限制本發明。
在該等申請專利範圍中，用字母識別所主張的步驟(例如(a)、(b)及(c))。使用這些字母以助於表示該等方法步驟並且無意指示所主張的步驟進行的順序，除非而且唯獨在申請專利範圍明確列舉此順序。
根據本發明的方法提供從臭氧產生製程回收未反應的氧的有效率方式以便使該流出物可以有效率地運送至厭氧消化製程，同時保持該臭氧產生系統的高效率。
厭氧消化涉及一系列製程，其中微生物在相對缺氧的情況中分解微生物可分解的材料。該消化製程由進料的細菌水解開始以分解不溶性有機聚合物例如碳水化合物並且使其能與其他細菌反應。生酸的細菌接著將糖類及胺基酸類轉化為二氧化碳、氫、氨及有機酸類。產醋酸細菌(Acetogenic bacteria)接著將所得的有機酸類轉化為醋酸，以及附帶的氨、氫及二氧化碳。最後，產甲烷生物(methanogen)將這些產物轉化為甲烷及二氧化碳(生物生成氣的主要組分)。產生的消化剩餘物(digestate)可進一步被分離成富含營養物的肥料及廢水流。該廢水流在排放或可能的話再利用之前經進一步處理，通常經由好氧消化。
厭氧消化廣泛作為再生能源使用。此製程產生生物生成氣，其如以上提及的主要包含甲烷及二氧化碳。該生物生成氣可直接作為結合熱及動力煤氣引擎的烹煮燃料，或升級成天然氣體品質的生物甲烷(biomethane)。利用生物生成氣作為燃料來源有助於降低對於化石燃料的依賴。
許多有機材料可經由厭氧消化來處理。然而，有些有機廢物本質上是頑強的並且使該厭氧消化槽中的細菌難以消化。舉例來說，多酚類是發酵過程的有機副產物，但卻不是微生物可分解的。被該厭氧消化留下來未處理，此類型的廢物通常與該消化剩餘物一同移除而且因此不會轉變成生物生成氣。其他類型的有機廢物可能對位於該厭氧消化槽中的細菌有毒性而且因此，若是沒經預處理，此廢物可能使該消化槽製程難以管制。據顯示這些原料的預臭氧化能將該等多酚類及其他頑強分子分解成更易於被微生物分解的較小有機分子。此外，臭氧會與對於該消化細菌有毒性的化合物反應而使這些化合物變成對該細菌無毒性。
空氣或高純度氧的電暈放電為基礎的產生器中常會產生臭氧氣體。此在氣相中產生的典型臭氧濃度介於3至14%，端視該產生器功率及用於臭氧產生的氣體進料中的氧濃度而定。製造臭氧的總成本一般算成操作該電暈放電產物的電力成本加上用於氣體進料的氧(或壓縮空氣)的成本之總和。就指定的臭氧產生速率而言，操作空氣供入系統所需的電力遠大於操作高純度氧供入系統所需的電力。通常，就需要大量臭氧產生的較大型系統而言，氧是進料氣體較為經濟的選擇。
另一方面，就進入厭氧消化槽或臭氧預處理艙的原料而言，吾人所欲為不引進過量的氧，因為氧將由於促進好氧消化及CO2產生而降低產生的生物生成氣的品質。此外，若含有甲烷、惰性氣體及氧的氣體混合物落在可燃性上限和下限之間，過量氧累積於該生物生成氣可能是潛在的安全危害性。
文中所述的發明係用於製造含有臭氧及“載體”氣的氣流的系統及方法，該氣流具有有限的氧含量以供處理有機廢物原料。在一些具體實施例中，該載體氣中的最高氧含量可為，舉例來說，18重量%。參照圖1，現在要描述的是本發明的第一示範具體實施例。圖1顯示一示範系統10的示意圖。最初，高純度氧流12進入臭氧產生器14，一部分的(通常3至14重量%)的氧在那裡轉化為臭氧。若該高純度氧流是液態氧來源則其可，舉例來說，包含至少95重量%氧或是若該高純度氧流是真空變壓吸附來源則其可包含至少90重量%氧。該流出物流16，其包含臭氧及未反應的氧，接著排出該臭氧產生器14並且運送至一變壓吸附(“PSA”)系統20。在一些具體實施例中，該流出物流16包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧。該PSA系統20係用以從該流出物流16回收該未反應的氧並且，如下所述，提供氧百分比夠低的載體氣以將臭氧運送至厭氧消化槽28。在替代性具體實施例中，產生的臭氧可透過使用具有臭氧滲透膜的系統從該氧流分離出來。
在典型的PSA循環中，該臭氧選擇性地從該臭氧產生器排出流(例如，流出物流16)吸附於吸附床中的分離篩上，並且接著在已經收集並從該PSA循環移除該未反應的氧氣之後使用吹洗氣從該分離篩脫附。在本發明的範圍以內，可以經由再循環流36任意壓縮並運送經回收到並已耗盡臭氧的氧回去該臭氧產生器14，或取而代之經由輸出流38運送該經回收到並已耗盡臭氧的氧至一好氧消化槽40-其位於相同部位。在替代性具體實施例中，從該PSA循環收集到的一部分已耗盡臭氧的氧可直接被送到一好氧消化槽，而且剩餘部分的氧可被壓縮並運送回到該臭氧產生器。在一些具體實施例中，該包括未反應的氧的氣流包含至少50重量%，而且更佳為至少80重量%的氧。再回來參照圖1的具體實施例，一旦已經從該PSA系統20移除該未反應的氧，便接著藉由吹洗氣18脫附已經吸附於該吸附床中的臭氧。因為吾人所欲為限制被運送至該厭氧消化槽的氧量，所以該吹洗氣18應該具有低於預定百分比的氧。該吹洗氣18可包含，舉例來說，空氣、氮、CO2或其混合物。在一些替代性具體實施例中，空氣中的氧含量可能太高而不適合作為直接進入厭氧消化槽的吹洗氣。在這些具體實施例中，在該吹洗氣18中預定百分比的氧可能不多於18%。
再回來參照圖1的具體實施例，聯合的吹洗氣18及脫附臭氧接著經由流出物流22排出該PSA系統20。PSA循環及系統在相關技藝中眾人皆知。美國專利申請案公告第US2010/0189635A1號，發明名稱為用於製造臭氧的變壓吸附循環，中教導適合的PSA循環及系統之一實例，在此以完全引用的方式將其全文併入本文。普通熟悉此技藝者明白以上曾提及的參考資料中教導的PSA循環之操作系統及方法完全適用，加以必要的變動，於本發明的具體實施例。圖3也顯示適合與根據本發明的PSA臭氧系統及方法一起使用的示範PSA循環。
在一些具體實施例中，在該流出物流22被運送到該PSA系統20的下游之前，吾人所欲為可排掉該流出物流22的初始部分，因為尚未從該PSA系統20移除的氧可能存在的濃度高於該流出物流22的初始部分中的預期濃度。
再參照圖1的具體實施例，在一些組態中該含有臭氧及吹洗氣的流出物流22可導入與該PSA系統20流體連通並位於其下游的消化槽預處理艙24中。在該消化槽預處理艙24中，該臭氧係用以預處理(預臭氧化)待處理流25中提供的原料(廢水)。換句話說，讓該流出物流22中的臭氧與該消化槽預處理艙24中的廢水接觸。該消化槽預處理艙24與該厭氧消化槽28流體連通。排出該消化槽預處理艙24的流出物流26進入該厭氧消化槽28，該流出物流26在那裡不斷地與原料接觸並且與其反應。由於進入該消化槽預處理艙24的流出物流22中存在有限的氧，使從該消化槽預處理艙24排出並溶入該流出物流26的氧含量低於以氧/臭氧混合流預處理過的進料流中可能的氧含量。在一些具體實施例中，該流出物流26中的氧百分比理應不多於18%。在替代性具體實施例中，可能較佳的是該流出物流26中的氧百分比實質上低於18%。
在替代性具體實施例中，在用於臭氧預處理的獨立容器可能不需要的情形中，可能能從該系統完全地省去消化槽預處理艙。僅為舉例說明，該流出物從該PSA系統20到該厭氧消化槽28的直進選定路線在圖1中概略顯示作為流出物流42。理應要了解該流出物流22在該厭氧消化槽上游及/或其中與該廢水25接觸。
等到該厭氧消化槽28中的厭氧消化製程已經完成之後，該經處理的原料的液相部分可接著經由液體流出物流30排出該系統10，而且該經處理的原料的液相部分可經由氣體流出物流32排出該系統10。該厭氧消化製程可使用許多原料例如動物糞肥、廢棄污泥或食物和飲料加工廢物例如貨物放置台(stillage)及酒糟。該厭氧消化槽可填充特別生長的能源作物例如專屬生物生成氣製造的新鮮牧草。
圖2中概略地顯示示範系統110的第二具體實施例。在此具體實施例中，給予與該系統10的第一具體實施例中的元件相同之系統110的元件被再加100的參考編號。舉例來說，該系統10的第一具體實施例之臭氧產生器14與該系統10的第二具體實施例之臭氧產生器114相同。為求清晰，圖2中給某些此具體實施例與該第一具體實施例共用的特徵加上編號，但是在說明書中沒重複出現。
在圖2所示的具體實施例中，把排出該厭氧消化槽128的氣體流出物流132送到用於進行生物生成氣分離製程134的設備。此製程分離該生物生成氣與該氣體流出物流132的其他氣態組分。在此具體實施例中，把從該生物生成氣分離製程134排出的流出物流118當進入該PSA系統120的吹洗氣使用以從該PSA系統120的吸附床釋出臭氧。在一些具體實施例中，較佳可使用氮當作該吹洗氣，因為其相當不易起反應而且可助於控制該生物生成氣的pH。在一些具體實施例中，該吹洗氣包含至少90體積%氮。在替代性具體實施例中，該吹洗氣基本上可由二氧化碳和氮的混合物組成。如上所述，用以將該PSA系統120中該臭氧氣體吹洗至該厭氧消化槽128中的氮可送到該生物生成氣分離製程134，並且接著以排出該生物生成氣分離製程134的流出物流118的方式運送而再度以該PSA系統120的吹洗氣的方式再利用。在一些具體實施例中，該生物生成氣分離製程134中的生物生成氣被分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流，並且使用該第一組分流的二氧化碳作為排出該生物生成氣分離製程134的流出物流118而再度以該PSA系統120的吹洗氣的方式利用。
在替代性具體實施例中，液態氮(“LIN”)來源144可經由管道146運送並且間接用以(經由熱交換器148)在該生物生成氣分離製程134的期間冷卻該生物生成氣中的甲烷並且使其凝結。此甲烷包含以上曾提及的第二組分流的甲烷。此熱交換製程傾向於使該LIN當中的某些或全部汽化為氣相。在一些具體實施例中，此經轉化的氮氣(蒸氣)可收集於容器150中。收集到的氮可接著從該容器150經由輸出管道152運送到該PSA系統120，收集到的氮在該PSA系統120中作為至少一部分吹洗氣，該吹洗氣依據文中揭示的系統及方法從該PSA系統120脫附該臭氧。
所以，以較佳具體實施例及替代性具體實施例的角度來揭示發明。當然，熟悉此技藝者可預料到由本發明的教導所衍生的多種不同變化、修飾及交錯而不會悖離其預期的精神及範疇。預期本發明僅受限於後附申請專利範圍的項目。
10．．．系統
12．．．高純度氧流
14．．．臭氧產生器
16．．．流出物流
18．．．吹洗氣
20．．．變壓吸附系統
22．．．流出物流
24．．．消化槽預處理艙
25．．．廢水
26．．．流出物流
28．．．厭氧消化槽
30．．．液體流出物流
32．．．氣體流出物流
36．．．再循環流
38．．．輸出流
40．．．好氧消化槽
42．．．流出物流
110．．．系統
114．．．臭氧產生器
118．．．流出物流
120．．．PSA系統
128．．．厭氧消化槽
132．．．氣體流出物流
134．．．生物生成氣分離製程
144．．．液態氮來源
146．．．管道
148．．．熱交換器
150．．．容器
152．．．輸出管道
圖1是本發明的第一示範具體實施例的示意圖；圖2是本發明的第二示範具體實施例的示意圖；及圖3是顯示適合搭配該臭氧PSA系統使用的示範PSA循環的圖表。
10．．．系統
12．．．高純度氧流
14．．．臭氧產生器
16．．．流出物流
18．．．吹洗氣
20．．．變壓吸附系統
22．．．流出物流
24．．．消化槽預處理艙
25．．．廢水
26．．．流出物流
28．．．厭氧消化槽
30．．．液體流出物流
32．．．氣體流出物流
36．．．再循環流
38．．．輸出流
40．．．好氧消化槽
42．．．流出物流

Claims (20)

  1. 一種方法，其包含：(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；(b)從該第一氣流分離出至少一部分臭氧；(c)形成第二氣流，該第二氣流包含在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧；(d)使用厭氧消化製程處理廢水；及(e)任意在利用該厭氧消化製程處理該廢水之前或當利用該厭氧消化製程處理該廢水時使該第二氣流與至少一部分廢水接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟(b)及(c)包含變壓吸附循環的步驟。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中步驟(c)包含形成第二氣流，該第二氣流包含吹洗氣及在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量%氧而且該吹洗氣包含至少90體積%氮。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中步驟(c)包含形成第二氣流，該第二氣流包含吹洗氣及在步驟(b)中從該第一氣流分離出來的至少一部分臭氧，該第二氣流具有不多於18重量% 氧而且該吹洗氣基本上由二氧化碳和氮的混合物組成。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包含：(f)從該第一氣流分離出第三氣流，該第三氣流包含至少80%氧；及(g)將該第三氣流運送至好氧消化槽。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包含：(f)從該第一氣流分離出第三氣流，該第三氣流包含至少80%氧；及(g)利用該第三氣流作為用以進行步驟(a)的臭氧產生器的至少一部分供應氣流。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟(e)的進行在消化槽預處理艙中開始，該消化槽預處理艙位於進行步驟(d)的厭氧消化槽上游並且與其流體連通。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包含：(f)使氣相流出物能從厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；(g)從生物生成氣分離出該氣相流出物中所含的二氧化碳；及(h)將步驟(g)期間分離出來的二氧化碳再用於步驟(c)。
  9. 如申請專利範圍第3項之方法，其另外包含：(f)利用液態氮冷卻來自厭氧消化槽的至少一部分生物生成氣，其造成至少一些液態氮變成氮蒸氣；及(g)利用該氮蒸氣作為至少一部分吹洗氣。
  10. 一種利用臭氧處理廢水之方法，該方法包含：(a)產生包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧的第一氣流；(b)利用變壓吸附循環將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧；及(c)任意在厭氧消化槽上游或厭氧消化槽內使該第二氣流與該廢水接觸。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中步驟(c)至少部分於與該厭氧消化槽和該變壓吸附循環流體連通的消化槽預處理艙中發生，該消化槽預處理艙在該變壓吸附循環的下游。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其另外包含：(d)使氣相流出物流能從該厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；(e)將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流；及(f)將該該第一組分流再當作步驟(b)的第二氣流使用。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其另外包含：(d)使氣相流出物流能從該厭氧消化槽流到生物生成氣分離器；(e)將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流；(f)利用液態氮冷卻該第二組分流，其造成至少一些液態氮變成氮蒸氣；及(g)使用該第一組分流及該氮蒸氣中之至少其一作為步驟(b)的第二氣流。
  14. 一種利用臭氧處理廢水之系統，該系統包含：一臭氧產生器，其操作上係建構成從氧來源產生第一氣流，該第一氣流包含至少4重量%臭氧及至少50重量%氧；一變壓吸附系統，其操作上係建構成接收該第一氣流並且將來自該第一氣流的至少一部分臭氧轉移至第二氣流，排放該第二氣流，及排放第三氣流，該第二氣流包含不多於18重量%氧，該第三氣流包含等到該至少一部分臭氧轉移到該第二氣流之後該第一氣流剩餘的氣體，該第三氣流包含至少50重量%氧；及一第一界面，其操作上係建構成使該第二氣流與廢水任意於厭氧消化槽內或於與厭氧消化槽流體連通的第一容器內接觸。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該變壓吸附系統包含一分離篩，該變壓吸附系統操作上係建構成使該至少一部分臭氧吸附於該分離篩上，接著利用吹洗氣脫附至少一部分已吸附的臭氧，該第二氣流包含該已脫附的臭氧及該吹洗氣。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該吹洗氣包含至少90體積%氮。
  17. 如申請專利範圍第14項之系統，其另外包含好氧消化槽及第二界面，該第二界面在操作上係建構成使該第三氣流與該廢水任意於該好氧消化槽內或於與該好氧消化槽流體連通的第二容器內接觸。
  18. 如申請專利範圍第14項之系統，其另外包含與該變壓吸附系統和該臭氧產生器流體連通的輸出管道，該輸出管道操作上係建構成使該第三氣流返還該臭氧產生器。
  19. 如申請專利範圍第15項之系統，其另外包含與該厭氧消化槽流體連通的生物生成氣分離器，該生物生成氣分離器操作上係建構成將該生物生成氣分離成包含二氧化碳的第一組分流及包含甲烷的第二組分流，而且其中該吹洗氣包含該第一組分流。
  20. 如申請專利範圍第19項之系統，其另外包含操作上建構成利用液態氮冷卻該第二組分流的熱交換器及操作上建構成接收來自該熱交換器的氮蒸氣的第三容器，其中該吹洗氣包含該氮蒸氣。
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