用于处理污泥并生产生物有机增强的高氮含量的无机肥料的方法技术

本发明专利技术描述了一种用于对污泥进行处理以生产高氮有机增强的无机肥料的方法，该无机肥料可以与传统的肥料竞争。所述方法包括对脱水生物固体或有机污泥进行调理，并用氧化剂和酸进行处理，用氧化剂进行处理可以减少恶臭物质的影响。接着，在受控的温度、压力和保留时间的条件下，使所述混合料与浓硫酸和／或浓磷酸、氨源或者可选择的硫酸铵／磷酸铵的热的或熔融的熔体或盐相互作用，从而形成肥料混合料。本发明专利技术也可以附加到铵盐的商业化产品上。本发明专利技术制备的肥料含有高于８重量％的氮，优选含有１５重量％的氮。通过使本发明专利技术的肥料生产厂保持为小型化，同时将后勤和相应责任最小化，而将本发明专利技术改造成用于独立的市政污水处理厂中的生物固体的生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理污泥的系统、装置和方法，特别涉及用于生产肥料 (特别是利用包括市政脱水污泥或生物固体的初级有机污泥、浓酸和氨的生 物有机增强的高氮含量的无机铵肥)的系统、装置和方法。本专利技术还涉及通 过本专利技术的方法制备的产品。
技术介绍
从市政污水处理厂排放的污泥的处置是一个严重且日渐增长的问题。 19卯年，美国环境保护局指出一个四口之家每天排放300-400加仑的废水， 而2000年，这个数字已经是1990年的两倍。政府所有的处理厂每年从这些 污水中产生约770万公吨(metric ton)的干污泥(或者"生物固体(biosolid)"， 因为这些市政污泥现在被称为"生物固体")，或者每个美国人每年产生约64 磅的干污泥。第40号联邦法规中的第257.2节给出了 "污水污泥(sewage sludge)"、 "污泥(sludge)"以及"生物固体"的定义，本文将其引入作为参考"污水污泥是指在生活污泥的处理过程中，由处理作业所产生的固体、 半固体、或液体的残留物。污水污泥包括但不限于生活腐败物(domestic septage);在首次、二次或深度废水处理过程中清除的浮渣或固体；以及衍生自污水污泥的物质。污水污泥不包括在污水污泥焚化炉中燃烧污水污泥 时所产生的灰分；或在对生活污水进行预处理的过程中，由处理作业所产生的砂石和筛屑。污泥指来自于市政、商业、或工业废水处理厂、自来水处理 厂、或空气污染控制设备的固体、半固体或液体垃圾，或任何其它具有相似 的特性和效果的这样的垃圾。"对于本申请，术语污泥还包括市政脱水生物固体、生活污物(domestic septage)、热力干燥的生物固体、药物发酵垃圾、有机产物的生物分解物(例 如食品原料、食品副产物、动物粪便、分解的动物肥料、主要含有微生物 的有机污泥、以及它们的组合)。从污水和/或废水处理中可以产生多种类型的污泥。这些污泥包括初 级污泥、垃圾活化的污泥、用巴氏法灭菌的污泥、热力处理的污泥、以及需 氧菌或厌氧菌分解的污泥、以及它们的组合。这些污泥可以来自于市政来源 和/或工业来源。因此，污泥可以含有包括蛋白质在内的大分子。污泥可以含 有个人药物化合物、抗生素、激素、类激素分子、其它生物活性的化合物、 以及包括蛋白质在内的大分子。因此，迫切需要用于处理污泥的有效、高效 且经济的方法。通常，仅通过化学或机械的方法对污泥进行最大程度的脱水，但仅脱水 是不够的。污水污泥的水含量仍然很高，也没有对任何上述不需要的化合物 进行中和。 一般地，由重力澄清器(gravity clarifier)产生的污泥的干固体含 量可以为2%或更低。厌氧菌分解之后，固体含量可以为约10%。已经发现 阳离子水溶性聚合物适用于进一步分离通过化学和物理作用结合的固体与 水。用阳离子聚合物处理的污泥经过滤或离心， 一般得到浆料状的污泥饼， 该污泥饼通常含有18-30%的固体。对污水污泥进行干燥(干燥至固含量高于90%)已经在美国和欧洲实行 了很多年。美国在1965年之前就已经对污泥进行干燥，从而降低了运输成 本并追踪所选择的各种处置方式。在一些工厂中，将污泥干燥为粉末的形式，10并在焚化炉或锅炉的燃烧室中耗尽该细粉。19世纪60年代，两个市政当局 (休斯顿和密尔沃基)开始出售球团状或颗粒状的干燥的污泥，用作土壤改 良物和/或肥料。19世纪80年代和19世纪90年代建造了几座用于生产干燥 的球团状污泥的工厂，特别是在沿海城市取消了污泥的海洋倾倒以后。热力 干燥的生物固体的球团状肥料的干燥和转化是这些大城市地区的最佳选择， 在这些大城市地区中，垃圾掩埋地和用于处置垃圾的土地是有限的，甚至在 2007年，这仍然是一种十分可行的技术。但是，污泥干燥设备所需要的投资 很高，导致每吨干燥的生物固体的市政成本高于300美元，并且在许多情形 下，每吨干燥的生物固体的市政成本高于500美元。最普通的一类干燥的且为球团状的污泥为通过厌氧菌分解的市政污水 得到的。如名称所表明的，厌氧菌分解涉及由兼性(facultative)细菌在厌氧 的条件下进行处理，以分解污泥中的有机物质。在预定的时间-温度之后， 得到没有易腐败的有机物质的污泥。不幸的是， 一些病原体仍然残留在这些 生物固体中，美国环境保护局(USEPA)已经将如此处理的生物固体列为B 类，表明如此处理的生物固体的等级低于"A类"处理的生物固体。由于B 类生物固体含有病原体指示剂——以及因此而潜在的病原体，所述B类生物 固体限于可以将它们施用于动物和人类农作物。相反，在目前的USEPA标准下，A类生物固体(例如热力干燥的生物固体球团、以及本专利技术的产物) 并不限于用作动物或人类农作物用肥料。如果病原体(例如沙门氏菌属细菌(Salmonella sp. Bacteria)、肠道内 病毒、以及能生存的寄生虫虫卵)低于可检测的水平，则该生物固体满足A 类认证。第503节的条款(第40号联邦法规的第503节，本文将其引入作 为参考)列举了用于处理生物固体的六种选项，使得从病原体的角度来说， 可以将它们列为A类。选项1要求对生物固体进行四种时间-温度处理中的 一种处理。选项2要求生物固体满足pH、温度和空气干燥的要求。选项3 要求当采用其它方法对生物固体进行处理时，必须证明该方法可以减少肠道内病毒以及存活的寄生虫虫卵，并且病原体减少证明完成以后，必须保持用于证明所使用的操作条件。选项4要求如果采用未知方法对生物固体进行处 理，则在使用该生物固体、对该生物固体进行处置或某些情形下准备使用或 处置该生物固体时，应该对该生物固体的病原体进行检测。选项5要求釆用 进一步减少病原体的方法(Processes to Further Reduce Pathogens)中的一种 方法，对生物固体进行处理。如权威认证所确定的，选项6要求采用等同于 进一步减少病原体的方法中的一种的方法对生物固体进行处理。而且，在所有的固体(基于干重)中，每克A类病原体生物固体所具有 的粪便大肠杆菌的密度应当低于1000的最大概率数(most probable number, MPN)，或者在所有的固体(基于干重)中，每4克A类病原体生物固体所 具有的沙门氏菌属细菌的密度低于3MPN。以下时刻中的一个时刻应当满足 上述两个要求中的任意一个当使用或处置该生物固体时；当准备采用口袋 或其它容器来销售或分发该生物固体，从而施用于土地时；或者准备使该生 物固体或衍生的材料满足卓越品质(Exceptionaal Quality)的生物固体的要 求时。施用于土地的所有生物固体应当满足用于污染物的最高限额浓度，所述 污染物包括10种重金属污染物砷、镉、铬、铜、铅、汞、钼、镍、硒、 以及锌。如果超过上述重金属中的任意一个的限值，则无需引用特别限定， 该生物固体就不能被施用于土地。卓越品质(EQ)是USEPA指南的第503 节的第7条款所使用的一个术语，该术语用于表征满足低污染、A类病原体 减少(不存在病原体病毒)限值，并且具有降低水平的可降解的化合物(所 述化合物进攻载体)的生物固体。本专利技术的目的是所有的生物固体均满足或 超过USEPA的卓越品质("EQ")中用于金属水平的标准。除了在pH调节、固体百分数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理污泥的方法，其中，该方法包括以下步骤：　（ａ）对所述污泥进行调理；　（ｂ）将经调理的污泥添加到压力容器中；　（ｃ）添加反应性混合物；　（ｄ）在保留时间内，使得到的混合料保持应力状态，　其中，步骤（ａ ）包括使所述污泥能够被泵送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC伯纳姆，JP卡尔，G达姆斯，
申请(专利权)人：维塔格公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]