[發明專利]用于生產多營養單吸附顆粒高效肥的有機污泥的轉化和處理的系統及方法

有效

• 申請號: 201380018684.1
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN104271535B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 羅杰·E·塔特爾;大衛·A·韋伯;W·丹尼斯·莫蘭
• 申請（專利權）人: 優尼緹化肥有限責任公司
• 主分類號: C05F7/00
• 分類號: C05F7/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367
• 代理人: 孫海波

技術領域

本發明涉及有機污泥(即非均質的有機廢棄材料)的生產工藝和轉化系統，其將污泥從有機廢棄物轉化為包括碳和氨基酸提取物的先驅體，例如，城市污水處理廢污泥和豬糞用于生產多營養單吸附顆粒肥料，多營養單吸附顆粒提高肥料效率，最大限度地減少土壤中的氮向空氣、水的損失，從而滿足新的美國環境保護署和美國農業部的管理法規的要求。

背景技術

由伊利諾伊大學土壤農業科學家的研究表明“氮肥消耗土壤有機碳，而導致玉米生長和產量的下降。”萊斯大學和密歇根州立大學的研究人員證明“為玉米過度施用氮肥會降低乙醇的產量”。蘇黎世大學的研究表明“土壤對碳的儲存期是植物和空氣的三倍”。在全球的碳循環中，土壤中的有機物質起到關鍵作用，因土壤能儲存大量的碳并減緩全球變暖，且京都議定書允許簽約國計算土壤所謂的碳積累(carbon sinks)。水與環境管理學會發布了相關言論“廢水處理廠的磷需要回收”。全球的農業學家聲明“主要的缺硫農場土壤和下層土壤中含碳越多，就越有可能發生硫不足”。營養學家和農學家判定為“全球大多數土壤中有重大的鋅缺乏從而導致作物產量降低和兒童的嚴重鋅不足。”鋅的施用量都比較小，因此它幾乎不可能應用、分布在每寸土地。在具體的標準中，從污泥和動物糞便中增加有機原料的含量，則要求比商業肥料相似或更好的物理和化學特性的產品。然而，大多數或全部污泥和動物糞便生產的產品都難以運輸，只能通過建立標準的肥料分銷基礎設施儲存或使用。廣大農民和糧食安全顧問、測試協會和實驗室要求，污水污泥和/或動物糞在應用于食物鏈作物前進行消毒。國際肥料發展中心(International Fertilizer Development Centre，簡稱IFDC)，獨立肥料試點廠生產和作物研究的領導機構，做了一項關于尿素的析出和揮發以及多營養單吸附顆粒通過本發明所述的工藝提高肥料生產效率的研究。結果表明，多營養單吸附顆粒肥料的析出和揮發的影響明顯低于尿素，因此，多營養單吸附顆粒肥料能為植物的根部區域提供更多的營養，同時降低肥料成本。

國內(如在直轄市、市、縣、局)二級或三級廢水處理廠處理家畜(如豬、牛、雞的糞便處理)，商業和工業(如藥品加工、食品加工等等)的廢水而產生的液體和土壤廢棄材料很普遍。這些廢水處理廠產生的有機固體廢物材料中有未轉化的污泥，轉化污泥、部分轉化的污泥、液態污泥、脫水污泥等的形式。

廢水處理廠通常處理、然后分離有機肥料中的液體廢物。最初，有機廢物材料大約包含0.5％-10％重量百分比的固體，被稱為液態污泥。液態污泥可以使用各種類型的脫水設備來脫水，包括但不限于，真空過濾器、螺旋壓力機、板框式壓力機、帶式壓濾機和離心機，以形成約含重量百分比13％-45％固體成分的脫水污泥。

脫水過程中，化學脫水聚合物用來從有機廢物中最大限度地釋放水分。化學脫水聚合物是合成的有機絮凝劑，其可用固體電荷增大凝聚力，以提高有機污泥固體的凝固并加快釋放水分的速率，最終增加脫水材料中固體的濃度。化學脫水聚合物使具非流動狀態的材料變成高粘度的脫水材料，并難以泵送，同時，這些脫水材料還具有低氧化還原電位(ORP)，且具有氣味。

傳統的肥料制造工藝，在于生產肥料和/或將肥料混合和攪拌(例如，磷酸一銨(MAP)、磷酸二銨(DAP)、硫酸銨(AS)、磷銨硫酸、氮磷鉀混合物)，可以包括一種或多種材料進行反應，反應后的材料單獨或與其它肥料液體或固體一起粒化，并對粒化后的材料進行干燥或混合或攪拌。

在世界各地的工業化國家和發展中國家都需要增加作物產量、提高產量的同時提高質量、減少肥料氮的析出和揮發，同時回收磷和人類及動物產生的有機廢料。這些有機廢料主要來自國內污水處理廠收集的污泥、家禽糞便，以及工業廢水處理廠。這些工廠生產的脫水污泥一般是粘性的(粘度超過50萬厘泊，最大高達2,000,000厘泊)，這使得它很難直接從脫水污泥生產出無異味、燃燒無異質的流體產品。直接從脫水污泥生產的產品一般質量較差，不符合測定肥料物理特性手冊第二版(國際肥料發展中心(IFDC)二月，1993)規定的商業肥料的標準，以及美國作物營養協會(AAPFCO)規定的標準。此外，因為脫水污泥由不同的工廠生產，每個工廠的廢棄物和處理工藝有潛在的差別，因此脫水污泥基本上天生就是性質不同的。