[發(fā)明專利]從生物固體中回收可用產(chǎn)品的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380030983.7
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104718176A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尤金·F·德謝佐
• 申請（專利權(quán)）人: 諾瓦科技股份有限公司
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

發(fā)明領(lǐng)域

本公開發(fā)明涉及一種從生物固體中回收可用產(chǎn)品例如油和肥料的改進方法。

發(fā)明背景

廢水污泥的處理和處置對擁有污水處理系統(tǒng)的市政當局是一個困難而且昂貴的挑戰(zhàn)。通常，美國每年會產(chǎn)生大約650萬噸污泥(干基)(水環(huán)境聯(lián)合會，2008年)。這使得每年的處理成本超過10億美元。例如，里諾市和斯帕克斯市，人口大約300,000，每天產(chǎn)生3000萬加侖污水，120噸污泥以及18噸固體(干基)。

這些廢物中的絕大多數(shù)或者作為肥料進入垃圾填埋場，或者被焚燒，兩種方案都變的越來越昂貴，并且引起不同程度的環(huán)保問題(Dufreche等,2007年)。最近引起人們的關(guān)注的另一個選擇是將處理過的污泥作為能源。不同類型的污泥有明顯不同的組成成分。初沉污泥是從首次過濾和沉淀中得到的并且成分變化很大。活性和二級污泥是在需氧消化過程中產(chǎn)生的，其中含有細菌和其他微生物。消化污泥是在厭氧消化過程之后獲取的。由于其中含有在有氧環(huán)境下無法幸存的厭氧有機體，消化污泥是相對的良性物質(zhì)，易于處理和保存。幾項研究已經(jīng)測試了使用多種溶劑從不同種類的污泥中萃取油用于生物柴油產(chǎn)品，效果都很有限。本項目探索了使用消化污泥，而不是污水處理過程早期得到的污泥，和備選溶劑作為萃取油的來源的可行性。

在現(xiàn)有技術(shù)中有各種各樣的污水處理方法和處理廠。污水處理操作采用三個或四個不同的處理階段來除去有害污染物；根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署技術(shù)、工業(yè)和經(jīng)濟司的新聞通訊和技術(shù)出版物淡水處理系列第一期，“生物固體處理：對環(huán)境無害的處理污水處理廠污泥的方法”中繼續(xù)提到：“這些階段中的每一個都模擬并且加速了發(fā)生在自然界中的過程。

在現(xiàn)有技術(shù)中，報導(dǎo)了采用乙烷/甲醇/丙酮溶劑從活性污泥從萃取27.43wt％的油，但是只有活性污泥的4.41wt％可被皂化用于生物柴油生產(chǎn)(Dufreche等,2007年)。采用甲醇作為萃取溶劑和反應(yīng)劑，硫酸作為催化劑的原位酯交換反應(yīng)被報導(dǎo)將初沉污泥中的生物固體的14.5wt％轉(zhuǎn)化成生物柴油(Mondala等,2009年)。另一個研究報導(dǎo)了用索氏萃取法以及乙烷/甲醇/丙酮混合物作為溶劑從初沉污泥中生產(chǎn)了大約11.88wt％的生物柴油(Willson等,2010年)。

發(fā)明概述

從污泥中回收可用產(chǎn)品的方法已經(jīng)公開。將脫水污泥從污水處理廠轉(zhuǎn)移到干燥器。加熱萃取器中的達到預(yù)定量的溶劑，將污泥浸在加熱后的溶劑內(nèi)，連續(xù)不斷的加入溶劑以維持其在預(yù)定量。溶劑從非極性或者極性非質(zhì)子的溶劑組中選取，首選溶劑是乙酸乙酯。萃取器將溶劑維持在其沸點以下，最好在低于其沸點的10-20華氏度范圍內(nèi)。

最好萃取器內(nèi)的污泥從第一端流向第二端并且與溶劑的流動方向相反，這樣油水混合物在貼近第一端的固體入口處被移除，溶劑從第二端進入與對向流相反。最好在固體與溶劑相對流動的過程中，固體保持浸入在溶劑內(nèi)。溶劑蒸汽從第一端和第二端之間去除。

污泥要保持在溶劑中一段時期，直到足夠在溶劑內(nèi)產(chǎn)生濃度在5％-25％之間的油，在離開萃取器后，固體中溶劑的含量低于總?cè)軇┑?0％并且最好在10-30％之間。

油水混合物，一種油/溶劑的混合物，和固體一起在萃取器內(nèi)被溶劑分離，分離的油水混合物被轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器。油和溶劑在第一個蒸發(fā)器內(nèi)被分離，如果需要可選擇再轉(zhuǎn)移到附加的蒸發(fā)器內(nèi)，移除油中近80％-90％的溶劑，最好是70％–95％的溶劑。最好將萃取器中的廢熱用于將溶劑從溶劑/油的混合物中分離。蒸發(fā)器中的蒸汽可被收集起來，從溶劑中分離的水可被回收利用。

殘留固體移送到脫溶器以移除固體中殘留的溶劑然后干燥至含水率低于25％，最好在10％到15％之間。由此產(chǎn)生的固體可以被用作肥料，符合Code?40CFT?part?503A級品質(zhì)異常生物固體標準。

附圖簡述

圖1是描述整個過程的流程圖；

圖2是描述過程中溶劑的流程圖；

圖3是描述過程中油的流程圖；

圖4是描述在第一蒸發(fā)階段中油水混合物的流程圖；

圖5是描述過程中水的流程圖；

圖6是用Parr萃取器的萃取百分比圖表；

圖7是用索氏萃取器的萃取百分比圖表；

圖8是標準沸點曲線圖；

圖9是萃取過程中質(zhì)量平衡框圖；和

圖10是連續(xù)逆流萃取器的視圖；

圖11是采用6個因素和2個量級的析因設(shè)計實驗表；和

圖12是顯示圖11的萃取結(jié)果的擴展表格。

本發(fā)明的詳細描述

定義