[發明專利]從殘留材料制備富營養型生物炭

在審

• 申請號: 201480028707.1
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105246862A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 貢納·賽琳
• 申請（專利權）人: 伊克巴蘭斯菲尼克斯公司
• 主分類號: C05F7/00
• 分類號: C05F7/00;C02F11/10;C05F3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 穆彬

技術領域

本發明涉及用于處理殘留產品以制備生物炭的方法。

背景技術

殘留產品例如淤渣或消化殘留物的各種不同的處理方式是已知的。比如，WO2011/128513中公開了一種方法，該方法包括采用厭氧消化過程處理城市固體廢物(MSW)的可生物降解餾分，以精煉MSW來制備甲烷。該方法包括以下步驟：a)送入城市固體廢物(MSW)進行預處理，從中分離并回收可生物降解餾分；b)將從步驟a)得到的可生物降解餾分送入厭氧消化過程，在此得到生物氣和液體廢棄物，并回收包含甲烷的生物氣；以及c)將步驟a)的從中分離了可生物降解餾分的廢物的剩余部分的至少一部分在熱解單元進行熱解。

另外，WO2010/135818中公開了從可熱解有機材料形成熱解生物碳的方法。該方法采用碳化循環，在整個循環中推進各個原料區段。據稱，該方法有利于用戶在整個循環中操縱原料的推進速率，按用戶所需選擇性地對來自熱解原料的揮發物進行收集，選擇性地將預定的原料區段暴露于收集的揮發物，并且進行熱回收和重新分配。該方法使得能夠獲得可定制的生物碳產品。

如上所述，本發明涉及加工和精煉殘留產品，例如淤渣、消化殘留物、廢物等，以制備富營養型生物炭的方法。本發明的一個目標在于提供一種既節省成本又能獲得優化的生物炭產品的方法，該生物炭產品不含多余的輸入物質，但同時又具有高含量的養分輸入，例如磷。

發明內容

上述目的通過處理殘留產品以制備生物炭的方法來實現，所述方法包括：

-提供殘留產品材料，所述材料至少包含磷；所述方法還涉及

-至少在低含氧環境中，在800-1100℃的溫度下對殘留產品材料進行熱處理，以分離至少還包含鎘(Cd)(如果存在)的料流中的揮發物，并制備至少包含磷的富營養型生物炭。

關于本發明的發明內容，除其他外可大致提到如下內容：

除磷以外，殘留產品材料還可包含數量可觀的其他植物營養素，例如鉀。

可以進一步說，“低含氧環境”的表述可以(例如)意味著或被定義為“沒有氧氣供應”或“沒有空氣供應”。因此，根據本發明的一個具體實施例，所述熱處理是熱解，其中熱解意味著沒有氧氣供應。

另外，應該指出的是，文中有時使用的“生物碳”是“生物炭”可能的同義詞。

還應該指出的是，“殘留產品”的表述根據本發明旨在表達所有可能的、經消化和未經消化的原始材料，例如淤渣、消化殘留物、廢物、糞肥等。

原始材料的干物質水平為15-40％，例如20-30％，如20-25％或25-30％，如約25％。

根據本發明，熱處理中的溫度范圍對于以下方面非常重要：破壞致病物質、有機殘留物如藥劑殘留物、激素和有機污染物；確保借助揮發性料流驅使重金屬如鎘(Cd)分離出；以及在生物炭產品中提供至少高養分含量磷(P)而不產生其他多余的副產品。此類多余的副產品為(如)多環芳烴(PAH)。如果熱處理中使用的溫度過低，則鎘不會蒸發，也不能夠分離。如果使用的溫度過高，磷也會與(如)鎘一起蒸發。此外，低含氧環境或差不多無氧的環境對于抑制PAH的形成是有意義的。

另外，當采用熱解或熱解類似的條件以及相對較高的溫度時，鎘的分離會好得多。比如，如果使用低氧環境和約850℃的熱解溫度，則所有的鎘都會出現在揮發性料流/分離出的氣相中。

CN1012173931中公開了動物糞肥碳肥料的制備方法。使用的原材料是動物糞肥。動物糞肥碳肥料的制備方法包括以下步驟：a.混合有機顆粒；b.干燥制粒；c.實施碳化處理；d.水冷；e.篩選；以及f.返混與制粒。據稱，通過在高溫和低氧環境下加熱動物糞肥，動物糞肥中包含的有機物會轉化成生物碳。

如上所述，根據本發明的方法中使用的溫度范圍對于確保揮發性料流的分離非常重要，所述揮發性料流帶有生物炭中不期望存在的物質。所述不期望存在的物質的一個重要例子是鎘。CN1012173931中未公開或提出溫度范圍與揮發物的分離，或它們的相關性。

另外，JP2006088020中公開了從污水淤渣獲得的碳化產品的穩定化處理方法。該方法包括對污水廢水處理后生成的濃縮淤渣中的脫水淤渣進行熱風干燥，再對干燥的淤渣進行干餾處理，以便制備碳化產品。將干燥作業之前或之后的脫水淤渣與能使有害物質穩定的無機化學品混合。