[發明專利]來自污水污泥和動物糞便的營養物和能量回收

有效

• 申請號: 201880070445.3
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN111278776B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 馬蒂·尼明倫
• 申請（專利權）人: 芬蘭國家技術研究中心股份公司
• 主分類號: C02F11/10
• 分類號: C02F11/10;C02F11/13;C10K1/02;C10K1/10;C10J3/46;C10J3/54;C02F103/20
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

根據本發明的示例性方面，提供了一種通過結合干燥、熱氣化以及氨和磷回收的單元操作以有效方式從污水污泥和動物糞便中回收營養物和能量的方法。另外，提供了由回收的氨和磷中定制的肥料。

技術領域

本發明涉及以安全的方式處理污水污泥和動物糞便以從中同時回收營養物和能量。

背景技術

污水污泥和動物糞便是難以處理的材料，因此對環境的影響最小。此外，這兩種材料都含有高濃度的營養物，尤其是磷和氮，它們是水系統中最有害的污染物，導致湖泊和海洋嚴重富營養化。

通常，污水污泥以幾種不同的方式處理。發達國家最常見的技術之一是厭氧消化，從污泥中產生甲烷。然而，與原始污泥相比，消化殘余物仍是污泥，其中含有大部分的氮和磷以及大約一半的有機物質。該殘余物也可以用本發明處理。如今，大多數消化殘余物都用作肥料，但這并不是到處都可以接受的。水性消化殘余物的水很多，容易污染含高營養物質的水系統。另一個問題是污水污泥中的重金屬會導致土壤污染。此外，在厭氧消化(AD)中不會破壞引起嚴重疾病的藥物和危險微生物的殘留，它們也被視為高風險。處理污水污泥的另一種方法是堆肥。然而，堆肥的結果與除高水分外的AD殘余物具有相同的問題。

例如，WO 2014/094162描述了從污水污泥或肥料中回收營養物，并在一個或多個固液分離單元，氨汽提裝置和氣體洗滌單元中進行處理。從液體部分汽提氨并轉化成銨鹽溶液。這樣的溶液可以用作肥料產品或可以濃縮以產生鹽水。然而，直接汽提僅對于去除氨而不對例如有機氮有效。

US 2014/0033776涉及從厭氧消化器殘余物中回收有機物和營養物，并描述了從污泥中的液體中分離固體并將其干燥。可以將固體干燥以產生薄片和丸粒?；厥找后w中的氨，并將其用于生產濃酸性銨鹽溶液。

另一方面，CN 105670656公開了一種循環流化床熱解氣化爐，其包括例如污泥儲存料斗、爐體、灰密閉和冷卻塔、物料分配器、爐排、氣化區和燃燒區。該系統包括(A)脫水污泥，其中含水量為60％的污泥，(B)干燥污泥，粉碎，其中污泥的含水量為35％，將干燥污泥粉碎成粒徑為0-15mm的粉末；(C)將粉碎的粉末污泥轉移到循環流化床熱解并進行熱氣化過程。

Soerensen等人(2015年)公開了一項研究，包括干燥過程和對廢活性污泥進行熱氣化，然后從灰分中提取磷。

近來，更多的注意力集中在污水污泥的熱處理上。最常見的方法是焚化污泥，以蒸發水，消除藥物殘留和其他有害有機污染物并減少體積。但是，在焚化過程中，不僅會損失氨，而且還會形成氮氧化物，必須使用NOx去除設備對其進行控制。另外，磷實際上被完全氧化形成，這很難用作肥料。焚化更被視為一種消滅污水污泥而不是回收營養物或能量的方法。實際上，這意味著焚化作業幾乎完全基于入場費，而不是基于產品收入。焚化不支持使社會向循環經濟發展的目標。已經開發了從污水污泥(或AD中的殘余物)中回收氨的方法，甚至已經可以通過商業途徑獲得，但是這并不能解決整個問題，只有一小部分可以解決。干燥的污水污泥的氣化也已經開發出來，并且可以通過商業途徑獲得。然而，尚未開發出完全的營養物回收(包括磷和氨的回收)，并且氣化僅用于將有機物轉化為氣態燃料。已經開發出使用富含磷的灰分作為肥料，但是沒有從氣化產物氣中回收銨。

因此，需要用于處理污水污泥和動物糞便的新工藝概念和技術，以便回收營養物和能量，從而以有效和安全的方式利用有機餾分。

發明內容

本發明由獨立權利要求的特征限定。一些具體實施方式在從屬權利要求中限定。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于從污水污泥和動物糞便中回收營養物和能量的方法。

根據本發明的另一方面，所述方法結合了污水污泥和/或動物糞便的脫水，脫水餾分的熱氣化，以及從氣化餾分中回收氨、磷、熱和凈化氣體。

根據本發明的另一方面，由回收的氨和磷以期望的和可調節的N/P比生產肥料。