[发明专利]高价值有机增强的无机肥料

说明书

相关申请的引用

本申请要求2011年3月28日提交的美国临时申请号61/468,157、2011年12月9日提交的美国临时申请号61/569,007和2012年3月24日提交的美国临时申请号61/615,258的优先权，相同标题的全部及所述临时申请的全部通过引用具体且完整地予以结合。

背景

1. 发明领域

本发明涉及用于生产肥料的方法、系统和过程及通过这些方法生产的肥料产品。本发明还特别涉及具有预定浓度或缺乏氮、磷酸盐和/或钾的肥料的生产。

2. 背景描述

现今在美国，污泥估计以每年超过800万干公吨的速度产生，或对于每个个体大致产生约64干磅的生物固体。术语污泥已被替换为术语生物固体，其包括所有形式的城市废物，例如生活化粪池垃圾(domestic septage)、经收集或以别的方式实现废水处理的农场和工厂有机废物、下水道排水、制药废物(包括发酵和加工废物)、微生物消化物、食物废物和食物副产品、动物粪肥、消化的动物粪肥、有机污泥、生物体和微生物及其全部组合。几乎所有的工业废物进入城市污泥，或以别的方式在垃圾填埋场中被处置，或如在特殊行业中可能是普遍的一样。正如可预想的，所有形式的废弃材料均可并且通常的确以城市污泥结束，包括生物活性分子例如药物及其代谢产物、纸、塑料、金属和几乎所有形式的垃圾。

通常由市政当局通过现有基础设施例如下水道和其它类型的住宅和工业管道系统收集生物固体。所收集的材料被送往一个或多个称为废水处理厂的集中设施。在这些工厂中，水与固体分离，并通过纯化程序被运送以回收。固体或被燃烧，或用卡车运输以填埋，或通过驳船运输以倾倒入海洋。燃烧或焚化已变得更普遍，部分因为意识到未处理的生物固体的危险。总之，生物固体被设想为不仅仅是有害的化学品，而且也是生物活性化合物和病原体。存在为劳工和公众两者的安全起见而严格控制生物固体处理的联邦、州和地方条例。但是不论是燃烧还是填埋，这样的流程是极无效率和极其昂贵的。

燃烧破坏存在于生物固体中的大部分有害物质，但对环境损害的成本始终极大。已专门建造了焚化炉来处理城市废物。这些焚化炉产生巨大量的污染烟尘，破坏该设施周围数百平方英里以内的空气。放出的烟尘含有生物固体中存在的所有污染物，例如金属和其它不可燃组分。这些污染物沉积在田间和水体，在工厂周围和有时对工厂顺风向的遥远距离造成生态梦魇。虽然燃烧可产生能量，但是能量产生是十分低效的，需要巨大量的生物固体才变成有成本效益的。与所焚化的材料的量相比，所产生的能量无例外地少。甚至在燃烧后，留下必须清除和处置的巨量烟灰。与原始的生物固体相比，烟灰无论如何对环境都缺乏任何正面的影响，并且被简单和随意地填埋或倾倒入海洋中。总的来说，燃烧负面地增加生物固体处置对环境的影响，并持续未来许多年。

按照由美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency)确立的联邦标准，将已被处理至某种处理程度的生物固体归类为A类或B类。“A类”生物固体被视为不含可检出的病原体且作为用于动物或人类作物使用的肥料足够安全。病原体例如沙门氏菌属(Salmonella sp)细菌、粪大肠菌指示细菌、肠道病毒和有活力的寄生虫卵低于可检测水平。当在生物固体中检出病原体时，USEPA将这类经处理的生物固体归类为“B类”，这意味着与“A类”处理的生物固体相比，它们具有更低的标准。因为B类生物固体含有病原体指示剂—并因此有潜在的病原体，所以它们在以其可被应用于动物和人类作物的方式上受到限制。

第503部分的条例(联邦规章典集(Code of Federal Regulations)第40篇第503部分，通过引用结合到本文)列出了用于处理生物固体的6种备选方案，因此关于病原体可将它们归类为A类。备选方案1要求生物固体经历4种时间-温度方案之一。备选方案2要求生物固体加工满足pH、温度和风干要求。备选方案3要求当生物固体用其它方法处理时，必须证明该方法可减少肠道病毒和有活力的寄生虫卵，并且在病原体减少验证完成后，必须保持用于验证的操作条件。备选方案4要求在用未知方法处理时，在使用或处置生物固体时(或者在某些情况下，在准备使用或处置生物固体时)，检测生物固体的病原体。备选方案5要求用进一步减少病原体的方法之一处理生物固体。备选方案6要求用与进一步减少病原体的方法之一相当的方法(如经准许当局确定)处理生物固体。