[发明专利]来自污水污泥和动物粪便的营养物和能量回收

说明书

根据本发明的示例性方面，提供了一种通过结合干燥、热气化以及氨和磷回收的单元操作以有效方式从污水污泥和动物粪便中回收营养物和能量的方法。另外，提供了由回收的氨和磷中定制的肥料。

技术领域

本发明涉及以安全的方式处理污水污泥和动物粪便以从中同时回收营养物和能量。

背景技术

污水污泥和动物粪便是难以处理的材料，因此对环境的影响最小。此外，这两种材料都含有高浓度的营养物，尤其是磷和氮，它们是水系统中最有害的污染物，导致湖泊和海洋严重富营养化。

通常，污水污泥以几种不同的方式处理。发达国家最常见的技术之一是厌氧消化，从污泥中产生甲烷。然而，与原始污泥相比，消化残余物仍是污泥，其中含有大部分的氮和磷以及大约一半的有机物质。该残余物也可以用本发明处理。如今，大多数消化残余物都用作肥料，但这并不是到处都可以接受的。水性消化残余物的水很多，容易污染含高营养物质的水系统。另一个问题是污水污泥中的重金属会导致土壤污染。此外，在厌氧消化(AD)中不会破坏引起严重疾病的药物和危险微生物的残留，它们也被视为高风险。处理污水污泥的另一种方法是堆肥。然而，堆肥的结果与除高水分外的AD残余物具有相同的问题。

例如，WO 2014/094162描述了从污水污泥或肥料中回收营养物，并在一个或多个固液分离单元，氨汽提装置和气体洗涤单元中进行处理。从液体部分汽提氨并转化成铵盐溶液。这样的溶液可以用作肥料产品或可以浓缩以产生盐水。然而，直接汽提仅对于去除氨而不对例如有机氮有效。

US 2014/0033776涉及从厌氧消化器残余物中回收有机物和营养物，并描述了从污泥中的液体中分离固体并将其干燥。可以将固体干燥以产生薄片和丸粒。回收液体中的氨，并将其用于生产浓酸性铵盐溶液。

另一方面，CN 105670656公开了一种循环流化床热解气化炉，其包括例如污泥储存料斗、炉体、灰密闭和冷却塔、物料分配器、炉排、气化区和燃烧区。该系统包括(A)脱水污泥，其中含水量为60％的污泥，(B)干燥污泥，粉碎，其中污泥的含水量为35％，将干燥污泥粉碎成粒径为0-15mm的粉末；(C)将粉碎的粉末污泥转移到循环流化床热解并进行热气化过程。

Soerensen等人(2015年)公开了一项研究，包括干燥过程和对废活性污泥进行热气化，然后从灰分中提取磷。

近来，更多的注意力集中在污水污泥的热处理上。最常见的方法是焚化污泥，以蒸发水，消除药物残留和其他有害有机污染物并减少体积。但是，在焚化过程中，不仅会损失氨，而且还会形成氮氧化物，必须使用NOx去除设备对其进行控制。另外，磷实际上被完全氧化形成，这很难用作肥料。焚化更被视为一种消灭污水污泥而不是回收营养物或能量的方法。实际上，这意味着焚化作业几乎完全基于入场费，而不是基于产品收入。焚化不支持使社会向循环经济发展的目标。已经开发了从污水污泥(或AD中的残余物)中回收氨的方法，甚至已经可以通过商业途径获得，但是这并不能解决整个问题，只有一小部分可以解决。干燥的污水污泥的气化也已经开发出来，并且可以通过商业途径获得。然而，尚未开发出完全的营养物回收(包括磷和氨的回收)，并且气化仅用于将有机物转化为气态燃料。已经开发出使用富含磷的灰分作为肥料，但是没有从气化产物气中回收铵。

因此，需要用于处理污水污泥和动物粪便的新工艺概念和技术，以便回收营养物和能量，从而以有效和安全的方式利用有机馏分。

发明内容

本发明由独立权利要求的特征限定。一些具体实施方式在从属权利要求中限定。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从污水污泥和动物粪便中回收营养物和能量的方法。

根据本发明的另一方面，所述方法结合了污水污泥和/或动物粪便的脱水，脱水馏分的热气化，以及从气化馏分中回收氨、磷、热和净化气体。

根据本发明的另一方面，由回收的氨和磷以期望的和可调节的N/P比生产肥料。