專利名稱：生物有機(jī)增強(qiáng)的高價(jià)值肥料的制作方法
生物有機(jī)增強(qiáng)的高價(jià)值肥料相關(guān)申請(qǐng)的引用
該申請(qǐng)要求2009年10月30日遞交的標(biāo)題為“生物有機(jī)增強(qiáng)的高價(jià)值肥料”的美國臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)61/291205的優(yōu)先權(quán)，其通過引用特別地且整體地結(jié)合到本文中。背景
I.發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于肥料(尤其是高氮、有機(jī)增強(qiáng)的、無機(jī)、基于銨的、緩釋或控釋肥料)的連續(xù)流制造過程的系統(tǒng)、裝置和方法。本發(fā)明還涉及有利地利用混合化合物的放熱反應(yīng)以提高肥料的氮組成并提高對(duì)不需要大分子的分解。本發(fā)明進(jìn)一步降低溫室氣體排放量并且基本上是碳中和的。本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明方法產(chǎn)生的產(chǎn)品。 2.背景描述
對(duì)自市政廢水處理廠排放的生物固體的處理是嚴(yán)重且日益增加的問題。在1990年，美國環(huán)境保護(hù)局指出四口之家每天排放300-400加侖廢水而在2000年這個(gè)數(shù)字幾乎倍增。在美國，公有處理廠從該廢水中每年產(chǎn)生約770萬公噸干污泥(或“生物固體”，如這些市政污泥目前所被稱為的那樣)，即對(duì)于每個(gè)個(gè)體產(chǎn)生約64磅干生物固體。在聯(lián)邦規(guī)章典集的標(biāo)題40，257. 2部分(通過引用結(jié)合到本文)下的定義“污水污泥”和“污泥”和“生物固體”如下
“污水污泥”意指在處理廠處理生活污水期間產(chǎn)生的固體、半固體或液體殘余物。污水污泥包括但不限于生活廢物(domestic septage)、在初級(jí)、中級(jí)或高級(jí)廢水處理工藝中除去的浮渣或固體；和自污水污泥衍生的材料。污水污泥不包括在污水污泥焚化爐中燃燒污泥期間產(chǎn)生的灰燼或在處理廠初級(jí)處理生活污水期間產(chǎn)生的砂礫和殘?jiān)Ｎ勰嘁庵缸允姓?、商業(yè)或工業(yè)污水處理廠、供水處理廠或空氣污染控制設(shè)備產(chǎn)生的固體、半固體或液體廢物或具有類似特性和作用的任何其它這樣的廢物?！?br> 術(shù)語污泥還包括物質(zhì)例如(但不限于)市政脫水生物固體、生活廢物、加熱干燥的生物固體、制藥發(fā)酵廢物、有機(jī)產(chǎn)品的微生物消化物例如食品、食物副產(chǎn)品、動(dòng)物糞肥、經(jīng)消化的動(dòng)物糞肥、主要包含微生物的有機(jī)污泥及其任何組合。存在幾種類型的自污水和/或廢水處理產(chǎn)生的生物固體。這些主要包括生物固體、廢物活化的生物固體、巴氏殺菌的生物固體、熱處理的生物固體和有氧或厭氧消化的生物固體及其組合。這些生物固體可來自市政和/或工業(yè)來源。因此，生物固體可包含大分子，包括蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、碳水化合物和脂質(zhì)。生物固體可包含藥物化合物，包括來自其制造過程的廢品、抗生素、激素、激素樣分子、其它生物活性化合物和大分子。通常，但不充分地，生物固體僅脫水至通過化學(xué)和機(jī)械手段可能的最好程度。污水生物固體的含水量仍然非常高，并且以上列舉的不合乎需要的化合物中沒有一種被無效(neutralized) 0出自重力澄清器的典型生物固體可具有干固體含量為2%或者更少。在厭氧消化之后，固體含量可為約10%。已發(fā)現(xiàn)陽離子水溶性聚合物可用于引起固體與化學(xué)和物理結(jié)合的水之間的進(jìn)一步分離。陽離子聚合物處理的生物固體的過濾或離心通常得到含有一定范圍固體的糊狀生物固體餅。
干燥污水生物固體(至大于90%固體)已經(jīng)在美國和歐洲兩者實(shí)踐許多年。在約1965年之前，在美國進(jìn)行生物固體干燥以減少運(yùn)輸成本和尋求各種處理備選。在一些工廠，生物固體以粉末形式干燥并且細(xì)微顆粒消耗于焚燒爐或鍋爐的燃燒室中。在20世紀(jì)60年代后期，休斯敦和密爾沃基兩市開始銷售用作土壤改良劑和/或肥料的丸粒狀或顆粒狀干燥的生物固體。用于制造干燥丸粒狀生物固體的幾個(gè)另外的工廠建造于20世紀(jì)80年代和20世紀(jì)90年代；特別是在取消了由沿海城市向海洋傾倒生物固體之后。干燥并轉(zhuǎn)化為加熱干燥的生物固體丸粒肥料為對(duì)于垃圾填埋場和用于處理的土地受到限制的這些大都市區(qū)域的最佳選擇。然而，用于生物固體干燥設(shè)備需要的投資非常大，導(dǎo)致每噸干生物固體的市政費(fèi)用巨大。干燥和丸粒狀的常見生物固體為厭氧消化的市政污水。厭氧消化，如同名稱表明的那樣，涉及在厭氧條件下通過兼性細(xì)菌處理，以分解生物固體中的有機(jī)物質(zhì)。在規(guī)定的時(shí)間和溫度之后，得到相對(duì)不含可腐爛有機(jī)物質(zhì)的生物固體。通常，病原體保留在這樣的生物固體中，并且USEPA已將這樣處理的生物固體分類為“B類”，意指其比“A類”處理的生物固體具有更低的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)锽類生物固體含有病原體指示劑-并且因此為潛在病原體，其以其可被應(yīng)用于動(dòng)物和人類作物的方式受到限制。相比之下，根據(jù)USEPA標(biāo)準(zhǔn)，A類生物固體，例 如加熱干燥的生物固體丸粒以及本發(fā)明產(chǎn)物，未被限制作為動(dòng)物或人類作物使用的肥料。如果病原體(例如沙門氏菌屬細(xì)菌、糞大腸菌指示劑細(xì)菌、腸道病毒和活性蠕蟲卵)低于可檢測水平，則生物固體滿足A類命名。503部分的條款(聯(lián)邦規(guī)章典集的標(biāo)題40，503部分，通過引用結(jié)合到本文中)列出了用于處理生物固體的6種備選方案，因此它們可相對(duì)于病原體分類于A類中。備選方案I要求生物固體經(jīng)受4種時(shí)間-溫度方案中的一種。備選方案2要求生物固體處理滿足pH、溫度和空氣干燥要求。備選方案3要求在生物固體以其它方法處理時(shí)，其必須證明該方法可減少腸道病毒和活性蠕蟲卵，并且在病原體減少的示范完成之后必須保持用于該示范的操作條件。備選方案4要求在以未知方法處理時(shí)，在使用或處理生物固體時(shí)或在某些情況下準(zhǔn)備使用或處理時(shí)，測試生物固體的病原體。備選方案5要求生物固體以進(jìn)一步減少病原體的方法之一進(jìn)行處理。備選方案6要求生物固體以與進(jìn)一步減少病原體的方法(如經(jīng)許可機(jī)構(gòu)確定的)之一等價(jià)的方法進(jìn)行處理。A類病原體生物固體還必須具有糞大腸菌的密度為少于1000最大可能數(shù)(MPN)/克總固體(干重基準(zhǔn))或沙門氏菌屬細(xì)菌的密度為少于3 MPN/4克總固體(干重基準(zhǔn))。在以下時(shí)間之一必須滿足這兩個(gè)要求中的任何一個(gè)當(dāng)使用或處理生物固體時(shí)；當(dāng)生物固體準(zhǔn)備在袋或其它容器中出售或贈(zèng)送用于土地施用時(shí)；或者當(dāng)生物固體或衍生的材料被制備以滿足特殊品質(zhì)(Exceptional Quality)生物固體的要求時(shí)。施用于土地的所有生物固體必須滿足污染物的上限濃度，所述污染物包括10種重金屬污染物砷、鎘、鉻、銅、鉛、汞、鑰、鎳、硒和鋅。如果超過這些重金屬中任何一種的限度，則在未包括顯著限制下，不可施用于土地。特殊品質(zhì)(EQ)為503部分第7條款的USEPA指南中用于表征生物固體的術(shù)語，所述生物固體滿足低污染物和A類病原體減少(實(shí)質(zhì)上不存在病原體)限制并且具有減少水平的吸引媒介物(vector)的可降解化合物。病原體減少發(fā)生于媒介物吸引減少之前或同時(shí)，除了當(dāng)滿足pH調(diào)節(jié)、百分比固體媒介物吸引、注射或摻入選擇(incorporation option)時(shí)。最后，當(dāng)生物固體施用于土地時(shí)，必須滿足媒介物吸引減少。通常，這通過將生物固體產(chǎn)物干燥至大于90%固體的水平實(shí)現(xiàn)。僅干燥的生物固體，與加熱干燥的丸粒一樣，即使干燥至大于90%固體，對(duì)于農(nóng)業(yè)使用具有若干缺點(diǎn)。生物固體具有低施肥價(jià)值，通常具有氮含量僅為約2-5%。每單位氮的貨運(yùn)和施用成本高。加熱干燥的生物固體通常具有難聞的氣味，特別是當(dāng)潮濕時(shí)。而且，干燥的丸粒具有低的密度和硬度并且當(dāng)摻合其它的市售肥料時(shí)，丸?？煞指舨⑵扑榍铱刹慌c其它更致密成分均勻散布于田地。與生物固體的使用有關(guān)的難聞氣味，除非被充分處理，否則在進(jìn)一步加工處理富含氮的肥料產(chǎn)品期間將繼續(xù)存在，并可繼續(xù)存在于最終產(chǎn)品中。這使得以下復(fù)雜化將合適的肥料加工廠放置在不靠近居住區(qū)的位置。另外，生物固體必須運(yùn)輸?shù)母L距離增加處理該廢品的成本和物流。目前生物固體增強(qiáng)的肥料的另一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)材料變得潮濕時(shí)細(xì)菌作用可持續(xù)，并且在儲(chǔ)存條件下材料的溫度可上升至自燃點(diǎn)。因此，除了特殊市場(其重視其用于摻合肥料中的土壤改良劑或填充劑的有機(jī)含量)之外，相對(duì)不太需要加熱干燥的生物固體產(chǎn)品。在許多情況下，市政當(dāng)局必須支付運(yùn)費(fèi)，或者可為使用該材料的商業(yè)栽培者提供其它刺激方案。然而，這通常仍然比備選處理方案更加經(jīng)濟(jì)。
農(nóng)業(yè)肥料的市場價(jià)值主要地基于其含氮量。需要實(shí)際、安全和經(jīng)濟(jì)的方法，用于將生物固體的含氮量增加至接近市售礦質(zhì)肥料含氮量的水平，例如8-20%。如果可制造這樣的生物固體肥料，那么生物固體產(chǎn)品的總價(jià)值和產(chǎn)品需求將可能會(huì)增加。另外，正確制造的生物固體肥料將具有優(yōu)勢其許多氮將屬于緩釋型。緩釋或控釋肥料為這樣的肥料，其中養(yǎng)分(例如氮)可以以比來自傳統(tǒng)肥料(例如尿素、硫酸銨和磷酸氫二銨)的速效氮慢得多的速率在土柱中被利用。這是非常期望的并且在整個(gè)植物生長周期給植物提供氮，意味著需要更少的氮施用于土壤或作物，從而減少潛在的環(huán)境污染和減少肥料使用的成本。傳統(tǒng)無機(jī)制造的緩釋氮肥的價(jià)格為普通礦質(zhì)氮肥的許多倍。在自其生物固體生產(chǎn)含有高氮生物固體的肥料的情況下，市政當(dāng)局對(duì)于其生物固體處理計(jì)劃將享有公共和監(jiān)管支持。這樣的計(jì)劃將確保定期清除其脫水或干燥的生物固體，例如通過將生物固體再循環(huán)成為高氮肥料，其然后可直接銷售至成熟的國家肥料分銷行業(yè)，從而消除傳統(tǒng)上與生物固體處理計(jì)劃有關(guān)的主要問題之一。之前曾嘗試達(dá)到這些目的中的一些。美國專利第3942970、3655395、3939280、4304588和4519831號(hào)描述了用于將污水生物固體轉(zhuǎn)化為肥料的方法。在這些方法中的每一種，用生物固體原位形成尿素/甲醛縮合產(chǎn)物。因此，這些方法需要處理甲醛，甲醛為高毒性催淚劑并且為疑似致癌劑。其它方法需要不易于并入到現(xiàn)有污水處理設(shè)備的昂貴的加工設(shè)備和/或特殊條件(參見日本專利第58032638號(hào)；法國專利第2757504號(hào))。用于增加生物固體中氮的簡單方法可為在干燥和丸粒化前向濕的生物固體中摻合市售氮肥材料。對(duì)于農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，僅有一些高氮肥料是經(jīng)濟(jì)的。實(shí)例包括氨(82 wt. %N)、尿素(46 wt. % N)和硝酸銨(33.54 wt. % N)。氨具有高揮發(fā)性并且對(duì)于將其排放到大氣中受到嚴(yán)格監(jiān)管。尿素為固體，其很容易吸附水分并且使得污泥更難以干燥。如果其未被正確制備，尿素亦高度易于被生物固體中微生物和酶分解為氨，導(dǎo)致氮損失和氣味問題。硝酸銨為強(qiáng)氧化劑并可導(dǎo)致潛在爆炸問題，這幾乎使該肥料自2000年之后從商業(yè)市場退出。所有這些肥料具有高含氮量，但是少于用于與無特殊處理的生物固體混合的理想含氮量。其它參考文獻(xiàn)例如歐洲專利第0143392號(hào)、日本專利第9110570號(hào)和“Granulation of Compost From Sewage Sludge. V. Reduction of Ammonia EmissionFrom Drying Process”，Hokkaidoritsu Kogyo Shikenjo Hokoku, 287, 85-89 (1988))未能公開酸與硫酸銨添加的用途并且沒有論述在酸條件下鋼工藝設(shè)備的腐蝕問題。在過去的三十年內(nèi)，生物固體的堿性穩(wěn)定作用已經(jīng)成為將生物固體有益地制備為有用材料的標(biāo)準(zhǔn)和成功方法，所述有用材料可主要用作土壤調(diào)節(jié)材料。因?yàn)檫@些堿性穩(wěn)定的生物固體產(chǎn)品具有高碳酸鈣當(dāng)量，其已作為農(nóng)用石灰或農(nóng)用石灰材料，通常作為農(nóng)場土壤管理策略中碳酸鈣的替代物生產(chǎn)和銷售。由于該用途，這些材料的價(jià)格已經(jīng)受限于僅幾美元/噸產(chǎn)品。然而，運(yùn)輸成本高，這在很大程度上是由于材料的顯著含水量。最高50%的水量使得運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)上和地理上局限于接近其處理源的區(qū)域。因此，長期需要通過增加其含氮量，和增加散布能力來增加污水生物固體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)際手段以及需要處理這些材料，使得其被轉(zhuǎn)化為具有物理和化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分性質(zhì)的商品肥料，使得其可在國家和國際商品肥料市場擁有顯著價(jià)值。一系列美國專利，美國專 利第5984992、6159263、6758879和7128880號(hào)描述了采用來源于田納西流域管理局的管道交叉式反應(yīng)器(pipe-cross reactor),用生物固體制備的高氮有機(jī)增強(qiáng)的硫酸銨肥料的生產(chǎn)方法。管道、三通管和管道交叉式反應(yīng)器由IFDC在Fertilizer Manual (1998)，第440頁中定義為“管式反應(yīng)器主要包含一定長度的耐腐蝕管道(約5-15 m長)，通過類似三通管的管道配置向其一端同時(shí)加入磷酸、氨并通常加入水，因此名為‘三通反應(yīng)器’”。三通反應(yīng)器經(jīng)TVA改進(jìn)，亦通過位于磷酸入口對(duì)面的另一個(gè)管道入口接收另外的硫酸流，使得該單元為“交叉”配置并因此名為“管道交叉式反應(yīng)器”。IFDC Fertilizer Manual_ (1998)和 Fertilizer Technical Data Book (2000)兩者指的是管道交叉式反應(yīng)器。管道交叉式反應(yīng)器向造粒機(jī)成型裝置傳送濃縮的混合物并且比其它裝置更有效地自肥料混合物蒸發(fā)不需要的水，但是這些參考文獻(xiàn)證實(shí)對(duì)于改進(jìn)的需要盼望已久，表明管道交叉式反應(yīng)器的缺點(diǎn)之一是在管道內(nèi)部結(jié)垢，這可導(dǎo)致堵塞。由該組專利(美國專利第5984992、6159263、6758879和7128880號(hào))教導(dǎo)的方法因與以下相關(guān)的問題而受阻這些狹窄的(相對(duì)于其長度)反應(yīng)“管道樣”反應(yīng)器配置在操作期間堵塞，和難以控制所述管道交叉式反應(yīng)器中混合物的反應(yīng)溫度和壓力和保留時(shí)間。這些管道交叉式反應(yīng)器相對(duì)于其長度為狹窄的，例如直徑最多為6-8英寸并且長度通常為15英尺或者更長。由于在所述反應(yīng)器中來自生物固體積累或來自加熱期間的破壞造成的堵塞，實(shí)施有機(jī)增強(qiáng)的硫酸銨肥料制造的工廠常常必須關(guān)閉和拆解管道交叉式反應(yīng)器，使得在反應(yīng)器的內(nèi)部反應(yīng)側(cè)常用的Teflon 涂層熔化并毀掉。此外，管道交叉式反應(yīng)器的使用具有顯著缺點(diǎn)，即具有非常短的反應(yīng)器保留時(shí)間(通常少于20秒)，這在制造傳統(tǒng)肥料像硫酸銨中是有利的，但當(dāng)偶聯(lián)于生物固體的同步過程時(shí)是不利的。當(dāng)3種材料輸入通過該反應(yīng)器時(shí)，這樣短的處理時(shí)間增加了未經(jīng)處理或非均勻混合的可能性。亦為限制性的是對(duì)所述管道交叉式反應(yīng)器中的大氣壓力缺乏控制，因?yàn)檫@些反應(yīng)器具有通常直接進(jìn)入造粒機(jī)的開放式排放(open-ended discharge)。相關(guān)但是明顯不同于缺乏內(nèi)部壓力控制,管道交叉式反應(yīng)器亦對(duì)通過反應(yīng)器的混合物幾乎沒有溫度控制至沒有溫度控制。Robinson的美國專利第4743287號(hào)描述了依次使用兩個(gè)反應(yīng)容器以向低或中等氮濃度(4重量％氮-最大氮濃度為10重量％的范圍)的氮肥加入有機(jī)生物固體的方法。Robinson使用其第一反應(yīng)容器以達(dá)到非常低的混合物pH值(pH O. 2-1. 5)，以對(duì)存在的分子實(shí)現(xiàn)水解和制備用于在第二反應(yīng)容器中反應(yīng)的混合物。Robinson的確指出可使用單一反應(yīng)器，但是僅在批量配置而不是在連續(xù)流制造方法中。Robinson還指出，酸和氨可不以任何順序注射，但是必須依次注射。該專利描述了與管道交叉式反應(yīng)器相比較能夠用相對(duì)長的保留時(shí)間達(dá)到高壓(30 psig)的反應(yīng)容器。然而，Robinson未能滿足對(duì)新穎實(shí)用的連續(xù)流動(dòng)法的需要，該方法在確定的溫度、壓力和反應(yīng)保留時(shí)間的優(yōu)勢下制造高氮(大于8 wt. %氮)和含有生物固體的肥料產(chǎn)品。因此，迫切需要用于處理生物固體的有效、高效和經(jīng)濟(jì)的方法。概述
本發(fā)明克服與目前的策略和設(shè)計(jì)有關(guān)的問題和缺點(diǎn)，并且提供用于將生物固體處理為安全且市售可行的自然緩釋肥料的新工具和方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及用于連續(xù)處理生物固體的方法，所述方法包括形成脫水生物固體與一種或更多種第一酸的酸化糊狀物(paste);向壓力容器中加入酸化糊狀物使得壓力容器保持頂空，其中頂空具有預(yù)定的壓力；向壓力容器中加入一種或更多種第 二酸和一種或更多種堿以與酸化糊狀物混合并形成混合物；在保留時(shí)間內(nèi)使混合物經(jīng)受溫度和壓力，其中混合物的溫度和含水量由頂空壓力確定；自壓力容器除去混合物；并干燥混合物以形成經(jīng)處理和干燥的生物固體。可采用的生物固體包括以下的一種或更多種市政生物固體、加熱干燥的生物固體、制藥發(fā)酵廢物、有機(jī)產(chǎn)品的微生物消化物、食品、食物副產(chǎn)品、動(dòng)物糞肥、經(jīng)消化的動(dòng)物糞肥、有機(jī)生物固體、含有微生物的生物固體，或其組合。脫水生物固體優(yōu)選地通過使生物固體經(jīng)受過濾、離心、壓力或其組合而產(chǎn)生。優(yōu)選地，所述一種或更多種第一酸至少包含50%或者更高，并且更優(yōu)選54%濃度下的磷酸。優(yōu)選地，所述酸化糊狀物具有PH為pH 2-6，并且更優(yōu)選為pH 3-4。亦優(yōu)選地，所述一種或更多種第二酸包含磷酸、硫酸或兩者，并且所述一種或更多種堿包含無水或含水氨。更優(yōu)選地，所述一種或更多種第二酸包含硫酸或硫酸與磷酸兩者，并且PH為小于pH 2且更優(yōu)選小于pH I。優(yōu)選地所述一種或更多種堿為無水氨并且將PH增加至pH 2. 5-4或者更高。一種或更多種第二酸和一種或更多種堿與酸化糊狀物一起在混合物中發(fā)生放熱反應(yīng)。施加于混合物的壓力防止沸騰并使整個(gè)反應(yīng)平息，使得溫度對(duì)生物固體中的大分子具有最大效應(yīng)。優(yōu)選地在沒有外部加熱的情況下發(fā)生放熱反應(yīng)并且將混合物保持在230 °F或者更高的溫度。任選地，可向混合物中加入一種或更多種高鐵酸鹽和/或一種或更多種氧化劑。優(yōu)選地，所述一種或更多種高鐵酸鹽為高鐵酸鈣、高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、七水硫酸亞鐵或其組合。亦優(yōu)選地，所述一種或更多種高鐵酸鹽由固態(tài)氫氧化鈉與次氯酸鈉和氯化鐵的反應(yīng)形成。所述一種或更多種氧化劑優(yōu)選為過氧化氫、次氯酸鈣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、二氧化氯、臭氧、氧氣或其組合。壓力容器中混合物的保留時(shí)間優(yōu)選為30分鐘或者更少，更優(yōu)選為15分鐘或者更少，并且甚至更優(yōu)選為10分鐘或者更少。酸度、壓力、流速、PH和堿注入速度中的一個(gè)或更多個(gè)優(yōu)選通過閉環(huán)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行控制以保持預(yù)定的反應(yīng)溫度。亦優(yōu)選地，將生物固體通過壓力容器連續(xù)加工處理，從而連續(xù)形成經(jīng)處理和干燥的生物固體。經(jīng)處理和干燥生物固體中的大分子部分或優(yōu)選完全被水解、變性和/或滅菌。生物固體中的有機(jī)材料可包括藥物化合物、抗生素、激素、激素樣分子、生物活性化合物、大分子、碳水化合物、核酸、脂肪、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)中的一種或更多種或其組合。優(yōu)選地經(jīng)干燥混合物的磷酸鹽含量為0. 5%-4%，并且含氮量通過向反應(yīng)容器中加入的氨水來提高。優(yōu)選地，向混合物中加入成粒劑，然后干燥形成干燥和顆粒狀混合物。方法還可包括粉碎經(jīng)干燥和顆?；旌衔锊⑹垢稍锖皖w粒化混合物通過一個(gè)或更多個(gè)篩以分離預(yù)定大小的顆粒。干燥的顆粒還可用涂布劑涂布，將涂布劑施用于冷卻裝置中的顆粒，所述冷卻裝置使干燥和顆?；旌衔锢鋮s至140 °F或者更低的溫度。優(yōu)選冷卻裝置為流化床、氨冷凍器或轉(zhuǎn)鼓。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及如以上描述的方法并且包括使反應(yīng)混合物通過第
二壓力容器。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及方法，所述方法還包括向壓力容器中的混合物加入一種或更多種植物養(yǎng)分。優(yōu)選的植物養(yǎng)分包括尿素、硝酸銨、硫酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、尿素硝酸銨、液體尿素、鉀堿、氧化鐵、可溶性鐵、螯合鐵及其組合。還可向混合物中加入一種或更多種硬化劑。優(yōu)選的硬化劑包括氧化鐵、明礬、凹凸棒石粘土、工業(yè)糖蜜、lignon、木質(zhì)素磺酸鹽、脲甲醛聚合劑及其組合。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案包括用于處理生物固體的方法，所述方法包括將脫水 的生物固體與酸混合形成混合物；將混合物和蒸汽注入到含有加壓頂空的壓力容器中；在保留時(shí)間內(nèi)使混合物經(jīng)受預(yù)定的溫度和壓力，其中混合物的溫度和含水量由頂空壓力確定；在保留時(shí)間之后自壓力容器除去混合物；并干燥混合物。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及通過本發(fā)明方法處理和加工的生物固體。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及用于將生物固體加工成肥料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一混合器，其將生物固體與濃酸和氧化劑摻和并將生物固體轉(zhuǎn)化為可泵送糊狀物；具有頂空壓力的壓力容器，其自第一混合器接收可泵送糊狀物，其中壓力容器將可泵送糊狀物保持在如通過頂空壓力確定的預(yù)定壓力和溫度下，并且保持一段時(shí)間；第二混合器，自壓力容器接收可泵送糊狀物，其中可泵送糊狀物與硬化劑混合；和造粒機(jī)，以使硬化的糊狀物破碎成丸粒狀肥料。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器，其中將通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽注入到第一混合器中。還優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括多個(gè)閥以控制蒸汽水平、混合物水平、溫度、加壓器(presser)、pH和氮水平中的至少一個(gè),其中自設(shè)備的空氣排放小于30 CFM。所述系統(tǒng)還包括氨蒸發(fā)器和袋濾室干燥器。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及用于按照本發(fā)明方法加工處理生物固體的壓力容器，所述容器包括頂空和控制頂空壓力的多個(gè)閥，其中頂空壓力確定容器中生物固體的溫度和含水量，并且還包括指示壓力容器中生物固體的溫度、壓力、PH和含氮量中一個(gè)或更多個(gè)的計(jì)量器。本發(fā)明的其它實(shí)施方案和優(yōu)勢在隨后的描述中部分地被闡述，并且部分地可根據(jù)該描述而清楚明了，或者可在本發(fā)明的實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)。附圖
描述
圖I.生物固體肥料廠流程圖。圖2.壓力容器反應(yīng)水解器。圖3.氨和硫酸注入水解器的細(xì)節(jié)。圖4.生物固體肥料廠氣流的圖表。發(fā)明描述
生物固體，尤其是來自廢水處理呈污水污泥形式的生物固體，造成主要的處理問題和社區(qū)費(fèi)用。傳統(tǒng)的處理導(dǎo)致具有氣味和潛在病原體問題的脫水生物固體?；蛘?，加工處理可產(chǎn)生經(jīng)燃燒或運(yùn)送到處理站點(diǎn)的細(xì)粉。生物固體加工處理還可包括熱處理以滅活微生物及其它潛在的污染材料。認(rèn)為這些所處理的生物固體是低價(jià)值肥料并分散在作物和大型農(nóng)業(yè)區(qū)域。所有這些解決方案不能令人滿意并且已經(jīng)嘗試將生物固體滅菌用作肥料，且獲得極小成功。已經(jīng)意想不到地發(fā)現(xiàn)，可自未加工和半加工的生物固體有效率地制造高價(jià)值肥料。效率包括用來自銨以及可能的其它氮源的氮增強(qiáng)的連續(xù)流制造過程。本發(fā)明還利用因生物固體的初級(jí)加工導(dǎo)致的觸變性質(zhì)。初級(jí)加工的劇烈攪拌、混合或其它剪切作用產(chǎn)生可泵送流體。本發(fā)明優(yōu)選地包括發(fā)生放熱反應(yīng)，其分解和破壞大分子。方法優(yōu)選地包括通過加入氣味控制劑和氣味控制處理步驟來控制不需要的氣味。用于本發(fā)明方法的制造設(shè)備將所需要的水量以及總功率利用和所形成的廢物副產(chǎn)品的量減至最小。因此，制造可具有一定規(guī)模以滿足工廠所在的具體社區(qū)大小的需要。該按需制造的設(shè)計(jì)使得生物固體加工/肥料制造廠可加工少于3噸/小時(shí)的脫水生物固體或按比例擴(kuò)大為更大的廠(例如最多10-12噸/小時(shí)或者更多)。該按規(guī)模分級(jí)的特征減少成本，允許可互換設(shè)備和物流運(yùn)行的效率以及總體債務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化。本發(fā)明的制造廠優(yōu)選考慮相鄰的存儲(chǔ)設(shè)備。由于臨近，運(yùn)輸物流得以簡化或取消從而減少產(chǎn)品的運(yùn)輸成本以及輸入生物固體的運(yùn)輸成本。本發(fā)明優(yōu)選提供氣味控制系統(tǒng)，以確保社區(qū)接受制造廠并且促進(jìn)滿足USEPA標(biāo)準(zhǔn)以及使該方法更加有效，這通 過自植物的加工空氣捕獲和加入有價(jià)值的氮或其它潛在和/或難捕捉的植物養(yǎng)分來進(jìn)行。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及盡可能接近處理廠加工處理生物固體，將潛在有害化合物的運(yùn)輸和潛在泄漏減至最小。這通過直接從廢水處理廠獲取生物固體來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，將生物固體脫水至18-30%固體含量。通過利用許多類型脫水生物固體的觸變性質(zhì)，以呈現(xiàn)糊狀物或糊狀、可泵送流體的性質(zhì)，將生物固體泵送至搗泥機(jī)。該可泵送生物固體優(yōu)選初始通過自在線加熱器注入蒸汽、水和熱量來調(diào)節(jié)，以進(jìn)一步增強(qiáng)生物固體的流動(dòng)，以便在雙軸搗泥機(jī)中進(jìn)一步調(diào)節(jié)。在這個(gè)初始搗泥機(jī)中，將生物固體與化學(xué)添加劑例如氧化劑徹底混合或摻和，用于初始?xì)馕犊刂坪椭苽溆糜谠趬毫θ萜髦蟹磻?yīng)的生物固體。在該步驟中，生物固體的初始酸化和氣味控制還通過以下實(shí)現(xiàn)注入50%或更大濃度并且優(yōu)選54%濃度的黑色或農(nóng)用級(jí)磷酸。加入該磷酸使得肥料顆粒中的最終磷酸鹽濃度在O. 5%-6%之間，并且優(yōu)選在I. 5%-4%之間，且更優(yōu)選在2%-3%之間。另外，可向該搗泥機(jī)中加入一種或更多種植物養(yǎng)分，以提高作為肥料制備的生物固體糊狀物的組成。還可加入七水硫酸亞鐵以促進(jìn)生物固體糊狀物的額外純化。在生物固體從第一搗泥機(jī)出來之后，將其泵送至壓力容器中，其中將液氨和硫酸注入到生物固體中，導(dǎo)致放熱反應(yīng)并優(yōu)選為劇烈的放熱反應(yīng)。以允許與所調(diào)節(jié)的酸性生物固體糊狀物和氨發(fā)生劇烈連續(xù)放熱反應(yīng)的方式構(gòu)造壓力容器。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，在溫度超過230 T (110C)下通過壓力容器的保留時(shí)間為最多15分鐘。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，整個(gè)反應(yīng)過程受到閉環(huán)計(jì)算機(jī)控制的控制，所述閉環(huán)計(jì)算機(jī)控制通過加入硫酸、氨、植物養(yǎng)分、PH調(diào)節(jié)劑和壓力控制連續(xù)監(jiān)測和調(diào)節(jié)放熱反應(yīng)。優(yōu)選的控制機(jī)制通過調(diào)節(jié)壓力容器中生物固體上面的頂空壓力來進(jìn)行。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將該頂空壓力控制在35-80 psig之間(或者更高)，更優(yōu)選為62 psig，這調(diào)節(jié)壓力容器中的混合物水平并從而控制從該容器出來的混合物流出。該壓力水平的其它實(shí)施方案已經(jīng)在低至20 psig和高至60 psig的壓力下實(shí)施。進(jìn)行整個(gè)過程而不需要另外施加熱量或者將生物固體進(jìn)出壓力容器的連續(xù)流動(dòng)停止。生物固體由于在水解容器中的溫度、壓力、混合和保留時(shí)間而導(dǎo)致所調(diào)節(jié)生物固體的組分經(jīng)受部分或完全水解、變性、滅菌或其組合。在從壓力容器的上部(優(yōu)選容許生物固體上面25%的頂空體積)出來時(shí)，所調(diào)節(jié)的生物固體反應(yīng)混合物進(jìn)入第二搗泥機(jī)，其中對(duì)生物固體進(jìn)行最終調(diào)節(jié)準(zhǔn)備干燥。此時(shí)PH優(yōu)選為約5. 5-約7，并且更優(yōu)選6. 2。氣味控制劑可自初始流連續(xù)加入到第一搗泥機(jī)，通過壓力容器，并且到最后的搗泥機(jī)加工過程。在通過第二搗泥機(jī)加工處理之后，對(duì)所處理生物固體進(jìn)行進(jìn)一步干燥、造粒、篩選、包裝和循環(huán)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在自第二搗泥機(jī)出來時(shí)，生物固體進(jìn)入造粒機(jī)，形成經(jīng)加工完成高氮肥料的丸粒/顆粒。然后將其通過旋轉(zhuǎn)干燥器處理，進(jìn)一步干燥生物固體肥料至少于1%含水量。在從旋轉(zhuǎn)干燥器出來時(shí)，對(duì)生物固體肥料的大小進(jìn)行進(jìn)一步篩選并分開為產(chǎn)品，即篩下和篩上的顆粒組。篩下粒循環(huán)回到第二搗泥機(jī)的入口。篩上粒被送至錘式粉碎機(jī)，其中其被粉碎并然后循環(huán)回到第二搗泥機(jī)的入口。在離開篩選過程之后，將生物固體肥料顆粒加工通過旋轉(zhuǎn)式冷卻器，其中生物固體肥料被冷卻。肥料顆粒騰空進(jìn)入最后的拋光篩以除去篩下?；蛟诶鋮s過程中產(chǎn)生的粉塵。在加工通過拋光篩之后，產(chǎn)物 通過涂布鼓，其中加入抑制粉塵的涂布劑。然后將生物固體肥料儲(chǔ)入倉庫準(zhǔn)備散裝運(yùn)送或隨后包裝。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案為空氣拋光系統(tǒng)，其將在冷卻過程產(chǎn)生的熱空氣連續(xù)循環(huán)至干燥階段，導(dǎo)致用于加工的燃料使用和廢氣減少。將從篩和設(shè)備吸取的空氣在集塵器中凈化、通過換熱器冷卻并作為進(jìn)氣重新用于冷卻器。自冷卻器排出的熱空氣再次于集塵器中凈化。經(jīng)凈化、加熱的空氣用作旋轉(zhuǎn)干燥器的進(jìn)氣。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，液氨注入線通過置于干燥器排出空氣流中的換熱器。在換熱器中氨經(jīng)蒸發(fā)和過熱并然后用于反應(yīng)器，這增加該過程關(guān)鍵化學(xué)反應(yīng)區(qū)的能量并顯著減少干燥所需要的燃料能源。在該換熱器的另外益處方面，干燥器排出空氣流通過氨蒸發(fā)被部分冷卻，從而減少排氣處理系統(tǒng)中的冷卻負(fù)載。本發(fā)明生物固體加工處理的輸出為高氮緩釋的生物固體肥料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明產(chǎn)生16-2-0-17-1-15 (鈉-磷-鉀-硫-鐵-有機(jī)物)緩釋顆粒肥料，其為99%干的并且超過美國環(huán)境保護(hù)局(USEPA) A類要求和特殊品質(zhì)(EQ)標(biāo)準(zhǔn)。16%控釋有機(jī)氮組分有助于在需要時(shí)和需要之處在根區(qū)結(jié)合氮。與傳統(tǒng)或常規(guī)的肥料制造實(shí)踐相比較，本發(fā)明包含重大改進(jìn)，在傳統(tǒng)或常規(guī)的肥料制造實(shí)踐中大型制造設(shè)備位于盡可能遠(yuǎn)離社區(qū)的位置，從而需要將輸入材料經(jīng)長距離運(yùn)送以使工廠運(yùn)轉(zhuǎn)。該問題的一個(gè)恰當(dāng)實(shí)例為位于阿肯色州海倫娜的生物固體-肥料轉(zhuǎn)化廠，該廠實(shí)施了在美國專利第5984992、6159263、6758879和7128880號(hào)中教導(dǎo)的制造方法。就該肥料制造廠而言，將含有70%-80%之間水的生物固體從包括紐約市和西切斯特郡的紐約地區(qū)運(yùn)送至該設(shè)備。這種運(yùn)輸需求給制造過程增加了巨大成本。本發(fā)明通過將實(shí)施該制造方法必要的實(shí)體設(shè)備置于鄰近或接近于生物固體源而消除了這種類型的問題。所述源通常為市政廢水處理廠。例如，本發(fā)明方法具有如下優(yōu)勢其可與其它不相關(guān)的銨生產(chǎn)設(shè)備對(duì)接。那些設(shè)備可與不相關(guān)的商業(yè)企業(yè)例如尼龍或鋼生產(chǎn)有關(guān)。在這兩種行業(yè)中熱的硫酸銨作為產(chǎn)品制造的副產(chǎn)品產(chǎn)生。通過將本發(fā)明的加工設(shè)備共同置于這些類型的位點(diǎn)，其它不需要的副產(chǎn)品例如硫酸銨不需要運(yùn)走，而是可直接用于制造本發(fā)明的肥料。本發(fā)明允許處理大多數(shù)的任何有機(jī)生物固體材料,例如市政脫水生物固體、生活廢物、制藥發(fā)酵廢物和其它有機(jī)產(chǎn)品的微生物消化物例如食品和/或動(dòng)物糞肥或經(jīng)消化的動(dòng)物糞肥等等。這些生物固體通常為12-40%固體并且優(yōu)選為18-30%之間的固體。該處理過程可優(yōu)選導(dǎo)致產(chǎn)生合適的干燥度、硬度和化學(xué)質(zhì)量的顆?；蛲枇頤SEPA A類肥料產(chǎn)品，以生產(chǎn)能夠在國內(nèi)和國際市場上與傳統(tǒng)無機(jī)肥料競爭的有價(jià)值的高氮緩釋市售肥料產(chǎn)品。市售高氮肥料優(yōu)選具有按成品肥料的干重計(jì)大于8%的氮，并更優(yōu)選具有按成品肥料的干重計(jì)至少16%的氮。A類特性指肥料成品的微生物質(zhì)量，其滿足美國環(huán)境保護(hù)局對(duì)于含有如在40 C.F.R. § 503中定義的市政生物固體的產(chǎn)品的A類微生物標(biāo)準(zhǔn)。基于所采用的應(yīng)力條件和保留時(shí)間以及基于成品肥料組成中大于80%，并且更優(yōu)選大于90%干燥固體，且最佳水平為超過98%干燥固體，本發(fā)明方法滿足或者超過該標(biāo)準(zhǔn)。因此確保滿足相關(guān)的USEPA媒介物吸引標(biāo)準(zhǔn)(90%或者更大)；關(guān)于成品肥料的運(yùn)輸，成品肥料顆粒經(jīng)優(yōu)化達(dá)到最小含水量，增加硬度特性并去除水。通過在成型之前加入肥料混合物提供硬度，一種或更多種硬化劑選自氧化鐵、明礬、凹凸棒石粘土、工業(yè)糖蜜、lignon、木質(zhì)素磺酸鹽、脲甲醛聚合劑及其組合。本發(fā)明的方法生產(chǎn)一種肥料，肥料優(yōu)選對(duì)于處理和操作為安全的，并且優(yōu)選滿足和/或超過USEPA A類生物固體的最低要求。肥料產(chǎn)品優(yōu)選經(jīng)滅菌并且生物和化學(xué)污染物 至少部分并且優(yōu)選完全水解和變性至滅活和/或破壞的程度。典型的生物或化學(xué)污染物包括但不限于藥物化合物、抗生素、激素、激素樣分子、生物活性化合物、大分子、碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸中的一種或更多種及其組合。本發(fā)明優(yōu)選包括在產(chǎn)生高壓滅菌作用的預(yù)定保留期內(nèi)的應(yīng)力調(diào)節(jié)。該高壓滅菌作用使生物固體破壞和/或失活或者僅對(duì)生物固體進(jìn)行滅菌。生物固體中的微生物，包括例如細(xì)菌、病毒、真菌、寄生物、
寄生卵、細(xì)菌和真菌孢子及其組合，再次破壞和/或失活的。另外，本發(fā)明方法優(yōu)選設(shè)計(jì)為水解大分子例如蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、脂肪、碳水化合物及其組合，和/或可存在的其它生物活性物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，使生物固體經(jīng)受應(yīng)力條件，其包括但不限于極端pH、攪拌、壓力升高和溫度升高中的一種或更多種，其與受控或預(yù)定的保留期聯(lián)合，產(chǎn)生與采用常規(guī)技術(shù)例如管道交叉式反應(yīng)器技術(shù)加工的產(chǎn)品相比較更加安全的混合物和/或肥料?？刂苹蝾A(yù)定保留期的能力在選擇所得到產(chǎn)品的優(yōu)選性質(zhì)方面是重要的。換句話說，生物固體在壓力容器中的保留時(shí)間(R)優(yōu)選根據(jù)反應(yīng)器中材料的頂部壓力(P)和體積(V)確定(即
)o頂部壓力還確定了反應(yīng)器中的溫度。一些優(yōu)選的壓力和所得到的溫度顯示在
表I中。表I
SJj (psi) j溫度。F (°c )
20_258. 8(126)
30274(134.4)
38284(140)
60|307(152.8)
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，壓力控制系統(tǒng)將容器中所需的壓力保持在頂部壓力，其繼而又將所需溫度設(shè)置在預(yù)定高度并同時(shí)將壓力容器中的材料水平控制在預(yù)定高度。優(yōu)選的壓力包括以上列出的那些壓力和更高壓力，包括70 psi,80 psi和更高。更優(yōu)選地頂空壓力為約62 psi。由于通過在所選具體應(yīng)力條件下混合而引起的壓力容器本身存在的壓力和反應(yīng)的組合，壓力系統(tǒng)優(yōu)選消除任何塞規(guī)。壓力控制還便于控制反應(yīng)容器的理想濕度以及適當(dāng)造粒和最小干燥能量所需的最終濕度。壓力系統(tǒng)優(yōu)選將所需壓力控制在溢流的水平。該系統(tǒng)不改變?nèi)萜鞯牟牧纤剑窍到y(tǒng)出現(xiàn)故障。因此，當(dāng)生物固體經(jīng)受反應(yīng)容器的受控應(yīng)力條件(例如熱、pH、壓力)時(shí)，生物固體以及存在的污染物優(yōu)選完全被滅活。通過調(diào)節(jié)應(yīng)力條件，如可由本領(lǐng)域技術(shù)人員憑經(jīng)驗(yàn)確定的那樣，可達(dá)到所需的處理水平。保留時(shí)間可設(shè)置為大多數(shù)的任何時(shí)間段，從數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)，并且優(yōu)選地設(shè)置為少于60分鐘，更優(yōu)選少于30分鐘，更優(yōu)選少于15分鐘的時(shí)間。優(yōu)選的保留期為2-16分鐘或者1-12分鐘，并且更優(yōu)選約10分鐘或者更少。優(yōu)選地采用一系列可任選被加熱的混合器(例如單軸或雙軸搗泥機(jī)式混合器、優(yōu)選采用可調(diào)節(jié)寬型葉片配置的摻合和混合搗泥機(jī))。另外，主要壓力反應(yīng)器優(yōu)選加入混合裝置以確保生物固體與酸充分?jǐn)嚢枧c混合和沿著反應(yīng)路徑注入反應(yīng)性氨種類。在濃酸或多種酸與氨之間的反應(yīng)為劇烈放熱并且產(chǎn)生高熱量，這將生成的銨鹽保持在可溶性熔融狀態(tài)，以及將存在的任何水呈過熱蒸汽形式。該放熱反應(yīng)還在壓力容器中產(chǎn)生顯著的壓力。該銨鹽混合物具有溫度特性為約10(TC (212 T )或者更高并且優(yōu)選溫度為121°C (250 T )或者更高，并且更優(yōu)選溫度為149°C (300 T )或者更高，其全部可取決 于反應(yīng)中使用的氨的性質(zhì)。如果使用無水氨，則溫度優(yōu)選顯著高于使用氨水時(shí)，尤其是21%風(fēng)時(shí)的溫度。保持銨熔體或鹽的溫度和流動(dòng)性，使得當(dāng)在接收壓力容器中與生物固體摻合時(shí)，摻合物的溫度將滿足超過100°c (212 T )，并且優(yōu)選滿足或超過149°C (300 T )。較高的溫度便于生物固體中的蛋白質(zhì)和肽在酸性環(huán)境中水解，對(duì)最終肥料產(chǎn)品產(chǎn)生有利的性質(zhì)，導(dǎo)致與不含有這樣的有機(jī)材料的肥料(例如硫酸銨或磷酸銨或尿素肥料)相比較，作物產(chǎn)量增加。壓力容器優(yōu)選地沿著其長度含有壓力和溫度計(jì)量器，用于監(jiān)測壓力和溫度和另外的注入端口(用于加入另外的反應(yīng)試劑)。反應(yīng)容器優(yōu)選具有控制系統(tǒng)，其作為閉環(huán)系統(tǒng)起作用，控制熔融肥料熔體經(jīng)過系統(tǒng)的溫度、壓力、pH、反應(yīng)性注射添加和流速。按照本發(fā)明方法處理的生物固體通常含有低水平的金屬例如砷、鎘、銅、鉛、汞、鑰、鎳、硒和/或鋅。低水平為這樣的水平，其低于認(rèn)為有害的水平并且少于如由USEPA對(duì)于含有市政生物固體的產(chǎn)品公布的對(duì)于金屬的特殊品質(zhì)(“EQ”)標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)于大分子(例如個(gè)人醫(yī)藥產(chǎn)品例如抗生素或激素或激素樣物質(zhì))高于USEPA規(guī)定和水解器或壓力容器的水解條件，所生成的肥料在農(nóng)業(yè)、植物和動(dòng)物及其周圍使用是安全的。此外，按照本發(fā)明方法處理的生物固體由人處理以及在人周圍處理是安全的。圖I提供了本發(fā)明實(shí)施方案的示意圖，其中該實(shí)施方案的方法利用脫水市政生物固體，其混合有另外的植物養(yǎng)分、銨鹽肥料和粘合劑。在該實(shí)施方案中，欲處理的生物固體為脫水生物固體，通常稱為“生物固體餅”。將該生物固體遞送至制造設(shè)備，其中將其存儲(chǔ)于貯料倉105中直到準(zhǔn)備調(diào)節(jié)生物固體。通過與用于控制氣味和酸化的濃酸，連同氧化劑例如高鐵酸鹽劇烈混合或摻合，調(diào)節(jié)初始發(fā)生于第一搗泥機(jī)110中，其將觸變的生物固體轉(zhuǎn)化為可泵送的混合物、糊狀物或糊狀混合物。氧化劑與生物固體中存在的還原態(tài)硫化合物和其它氣味劑反應(yīng)。濃酸將生物固體稍微酸化，并且如果酸為磷酸，則有助于改變生物固體中存在的氣味劑。該酸性混合物的放熱反應(yīng)達(dá)到溫度超過230°C (110 T )，這不必再施加熱量。優(yōu)選地，來自蒸汽發(fā)生器115的蒸汽可在搗泥機(jī)110開始時(shí)注入以便于啟動(dòng)和使生物固體流入工廠以及增強(qiáng)放熱反應(yīng)。隨著生物固體熔體繼續(xù)通過密封的搗泥機(jī)110時(shí)，可向混合物中注入另外的植物養(yǎng)分。一旦混合物從搗泥機(jī)110出來，將其泵送至發(fā)生主要氮注入反應(yīng)的壓力容器120中。如在圖2和3中顯示的那樣，噴霧器210向熔體中注入氨氣或其它氮源，連同注入硫酸，以在注入生物固體糊狀物的酸化生物固體中引起高度放熱反應(yīng)。小心控制該反應(yīng)以優(yōu)化溫度、壓力、保留時(shí)間、PH和氮?dú)?，其全部可基于輸入生物固體材料和所處理和干燥生物固體的所需輸出內(nèi)容物憑經(jīng)驗(yàn)確定。壓力容器120包括多個(gè)閥215，其允許加入來自蒸汽發(fā)生器115的蒸汽、其它添加劑，并可用于控制溫度、壓力和pH以及氮?dú)馑健Ｏ驂毫θ萜?20中泵送的氮源125包含堿例如無水氨或氨水。形成了的生物固體與硫酸銨和磷酸銨的混合物，其變得分子整合的，因?yàn)殇@離子變得電性結(jié)合于來自生物固體的兩性有機(jī)分子，從而在最終肥料顆粒中產(chǎn)生緩釋或控釋氮。類似地，該電性鍵合可發(fā)生于混合物中存在的硫酸鹽和磷酸鹽及鐵分子之間，從而類似地使這些養(yǎng)分分子處于緩釋或控釋狀態(tài)。當(dāng)混合物穿過壓力容器120時(shí)，在保留期(如通過其保留時(shí)間確定的)內(nèi)將該混合物保持在應(yīng)力狀態(tài)(其繼而基于如本文描述的頂部壓力和體積)。應(yīng)力狀態(tài)優(yōu)選包括溫度升高和/或壓力升高。溫度升高部分或全部通過組分的放熱反應(yīng)產(chǎn)生，這可使混合物的溫度增加至230°C (110 T )或者更大。在這些溫度下自混合物產(chǎn)生蒸汽。允許該蒸汽在閥控釋下從壓力容器120出來，實(shí)現(xiàn)混合物的部分干燥。生物固體在壓力容器120中 經(jīng)受的應(yīng)力狀態(tài)和保留期經(jīng)控制，使得導(dǎo)致產(chǎn)生混合物，其為無菌的并含有來自生物固體的經(jīng)水解大分子?？刂茟?yīng)力狀態(tài)和保留期還導(dǎo)致所形成的銨離子與存在的有機(jī)分子融合，對(duì)所存在的氮產(chǎn)生天然緩釋性質(zhì)，并使生物固體中存在的許多大分子例如蛋白質(zhì)變性和或水解。當(dāng)所述分子具有生物活性時(shí)，該變性和/或水解使得其具有較少活性或無活性，從而產(chǎn)生更加安全的用于公共使用或接觸的混合物。引起必要的肥料性質(zhì)和生物失活的保留時(shí)間通過將生物固體連續(xù)泵送和流入壓力容器120來控制。本發(fā)明的這種連續(xù)流處理與老廠的傳統(tǒng)分批處理相比較有助于本發(fā)明的高通量。連續(xù)流還將與需要停機(jī)時(shí)間以清除堵塞的堵塞該過程有關(guān)的問題減至最小。當(dāng)生物固體混合物從壓力容器120流動(dòng)時(shí)，其出來并進(jìn)入到第二混合器或搗泥機(jī)130，其中生物固體與一種或多種硬化劑以及與另外的養(yǎng)分混合以微調(diào)肥料。如果在壓力容器120中由過量酸的部分氨化形成熔體，混合物還用包含堿例如氨(優(yōu)選蒸發(fā)的氨)的另外量的氮源噴霧，以完成氨化從而形成銨鹽。優(yōu)選地，加入液氨并轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)的氨，然后進(jìn)入緊隨壓力容器120和造粒機(jī)135的兩個(gè)搗泥機(jī)130中的噴霧器。該轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)的氨改進(jìn)工廠的操作以及減少能量需求。液體無水氨通過加熱器轉(zhuǎn)化為過熱氨蒸氣以完成在壓力容器120中開始的氨化過程。加熱可通過施加到氨遞送線的直接加熱器或者可通過安裝的換熱器來進(jìn)行，所述換熱器自該過程的別處回收多余熱量。如在圖4中顯示的那樣，多余熱量可為例如在袋濾室的干燥器排出氣流下游并且在酸洗滌器之前。蒸發(fā)器的氨側(cè)控制在90-120 psig，并且優(yōu)選在100 psig(在64 °F {17. 8}下飽和的氨)。在溫度控制在 120-200 0F (48. 9-93. 3°C )并且優(yōu)選在 170-180 0F (76. 7-82. 2 V )的情況下，將氨蒸氣過熱化。在循環(huán)搗泥機(jī)130/造粒機(jī)135氨噴霧器中用蒸發(fā)的氨替代液氨提供若干益處，例如完成在壓力容器中開始的氨化過程；通過增加與未反應(yīng)酸接觸的氨表面積來改進(jìn)反應(yīng)效率；通過使用來自該過程的廢熱以增加造粒機(jī)流的溫度，從而增加造粒機(jī)135中的蒸發(fā)和減少所需的干燥器能量來改進(jìn)能源效率；通過向搗泥機(jī)130/造粒機(jī)135的反應(yīng)區(qū)域提供均勻分布的氨來減少粉塵產(chǎn)生和增加顆粒大小與硬度(當(dāng)在未固化的顆粒中產(chǎn)生小局部區(qū)域的高pH時(shí)，液氨的液滴可產(chǎn)生粉塵，并且蒸汽氨消除這種問題);通過冷卻干燥器排出氣流和利用熱量減少所需的水淬；或其組合。接著，混合物優(yōu)選通過造?；驍D出為顆粒例如丸粒或其它較小的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行進(jìn)一步處理。顆粒在旋轉(zhuǎn)干燥器140中進(jìn)行干燥并通過一個(gè)或更多個(gè)篩145以使篩上材料和篩下材料與大小合適的材料分開。篩上材料可用粉碎機(jī)或碾磨機(jī)粉碎。隨后，篩下材料和粉碎的篩上材料可循環(huán)至第二混合器或搗泥機(jī)130以便于肥料混合物的造粒。然后將所得到的大小合適的顆粒在旋轉(zhuǎn)式冷卻器150中進(jìn)行干燥、按大小分類、涂布、冷卻和存儲(chǔ)。當(dāng)傳統(tǒng)的造粒機(jī)用于成型過程時(shí),還可在該容器中通過蒸發(fā)的氨和循環(huán)添加(recycle addition)進(jìn)行氨化。作為來自壓力容器和來自隨后容器的蒸汽自混合物除去水，因?yàn)檎羝?或水蒸汽可冷凝并優(yōu)選返回至廢水處理廠(WWTP)，或者可經(jīng)處理并排放至相鄰的水資源，或者排放至大氣。本發(fā)明的優(yōu)選要素包括通過調(diào)節(jié)生物固體來處理生物固體，所述調(diào)節(jié)生物固體通過用足以使生物固體可泵送的力混合來進(jìn)行。生物固體可通過加入一種或更多種氧化劑和 /或通過加入一種或更多種酸以降低生物固體的PH來進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)。所述調(diào)節(jié)通常發(fā)生于可被任選加熱的混合器或搗泥機(jī)。然后將經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體加入到壓力容器中。隨后或同時(shí)，一旦該過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)，則將一種或更多種酸與一種或更多種氮源在位于壓力容器生物固體中的反應(yīng)區(qū)內(nèi)混合。反應(yīng)區(qū)為任何酸、任何堿、任何氮源及其任何組合的最佳施用區(qū)域，以使生物固體用本發(fā)明的實(shí)施方案處理。反應(yīng)區(qū)基于向其中放入生物固體的容器的大小進(jìn)行優(yōu)化。反應(yīng)區(qū)大小依酸、堿和/或氮源的流入以及生物固體的粘度而變化。反應(yīng)區(qū)優(yōu)選位于壓力容器中生物固體的底部，優(yōu)選盡可能低，使得容器中材料的重量向下壓在其上面，從而有助于含有經(jīng)由放熱反應(yīng)產(chǎn)生的任何力。反應(yīng)區(qū)為向其中注入酸、堿和/或氮源的生物固體部分。使用術(shù)語“反應(yīng)區(qū)”不打算意指反應(yīng)僅發(fā)生在反應(yīng)區(qū)內(nèi)。盡管反應(yīng)性組分的初始混合和初始放熱反應(yīng)發(fā)生于反應(yīng)區(qū)內(nèi)，但放熱反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生于整個(gè)容器中。一種或更多種氮源中的至少一種包含堿，并且因此放熱反應(yīng)可發(fā)生于酸和堿之間。隨后，在保留期內(nèi)將該混合物保持在應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力狀態(tài)可導(dǎo)致包含在混合物的生物固體組分中的任何大分子(包括蛋白質(zhì))的部分水解和/或變性。應(yīng)力狀態(tài)還可導(dǎo)致任何個(gè)人藥物化合物、抗生素、激素、激素樣分子或其它生物活性化合物的部分水解和/或變性。應(yīng)力狀態(tài)和保留期可經(jīng)延長的溫度和壓力暴露產(chǎn)生高壓滅菌作用，其通過將存在于生物固體中的任何微生物(包括細(xì)菌、病毒、真菌、寄生物和寄生卵)進(jìn)行殺菌而破壞。應(yīng)力狀態(tài)可包括由于混合物組分的任何放熱反應(yīng)造成的攪拌混合物、增加溫度和/或壓力。由于應(yīng)力狀態(tài)造成的混合物溫度增加優(yōu)選超過85°C (185 0F )，更優(yōu)選為100°C (212 0F )，更優(yōu)選為121 °C (250 0F )，并且更優(yōu)選為126°C (260 T )。由于應(yīng)力狀態(tài)造成的混合物的任何壓力增加優(yōu)選超過20磅每平方英寸(psi)，更優(yōu)選超過30 psi，并且更優(yōu)選超過38 psi和更優(yōu)選滿足或者超過62 psi。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括通過在搗泥機(jī)中攪拌和氧化以及初始酸化一定量的生物有機(jī)生物固體(例如市政脫水生物固體)進(jìn)行調(diào)節(jié)；在壓力容器中，在受控的溫度、大氣壓力、混合物保留時(shí)間和作為蒸汽和/或水蒸氣的水去除下，在經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體存在下同時(shí)混合濃酸與銨以產(chǎn)生銨熔體(部分氨化的混合物)；并經(jīng)另外的混合器進(jìn)一步處理所述水解的混合物，用任選的另外調(diào)節(jié)劑例如氧化鐵和至少一種硬化劑摻合至肥料混合物中以控制硬度；并用另外的蒸發(fā)或氣態(tài)氨噴霧所述另外混合器以完成硫酸銨和/或磷酸銨的鹽形成并在之后經(jīng)傳統(tǒng)的造粒加工，在工廠產(chǎn)生顆粒狀有機(jī)增強(qiáng)的無機(jī)肥料。還可如在顆粒肥料的制造中實(shí)踐的那樣，在造粒機(jī)中進(jìn)行蒸發(fā)氨的噴霧。當(dāng)向混合物中加入鐵硫酸鹽即硫酸亞鐵或氧化鐵時(shí)，鐵還用作成品肥料中的重要養(yǎng)分，其提高產(chǎn)品價(jià)值及其施肥給目標(biāo)作物的性能兩者。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括經(jīng)攪拌和氧化一定量的生物有機(jī)生物固體(例如市政脫水生物固體)進(jìn)行調(diào)節(jié)；在壓力容器中，在受控的溫度、大氣壓力、混合物保留時(shí)間和作為蒸汽和/或水蒸氣的水去除下，在經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體存在下同時(shí)混合濃酸與銨以產(chǎn)生銨鹽(剩余少量未反應(yīng)的酸)；并經(jīng)另外的混合器進(jìn)一步處理所述水解的混合物，在另外的混合器中摻合任選的另外調(diào)節(jié)劑(例如氧化鐵和至少一種硬化劑)至肥料混合物中以控制硬度銨肥料技術(shù)并在之后經(jīng)傳統(tǒng)的造粒加工，在工廠產(chǎn)生顆粒狀有機(jī)增強(qiáng)的無機(jī)肥料。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括混合觸變的有機(jī)生物固體以產(chǎn)生可泵送的糊狀混合物；用一種或更多種氧化劑處理混合物并在混合器中酸化 觸變的糊狀物，產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)的混合物；用過量的酸得到包含部分氨化的混合物(其含有硫酸銨或磷酸銨)的高溫?zé)o機(jī)肥料熔體；在溫度高于85°C (185 T )并且優(yōu)選高于100°C(212 T )的壓力容器中，在受控的大氣壓和混合物保留時(shí)間下將熱熔體與經(jīng)調(diào)節(jié)的混合物摻合，以產(chǎn)生第二混合物，并自所述混合物除去水(作為蒸汽和水蒸氣)；在另外的混合器中進(jìn)一步處理所述第二混合物，用任選的另外調(diào)節(jié)劑例如氧化鐵和至少一種硬化劑摻合至肥料混合物中以控制硬度，并用蒸發(fā)氨噴霧所述另外混合器以完成硫酸銨和或磷酸銨的鹽形成；繼續(xù)自第三混合物除去水，以產(chǎn)生可用傳統(tǒng)的造粒加工或擠壓技術(shù)進(jìn)一步處理的材料；和自第三混合物產(chǎn)生最終產(chǎn)品肥料。蒸發(fā)氨的噴霧還可在造粒機(jī)中進(jìn)行。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括混合觸變的有機(jī)生物固體以產(chǎn)生可泵送的糊狀混合物；用氧化劑處理混合物并在混合器中用磷酸酸化糊狀物，產(chǎn)生第一混合物；得到包含硫酸銨和或磷酸銨的高溫?zé)o機(jī)肥料鹽；在溫度高于85°C(185 T )并且優(yōu)選高于100°C (212 T)的壓力容器中，在受控的大氣壓和混合物保留時(shí)間下將所述熱鹽與所述第一混合物摻合，以產(chǎn)生第二混合物，并自所述混合物除去水(作為蒸汽和水蒸氣)；用任選的另外調(diào)節(jié)劑例如氧化鐵和至少一種硬化劑摻合至肥料混合物中以控制硬度；繼續(xù)自第三混合物除去水，以產(chǎn)生可用傳統(tǒng)的造粒加工或擠壓技術(shù)進(jìn)一步處理的材料；并自第三混合物產(chǎn)生最終產(chǎn)品肥料。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括混合觸變的有機(jī)生物固體以產(chǎn)生可泵送的糊狀混合物；在第一搗泥機(jī)或混合器中，用一種或更多種氧化劑，優(yōu)選用高鐵酸鈣調(diào)節(jié)混合物，產(chǎn)生第一堿性混合物；然后將該調(diào)節(jié)的混合物排放至其中加入氨源的第二搗泥機(jī)或混合器中。在該實(shí)施方案中，氨水用作堿。然后該第二混合器將其堿性氨化的混合物排放至壓力容器中。壓力容器將接收濃硫酸以產(chǎn)生包含硫酸銨的高溫?zé)o機(jī)肥料熔體。在該實(shí)施方案中，還向壓力容器中加入磷酸，產(chǎn)生磷酸銨。就其它實(shí)施方案來說，向壓力容器中而不是向第一搗泥機(jī)中加入磷酸，因?yàn)樵诘谝粨v泥機(jī)較早加入磷酸，則將在搗泥機(jī)產(chǎn)生不合乎需要的放熱反應(yīng)。在受控的大氣壓和混合物保留時(shí)間下壓力容器中的放熱反應(yīng)達(dá)到溫度超過100°c (212 T )并且優(yōu)選超過137. 8°C (280 T )，并自所述混合物除去水(作為蒸汽和水蒸氣)；將肥料混合物排放至其中使用蒸發(fā)氨的另外的搗泥機(jī)或混合器中，以完成銨鹽的形成，并用任選的另外調(diào)節(jié)劑例如氧化鐵和至少一種硬化劑摻合至肥料混合物中以控制硬度；繼續(xù)自第三混合物除去水，以產(chǎn)生可用傳統(tǒng)的造粒加工或擠壓技術(shù)進(jìn)一步處理的材料；并自第三混合物產(chǎn)生最終產(chǎn)品肥料。或者，本發(fā)明的該實(shí)施方案涉及制造肥料的方法，所述方法包括混合觸變的有機(jī)生物固體以產(chǎn)生可泵送的糊狀混合物；任選地用一種或更多種氧化劑調(diào)節(jié)混合物并然后在第一搗泥機(jī)或混合器中，用磷酸酸化糊狀物，產(chǎn)生第一混合物；然后將該調(diào)節(jié)的混合物排放至其中流入濃酸或氨水(但不是兩者)的第二搗泥機(jī)或混合器中。然后該第二混合器將其混合物排放至壓力容器中。然后壓力容器接收氨源或濃硫酸，這取決于向第二搗泥機(jī)中加入酸還是堿，從而在受控的大氣壓和混合物保留時(shí)間下，在溫度超過100°c (212 0F )并且優(yōu)選超過137. 8°C (280 T )下，得到主要包含硫酸銨(含有較少量磷酸銨)的高溫?zé)o機(jī)肥料熔體；自所述混合物除去水(作為蒸汽和水蒸氣)；將肥料混合物排放至另外的搗泥機(jī)或混合器中，其中使用蒸發(fā)氨完成銨鹽的形成，并用任選的另外調(diào)節(jié)劑例如氧化鐵和至少一種硬化劑摻合至肥料混合物中以控制硬度；繼續(xù)自第三混合物除去水，以產(chǎn)生可用傳統(tǒng)的造粒加工或擠壓技術(shù)進(jìn)一步處理的材料；并自第三混合物產(chǎn)生最終產(chǎn)品肥料。 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及用以上實(shí)施方案的方式制造肥料的方法，但是用加熱干燥的生物固體或有機(jī)生物固體替代本文描述的脫水生物固體餅。這種干燥的生物固體材料的固體可在30%-99. 9%范圍內(nèi)，但是優(yōu)選和更通常地在90%-99. 9%范圍內(nèi)，以便根據(jù)USEPA分類為A類，如根據(jù)其媒介物吸引(Vector Attraction)條例對(duì)于生物固體或含有生物固體的材料所規(guī)定的。干燥的生物固體或有機(jī)生物固體材料，如果作為丸?；蝾w粒獲得，在調(diào)節(jié)期間，必須在加入一些水之前碾磨為粉末并隨后暴露于氧化劑并酸化。然后經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體可通過如在以上實(shí)施方案中描述的方法的其余部分進(jìn)行處理。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及用以上實(shí)施方案的方式制造肥料的方法，但是用3個(gè)壓力容器替代以便用“連續(xù)批量”方式操作該過程。加入化學(xué)品、混合、反應(yīng)、氨化、除水和造?；驍D壓可如以上實(shí)施方案中任一個(gè)所描述的進(jìn)行。本發(fā)明的另外實(shí)施方案接受脫水或干燥的生物固體但是不用以上實(shí)施方案中描述的方式對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。取而代之地，僅將生物固體攪拌為可泵送狀態(tài)；如果必要，可以甚至任選地加入水。然后這些可泵送的生物固體如以上實(shí)施方案中那樣進(jìn)行處理。可在緊隨壓力容器之后的第二混合器或搗泥機(jī)中加入氧化劑和任選地另外的磷酸(用于pH控制)、營養(yǎng)補(bǔ)充和抑制自動(dòng)氧化或者其可被完全消除。其余處理步驟如本文描述的那樣。進(jìn)入的脫水生物固體可具有不同的固體百分?jǐn)?shù)，優(yōu)選在17%_32%固體范圍內(nèi)。生物固體可在33%固體-100%固體范圍內(nèi)。當(dāng)它們具有干固體性質(zhì)時(shí),將其碾磨為粉末并然后進(jìn)一步處理。優(yōu)選地，生物固體在12%_40%固體范圍內(nèi)，且生物固體在18%_30%之間。該傳遞可通過來自廢水處理廠(“WWTP”)的輸送機(jī)或管道或通過傳統(tǒng)的運(yùn)輸(使用卡車、火車或駁船)來進(jìn)行。在到達(dá)處理廠時(shí)，脫水的生物固體可通過塊料破碎機(jī)或篩裝置以除去可損壞或破壞該方法中泵或其它設(shè)備的大型外來物。將生物固體置于緩沖罐或存儲(chǔ)槽或筒倉或活底料倉，用于積累和儲(chǔ)存直到加工處理。優(yōu)選地，所傳遞的生物固體可置于存儲(chǔ)槽或筒倉并然后轉(zhuǎn)移至用于調(diào)節(jié)的第一混合裝置。
如果生物固體在緩沖貯存之前尚未篩選以去除污染物，那么其接下來優(yōu)選通過塊料破碎裝置或篩裝置以去除任何金屬或石頭或其它大型外來物，以保護(hù)在該方法中后續(xù)使用的泵送和摻合裝置。然后固體通過螺旋輸送機(jī)或泵轉(zhuǎn)移至反應(yīng)容器中。該材料然后進(jìn)一步用氧化劑調(diào)節(jié)，氧化劑可選自高鐵酸鈣、高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、臭氧、過氧化氫、次氯酸鈣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、二氧化氯和氧氣本身以及用所述氧化劑的混合物調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將所選擇的氧化劑注入到初始混合裝置中，目的是氧化生物固體中存在的還原態(tài)硫化合物以及其中包含的其它氣味劑。此外，在初始搗泥機(jī)中進(jìn)行的調(diào)節(jié)過程還包括引入濃酸，優(yōu)選為磷酸，并且更優(yōu)選為用至少50%濃度的濃磷酸，并且優(yōu)選54%濃度的黑色或農(nóng)用級(jí)磷酸，從而在初始混合器中產(chǎn)生酸性糊狀物。任選地，來自空氣洗滌裝置的生產(chǎn)用水和排污水可注入到初始混合器中，或者如果必要，其可恰在塊料破碎機(jī)之前注入到生物固體中。優(yōu)選本發(fā)明方法將加入到制造程序中的水量減至最小，以便減少脫水所需的能量需求。與氧化劑和濃酸(優(yōu)選磷酸)的混合啟動(dòng)氣味控制過程，并將生物有機(jī)材料酸化至pH 2. Ο-pH 6. 9之間的水平，優(yōu)選在pH 3. Ο-pH 5. O之間。用磷酸進(jìn)行該處理還提供一定水平的氧化加熱抗性，這在長期儲(chǔ)存含有機(jī)物的成品顆粒時(shí)發(fā)生，例如對(duì)于加熱干燥的 生物固體丸粒通常發(fā)生。在該初始調(diào)節(jié)裝置中加熱并混合將產(chǎn)生可泵送的糊狀物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該糊狀物優(yōu)選經(jīng)加熱以控制氣味并制備用于在壓力容器中與濃酸和氨混合的生物固體。所述調(diào)節(jié)熱量優(yōu)選通過放熱化學(xué)反應(yīng)賦予生物固體。另外的熱量可為所傳遞的蒸汽注入。在生物有機(jī)材料中建立高于環(huán)境溫度的溫度確保在銨鹽中包含的熱能有利地用于殺死或足夠滅活至少全部有害的病原體(例如細(xì)菌、病毒、真菌和寄生病原體)，其包含在生物有機(jī)材料中，尤其包含在市政生物固體中，尤其是當(dāng)氨水用于形成硫酸銨或磷酸銨時(shí)，因?yàn)楫?dāng)施用氨水時(shí)釋放較少的放熱能量。搗泥機(jī)或混合器為臥式混合室，其具有安裝在一個(gè)或多個(gè)大功率驅(qū)動(dòng)軸上的葉片狀摻和元件，驅(qū)動(dòng)軸以可變但是可控的速率旋轉(zhuǎn)，其每秒分隔、混合、返混和重新分隔欲摻和的材料多次，得到具有可靠稠度的完全均勻的摻和物。用于處理程序的摻和器、搗泥機(jī)和或混合器每一個(gè)可獨(dú)立地經(jīng)由熱軸和或加熱的空心螺旋葉片機(jī)構(gòu)加熱，或者可通過裝置周圍的夾套管加熱。加熱還可任選地施用于第二混合裝置，優(yōu)選為搗泥機(jī)，尤其是當(dāng)使用氨水時(shí)，其中在蒸發(fā)氨或氣態(tài)氨噴霧和干燥循環(huán)中加入硬化劑、任選的PH調(diào)節(jié)劑。調(diào)節(jié)保證用于注入到壓力容器中的混合物具有適當(dāng)稠度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，無水(99%氨)并且如果必要(如許可考慮可能需要的)，將氨水與濃硫酸(且含有或不含濃磷酸)在壓力容器中混合。為了本發(fā)明的目的，制作了定制的反應(yīng)容器。這與開發(fā)管道交叉式反應(yīng)器形成對(duì)比并如由IFDC在Fertilizer Technical Data Book中的Fertilizer Manual by Sephri_nix中描述的那樣。具體地講,本發(fā)明的容器被設(shè)計(jì)具有大的反應(yīng)室以在容器底部接收經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體和直接在生物固體輸入之接收硫酸與氨兩者。酸與氨反應(yīng)形成硫酸銨和磷酸銨，從而形成含有硫酸銨和/或磷酸銨的相互作用的肥料混合物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過在該容器中將酸部分氨化形成熔體。這將改進(jìn)肥料混合物的流動(dòng)性。硫酸銨/磷酸銨的熔體優(yōu)選在大于100°C (212 T )的溫度下，并且優(yōu)選在大于121°C (250 0F )的溫度下，并且更優(yōu)選在大于126°C (260 0F )的溫度下。在壓力容器中接觸時(shí)間將為最少I分鐘，優(yōu)選的范圍為15分鐘或者更長，更優(yōu)選的范圍為10-20分鐘，對(duì)于正常操作的優(yōu)選保留時(shí)間為約15分鐘。壓力容器將含有使用旋轉(zhuǎn)槳或葉片的攪拌能力。在壓力容器中這樣的混合物攪拌連同將混合物連續(xù)移動(dòng)通過封閉系統(tǒng)，將助于確?；旌衔锏木鶆蛐院褪芸胤磻?yīng)。攪拌還可防止混合物固結(jié)并便于使混合物排放至搗泥機(jī)中。壓力容器的取向?yàn)榇怪钡?，且蒸汽通過可控閥在容器的上端釋放，從而允許容器中的大氣壓力受到控制。此外，該壓力，大于20 psi，并且優(yōu)選大于30 psi，并且更優(yōu)選大于38 psi，聯(lián)合溫度和pH保持在容器中，使得在容器中發(fā)生大分子的化學(xué)改變。由于熱量和壓力的組合造成的化學(xué)改變包括蛋白質(zhì)分子的變性和蛋白質(zhì)分子的水解以及其它有機(jī)化合物的水解。有機(jī)物的這種變性或水解導(dǎo)致產(chǎn)生更安全的最終產(chǎn)品，因?yàn)檫@樣的化合物例如個(gè)人藥物、抗生素、激素及存在于生物固體中的其它生物活性有機(jī)化合物通常伴隨生物活性喪失。 另外，在本發(fā)明壓力容器中產(chǎn)生的高應(yīng)力例如壓力和溫度將生物有機(jī)材料滅菌，以得到更加安全、危害更小的肥料。無菌通過未檢測到活性微生物來測量。在達(dá)到所述暴露時(shí)間之后，可發(fā)生蒸汽和水蒸氣(其從混合物和壓力容器發(fā)出)的排放，從而由能量部分干燥混合物，所述能量從酸和氨的化學(xué)反應(yīng)賦予給混合物。捕獲該蒸汽和水分并用于促進(jìn)本過程?；旌衔锏母稍镌诰o隨壓力容器的混合器或搗泥機(jī)中繼續(xù)進(jìn)行并可在成型裝置例如造粒機(jī)中繼續(xù)，在干燥器(例如轉(zhuǎn)鼓式干燥器或流化床干燥器)中完成。氨化在緊隨壓力容器的該混合器或搗泥機(jī)中通過注入蒸發(fā)氨而完成，或者可任選地通過向造粒機(jī)中注入蒸發(fā)氨或氣態(tài)氨而完成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，生產(chǎn)用空氣(process air)用酸洗漆，以除去任何易變的氣味劑并且尤其是蒸發(fā)氨或氣態(tài)氨。所捕獲的氨作為銨鹽混合回到反應(yīng)容器或混合器中，從而增加整個(gè)系統(tǒng)的效率并使成品肥料中的最終氮濃度達(dá)到最大?；祀s的殘余物包括粉塵、非規(guī)格或回收產(chǎn)品以及干燥的肥料(其太小)或篩下或篩上材料(其在粉碎或碾磨裝置中粉碎)，或者可包括其它添加劑，例如客戶更喜歡的鐵(可加入到成品肥料的組成中)，所述殘余物被加入到位于壓力容器下游的搗泥機(jī)或混合器中。在完成干燥過程之前，在搗泥機(jī)中加入一種或多種硬化劑，其有助于混合物結(jié)塊并促成干燥丸?；蝾w粒的硬度。一種或多種硬化劑除了其他之外還選自凹凸棒石粘土、lignon、工業(yè)糖蜜和明礬或者這些硬化劑的混合物。任選地，依顧客的要求而定，優(yōu)選在搗泥機(jī)中加入另外的植物養(yǎng)分，例如鉀堿或其它形式的鉀，例如氫氧化鉀。可加入的固體養(yǎng)分還包括尿素、硝酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和或鉀堿。還在該第二搗泥機(jī)中加入任何另外需要的鐵。該鐵可具有不同化合價(jià)，但是稱為七水硫酸亞鐵(FeS04-7H20)的鐵化合物在該過程中為優(yōu)選，因?yàn)槠溆绊懮锕腆w氣味和促進(jìn)造粒。鐵貢獻(xiàn)給肥料混合物重要和有價(jià)值的植物養(yǎng)分。而且，可將另外的氨噴霧到搗泥機(jī)和造粒機(jī)中以完成銨鹽的形成并控制混合物的PH，以便于形成成品顆粒。用于調(diào)節(jié)pH的固體還可主要為選自以下的堿性劑碳酸鈣、氫氧化鈉、氧化鈣、水泥窯粉塵、石灰窯粉塵、C級(jí)粉煤灰、F級(jí)粉煤灰、多級(jí)燃燒器灰分、明礬、來自水處理的明礬生物固體和木灰。這些物質(zhì)經(jīng)螺旋輸送機(jī)以對(duì)于每一種化合物的特定速率加入。液體添加還包括pH調(diào)節(jié)材料例如酸(例如磷酸或硫酸)，或者苛性堿溶液,例如氫氧化鈉。這些物質(zhì)以各自速率泵送至注入環(huán)以進(jìn)入搗泥機(jī)。另外，在噴霧期間加入的除蒸發(fā)氨以外的pH控制劑可呈下列堿性材料中的一種或更多種的形式加入到混合器中例如氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鉀或其它金屬氧化物或金屬氫氧化物、無水氨、水泥窯灰、石灰窯粉塵、流化床粉灰分、C級(jí)粉煤灰和F級(jí)粉煤灰，該加入升高混合物的pH。本發(fā)明的肥料產(chǎn)品優(yōu)選具有在5. 0-7. O之間的pH，更優(yōu)選在pH 5. 5-pH6. 5之間，并且更優(yōu)選在pH 5. 7-pH 6. 3之間。如在丸?；蝾w粒生產(chǎn)中用于成型處理的其余部分包括標(biāo)準(zhǔn)肥料造粒技術(shù)(尤其是用于高容量通量工廠)。丸?；蝾w粒產(chǎn)品，尤其是在較小通量的工廠(認(rèn)為少于每天25噸產(chǎn)品生產(chǎn)的那些)，可包括更多的創(chuàng)新技術(shù)例如注入或擠壓，隨后碾磨或使丸粒或顆粒球化，或者包括自造粒機(jī)或造粒搗泥機(jī)簡單排出。當(dāng)使用造粒機(jī)或造粒搗泥機(jī)時(shí)，優(yōu)選在一些循環(huán)中將(例如干種子材料中的)即經(jīng)粉碎機(jī)或碾磨機(jī)產(chǎn)生的干燥細(xì)粒和細(xì)粒或者肥料產(chǎn)品的規(guī)格以下或回收材料進(jìn)料至碾磨機(jī)和造粒機(jī)，以調(diào)節(jié)混合物中存在的含水量百分?jǐn)?shù)，使得可發(fā)生結(jié)塊或成核，導(dǎo)致顆粒形成。其它優(yōu)選的實(shí)施方案包含對(duì)本文所公開的方法進(jìn)行調(diào)整，以控制pH、干燥、產(chǎn)物中的養(yǎng)分、形狀、濃度等，以產(chǎn)生對(duì)不同植物例如玫瑰、杜鵑花及任何其它花卉、蔬菜、草本植物特異性的大量肥料以及產(chǎn)品例如貓砂(cat litter)。調(diào)整還可根據(jù)產(chǎn)品所施用的地理區(qū)域進(jìn)行，例如可使該區(qū)域內(nèi)固有或另外缺少的養(yǎng)分變化。所述變化的實(shí)例包括加入不同量的鈣、鉀或磷。緩釋肥料為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將部分干燥的材料直接注入到垂直流化床干燥器中，以在單一步驟中產(chǎn)生干燥顆粒。用于最終干燥的正常干燥使用臥式流化床干燥器或轉(zhuǎn)鼓式干燥器進(jìn)行。然后通過一個(gè)或更多個(gè)篩對(duì)干燥的丸?；蝾w粒按大小分級(jí)，所述干燥的丸?；蝾w粒大于90%固體并且優(yōu)選大于95%固體，并且更優(yōu)選大于98%，并且甚至更優(yōu)選大于99%固體。規(guī)格大小可依顧客要求而變化，然而，用于銷售的合適產(chǎn)品的范圍在O. 5 mm-3.5 mm之間，對(duì)于正常大小肥料的市售范圍在2 mm-3 mm之間。本發(fā)明還可制造適用于高爾夫球場應(yīng)用的最小尺寸產(chǎn)品，其在O. 5 mm-1. 3 mm范圍內(nèi)。分離適當(dāng)大小的材料，然后涂布，然后在裝置中優(yōu)選在轉(zhuǎn)鼓中冷卻至小于140° F (600C )，優(yōu)選冷卻至小于130° F (54. 4°C )，并且更優(yōu)選冷卻至小于120°F (48.9°C)。將顆?；蛲枇Ｍ坎甲罴训嘏c冷卻發(fā)生于相同的容器中，通常為使用環(huán)境空氣或來自氨蒸發(fā)冷卻器的冷卻空氣的轉(zhuǎn)鼓裝置。涂布可發(fā)生于涂布容器(特別用于該目的)，然后進(jìn)入冷卻容器。涂布用除塵器或釉料(其將在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和施用期間的粉塵產(chǎn)生減至最小)進(jìn)行。然后成品顆?；蛲枇Ｗ鳛槌善犯吆袡C(jī)增強(qiáng)的無機(jī)銨肥料輸送以存儲(chǔ)直到從制造場所裝運(yùn)。適當(dāng)涂布和干燥的丸?；蝾w粒具有大于5磅抗破碎性的硬度，以在運(yùn)輸、裝運(yùn)和施用期間耐除塵和處理。除塵器涂料或釉料通常需要較高溫度，通常為180°F(82. 2V )，以保持用于涂布裝置的熔融狀態(tài)。顆粒儲(chǔ)存設(shè)備或倉庫，通常加入料箱或筒倉以含有顆粒，必須干燥以防止顆粒結(jié)塊，導(dǎo)致降解和破壞。成品在制造時(shí)為無菌肥料，基本上沒有可檢測量的對(duì)動(dòng)物或人有害的活性微生物例如大腸桿菌或鏈球菌?；旧蠜]有活性微生物意指肥料為無毒性并且沒有可 檢測量或者可檢測量遠(yuǎn)低于用于安全處理和使用源自生物固體的微生物的閾值。盡管在制造期間肥料為無菌的，但預(yù)期在儲(chǔ)存或使用期間污染可來自空氣傳播的微生物或可由動(dòng)物或其它污染物沉積的微生物導(dǎo)致。在任何情況下，因?yàn)榉柿袭a(chǎn)品為干燥的并且在大多數(shù)情況下無機(jī)銨鹽將不會(huì)以導(dǎo)致公共衛(wèi)生問題的速率維持微生物繁殖。在正常操作期間，定期關(guān)閉工廠設(shè)備對(duì)于檢查、維修或更換將是必要的。該做法的不同程度取決于具體情況。在一個(gè)實(shí)施方案中，停工為自動(dòng)的，如同在工廠控制處理器提供的自動(dòng)化命令程序中那樣，在另一個(gè)實(shí)施方案中，手動(dòng)實(shí)施停工。如果該過程的有限關(guān)閉對(duì)單件設(shè)備是必要的，生物固體向反應(yīng)容器的流動(dòng)將停止并且該單元將盡可能多地騰空所包含的混合物材料到搗泥機(jī)中。在這種情況下，生產(chǎn)用水被阻止進(jìn)入壓力容器，壓力容器繼續(xù)運(yùn)行并通過其正常排放進(jìn)行清空。在肥料混合物降至低于正常排放點(diǎn)之后，排放處的分流閥關(guān)閉，封閉壓力容器的正常排放。然后壓力容器底部的分流閥轉(zhuǎn)換，允許壓縮空氣進(jìn)入壓力容器的頂空，以迫使剩余的材料進(jìn)入返回肥料混合物線。如果需要進(jìn)一步清潔，則向壓力容器注入生產(chǎn)用水，隨后注入壓縮空氣以清除水。對(duì)緊隨壓力容器之后的搗泥機(jī)、造粒機(jī)、干燥器及所有后續(xù)設(shè)備如下進(jìn)行清洗使其運(yùn)行直到容器騰空。本發(fā)明的肥料優(yōu)選進(jìn)行化學(xué)調(diào)節(jié)以適合高氮肥料要求的需要，所述肥料含有顯著 量的磷酸鹽、硫和鐵以提高目標(biāo)氮(N)含量在8重量％-18重量％之間，并且優(yōu)選為16重量％，使其具有顯著商業(yè)價(jià)值。在優(yōu)選實(shí)施方案的改進(jìn)中，可向壓力容器中加入兩種其它氧化材料。通過將泵的生物固體輸送速率控制在1%_5%之間，向壓力容器中加入25-50%濃度的液體過氧化氫。此夕卜，固體次氯酸鈣可以以等于進(jìn)入壓力容器的生物固體體積的1%_5%之間的速率，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至磨粉機(jī)，然后至添加劑端口。另外的氣味控制劑，氧化鐵，F(xiàn)e3O4(亦稱為磁鐵礦，固體)，優(yōu)選使用螺旋輸送機(jī)以一定速率加入到碾磨機(jī)中粉碎并使這些添加劑變?yōu)榉勰?，然后加入到搗泥機(jī)中。使用碾磨機(jī)助于優(yōu)化這些固體材料，以便與存在于生物固體中的氣味劑分子接觸。這里加入的鐵不僅用作另外的氣味控制劑，而且用作提高成品肥料產(chǎn)品的有用性和價(jià)值的植物養(yǎng)分。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，方法基本上如對(duì)于先前實(shí)施方案描述的那樣，不同之處在于在壓力或水解容器中形成完全的銨鹽而沒有剩余的過量酸。那么這就不必再在混合器或搗泥機(jī)和或造粒機(jī)中銨噴霧。使用蒸發(fā)銨進(jìn)行銨噴霧可在混合器或搗泥機(jī)和或在造粒機(jī)中進(jìn)行，以完成氨化、pH控制和產(chǎn)生氨鹽肥料。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案如以上實(shí)施方案中的任一個(gè)那樣實(shí)施,不同之處在于代替脫水有機(jī)生物固體，接受更干燥的生物固體、丸粒、干燥有機(jī)丸粒或生物固體進(jìn)行處理。水可或可不加入到起始原料中，起始原料可具有在12-40%之間的固體，或者優(yōu)選18-30%的固體。該實(shí)施方案的優(yōu)選干燥度為大于90 wt. %固體，通常接受為在市政廢水處理廠制造的熱干燥的生物固體丸粒。這種干燥的丸?；蝾w粒通常含有少于6 wt. %氮，并且更通常地為少于4 wt.%氮，并且因此在市售肥料分配系統(tǒng)中為不合乎需要的。該實(shí)施方案教導(dǎo)了這樣干燥的低氮丸?；蝾w粒轉(zhuǎn)化為高氮有機(jī)增強(qiáng)的無機(jī)銨肥料。將所接受的干燥丸?；蝾w粒研磨為粉末，以便于使用氧化劑、酸并且如果必要加入蒸汽或水、或者來自該方法后續(xù)步驟的冷凝水的混合物，生產(chǎn)可泵送的糊狀材料。根據(jù)本文所公開的本發(fā)明說明書和實(shí)踐的考慮，本發(fā)明的其它實(shí)施方案和用途對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚明了。本文引用的所有參考文獻(xiàn)，包括所有出版物、美國和外國專利 及專利申請(qǐng)，均通過引用特別且整體地結(jié)合。各處所使用的術(shù)語包括，意欲包括術(shù)語包含和基本上包含。意欲認(rèn)為說明書和實(shí)施例僅為示例性的，且本發(fā)明真實(shí)范圍和精神由以下權(quán)利要求書表明。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)處理生物固體的方法，所述方法包括 形成脫水生物固體與一種或更多種第一酸的酸化糊狀物； 將所述酸化糊狀物加入到壓力容器中，使得所述壓力容器保持頂空，其中所述頂空具有預(yù)定的壓力； 向所述壓力容器中加入一種或更多種第二酸與一種或更多種堿，以與所述酸化糊狀物混合形成混合物； 在保留時(shí)間內(nèi)使所述混合物經(jīng)受溫度和壓力，其中所述混合物的溫度和含水量通過頂空壓力確定； 自所述壓力容器除去混合物；和 干燥所述混合物，形成經(jīng)處理和干燥的生物固體。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述生物固體包括以下的一種或更多種市政生物固體、加熱干燥的生物固體、制藥發(fā)酵廢物、有機(jī)產(chǎn)品的微生物消化物、食品、食物副產(chǎn)品、動(dòng)物糞肥、經(jīng)消化的動(dòng)物糞肥、有機(jī)生物固體、含有微生物的生物固體，或其組合。
3.權(quán)利要求I的方法，所述脫水生物固體通過使生物固體經(jīng)受過濾、離心、壓力或其組合而產(chǎn)生。
4.權(quán)利要求I的方法，其中所述一種或更多種第一酸至少包含50%或更高濃度的磷酸。
5.權(quán)利要求I的方法，其中所述一種或更多種第二酸包含磷酸、硫酸或兩者，并且所述一種或更多種堿包含無水氨或氨水。
6.權(quán)利要求I的方法，其中所述一種或更多種第二酸和所述一種或更多種堿一起在混合物中發(fā)生放熱反應(yīng)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中在沒有外部加熱的情況下發(fā)生所述放熱反應(yīng)。
8.權(quán)利要求I的方法，其中將所述混合物保持在230°F或者更高的溫度。
9.權(quán)利要求I的方法，所述方法還包括向混合物中加入一種或更多種高鐵酸鹽或者一種或更多種氧化劑。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述一種或更多種高鐵酸鹽選自高鐵酸鈣、高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、七水硫酸亞鐵及其組合。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述一種或更多種高鐵酸鹽由固態(tài)氫氧化鈉與次氯酸鈉和氯化鐵的反應(yīng)形成。
12.權(quán)利要求9的方法，其中所述一種或更多種氧化劑選自過氧化氫、次氯酸鈣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、二氧化氯、臭氧、氧氣及其組合。
13.權(quán)利要求I的方法，其中所述保留時(shí)間為15分鐘或者更少。
14.權(quán)利要求I的方法，其中酸度、壓力、流速、pH、堿注入速度中的一個(gè)或更多個(gè)通過閉環(huán)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行控制以保持預(yù)定的反應(yīng)溫度。
15.權(quán)利要求I的方法，其中將生物固體通過壓力容器連續(xù)加工處理，從而連續(xù)形成經(jīng)處理和干燥的生物固體。
16.權(quán)利要求I的方法，其中經(jīng)處理和干燥的生物固體中的有機(jī)材料被部分或完全水解、變性或滅菌。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述有機(jī)材料選自藥物化合物、抗生素、激素、激素樣分子、生物活性化合物、大分子、碳水化合物、核酸、脂肪、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)中的一種或更多種及其組合。
18.權(quán)利要求I的方法,其中干燥混合物的磷酸鹽含量為O.5%-4%。
19.權(quán)利要求I的方法，其中干燥混合物的含氮量通過加入到反應(yīng)容器中的氨水來提聞。
20.權(quán)利要求I的方法，所述方法還包括向所述混合物中加入成粒劑，然后干燥形成干燥和顆粒狀混合物。
21.權(quán)利要求20的方法，所述方法還包括粉碎所述干燥和顆粒狀混合物。
22.權(quán)利要求20的方法，所述方法還包括使所述干燥和顆粒狀混合物通過一個(gè)或更多個(gè)篩以分離預(yù)定大小的顆粒。
23.權(quán)利要求20的方法，所述方法還包括用涂布劑涂布所述干燥的顆粒。
24.權(quán)利要求23的方法，其中將所述涂布劑施用于冷卻裝置中的顆粒。
25.權(quán)利要求20的方法，所述方法還包括在冷卻裝置中使所述干燥和顆粒狀混合物冷卻至140° F或者更低的溫度。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述冷卻裝置為流化床、氨冷凍器或轉(zhuǎn)鼓。
27.權(quán)利要求I的方法，所述方法還包括使所述反應(yīng)混合物通過第二壓力容器。
28.權(quán)利要求I的方法，所述方法還包括向所述壓力容器中的混合物加入一種或更多種植物養(yǎng)分。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述一種或更多種植物養(yǎng)分選自尿素、硝酸銨、硫酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、尿素硝酸銨、液體尿素、鉀堿、氧化鐵、可溶性鐵、螯合鐵及其組口 ο
30.權(quán)利要求I的方法，所述方法還包括向所述混合物中加入一種或更多種硬化劑。
31.權(quán)利要求30的方法，其中所述一種或更多種硬化劑選自氧化鐵、明礬、凹凸棒石粘土、工業(yè)糖蜜、lignon、木質(zhì)素磺酸鹽、脲甲醛聚合劑及其組合。
32.生物固體，其通過權(quán)利要求I的方法進(jìn)行加工處理。
33.一種用于處理生物固體的方法，所述方法包括 將脫水的生物固體與酸混合形成混合物； 將混合物和蒸汽注入到含有加壓頂空的壓力容器中； 在保留時(shí)間內(nèi)使所述混合物經(jīng)受預(yù)定的溫度和壓力，其中所述混合物的溫度和含水量由頂空壓力確定； 在保留時(shí)間之后自所述壓力容器除去混合物；和 干燥所述混合物。
34.一種用于將生物固體加工成肥料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 第一混合器，其將生物固體與濃酸和氧化劑摻和并將生物固體轉(zhuǎn)化為可泵送糊狀物；具有頂空壓力的壓力容器，其自第一混合器接收可泵送糊狀物，其中壓力容器將可泵送糊狀物保持在如通過頂空壓力確定的預(yù)定壓力和溫度下，并且保持一段時(shí)間； 第二混合器，自壓力容器接收可泵送糊狀物，其中可泵送糊狀物與硬化劑混合；和 造粒機(jī)，以使硬化的糊狀物破碎成丸粒狀肥料。
35.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括蒸汽發(fā)生器，其中將通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽注入到第一混合器中。
36.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述壓力容器還包括多個(gè)閥以控制蒸汽水平、混合物水平、溫度、加壓器、PH和氮水平中的至少一個(gè)。
37.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中自設(shè)備的空氣排放小于30CFM。
38.權(quán)利要求34的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括氨蒸發(fā)器和袋濾室干燥器。
39.一種用于加工處理生物固體的壓力容器，所述容器包括頂空和控制頂空壓力的多個(gè)閥，其中頂空壓力確定容器中生物固體的溫度和含水量，并且還包括表明壓力容器中生物固體的溫度、壓力、PH和含氮量中一個(gè)或更多個(gè)的計(jì)量器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理生物固體的方法，所述方法產(chǎn)生高價(jià)值、含氮、緩釋、有機(jī)增強(qiáng)的無機(jī)肥料，所述肥料與價(jià)值較低或更昂貴的常規(guī)市售制造的肥料競爭。所述方法包括在高通量制造設(shè)備中調(diào)節(jié)傳統(tǒng)的廢水生物固體并連續(xù)加工經(jīng)調(diào)節(jié)的生物固體。主要反應(yīng)容器的放熱設(shè)計(jì)和閉環(huán)控制顯著降低運(yùn)行制造設(shè)備必需的功率量。與傳統(tǒng)的處理廠相比，所述方法利用綠色技術(shù)促進(jìn)廢物減少和空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提高。自所回收的生物固體廢物生產(chǎn)的肥料為安全的并且滿足或者超過美國環(huán)境保護(hù)局(USEPA)A類和特殊品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并且不受到限制或者監(jiān)管。
文檔編號(hào)C05D9/00GK102781880SQ201080065001
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者G.L.達(dá)姆斯, J.C.伯恩哈姆, J.P.卡爾 申請(qǐng)人:維塔格控股有限責(zé)任公司