BRPI0615523A2 - processo de produção de produto orgánico particulado homogêneo - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE PRODUçãO DE PRODUTO ORGáNICO PARTICULADO HOMOGéNEO. A presente invenção refere-se a um processo para tratamento de Iodo orgânico que inclui em um estágio de mistura, a mistura do Iodo orgânico com matéria orgânica particulada esterilizada, para formar uma mistura orgânica. Esta mistura é secada em um estágio de secagem para obter um produto orgânico particulado homogêneo.

Description

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PRODUTO ORGÂNICOPARTICULADO HOMOGÊNEO

A presente invenção refere-se ao tratamento de lodo orgânico.Em particular, refere-se ao processo de tratamento de lodo orgânico eprodução de matéria orgânica particulada esterilizada, apropriada para uso noprocesso.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é apresentadoum processo para tratamento de lodo orgânico, que inclui

um estágio de mistura do lodo orgânico com matéria orgânicaparticulada esterilizada, para formar uma mistura orgânica; e

um estágio de secagem da mistura orgânica para obter umproduto orgânico particulado homogêneo.

O lodo orgânico pode ser um fertilizante orgânico em formalíquida ou de lodo. O fertilizante orgânico pode ser um lodo desinfetadoesterilizado enriquecido.

Em uma configuração da invenção, o fertilizante orgânico ou lododesinfetado esterilizado enriquecido pode ser obtido pelo processo de ZA89/6160, que é aqui incorporado por referência. Assim, ele pode ser obtidoatravés da introdução de gás amônia anidra no lodo de esgoto digerido ouativado bruto contendo de 2% a 50%, tipicamente 2% a 25%, por massa dematerial de despejo sólido, para formar lodo de esgoto intermediário;adicionando quantidade suficiente de gás amônia anidra para elevar o pH dolodo de esgoto para aproximadamente 11,6 e a temperatura do lodo entre 30°Ce 60°C, e permitindo a reação da amônia com o lodo de esgoto intermediáriopor pelo menos 5 minutos, tipicamente por pelo menos 11 minutos; eadicionando quantidade suficiente de um ácido inorgânico capaz de reagirexotermicamente com a amônia e/ou um intermediário/complexo de amôniaformados no lodo de esgoto, a fim de neutralizar a amônia, e em seguida ointermediário, a um pH de aproximadamente 7 e para aumentar a temperaturado intermediário a pelo menos 65°C, com uma quantidade de ácido menor quea exigida para reagir estequiometricamente com o gás amônia adicionado. Aamônia age, portanto, como um agente de esterilização e desinfecção.

Contudo, o lodo de qualquer outro material orgânico apropriadotambém poderá ser usado. Por exemplo, a matéria orgânica pode ser baseadaem papel e, nesse caso, o lodo seria pasta de papel; ou pode ser estrumelíquido animal, por exemplo, de porco.

Em princípio, pode ser usada qualquer matéria orgânicaparticulada esterilizada apropriada. Assim, em uma configuração da invenção,a matéria orgânica particulada esterilizada pode ser um produto orgânicogranulado homogêneo. Em outras palavras, algum produto orgânico granuladohomogêneo é então reciclado e misturado com o lodo. A matéria orgânicaesterilizada possui então forma de partículas de matéria sólida seca.

Entretanto, em outra configuração da invenção, o materialorgânico esterilizado particulado pode ser, adicionalmente ou como umaalternativa, especificamente nas condições iniciais, obtido pela secagem dolodo esterilizado orgânico apropriado e pela trituração da matéria orgânica secaresultante para obter a matéria orgânica particulada esterilizada. A matériaorgânica pode ser de esgoto; contudo, também pode ser usada qualquer outramatéria orgânica apropriada, como por exemplo, o papel, de modo que o lodoseja na forma de pasta de papel; estrume animal, por exemplo, porco ousimilar. O lodo esterilizado orgânico deverá ter preferivelmente um pHbalanceado e pode ser obtido pela adição do agente de esterilização de lodoorgânico bruto. A secagem do lodo pode ser realizada em um leito de secagemsolar pode ser executada por um período de 2 dias a 6 meses, dependendodas condições climáticas e da área de superfície do leito. A matéria orgânicaseca pode ser triturada, por exemplo, passando-a em um moinho.

Acredita-se que as partículas da matéria orgânica particuladaesterilizada atuem como núcleos para coagular e flocular o lodo que assimreveste os núcleos, quando os componentes forem misturados, e o agente deesterilização que está presente possa ajudar direta ou indiretamente, ou seja,como intermediário na coagulação e floculação. A mistura assegura que oscomponentes sejam uniforme e homogeneamente combinados antes de seremsubmetidos à secagem.

O lodo orgânico pode normalmente ter 16% a 30% de conteúdossólidos na massa básica. A proporção entre a massa do lodo orgânico e amatéria orgânica particulada esterilizada pode ser de 1:1 a 7:3.O estágio de mistura pode compreender qualquer misturadorapropriado, do tipo convencional ou de alto nível de cisalhamento. O tempo deretenção do lodo orgânico e da matéria orgânica particulada esterilizada nomisturador pode ser de 5 segundos a 2 minutos. O tempo de retenção podedepender, entre outras coisas, da proporção entre o lodo e a matéria orgânicaparticulada.

O estágio de secagem pode compreender qualquer secadorapropriado, como um secador de tambor giratório, de leito fluidizado, ou spray.Em uma configuração da invenção, a secagem pode ser realizada em umsecador de tambor giratório cujo ar, como agente secante, flui no sentidooposto ao da mistura. No entanto, ao invés disso, o ar e a mistura podempassar pelo secador no mesmo sentido.

A temperatura de secagem, por exemplo, a temperatura do arquente que é utilizada no secador de tambor giratório, não deve exceder a90°C, e preferivelmente não deve exceder a 75°C, de forma que a quantidadebiológica intrínseca do produto não é comprometida. Assim, a temperatura doar, quando o ar é usado como agente secante pode ser de 50°C a 75°C, e suaumidade relativa pode ser de 5% a 0,05% (por massa).

O produto orgânico homogêneo é assim na forma de partículassólidas e é apropriada para uso como fertilizante.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido umprocesso para a produção de matéria orgânica particulada esterilizada, cujoprocesso inclui

a adição de agente de esterilização ao lodo orgânico, para formarlodo esterilizado orgânico;

a secagem do lodo esterilizado orgânico, para obter matériaorgânica seca esterilizada; e

trituração da matéria orgânica seca para obter a matéria orgânicaparticulada esterilizada.

A matéria orgânica particulada esterilizada assim obtida éapropriada para uso no processo de acordo com o primeiro aspecto dainvenção.

O agente de esterilização, sua adição ao lodo, a secagem do lodoe a trituração da matéria orgânica seca podem ser conforme descritos a seguir.

A invenção será agora descrita em mais detalhes com referênciaaos desenhos esquemáticos anexos, sendo que

a figura 1 mostra, um diagrama de blocos de forma simplificada,um processo de acordo com a invenção para tratamento de um fertilizanteorgânico; e a

a figura 2 mostra, um fluxograma de forma simplificada, umprocesso para a produção de matéria orgânica particulada esterilizada,apropriada para uso no processo da Figura 1.

Com relação à figura 1, a referência numérica 10 geralmenteindica um processo de acordo com a invenção para tratamento de fertilizanteorgânico na forma líquida ou de lodo. O processo 10 inclui uma linha de fluxodo fertilizante orgânico 12 que leva ao misturador 14. A linha de fluxo 16 seguedo misturador 14 ao secador de tambor giratório 18, com a linha de remoção doproduto orgânico particulado 20 vindo do tambor 18.

A linha de fluxo 20 segue do estágio de peneiramento eclassificação 22, com a linha de remoção de produto 24 vindo do estágio 22.

A linha de reciclagem do produto 26 passa do estágio 22 aomoinho 28, com a linha 30 segue do moinho 28 ao misturador 14.

A linha de ar quente 32 segue da fonte de calor 34, por exemplo,um sistema de bombeamento quente ao secador 18, com a linha de ar gasto36 seguindo do secador de volta para o sistema de bombeamento a quente.

O fertilizante orgânico é tratado no processo 10. O fertilizanteorgânico é na forma líquida ou de lodo.

O fertilizante orgânico pode ser lodo desinfetado esterilizadoenriquecido, como o produzido pelo processo de acordo com ZA 89/6160 que éaqui incorporado por referência. Portanto, em uma configuração da invenção, ofertilizante orgânico pode ser obtido pelo espessamento do lodo de esgoto deuma concentração de sólidos de 0,01-5% (por massa) para aproximadamente15% (por massa); tratamento do lodo de esgoto espesso em um reator de tuboà pressão de 1-3 bar(g) pela adição, com vigorosa mistura, de amônia gasosaem quantidade suficiente para elevar o pH para aproximadamente 11,6 e com atemperatura do lodo sendo aumentada para aproximadamente 40°C,opcionalmente seguido pela adição, depois que o lodo tiver reagido com aamônia por aproximadamente 10 minutos, de um agente de esterilização comoperóxido de hidrogênio ou ozônio, seguido pela adição, com vigorosa misturade ácido fosfórico em quantidade suficiente para neutralizar a amônia no lodo,de forma a obter um pH de aproximadamente 7, e com o aumento datemperatura do lodo, através da reação exotérmica entre a amônia e ácidofosfórico, para pelo menos 65°C-70°C, a fim de obter um lodo desinfetadoesterilizado enriquecido ou fertilizante orgânico; e opcionalmente, adicionandoum nutriente como nitrato para fertilizante orgânico.

Na utilização, o fertilizante orgânico, que é na forma de lodo oulíquido, entra no misturador 14 através da linha de fluxo 12. O fertilizanteorgânico possui conteúdos sólidos de aproximadamente 25% a 30% pormassa. No misturador 14, o fertilizante orgânico é misturado com produtoorgânico granulado homogeneizado que é reciclado para o misturador atravésda linha de fluxo 26, moinho 28 e linha de fluxo 30. A proporção entre a massade fertilizante orgânico e o produto orgânico reciclado é tipicamente de 6:4. Otempo de retenção no misturador 14 é tipicamente de aproximadamente 10 a20 segundos.

No misturador 14, o produto orgânico granulado homogeneizadoreciclado, que então possui forma de partículas substancialmente sólidas, agecomo núcleo para fertilizante orgânico, com o fertilizante orgânico revestindo aspartículas do produto orgânico. As partículas da matéria orgânica agem entãocomo núcleos para coagulação e floculação de fertilizante orgânico, conformedescrito anteriormente. O misturador assegura que os componentes sejamuniforme e homogeneamente misturados.

A mistura resultante passa através da linha de fluxo 16 para umsecador rotatório 18 onde entra em contacto com ar quente no sentidocontrário, entrando através da linha 32, e que está à temperatura deaproximadamente 65°C a 75°C e umidade relativa de aproximadamente 2% a0,5%. O ar gasto é removido do secador 18 através da linha 36 e reaquecidona fonte de calor 34, que é normalmente um sistema de bombeamento aquente.

A mistura que entra no secador 18 tipicamente possui umidade deaproximadamente 40% a 50% na massa básica.

Um produto orgânico que é homogeneizado, ou seja, que possuecomposição homogênea e que tenha forma particulada ou granulada, éproduzida em um secador 18, e em seguida passa através da linha de fluxo 20,pelo estágio de peneiramento e classificação 22. É recomendável que, devidoao uso de secador de tambor 18, as partículas sejam arredondadas e limitadas,facilitando assim o seu peneiramento e classificação.

Partículas do produto corretamente dimensionadas, comdimensão entre 3mm a 5mm, são removidas através da linha de fluxo 24 epodem ser ensacadas, armazenadas e comercializadas como fertilizantesorgânicos.

Partículas do produto subdimensionadas, ou seja, menores queaproximadamente 3mm, são removidas através da linha 26, da mesma formaque as superdimensionadas, ou seja maiores que aproximadamente 5mm. Aspartículas superdimensionadas passam pelo moinho 28 onde são trituradas,tipicamente para aproximadamente 0,5mm a 0,05mm, após o que sãoreencaminhadas ao misturador 14 onde agem como núcleos, conformeanteriormente descrito. Naturalmente, as partículas subdimensionadas que sãoremovidas no estágio de peneiramento e classificação 22 não precisam passarpelo moinho 28, mas, em vez disso, passam diretamente para o misturador 14.

Acredita-se que o produto particulado que é reencaminhado aomisturador 14, além de conter o agente de esterilização (amônia) que ajuda nacoagulação e floculação do fertilizante orgânico, também possui componentesquímicos e biológicos que o tornam um agente de mistura apropriado paraajudar na formação de grânulos no secador 18. Portanto, é possível colocaruma mistura com maior umidade que o esperado no secador 18 sem aumentara probabilidade de uma mistura aderir à parede do secador, e assim produzirum produto final enriquecido ou de valor agregado apropriado para uso comofertilizante particulado seco.

Se desejado, durante a operação normal ou de inicialização, umamatéria orgânica particulada esterilizada externa adicional pode ser adicionadaao misturador 14 através da linha 38 conforme indicado na linha pontilhada.Esta matéria orgânica particulada esterilizada constitui assim uma parte damatéria orgânica particulada esterilizada total que é adicionada ao lodo nomisturador 14.

A matéria orgânica particulada esterilizada externa assim usada,pode ser obtida pelo processo 50 conforme indicada na Figura 2.

O processo 50 inclui a linha de lodo orgânico bruto 52 que seguepara o estágio de mistura 54 no qual segue também pela linha de adição deagente de esterilização 56. A linha de transferência da matéria orgânicaesterilizada 58 segue do misturador 54 ao leito de secagem solar 60. A linha deremoção 62 segue do secador 60 ao moinho 64 do qual segue a linha dematéria orgânica esterilizada particulada 38.

Na prática, o lodo orgânico bruto, por exemplo, lodo de esgotobruto, pasta de papel, estrume de porco e água ou similar é introduzido nomisturador 54 através da linha 52. Uma quantidade suficiente de agente deesterilização, tal como, amônia e ácido inorgânico, é introduzida através dalinha 56, no misturador 54, a fim de esterilizar o lodo. O lodo esterilizado passaatravés da linha 58 ao leito de secagem solar 60 onde é submetido à secagemsolar por um período típico de aproximadamente 10 semanas. Quando a águado lodo tiver substancialmente evaporado, restando o produto residual seco,este é enviado ao moinho 64 onde é triturado à dimensão apropriada,tipicamente 0,5mm a 0,05mm, sendo a matéria orgânica particuladaesterilizada então levada ao misturador 14.

Descobriu-se então inesperadamente que o processo 10proporciona uma maneira particularmente eficaz de desidratar e granular ofertilizante orgânico líquido, ou seja, converter o fertilizante orgânico líquido emfertilizante orgânico sólido particulado. Em particular, adicionando partículassólidas secas ou núcleos ao lodo orgânico, o conteúdo de água do lodo éreduzido e viscosidades extremas, que são normalmente atingidos quando osIodos são secados e que levam à obstrução do equipamento de secagemutilizado, são assim amplamente evitadas.

Claims (10)

1. PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PRODUTO ORGÂNICOPARTICULADO HOMOGÊNEO a partir de lodo orgânico espesso, sendoprocesso caracterizado pelo fato de incluir as seguintes etapas:em um estágio de tratamento, tratamento de lodo orgânicoespesso sucessivamente com amônia e ácido inorgânico, sendo que a amôniaprovoca uma diminuição no pH do lodo, para formar lodo enriquecido,em um estágio de mistura, mistura do lodo enriquecido com amatéria orgânica particulada esterilizada, para formar uma mistura orgânica; eem um a estágio de secagem, secagem da mistura orgânica paraobter um produto orgânico particulado homogêneo,a proporção entre a massa de lodo enriquecido e a matériaorgânica particulada esterilizada variando entre 1:1 e 7:3, de forma que oconteúdo de água da mistura é inferior ao do lodo enriquecido, a matériaorgânica esterilizada atuando como agente nucleante que auxilia na granulaçãodo lodo enriquecido, pelo menos alguma matéria orgânica esterilizadaparticulada sendo na forma de produto orgânico particulado homogêneotriturado reciclado.

2. PROCESSO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o lodo orgânico espesso é um fertilizante orgânico.

3. PROCESSO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o lodo orgânico espesso é lodo de esgoto, pasta de papel ouestrume líquido animal.

4. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que o ácido inorgânico é o ácido fosfórico.

5. PROCESSO conforme uma qualquer das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato de que o lodo orgânico espesso possui de 16% a 30%em massa de conteúdos sólidos.

6. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1a 5, caracterizado pelo fato de que a proporção entre a massa de lodo orgânicoenriquecido e a matéria orgânica particulada esterilizada é de 6:4.

7. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1a 6, caracterizado pelo fato de que o estágio de mistura compreende ummisturador, com tempo de retenção do lodo enriquecido e da matéria orgânicaparticulada esterilizada no misturador de 5 segundos a 2 minutos.

8. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que o estágio de secagem compreende umsecador, cuja temperatura não excede a 90°C.

9. PROCESSO de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a temperatura de secagem não excede a 75°C.

10. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações-8 ou Reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o secador é de tamborgiratório no qual é injetado ar quente, que serve para secar a mistura orgânica,sendo a temperatura do ar quente de entrada de 50°C a 75°C e a umidaderelativa de 5% a 0,05% em massa.