CN109310045B - 用于生产高热值产品的嘌呤处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纯化从嘌呤获得的木质素，纤维素和半纤维素的方法，所述木质素，纤维素和半纤维素的燃烧符合环境标准，可以作为木材的替代品。本发明的方法产生新型生物燃料。

Description

用于生产高热值产品的嘌呤处理方法
发明描述
本发明描述了一种处理动物浆料，特别是牲畜粪便的方法，以获得具有高热值的产品，并且当燃烧时，释放出低浓度的有毒气体。
特别的，本发明描述了一种处理牲畜粪便，特别是牛粪的方法，但是并不将本发明限制于不能用于处理其他哺乳动物的粪便。
这种方法允许获得具有高热值，并且燃烧时释放出低浓度有毒气体和灰分的物质，特别是对应于木质素。
在畜牧业中，粪便的产生是一个通常很难解决的问题，因为如果处理不当，它就会污染土地，地下水和环境。同样的，乳制品和畜牧业的粪便卫生管理也令人担忧。
据联合国粮食及农业组织发布的一份报告称，粮农组织认为，畜牧业是导致全球温室效应高度危害的主要原因之一(粮农组织，FA畜牧的巨大阴影：环境问题和选择2006)。该报告显示，当以二氧化碳(CO2)当量测量时，畜牧业产生的温室气体水平高于运输业产生的温室气体水平。
此外，粮农组织2006年的同一份报告表明，牲畜不仅威胁环境，而且是土壤和水资源退化的主要原因之一。
关于环境成本，在2006年粮农组织的研究中表明“每个畜牧生产单位必须减产至少一半，以防止局势恶化”。
特别的，由于污染气体释放到大气中，以及土壤和地表水中微量和大量营养物质的积累，如果对粪便的存储，运输或施用没有控制，畜牧系统产生的粪便会引起负面的环境影响。在美国，有针对水体，土壤和大气的动物粪肥的管理和存放的具体法律，由环境保护局(EPA)监督和认证。在加拿大，处理和存放动物粪肥的规定同样严格。在阿根廷，智利，哥伦比亚和墨西哥等拉丁美洲国家，对动物粪肥的使用和管理的监管和监督更加有限，因为只规定了污染物排放到水中的章程，淡化了污染物排放到大气和土壤中的重要性，并且关于畜牧粪便没有明确的规范。(农业科学第46卷，4号墨西哥2012年5月或6月)
意识到气候变化对人类社会和地球构成了紧迫和潜在的不可逆转的威胁，在2015年12月11日批准了“巴黎协定”，以加速减少全球温室气体排放。(协定草案-第21届气候变化大会-巴黎，2015年11月30日至12月11日)
本协定提出了迫切需要解决各缔约方或各国减排承诺的总体效果之间存在的巨大差距，以2020年全球温室气体年排放量表示，并且总排放量的轨迹应当遵循，保持全球平均气温相对于工业化前的水平增长不超过2摄氏度，并继续努力将温度上升限制在1.5摄氏度之内。
在该协定中，每个签署国都致力于减少温室气体排放，例如，推广可再生和非常规能源使用，以及替代化石能源。
本发明提供了一种具有高热值并且对减少温室气体排放的贡献非常高效的生物质产品。在实践中，它允许用生物质代替化石燃料。
由畜牧业排放的温室效应气体
以二氧化碳当量计算，畜牧业占温室气体排放量的18％。它的参与程度高于运输业。
畜牧业占人类活动二氧化碳排放量的9％。在大多数情况下，这些排放来自土地利用的变化，特别是由于牧草扩张引起的森林砍伐。同样的，畜牧还应该对具有更大的加热大气潜力的气体的排放负责。该部门主要通过反刍动物的肠道发酵产生37％的人为甲烷(是二氧化碳的全球变暖潜能值(GWP)的23倍)。它排放65％的人为氧化亚氮(是二氧化碳的全球变暖潜能值的296倍)，主要通过粪便。畜牧业还造成三分之二(64％)的人为氨排放，这对酸雨和生态系统的酸化有很大影响。
这种高水平的排放为通过牲畜行动减缓气候变化提供了巨大的机会(粮农组织-畜牧的巨大阴影：环境问题和选择2006)。
应当注意，畜牧业占陆地动物生物量的20％。
如在本发明中所描述的，有必要提供用于粪肥和粪便处理的方法，以获得具有高热值并且燃烧时释放低浓度的有害气体的产物。
水污染
畜牧业是用水量增加的一个关键因素，因为它占全球用水量的8％，主要用于饲料作物的浇水(粮农组织-畜牧的巨大阴影：环境问题和选择2009)。同样的，畜牧业也可能是水污染的最大来源，并且是造成水体富营养化，沿海地区的“死亡”地区，珊瑚礁退化，人类健康问题的增加，抗生素耐药性和许多其他问题的重要原因。污染的主要来源是动物粪便，抗生素和激素，制革厂使用的化学品，饲料作物中使用的肥料和杀虫剂以及侵蚀牧场的沉积物。
本发明部分地减轻了牲畜对水污染的影响。(粮农组织-畜牧的巨大阴影：环境问题和选择2009)
现有技术
根据粮农组织(http://www.fao.org/ag/againfo/programmes/es/lead/toolbox/Tech/21Mansto.htm)，荷兰牲畜产生的粪便混合物(包括粪便和尿液，但不包括废水)的年度标准是：
成年奶牛：23000L
育肥牛(1-2年)：10000L
仔猪的母猪：4700L
育肥猪：11L
产蛋母鸡：87L
尤其是在畜牧业中，粪便和浆料，通常对应于动物粪便、尿液和草垫的混合物，并且将最后一种草垫作为动物休息和喂食的地方。
除了含有大便和尿液外，粪便还可能由其他元素组成，例如草垫中存在的那些，通常包括稻草，锯末，木屑，化学品，沙子，畜牧饲料残渣和水。
通常，粪便施用于土地，为土壤提供有机物质。有机物质的贡献可以改善土壤结构，并提高保水能力。
另一方面，粪便是植物营养素的来源(N，P，K)。
粪便中所含的营养物和矿物质的含量取决于各种因素，主要的是：畜牧类型，牲畜饲料(与动物的目的地直接相关)以及环境条件。
构成粪便的成分之一是各种植物残留物，其中木质纤维素及其衍生物突出。
木质素纤维素是构成植物细胞壁主要结构的复合材料，主要由纤维素(40-50％)，半纤维素(25-30％)和木质素(15-20％)组成。纤维素是由7.000至15.000葡萄糖单元构成的均相线性聚合物，其与通过氢键稳定的糖苷键连接。半纤维素是由200-400单位的各种戊糖，己糖和具有无定形结构的糖醛酸构成的分枝或线性杂聚物。木质素是三个单元的对香豆酰苯基丙烷，松柏醇和醇的交联无定形聚合物。为了减少全球对化石燃料的依赖，有一种可持续的能源和化学产品替代品可供开发。其中一种可能的来源是木质纤维素生物质，如木材或农业废弃物(Brethauer,S.,&Studer,M.H.(2015)。木质纤维素生物质到燃料和化学品的生物化学转化过程-综述。国际化学杂志，69(10),572-581)。
牛粪常见于农业废弃物中，成本极低。已经研究过，从这种粪便处理获得的产品可以在没有预先处理的情况下用作燃料或燃料原料。
到目前为止，已经描述了用于检测和定量粪便的主要组分(纤维素和蛋白质组分)含量的技术，其中使用固/液物理分离方法，利用粪便水解和真菌培养从原料中回收碳水化合物和蛋白质，以生产纤维素酶(来自畜肥的增值化学品，S.陈等人，太平洋西北国家实验室，2003)。在从农业废弃物中收集木质素和通过不同分析方法进行质量评估的情况下，基本上通过将农业残余物还原为碱性制浆，用甲酸和过氧化氢来处理。通过Klason方法，FT-IR光谱，元素分析，硫代酸解，SEC和不同的湿化学方法表征木质素(不同农业残留物中无硫木质素的分离和表征。克里斯丁·罗斯贝加，玛蒂娜·布雷默，苏珊·麦克希尔，斯威特兰娜·柯尼希克，格哈德·克恩斯，卡门·布里德，伊丽莎白·温迪塞恩，斯蒂芬·费舍尔，工业原料作物与制品，第73卷，第81-89页，2015年10月30日)。
在商业规模的工厂中，用于机械分离粪便中的液体/固体部分的最常用技术是通过离心机，化学处理加带式压滤机，旋转鼓式过滤器加螺旋压力机，螺旋压力机和振动过滤器以及单独的螺旋压力机进行倾析。据认为，它们仅包括在运动和压榨中使用过滤器的机械分离方法(利用不同的工业分离技术分离动物粪便固体的化学和生化变化，卡琳·约根森，拉尔斯·斯图曼，延森生物资源技术100(2009)3088–3096)。
除了粪便的液体/固体部分的机械分离技术之外，还描述了一种凝结-絮凝过程的分离方法，其分离方案包括将原始粪便存储在4℃并通过1mm筛网筛分，然后根据以下条件和阶段对其进行凝结-絮凝过程：(1)对于凝结过程，加入凝结剂溶液并在175rpm下混合2分钟；(2)对于絮凝过程，加入聚丙烯酰胺溶液并以50rpm混合13分钟；(3)预期固体的形成或沉降，需要等待时间：去除上清液时为2小时，或者当使用压滤机分离固体部分时为5分钟(关于牛粪的固体和液体部分的组分分布和甲烷产生的表征，J.L.里科，H.加西亚，C.里科，I.特赫罗,生物资源技术98(2007)971–979)。
在浆料中可以找到的另一种成分是甲烷，一种用作燃料的气体。研究了从粪便中获得该组分的产量和质量，以挥发性固体(VS)参数显示其结果(粪肥，秸秆和粪肥的固体部分的甲烷产率，H.B.莫勒,S.G.索默,B.K.阿林，生物质与生物质能26(2004)485–495)。
另外，还有用于提取粪便产品用于其他目的的方法。例如，US4018899A公开了一种从动物粪便中提取食品的方法，包括：在坑中形成粪便水并使所述悬浮液发酵；然后分离所述悬浮液的固体和液体部分，其中，所述固体部分包括青贮饲料成分，例如未消化的纤维和颗粒；所述液体部分包括富含蛋白质的营养素和致密的相对不易消化的矿物材料和纤维颗粒，最后，分离所述组分，然后加工液体部分，用作含有相对少量不易消化的矿物质的膳食补充剂，如木质素，半纤维素和纤维颗粒。
在文献WO2015086869A1和ES2171111A1中，提出了用于粪便处理的不同方法。文献WO2015086869A1公开了一种方法，包括：(a)在含有粪便的液体流出物中的固/液物理分离；(b)对从(a)阶段中获得的液体部分进行物理化学分离，以获得固体和液体部分；(C)对从(b)阶段中获得的液体部分进行电凝聚，以获得固体和液体部分；(d)在化学物质或木质纤维素存在下，将从(a)，(b)，(c)阶段获得的固体部分造粒。此外，该文献还表明在造粒过程中获得的固体附聚物在燃烧中提供高热值，并且所得液体具有非常低的氮化合物。
另一方面，文献ES 2171111 A1提出了一种处理浆料的方法和设备，包括：(i)对浆料的液相进行物理化学处理，通过通过酸化剥离或固定，减少所述浆液在蒸发阶段的氨排放；(ii)将(i)阶段中获得的液体进行真空蒸发，直到获得含有20-30％固体重量的固体浓缩物；以及(iii)干燥从(ii)阶段获得的固体浓缩物，直到获得具有12％最大含水量的产物，可用作有机堆肥，或加肥氨盐。
还发现，在文献WO 2013007847 A1中，提出了一种通过电凝和电氧化处理浆料的系统，其包括通过泵送系统将浆料包含到浆料筏中，然后将浆料暴露在固液压力分离器中。该过程包括将固体送到存储容器中，通过将它们暴露在新鲜空气中对其干燥或人工对其干燥，以获得用于土壤的肥料堆肥，而液体被送到浮选-絮凝罐中。在该浮选-絮凝罐中，产生的污泥被送到压滤机，然后它们与从存储容器中获得的固体混合，同时将液体物质送到电凝单元，以便从沉淀物中分离出漂浮的污泥，澄清的水被送至沉淀。通过倾析将漂浮的污泥转移到压滤机中，同时清除沉淀的污泥，并且处理过的水经过加入氢氧化钠的过程，以提高其PH值并将其送至电氧化阶段。
在文献WO 2009108761 A1和US 6149694 A中，公开了从有机废物中生产燃料的方法。文献WO 2009108761 A1公开了由有机废料制备液态烃燃料的方法。该方法包括从废料制备悬浮液以制备料流，将料流在搅拌的容器中累积。随后，将该流加热至约60-700℃，并经受20-600psi的压力，以分别分解固体有机材料和无机材料。
此外，文献US 6149694 A介绍了从牲畜残渣制造燃料的方法，该方法包括：(a)形成混合物，该混合物具有一定量的来自牲畜残渣的固体组分和来自与所述牲畜残渣不同的废物，其中，所述固体组分在所述形成阶段之前具有水分含量，并且所形成的混合物具有比固体含量低的水分含量，(b)将从阶段(a)获得的混合物形成密度接近20-40磅/3英尺的自持体。
文献CA 2670530 C,DE 102010019321 A1和US 20150004654提出了从粪便中机械分离液体和固体组分，其用作原料以生产可燃颗粒的方法。其中，文献CA 2670530 C公开了，所述颗粒含有约25-75％重量的纤维素材料(纤维素，木质素和半纤维素)；以及大约14-75％重量的蜡质纤维素材料，其对应于加入蜡层的木质纤维素。
在文献DE 102010019321 A1的情况下，其提出了从一种由液体和固体组分组成的初始混合物生产可燃颗粒的方法，其中该方法包括以下步骤：分离固体和液体组分，从液体组分中提取能量，并干燥固体成分。
最后，文献US 20150004654公开了一种由纤维素材料生产生物质颗粒和糖的方法。
人类，从最开始到现在，一直使用燃烧粪肥作为燃料。然而，众所周知，这样会引起各种健康问题。世界卫生组织的估计表明，在发展中国家每年高达6.5％的疾病负担是由于室内环境中固体燃料的燃烧引起的(干燥动物粪便作为生物燃料的燃烧导致高氧化还原活性细颗粒的产生，颗粒和纤维毒理学2005，2:6，2005年10月4日)。
有必要指出，直接燃烧粪便所产生的气味是一个非常重要的因素，因为它除了引起的明显的环境问题外，会浸透衣物，房屋和完整的环境。
除了已经描述的健康问题之外，在未经过预先处理直接使用这种类型的燃料时，还存在技术问题。在锅炉中，无论其来源如何，都可以观察到钢(普通钢，铬钢，不锈钢)的腐蚀。可以观察到每年8毫米的腐蚀。(http://www.um.edu.uy/docs/6_comportamiento_de_cenizas_y_suimpacto_en_sistemas_de_％20combustion_de_biomasa.pdf生物质灰分特性及其对燃烧系统的影响，科学和技术传播工作报告，没有。10(2012)69,ISSN1510-7450,ISSN(在线)1688-9584)
这种问题也发生在动物饲料，叶子和树枝的生物量中，因为氯固定在叶子，树皮和任何快速生长的作物中。
本发明对应于不含污染物和气味的热量产品。这是一种具有高热值的可燃产品，但源自被称为浆料的动物粪便。
由于反刍动物的食物主要以草为食，它们的消化过程使用纤维素和半纤维素作为糖源，留下木质素作为不可消化的废物，但木质素的热值约为5500-6500Kcal/Kg.(利用燃烧量热法和可燃性试验研究预防春华山脉(墨西哥哈利斯科州)森林火灾森林燃料的能量等级，安东尼奥·罗德里格斯·里瓦斯，西班牙孔波斯特拉大学，2009)
本发明的详细描述
本发明对应于一种用于处理粪便的方法，并且反过来，包括通过该方法获得的产物；该方法允许收集最大量的木质素作为原料和/或燃料。该方法使用来自牲畜的有机废物，其由大便和尿液和/或浆液组成。
本发明对应于一种处理粪便的方法，该方法可以获得高质量的可燃产品，该产品可以有效地替代柴火和煤，用于住房或工业用途的锅炉中。
质量意味着高效率的标准，通过更大的千克/卡路里，更低的毒气体排放，更少的灰分作为燃烧残余物，具有符合当前环境标准的氨生产过程，例如环境保护，帮助啊减少环境污染，减少气体排放，改善畜牧企业的健康状况，并通过有效地再利用它们来回收过程中涉及的液体和固体。
本发明所述的可燃产品是通过处理浆料或粪便以收集木质素作为原料和/或燃料而获得的。
过程详细说明：
水池被定义为来自牲畜的粪便和尿液到达的池。同样的，它可以由其他元素组成，例如存在于牲畜垫料(稻草和锯末)，木屑，化学品，沙子，牛食残渣和水等中的元素。
这个过程可以通过三个可供选择的系统供应途径来完成。
在步骤1(a)的系统供应的第一替代方案中，材料从水池中取出到达输送螺杆，并从螺杆的上部插入，其中，所述输送螺杆具有液体过滤，可选地通过步骤30中的水进行预洗。或者材料可以通过步骤6进入研磨机，然后直接进入步骤10，在那里它进入物理和/或化学洗涤罐。就其本身而言，如果选择步骤7，则所述材料将直接到达所述罐。
第二种系统供应可选步骤2(B)。基泵泵取浆料并通过软管将其送至步骤3，这是一种传统的固液分离器，(通过步骤29)由水驱动。通过固液分离器分离后的材料可以直接通过两个独立的流动引导，即步骤4和步骤5。步骤4包括将已经由分离器处理过的材料直接沉淀到物理和/或化学洗涤罐中。可选的，可以使用步骤5，将其带到切碎机，然后通过步骤10到达物理和/或化学洗涤罐。
系统供应的第三种可选方案(C)使用堆叠浆料，其对应于由来自水池和/或沼气厂的固液分离器的废物或粪便积聚形成的那些，可选的通过步骤8至研磨，再到步骤10，最后到物理和/或化学洗涤罐，或者通过步骤9直接到达物理和/或化学洗涤罐。
使用的任何替代方案(a,b,c)都允许将材料带到洗涤罐中。所述物理和/或化学洗涤罐通过旋转运动和/或超声波工作，并通过水拖曳，使得其中所有污染纤维带来的内部和外部污染物都被分离。为此，可以通过步骤11添加凝结剂或洗涤剂和/或通过步骤12添加滗水器和/或絮凝剂。在物理和/或化学洗涤罐内，存在通过上部入口13和下部入口27进入的持续的净水，该水来自于步骤26中提供的液体驱动泵，然后再经由由步骤28和15提供的净化器和沉积器罐流出。另一方面，洗涤水的净化和沉积罐产生的流量由步骤24表示，并提供生物材料和惰性杂质浓缩罐，经过处理使其成为堆肥。同样的，所述生物材料和惰性杂质浓缩罐通过步骤14由物理和/或化学洗涤罐直接供应。
一旦在物理和/或化学洗涤罐中完成了清洗步骤，就通过步骤16将清洁材料从清洗罐中排出，其中，所述清洁材料到达一个新的具有磁性板的固液分离器，其保留铁元素，并通过步骤23消除这些元素，其中有机和无机材料进入，并将这些元素置于生物材料和惰性杂质浓缩罐中。另一方面，来自新的固液分离器的水通过步骤25进入到洗涤水净化和沉积罐，同时净水通过喷洒(步骤15)进入，系统进行材料的最后冲洗工作。
成品材料通过步骤17输送到加压或离心部分，在该部分从材料上去除掉多余的水分，随后，材料通过步骤18，步骤18包括一干燥器，该干燥器通过步骤21供给热空气，而热空气又由锅炉供应，通过步骤19，进入带有磁力分离器的粉碎机。来自通过加压工艺从木质素中去除水的残余水通过步骤22进入洗涤水净化和沉积罐。
作为步骤18的替代，该方法的该步骤可以直接通过步骤31完成，该步骤也供给到带有磁力分离器的粉碎机。
在带有磁力分离器的粉碎机内部加工的材料可以通过步骤33进行富集，增加气味或某些化学物质，提供不属于该材料的额外性能。
已经处理的材料通过步骤20结合到造粒工艺中。
最后，通过步骤32，获得木质素颗粒或团块。
本发明除了从外部清洁纤维的各种杂质外，还能够从内部清洗纤维，其中含有负责溶解纤维素和半纤维素的细菌，酶，胃液以使它们转化为糖。但是当它们离开动物时，它们作为污染物质留在纤维内部，并且在燃烧时会散发出对健康有害的气味和气体。
实施例1.来自智利比奥比奥地区洛斯·罗伯斯和洛斯·蒂洛斯庄园的LIW成分的定量测定。
定量测定木质素收集作为原料和/或燃料和其他化学成分的浆料处理中的LIW样品中的组分，目的是表征样品组分，即了解处理前的原始样品组分以及处理后的最终样品组分。
硝酸盐和亚硝酸盐的测定，使用SM-4110B方法“标准方法检测水和废水，2012年第22版”进行。
4110B标准方法对应于具有洗脱液电导率的化学悬浮液的离子色谱法。该技术涉及将水样品注入通过一系列离子交换剂的洗脱液流中。相关阴离子根据其相对亲和力分离至低容量，阴离子交换剂是强碱性的。分离的阴离子被引导通过抑制器装置，该装置提供对洗脱液电导率的连续抑制并改善其响应。阴离子分离抑制剂变为高导电酸形式，而洗脱液电导率大大降低。通过电导率测量其酸形式的分离阴离子，其基于与标准物比较的保留时间来鉴定。
为了测定凯氏氮，根据智利官方标准NCh2313系列-液体工业废物，使用2313-28of98方法。
对于总氮的定量，使用SM-4500NA方法，其对应于以mg/LN表示的硝酸盐，腈和凯氏氮的总量。
对于溶解磷，总磷和COD的定量测定，根据智利官方标准NCh2313系列-液体工业废物，使用2313-15of97方法。
对于PH值的测定，根据智利官方标准，NCh-2313系列-液体工业废物，使用2313-1of95方法。
对于钙，磷和镁离子，使用SM-3120B方法“水和废水检测的标准方法，2012年第22版”。
5310C标准方法对应于通过等离子体发射光谱法测定水中金属，首先从样品制备开始，对每条分析线都有一个检测限，精密度，背景的最优位置，线性动态范围和干扰被建立。通过使用发射-原子-离子强度比来验证仪器配置和操作条件的再现性。仪器在30分钟内加热。对多色调进行光学对准。检查光谱仪的入口狭缝和等离子炬的对准。然后在开始信号集成之前达到等离子体后抽吸不到15秒。要从先前标准中移除阻力，请使用校准空白冲洗60秒。样品分析在校准空白校准时进行。用稀释的酸在样品和空白之间冲洗60秒。将样品放入雾化器室中，注入血浆。样品经受6000至8000K的温度。产生的高原子百分比电离产生离子发射光谱，使用由计算机控制的读取系统，通过单色仪分析以顺序检查发射波长，或通过多色仪同时监测所有波长。顺序方法提供更大的波长选择，而同时方法可以提供更高的样品性能。
对于TOC测定(总有机碳)，使用SM-5310C方法-“水和废水检测的标准方法，2012年第22版”
标准方法5310对应于过硫酸盐UV方法或过硫酸盐热氧化方法。标准方法5310对应于过硫酸盐UV方法或过硫酸盐热氧化方法。使用全有机碳分析仪。在热或UV光的存在下，通过过硫酸盐将有机碳氧化成CO 2。产生的CO 2可以从样品中清除，干燥并用接入到非分散红外分析仪的气体转化，或者进行比色滴定，或通过膜分离液体流，该膜允许CO2特定通过高纯度水，测量电导率的变化，它与传递到膜的二氧化碳有关。
使用SM-2540E方法-“水和废水检测的标准方法，2012年第22版”分析总固定固体。
标准方法2540E用于在550℃条件下测定固体和挥发性固体。点燃的残留物是使用标准方法B,C或D，从悬浮在水，地表水，盐水，以及国内和国际饮用水中的固体物质中获得的。残留物在550℃被点燃直至恒定重量为止。剩余的固体代表在悬浮液中确定的溶解的总量或固体，而损失的重量代表挥发性固体。
对于DBO5的定量，根据智利官方标准NCh2313系列-工业残留物，使用2313-5of51方法
表1-来自洛斯·罗伯斯和洛斯·蒂洛斯庄园的LIW样品的分析结果。
Figure BDA0001910350920000081
Figure BDA0001910350920000091
实施例2.来自智利比奥比地区，洛斯·罗伯斯和洛斯·蒂洛斯庄园的污泥中样品组分的定量测定。
定量测定木质素收集作为原料和/或燃料和其他化学成分的浆料处理中的污泥组分，目的是表征样品组分，即了解处理前的原始样品组分以及处理后的最终样品组分。
对于总氮的测定，使用CNA-ME1411方法(http://snifa.sma.gob.cl/SistemaSancion/Documento/DownloadDocumento/526)“根据CNA推荐的土壤和组织分析方法”。
对于可获得的磷和总磷，分别使用RML-和RML-0000方法，根据DS 4，根据污水处理厂产生的污泥管理规定(最高法令4，http://www.sinia.cl/1292/articles-45936_DS4_92.pdf)
对于钙，钾和镁离子，使用EPA-6010C方法“EPA，用于评估固体废物SW 846的测试方法”。
所述EPA-6010C使用ICP-AES技术，即可诱导耦合等离子体原子发射光谱。该方法通过顺序或同时光学系统以及等离子体的轴向或径向视觉来描述多元素确定。该仪器通过光谱测量发射光谱特征。将样品雾化并将所得喷雾输送到等离子炬。发射光谱是由可诱导耦合等离子体射频产生的特定元素。光谱通过栅格光谱仪分散，发射线的强度由光敏器件控制。
对于COT的测定，使用CNA-MET7.2方法“根据CNA推荐的土壤和组织分析方法”。
对于PH值的测定，使用CNS-0000方法，根据DS4，根据污水处理厂产生的污泥管理规定。(最高法令4，http://www.sinia.cl/1292/articles-45936_DS4_92.pdf)
根据DS4，根据污水处理厂产生的污泥管理规定，湿度百分比，总固定固体和总挥发性固体的测定，使用SM-2540B方法。(最高法令4，http://www.sinia.cl/1292/articles-45936_DS4_92.pdf)
这种2540B标准方法适用于饮用水，地表水，海水，地面，家庭和工业废水，最高可达20000mg/L。将充分混合的样品在空胶囊中蒸发，在103-105℃的炉子中干燥至恒重；空胶囊的重量增加代表总固体的重量。废物被干燥的温度很重要并且由于有机物质的挥发，堵塞的机械水，结晶水和热致化学分解的气体导致的重量损失而干扰结果。氧化引起的重量增加取决于温度和加热时间。
表2-来自智利比奥比奥地区洛斯·罗伯斯和洛斯·蒂洛斯庄园的污泥样本的分析结果。
Figure BDA0001910350920000101
实施例3.粪便和中间产品及最终产品的分析
以下是在进入本发明所述的方法之前称为原料的粪便分析的结果。使用常规技术对每一种进行分析。
表3-原料分析结果
Figure BDA0001910350920000102
Figure BDA0001910350920000111
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录的详细信息，请参阅附录以了解标准的详细信息表4-原料分析结果
Figure BDA0001910350920000112
Figure BDA0001910350920000121
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录的详细信息，请参阅附录以了解标准的详细信息
表5-原料还原气氛中灰分的熔点
参数 初始的 最终的
变形温度(℃) 1125 1148
软化温度(℃) 1143 1168
半球面温度(℃) 1158 1178
流体化温度(℃) 1225 1220
表6-原料灰分的主、次、微量元素的化学分析
参数 结果
二氧化硅(％) 2.93
氧化铝(％) 12.33
氧化铁(％) 10.49
氧化镁(％) 6.23
氧化钙(％) 16.23
氧化钠(％) 3.97
氧化钾(％) 3.58
二氧化钛(％) 0.23
五氧化二磷(％) 0.12
三氧化硫(％) NS
五氧化二钒(％) NS
一氧化锰(％) NS
NS:未确定的地方
在下面，给出的而结果是中间产物，其对应于来自液体固体分离器(浆液)的产物。对每一种产物都使用常规技术进行分析。
表7-中间产物的分析结果
Figure BDA0001910350920000122
Figure BDA0001910350920000131
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录的详细信息，请参阅附录以了解标准的详细信息
表8-中间产物分析结果
Figure BDA0001910350920000132
Figure BDA0001910350920000141
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录详情，另见表13
表9-中间产物还原气氛中灰分的熔点
参数 初始的 最终的
变形温度(℃) 1105 1150
软化温度(℃) 1125 1165
半球化温度(℃) 1150 1210
流体化温度(℃) 1230 1323
表10-中间产物中灰分的主要，次量和微量元素的化学分析。
参数 结果
二氧化硅(％) 7.02
氧化铝(％) 18.54
氧化铁(％) 13.38
氧化镁(％) 4.09
氧化钙(％) 11.12
氧化钠(％) 4.46
氧化钾(％) 2.18
二氧化钛(％) 0.18
五氧化二磷(％) 0.03
三氧化硫(％) NS
五氧化二钒(％) NS
一氧化锰(％) NS
根据本发明的步骤获得的该最终产品的实验室测试结果和表11所示的结果表明其水分程度显著低于在传统木柴上观察到的水分程度。同样，燃烧后释放的颗粒水平显示出比木柴或煤更好的水平。最后，该产品的千卡热量高于木柴和煤炭。
表11-最终产物的分析结果
Figure BDA0001910350920000151
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录详情，另见表13
表12-最终产物的分析结果
Figure BDA0001910350920000152
Figure BDA0001910350920000161
其中<50是不重要的
(1)样品接收＝将样品送到实验室的状态
(2)干燥基料＝在0％湿度下接收的材料
(3)有关附录详情，另见表13
表13-用于本发明分析的标准的细节。
Figure BDA0001910350920000162
Figure BDA0001910350920000171
表14-最终产物的灰分在氧化还原条件下的熔点
参数 初始的 最终的
变形温度(℃) 1105 1120
软化温度(℃) 1120 1133
半球化温度(℃) 1140 1170
流体化温度(℃) 1200 1228
表15-最终产品的灰分的主、次、微量元素的化学分析
参数 结果
二氧化硅(％) 2.89
氧化铝(％) 12.05
氧化铁(％) 11.49
氧化镁(％) 2.75
氧化钙(％) 15.88
氧化钠(％) 2.58
氧化钾(％) 0.82
二氧化钛(％) 0.15
五氧化二磷(％) 0.03
三氧化硫(％) NS
五氧化二钒(％) NS
一氧化锰(％) NS
最后，显示出了原料(对应于未经处理的粪便)与中间产品(对应于从固液分离器获得的产品)以及最终产品的两个样品(样品1和样品2)之间的比较值。
表16-粪肥，中间产品，样品1和样品2的热值。
Figure BDA0001910350920000181
Figure BDA0001910350920000191
实施例4.本发明与传统的粪便以不同形式(粪便，团块或天然粪便的颗粒)燃烧之间的定量和定性差异。
与传统的粪便燃烧相比，由本发明获得的产品在高热值和低热值水平的千卡热量方面都是优异的，其中千卡热量高出16％。同样的，观察到氯含量从百万分之3445个颗粒(粪便)降低到百万分之100个颗粒(本发明)。(结果来自附件“实验室测试”中提供的实验室测试，见表16结果)
同时，当将由本发明获得的产品与通过WO2015086869A1公开文本中的固液分离器获得产品对比时，结果是本发明所得产品在高热值和低热值上，均具有更多26.5％的千卡热量。同样的，观察到的氯含量从百万分之740个颗粒(具有固液分离的产物)降低到百万分之100个颗粒(本发明)。
对比分析显示出其他的益处(见表16)，其中突出的是重金属消除，例如铜，钒和锌，这些重金属存在于粪便样品和具有固液分离的产品中。
如前所述(第15页，第6行)，粪便燃烧产生重要的健康问题，以及气味散发(气味污染)。同样的，众所周知，在锅炉中使用高氯含量的燃料，会快速氧化任何类型的钢，降低产品的寿命。
表17-比较从原料，当前市场固液分离最终产品获得的结果
以下是其相对于原料样品及现有技术中最接近的产品，根据本发明所述方法获得的产品的结果，观察到了显著的差异，例如具有更高的高热值和低热值，以及较低百分比的有毒化合物。
Figure BDA0001910350920000201
Figure BDA0001910350920000211
表18-从本发明获得的产品的分析结果
以下是由本发明方法获得的产物预期的高热值，低热值，总湿度和更有关的有毒化合物的范围。
根据先前指出的标准进行分析。
Figure BDA0001910350920000212
Figure BDA0001910350920000221
其中(w/％)对应于干重。
附图说明
图1是泥浆处理以收集木质素作为原料和/燃料和其他化学品的框图。操作以块显示，流线或电流除了用数字表示外，还用箭头表示流动方向。

Claims (2)

1.一种用于处理动物浆料以获得高热值产品的方法，所述高热值产品例如呈木质素颗粒或团块的形式，所述方法包括以下步骤：
(i)将材料供给至物理和/或化学洗涤槽，其中所述供给选自如下所述的步骤a)、步骤b)或步骤c)：
a)经由具有液体过滤器的输送螺杆将材料从水池输送到物理和/或化学洗涤槽；
b)通过软管将材料从水池中泵送至第一液固分离器，将水供应至第一液固分离器以获得第一液体部分和第一固体部分，并将第一固体部分沉淀在物理和/或化学清洗槽内；
c)向物理和/或化学洗涤槽供应材料，其中废料为来自水池和/或沼气厂的液固分离器的废物或粪便的积聚物；
(ii)向物理和/或化学清洗槽提供连续的水流；
(iii)通过旋转运动和超声波和水拖曳，洗涤材料以获得清洁材料；
(iv)在具有磁性板的新的液固分离器的罐中将清洁材料分离成第二液体部分和第二固体部分；
(v)对第二固体部分进行压榨或离心操作，以获得脱水材料；
(vi)用热空气干燥脱水材料，以获得干燥材料；
(vii)对干燥材料进行切碎和压榨操作，以获得经加工的材料；以及
(viii)对经加工的材料进行造粒，以获得木质素颗粒。
2.根据权利要求1所述的用于处理动物浆料以获得高热值产品的方法，其中，所述方法用于获取木质素颗粒或团块，所述材料为牲畜粪便。
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