EA014712B1

EA014712B1 - Способ получения гомогенного органического продукта

Info

Publication number: EA014712B1
Application number: EA200800331A
Authority: EA
Inventors: Хендрик Йоханнес Вентер; Карл Ньёвмейджер
Original assignee: Кэпенсис Инвестмент 497 (Проприетери) Лимитед
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2011-02-28
Also published as: AU2006267826B2; CN101248017A; CA2611301A1; BRPI0615523A2; EA200800331A1; PT2007007299W; WO2007007299A2; US7785386B2; ZA200801474B; JP2009501075A; ES2332630A1; WO2007007299A3; EP1919834A2; ES2332630B2; US20090084148A1; NZ565958A; AU2006267826A1

Abstract

Раскрыт способ получения гомогенного органического продукта, который включает смешение шлама с аммиаком и неорганической кислотой и стерилизованного органического материала в виде частиц с образованием смеси органических веществ. Эту смесь подвергают сушке с целью получения гомогенного органического продукта в виде частиц. Частицы стерилизованного органического вещества в процессе действуют в качестве ядрообразователей.

Description

Изобретение относится к обработке шлама органических веществ. В частности, оно относится к способу обработки шлама органических веществ и к получению стерилизованных органических веществ в виде частиц, приемлемых для использования в способе.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ получения гомогенного органического продукта в виде частиц из загущённого шлама органических веществ, который включает:

обработку загущённого шлама органических веществ последовательно аммиаком и неорганической кислотой, при этом аммиак вызывает увеличение рН шлама и неорганическая кислота вызывает снижение рН шлама, с образованием обогащённого шлама;

смешение обогащённого шлама и частиц стерилизованного органического вещества с образованием смеси органических веществ и сушку смеси органических веществ с получением гомогенного органического продукта в виде частиц;

причём массовое отношение между обогащённым шламом и частицами стерилизованного органического вещества находится между 1:1 и 7:3, так что содержание воды в смеси меньше, чем содержание воды в обогащённом шламе, частицы стерилизованного органического вещества действуют как ядрообразователь, который способствует гранулированию обогащённого шлама, и по меньшей мере часть стерилизованного органического вещества находится в виде частиц возвращённого в цикл измельчённого гомогенного органического продукта.

Известны патенты И8 4761893, И8 5318184 и И8 6398840. И8 4761893 раскрывает способ получения небольших гранул однородного размера из обезвоженного осадка сточных вод. Частицы с размерами, превышающими и меньшими чем установленный размер рециркулируются. В И8 5318184 описан процесс получения гранулированных частиц шлама. Частицы, размер которых превышает средний вместе с определенным количеством частиц среднего размера рециркулируются. Патент И8 6398840 раскрывает процесс обработки шлама с добавлением в него серной кислоты и ангидрида аммония с получением продукта в виде частиц разного размера, при этом частицы стандартного размера подлежат дальнейшей переработке.

Шлам органических веществ может быть жидким продуктом или отстоем органических удобрений. Органическое удобрение может быть обогащённым стерилизованным продезинфицированным шламом.

В одном варианте по настоящему изобретению органическое удобрение или обогащённый стерилизованный продезинфицированный шлам может быть продуктом, полученным по способу, изложенному в заявке ΖΑ 89/6160. Таким образом, он может быть получен путём введения в исходный материал газообразного безводного аммиака в сырой активированный или переработанный шлам сточных вод, содержащий от 2 до 50%, обычно от 2 до 25 мас.% твёрдого вещества с образованием промежуточного шлама сточных вод; добавление достаточного количества газообразного безводного аммиака повышает рН шлама сточных вод до около 11,6 и температуру шлама до интервала от 30 до 60°С, что способствует взаимодействию аммиака и промежуточного шлама сточных вод в течение по меньшей мере 5 мин, обычно по меньшей мере 11 мин; добавление достаточного количества неорганической кислоты способствует экзотермическому взаимодействию с аммиаком и/или комплексом аммиак/промежуточный продукт, образованным в шламе сточных вод с целью нейтрализации аммиака и, следовательно, промежуточного продукта, до рН около 7, и для повышения температуры промежуточного продукта по меньшей мере до 65°С, причём количество использованной кислоты меньше, чем это требуется для стехиометрического взаимодействия при добавлении газообразного аммиака. Аммиак, таким образом, действует как стерилизующий и дезинфицирующий агент.

Однако могут использоваться шламы любых других органических веществ. Например, органические вещества отходов бумажного производства, когда шламом является является бумажная пульпа; или это могут быть жидкие отходы животных, например свиней, и навоз.

В принципе, может использоваться в виде частиц любое приемлемое стерилизованное органическое вещество. Таким образом, в одном варианте по настоящему изобретению стерилизованное органическое вещество в виде частиц может быть однородным гранулированным органическим продуктом. Другими словами, часть однородного гранулированного органического продукта затем рециркулируется и смешивается со шламом. Стерилизованное органическое вещество находится в форме частиц сухого твёрдого вещества.

В другом варианте по настоящему изобретению стерилизованное органическое вещество в виде частиц может быть взято взамен или дополнительно, в частности, при начальных условиях, как вещество, полученное путём высушивания приемлемого стерилизованного шлама органических веществ и размельчения полученного высушенного органического вещества с целью получения стерилизованного органического вещества в виде частиц. Органическим веществом может быть шлам; однако вместо него может быть использовано любое другое приемлемое органическое вещество, такое как шлам при производстве бумаги в виде бумажной пульпы, отходы животных, например, свиней, навоз и т.п. Стерилизованный шлам органических веществ, предпочтительно, имеет сбалансированный рН и может быть веществом, полученным путём добавления стерилизующего агента к исходному шламу органических веществ. Сушка шлама может быть осуществлена на солнце в слое, и сушка может продолжаться в течение

- 1 014712 от 2 дней до 6 месяцев в зависимости от погодных условий и поверхности слоя. Высушенное органическое вещество может быть размолото, например, в мельнице.

Полагают, что частички размельчённого стерилизованного органического вещества могут действовать как ядра при коагуляции и флоккуляции шлама, который покрывает ядра при смешивании компонентов, и тогда стерилизующий агент может прямо или косвенно, как промежуточный продукт, способствовать коагуляции и флоккуляции. Смешивание компонентов обеспечивает равномерное и однородное перемешивание перед сушкой вещества.

Шлам органических веществ обычно может иметь в своём составе от 16 до 30 мас.% твёрдых веществ. Отношение массы шлама органических веществ к стерилизованному органическому веществу в виде частиц может быть от 1:1 до 7:3.

Стадия смешивания может осуществляться любым приемлемым смесителем, который может быть обычным смесителем или смесителем с высоким сдвигом. Время пребывания шлама органических веществ и стерилизованного органического вещества в виде частиц в смесителе может быть от 5 с до 2 мин. Время пребывания может зависеть от отношения шлама к органическому веществу в виде частиц.

Стадия сушки может осуществляться в любой приемлемой сушильной камере, такой как роторный сушильный барабан, сушилку с псевдоожиженным слоем или распылительная сушильная камера. В одном варианте по настоящему изобретению сушка может происходить в роторном сушильном барабане, в котором воздух, который является осушающим агентом, проходит в противотоке со смесью. Однако вместо этого воздух и смесь могут проходить сушильную камеру в одном направлении.

Температура сушки, например температура горячего воздуха, который используется в роторном сушильном барабане, не должна превышать 90°С, предпочтительно, не должна превышать 75°С, с тем чтобы свойственная продукту биологическая ценность не нарушалась. Таким образом, температура воздуха, когда воздух используется как осушающий агент, может быть от 50 до 75°С, и его относительная влажность может быть от 5 до 0,05 мас.%.

Однородный органический продукт, таким образом, находится в виде твёрдых частиц и приемлем для использования как удобрение.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения стерилизованного органического вещества в виде частиц, который включает:

добавление стерилизующего агента к шламу органического вещества с целью образования стерилизованного органического вещества;

сушку стерилизованного шлама органического вещества с целью получения высушенного стерилизованного органического вещества; и размельчение высушенного органического вещества с целью получению стерилизованного органического вещества в виде частиц.

Стерилизованное органическое вещество в виде частиц, полученное таким способом, приемлемо для использования в способе в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.

Стерилизующим агентом при его добавлении при сушке шлама и размельчении высушенного органического вещества может быть вещество, описанное выше.

Изобретение дальше будет описано более подробно со ссылкой на сопутствующие схематические чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает в упрощённой форме схемы технологического оборудования, способ обработки органического удобрения по настоящему изобретению; и

Фиг. 2 показывает в виде упрощённой технологической схемы способ получения стерилизованного органического вещества в виде частиц, приемлемого для использования в способе, указанном на фиг. 1.

На фиг. 1 позиция 10 обозначает способ по настоящему изобретению для обработки органического удобрения в жидкой форме или в форме шлама. Способ 10 включает подачу потока органического удобрения по линии 12, идущего в смеситель 14. Поток по линии 16 идёт из смесителя 14 в роторный сушильный барабан 18 с отводом органического продукта в виде частиц из барабана 18 по линии 20.

Поток по линии 20 идёт на стадию рассева и сортировки 22, причём отводимый продукт идёт по линии 24 со стадии 22.

Рециркуляция продукта производится по линии 26, идущей со стадии 22 в мельницу 28, тогда как линия 30 идёт из мельницы 28 в смеситель 14.

Горячий воздух по линии 32 идёт из нагревающего сборника 34, например, системы тепловых насосов, в сушильную камеру 18, причём отработанный воздух по линии 36 идёт из сушильной камеры обратно в систему тепловых насосов.

Органическое удобрение обрабатывается по способу 10. Органическое удобрение находится в жидкой форме или в виде шлама.

Органическое удобрение может быть обогащённым стерилизованным продезинфицированным шламом, таким как получаемый по способу в соответствии с заявкой ΖΑ 89/6160. Таким образом, в одном варианте по настоящему изобретению, органическое удобрение может быть продуктом, полученным путём загущения шлама сточных вод от содержания твёрдого вещества в 0,01 до 5 мас.% до содержания твёрдого вещества около 15 мас.%; обработки сконцентрированного шлама сточных вод в трубчатом

- 2 014712 реакторе при давлении 1-3 бар (ман) путём добавления при тщательном смешении достаточного количества газообразного аммиака для повышения рН до около 11,6 с повышением температуры шлама на примерно 40°С, иногда вслед за добавлением; после взаимодействия шлама с аммиаком в течение 10 мин добавляли стерилизующий агент, такой как перекись водорода или озон, с последующим добавлением при тщательном смешении остаточного количества фосфорной кислоты для нейтрализации аммиака в шламе до достижения рН до примерно 7 и с повышением температуры шлама, благодаря экзотермической реакции между аммиаком и фосфорной кислотой, до температуры, по меньшей мере, 65-70°С для получения обогащённого стерилизованного продезинфицированного шлама или органического удобрения; и, выборочно, добавления к органическому удобрению питательного вещества, такого как нитрат.

Органическое удобрение, которое, таким образом, находится в жидком виде или в виде шлама, поступает в смеситель 14 по линии 12. Органическое удобрение имеет содержание твёрдого вещества от примерно 25 до 30 мас.%. В смесителе 14 органическое удобрение смешивается с гомогенизированным гранулированным органическим продуктом, который рециркулирует в смеситель по линии 26 через мельницу 28 и по линии 30. Отношение массы органического удобрения к рециркулированному органическому продукту обычно составляет 6:4. Время пребывания в смесителе 14 обычно составляет от около 10 до 20 с.

В смесителе 14 рециркулированный гомогенизированный органический продукт, который, в основном, находится в виде частиц, действует как ядра для органического удобрения, так как органическое удобрение покрывает частички органического продукта. Частички органического вещества, таким образом, действуют как ядра при коагуляции и флоккуляции органического удобрения, как было описано выше. Смеситель обеспечивает равномерное и однородное смешивание.

Полученная смесь проходит по линии 16 в роторный сушильный барабан 18, где она контактирует в противотоке с горячим воздухом, поступающим по линии 32, температура которого составляет от около 65 до около 75°С, а относительная влажность составляет от около 2 до около 0,5%. Отработанный воздух отводится из сушильной камеры 18 по линии 36 и повторно нагревается в тепловом сборнике 34, который обычно состоит из системы тепловых насосов.

Смесь, поступающая в сушильную камеру 18, обычно имеет содержание влаги от около 40 до около 50 мас.%.

Органический продукт, который гомогенизирован, то есть имеет гомогенный состав, и находится в виде частиц или в гранулированной форме, получается в сушильной камере 18, проходит по линии 20 на стадию рассева и сортировки 22. Было бы желательным, чтобы благодаря применению сушильного барабана 18, частицы были бы круглыми и кондиционными, что облегчило бы их рассев и сортировку.

Частички продукта нужного размера в пределах от 3 до 5 мм выводятся по линии 24 и могут быть затарены, складированы и проданы как органическое удобрение. Частички нестандартного размера, то есть с размером менее примерно 3 мм, отводятся по линии 26, как и частички продукта с большим размером, то есть с размером более 5 мм. Большие частички проходят через мельницу 28, где они размельчаются, обычно до размера от около 0,5 до 0,05 мм, после чего они рециркулируются в смеситель 14, в котором они действуют как ядра, описанные выше. Естественно, частички с маленьким размером, выводящиеся со стадии рассева и сортировки 22, не пропускают через мельницу 28, а направляют их непосредственно в смеситель 14.

Полагают, что продукт в виде частиц, который рециркулируют в смеситель 14, кроме содержащегося в нём стерилизующего агента (аммиака), который способствует коагуляции и флоккуляции, также содержит собственные химико-биологические компоненты, что делает его приемлемым смешивающим агентом, способствующим образованию гранул в сушильной камере 18. Таким образом, возможно подавать смесь, имеющую более ожидаемого количества влаги, в сушильную камеру 18 без увеличения вероятности прилипания смеси к стенкам сушильной камеры, что приводит к получению обогащённого или более ценного конечного продукта, приемлемого для использования как удобрение в виде частиц.

По желанию, в начале или во время нормальной работы системы по линии 38 может быть добавлено в смеситель 14 дополнительное количество постороннего стерилизованного органического вещества в виде частиц, как это указано на прерывистой линии. Это стерилизованное органическое вещество в виде частиц, таким образом, составляет часть от общего количества стерилизованного органического вещества в виде частиц, которое добавляется в шлам в смесителе 14.

Посторонним использованным стерилизованным органическим веществом в виде частиц может быть вещество, полученное по способу 50, как это указано на фиг. 2. Способ 50 включает исходный шлам органического вещества, идущего по линии 52 на стадию смешивания 54, на которую также идёт по линии 56 добавка стерилизующего агента. Передачу стерилизованного органического вещества из смесителя 54 в сушильный слой на солнце 60 осуществляют по линии 58. Отводящая линия 62 идёт из сушильного узла 60 в мельницу 64, из которой по линии 38 выходит стерилизованное органическое вещество в виде частиц.

Исходный шлам органического вещества, например, сырой шлам водных стоков, бумажная пульпа, шлам свиного навоза, воды и т.п., вводится в смеситель 54 по линии 52. Достаточное количество стерилизующего агента, такого как аммиак и неорганическая кислота, вводятся по линии 56 в смеситель 54

- 3 014712 для того, чтобы стерилизовать шлам. Стерилизованный шлам проходит по линии 58 на сушильный слой под солнцем 60, где он сушится на солнце в течение обычно 10 недель. Когда водный компонент шлама в основном испарился настолько, что остался остаточный сухой продукт, высушенный продукт направляется в мельницу 64, где он размалывается до соответствующих размеров, обычно от 0,5 до 0,05 мм, затем стерилизованное органическое вещество в виде частиц направляется в смеситель 14.

Неожиданно было обнаружено, что способ согласно изобретению является эффективным способом обезвоживания и гранулирования органического удобрения, т.е. конвертирования жидкого органического удобрения в твёрдое органическое удобрение в виде частиц. В частности, при добавлении сухих твёрдых частиц или ядер к шламу органического вещества содержание воды в шламе уменьшается и устраняется образование высоковязких продуктов, которые обычно получаются, когда шламы высушиваются, что приводит к забивке используемого сушильного оборудования.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения гомогенного органического продукта в виде частиц из загущённого шлама органических веществ, который включает обработку загущённого шлама органических веществ последовательно аммиаком и неорганической кислотой, при этом аммиак вызывает увеличение рН шлама и неорганическая кислота вызывает снижение рН шлама, с образованием обогащённого шлама;

смешение обогащённого шлама и частиц стерилизованного органического вещества с образованием смеси органических веществ и сушку смеси органических веществ с получением гомогенного органического продукта в виде частиц;

причём массовое отношение между обогащённым шламом и частицами стерилизованного органического вещества находится между 1:1 и 7:3, так что содержание воды в смеси меньше, чем содержание воды в обогащённом шламе, частицы стерилизованного органического вещества действуют как ядрообразователь, который способствует гранулированию обогащённого шлама, и по меньшей мере часть стерилизованного органического вещества находится в виде частиц возвращённого в цикл измельчённого гомогенного органического продукта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загущённый шлам органического вещества является органическим удобрением.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что загущённый шлам органического вещества является шламом сточных вод, бумажной пульпой или жидким навозом.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что неорганическая кислота представляет собой фосфорную кислоту.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что загущенный шлам органического вещества содержит твёрдые вещества в количестве от 16 до 30 мас.%.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что массовое отношение между обогащённым шламом и стерилизованным органическим возвращенным в цикл продуктом в виде частиц равно 6:4.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на стадии смешения время пребывания обогащённого шлама и стерилизованного органического материала в виде частиц в смесителе составляет от 5 с до 2 мин.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что стадия сушки включает использование сушилки и температура сушки не превышает 90°С.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что температура сушки не превышает 75°С.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что сушилка представляет собой вращающуюся барабанную сушилку, в которую подаётся тёплый воздух, который имеет температуру на входе от 50 до 75°С, и относительная влажность составляет от 5 до 0,05 мас.%.