MX2012007755A - Fertilizante de alto valor bio-organicamente aumentado. - Google Patents

Abstract

La invención está dirigida a procedimientos para tratar bio-sólidos que dan como resultado fertilizantes inorgánicos de alto valor, que contienen nitrógeno, de baja liberación, orgánicamente aumentados que son competitivos con fertilizantes menos valiosos o fabricados comercialmente de manera convencional de mayor costo. El procedimiento involucra acondicionar bio-sólidos de agua residual convencionales y procesar los bio-sólidos acondicionados continuamente en una instalación de fabricación de alta producción. El diseño exotérmico y el control de circuito cerrado del recipiente de reacción primario reducen significativamente la cantidad de energía necesaria para operar una instalación de fabricación. El procedimiento utiliza tecnologías verdes o ambientales para facilitar los estándares reducidos de calidad del aire de desperdicio y mejorado sobre plantas de procesamiento tradicionales. El fertilizante producido a partir de desperdicio bio-sólido recuperado es seguro y satisface o excede los estándares de la Clase A de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA) y de Calidad Excepcional y no se somete a restricciones o regulaciones.

Description

FERTILIZANTE DE ALTO VALOR BIO-ORGANIC AMENTE AUMENTADO REFERENCIA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama prioridad a la Solicitud Provisional de E.U.A. Serie No. 61/291,205, presentada el 30 de diciembre, 2009, intitulada "Fertilizante de Alto Valor Bio-Orgánicamente Aumentado", que se incorpora aquí específica y completamente para referencia.

ANTECEDENTES 1. Campo de la Invención Esta invención está dirigida a sistemas, dispositivos, y métodos para un procedimiento de fabricación de flujo continuo para un fertilizante, especialmente un fertilizante de alto contenido de nitrógeno, orgánicamente aumentado, inorgánico, basado en amonio, de liberación lenta o de liberación controlada. La invención también está dirigida a tomar ventajosamente la ventaja de la reacción exotérmica de compuestos mezclados para mejorar la composición de nitrógeno del fertilizante y la descomposición de macromoléculas no deseadas. La invención además disminuye la cantidad de emisiones de gas de efecto invernadero y es básicamente neutral de carbono. La invención también está dirigida a productos producidos mediante los procedimientos de la invención. 2. Descripción de los Antecedentes El desecho de bio-sólidos descargados de plantas de tratamiento de agua residual municipales es un problema serio y creciente. En 1990, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos indicó que una familia de cuatro descargó 1135.2 a 1513.6 litros de agua residual por día y en el 2000 este número casi se ha duplicado. De esta agua residual, los trabajos de tratamiento públicamente obtenidos generan aproximadamente 7.7 millones de toneladas métricas secas de lodo (o "bio-sólidos" como se llaman ahora estos lodos municipales) anualmente o alrededor de 29.03 kg secos de bio-sólidos por cada individuo en los Estados Unidos.

Las definiciones de "lodo de drenaje" y "lodo" y "bio-sólidos" de acuerdo con el Título 40 del Código de Regulaciones Federales, Parte 257.2, incorporada aquí para referencia, es como a continuación: Lodo de drenajje" significa residuo sólido, semisólido, o líquido generado durante el tratamiento del lodo doméstico en trabajos de tratamiento. El lodo de drenaje incluye, pero no está limitado a, aguas residuales domésticas; escoria o sólido removido en procedimientos de tratamiento de agua residual primarios, secundarios o avanzados; y un material derivado de lodo de drenaje. El lodo dé drenaje no incluye ceniza generada durante el incendio de lodo de drenaje en un incinerador de lodo de drenaje o arena y filtrados generados durante el tratamiento preliminar de drenaje doméstico en trabajos de tratamiento. El lodo significa desperdicio sólido, semisólido o líquido generado de I a p lanta de tratamiento de agua residual municipal, comercial, o industrial, planta de tratamiento de suministro de agua, o instalación de control de contaminación de aire o cualquier otro de esos desperdicios que tiene características y efectos similares".

El término lodo también abarca sustancias tales como, pero no limitándose a bio-sólidos desecados municipales, agua residual doméstica, bio-sólidos secados por calor, desperdicios de fermentación farmacéutica, extractos microbianos de productos orgánicos tales como productos alimenticios, subproductos alimenticios, estiércol animal, estiércol animal digerido, lodos orgánicos compuestos principalmente de microorganismos, y cualquier combinación de los mismos.

Existen varios tipos de bio-sólidos producidos de desperdicio de drenaje y/o agua residual. Estos incluyen bio-sólidos primarios, bio-sólidos activados por desperdicio, bio-sólidos pasteurizados, bio-sólidos tratados por calor, y bio-sólidos aeróbica o anaeróbicamente digeridos, y combinaciones de los mismos. Estos bio-sólidos pueden ser de fuentes municipales y/o industriales. De esa forma, los bio-sólidos p ueden comprender macromoléculas que incluyen proteínas, ácidos nucleicos, grasas, carbohidratos y lípidos. Los bio-sólidos pueden comprender compuestos farmacéuticos que incluyen productos de agua de su fabricación, antibióticos, hormonas, moléculas, hormonas, otros compuestos biológicamente activos y macromoléculas.

Comúnmente, pero inadecuadamente, los bio-sólidos simplemente se desecan al mejor grado posible mediante medios químicos y mecánicos. El contenido de agua de bio-sólidos de drenaje aún es muy alto, y ninguno de. los compuestos indeseables listados anteriormente se neutraliza. Los bio-sólidos típicos que salen de un aclarador de gravedad pueden tener contenido de sólido seco de 2% o menos. Después de la digestión anaeróbica, el contenido de sólidos puede ser de aproximadamente 10%. Se ha encontrado que los polímeros solubles en agua catiónicos son útiles para causar separación adicional entre los sólidos y el agua que se une química y físicamente. La filtración o centrifugación de bio-sólidos tratados con polímeros catiónicos típicamente genera una pasta de bio-sólidos como pasta que contiene un rango de sólidos.

Se ha practicado el secado de bio-sólidos de drenaje (mayor a 90% de sólidos) por muchos años en los Estados Unidos y en Europa. El secado de bio-sólidos en los Estados Unidos antes de aproximadamente 1965 se ocupó de reducir los costos de transportación y a seguir varias opciones de desecho. En algunas plantas, los bio-sólidos se secan en forma de polvo y las partículas finas se consumen en la cámara de combustión de un incinerador o caldera. A finales de la década de los sesentas, dos municipios, Houston y Milwaukee, comenzaron a comercializar bio-sólidos secados en pellas o granulados para uso como una mejora de suelo y/o fertilizante. Varias plantas más para fabricación de bio-sólidos en pellas de secados se construyeron en la década de los ochentas y los noventas; específicamente después de tirar al océano bio-sólidos por ciudades costeras se eliminó. El secado y la conversión a un fertilizante de pella de bio-sólidos secados por calor fue la mejor opción para estas áreas metropolitanas en donde los campos y la tierra para desecho estaban limitados. Sin embargo, la inversión requerida para una instalación de secado de bio-sólidos es muy grande resultando en grandes costos municipales por tonelada seca de bio-sólidos.

Un bio-sólido común que se seca y se forma en pellas es drenaje municipal anaeróbicamente digerido. La digestión anaeróbica, como el nombre lo indica, involucra el tratamiento por bacterias facultativas bajo condiciones anaeróbicas para descomponer la materia orgánica en los bio-sólidos. Después de un tiempo y temperatura prescritos, se obtiene un bio-sólido, relativamente libre de materia orgánica que se puede pudrir. Típicamente, los patógenos permanecen en tales bio-sólidos, y la USEPA ha clasificado tales bio-sólidos tratados como "Clase B" implicando que son de un estándar inferior a los bio-sólidos tratados de "Clase A". Debido a que los bio-sólidos Clase B contienen indicadores de patógeno, y por lo tanto patógenos potenciales, están restringidos en la forma por la cual pueden aplicarse a cultivos animales y humanos. En contraste, los bio-sólidos Clase A, por ejemplo, pellas de bio-sólidos secadas por calor, asi como el producto de la presente invención, no están restringidos bajo estándares de USEPA actuales como fertilizante para uso de cultivo animal o humano.

Si los patógenos (por ejemplo bacterias Salmonella, bacteria indicadora de coliforme fecales, virus entéricos, y óvulos de helminto viables) están bajo niveles detectables, los bio-sólidos satisfacen la designación Clase A. La regla Parte 503 (Título 40 del Código de Regulaciones Federales, Parte 503, incorporado aquí para referencia) enlista seis alternativas para tratar bio-sólidos para que puedan clasificarse en la Clase A con respecto a patógenos. La Alternativa 1 requiere que los bio-sólidos se sometan a uno de cuatro regímenes de tiempo-temperatura. La Alternativa 2 requiere que el procesamiento satisfaga requisitos de pH, temperatura y secado por aire. La alternativa 3 requiere que cuando se tratan bio-sólidos en otros procedimientos, se deba demostrar que el procedimiento puede reducir virus entéricos y óvulos helmintos viables, y condiciones operativas utilizadas en la demostración después que se completa la demostración de reducción de patógeno que debe mantenerse. La alternativa 4 requiere que cuando se tratan de procedimientos desconocidos, los bio-sólidos se prueben por patógenos al momento que se utilizan bio-sólidos o se desechan o, en ciertas situaciones, se preparan para uso deshecho. La alternativa 5 requiere que los bio-sólidos se traten en uno de los Procedimientos para Además Reducir Patógenos. La alternativa 6 quiere que los bio-sólidos se traten en un procedimiento equivalente a uno de los Procedimientos para Además reducir patógenos, como se determinó por la autoridad que posee permisos.

Los bio-sólidos de patógeno Clase A también deben poseer una densidad de coliforme fecal de menos de 1000 números muy probables (MPN) por gramo de sólidos totales (base de peso seco) o una densidad de bacteria Sal'monella menor que 3 MPN por 4 gramos de sólidos totales (base de peso seco). Cualquiera de estos dos requisitos debe satisfacerse en uno de los siguientes momentos: cuando los bio-sólidos se utilizan o desechan; cuando los bio-sólidos se preparan para venta o se alejan en una bolsa u otro contenedor para aplicación a tierra; o cuando los bio-sólidos o materiales derivados se preparan para satisfacer los requisitos por bio-sólidos de Calidad Excepcional.

Todos los bio-sólidos a plicados a la tierra deben satisfacer I a concentración de techo por contaminantes, que comprende diez contaminantes de metal pesado: arsénico, cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio, molibdeno, níquel, selenio, y zinc. Si se excede un límite de cualquiera de estos, los bio-sólidos no pueden aplicarse a la tierra sin la incorporación de restricciones significativas. La Calidad Excepcional (EQ) es un término utilizado por la Guía USEPA para la la Regla 7 Parte 503 para caracterizar bio-sólidos que satisfacen límites de bajo contaminante y reducción de patógeno Clase A (ausencia virtual de patógenos) y tiene un nivel reducido de compuestos degradables que atraen vectores.

La reducción de patógeno se lleva a cabo antes o al mismo tiempo que la reducción de atracción de vector, excepto cuando el ajuste de pH, la atracción de vector de sólidos de porcentaje, inyección, u opciones de incorporación se satisfacen. Finalmente, la reducción de atracción de vector debe satisfacerse cuando se aplican bio-sólidos a la tierra. Comúnmente, esto se logra al secar el producto de bio-sólidos a un nivel mayor que 90% de sólidos.

Los bio-sólidos que se secan simplemente, como con pellas secadas por calor, incluso si se secan a más de 90% de sólidos, tienen varias desventajas para uso agrícola. Los bio-sólidos tienen un valor bajo de fertilización, típicamente que tiene un contenido de nitrógeno de aproximadamente 2 a 5%. Los costos de carga y aplicación por unidad de nitrógeno son altos. Los bio-sólidos secados por calor frecuentemente tienen un olor desagradable, particularmente cuando están húmedos. También, cuando las pellas tienen baja densidad y dureza y cuando se mezclan con otros materiales de fertilizante comercial, las pellas pueden segregarse, y desintegrarse y pueden no dispersarse en el campo uniformemente con otros ingredientes más densos. El olor desagradable asociado con el uso de bio-sólidos, a menos que se trate adecuadamente, continuará estando presente durante el procesamiento adicional de un producto fertilizante rico en nitrógeno, y puede continuar estando presente en el producto final. Esto complica la colocación de plantas de procesamiento de fertilizante adecuadas para ubicaciones que no están en cercanía a comunidades residenciales. Adicionalmente, entre mayor sea la distancia que deben transportarse los bio-sólidos se aumenta el costo y la logística del desecho de este producto residual. Otra desventaja de fertilizantes mejorados por bio-sólidos actuales es que la acción bacteriana puede continuar cuando el material se vuelve húmedo, y bajo condiciones de almacenamiento, la temperatura del material puede elevarse al punto de auto-encendido. Por lo tanto, excepto para mercados especiales que valoran su contenido orgánico para mejora de suelo o relleno de fertilizante mezclado, existe una demanda relativamente pobre de producto de bio-sólidos secados por calor. En muchos casos los municipios deben pagar cuotas de carga, o pueden ofrecer otros incentivos para que los cultivadores comerciales utilicen el material. Sin embargo, esto frecuentemente es aún más económico que esquemas de desecho alternativos.

El valor de mercado para fertilizantes agrícolas se basa principalmente en su contenido de nitrógeno. Existe una necesidad de un método práctico, seguro y económico para aumentar el contenido de nitrógeno de bio-sólidos a un nivel para acercarse al de fertilizantes minerales comerciales, por ejemplo, 8 a 20%. Si puede fabricarse tal fertilizante de bio-sólidos entonces el valor global del producto de bio-sólidos y la demanda del producto aumenta probablemente. Además, un fertilizante de bio-sólidos apropiadamente fabricado tendrá una ventaja en cuanto a que su nitrógeno será del tipo de liberación lenta. El fertilizante de liberación lenta o de liberación controlada es uno en donde el nutriente, por ejemplo, nitrógeno, se vuelve disponible en la columna de suelo a velocidades mucho más lentas que el nitrógeno disponible rápido como de fertilizantes tradicionales tales como urea, sulfato de amonio y fosfato de diamonio. Esto e s muy deseable y proporciona nitrógeno a la planta a través del ciclo de crecimiento de planta con la implicación que necesita aplicarse menos nitrógeno al suelo o al cultivo reduciendo consecuentemente el potencial de contaminación ambiental y reduciendo el costo de uso de fertilizante. Los fertilizantes de nitrógeno de liberación lenta fabricados, inorgánicos tradicionales tienen un precio muchas veces de aquel de fertilizantes de nitrógeno minerales ordinarios. Bajo el escenario de producción de fertilizante que contienen bio-sólidos de nitrógeno alto de sus bio-sólidos, los municipios disfrutarán soporte público y obligatorio para su programa de desecho de bio-sólidos. Tal programa asegurará la remoción regular de sus bio-sólidos desecados o secados, por ejemplo, al reciclar los bio-sólidos en un fertilizante de alto contenido de nitrógeno que entonces puede venderse directamente en la industria de distribución de fertilizante nacional maduro, eliminando consecuentemente uno de los problemas mayores asociados tradicionalmente con programas de tratamiento de bio-sólidos.

Se han hecho intentos previos para alcanzar algunos de estos objetivos. Las Patentes de E.U.A. Nos. 3,942,970, 3,655,395, 3,939,280, 4,304,588, y 4,519,831 describen procedimientos para convertir bio-sólidos de drenaje a fertilizante. En cada uno de estos procedimientos se forma un producto de condensación de urea/formaldehido in situ con los bio-sólidos. De esa forma, los procedimientos requieren el manejo de formaldehido, un gas lacrimógeno altamente tóxico y un agente que causa presunto cáncer.

Otros procedimientos requieren equipo de procedimiento costoso y/o condiciones especiales no incorporadas fácilmente en instalaciones de tratamiento de drenaje existentes (ver, Patente Japonesa No. 58032638; Patente Francesa No. 2,757,504).

Un método simple para aumentar el nitrógeno en bio-sólidos sería mezclar materiales de fertilizante de nitrógeno comerciales con los bio-sólidos húmedos antes de secado y formación de pellas. Únicamente existen pocos materiales de fertilizante de nitrógeno alto que son económicos para uso en la agricultura. Los ejemplos incluyen: amoníaco (82% en peso N), urea (46% en peso N), y nitrato de amonio (33.54% en peso de N). El amoniaco tiene alta volatilidad y está sometido a regulación estricta de descargas a la atmósfera. La urea es un sólido que absorbe humedad bastante rápido y hace el lodo más difícil de secar. La urea también es altamente susceptible a descomposición a amoníaco por los microbios y enzimas en bio-sólidos si no se preparan apropiadamente, resultando en pérdida de nitrógeno y en un problema de olor. El nitrato de amonio es un oxidante fuerte y puede resultar en un problema de explosión potencial que ha eliminado todo este fertilizante del mercado comercial después del 2000. Todos estos fertilizantes tienen alto contenido de nitrógeno, pero son menos que lo ideal para combinarse con bio-sólidos que carecen de procesamiento especial.

Otras referencias, tal como Patente europea No. 0143392, Patente Japonesa No. 9110570 A2, y "Granulación de composta de lodo de drenaje. V. Reducción de emisión de amoníaco de procedimiento de secado", Hokkaidoritsu Kogyo Shinkenjo Hokoku, 287, 85-89 (1988)) fallan al describir el uso de ácidos con adiciones de sulfato de amonio y no discuten el problema de corrosión de equipo de procedimiento de acero bajo condiciones ácidas.

En los últimos 30 años la estabilización alcalina de bio-sólidos ha sido un método estándar y exitoso para hacer bio-sólidos en materiales benéficamente útiles que pueden utilizarse principalmente como materiales de acondicionamiento de suelo. Debido a que estos productos bio-sólidos estabilizados alcalinos tienen altas equivalencias de carbonato de calcio, se han producido y comercializado como abono agrícola o materiales de cal Ag, usualmente como un reemplazo para carbonato de calcio en estrategias de manejo de suelo de granja. Debido a este uso, el valor de estos materiales ha sido restringido únicamente pocos dólares por tonelada de producto. Sin embargo, los costos de transportación son altos en gran parte debido al contenido de agua significativo del material. Cantidades de agua hasta 50% presentan la transportación económica y geográficamente restringida a área cerca de la fuente de su tratamiento.

De esa forma, existe una necesidad percibida desde hace mucho tiempo de medios prácticos para aumentar el valor económico de bio-sólidos de drenaje al aumentar su contenido de nitrógeno, y al aumentar la capacidad de dispersarse así como una necesidad de tratar esos materiales para que se conviertan en fertilizantes de artículo con propiedades físicas y químicas y nutrientes para que puedan ordenar un valor significativo en el mercado de fertilizante de artículo nacional e internacional. Una serie de Patentes E.U.A., Patentes de E.U.A. Nos. 5,984,992; 6,159,263; 6,758,879 y 7,128,880 describen métodos de producción de fertilizantes de sulfato de amonio orgánicamente mejorados de alto nitrógeno hechos con bio-sólidos que utilizan un reactor de cruce de tubería como se originó por la Autoridad del Valle de Tennessee. La tubería, el reactor de t y de cruce de tuberías se definen por la l'FDC en el Manual de fertilizante (1998), página 440 como: "el reactor de tubería consiste básicamente de una longitud de tubería resistente a corrosión (aproximadamente 5-15 m de largo) a la cual se agrega simultáneamente ácido fosfórico, amoníaco y frecuentemente agua a un extremo a través de una configuración de tubería que parece una t, de esa forma el nombre "reactor T". El reactor T se modificó por TVA para también aceptar un flujo adicional de ácido sulfúrico a través de otra entrada de tubería localizada opuesta a la entrada de ácido fosfórico, dando a la unidad una configuración "cruzada" y de esa forma el nombre "reactor de cruce de tubería"".

Tanto el Manual de fertilizante IFDC (1998) como el Libro de Datos Técnicos de Fertilizante (2000) se refieren a los reactores de cruce de tubería. Los reactores de cruce de tubería suministran una mezcla concentrada al dispositivo de formación de granulador y evaporan más eficientemente agua no deseada de la mezcla de fertilizante que otros dispositivos, pero estas referencias demuestran una necesidad percibida desde hace mucho tiempo de mejora, indicando que una de las desventajas del reactor de cruce de tubería es formación de óxido dentro de la tubería que puede resultar en obstrucción.

Las metodologías enseñadas por este grupo de patentes (Patentes de E.U.A. Nos. 5,984,992; 6,159,263; 6,758,879 y 7,128,880) están plagadas por problemas relacionados con el bloqueo de esta relación estrecha a sus configuraciones de reactor "similares a tubería" de reacción de longitud durante la operación y relacionadas con la dificultad de control de la temperatura y la presión de reacción y el tiempo de retención de la mezcla dentro de tales reactores de cruce de tubería. Estos reactores de cruce de tubería son estrechos en contraste con su longitud, por ejemplo, hasta 15.24 a 20.32 cm de diámetro y frecuentemente 457.2 cm d e longitud o mayor. La planta que practica la fabricación de fertilizantes de sulfato de amonio orgánicamente mejorados frecuentemente tiene que apagar y desensamblar el reactor de cruce de tubería ya sea debido al bloqueo de formación de bio-sólidos o destrucción con el calentamiento en tales reactores tal como el revestimiento de Teflon® comúnmente utilizado en el lado de reacción interior del reactor se fundió y arruinó. Además, el uso de reactor de cruce de tubería tiene la desventaja distinta de tener tiempos de retención de reactor muy cortos (usualmente menos de 20 segundos) que es una ventaja en la fabricación de fertilizantes tradicionales como sulfato de amonio pero es una desventaja cuando se acopla al procedimiento simultáneo de bio-sólidos. Tal tiempo de procesamiento corto aumenta la probabilidad de mezcla no tratada y no homogénea ya que las tres entradas pasan a través del material a través de este reactor. También limitante es la falta de control en la presión atmosférica c on tales reactores de cruce de tubería ya que estos reactores tienen descargas de extremo abierto usualmente directamente en un granulador. Relacionado pero distinto de la falta de control de presiones internas, los reactores de cruce de tubería tienen muy poco o ningún control de temperatura en la mezcla pasando a través del reactor.

La Patente de E.U.A. No. 4,743,287 de Robinson describe un método para utilizar dos recipientes de ración en secuencia para incorporar bio-sólidos orgánicos en fertilizantes de nitrógeno de concentración de nitrógeno baja o media (un rango de 4% en peso de nitrógeno a un máximo de concentración de nitrógeno de 10% en peso). Robinson utiliza este primer recipiente de reacción para lograr valores de pH muy bajos de la mezcla (pH 0.2 a 1.5) para lograr hidrólisis de moléculas presentes y para preparar la mezcla para reacción en un segundo recipiente de reacción. Robinson no indica que puede utilizarse un solo reactor, sino únicamente en una configuración de lote y no en un método de fabricación de flujo continuo. Robinson también indica que el ácido y el amoníaco no pueden inyectarse en cualquier orden, sino que deben inyectarse en secuencia. Esta patente describe los recipientes de reacción capaces de lograr altas presiones (2.109 kg/cm2) con tiempos de retención relativamente largos cuando se comparan con los reactores de cruce de tubería. Sin embargo, Robinson falla al satisfacer la necesidad de un método de flujo continuo novedoso y práctico para fabricar nitrógeno alto (mayor que 8% en peso de nitrógeno) y productos de fertilizante que contienen bio-sólidos bajo las ventajas de temperaturas definidas, presiones y tiempos de retención de reacción. De esa forma, existe una necesidad urgente de un procedimiento efectivo, eficiente, y económico para tratar bio-sólidos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención supera los problemas y las desventajas asociados con estrategias y diseños actuales y proporciona nuevas herramientas y métodos para el procesamiento de bio-sólidos en un fertilizante de liberación lenta natural comercialmente viable, seguro.

Una modalidad de la invención se dirige a métodos para un tratamiento continuo de bio-sólidos que comprende: formar una pasta acidificada de bio-sólidos desecados y uno o más primeros ácidos; agregar la pasta acidificada a u n recipiente de presión para que el recipiente de presión mantenga un espacio superior en donde el espacio superior tiene una presión predeterminada; agregar uno o más segundos ácidos y una o más bases al recipiente de presión para combinar con la pasta acidificada y formar una mezcla; someter la mezcla a una temperatura y presión durante un tiempo de retención, en donde la temperatura y el contenido de humedad de la mezcla se determinan por la presión de espacio superior; remover la mezcla del recipiente de presión; y secar la mezcla para formar bio-sólidos tratados disecados. Los bio-sólidos que pueden utilizarse comprenden uno o más de bio-sólidos municipales, bio-sólidos secados por calor, desperdicios de fermentación farmacéuticos, extractos microbianos de productos orgánicos, productos alimenticios, subproductos alimenticios, estiércol de animal, estiércol digerido de animal, bio-sólidos orgánicos, microorganismos que contienen bio-sólidos, o combinaciones de los mismos. Los bio-sólidos desecados preferiblemente se crean al someter bio-sólidos a filtración, centrifugación, presión, o una combinación de los mismos. Preferiblemente, uno o más de los primeros ácidos comprenden al menos ácido fosfórico en una concentración de 50% o más, y más preferiblemente 54%. Preferiblemente, la pasta acidificada tiene un pH desde pH 2-6, y más preferiblemente desde pH 3-4. También, preferiblemente, uno o más de los segundos ácidos comprenden ácido fosfórico, ácido sulfúrico, o ambos, y una o más bases comprenden amoniaco anhídrido o acuoso. Más preferiblemente uno o más segundos ácidos comprenden sulfúrico o tanto sulfúrico como fosfórico y el pH es menor que pH 2 y más preferiblemente menor que pH 1. Preferiblemente, una o más bases es amoniaco anhídrido y el pH aumenta a pH 2.5-4 o superior. Uno o más segundos ácidos y una o más bases junto con la pasta acidificada crean una reacción exotérmica dentro de la mezcla. La presión aplicada a la mezcla previene la ebullición y calma la reacción general permitiendo que la temperatura tenga un efecto máximo en las macromoléculas dentro de los bio-sólidos. Preferiblemente, la reacción exotérmica se lleva a cabo sin calentamiento externo y la mezcla se mantiene a una temperatura de 110°C o mayor. Opcionalmente, uno o más ferratos y/o uno o más agentes oxidantes pueden agregarse a la mezcla. Preferiblemente, uno o más de los ferratos son un ferrato de calcio, un ferrato de sodio, un ferrato de potasio, heptahidrato sulfato ferroso, o combinaciones de los mismos. También, preferiblemente uno o más ferratos se forman de la reacción de un hidróxido de sodio de estado sólido con un hipoclorito de sodio y cloruro férrico. Uno o más de los agentes oxidantes preferiblemente son peróxido de hidrógeno, hipoclorito de calcio, hipoclorito de sodio, hipoclorito de potasio, dióxido de cloro, ozono, oxígeno, o combinaciones de los mismos. El tiempo de retención de la mezcla dentro del recipiente de presión es preferiblemente 30 minutos o menos, más preferiblemente 15 minutos o menos, e incluso más preferiblemente 10 minutos o menos. Uno o más de acidez, presión, velocidad de flujo, pH, y velocidad de infusión base preferiblemente se controlan mediante controles de computadora de bucle cerrado para mantener una temperatura de reacción predeterminada. También preferiblemente, los bio-sólidos se procesan continuamente a través del recipiente de presión, formando consecuentemente de forma continua los bio- sólidos tratados y secados. Las macromoléculas dentro de los bio-sólidos tratados y secados son completamente hidrolizadas, desnaturalizadas y/o esterilizadas' parcial o preferiblemente. El material orgánico dentro de los bio-sólidos puede incluir uno o más de los compuestos farmacéuticos, antibióticos, hormonas, moléculas similares a hormona, compuestos biológicamente activos, macromoléculas, carbohidratos, ácidos nucleicos, grasas, lípidos, proteínas, o combinaciones de los mismos. Preferiblemente el contenido de fosfato de la mezcla seca es desde 0.5% a 4%, y el contenido de nitrógeno se mejora mediante amoníaco acuoso que se agrega al recipiente de reacción. Preferiblemente, se agrega un agente de granulación a la mezcla antes de secado para formar una mezcla secada y granulada. El método también puede involucrar comprimir la mezcla secada y granulada y pasar la mezcla secada y granulada a través de una o más pantallas para aislar los gránulos de un tamaño predeterminado. Los gránulos secados también pueden revestirse con un agente de revestimiento que se aplica a los gránulos dentro de un aparato de enfriamiento que enfría la mezcla seca de granulada a una temperatura de 60°C o menos. Un aparato de enfriamiento preferido es una lecho fluidizado, un congelador de amoníaco, o un tambor giratorio.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos como se describió anteriormente y que involucran pasar la mezcla de reacción a través de un segundo recipiente de presión.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos y además comprende agregar una o más nutrientes de planta a la mezcla en el recipiente de presión. Los nutrientes de planta preferidos incluyen urea, nitrato de amonio, sulfato de amonio, fosfato de amonio, fosfato de diamonio, nitrato de urea-amonio, urea líquida, potasa, óxido de hierro, hierro soluble, hierro quelatado, y combinaciones de los mismos. Uno o más agentes de endurecimiento que también pueden agregarse a la mezcla. Los agentes de endurecimiento preferidos incluyen óxidos férricos, arcilla de atapulgita de alumbre, mulatos industriales, lignon, lignosulfonato, polimerización de urea-formaldehido y combinaciones de los mismos.

Otra modalidad de la invención comprende métodos para tratamiento de bio-sólidos que comprende: combinar bio-sólidos desecados con un ácido para formar una mezcla; inyectar la mezcla y vapor en un recipiente de presión que contiene un espacio superior presurizado; someter la mezcla a una temperatura y presión predeterminadas durante un tiempo de retención, en donde la temperatura y el contenido de humedad de la mezcla se determinan por la presión de espacio superior; remover la mezcla del recipiente de presión después del tiempo de retención; y secar la mezcla.

Otra modalidad de la invención está dirigida a bio-sólidos tratados y procesados a través de los métodos de la invención.

Otra modalidad de la invención está dirigida a sistemas para procesar bio-sólidos a un fertilizante, que comprende: un primer mezclador que mezcla los bio-sólidos con ácido concentrado y agentes oxidantes y convierte los bio-sólidos en una pasta bombeable; un recipiente de presión con una presión de espacio superior que recibe la pasta bombeable d esde el primer mezclador, en donde el recipiente de presión retiene la pasta bombeable a una presión y temperatura predeterminadas como se determinó por la presión de espacio superior y durante un período de tiempo; un segundo mezclador que recibe la pasta bombeable del recipiente de presión, en donde la pasta bombeable se mezcla con un agente de endurecimiento; y un granulador para romper la pasta de endurecimiento en fertilizante en pellas. Preferiblemente, el sistema contiene un generador de vapor, en donde el vapor producido por el generador de vapor se inyecta en el primer mezclador. También preferiblemente, el sistema comprende una pluralidad de válvulas para controlar al menos uno de los niveles de vapor, niveles de mezcla, temperatura, prensador, pH, y niveles de nitrógeno, en donde la descarga de aire desde la instalación es menor que 30 CFM. El sistema además puede comprender un vaporizador de amoníaco y un secador de precipitador de polvos.

Otra modalidad de la invención está dirigida a recipientes de presión para procesar bio-sólidos de acuerdo con los métodos de la invención que comprende un espacio superior y una pluralidad de válvulas que controlan la presión de espacio superior, en donde la presión de espacio superior determina la temperatura y el contenido de humedad de bio-sólidos dentro del recipiente, y que además comprende calibres que indican uno o más de temperatura, presión, pH, y contenido de nitrógeno de los bio-sólidos dentro del recipiente de presión.

Otras modalidades y ventajas de la invención se establecen en parte en la descripción, a continuación, y en parte, pueden ser obvias a partir de esta descripción, o pueden aprenderse a partir de la práctica de la invención.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Figuras 1A-D. Cuadros de flujo de planta de fertilizante de bio-sólido.

Figura 2. Hidrolizador de reacción de recipiente de presión. Figura 3. Detalle de inyección de amoníaco y ácido sulfúrico en hidrolizador.

Figuras 4A-D. Diagramas de flujo de aire de planta de fertilizante bio-sólido.

DESCRIPCION DE LA INVENCION Los bio-sólidos, específicamente en la forma de lodo de drenaje de procesamiento de agua residual, poseen un mayor problema de desecho y gasto de comunidad. El procesamiento tradicional resulta en bio-sólidos desecados que poseen un olor y un problema de patógeno potencial. Alternativamente, el procesamiento puede producir un polvo fino que se quema o transporta a sitios de desecho. El procesamiento de bio-sólidos también puede involucrar tratamiento de calor para inactivar microorganismos y otros materiales potenciales potencialmente contaminantes. Estos bio-sólidos procesados se consideran fertilizantes de bajo valor y se dispersan en cultivos y grandes áreas agrícolas. Todas estas soluciones son insatisfactorias y se han hecho intentos para esterilizar los bio-sólidos para usarse como un fertilizante con éxito mínimo.

Se ha descubierto sorprendentemente que el fertilizante de alto valor puede fabricarse eficientemente de bio-sólidos crudos y semi-procesados. La eficiencia involucra un procedimiento de fabricación de flujo continuo aumentado con nitrógeno de amonio y posiblemente también otras fuentes de nitrógeno. La invención también toma ventaja de la propiedad tixotrópica que resulta del procesamiento preliminar de bio-sólidos. La agitación vigorosa, el mezclado u otra acción de esfuerzo cortante del procesamiento preliminar producen un fluido bombeable. La invención preferiblemente involucra crear una reacción exotérmica que descompone y destruye macromoléculas. El procedimiento preferiblemente involucra controlar olores no deseados a través de la adición de agentes de control de olor y pasos de procesamiento de control de olor. La instalación de fabricación para el procedimiento de la invención minimiza la cantidad de agua necesaria, asi como la utilización de energía global y la cantidad de subproductos de desperdicio formados. De esa forma, la fabricación puede ajustarse para atender las necesidades del tamaño de la comunidad particular en donde se localiza la planta. Este diseño de confección permite una planta de procesamiento de bio-sólidos/fabricación de fertilizante que puede procesar menos de 3 toneladas por hora de bio-sólidos desecados o subir a las plantas mayores (por ejemplo, hasta 10 a 12 toneladas por hora). Esta característica de ajuste reduce costos, permite la estandarización con equipo intercambiable y la eficiencia de la logística operativa así como responsabilidad global. Las plantas de fabricación de la invención preferiblemente permiten instalaciones de almacenamiento adyacentes. Siendo adyacentes, la logística de transportación se simplifica o se elimina reduciendo consecuentemente los costos de transportación de los productos asi como los costos de transportación de bio-sólidos de entrada. La invención preferiblemente proporciona un sistema de control de olor para asegurar la aceptación de comunidad de la planta de fabricación y para facilitar satisfacer estándares USEPA así como hacer el procedimiento más eficiente a través de la captura y la incorporación de nitrógeno valioso y otros nutrientes de planta potenciales y/o fugitivas del aire procesado de la planta.

Una modalidad de la invención está dirigida a procesar bio-sólidos tan cerca de la planta de tratamiento como sea posible, minimizando transporte y filtración potencial de compuestos potencialmente dañinos. Esto se realiza al tomar bio-sólidos directamente de plantas de tratamiento de agua residual. Preferiblemente los bio-sólidos se desecan a 18 y 30% de contenido de sólido. Tomando ventaja de la propiedad tixotrópica de muchos tipos de bio-sólidos desecados para tomar las propiedades de pastas o fluidos similares a pasta, que se pueden bombear, los bio-sólidos se bombean en un mortero. Este bio-sólido bombeable se acondiciona preferiblemente de forma inicial por inyección de vapor, agua, y calor de calentadores en línea para además mejorar el flujo de bio-sólidos para acondicionar además en un mortero con eje doble. En este mortero inicial los bio-sólidos se mezclan o combinan completamente con aditivos químicos tales como agentes oxidantes, para el control de olor inicial y para preparar los bio-sólidos para reacción del recipiente de presión. En este paso la acidificación inicial y el control de olor de los bio-sólidos también se va a lograr por infusión de un ácido fosfórico negro o de grado agrícola en una resistencia de 50% o mayor y preferiblemente resistencia de 54%. Este ácido fosfórico se agrega para que la concentración final de fosfato, en los gránulos de fertilizantes esté entre 0.5% y 6% y preferiblemente entre 1.5% y 4% más preferiblemente entre 2% y 3%. Adicionalmente, uno o más nutrientes de planta pueden agregarse a este mortero para mejorar la composición de la pasta de bio-sólidos para prepararlo como un fertilizante. El heptahidrato de sulfato ferroso puede agregarse para facilitar la purificación adicional de la pasta de bio-sólidos.

Después que los bio-sólidos salen del primer mortero, se bombean al recipiente de presión en donde se inyecta amoníaco líquido y ácido sulfúrico en los bio-sólidos, que resulta en una reacción exotérmica y preferiblemente una violenta. El recipiente de presión se construye en una forma para permitir una reacción exotérmica continua vigorosa con la pasta de bio-sólidos ácidos acondicionados y amoníaco. En otra modalidad de esta invención, el tiempo de permanencia a través del recipiente de presión es hasta 15 minutos a temperaturas que exceden 110°C. En una modalidad preferida, el procedimiento de reacción completo se controla mediante un control de computadora de bucle cerrado qué verifica y ajusta continuamente la reacción exotérmica a través de adición de ácido sulfúrico, amoníaco, nutrientes de planta, ajustadores de pH y control de presión. El mecanismo de control preferido es a través del ajuste de la presión de espacio superior sobre los bio-sólidos en este recipiente de presión. En la modalidad preferida esta presión principal se controla entre 2.46 y 5.62 kg/cm2 (o superior), más preferiblemente 4.35 kg/cm2, que regule el nivel de la mezcla dentro del recipiente de presión y consecuentemente controla el flujo de salida de la mezcla que sale del recipiente. Otras modalidades de este nivel de presión se han conducido a presiones tan bajas como 1.40 kg/cm2m y tan altas como 4.21 kg/cm2m. El procedimiento completo se lleva a cabo sin la necesidad de aplicación adicional de calor o deteniendo el flujo continúo de bio-sólidos dentro y fuera del recipiente de presión. Los bio-sólidos, debido a la temperatura, presión, mezcla y tiempo de reacción en el recipiente de hidrólisis se someten a hidrólisis, desnaturalización, esterilización, o combinaciones parciales o completas de los mismos para los componentes de los bio-sólidos acondicionados.

Al salir de la porción superior (preferiblemente permitiendo un 25% de volumen de espacio superior sobre los bio-sólidos) del nivel de presión la mezcla reactiva acondicionada de bio-sólidos entra a un segundo mortero en donde se hacen ajustes finales a los bio-sólidos en preparación para secado. El pH en este punto es preferiblemente de aproximadamente 5.5 a aproximadamente 7, y más preferiblemente 6.2. Los agentes de control de olor pueden agregarse continuamente del flujo inicial en el primer mortero, a través del recipiente de presión, y en el procesamiento de mortero final.

Después de procesamiento a través del segundo mortero ocurre secado, granulación, filtración, empacado y reciclado adicionales de bio-sólidos procesados. En una modalidad preferida con la salida del segundo mortero los bio-sólidos entran a un granulador, que forma las pellas/gránulos del fertilizante de nitrógeno alto terminado. Después se procesan a través de una secadora giratoria, que además seca el fertilizante de bio-sólidos a menos de 1% de contenido de agua. Al salir del secador giratorio el fertilizante de bio-sólidos además se filtra por tamaño y se separa en grupos de gránulo de producto, de bajo tamaño y de gran tamaño. Las partículas de bajo tamaño se reciclan de nuevo en la entrada del segundo mortero. Las partículas de gran tamaño se envían a un molino de martillo en donde se comprimen y entonces se reciclan de nuevo en la entrada del segundo molino. Después de dejar el procedimiento de filtración en los gránulos de fertilizante de bio- sólidos se procesan a través del enfriador giratorio en donde se enfría el fertilizante de bio-sólidos. Los granulos de fertilizante se vacían en filtros de pulido finales para remover gránulos de bajo tamaño o polvo creados en el procedimiento de enfriamiento. Después de procesamiento a través de los filtros de pulido, el producto pasa a través de un tambor de revestimiento en donde el agente de revestimiento que inhibe polvo se agrega. El fertilizante de bio-sólidos entonces se almacena para envío a granel o empacado subsecuente. Otra modalidad de la invención es el sistema de pulido de aire que recicla continuamente el aire caliente generado en el procedimiento de e nfriamiento a la etapa de secado que resulta en una reducción en uso de combustible y aire residual para procesamiento. El aire extraído de los filtros y el equipo se limpia en un recolector de polvo, enfriado a través de un intercambiador de calor y es reutilizado como aire de entrada al enfriador. El aire calentado que se descarga desde el enfriador se limpia de nuevo en un recolector de polvo. El aire limpiado, calentado, se utiliza como aire de entrada para el secador giratorio.

En otra modalidad preferida las líneas de infusión de amoníaco líquido se pasan a través de un intercambiador de calor colocado en la corriente de aire de descarga de secadora. El amoníaco se vaporiza y se súper-calienta en el intercambiador de calor y después se utiliza en el reactor lo que aumenta la energía a la zona de reacción química crítica del procedimiento y reduce significativamente la energía de combustible requerida para secado.

En un beneficio adicional, de este intercambio de calor, la corriente de aire de descarga de calor se enfría parcialmente por la vaporización de amoníaco que reduce la carga de enfriamiento en el sistema de tratamiento de aire de descarga.

Una salida del procesamiento de bio-sólidos de la invención es un fertilizante de bio-sólidos de lenta liberación, de alto nitrógeno. En una modalidad preferida la invención resulta en un fertilizante granular de liberación lenta 16-2-0-17-1-15 (Sodio-fósforo-potasio-azufre-hierro-orgánico) que es 99% seco y excede los requisitos Clase A de la agencia de protección ambiental de los Estados Unidos (USEPA) y los Estándares de calidad excepcional (EQ). El 16% de componente nitrógeno orgánico de liberación controlada ayuda a unir el nitrógeno en la zona de raíz cuando y en donde sea necesario.

La invención comprende una mejora mayor se compara con prácticas de fabricación de fertilizante tradicionales o convencionales en donde se localiza la gran instalación de fabricación tan lejos de las comunidades como sea posible requiriendo consecuentemente que se envíen materiales de entrada en grandes distancias para operar la planta. Como un buen ejemplo de este problema fue la planta de conversión de bio-sólidos a fertilizante localizada en Helena, Arkansas que practicó los procedimientos de fabricación enseñados en las Patentes de E.U.A. Nos. 5,984,992; 6,159,263; 6,758,879; y 7,128,880. Para esta planta de fabricación de fertilizante, los bio-sólidos que contienen entre 70% y 80% de agua se enviaron a la instalación desde áreas de Nueva York incluyendo la ciudad de Nueva York y el condado de West Chester. Este requisito de transportación añade un tremendo costo al procedimiento de fabricación. La presente invención elimina este tipo de problema al localizar el equipo físico necesario para realizar el procedimiento de fabricación adyacente o cerca de la fuente de los bio-sólidos. Tales fuentes son típicamente plantas de tratamiento de aguas residual municipales. Por ejemplo, los procedimientos de la invención tienen la ventaja que pueden interconectarse con otras instalaciones de producción de amonio no relacionadas. Estas instalaciones pueden asociarse con una empresa comercial no relacionada tal como, por ejemplo, producción de nylon o acero. En estas dos industrias se crea sulfato de amonio caliente como un subproducto para la fabricación de producto. Al localizar conjuntamente una instalación d e procesamiento de la i nvención en estos tipos de sitios, los subproductos de otra forma no deseados tal como sulfato de amonio no necesitan alejarse, sino que pueden utilizarse directamente en la fabricación del fertilizante de acuerdo con la presente invención.

La presente invención permite el tratamiento de casi cualquiera de los materiales bio-sólidos orgánicos, tales como bio-sólidos desecados municipales, aguas residuales domésticas, desperdicios de fermentación farmacéuticos, y extractos microbianos de otros productos orgánicos tales como productos alimenticios y/o estiércol de animal o estiércol digerido de animal, por nombrar algunos. Estos bio-sólidos son típicamente de 12 a 40% de sólidos y preferiblemente entre 18 y 30% de sólidos. Este procedimiento de tratamiento puede resultar preferiblemente en la producción de un producto fertilizante Clase A USEPA granulado o en pellas de resequedad, dureza y calidad química adecuadas para producir un producto fertilizante comercial valioso, alto en nitrógeno, de liberación lenta que sea capaz de competir en el mercado nacional e internacional contra fertilizantes inorgánicos tradicionales. Un fertilizante de alto contenido de nitrógeno comercial preferiblemente tiene más de 8% de nitrógeno en peso seco del fertilizante terminal y además preferiblemente al menos 16% de nitrógeno en peso seco del fertilizante terminado. La característica de Clase A se refiere a la calidad microbiológica del producto de fertilizante terminado, que satisface los estándares microbiológicos Clase A de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos por un producto que contiene bio-sólidos municipales como se define en 40 C.F.R. § 503. Los procedimientos de la presente invención satisfacen o exceden este estándar en la base de la condición de tensión y el tiempo de retención utilizado, y en la base que el fertilizante terminado es mayor que 80%, y más preferiblemente mayor que 90% de sólidos secos con el nivel óptimo que sobre 98% de sólidos secos en composición. De esa forma, asegurando que se satisfacen los Estándares de atracción de vector USEPA asociados (90% o mayores), el gránulo de fertilizante terminado se optimiza para contenido de agua mínimo que aumenta característica de dureza y que elimina agua con respecto a la transportación del fertilizante terminado. La dureza se proporciona al agregar a la mezcla de fertilizante, antes de la formación, uno o más agentes de endurecimiento seleccionados del grupo que consiste de óxidos férricos, alumbre, arcilla de atapulgita, molasas industriales, lignon, lignosulfonato, polimerización de urea-formaldehido y combinaciones de los mismos.

Los procedimientos de la presente invención producen un fertilizante que es preferiblemente seguro de manejar y trabajar y preferiblemente satisface y/o excede los requisitos mínimos de bio-sólidos Clase A de USEPA. El producto de fertilizante preferiblemente se esteriliza y es biológico y los contaminantes químicos se hidrolizan y desnaturalizan completamente de forma al menos parcial y preferible al punto de inactivación y/o destrucción. Los contaminantes biológicos o, químicos y típicos incluyen, pero no se limitan a, uno o más de compuestos f armacéuticos, antibióticos, hormonas, moléculas similares a hormona, compuestos biológicamente activos, macromoléculas, carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, y combinaciones de los mismos.

La presente invención preferiblemente incluye un acondicionamiento de tensión en un periodo de retención predeterminado que crea un efecto de autoclave. Este efecto de autoclave destruye y/o inactiva o simplemente esteriliza los bio-sólidos. Los microorganismos en los bio-sólidos, que incluyen por ejemplo bacterias, virus, hongos, parásitos, huevos de parásito, esporas bacterianas y fúngicas y combinaciones de los mismos, se re-destruyen y/o ¡nactivan. Además, los procedimientos de la invención preferiblemente están diseñados para hidrolizar macromoléculas tal como proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, grasas, carbohidratos y combinaciones de los mismos, y/u otras sustancias biológicamente activas que pueden estar presentes.

De acuerdo con aspectos preferidos de la invención, los bio-sólidos se someten a condiciones de tensión, que incluyen, pero no se limitan a uno o más extremos de pH, agitación, presiones elevadas, temperaturas elevadas, que, combinadas, con un periodo de retención controlado o predeterminado, resultan en una mezcla y/o un fertilizante que es más seguro comparado con un producto procesado utilizando tecnologías convencionales tales como tecnologías de reactor de cruce de tubería. La capacidad de controlar o predeterminar el periodo de retención es importante al seleccionar las propiedades preferidas del producto resultante. En otras palabras, el tiempo de retención (R) de los bio-sólidos en el recipiente de presión se determinan preferiblemente en la presión principal (p) y el volumen (v) de material en el reactor (es decir, R ce p · v). La presión principal también determina la temperatura dentro del recipiente de presión. Algunas presiones preferidas y las temperaturas resultantes se muestran en el Cuadro 1.

CUADRO 1 De conformidad con los procedimientos preferidos de la invención, un sistema de control de presión mantiene la presión deseada en el recipiente de la presión principal, que a su vez establece la temperatura deseada y simultáneamente controla el nivel de material en el recipiente de presión en elevación predeterminada. Presiones preferidas incluyen aquellas listadas anteriormente y superiores, incluyendo 4.92 kg/cm2, 5.62 kg/cm2 y superior. Muy preferiblemente la presión de espacio superior es aproximadamente 4.35 kg/cm2. El sistema de presión preferiblemente niega cualquier obstrucción debido a la combinación de la presión y reacciones que ocurren con el mismo recipiente a presión causado por mezcla bajo las condiciones de tensión particulares seleccionadas. El control de presión también facilita el control de la humedad ideal para el recipiente d e reacción a sí como la humedad final requerida para granulación apropiada y energía de secado mínima. El sistema de presión preferiblemente controla la presión deseada únicamente en el nivel del sobre flujo. El sistema no cambia el nivel de material con el recipiente a menos que el sistema falle.

De esa forma, cuando los bio-sólidos se someten a condiciones de tensión controladas del recipiente de reacción (por ejemplo, calor, pH, presión) los bio-sólidos así como contaminantes que están presentes se inactivan preferiblemente de forma completa. Al ajusfar las condiciones de tensión, como se puede determinar empíricamente por aquellos expertos en la técnica, puede lograrse un nivel deseado de tratamiento. Los tiempos de retención pueden establecerse por casi cualquier periodo de tiempo por minutos ahora sí preferiblemente por un período de menos de 60 minutos, más preferiblemente menor que 30 minutos, más preferiblemente menor que 15 minutos. Los periodos de retención preferidos son de 2 a 16 minutos ó 1 a 12 minutos, y más preferiblemente aproximadamente 10 minutos o menor. Preferiblemente se emplea una serie de mezcladores que pueden calentarse opcionalmente (por ejemplo, mezcladores de tipo mortero con un solo eje o de doble eje, preferiblemente un mortero de mezcla o combinación que utiliza una configuración de aspa con forma de tabla ajustable). Adicionalmente, el reactor de presión primario preferiblemente incorpora aparato de mezcla para asegurar la agitación suficiente y la mezcla de bio-sólidos con ácidos e inyección de especies de amoníaco reactivas a lo largo de la trayectoria de reacción. La reacción entre el á cido o los ácidos concentrados y el amoniaco es violentamente exotérmica y crea alto calor, lo cual mantiene la sal de amonio resultante en el estado fundido soluble y cualquier agua presente en la forma de vapor súper calentado. Esta reacción exotérmica también crea presión significativa dentro del recipiente de presión. Esta mezcla de sal de amonio tiene una característica de temperatura que es de aproximadamente 100°C o superior y preferiblemente una temperatura de 121°C o superior; y más preferiblemente una temperatura de 149°C o superior, todas de las cuales pueden depender de la naturaleza del amoniaco que se utiliza en la reacción. Si se utiliza amoniaco anhídrido, la temperatura es preferiblemente significativamente superior que cuando se utiliza amoníaco acuoso, especialmente en 21% de nitrógeno.

La temperatura y la fluidez del amoníaco fundido o la sal se mantiene que puede mezclarse con los bio-sólidos en el recipiente de presión receptor, la temperatura de la mezcla podrá satisfacer más de 100°C y preferiblemente podrá satisfacer o excederá 149°C. Las temperaturas superiores facilitan la hidrólisis de proteínas y péptidos en los bio-sólidos en un ambiente ácido creando propiedades ventajosas para el producto fertilizante final que resulta en producción de cultivo aumentada comparada con fertilizantes que no contienen tal material (por ejemplo, sulfato de amonio o fosfato de amonio o fertilizantes de urea). El recipiente de presión preferiblemente contiene presión y calibres de temperatura a lo largo de su longitud para verificar la presión y temperatura y puertos de inyección adicionales para agregar agentes reactivos adicionales. El recipiente reactor preferiblemente posee sistemas de control que funcionan como un sistema de bucle cerrado que controla que la temperatura, presión, pH, adiciones de inyección reactivas, y velocidad de flujo del fertilizante fundido a través del sistema.

Los bio-sólidos tratados de acuerdo con los procedimientos de la invención típicamente contienen bajos niveles de metales tales como arsénico, cadmio, cobre, plomo, mercurio, molibdeno, níquel, selenio y/o zinc. Los niveles bajos o niveles bajos que son considerados dañinos y menores que los estándares de Calidad Excepcional ("EQ") como se publica por USEPA para productos que contienen bio-sólidos municipales.

Al exceder la regulación de USEPA y las condiciones de hidrólisis del hidrolizador o el recipiente de presión para macromoléculas (por ejemplo, productos farmacéuticos personales tal como antibióticos u hormonas o sustancias similares a hormonas), el fertilizante resultante es seguro de utilizar dentro y alrededor de granjas, plantas, y/o animales. Además, los bio-sólidos tratados de acuerdo con los procedimientos de la invención son seguros para manejo por y alrededor de animales.

Las Figuras 1A-1D proporcionan diagramas esquemáticos de una modalidad de la presente invención, en donde el procedimiento de esta modalidad utiliza bio-sólidos municipales desecados combinados con nutrientes de planta adicionales, fertilizantes de sal de amonio, y agentes aglutinantes. En esta modalidad, los bio-sólidos que se van a tratar es un bio-sólido desecado, frecuentemente denominado como una "pasta de bio-sólidos". Estos bio-sólidos se suministran a la instalación de fabricación en donde se almacenan en el recipiente de almacenamiento 105 hasta que los bio-sólidos están listos para acondicionarse. El acondicionamiento inicialmente se lleva a cabo en un primer mortero 110 al mezclar o combinar rigorosamente con ácido concentrado para control de olor y acidificación, junto con agentes oxidantes tales como ferrato, que convierte los bio-sólidos tixotrópicos en una mezcla bombeable, pasta, o mezcla similar a pasta. El agente oxidante reacciona con compuestos de azufre reducido y otros desodorantes presentes en los bio-sólidos. El ácido concentrado acidifica ligeramente los bio-sólidos y, si el ácido es ácido fosfórico, ayuda a modificar desodorantes presentes en los bio-sólidos. La reacción exotérmica de esta mezcla ácida obtiene temperaturas que exceden 110°C, que pone en evidencia la necesidad de calor aplicado. Preferiblemente, el vapor de un generador de vapor 115 puede inyectarse al inicio del mortero 110 para facilitar el arranque y el flujo de los bio-sólidos en la planta y también para mejorar la reacción exotérmica. A medida que la fusión de bio-sólido procede a través del mortero sellado 110 pueden infundirse nutrientes de planta adicionales en la mezcla. Una vez que la mezcla sale del mortero 110 se bombea en un recipiente a presión 120 en donde ocurre la reacción de infusión de nitrógeno primaria. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, un rociador 210 inyecta gas de amoníaco u otra fuente de nitrógeno en la fusión junto con la infusión de ácido sulfúrico para inducir una reacción altamente exotérmica en los bio-sólidos a cidificados que infunden la pasta de bio-sólidos. Esta reacción se controla cuidadosamente para optimizar temperatura, presión, tiempo de retención, pH, y nitrógeno, todos de los cuales pueden determinarse empíricamente basándose en los materiales bio-sólidos de entrada y el contenido de salida deseado de bio-sólidos tratados y secados. El recipiente de presión 120 incluye una pluralidad de válvulas 215 que permiten la adición de vapor del generador de vapor 115, u otros aditivos, y puede aquí utilizarse para controlar la temperatura el prensador, y el pH y niveles de nitrógeno. La fuente de nitrógeno 125 que se bombea en el recipiente de presión 120 comprende una base, tal como amoniaco anhídrido o acuoso. Una vez que el bio-sólido y sulfato de amonio y fosfato de amonio se forman y se integran molecularmente cuando los iones de amonio se vuelven eléctricamente unidos a las moléculas orgánicas anfotéricas desde los bio-sólidos creando consecuentemente un nitrógeno de liberación lenta o de liberación controlada en el gránulo de fertilizante final. Similarmente, esta unión eléctrica puede ocurrir entre las moléculas de sulfato y fosfato y hierro presentes en la mezcla presentando consecuentemente estas moléculas de nutriente similarmente a un estado de liberación entre liberación controlada. Esta mezcla se mantiene en una condición de tensión durante un periodo de retención como se determina por su tiempo de retención (que a su vez se basa en la presión superior y el volumen como se describe aquí) ya que la mezcla se mueve a través del recipiente de presión 120. La condición de tensión preferiblemente incluye temperatura elevada, y/o presión elevada. La temperatura elevada se produce parcial o completamente por la reacción exotérmica de los compuestos, que puede aumentar la temperatura de la mezcla a 110°C o más. A estas temperaturas se genera vapor de la mezcla. Este vapor se deja salir del recipiente presión 120 bajo la liberación controlada de válvula, realizando un secado parcial de la mezcla. La condición de tensión a la que se someten los bio-sólidos en el recipiente de presión 120 y el período de retención se controlan como el resultado en la producción de una mezcla que es estéril que contiene macro moléculas hidrolizadas de los bio-sólidos. El control de la condición de tensión y el período de retención también resulta en la fusión de los iones de amonio formados con las moléculas orgánicas presentes creando una propiedad de liberación lenta natural para el nitrógeno presente, y la desnaturalización y/o hidrólisis de muchas macromoléculas presentes en los bio-sólidos, tal como proteínas. Cuando tales moléculas son biológicamente activas, esta desnaturalización y/o hidrólisis las hace menos activas o inactivas creando consecuentemente una mezcla más segura para uso o exposición pública. El tiempo de retención para inducir las propiedades de fertilizante necesarias y la inactivación biológica se controlan por el bombeo continuo y el flujo de los bio-sólidos en el recipiente de presión 120. Este procesamiento de flujo continuo de la invención contra el procesamiento de lote tradicional de plantas más antiguas ayuda al alto rendimiento de esta invención. El flujo continuo también minimiza los problemas asociados con la obstrucción del procedimiento que necesita tiempo de reposo para limpiar la obstrucción. Cuando la mezcla de bio-sólidos fluye desde el recipiente de presión 120, sale en un segundo mezclador o mortero 130, en donde el bio-sólido se mezcla con un agente o agentes de endurecimiento, así como con nutrientes adicionales para sintonizar el fertilizante. Si se formó una fusión en el recipiente de presión 120 de formación de amoniaco parcial con ácido excedente, la mezcla también se rocía con una cantidad adicional de una fuente de nitrógeno que comprende una base, tal como amoniaco, preferiblemente amoniaco vaporizado con el fin de controlar la formación de amoniaco formando consecuentemente sal de amonio. Preferiblemente, el amoníaco líquido se agrega y convierte a amoníaco vaporizado antes de entrar a aspersores en el mortero 130 después del recipiente de presión 120 y el granulador 135. Esta conversión a amoníaco vaporizado mejora la operación de la planta así como reduce requisitos de energía. El amoniaco anhídrido líquido se convierte a vapor de amoníaco súper calentado por medio de un calentador con el fin de controlar el procedimiento de formación de amoniaco iniciado en el recipiente de presión 120. El calentamiento puede ser mediante un calentador directo aplicado a la línea de suministro de amoníaco o puede ser un intercambiador de calor instalado para recuperar calor excedente desde otra parte en el procedimiento. Como se muestra en las Figuras 4A-D, el calor excedente puede ser, por ejemplo, en la corriente de aire de descarga de secador descendente de los precipitadores de polvos y antes de los barredores de ácido. El lado de amoníaco del vaporizador se controla a 6.32 a 8.43 kg/cm2, y preferiblemente a 7.03 kg/cm2 (amoníaco saturado a 17.8 °C). El vapor de amoníaco se súper-calienta con la temperatura controlada a 48.9-93.3°C y preferiblemente a 76.7-82.2°C. Reemplazar amoníaco líquido con amoníaco vaporizado en el mortero de reciclaje granulador 130/ aspersores de amoníaco 135 proporciona varios beneficios, por ejemplo completar el procedimiento de formación de amoniaco iniciado en el recipiente de presión; mejorar la eficiencia de reacción al aumentar el área de superficie de amoníaco para contactar ácido no reaccionado; aumentar eficiencia de energía al utilizar calor residual del procedimiento para aumentar la temperatura de la corriente de granulador aumentando consecuentemente la evaporación en el granulador 135 y reduciendo la energía de secado requerida; reducir creación de polvo y aumenta el tamaño de gránulo y la dureza al proporcionar distribución uniforme de amoníaco a la zona de reacción en el mortero de reciclaje 130/granulador 135 (pequeñas gotas amoníaco líquido pueden crear polvo cuando se crean pequeñas áreas localizadas de pH alto en los gránulos no curados, y el amoníaco de vapor elimina este problema); reducir la extinción de agua requerida al enfriar la corriente de gas de descarga de secador y utilizando el calor; o combinaciones de los mismos.

Después, la mezcla se trata además preferiblemente por granulación o extrusión en gránulos tales como pellas u otros, estructuras más pequeñas. Los gránulos se secan en un secador giratorio 140 y se pasan a través de uno o más filtros 145 paras separar materiales de gran tamaño y materiales de bajo tamaño de materiales de tamaño apropiado. Los materiales de gran tamaño pueden comprimirse en la compresora o el molino. Subsecuentemente, los materiales de bajo tamaño y los materiales de gran tamaño comprimidos pueden reciclarse a la segunda mezcladora o mortero 130 para facilitar la granulación de la mezcla de fertilizante. Los gránulos de tamaño apropiado resultantes entonces se secan en un enfriador giratorio 150, se ajustan, revisten enfrían y almacenan. Cuando se utiliza un granulador tradicional en el procedimiento de formación, la formación de amoniaco por amoníaco vaporizado y la adición de reciclaje pueden ocurrir también en ese recipiente. El agua removida de la mezcla como vapor del recipiente de presión y de recipientes subsecuentes como vapor y/o vapor de agua puede condensarse y preferiblemente regresar a la planta de tratamiento de agua residual (WWTP), o puede tratarse y descargarse en recursos de agua adyacentes, o en la atmósfera.

Un elemento preferido de la invención involucra tratar bio-sólidos al acondicionar los bio-sólidos al mezclar con una fuerza suficiente para presentar los bio-sólidos bombeables. Los bio-sólidos además pueden acondicionarse al agregar uno o más agentes oxidantes y/o al agregar uno o más ácidos para reducir el pH de los bio-sólidos. El acondicionamiento típicamente ocurre en una mezcladora o un mortero, que puede calentarse opcionalmente. Los bio-sólidos acondicionados entonces se agregan a un recipiente a presión. Subsecuente y simultáneamente una vez que el procedimiento alcanza el estado estable, uno o más ácidos y una o más fuentes de nitrógeno se combinan dentro de una zona de reacción localizada dentro de los bio-sólidos de recipiente de presión. La zona de reacción es un área de aplicación óptima de cualquier ácido, cualquier base, cualquier fuente de nitrógeno, y cualquier combinación de los mismos, con el fin que los bio-sólidos se traten en modalidades de esta invención. La zona de reacción se optimiza basándose en el tamaño del recipiente en el cual se colocan los bio-sólidos. El tamaño de zona de reacción varía dependiendo del flujo entrante de ácido, base y/o fuente de nitrógeno, así como de la viscosidad de los bio-sólidos. La zona de reacción preferiblemente se localiza en la porción inferior de los bio-sólidos en el recipiente de presión, preferiblemente tan bajo como sea posible, para que el peso de los materiales en el recipiente presione sobre éste, ayudando consecuentemente a contener cualquier fuerza generada por la reacción exotérmica. La zona de reacción es la porción de los bio-sólidos en la cual se inyectan ácidos, bases, y/o fuentes de nitrógeno. El uso del término "zona de reacción" no pretende implicar que la reacción ocurra únicamente dentro de la zona de reacción. Aunque la combinación inicial de los componentes reactivos y la reacción exotérmica inicial ocurren en la zona de reacción, la reacción exotérmica continua ocurre a través del recipiente. Al menos una o más de las fuentes de nitrógeno comprende una base, y así puede llevarse a cabo una reacción exotérmica entre el ácido y la base. Subsecuentemente, esta mezcla se mantiene en una condición de tensión por un periodo de retención. La condición de tensión puede resultar en la hidrólisis parcial y/o la desnaturalización de cualquiera de las macromoléculas incluyendo proteínas contenidas en el componente de bio-sólidos de la mezcla. La condición de tensión también puede resultar de la hidrólisis parcial y/o la desnaturalización de cualquiera de los compuestos farmacéuticos personales, antibióticos, hormonas, moléculas similares a hormona, u otros compuestos biológicamente activos. La condición de tensión y el periodo de retención pueden crear un efecto de autoclave sobre temperatura extendida y exposiciones de presión que destruye por esterilización cualquiera de los microorganismos presentes en los bio-sólidos, incluyendo bacterias, virus, hongos, parásitos, y huevos de parásito. La condición de tensión puede incluir agitar la mezcla, un aumento en temperatura y/o presión debido a cualquier reacción exotérmica de los componentes de la mezcla. Los aumentos de temperatura de la mezcla debido a la condición de tensión preferiblemente exceden 85°C, más preferiblemente 100°C, más preferiblemente 121°C, y más preferiblemente 126°C. Cualquier aumento de presión de la mezcla debido a la condición de tensión preferiblemente excede 1.40 kg/cm2, más preferiblemente excede 2.10 kg/cm2, y más preferiblemente excede 2.67 kg/cm2 y más preferiblemente satisface o excede 4.35 kg/cm2.

Otra modalidad de la invención se dirige a métodos para fabricar un fertilizante que comprende acondicionar a través de agitación y oxidación y acidificación inicial de una cantidad de bio- sólidos b ¡o-orgánicos tales c orno bio-sólidos d esecados municipales en un mortero; mezclar ácido concentrado con amoníaco simultáneamente en la presencia de los bio-sólidos acondicionados p'ara crear una fusión de amoníaco (una mezcla parcialmente con amoníaco) en un recipiente de presión bajo temperatura controlada, presión atmosférica, tiempo de retención de mezcla y remoción de agua como vapor y/o vapor de agua; y procesar adicionalmente dicha mezcla hidrolizada a través de una mezcladora adicional, mezclar acondicionadores adicionales opcionales, tal como óxido de hierro, y al menos un endurecedor en la mezcla de fertilizante para controlar la dureza; y rociar dicha mezcladora adicional con amoníaco vaporizado o gaseoso adicional para completar la formación de sal de sulfato de amonio y/o fosfato de amonio y siguiendo ese procedimiento de granulación tradicional para crear un fertilizante inorgánico orgánicamente aumentado granular en la planta. El rociado de amoníaco vaporizado también puede llevarse a cabo en el granulador como se practica en la fabricación de fertilizantes granulares. Cuando se agrega sulfato de hierro, es decir, sulfato ferroso, u óxido de hierro a la mezcla, el hierro también sirve como un nutriente importante en el fertilizante acabado que mejora el valor del producto y su desempeño fertilizando cultivos objetivo.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante que comprende acondicionar a través de agitación y oxidación una cantidad de bio-sólidos bio-orgánicos tales como bio-sólidos desecados municipales; mezclar ácido concentrado con el amoníaco simultáneamente en la presencia de bio-sólidos acondicionados para crear una sal de amonio (permanece poco ácido no reaccionado) en un recipiente de presión bajo temperatura controlada, presión atmosférica, tiempo de retención de mezcla y remoción de agua como vapor y/o vapor de agua; y procesamiento adicional de dicha mezcla hidrolizada a través de una mezcladora adicional, en una mezcladora adicional que mezcla acondicionadores adicionales opcionales, tales como oxido de hierro, y al menos un endurecedor dentro de la mezcla de fertilizante para controlar la técnica de fertilizante de amonio de dureza y seguido por el procesamiento de granulación tradicional para crear un fertilizante inorgánico orgánicamente aumentado granular en la planta.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante que comprende mezclar bio-sólidos orgánicos tixotrópicos para producir una mezcla similar a pasta bombeable; tratar la mezcla con uno o más oxidantes y acidificar la pasta tixotrópica en un mezclador para producir una primera mezcla acondicionada; obtener una fusión de fertilizante inorgánico de alta temperatura compuesta de sulfato de amonio que contiene mezcla parcialmente formada con amonio y/o un fosfato de amonio con ácido excedente; mezclar la termofusión con la mezcla acondicionada para producir una segunda mezcla en un recipiente de presión con una temperatura sobre 85°C y preferiblemente sobre 100°C bajo presión atmosférica controlada y mezclar el tiempo de remoción y remover agua (como vapor y vapor de agua) de dicha mezcla; procesar adicionalmente dicha segunda mezcla en un mezclador adicional para mezclar en acondicionadores adicionales opcionales, tales como un oxido de hierro, y al menos un endurecedor dentro de la mezcla de fertilizante para controlar la dureza y distribuir dicha mezcladora adicional con amoníaco vaporizado para completar la formación de sal de sulfato de amonio y/o fosfato de amonio; continuar para remover agua desde la tercera mezcla para producir un material que además puede procesarse con técnicas de procesamiento de obstrucción de granulación tradicionales; y crear un fertilizante de producto final desde la tercera mezcla. El rociado de amoniaco vaporizado también puede llevarse a cabo en el granulador.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante que comprende mezclar bio-sólidos orgánicos tixotrópicos para producir una mezcla similar a pasta bombeable; tratar la mezcla con un oxidante y acidificar la pasta en un mezclador con ácido fosfórico para producir una primera mezcla; obtener una sal de fertilizante inorgánico de alta temperatura compuesta de sulfato de amonio y/o fosfato de amonio; mezclar la sal caliente con la primera mezcla para producir una segunda mezcla de un recipiente de presión con una temperatura sobre 85°C y preferiblemente sobre 100°C bajo presión atmosférica controlada y mezclar el tiempo de reacción y remover agua (por ejemplo vapor y vapor de agua) de dicha mezcla; mezclar en acondicionadores adicionales opcionales, tales como oxido de hierro, y al menos un endurecedor dentro de la mezcla de fertilizante para controlar la dureza; continuar para remover el agua de la tercera mezcla para producir un material que además puede procesarse con tecnologías de procesamiento o extrusión de granulación tradicionales; y crear un fertilizante de producto final de la tercera mezcla.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante que comprende mezclar bio-sólidos orgánicos tixotrópicos para producir una mezcla similar a pasta bombeable; acondicionar la mezcla con uno o más oxidantes, preferiblemente ferrato de calcio, en un primer mortero o mezclador para producir una primera mezcla alcalina; después descargar esta mezcla acondicionada en un segundo mortero o mezclador en donde se agrega una fuente de amoníaco. En esta modalidad, se utiliza amoníaco acuoso como la base. Este segundo mezclador entonces descarga su mezcla con amoníaco alcalina en el recipiente de presión. El recipiente de presión recibirá un ácido sulfúrico concentrado para producir una fusión de fertilizante inorgánico de alta temperatura compuesta de sulfato de amonio. En esta modalidad también se agrega ácido fosfórico al recipiente de presión, que produce fosfato de amonio. El ácido fosfórico se agrega al recipiente de presión en lugar del primer mortero como con otras modalidades debido a que agregar ácido fosfórico temprano en el primer mortero entonces produciría una reacción exotérmica indeseable en el mortero. La reacción exotérmica en el recipiente de presión logra una temperatura sobre 100°C y preferiblemente sobre 137.8°C, bajo presión atmosférica controlada y el tiempo de retención de mezcla y remover agua (como vapor y vapor de agua) de dicha mezcla; descargar la mezcla de fertilizante a un mortero adicional o mezclador ahí utilizando amoníaco vaporizado para completar la formación de sales de amonio y mezclar en acondicionadores adicionales opcionales, tales como un oxido de hierro, y al menos un endurecedor en la mezcla de fertilizante para controlar la dureza; continuar p ara remover agua de la tercera m ezcla para producir un material que además puede procesarse con tecnologías de procesamiento o extrusión de granulación tradicionales; y crear un fertilizante de producto final de la tercera mezcla.

Alternativamente, esta modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante que comprende mezclar bio-sólidos orgánicos tixotrópicos para producir una mezcla similar a pasta bombeable; acondicionar opcionalmente la mezcla con uno o más oxidantes y después acidificar la pasta en un primer mortero o mezclador con ácido fosfórico para producir una primera mezcla; luego descargar esta mezcla acondicionada en un segundo mortero o mezclador en el cual fluye ácido concentrado o amoníaco acuoso, pero no ambos. Este segundo mezclador después descarga su mezcla en el recipiente de presión. El recipiente de presión luego recibe una fuente de amoníaco o un ácido sulfúrico concentrado dependiendo si se agregó un ácido base al segundo mortero, obteniendo consecuentemente una fusión de fertilizante inorgánico de alta temperatura compuesta de sulfato de amonio principalmente con una cantidad menor de fosfato de amonio con una temperatura de más de 100°C y preferiblemente sobre 137.8°C, bajo presión atmosférica controlada y el tiempo de retención de mezcla; remover agua (como vapor y vapor de agua) de dicha mezcla; descargar la mezcla de fertilizante a un mortero mezclador adicional completando ahí la formación de sales de amonio utilizando amoníaco vaporizado y mezclando en acondicionadores opcionales adicionales, tales como oxido de hierro, y al menos un endurecedor en la mezcla de fertilizante para controlar dureza; continuar para remover agua de la tercera mezcla para producir un material que además puede procesarse con las tecnologías d e procesamiento y de obstrucción de granulación tradicionales; y crear un fertilizante de producto final de la tercera mezcla.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante en la forma de las modalidades anteriores pero con la sustitución de bio-sólidos secados por calor o bio-sólidos orgánicos para la pasta de bio-sólidos desecados aquí descritas. Este material de bio-sólidos secos puede variar en sólidos de 30% a 99.9%, pero preferible y más comúnmente varían de 90% a 99.9% con el fin de clasificarse como Clase A por USEPA como se rige por las reglas de atracción de Vector para bio-sólidos o material que contiene bio-sólidos. Los bio-sólidos secos o material de bio-sólidos orgánicos, si se reciben como pellas o gránulos, debe molerse a un polvo antes de la adición de algo de agua y subsecuentemente exponerse a un agente de oxidación y acidificación durante el acondicionamiento. Los bio-sólidos acondicionados luego pueden procesarse a través del resto del procedimiento como se describe en las modalidades anteriores.

Otra modalidad de la invención está dirigida a métodos para fabricar un fertilizante en la forma de las modalidades anteriores pero con la sustitución de tres r ecipientes de presión con el fin de operar el procedimiento en una forma de "lote continuo". La adición de químicos, mezcla, reacciones, formación de amoníaco, remoción de agua y granulación de obstrucción ocurrirían como se describe para cualquiera de las modalidades anteriores.

Una modalidad adicional de la presente invención acepta bio-sólidos desecados o secos pero no los condiciona la forma descrita en las modalidades anteriores. A su vez, los bio-sólidos se agitan simplemente a un estado bombeable; opcionalmente incluso puede agregarse agua si es necesario. Estos bio-sólidos bombeables luego se procesan como en modalidades anteriores. Los agentes de oxidación y opcionalmente, el ácido fosfórico adicional para control de pH, adición de nutriente y supresión de auto oxidación pueden agregarse en el segundo mezclador o mortero después del recipiente de presión o pueden eliminarse completamente. Los pasos de procedimiento restantes son como se describe aquí.

Los bio-sólidos desecados entrantes pueden ser de porcentaje variable de sólidos, preferiblemente que varían de 17% a 32% de sólidos. Los bio-sólidos pueden variar de 33% de sólidos a 100% de sólidos. Cuando son de una naturaleza de sólidos secos, se muelen a un polvo y entonces se procesan adicionalmente.

Preferiblemente, los bio-sólidos están en el rango de 12% a 40% de sólidos con bio-sólidos entre 18% y 30%. Este suministro puede ser a través de transportadores o tuberías de la planta de tratamiento de agua residual ("WWTP") o por transportación tradicional utilizando camión, tren o embarcación. Con la llegada a la planta, los bio-sólidos desecados pueden pasar a través de un separador de grumos o dispositivo de filtración para remover grandes objetos extraños que pueden dañar o destruir bombas u otro equipo en el procedimiento. Los bio-sólidos se colocan en un tanque de ruptura de carga o de retención o silo o un recipiente de fondo vivo para acumulación y almacenamiento hasta que se procesan. Preferiblemente, los bio-sólidos suministrados pueden colocarse en un tanque de retención o silo y entonces transferirse al primer aparato de mezclado para acondicionamiento.

Si los bio-sólidos no se han filtrado para remoción de contaminante antes del almacenamiento aumento, entonces preferiblemente se pasan después a través de un aparato de división de grumo o dispositivo de filtro para remover cualquier metal o roca u otros objetos extraños grandes para proteger los aparatos de bombeo y mezcla posteriormente utilizados en el procedimiento. Los sólidos entonces se transfieren por un transportador o bomba de tornillo al recipiente de reacción. Este material entonces se acondiciona además con un agente oxidante que además puede seleccionarse del grupo, ferrato de calcio, ferrato de sodio, ferrato de potasio, ozono, peróxido de hidrógeno, hipoclorito de calcio, hipoclorito de sodio, hipoclorito de potasio, dióxido de cloro y el mismo oxígeno asi como con mezclas de dichos oxidantes. En la modalidad preferida de la presente invención, el oxidante seleccionado se inyecta en el aparato de mezcla inicial para el propósito de oxidar compuestos de azufre reducidos presentes en los bio-sólidos así como otros desodorantes ahí contenidos. Además, el procedimiento de acondicionamiento conducido dentro del mortero inicial también incluyen la introducción de un ácido concentrado, preferiblemente ácido fosfórico y más preferiblemente con ácido fosfórico concentrado de al menos 50% de resistencia y preferiblemente un ácido fosfórico negro o agrícola a 54% de resistencia creando una pasta ácida dentro del mezclador inicial. Opcionalmente, el agua de procesamiento y agua soplada desde el aparato de limpieza de aire pueden fundirse en el mezclador inicial, o pueden fundirse en los bio-sólidos inmediatamente antes del separador de grumo si es necesario. Preferiblemente el procedimiento de la invención minimiza la cantidad de agua agregada dentro la secuencia de fabricación con el fin de reducir los requisitos de energía necesarios para el desecado.

La mezcla con agente(s) oxidante y ácido concentrado, preferiblemente ácido fosfórico comienza con el procedimiento de control de olor y significa que el material bio-orgánico a un nivel de entre pH 2.0 y pH 6.9, preferiblemente entre pH 3.0 y pH 5.0. Este tratamiento con ácido fosfórico también proporciona un nivel de resistencia para calentamiento oxidante que ocurre con almacenamiento a largo plazo de gránulos que contienen orgánico terminado, tal como comúnmente ocurre con pellas de bio-sólidos secadas por calor. El calentamiento y mezclado en este aparato de acondicionamiento inicial creará una pasta bombeable. En una modalidad de la presente invención, esta pasta preferiblemente se calienta para controlar olores y preparar a los bio-sólidos para mezcla con ácido concentrado y amoníaco en un recipiente de presión. Dicho calor de acondicionamiento preferiblemente sin parte a los bio-sólidos p or medio de una reacción química exotérmica. El calor adicional puede ser infusión de vapor suministrada.

El establecimiento de temperaturas superiores a la ambiente en el material bio-orgánico asegura que la energía de calor contenida en las sales de amonio se utiliza ventajosamente para matar o inactivar suficientemente al menos todos los patógenos dañinos (por ejemplo, patógenos bacterianos, virales, fúngicos y parasíticos) que están contenidos en el material bio-orgánico, especialmente bio-sólidos municipales, especialmente cuando se utiliza amoníaco acuoso para formar sulfato de amonio o fosfato de amonio cuando se libera menos energía exotérmica cuando se aplica amoníaco acuoso.

Los morteros o mezcladores son cámaras de mezcla horizontales que tienen elementos de mezcla con forma de aspa montados en un eje o ejes poderosamente impulsados que giran a una velocidad variable pero controlada que dividen, mezclan, mezclan de nuevo y vuelven a dividir los materiales que se van a mezclar múltiples veces por segundo para generar una mezcla completa, uniforme con consistencia confiable. Los mezcladores, morteros y/o mezcladoras utilizadas en la secuencia de procesamiento cada uno puede calentarse independientemente a través de un eje calentado y/o un mecanismo de aspa de tornillo hueco calentado o calentarse por medio de una manga revestida alrededor del aparato. El calentamiento también puede aplicarse opcionalmente al segundo aparato de mezclado, preferiblemente un mortero especialmente cuando se utiliza amoniaco acuoso, en donde los endurecedores, opcionalmente se agregan agentes de ajuste de pH como en amoníaco como en la aspersión de amoníaco gaseoso vaporizado y de reciclaje seco.

El acondicionamiento garantiza una mezcla con la consistencia apropiada para inyección en el recipiente de presión. En la modalidad preferida de la presente invención, el anhidro (99% de amoníaco) y si es necesario como puede requerirse por consideraciones de permiso, el amoníaco acuoso se mezcla con ácido sulfúrico concentrado con o sin ácido fosfórico concentrado, en un recipiente de presión. Para los propósitos de esta invención se fabrica un recipiente de reactor común. Esto está en contraste para el desarrollo de los reactores de cruce de tubería y como se describe en IFDC en Manual de Fertilizante por Sephri-nix en el Libro de Datos técnicos de fertilizante. Específicamente, el recipiente en la presente invención está diseñado para tener una gran cámara de reacción y para recibir los bio-sólidos acondicionados en la base del recipiente y tanto ácido sulfúrico como amoníaco directamente sobre la entrada de bio-sólidos. El ácido y el amoníaco reaccionan formando sulfato de amonio y fosfato de amonio formando consecuentemente una mezcla de fertilizante que contiene la integración del sulfato de amonio y/o el fosfato de amonio. En una modalidad preferida, se formará una fusión al formar parcialmente amonio del ácido en el recipiente. Esto mejorará la fluidez de la mezcla de fertilizante. La fusión de sulfato de amonio/fosfato preferiblemente es a una temperatura mayor que 100°C y preferiblemente a una temperatura mayor que 121°C y más preferiblemente a una temperatura mayor que 126°C. En el recipiente de presión el tiempo el contacto puede ser por un mínimo de 1 minuto con el rango preferido de 15 minutos o más con un rango preferido de 10 a 20 minutos con un tiempo de retención preferido para operación normal siendo de aproximadamente 15 minutos. El recipiente de presión contendrá una capacidad de agitación utilizando paletas o aspas giratorias. Dicha agitación de la mezcla entre el recipiente de presión ayudará a asegurar la uniformidad y la región controlada de la mezcla junto con el movimiento de la mezcla continuamente a través del sistema cerrado. La agitación también prevendrá la consolidación de la mezcla y facilitará la descarga de la mezcla en el mortero.

La orientación del recipiente de presión es vertical con vapor que se libera por la válvula controlada en el extremo superior del recipiente permitiendo consecuentemente que se controle la presión atmosférica dentro del recipiente. Además, esta presión, mayor que 1.40 kg/cm2 y preferiblemente mayor que 2.10 kg/cm2, y más preferiblemente mayor que 2.67 kg/cm2, se combina con la temperatura y el pH mantenido dentro del recipiente para que las alteraciones químicas de macromoléculas ocurran dentro del recipiente. Las alteraciones químicas debido al calor combinado y a la presión incluyen desnaturalización parcial de moléculas de proteína y la hidrólisis de moléculas de proteina y la hidrólisis de otros compuestos orgánicos. Tal desnaturalización o hidrólisis de orgánico resulta en la creación de un producto final más seguro debido a la p érdida de actividad biológica frecuentemente asociada con tales compuestos tales como farmacéuticos personales, antibióticos, hormonas y otros compuestos orgánicos biológicamente activos que estuvieron presentes en los bio-sólidos.

Además, las altas tensiones creadas en el recipiente de presión, por ejemplo, presión y temperatura de la invención esterilizan los materiales bio-orgánicos para un fertilizante menos dañino, más seguro. La esterilidad se mide por falta de detección de microorganismos viables.

Permitiendo el logro de dichos tiempos de exposición la ventilación del vapor y vapor de agua emitido desde la mezcla y el recipiente de presión pueden llevarse a cabo secando parcialmente de forma consecuente la mezcla de la energía impartida en la mezcla de la reacción química de ácido y amoníaco. Este vapor y humedad se captura y utiliza para mejorar el procedimiento actual.

El secado de la mezcla continúa en el mezclador o mortero que sigue el recipiente de presión y puede continuar en el aparato de formación tal como el granulador, que se va a completar en un secador, como en un secador de tambor giratorio o secador de lecho fluidizado. La formación de amonio se completa en este mezclador o mortero que sigue el recipiente de presión por inyección de amoníaco vaporizado o puede completarse opcionalmente por inyección de amoníaco vaporizado o gaseoso en el granulador.

En una modalidad preferida, el área de procedimiento es ácido limpiado para remover cualquier desodorante fugitivo y amoníaco especialmente vaporizado y gaseoso. El amoníaco capturado, como una sal de amonio se mezcla de nuevo en el recipiente de reacción o mezclador aumentando consecuentemente la eficiencia del sistema completo y maximizando la concentración de nitrógeno final en el fertilizante terminado. Los varios residuos que incluyen polvo, ninguna especificación o producto reclamado y fertilizante seco es demasiado pequeño de bajo t amaño o material d e gran tamaño que se comprime en un aparato de compresión o molino o puede incluir otros aditivos, por ejemplo, hierro que un cliente podría preferir agregar a la composición del fertilizante terminado que se agregan el mortero o mezclador colocado descendente del recipiente de presión. Antes del término de procedimiento de secado, un endurecedor o endurecedores que ayudan a aglomerar la mezcla y contribuyen al endurecimiento de la pella o gránulos secos se agrega al mortero. El endurecedor o los endurecedores se seleccionan del grupo compuesto de arcilla de atapulgita, lignon, molasas industriales, y alumbre entre otros o mezclas de estos endurecedores.

Opcionalmente, dependiendo de los requisitos de cliente, nutrientes tradicionales, por ejemplo, potasa u otras formas de potasio, por ejemplo, hidróxido de potasio, preferiblemente se agregan al mortero. Los nutrientes sólidos que pueden agregarse también comprenden urea, nitrato de amonio, fosfato de mono-amonio, fosfato de amonio, y/o potasa. También agregado en este segundo mortero es cualquier hierro adicional requerido. Este hierro puede ser de diferentes valencias, pero el compuesto de hierro, conocido como heptahidrato de sulfato ferroso (FeS0 -7H20), es preferible en este procedimiento y afecta el olor de bio-sólidos y mejora la granulación. El hierro contribuye a un nutriente de planta importante y valioso para la mezcla de fertilizante.

También, puede distribuirse amoníaco adicional en el mezclador y dentro del granulador para completar la formación de la sal de amonio y para controlar el pH de la mezcla y para facilitar la formación del gránulo terminado. Los sólidos utilizados para ajustar el pH también pueden ser principalmente agentes alcalinos seleccionados del grupo compuesto de carbonato de calcio, hidróxido de sodio, óxido de calcio, polvo de horno de cemento, polvo de horno de cal, ceniza volátil Clase C, ceniza volátil Clase F, ceniza de quemador de tapa múltiple, alumbre, bio-sólidos del alumbre de tratamiento de agua y ceniza de madera. Estos se agregan a través de transportadores de tornillo a velocidades específicas para cada compuesto. Las adiciones del líquido también incluyen materiales de ajuste de pH tal como ácidos, por ejemplo, ácido fosfórico o ácido sulfúrico, o soluciones cáusticas, por ejemplo, hidróxido de sodio. Estos se bombean a velocidades respectivas al anillo de inyección para ingresar al mortero.

Además, los agentes de control de pH además del amoniaco vaporizado agregado durante la aspersión, pueden agregarse al mezclador en la forma de uno o más de un grupo de materiales alcalinos tales como óxido de calcio, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio, u otros óxidos metálicos o hidróxidos metálicos, amoníaco anhídrido, polvo de horno de cemento, polvo de horno de cal, ceniza de lecho fluidizado, ceniza volátil Clases C y adición de ceniza volátil Clase F para elevar el pH de la mezcla. El producto de fertilizante en la presente invención preferiblemente tiene un pH de entre 5.0 y 7.0, más preferiblemente entre pH 5.5 y pH 6.5, y más preferiblemente entre pH 5.7 y pH 6.3. El resto del procesamiento para formación como en la producción de pella o gránulo incluye tecnología de granulación de fertilizante estándar especialmente para plantas de resultado de alto volumen. El producto de pella o gránulo, especialmente en plantas de producto menor considerados para ser aquellos menores que una producción de producto de 25 toneladas por día, puede involucrar tecnologías más innovadoras tal como inyección u obstrucción seguida por trituración o formación de esfera de pella o gránulo o involucra descarga simple de un granulador o mortero de granulación. Cuando se utiliza un granulador o mortero de granulación, es preferible alimentar algún reciclaje, como el material de semilla seca, es decir, partículas finas secas y partículas finas producidas por el compresor o molino o material de sub-especificación o reclamación del producto de fertilizante, en el mortero y el granulador para ajusfar el porcentaje de humedad presente en la mezcla para que pueda ocurrir la aglomeración o formación en núcleo resultando en la formación de granulo.

Otras modalidades preferidas comprenden ajustes a los procedimientos descritos aquí para controlar pH, resequedad, nutrientes en el producto, forma, concentraciones etc. para producir la plétora de fertilizantes específicos para diferentes plantas tales como rosas, rododrendons, y cualquier otra flor, vegetal, hierba, así como productos tales como arenas para gato. Los ajustes también pueden hacerse de acuerdo c on el área geográfica en donde se va aplicar el producto, para variar, por ejemplo, nutrientes que pueden estar faltando inherentemente o de otra forma en la ubicación. Ejemplos de tales variaciones incluyen la adición de calcio, potasio o fósforo en diferentes cantidades. Los fertilizantes de liberación lenta son la modalidad preferida de esta invención.

En otra modalidad preferida, el material parcialmente seco se inyecta directamente en un secador de lecho fluidizado vertical para producir granulos secos en un paso individual.

El secado normal para secado final se conduce utilizando un secador de lecho fluidizado horizontal, o un secador de tambor giratorio. Las pellas o los granulos secos que son mayores a 90% de sólidos y preferiblemente mayores a 95% de sólidos y más preferiblemente son mayores a 98% e incluso más preferiblemente son mayores que 99% de sólidos entonces se ajustan a través de uno o más filtros. El tamaño de especificación puede variar dependiendo del requisito del cliente, sin embargo, el rango de producto adecuado para venta está entre 0.5 mm y 3.5 mm con el rango comercial para fertilizante de tamaño normal que está entre 2 mm y 3 mm. La presente invención también puede fabricar un producto de tamaño mínimo adecuado para uso en aplicaciones de curso de golf que varía de 0.5 mm a 1.3 mm. El material de tamaño apropiado se separa y entonces se reviste y entonces se enfría en un aparato, preferiblemente un tambor giratorio, a menos de 60°C, preferiblemente menos de 54°C y más preferiblemente a menos de 48.9°C. El revestimiento d el g ránulo o pella ocurre óptimamente en el mismo recipiente que el enfriamiento, usualmente un aparato de tambor giratorio que utiliza aire ambiental o aire enfriado como de un enfriador de evaporación de amoníaco. El revestimiento puede ocurrir en un recipiente de revestimiento específicamente para ese propósito antes de ingresar al recipiente de enfriamiento. El revestimiento es con un material desempolvador o de brillo que minimiza la generación de polvo durante el transporte, almacenamiento y aplicación. El gránulo o pella terminado luego se transporta para almacenamiento como fertilizante de amonio inorgánico aumentado bio-orgánico que contiene nitrógeno alto terminado hasta el envío desde el sistema de fabricación. Las pellas o los gránulos apropiadamente revestidos o secados tienen una dureza mayor que una resistencia a la compresión de 2.26 kg con el fin de resistir el empolvado y el manejo durante el transporte, y aplicación. El revestimiento desempolvador o material de brillo frecuentemente requiere una temperatura superior, frecuentemente 82.2°C, para mantener una condición fundida para aplicación en el aparato revestimiento.

La instalación de almacenamiento o almacén de gránulo, que usualmente incorpora recipientes o silos para contener los gránulos, debe estar seca para prevenir la aglomeración de los gránulos llevando a I a degradación y destrucción. El producto terminado con la fabricación es un fertilizante estéril que tiene sustancialmente ninguna cantidad detectable de microorganismos viables, tales como E. coli o estreptococo, dañino para animales o humanos. Sustancialmente ningún microorganismo viable significa que el fertilizante no es tóxico y no tiene una cantidad detectable o una cantidad detectable bajo un umbral para manejo seguro y uso de microorganismos que se originan de los bio-sólidos. Aunque el fertilizante se presenta estéril durante la fabricación, puede esperarse que la contaminación de microorganismos aéreos o por microorganismos depositados por animal u otra contaminación durante almacenamiento de uso. En cualquier caso, debido a que el producto de fertilizante es seco y sales de amonio predominantemente inorgánicas no soportará la multiplicación de los microorganismos a una velocidad que llevará a un problema de salud pública.

Durante operaciones normales será necesario equipo de planta de cierre periódico para inspección, reparación, o reemplazo. Esto se hace para diferentes grados dependiendo de situaciones especificas. En una modalidad, los cierres son automáticos como en secuencia, de comando automatizado proporcionada por el procesador de control de planta; en otra modalidad, los cierres se llevan a cabo manualmente.

Si un cierre limitado del procedimiento es necesario para una sola pieza de equipo, el flujo de bio-sólidos en el recipiente de reactor se detendría y la unidad vaciaría tanto material de mesa contenido como sea posible en el mortero. En esta situación el agua de procedimiento se evita que ingrese al recipiente de presión que continúa corriendo y vaciándose a través de su descarga normal. Después que la mezcla de fertilizante cae bajo el punto de descarga normal, una válvula desviadora en la descarga cierra sellando la descarga normal de recipiente de presión. La válvula desviadora al fondo del recipiente de presión entonces cambia, permitiendo que el aire comprimido entre el espacio superior del recipiente de presión para forzar el material restante dentro de la línea de mezcla de fertilizante o retorno. Si se necesita limpieza adicional, el agua de procedimiento entonces se inyecta en el recipiente de presión seguido por aire comprimido para purgar el agua. La limpieza del mortero que sigue el recipiente de presión, el granulador, el secador y todo el equipo subsecuente se realiza al hacerlos correr bajo los recipientes que se vacían.

El fertilizante de la presente invención se ajusta químicamente de forma preferible para adaptarse a las necesidades de los requisitos de fertilizante de nitrógeno alto que contienen cantidades significativas de fosfato, azufre y hierro para mejorar el contenido de nitrógeno objetivo (N) de entre 8% en peso y 18% en peso, y preferiblemente 16% en peso permitiendo la valoración comercial significativa.

En una modificación de la modalidad preferida, pueden agregarse dos otros materiales oxidantes al recipiente de presión. Se agrega peróxido de hidrógeno líquido de 25 a 50% de concentración por control de una bomba entre un 1% y 5% de la velocidad de suministro de bio-sólidos en el recipiente de presión. También, puede suministrarse hipoclorito de calcio, un sólido mediante la banda transportadora o mediante un transportador de tornillo a un molino de pulverización y entonces a un puerto aditivo a una velocidad igual entre 1% y 5% del volumen de bio-sólidos que ingresan al recipiente de presión. Un agente de olor adicional, óxido de hierro, Fe30 también conocido como magnetita, un sólido, se agrega preferiblemente utilizando un transportador de tornillo a una velocidad para que u n molino pulverice y haga polvo estos aditivos antes de la adición al mortero. El uso del molino ayuda a optimizar estos materiales de sólidos para contacto con las moléculas de desodorante presentes en los bio-sólidos. El hierro agregado aquí no únicamente sirve como un agente de control de olor adicional, sino también como un nutriente de planta que mejora la utilidad y el valor del producto de fertilizante terminado.

En otra modalidad de la presente invención, el procedimiento es básicamente como se describe para modalidades previas excepto que una sal de amonio completa sin ácido excedente pero restante se forma en el recipiente presión o hidrólisis. Esto entonces remueve la velocidad de que el amoníaco se distribuya en el mezclador o el mortero y/o el granulado.

La aspersión de amoníaco utilizando amoníaco vaporizado puede llevarse a cabo en el mezclador de morteros y/o en el regulador para completar la formación de amonio, control de pH y la presión de creación de fertilizante de sal de amoníaco.

Otra modalidad de la presente invención se practica como cualquiera de las modalidades anteriores excepto que en lugar de bio-sólidos orgánicos desecados, se reciben para procesar bio-sólidos d e secador, pellas, pellas o rgánicas secas o b io-sólidos. El agua puede o no agregarse a materiales de partida, que pueden tener entre 12-40% de sólidos, o preferiblemente 18-30% de sólidos. La resequedad preferida de esta modalidad es mayor que 90% en peso de sólidos, usualmente recibido como una pella de bio-sólidos secada por calor fabricada en una planta de tratamiento de agua residual municipal. Esta pella o gránulo seco usualmente contiene menos de 6% en peso de nitrógeno y más comúnmente, menos de 4% en peso de nitrógeno, y por lo tanto no es deseable en el sistema de distribución de fertilizante comercial. Esta modalidad enseña la conversión de tales pellas o gránulos con bajo contenido de nitrógeno secos en un fertilizante de amonio inorgánico orgánicamente aumentado de nitrógeno alto. Las pellas o gránulos recibidos se trituran a un polvo para facilitar la producción de un material similar a pasta bombeable al utilizar una combinación de un agente de oxidación, un ácido si es necesario, la audición de evaporó o agua, o agua condensada de los últimos pasos en el procedimiento.

Otras modalidades y usos de la invención serán evidentes para aquellos expertos en la técnica de la consideración de la especificación y la práctica de la invención aquí descrita. Todas referencias aquí enlistadas, incluyendo todas las publicaciones, patentes de E.U.A. y extranjeras y solicitudes de patente, se incorporan especifica y completamente para referencia. El término que comprende, cada vez que se utilice, pretende incluir los términos que consiste esencialmente de. Se pretende que la especificación y los ejemplos se consideren ilustrativos únicamente con el verdadero alcance y espíritu de la invención indicado por las siguientes reivindicaciones.

Claims (39)

REIVINDICACIONES

1. - Un método para un tratamiento continuo de bio-sólidos que comprende: formar una pasta acidificada de bio-sólidos desecados y uno o más primeros ácidos; agregar la pasta acidificada a un recipiente de presión para que el recipiente de presión mantenga un espacio superior en donde el espacio superior tiene una presión predeterminada; agregar uno o más segundos ácidos y una o más bases al recipiente de presión para combinar con la pasta acidificada y formar una mezcla; someter la mezcla a una temperatura y presión durante un tiempo de retención, en donde la temperatura y el contenido de humedad de la mezcla se determinan a través de la presión de espacio superior; remover la mezcla del recipiente de presión; y secar la mezcla para formar bio-sólidos tratados y secados.

2. - El método de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los bio-sólidos comprenden uno o más de bio-sólidos municipales, bio-sólidos secados por calor, residuos de fermentación farmacéutica, extractos microbianos de productos orgánicos, productos alimenticios, subproductos alimenticios, estiércol de animal, estiércol digerido animal, bio-sólidos orgánicos, microorganismos que contienen bio-sólidos, o c ombinaciones de los mismos.

3.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los bio-sólidos desecados se crean al someter bio-sólidos a filtración, centrifugación, presión, o una combinación de los mismos.

4.- El método a acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más primeros ácidos comprende al menos un ácido fosfórico a una concentración de 50% o más.

5. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más de los segundos ácidos comprenden ácido fosfórico, ácido sulfúrico, o ambos, y una o más de las bases comprenden amoníaco anhídrido o acuoso.

6. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más de los segundos ácidos y uno o más de las bases juntos crean una reacción exotérmica dentro de la mezcla.

7.- El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la reacción exotérmica se lleva a cabo sin calentamiento externo.

8. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la mezcla se mantiene a una temperatura de 20.32°C o mayor.

9. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende agregar uno o más ferratos o uno o más agentes oxidantes a la mezcla.

10. - El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde uno o más de los ferratos se seleccionan del grupo que consiste de un ferrato de calcio, un ferrato de sodio, un ferrato de potasio, heptahidrato sulfato ferroso, y combinaciones de los mismos.

11.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde uno o más de los ferratos se forman a partir de la reacción de un hidróxido de sodio de estado sólido con hipoclorito de sodio y cloruro férrico.

12.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde uno o más de los agentes oxidantes se seleccionan del grupo que consiste de peróxido de hidrógeno, hipoclorito de calcio, hipoclorito de sodio, hipoclorito de potasio, dióxido de cloro, ozono, oxígeno, y combinaciones de los mismos.

13.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tiempo de retención es de 15 minutos o menos.

14. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más de acidez, presión, velocidad de flujo, pH, velocidad de infusión base se controlan mediante controles de computadora de bucle cerrado para mantener una temperatura de reacción predeterminada.

15. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los bio-sólidos se procesan continuamente a través del recipiente de presión formando continuamente los bio-sólidos tratados y secados.

16.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material orgánico en los bio-sólidos tratados y secados se hidroliza, desnaturaliza, o esteriliza parcial o completamente.

17.- El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el material orgánico se selecciona del grupo consiste de uno o más de compuestos farmacéuticos, antibióticos, hormonas, moléculas similares a hormona, compuestos biológicamente activos, macromoléculas, carbohidratos, ácidos nucleicos, grasas, lípidos, proteínas, y combinaciones de los mismos.

18. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el contenido de fosfato de la mezcla seca es de 0.5% a 4%.

19. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el contenido de nitrógeno de la mezcla seca se mejora mediante amoníaco acuoso que se agrega al recipiente de reacción.

20. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende agregar un agente de granulación a la mezcla antes del secado para formar una mezcla seca y granulada.

21. - El método de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende comprimir la mezcla secada y granulada.

22. - El método de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende pasar la mezcla secada y granulada a través de uno o más filtros para aislar gránulos de un tamaño predeterminado.

23. - El método de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende revestir los gránulos secos con un agente de revestimiento.

24 - El método de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la agente de revestimiento se aplica a los gránulos dentro de un aparato de enfriamiento.

25.- El método de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende enfriar la mezcla secada y granulada en un aparato de enfriamiento a una temperatura de 60°C o menos.

26. - El método de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el aparato de enfriamiento es un lecho fluidizado, un congelador de amoníaco, o un tambor giratorio.

27. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende pasar la mezcla de reacción a través de un segundo recipiente de presión.

28. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende agregar uno o más nutrientes de planta a la mezcla en el recipiente de presión.

29.- El método de acuerdo con la reivindicación 28, en donde uno o más nutrientes de plantas se seleccionan del grupo que consiste de urea, nitrato de amonio, sulfato de amonio, fosfato de monoamonio, fosfato de diamonio, nitrato de urea-amonio, urea líquida, potasa, óxido de hierro, hierro soluble, hierro quelatado y combinaciones de los mismos.

30. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende agregar uno o más agentes de endurecimiento a la mezcla.

31. - El método de acuerdo con la reivindicación 30, en donde una o más agentes de endurecimiento se seleccionan del grupo que consiste de óxidos férricos, arcilla de atapulgita de alumbre, molasas industriales, lígnon, lignosulfonato, polimerizador de urea-formaldehido y combinaciones de los mismos.

32. - Bio-sólidos procesados mediante el método de acuerdo con la reivindicación 1.

33. - Un método para el tratamiento de bio-sólidos, que comprende: combinar bio-sólidos d esecados con un ácido para formar una mezcla; inyectar la mezcla y vapor dentro de un recipiente de presión que contiene un espacio superior presurizado; someter la mezcla a una temperatura y presión predeterminadas durante un tiempo de retención, en donde la temperatura y el contenido de humedad de la mezcla se determinan por la presión de espacio superior; remover la mezcla del recipiente presión después del tiempo de retención; y secar la mezcla.

34. - Un sistema para procesar bio-sólidos dentro del fertilizante, que comprende: un primer mezclador que mezcla los bio-sólidos con ácido concentrado y agentes oxidantes y convierte los bio-sólidos e n una pasta bombeable; un recipiente de presión con una presión de espacio superior que recibe la pasta bombeable desde el primer mezclador, en donde el recipiente de presión retiene la pasta bombeable a una presión y temperatura predeterminadas según determinado por la presión de espacio superior y durante un periodo de tiempo; un segundo mezclador que recibe la pasta bombeable desde el recipiente de presión, en donde la pasta bombeable se mezcla con un agente de endurecimiento; y un granulador para romper la pasta endurecida dentro de fertilizante en pellas.

35. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 34, que además comprende un generador de vapor, en donde el vapor generado por el generador de vapor se inyecta en el primer mezclador.

36. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 34, en donde el recipiente de presión además comprende una pluralidad de válvulas para controlar al menos uno de los niveles de vapor, niveles de mezcla, temperatura, prensador, pH, y niveles de nitrógeno.

37. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 34, en donde la descarga de aire desde la instalación es menor que 30 CFM.

38. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 24, que además comprende un vaporizador de amoníaco y un secador de precipitador de polvos.

39. - Un recipiente de presión para procesar bio-sólidos que comprende un espacio superior y una pluralidad de válvulas que controlan la presión de espacio superior, en donde la presión de espacio superior determina la temperatura y el contenido de humedad de bio-sólidos dentro del recipiente, y que además comprende calibres que indican uno o más de temperatura, presión, pH, y contenido de nitrógeno de los bio-sólidos dentro del recipiente de presión.