申请日2011.05.31
公开(公告)日2012.05.30
IPC分类号C02F11/00; C05F7/00
摘要
本发明公开了使用污水污泥生产有机肥料的安全且成本合算的方法和装置，其包括用酸有效地萃取并除去污水污泥中所含的重金属，进行2-步杀菌以除去致病微生物，和补充农作物所需的必需营养素。所述使用污水污泥生产有机肥料的方法包括：将污水污泥与酸混合，从而将污水污泥中的重金属萃取到液相;对污水污泥与酸的混合物进行固-液分离，从而将污水污泥的固体组分和含有溶于其中的重金属的液体分离;将所述污水污泥的固体组分与生石灰混合从而中和所述污水污泥;和将被中和的污水污泥和黄土混合，从而得到有机肥料。
权利要求书
1.一种使用污水污泥生产有机肥料的方法，其包括：
将污水污泥与酸混合，从而将污水污泥中的重金属萃取到液相;
对污水污泥与酸的混合物进行固-液分离，将污水污泥的固体组分与含 有溶于其中的重金属的液体分离;
将所述污水污泥的固体组分与生石灰混合，中和所述污水污泥;和
将所述被中和的污水污泥与黄土混合得到有机肥料。
2.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中在所 述将污水污泥与酸混合从而将污水污泥中的重金属萃取到液相的步骤中， 将与所述酸混合的所述污水污泥的pH调至0.1-2。
3.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中所述 酸是选自HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4和HClO4的任何一种无机酸或者选 自乙酸、草酸和柠檬酸的一种有机酸。
4.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中基于 100重量%的污水污泥，所述酸的加入量为30重量%-40重量%。
5.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中在所 述将污水污泥与酸混合从而将污水污泥中的重金属萃取到液相的步骤中， 将基于100重量%的污水污泥为30重量%-40重量%的量的0.9-2.0M硫酸 与污水污泥混合，从而将所述污水污泥的pH调至0.1-2。
6.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其还包括， 在对污水污泥与酸的混合物进行固-液分离从而将污水污泥的固体组分与 含有溶于其中的重金属的液体分离之后，对所述含有溶于其中的重金属的 液体进行聚集和沉淀，从而从液体中分离含有重金属及其它杂质的沉淀固 体。
7.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中在所 述将所述污水污泥的固体组分与生石灰混合从而中和所述污水污泥的步骤 中，将所述污水污泥的pH调至6-9。
8.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中基于 100重量%的污水污泥，生石灰的加入量为2重量%-5重量%。
9.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其中基于 100重量%的污水污泥，黄土的加入量为10重量%-15重量%。
10.如权利要求1所述的使用污水污泥生产有机肥料的方法，其还包 括在将被中和的污水污泥与黄土混合得到有机肥料之后，对所述有机肥料 进行自然干燥以将其水含量调至30%-40%。
11.使用污水污泥生产有机肥料的装置，其包括：
重金属萃取单元，在其中污水污泥与酸混合，将污水污泥中所含的重 金属萃取到液相;
固-液分离单元，向其供给来自所述重金属萃取单元的污水污泥与酸的 混合物以将污水污泥的固体组分和含有溶于其中的重金属的液体分离;
污泥中和单元，在其中所述污水污泥的固体组分与生石灰混合，将所 述污水污泥中和至pH 6-9;和
黄土掺混单元，其中将在所述污泥中和单元中被中和的污水污泥与黄 土混合得到有机肥料。
12.如权利要求11所述的使用污水污泥生产有机肥料的装置，其中将 在所述重金属萃取单元中与所述酸混合的污水污泥的pH调至0.1-2。
13.如权利要求11所述的使用污水污泥生产有机肥料的装置，其中在 所述重金属萃取单元中，混合基于100重量%的污水污泥为30重量%-40 重量%的量的0.9-2.0M硫酸，将所述污水污泥的pH调至0.1-2。
14.如权利要求11所述的使用污水污泥生产有机肥料的装置，其中在 所述污泥中和单元中，基于100重量%的污水污泥，生石灰的加入量为2 重量%-5重量%。
15.如权利要求11所述的使用污水污泥生产有机肥料的装置，其中在 所述黄土掺混单元中，基于100重量%的污水污泥，黄土的加入量为10重 量%-15重量%。
说明书 [支持框选翻译]
使用污水污泥生产有机肥料的方法和装置
技术领域
本发明涉及使用污水污泥来生产有机肥料的方法和装置，更具体地涉 及使用污水污泥生产有机肥料的安全且成本合算的方法和装置，其包括用 酸有效地萃取并除去污水污泥中所含的重金属，进行2-步杀菌以除去致病 微生物，和补充农作物所需的必需营养素。
背景技术
通常，在污水处理场中，通过物理化学方法和生物方法处理日常生活 中产生的废水和食物垃圾。这不可避免地产生作为副产物的污水污泥。污 水污泥是在污水处理过程中产生的液体漂浮物质的总称，并且包括，当被 导入污水处理场的污水滞留在第一沉淀池时因重力而沉淀的原污泥，以及 过量的污泥、回收的污泥、浓缩的污泥，及生物处理后从第二沉淀池分离 的消化污泥。
同时，污水处理场产生的污水污泥包含各种有机物质和痕量的有价值 的资源，因此当充分利用时能够回收能源。此类污水污泥可以作为轻集料 (light aggregate)、蚯蚓饲料、水泥原材料、土壤覆盖材料、土壤改良剂等 再利用。
此外，污水污泥富含肥料组分如氮、磷、有机物质等，并且为植物的 生长提供有用的成分。因此，污水污泥可以是有用的资源。含有肥料的污 水污泥向农作物供给营养素，提高土壤肥力，并且改进土壤的物理化学性 质。
在这些情况下，在本领域中已作出许多尝试开发用于处理和加工污水 污泥成为含有大量此类有用的有机物质的良好有机资源的改进的方法。此 外，在一些发达国家，污水污泥被更名为“生物固体(bio-solid)”，因为它 被视为资源而不是废物。在美国，制定现行的监管法案将生物固体导入土 壤并且生物固体广泛地用于农业。此外，在日本和欧洲，污水污泥以 30%-50%或更高的水平被回收入农业用地中。
在韩国，回收污水污泥的重要性最近也已引起广泛关注。因此，在该 领域已进行许多研究。
但是，尚未充分地建立用于控制污水污泥的生成量或相关过程的方法。 此外，即使使用依据相关领域的用污水污泥生产肥料的此类方法，会产生 另一个问题，即污水污泥中存在高浓度的有害重金属导致对农作物、或接 受此类农作物的人类、动物和土壤的污染。其结果是，此类肥料产品不能 提供足够的可靠性，因此许多用户避免使用它们。此外，关于使用污水污 泥种植农作物有严格的法律规定，致使污水污泥的回收受限。
发明内容
本发明涉及提供使用污水污泥生产有机肥料的安全且合算的方法和装 置，其包括用酸有效地萃取和除去污水污泥中所含的重金属，进行2-步杀 菌以除去致病微生物，和补充农作物所需的必需营养素。
在一个方面，提供使用污水污泥生产有机肥料的方法，其包括：
将污水污泥与酸混合，从而将污水污泥中的重金属萃取到液相;
对污水污泥与酸的混合物进行固-液分离，从而将污水污泥的固体组分 和含有溶于其中的重金属的液体分离;
将所述污水污泥的固体组分与生石灰混合，从而中和所述污水污泥; 和
将被中和的污水污泥和黄土混合，从而得到有机肥料。
根据一个实施方案，当将污水污泥与酸混合从而将污水污泥中的重金 属萃取到液相时，可以将与所述酸混合的所述污水污泥调至pH 0.1-2。所 述酸的具体实例可以包括：选自HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4和HClO4的 任何一种无机酸，或者选自乙酸、草酸和柠檬酸的一种有机酸。此外，基 于100重量%的污水污泥，所述酸的加入量可以为30重量%-40重量%。此 外，可以将0.9-2.0M硫酸与基于100重量%的污水污泥为30重量%-40重 量%的量的污水污泥混合，从而将污水污泥的pH调至0.1-2。
在对污水污泥与酸的混合物进行固-液分离从而将污水污泥的固体组 分和含有溶于其中的重金属的液体分离之后，所述方法还可以包括使含有 溶于其中的重金属的液体聚集和沉淀从而从液体中分离含有重金属和其它 杂质的沉淀固体。
当将污水污泥的固体组分与生石灰混合来中和污水污泥时，可以将污 水污泥调至pH 6-9，并且基于100重量%的污水污泥，生石灰的加入量可 以为2重量%-5重量%。此外，基于100重量%的污水污泥，黄土的加入量 可以为10重量%-15重量%。
在将被中和的污水污泥与黄土与混合得到有机肥料之后，所述方法还 可以包括对有机肥料进行自然干燥来将其水含量调至30%-40%。
在另一个方面，提供使用污水污泥生产有机肥料的装置，其包括：
重金属萃取单元，其中污水污泥与酸混合从而将污水污泥中包含的重 金属萃取到液相;
固-液分离单元，向其供给来自所述重金属萃取单元的污水污泥与酸的 混合物以将污水污泥的固体组分和含有溶于其中的重金属的液体分离;
污泥中和单元，其中所述污水污泥的固体组分与生石灰混合以将所述 污水污泥中和至pH 6-9;和
黄土掺混单元，其中将在所述污泥中和单元中被中和的污水污泥与黄 土混合得到有机肥料。
所述使用污水污泥生产有机肥料的方法和装置提供以下效果。
本发明公开的方法和装置允许将污水污泥回收作为富含有机物质的良 好有机资源，由此能够回收污水中的有用资源并解决与填埋和焚烧污水污 泥所需的高成本和二次污染相关的问题。在当污水污泥被转化成肥料时可 能引起一些问题的重金属的情况中，通过本发明公开的方法和装置完全除 去此类重金属，由此防止在农作物和接受所述农作物的人类或动物中发生 的二次污染，并消除需要此类肥料的用户的怀疑。此外，本发明公开的方 法和装置能够使污水污泥作为高附加值的产品如肥料再生而不是作为废 物。因此，可以提高污水污泥的适用性并且最大化收益率和成本-效益。
此外，本发明公开的方法和装置提供含有农作物必需的营养素和矿物 质的高质量肥料，由此中和酸化的土壤并基本上解决环境问题。此外，所 述方法和装置改善土壤的物理化学性质，加速植物根的生长，并且改进农 作物的质量和产量。