[发明专利]处理废物活化污泥的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月16日申请的名称为“处理废物活化污泥的方法(METHODS OF PROCESSING WASTE ACTIVATED SLUDGE)”的美国临时申请号61/916,365的优先权，其公开内容通过引用全部并入本申请用于所有目的。

技术领域

在多种实施方案中，本申请提供的内容尤其涉及用于处理可由废水流得到的或由废水流得到的废物活化污泥的新方法、由该方法制备的产品(例如固体蛋白质饲料产品)和该产品的制备方法。这些方法是可用的，因为其增强了水的治理(water remediation)并提供了可以用于制备各种产品(例如包括动物饲料、人类食品和/或肥料)的原料。

背景技术

很多工业制品的制造商都涉及对水的使用，导致废水流作为制造方法副产物的产生。在对废水流处置之前，环境规章制度通常规定要从废水流中除去有机污染物。去除污染物的对策包括需氧生物水处理，例如通过培养微生物体以转化废水流中存在的污染物并生成二氧化碳、水和微生物细胞物质(microbial cell mass)。

典型的需氧生物废水处理方法包括在包括废水和悬浮在废水中生长的微生物细胞的曝气反应器内培养微生物细胞。通常，将废水连续输送到该曝气反应器中。细胞悬浮液(本领域中称作“混合液”)溢流到固液分离器(例如澄清器或基于膜的系统)中，产生清澈的流出液和微生物物质。该微生物物质可以返回该需氧反应器(称作回流活化污泥或“RAS”)，或者其可以从系统中除去并废弃；该固体废物在本领域中也称作“废物活化污泥”或“WAS”。流出液排放到当地水道、注入地下或以任意其他适合的方式排放，微生物物质通常部分返回曝气反应器，部分作为固体废物丢弃。

现有技术的废水处理方法显现出显著的缺陷。废物活化污泥组分必须进行处置，且处置成本在废水装置的操作中表现为显著的成本组成。因此，在大多数情况中，水处理装置以使得在处理废水中为达到使该废水和/或废物活化污泥满足可接收的最低处置需求的目的发生最小成本的方式建造和操作。废水处理操作的常规目标是使废固体的生产量最小化。最通常地，这是通过将微生物细胞保持在该系统中较长的时间而实现的，在其中微生物细胞将会死亡、溶解并通过微生物途径和氧化被转化为二氧化碳。

现有技术中已知废物活化污泥可以用作制备有价值的产品(例如动物饲料产品)的原料(参见美国专利7,931,806，后文称作“806专利”)。在另一方法中，在从废水处理方法中去除后随后将废物活化污泥脱水并干燥以制备肥料(这种代表性的实例是Milwaukee,WI sewerage district(污水区)制造和销售的肥料)。最通常地，这种成为肥料产品的转化是通过1)在高温(通常高达300℃)或者2)通过将其暴露于高剂量的微波而干燥在废水处理系统内保持较长时间的废物活化污泥而实现的，在其中微生物细胞将会死亡、溶解并通过微生物途径和氧化被转化为二氧化碳。由此微生物细胞的可能有益的组分(例如蛋白质、维生素和辅酶)都受到该细胞制备方法、加热或过高量的辐射的损害和/或破坏。这些方法显著提高了废水处理的成本。然而，处理步骤通常不是在典型的设计用以将废水严格处理到排放标准的废水处理装置中进行的。

意图严格用于处置目的的废水装置的操作并不包括也将不包括上述步骤的实施(即用于制备动物饲料产品或肥料)。事实上，上述’806专利包括将废物活化污泥脱水，然后通过使用55℃-105℃的温度进行热处理少于1天而干燥。’806专利中提供的方法使用在所述温度范围内较高的温度(即105℃)以实现存活的微生物细胞含量的降低以及水含量的降低；然而，依照’806专利中描述的方法，将充分脱水的废物活化污泥暴露于此范围内较高的温度(例如约105℃)能够导致废物活化污泥中蛋白质的可消化度的实质降低，这又能够影响干燥产物的品质。特别地，蛋白质消化度能够受到影响，且这能够限制经干燥的废物活化污泥作为用于制备高品质动物饲料产品的原料的适用性。另一方面，在’806专利中提供的所述温度范围内的较低温度(例如约55℃)时，该蛋白质结构可能受到较少的损害，然而干燥将需要更长得多的时间，且重要的是，还能够导致干燥产物将包含较大量的存活细菌含量。后者提供了将难以保藏和/或可能不满足用于例如饲料产品制备的原料所需的安全标准的干燥废物活化污泥产品。此外，在约55℃干燥大量废物活化污泥所需的设备能够非常大和/或成本高得惊人。