[发明专利]从残留材料制备富营养型生物炭

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理残留产品以制备生物炭的方法。

背景技术

残留产品例如淤渣或消化残留物的各种不同的处理方式是已知的。比如，WO2011/128513中公开了一种方法，该方法包括采用厌氧消化过程处理城市固体废物(MSW)的可生物降解馏分，以精炼MSW来制备甲烷。该方法包括以下步骤：a)送入城市固体废物(MSW)进行预处理，从中分离并回收可生物降解馏分；b)将从步骤a)得到的可生物降解馏分送入厌氧消化过程，在此得到生物气和液体废弃物，并回收包含甲烷的生物气；以及c)将步骤a)的从中分离了可生物降解馏分的废物的剩余部分的至少一部分在热解单元进行热解。

另外，WO2010/135818中公开了从可热解有机材料形成热解生物碳的方法。该方法采用碳化循环，在整个循环中推进各个原料区段。据称，该方法有利于用户在整个循环中操纵原料的推进速率，按用户所需选择性地对来自热解原料的挥发物进行收集，选择性地将预定的原料区段暴露于收集的挥发物，并且进行热回收和重新分配。该方法使得能够获得可定制的生物碳产品。

如上所述，本发明涉及加工和精炼残留产品，例如淤渣、消化残留物、废物等，以制备富营养型生物炭的方法。本发明的一个目标在于提供一种既节省成本又能获得优化的生物炭产品的方法，该生物炭产品不含多余的输入物质，但同时又具有高含量的养分输入，例如磷。

发明内容

上述目的通过处理残留产品以制备生物炭的方法来实现，所述方法包括：

-提供残留产品材料，所述材料至少包含磷；所述方法还涉及

-至少在低含氧环境中，在800-1100℃的温度下对残留产品材料进行热处理，以分离至少还包含镉(Cd)(如果存在)的料流中的挥发物，并制备至少包含磷的富营养型生物炭。

关于本发明的发明内容，除其他外可大致提到如下内容：

除磷以外，残留产品材料还可包含数量可观的其他植物营养素，例如钾。

可以进一步说，“低含氧环境”的表述可以(例如)意味着或被定义为“没有氧气供应”或“没有空气供应”。因此，根据本发明的一个具体实施例，所述热处理是热解，其中热解意味着没有氧气供应。

另外，应该指出的是，文中有时使用的“生物碳”是“生物炭”可能的同义词。

还应该指出的是，“残留产品”的表述根据本发明旨在表达所有可能的、经消化和未经消化的原始材料，例如淤渣、消化残留物、废物、粪肥等。

原始材料的干物质水平为15-40％，例如20-30％，如20-25％或25-30％，如约25％。

根据本发明，热处理中的温度范围对于以下方面非常重要：破坏致病物质、有机残留物如药剂残留物、激素和有机污染物；确保借助挥发性料流驱使重金属如镉(Cd)分离出；以及在生物炭产品中提供至少高养分含量磷(P)而不产生其他多余的副产品。此类多余的副产品为(如)多环芳烃(PAH)。如果热处理中使用的温度过低，则镉不会蒸发，也不能够分离。如果使用的温度过高，磷也会与(如)镉一起蒸发。此外，低含氧环境或差不多无氧的环境对于抑制PAH的形成是有意义的。

另外，当采用热解或热解类似的条件以及相对较高的温度时，镉的分离会好得多。比如，如果使用低氧环境和约850℃的热解温度，则所有的镉都会出现在挥发性料流/分离出的气相中。

CN1012173931中公开了动物粪肥碳肥料的制备方法。使用的原材料是动物粪肥。动物粪肥碳肥料的制备方法包括以下步骤：a.混合有机颗粒；b.干燥制粒；c.实施碳化处理；d.水冷；e.筛选；以及f.返混与制粒。据称，通过在高温和低氧环境下加热动物粪肥，动物粪肥中包含的有机物会转化成生物碳。

如上所述，根据本发明的方法中使用的温度范围对于确保挥发性料流的分离非常重要，所述挥发性料流带有生物炭中不期望存在的物质。所述不期望存在的物质的一个重要例子是镉。CN1012173931中未公开或提出温度范围与挥发物的分离，或它们的相关性。

另外，JP2006088020中公开了从污水淤渣获得的碳化产品的稳定化处理方法。该方法包括对污水废水处理后生成的浓缩淤渣中的脱水淤渣进行热风干燥，再对干燥的淤渣进行干馏处理，以便制备碳化产品。将干燥作业之前或之后的脱水淤渣与能使有害物质稳定的无机化学品混合。