本发明涉及用于处理废产品的方法，所述废产品尤其是来自于通过机械、生物和/或物理化学类型处理的废水净化方法的净化污泥。
背景技术：
如所知，无论是城市还是工业类型的废水都必须经历净化方法，以通过降低生物以及物理化学类型的污染载荷而尽可能地降低其环境损害。这些净化方法通常结合了机械处理和生物类型的处理(例如使用能够代谢污染物的微生物)和/或物理化学类型的处理(即，使用化学剂的热处理，这导致污染物分解，形成非环境危害性的产品)。在这些净化方法的过程中，所谓“净化污泥”会累积，其基本上由原污泥和二次污泥组成，所述原污泥即是在废水中存在的悬浮粒子，其可通过沉降在净化方法开始时被分离，所述二次污泥即是在生物和/或化学处理方法之后获得的沉积物。应当指出，在本说明书和所附权利要求书的上下文中，术语“净化污泥”既是指真正意义上的净化污泥，即来自于其中使用物理化学处理的废水净化设备的原污泥和二次污泥，又指所谓的“剩余污泥”，即来自于其中使用生物处理的废水净化设备的原污泥和二次污泥。
取决于所用净化方法的类型和所处理废水的性质，净化污泥可具有显著可变的组成。由物理化学方法获得的净化污泥例如可包含显著量的无机产品，例如熟石灰和絮凝剂，通常基于铁和/或铝盐，以及基于有机聚电解质的凝结剂，它们通常被添加以有助于颗粒的絮凝和沉降并且捕获和分离在待净化的废水中存在的任何有机污染物。在其它情况下，尤其是在使用生物类型的净化方法时，净化污泥基本上包含具有复杂结构的有机产品，例如蛋白质、糖蛋白、脂质、碳水化合物、多糖等等。
净化污泥的处理和处置从环境和经济的角度来看是一个相当大的问题，并且显著地影响废水净化设备的运行成本。这种污泥一般地通过机械脱水和随后的焚化单独地或者与城市废料的有机部分混合地被处置，或者被放置于垃圾填埋场中，具有显著的成本和相当大的环境风险。在具有高含量有机物质的污泥的情况下，它们可适合于生产用于农业用途的肥料，这通常是在经历充分的堆肥过程之后，显然只有在它们的特性满足针对这种类型土壤改良剂的生效的法律要求时才可以。但是，这些污泥常常具有一定含量的污染性产品，尤其是重金属和/或其它有毒产品，该含量太高以至于无法使它们在农业中再利用。
用于处理各种类型的废产品、尤其是净化污泥的方法是已知的，它们降低化学和/或生物污染物的含量并且以显著的程度降低污泥本身的体积。
属于同一申请人的国际专利申请wo2011/036550中所述的方法是特别有效的。这种方法包括以下步骤：(a)输入载料的酸性氧化水解；(b)来自酸性氧化水解步骤的输出载料的碱性氧化水解；(c)来自碱性氧化水解步骤的输出载料的化学调理；(d)分离未溶解的残余物，如果有的话。通过这种方法可以完全氧化在污泥中存在的高百分比的有机部分，形成二氧化碳和水，而剩余部分被转化为对环境无害的水溶性化合物。该处理之后剩余的任何固体残余物可容易地通过常用机械脱水、沉降或过滤技术进行分离，并且可被例如用作符合法律要求的农业中的土壤改良剂。
申请人现在已经考虑了改善根据wo2011/036550的方法的问题，尤其是悬浮固体产品的减少和化学试剂的消耗减少方面的收益，所述化学试剂可能是非常高含量的，尤其是在来自碱性氧化水解步骤的输出载料的化学调理步骤中。在此步骤的过程中，实际上，ph必须被降至基本上中性的值，以在该方法结束时获得可容易地进行处置的中性产品。另外，这种中和步骤允许经处理的流体被传送到热回收步骤(可用于确保对于整个方法的经济来说有利的能量平衡)，这有利地在基本上中性的流体中进行以避免热交换器的腐蚀问题。
技术实现要素：
申请人现在已经发现，这些以及其它目标可通过对来自酸性氧化水解步骤的输出载料进行分离步骤来实现，由该分离步骤获得：(a)酸性液相，其被传送至来自于碱性氧化水解步骤的输出载料的中和步骤；以及(b)固相，其作为载料被传送至碱性氧化水解步骤。以此方式，实现了对于碱性氧化水解步骤的输入载料的体积的显著降低，并且因此使得载料达到进行碱性氧化水解必需的ph值所需的碱性试剂的消耗显著降低。同时，传送酸性液相到中和步骤使得能够大幅度降低来自碱性氧化水解步骤的输出载料的中和所需的酸性试剂。取决于特定的方法条件，酸性液相可足以获得所希望的中和，而在其它情况下，可能仍然需要添加新鲜的酸性试剂，其消耗无论如何都被显著降低。
本发明因而涉及一种用于处理废产品、尤其是净化污泥的方法，包括：
进行输入废载料(charge)的酸性氧化水解；
进行来自酸性氧化水解步骤的输出载料的碱性氧化水解；
中和来自碱性氧化水解步骤的输出载料；
分离在中和步骤之后剩余的固体残余物，如果有的话；
其中来自酸性氧化水解步骤的输出载料经历分离步骤以获得：(a)酸性液相，其被供应到来自碱性氧化水解步骤的输出载料的中和步骤；以及(b)固相，其作为载料被供应到碱性氧化水解步骤。
根据一种优选的实施方案，来自中和步骤的输出载料被传送到热交换步骤以回收在该载料本身中存在的热量，所述热量可例如用于预热到达酸性氧化水解步骤的输入载料。
根据本发明的方法优选针对净化污泥的处理来进行，所述净化污泥尤其是城市和/或工业来源的废水净化方法之后获得的净化污泥，其中所述净化方法可通过物理化学和/或生物措施来进行。
尽管根据本发明的方法旨在尤其用于处理净化污泥，但其也可用于处理其它废产品，尤其是具有高含量有机物质的废产品，例如来自于植物产品加工的有机残余物，例如农业食品工业的加工废料；来自于城市和/或工业废料填埋场的沥出物；乳浆(whey)；固体城市废物(suw)的有机部分。
待处理的废产品可经历初步机械粉碎(disintegration)步骤，其中废产品被切碎以浆化(pulp)和撕碎任何存在的固体并且破碎大量存在的微生物所形成的薄片状结构，尤其是如果废产品是生物类型的净化污泥的话(即，剩余污泥)。这种机械粉碎步骤是有利的，因为其能够降低随后的酸性和碱性处理的持续时间，提高整个方法的收益。
酸性氧化水解步骤使得能够实现在酸性ph下易于氧化的物质的几乎完全氧化，并且化学改性未氧化的残余材料以使得其可更为容易地被随后的碱性氧化处理侵蚀。尤其是，酸性氧化水解步骤使得能够氧化：多糖，尤其是纤维素及衍生物和多聚葡萄糖苷；甘油酯及其它脂肪酸酯；蛋白质，并且尤其是复合蛋白质如糖蛋白，脂蛋白，膦脂，硫蛋白，硫化的物质，例如磺化的、亚硫酸化的(sulfitated)、硫酸化的(sulfatated)化合物，硫代衍生物，砜；酚及多酚衍生物；等等。
酸性氧化水解步骤优选在0.1-5.0、更优选1.0-3.5的ph值下进行。在这种步骤中的温度优选为35℃-100℃，更优选50℃-90℃。待处理的物料优选通过机械搅拌保持运动，同时该处理的持续时间可在宽范围内变化，这取决于待处理的特定废产品的特性(通常，40分钟-360分钟的时间足够)。
输入废产品的载料通过添加有机或无机酸性化合物被酸化到希望的ph值。它可例如选自：氢卤酸(例如hcl，hbr)；氮、磷、硫、卤素的含氧无机酸(例如h2so4，hno3，h3po4，hclo4，等)；碱金属和/或碱土金属的酸式硫酸盐和磷酸盐；单和二羧酸(例如甲酸，乙酸，氯乙酸，草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，酒石酸，马来酸，富马酸)；等等。这种酸性化合物通常以水性分散体或溶液的形式供应到待处理载料中。
随后的碱性氧化水解步骤使得能够通过水解(皂化)和氧化进一步降解在酸性氧化水解步骤之后剩余的物质，同时使得能够获得在酸性步骤中氧化的重金属的沉淀，形成在水性环境中相应的不溶性氢氧化物。例如，在这个步骤中氧化在前个酸性步骤的过程中释放的糖苷配基(aglycons)、包含酰胺键的有机化合物、复杂细胞蛋白质、蛋白胨、在酸性相中未水解或仅部分水解的甘油三酸酯。
碱性氧化水解步骤优选在8.0-12.0、更优选9.0-11.0的ph值下进行。在这个步骤中，温度优选为35℃-100℃，更优选50℃-90℃。待处理的物料优选通过机械搅拌保持运动，同时该处理的持续时间可在宽范围内变化，这取决于待处理的特定废产品的特性(通常，40分钟-360分钟的时间足够)。
来自前个酸性氧化水解步骤的载料可通过添加有机或无机碱性化合物达到希望的ph值，所述碱性化合物例如选自：碱金属或碱土金属的氢氧化物；碱式反应盐如碳酸盐、硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐；碱金属或碱土金属的醇盐或羧酸盐；等等。这种碱性化合物通常以水性分散体或溶液的形式供应到待处理载料中。
无论是酸性氧化步骤还是碱性氧化步骤均要求添加氧化剂到输入载料中，所述氧化剂对于两个步骤来说可以是相同的，或者是不同的，并且可优选选自：
(a)被吹入待处理物料中的空气或富氧空气，或者原地再气化的液体氧，其在酸环境中导致以下的氧化还原半反应：
(b)无机过氧化物，例如选自：过氧化氢(h2o2)，臭氧，过硼酸盐，过碳酸盐，过脲(perurea)，过氧单硫酸盐，过氧二硫酸盐，过氧磷酸盐；
(c)有机过氧化物，例如选自：过酸，单烷基过氧化物，二烷基过氧化物，酰基过氧化物，环状过氧化物，臭氧化物；
(d)非过氧化物的无机氧化性化合物，例如次氯酸盐，亚氯酸盐，氯酸盐，高锰酸盐。
根据本发明，来自酸性氧化水解步骤的输出载料经历分离步骤以获得：(a)酸性液相，其被传送到来自碱性氧化水解步骤的输出载料的中和步骤；以及(b)固相，其作为载料被传送到碱性氧化水解步骤。碱性化合物因而被添加到固相(b)中，以获得希望的ph值。已经预先分离酸性液相(a)的事实使得能够显著降低待处理的体积，并且尤其是试剂即碱性化合物和氧化剂的消耗，这在操作和经济方面具有明显的益处。
对来自酸性氧化水解步骤的输出载料进行的分离步骤可通过已知的装置进行，例如沉降器，过滤器，动态增稠器，离心机或其它装置。
为了改善该分离步骤的收益以获得悬浮固体的基本上完全分离，因而防止它们通过保持悬浮而被引入到中和步骤中而没有经历碱性氧化水解步骤，可有利地向来自酸性氧化水解步骤的输出载料中添加至少一种絮凝剂，这使得能够产生和聚集悬浮固体以便以基本上完全的方式将它们分离。由于要经历分离步骤的载料是强酸性的，因此不可能使用通常使用的絮凝剂如石灰，并且因而优选使用阳离子或阴离子型聚电解质，这是在本领域中公知的产品。
从该分离步骤获得的酸性液相被供应到来自碱性氧化水解步骤的输出载料的中和步骤，以获得载料的调理，直到获得接近中性的ph值(通常为5.5-7.5)。
在一些情况下，特别是当来自碱性氧化水解步骤的输出载料的体积相对于从该分离步骤获得的酸性液相(a)的体积显著降低时，可能需要以获得希望的ph值这样的量供应碱性溶液到中和步骤中。
仍然温热的来自中和步骤的输出载料优选被传送到热交换步骤，以回收用于先前氧化水解步骤的热量。应当指出，来自中和步骤的输出载料是仍然温热的，这归因于在先前氧化水解步骤中提供的热量，以及在中和步骤过程中产生的热量，已知酸碱反应是放热的。
最后，在该处理结束时的输出载料可任选地经历另外的分离步骤，以分离在该处理之后可被保留的任何固体残余物。该分离可也在这种情况下借助于沉降器、过滤器、动态增稠器、离心机或者其它装置来进行。
如此获得的任何固体残余物可经历压制和/或其它机械或热脱水处理，并且用于不同的目的，这取决于其组成，例如在农业中用作土壤改良剂。
来自该另外的分离步骤的输出液相可根据生效的规定进行处置，不需要任何特别的布置，因为其化学和生物特性并不是特别危险。
上述液相也可被再利用，例如通过再循环到在本发明处理方法上游进行的任选净化方法，所述液相通常具有不显著干扰该净化方法的特性。在一些情况下，实际上，这种液相要求合适的再调理以去除可影响净化方法的任何存在的产品，尤其是当这是一种生物类型的净化方法时，其要求负责净化废水的微生物的操作条件的极其准确的控制。
附图说明
现在将参考以下的附图进一步描述本发明，其中：
附图1是根据本发明的方法的示意性表示。
具体实施方式
参考附图1，任选预先经历如上所述的机械粉碎步骤的废产品的输入载料被供应到第一反应器(1)，在其中酸性氧化水解步骤(oxac)通过如下方式进行：引入如上所述的酸性化合物和氧化剂到反应器中，并且将温度保持在预先设定的值。
来自酸性氧化水解步骤的输出载料然后经历如上所述的分离步骤，例如通过引入到第一沉降器(2)中来进行，在该沉降器(2)中发生酸性液相(a)和固相(b)的分离。后者被供应到第二反应器(3)并且通过如下方式进行碱性氧化水解步骤(oxalk)：引入如上所述的碱性化合物和氧化剂到反应器中，并且将温度保持在预先设定的值。酸性液相(a)一方面被供应到位于第二反应器(3)下游的中和反应器(4)中。如附图1中所示，另外的酸性化合物可任选地被供应到中和反应器(4)中，如果酸性液相(a)不足以获得来自第二反应器(3)的输出载料的希望的调理的话。在其它情况下，碱性化合物可任选地被供应到中和反应器(4)中，如果酸性液相(a)相对于待中和的碱性载料的量过量的话。
一旦被中和，该载料然后优选在热交换器(5)中经历热交换步骤，以回收在该载料中存在的热量，这归因于来自于先前酸性和碱性氧化水解步骤的加热并且还来自于在混合器(4)中的中和过程中产生的中和热。
最后，来自热交换器(5)的输出载料在其仍包含显著量的固体残余物的情况下被传送到例如在第二沉降器(6)中进行的另外的分离步骤。固体残余物然后从沉降器(6)的底部排出并且被传送到如上所述的另外的转化步骤，同时上清液相可被处置或者再利用(如已经所述的)，例如通过泵送到可由其得到经处理的废产品的净化方法来进行。