CN101018867A - 从废水处理厂的污泥中生产生物柴油和其它有价值的化学物质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于生产生物柴油的方法，该方法首先通过从市政、农业及工业废水的初级和/或生物处理的过程中产生的污泥中，应用初级、二级和三级处理提取脂类，随后应用酯交换反应将所提取的脂类进行酯交换，使其转化为基于醇的酯。得自该方法的产品包括生物柴油、甘油、无脂类蛋白、各种其它有用的化学物质以及含水基质，所述含水基质非常适合于随后的生物消化(需氧的或厌氧的)中最优化的消化。从含有高水平微生物的所述污泥中提取的脂类是磷脂，所述磷脂也可直接作为卵磷脂使用。从所述污泥中提取脂类是通过使用化学提取技术和所提取脂类的酯交换反应进行的，所提取脂类的酯交换反应是用碱性、酸性，和/或所述两种酯交换技术实现的。

Description

从废水处理厂的污泥中生产生物柴油和其它有价值的化学物质
本申请要求2003年10月2日提交的美国临时申请第60/507,698号的优先权。在此将该临时申请的内容全部引用作为参考。
发明背景
发明领域
本发明涉及使用新方法对在市政、农业及工业废水的初级、二级和/或三级处理过程中产生的污泥进行处理，从而产生许多有价值的化学物质。所产生的化合物包括脂类、生物柴油(基于石油的柴油的可再生替代物)、卵磷脂(通常从鸡蛋和豆油中产生的商业化营养品和加工“构造单元化学物质”)、甘油(许多工业方法中广泛使用的化学原料)及副产物，在废水处理厂中，该副产物与通常的废水相比更易于被消化方法所消化，这是因为脂类部分的除去，反过来提高了消化的速率和程度(这使得需要处理的污泥残余物的体积极大地减少，并且提高了所得消化产物的品质)。
技术背景
地球上广泛蕴含着多种碳资源，其可以以气体、液体和固体燃料的形式进行使用从而满足社会的能源需求，其中液体燃料是最重要的。现代世界几乎完全依赖源于化石的燃料储备，即不可再生的资源来生产液体燃料。然而从战略以及社会学观点上看，完全依赖这些储备的政治代价和经济代价正日益变得更昂贵。为了满足美国以及世界未来的能源需求，需要可再生的燃料来源及其它化学物质。
生物柴油是基于石油的柴油的替代品。生物柴油是从可再生的原料中产生的。这种完全可再生的资源通常是从诸如大豆和油菜籽的产油植物中或者是从诸如在处理、屠宰加工或者从炸渣(frypit)回收获得的脂肪和油脂的动物制品中产生的。以化学的术语来描述，生物柴油是脂肪酸单烷基酯的混合物，其通常得自提取的植物油和/或收集的动物脂肪。
这些脂肪酸的来源是脂类。脂类实际上是一类存在于植物、动物、微生物以及源于这些来源的废物中的化学物质。脂类极难溶于水，污水污泥中含有高水平的了脂类，其通常以甘油三酯、磷脂、磷酸甘油酯、sphinolipids、糖脂以及脂溶性维生素的形式存在。
在过去的几年中，植物油和动物脂肪向生物柴油的转化得到了更多的开发/优化。然而在美国，大豆油的碱催化甲基酯交换反应是最主要的生产技术。在欧洲，油菜籽是所应用的最主要原料(Environment Canada，2003；IA State，2003)。通常可接受的生物柴油原料包括大豆、加拿大油菜籽、玉米、油菜籽以及棕榈。正在考虑中的新植物油包括芥菜籽、花生、向日葵和棉花籽。至于动物脂肪，该原料通常称为“黄”油。从烹饪设施中收集的油脂称为“棕”油；然而，该来源可以由源于植物和动物的甘油三酯组成。最通常考虑的动物脂肪包括那些源于家禽、牛肉和猪肉的动物脂肪。鉴别可适合生产生物柴油的、廉价的原料来源对于生产生物柴油的继续开展以及对基于石油燃料的较少依赖至关重要。
废水生物处理厂都会产生废污泥。事实上，每天都会产生大量的污泥。日益严格的环保法令、处理倾置物的费用的增加、以及公众针对这些污泥和目前处理方式的愤怒迫使这些污水处理厂的经营者面临寻找用于处理这些污泥的新技术的严峻形势。这些污泥由是通过所述流体流入处理厂的全部液体和固体物质的基本生物降解物组成的，并且来自于这些降解物。本发明的主要关注点在于脂类构成了从这些处理厂中产生的污泥的2％至超过40％(干物质重)的部分。源于这些处理的污泥的例子包括初级污泥、残余的粗砂、浮渣、次级污泥(废污泥)、腐烂的生物质、生物固体、处理的生物固体以及来自限定动物饲养场的肥料污泥。所有这些基于污水/肥料的污泥都包含不同量的脂类。
发明概述
本发明公开了从废水处理污泥中对脂类的提取和应用，还提供了用于生产生物柴油和其它工业产品的经济高效的原料。除产生脂类之外，本发明还提供从与废水处理相关的污泥中提取无脂类蛋白和其它有用的化学物质。
废水处理系统的例子包括市政废水生物处理厂、工业的生物处理厂、来自动物饲养场的肥料贮存设备以及在动物饲养场中用于废水处理的生物处理系统。所有这些废流都会对环境造成威胁，对它们的管理向它们各自的设备经营者提出了政府法规上的和经济上的挑战。
除了提供从这样的废物中提取有用的化学物质的新方法之外，所述方法还有助于减少环境威胁，以及为产生废水的设备经营者提供意外的收入来源，而不是处理这些废物的费用和可能的责任。
因此本发明的目的是提供了从废水设备的污泥中提取脂类的方法，所述脂类可作为富含脂类的原料用于生物柴油的产生和其它工业化学物质的生产。另外，在提取所述脂类后，可从这些污泥中生产若干其它的化学物质和产品(例如蛋白质和肥料)。
特别地，本发明的目的是提供用于生物柴油生产的富含脂类原料的方法，其是通过从生物处理的废水中提取脂类来获得的。
更特别地，本发明的目的是提供用于生物柴油产生的富含脂类原料的方法，其是通过从得自诸如污水污泥的生物处理的污泥获得的所有污泥中提取脂类来获取的。
本发明的另一目的是提供对得自废水处理的污泥进行处理，从而产生无脂类蛋白及无脂类、后提取的残渣的方法。
本发明的另一目的是提供对得自废水设备的污泥进行如权利要求所述的处理，生产诸如甘油、卵磷脂、乙醇胺等等有价值的化学物质的方法。
本发明的另一目的是提供可用作许多工业化学物质和燃料的原料的脂类。
本发明的另一目的是提供对污泥进行处理从而产生沼气的方法，所述污泥被处理为易消化的且得自废水处理设备。
本发明的另一目的是提供生产残余污泥的方法，这些残余污泥符合USEPA的A类和有益于使用的生物固体的标准。
本发明的另一目的是提供干燥的、无脂类的污泥残渣，其可用作提供于工业热能和电能生产的气体发生器或燃烧系统的原料。
本发明的另一目的是提供干燥的、无脂类的污泥，该污泥能被热转换为可压缩的油或被热解为生物油。
附图简要说明
图1所示为应用碱催化的酯交换，将甘油三酯转变成烷基酯从而生产生物柴油。如示例性方程式所示，一摩尔甘油三酯与三摩尔含有碱的醇反应生成三摩尔烷基酯和一摩尔甘油。所述甘油三酯被逐步地转变为甘油二酯、甘油单酯和甘油。在每步中释放一摩尔酯。所述反应是可逆的，尽管平衡大大地倾向于右边，。
图2所示为酸催化的甘油三酯的酯交换。在该反应中，所述甘油三酯与醇和酸(通常为硫酸)的混合物混合。与碱催化的酯交换相比，酸催化的酯交换的动力学缓慢。为了提高生物柴油的产率，该反应在相对高的温度(大约80℃)和压力(大约5atm)下进行。所述的酸催化的酯交换反应也可将所述游离脂肪酸转变为烷基酯。
图3所示为可用于生产生物柴油的另一方法：酶(脂肪酶)催化。酶催化能将甘油三酯和游离脂肪酸转变成烷基酯。因为缓慢的反应动力学和低收率，该方法尚未得到商业应用。
发明的详细说明
本发明提供了应用新来源产生多种有价值的化学物质的方法，以及在市政、农业和工业废水的初级、二级和/或三级处理过程中从废水污泥中提取所述的化学物质的相关方法。虽然也可从所述的污泥中除去蛋白和其它有价值的化学物质，但是本发明的主要目的是从废水污泥中除去和处理脂类。
在脂类或其它有价值的化学物质的产生中，用于生产方法的所述来源或原料至关重要。例如，用于常规方法的大多数脂类来源是诸如大豆、玉米、向日葵、油菜籽等等的天然资源。从诸如废水的其它来源中提取脂类常规地涉及对漂浮物质或浮渣的处理，该来源实际上是由得自肉类加工或食物定向设备的工业废水处理中捕获的游离油和脂肪组成的。这样的常规的脂类提取涉及通过空气浮选或静态分离池，从所述的水相中除去包含脂类的乳液。所述的油和油脂的除去是常规方法，并不旨在或者能够除去包含于所述废水原料中的所有脂类，所述油和油脂作为漂浮物质或残渣在废水的上部被撇取、或者通过用更多的油以“清扫收集”被陷入的油的方法来除去。
不同于这样的常规方法，本发明提供了从多种的源于市政、工业以及动物饲养场的废水收集和处理的污泥和固体中除去所有脂类的方法。所提供的新方法包括废水的生物处理，以及在所述处理中产生于流体和污泥中的固体的应用，所述污泥产生自市政、工业以及农业活动。
涉及废水污泥作为原料应用的常规方法旨在仅除去那些存在于各种废水原料漂浮物质或残渣中的脂类，或旨在对包含在所述污泥和固体中的化学物质进行化学改变和降解的热处理方法，所述污泥和固体源于所述市政的、工业的和动物饲养场的废水收集和处理。相反，本发明所述方法旨在从源于所述市政的、工业的和动物饲养场的废水收集和处理后的污泥和固体中分离所有脂类。因此，本发明所述方法除从这些相同的污泥和固体中提取其它有用的化学物质脂之外，还能提取和应用全部的脂类组分。
下文提供了污水处理厂常规使用方法的一般讨论，和一些注解以便协助理解本发明的所述方法。
在污水处理厂使用的常规方法中，将所述流体收集并转运到该工厂的废物回收站，在那里除去较大的碎片。除去所述较大碎片后，对该流体应用某些方法进行进一步的处理，这依赖于该废水的来源以及处理设备的规模和能力。
收集是为处理设备提供废水流的第一步。例如，可从住宅和工业进料器中收集污水并且将其泵入或者由重力流入该污水处理厂的废物回收站。
在该工厂的废物回收站，从该流体中除去较大碎片的初步过程通常可使用筛子来实现这样的碎片除去。该初步筛除的结果是含有游离油脂类的大体积碎片被吸附在包括亚麻、纸、木头、塑料以及大规格食品等等所有类型的材料上。
所述废水通常也包括粗砂组分，这些粗砂组分应用公知的粗砂除去系统在下一步中被除去。作为包含脂类的油性粗砂污泥的所述粗砂组分被常规处理。
所述大体积污泥和所述油性粗砂污泥是两种截然不同的污泥，这两种污泥常规地在大规模的污水处理厂中除去。这两种污泥只是市政废水处理厂中产生的全部固体中的一小部分；但是，其能构成所述的全部固体，通过本发明所述方法其能产生脂类、蛋白质和其它有价值的化学物质。
废水处理的下一步是固体的初级沉降，也常规地称为初级处理。并不是在所有的废水处理厂中都实现了该初级处理。所述固体沉降涉及沉降步骤或过滤步骤来从所述流体中除去该固体。称为初级污泥的该固体部分通常通过沉降或过滤或离心来获得，并且主要由食物和粪便构成。
可从所述初级处理步骤中产生的另一污泥是浮泥或浮渣。其通常包含脂肪物质、生物表面活性剂、表明活性剂以及生物乳化剂、捕收的水和小固体，其也可称为浮渣。因此，可从所述的污泥初级处理中产生两种污泥。源于沉降器底部的初级污泥或沉降污泥是所产生的两种污泥的较重的部份。其它较轻的部份是浮泥或浮渣，其作为可以在所述废水流体的上部被撇取的漂浮的泡沫物质来收集。常规地，将这两种初级处理产生的污泥转送至污泥消化或者在垃圾中处理。
本发明所述方法可包括将所述浮泥与所述初级污泥(所述的沉降在底部的污泥)组合。虽然本发明可以只对初级污泥进行操作，但是本发明所述的优选方法却包括对所述浮泥和所述初级污泥或沉降污泥的使用。因此，本发明能除去所述污泥的全部的脂类组分。
所述初级污泥或沉降污泥通常是异源的，因为其包含粪便、未经消化的食物以及废食物颗粒。所述初级污泥是市政的废水处理厂中产生的污泥总重量的主要部分。本发明的概念也包括应用过滤或上文未公开的诸如离心、干化场、筛选等等任何其它固体分离方法，在所述初级处理过程中获得的固体。因此，本发明所述方法可包括对一部分、所述的全部固体的任何部分或者提供于废水处理厂的所述流体的所有含脂类部分的应用。优选地，可以采用从所述初级处理得到全体固体的步骤，由此最大化本发明可获得的所述脂类组分。
在二级处理过程中，将产生自所述工厂流体的初级处理的液体部分随后传递至生物处理。如果所述处理厂不包含初级处理步骤，如上所述，则将该流体直接送至生物处理。在生物处理过程中，将微生物(通常称为生物质)与该流体接触，因而允许该微生物利用该流体中的碳。通常可使用需氧微生物；但是，有时可使用兼性的，厌氧有机体、酵母和/或者藻类。可用于该步骤的处理组分/设备包括活性污泥、接触性稳定、连续的批反应器、氧化池、接触塔、转动生物接触器、依姆荷夫槽(Imhoff Tanks)、氧化沟等等。所述微生物代谢了所述流体中的大部分碳(液体或固体)，其产生更多的微生物、不完全代谢的化学副产物或者可经过旁路处理的未处理的固体。
生物处理后，大多数情况下，将所得的溶液转送到固体分离步骤(也称为净化步骤)，在那里大部分的所述固体从水中分离，本发明中称为污水。在该沉降步骤中，可产生两种污泥：浮渣污泥和沉降的或者底部污泥。绝大多数所输入的固体出现在所述沉降污泥中。可将大多数的所述沉降污泥送还到所述生物反应器中，在那里其被再应用于引入废物的进一步处理。但是，有一部分所述沉降污泥被处理或者“浪费”了(根据所述处理厂的设计和操作，其是周期性地或连续性地)。对该废弃的沉降污泥的处理有助于阻止该生物反应器内的细菌过剩。所述废弃的污泥常规地称为废污泥或二级污泥。
在本发明中，因为两者都含有高水平的脂类，所以可将所述的浮渣和二级污泥组合。所述浮渣部分包括大部分表面活性剂、甘油三酯和游离脂肪酸，而所述废污泥则含有一些甘油三酯，以及其它基于细菌脂类中的大量磷脂。根据组分这些污泥是高度异源的，因为涉及了许多类型的固体，例如，有机体(细菌、藻类、真菌、古细菌以及诸如纤毛虫和轮虫的食肉动物)、游离脂类以及诸如未处理的介质(粪便，食物颗粒等等)的其它固体。因此，所述生物反应器中含有大量的多种有机体(主要是但不都是细菌)。
所述废水处理的下一步是消化。消化是所述处理方法中用于减少需要处理的污泥的总吨位的步骤。考虑到与污泥相关的健康和环境问题，因此对所述污泥的处理是必要的。在该消化步骤中，应用生物方法完成所述污泥的降解。最常用的消化方法通常被分为需氧消化(主要由好氧微生物降解所述污泥的方法)或厌氧消化(主要由厌氧微生物降解所述污泥的方法)。一定的处理时间后，将所述固体从水性介质中除去并且通过各种技术来处理。在此处理步骤中，处理的或减少的固体通常称为生物固体、污水污泥、废固体等等。可通过堆肥、添加石灰或者加热对所述固体进一步处理。
在本发明中，与常规方法相比，除去能抑制消化的脂类和其它化学物质有助于提高所完成的消化速率和程度。因此，除了从所述污泥中提供有价值的脂类、无脂类的蛋白以及其它化学物质之外，本发明还有助于改善所述剩余污泥的“可消化性”。本发明的优点是至关重要的，这是因为对废水常规处理中残余的生物固体的处理是最大的处理问题，这是因为存在着对诸如可降解的有机残余物，污泥基质内的危险化学物质，潜在的致病性，以及所述残余污泥可能产生的气味的问题的严重关注。根据消化后可能存在的病原体，可将来自污水处理过程的生物固体进行分类。B类污泥是已消化的但是仍然要按照严格的规则仔细处理的物质。在某些情况，需要对B类生物固体进一步处理来减少可能存在的病原体。在该进一步处理后，如果符合某些标准，则可将该生物固体分成A类或任何有益于使用的污泥生物固体。作为A类的或者任何有益于使用的污泥的生物固体的消化可使该污泥被处理成无害的和很少或不被关注的无管制的物质。
不考虑所实施的所述处理步骤，本发明能够处理任何形式的废水生物固体、污泥和固体。可将生物固体进一步处理成A类或者有益于使用的污泥的物质的方法例子包括，加热、pH调节、结合加热的pH调节、辐射、照射等等。常规广泛应用的是所述生物固体的加热。
本发明不需要使用将气体收集并浓缩成油的常规热处理方法。该方法用高温将所述固体中的全部组分挥发成气体产品，随后浓缩该气体产品成油，然后可通过几个浓缩步骤将该油分离出来。这种类型的处理改变所述组分中的化学组成，并且与通过本发明所述方法产生的脂类或生物柴油的数量相比，以每吨干生物固体计算，该处理实际上产生的生物油更少。
本发明中，可使用加热方法处理所述固体并且不产生通常由常规的热处理方法产生的处理过的气流。所述常规方法通过热挥发、热裂解以及热解聚从所述固体中除去所述有机化合物。这些方法通常用高温和高压挥发所述污泥组分，其改变所述化合物的化学组成，因此随后的浓缩产生了非常不同的化合物结果。
作为上述讨论的生物固体的常规热处理的替换，其它常规的处理工厂已尝试应用化学的或有限的热处理将其B类生物固体转化为A类或任何有益于使用的污泥的生物固体。这些pH处理、加热或组合应用的方法并未将所述有机组分挥发成随后被浓缩的气体，其只是简单地通过加热所述生物固体或提高所述pH值(或者两者组合应用)来杀死B类生物固体中任何潜在的病原体的方法。这样的非挥发处理意欲杀死致病有机体，因此可认为其能产生A类的或任何有益于使用的污泥。在本发明所述方法中，应用这些常规的pH/加热处理的生物固体仍能实现所述脂类和其它有价值的化学物质的除去。
因此本发明对在所述工业废水的生物处理过程中产生的所有污泥的处理依然有效。与局限于对在诸如气体浮选和分离槽处理的预处理过程中产生的轻浮泥进行处理的某些常规方法不同，本发明可用于从所述废水流体中的大多数所有固体中，尤其是从在这些处理方法中收集的重固体中回收脂类。应用本发明所述方法，这些重固体提供了脂类、蛋白质和其它化学物质的很好来源。
应用生物方法对在广泛的工业活动中产生的工业废水流体进行处理的方法通常与上述用于处理污水处理厂的废水的方法是同一种方法。如在污水处理厂的流体，某些工业生产设备可进行某些形式的“预处理”。该预处理可涉及从工业流体中除去游离油和油脂，其产生自许多诸如屠宰场和厨房的食品加工方向的行业。与所公开的废水的预处理方法相似，这些工业生产设备通常可用气体浮选或分离槽来回收诸如以漂浮物或浮渣形式存在的油和油脂的游离产物。这样预处理过的污泥含有所述废水的较少部分的可利用的脂类含量。相反，本发明旨在回收所有可利用的脂类和其它有价值的化学物质；特别回收存在于来自所述预处理方法的重沉降污泥，以及产生自工业废水生物处理的所有污泥中的化学物质。
可用本发明所述方法处理的废水流体的另一来源是得自动物饲养管理场的废水流。这些设施通常是将动物产品集中于小范围饲养的畜牧场，其可在一个或多个围栏或畜舍中有任何数量(500只或更多)的动物。这样的饲养场的例子包括饲育场、猪舍、家禽饲养场(层式和笼式)，奶牛场以及火鸡饲养场。在这种饲养场中，将肥料和溢出的饲料收集并通常用某些生物处理方式进行处理。污泥的来源可包括，例如，猪舍的暗渠、垃圾、笼下的固体、废弃的固体、氧化池固体、沉降池的污泥、生物反应器的固体(二级污泥)以及淘汰的污泥。本发明所述方法可应用于所述废水流体中的固体，以及在废水处理过程中产生的污泥，所述废水产生自如先前描述的相同方式处理的这些饲养场。
废水固渣和污泥的另一可能来源是化粪池的污泥，可根据本发明将该废水固渣和污泥进行处理从而回收脂类和有价值的化学物质。这样在所述化粪池中经生物技术处理的污泥，以及从化粪池中收集的集合体可以是有价值的用于本发明所述方法的流体来源。在设计手册中详细讨论了这样的废水的生物处理，参见：《废水处理的场所和处理系统》，USEPA(1980)，第EPA-625/1-80-012号报告，研究和开发办公室，USEPA，辛辛那提，俄亥俄州(Onsite Wastewater Treatment and Disposal Systems bythe USEPA(1980)，Report No.EPA-625/1-80-012，Office of Research andDevelopment，USEPA，Cincinnati，OH)，将其全部引用作为参考。
可用于本发明所述方法的所述废水流体的来源是广泛变化的，但通常是那些从生物处理方法和动物饲养场中产生的污泥。这样的污泥的例子包括：初级污泥、(B类)生物固体、粗砂、筛选的材料、浮渣、二级污泥、混合肥料的生物固体、处理过的二级污泥、(湿的和干的)肥料、化粪池污泥、其它有益于使用的生物固体、PACT方法、流化床、土地应用等等。
所述污泥的组成是异源的。每种上文所列的污泥是公知的，并且在业内通常将污泥公认为商品。构成所述污泥的关键原料包括，例如，肥料(粪便)、细菌(需氧的和厌氧的两种)，食品、塑料、纸、游离油和油脂、古细菌、表面活性剂、藻类、游离蛋白、粗砂、幼虫、生活垃圾、存在的多细胞机体(轮虫、纤毛虫、变形虫、污泥蠕虫等等)。事实上，这样的污泥通常产生于所有市政废水处理厂和许多工业废水处理厂。所有这样的污泥的共同点在于在任一污泥中存在着种类广泛的有机体；即该有机体在化学和物理上是不同种类的且独一无二的，而并未特意地加工成单一浓度的单一种类的海藻、细菌或油/油脂浮渣等等。
处理诸如上文所列的污泥的生物处理厂可包括那些与下述内容相关的工厂，例如：活性污泥、附着生长物的反应器、氧化沟、转动生物接触器(RBCs)、连续的间歇式反应器(SBRs)、依姆荷夫槽(Imhoff tanks)、滴滤池、生物过滤器、需氧菌塘、厌氧塘、接触稳定、延时曝气、厌氧消解器、化粪池、现场的小型社区包装处理厂、现场的单一住处的生物处理厂、船舶灰黑色水存储槽以及船舶污水处理系统等等。
在本发明的实施中，所有污泥可收集自污水处理厂并将其用作脂类、无脂类蛋白及其它有价值化学物质的来源。依赖于每一个单独的污水处理厂中所使用的方法，上述的污泥可以单一地或者作为组合有一种或多种类型的污泥的多种混合物来进行收集。
本发明所述方法包括在任何污水处理操作情景中产生收集到的每一类型的污泥。在本发明所述方法中可优选地收集和使用从其它污泥中分离出的生物固体，其可以并很可能被用作为组合污泥。在本发明所述方法中，可应用一个或多个以下的处理步骤将所述污泥脱水(部分脱水)，以形成固体浓度等于并大于5％重量比的固体，所述处理步骤包括污泥稠化、压滤、离心和干燥。脱水后，该较浓缩的污泥可进一步干燥成60％至100％重量比的终固体浓度。可通过任何方法，但优选地通过使用商业干燥机或污泥干化床来完成进一步的干燥。经脱水和可能的干燥后，可以从所处理的原料中应用任何公知的、诸如使用化学溶剂的化学提取方法提取脂类，所述化学溶剂包括脂肪族化合物、超临界气体和液体、己烷、丙酮、伯醇等等。
本发明的概念包括提取游离脂类(油和油脂)以及化学结合的脂类，所述脂类存在于所述废水污泥的许多组分(即细菌、藻类等等)中。除了使用公知的方法从所述生物质中提取脂类之外，本发明所述方法还包括细胞裂解技术，例如经由venture necks的增压，泵送、超声波降解或化学裂解(即经由醇和/或酮溶解)等等。
本发明所使用的污泥也可通过氧化处理从而改变包含于该污泥中的脂类的饱和度，其结果是可增加所提取的脂类的市场价值。本领域内公知的氧化处理可应用于本发明所述方法的任何阶段，其可包括诸如臭氧化、过氧化或使用Finton′s试剂的处理。
然后，所提取的脂类可被用作富含脂类的工业原料或可对其进一步被处理从而生产生物柴油。下面提供了公知的用于生产生物柴油的示例性方法的简要概述；依赖于所用的原料，通常所使用的诸如碱性酯交换、酸性酯交换及其组合应用的方法各有优劣。
可通过同源的碱、酸和酶催化的酯交换和异源的催化方法生产生物柴油。常规地，从初榨植物油中生产生物柴油使用的是将甘油三酯转化为烷基酯的碱催化酯交换。图1所示为一摩尔甘油三酯与三摩尔含有碱的醇反应，产生三摩尔烷基酯和一摩尔甘油。该甘油三酯逐步地转化为甘油二酯、甘油单酯和甘油。在每一步中释放一摩尔酯。该反应是可逆的，尽管平衡大大的倾向于右边。使用过量的醇可增加所述烷基酯的收率并允许其从所形成的甘油中相分离。最经常使用的碱是氢氧化钠或氢氧化钾。已使用诸如甲醇、乙醇和异丙醇的醇来生产生物柴油。
在甘油三酯的酸催化的酯交换过程中发生了相同的反应(如图1所示)。但是，该甘油三酯是与醇和酸(通常为硫酸)的混合物混合的。与碱催化的酯交换相比较，酸催化的酯交换反应的动力学较为缓慢。为了提高所述生物柴油的生产率，该反应在相对高的温度(大约80℃)和压力(大约5atm)下进行。所述酸催化的酯交换也可将所述游离脂肪酸转化成烷基酯(图2)。当所述油含有高含量的游离脂肪酸时应用该反应。
从游离脂肪酸含量高的油中生产生物柴油的另一方法是使用混合法。在此情况中，酯交换反应分两步完成；(1)酸催化将游离脂肪酸转化成烷基酯，以及(2)碱催化将甘油三酯、甘油二酯及甘油单酯转化成烷基酯。
生产生物柴油的又一方法是酶(脂肪酶)催化。酶可将甘油三酯和游离脂肪酸转化成烷基酯(图3)。但是，因为缓慢的反应动力学和较低的收率，该方法尚未得到商业应用。
经由异源催化生产生物柴油的方法包括固体催化剂的应用。根据所述催化剂的特性(碱性或酸性)可进行碱催化或酸催化。应用异源催化可除去生物柴油的纯化步骤。但是，因为与催化剂失活的相关问题，该反应尚未得到商业应用。
除了通过如上述讨论的方法，应用所提取的脂类生产生物柴油之外，所提取的脂类可作为掺合剂直接加入石油柴油。通过本发明所述方法回收的脂类包括游离油、脂肪、油脂、甘油三酯、甘油二酯、磷脂和其它本发明公开的脂类。
从脱水或脱水并干燥的污泥中提取脂类后，剩余的物质将包括无脂类蛋白、乙醇-磷酸盐、cellulose acetylglucosine、乙酰胞壁酸、乙醇胺和其它有用的化学物质。这些所述污泥的剩余组分同所提取的脂类一样具有重要的商业价值。尤其有价值且不同于其它蛋白回收方法之处是从已提取脂类的剩余污泥中回收的蛋白是脱脂的，因此更有价值。加入本领域公知的酸和碱可促进从脱脂的剩余污泥中提取蛋白。常规使用的诸如结晶或酸提取的方法可容易地应用于剩余的污泥原料从而提取所述无脂类蛋白。与本发明相反的是，因为脂类与所述蛋白质共同存在，所以常规的蛋白回收法具有技术挑战性且较为昂贵。另外，在常规的方法中，与所述蛋白质共同存在的脂类有味道且经常是形成酸败的化合物的来源。
无脂类蛋白遗留在所述污泥中的所述脂类提取方法也可影响诸如蛋白解折叠的所述蛋白的修饰。得自本发明所述方法的无脂类蛋白可作为新原料用于产生种类广泛的诸如聚合物的工业原料。
在脂类提取和/或脂类和蛋白的连续提取后，可使用在所述生物固体中剩余的糖和化学物质并将其发酵从而生产醇。
另外，因为脂类能阻碍污泥消化的速度和程度，所以在脂类提取后，所述剩余污泥将在污泥处理过程的消化步骤中被更好地消化。
所述干污泥，即固体超过30％重量比并且除去了所述脂类的污泥，其另外的益处在于剩余的干污泥(有或没有蛋白和其它化学物质的提取)可用作产生电或热的商业气化器或燃烧系统的给料。相关的益处还在于可将无脂类的干污泥热转化成可压缩的油或热解成生物油。
如上所示，从提取自本发明所述方法的脂类中可生产的主要产品是生物柴油燃料。在所述生物柴油的生产中，也产生了甘油。所产生的甘油也具有良好的商业价值。
通过碱和/或酸的酯交换产生的所述生物柴油是脂类的良好经济用途，所述脂类是从本发明生物处理的污泥中提取的。但是这些脂类也可用于生产种类广泛的其它工业有用的化学物质，或者作为燃料，其可直接与石油柴油燃料及其它(固体和液体)燃料混和。
从处理的废水污泥中提取的无脂类蛋白是另一重要的产品，其可从本发明所述方法中获得。这样的无脂类蛋白可用于产生许多的工业化学物质及动物饲料。重要的是，所述脂类的除去使剩余蛋白成为更好、更有用的产品。可应用包括提取、结晶和基于电的分离的多种技术浓缩和纯化所述无脂类蛋白。然后可将所述浓缩的、纯化的无脂类蛋白广泛地应用于本领域公知的各个方面。由于所述脂类的除去，该剩余污泥将避免与脂类的酸败相关的气味，因此改进了该产品的贮存。也可将该产品制成粒状或加工成其它立体几何形状，并有可能将其与其它蛋白来源和维生素相混和以增加营养价值。
所提取的脂类和随后提取的无脂类蛋白通常是通过本发明所述方法获得的主要产品。更专有地，在本发明所使用的从所述污泥中获得的化学物质的类型包括在用作本发明方法原料的污泥中获得的所有脂肪、油、油脂、甘油、乙醇胺、胆碱、丝氨酸、肌醇、n-乙酰氨基葡萄糖胺、嘌呤、嘧啶、排泄物、蛋白质、糖、hopanoids、胆固醇、纤维素、半纤维素、木质素、醇、芳香剂、脂肪族化合物、苯酚、有机酸、脂类。甘油三酯、甘油二酯、神经鞘脂类、脂肪酸、甘油脂、环甘油酯、固醇、卵磷脂、酯、生育酚、氰基脂类，以及石油产品。
如上所讨论的，本发明所生产的最重要的产品包括生物柴油(基于石油的柴油的可再生的替代物)、卵磷脂(通常从鸡蛋和豆油中产生的商业化营养品和加工“构造单元化学物质”)、甘油(在许多工业方法中广泛使用的化学原料)。
除公知的提取流体/方法之外，液体的石油流体可用作新的提取流体进行脂类的提取。这样的液体石油流体的例子包括柴油燃料。汽油、轻油、煤油和少数几种航空燃料。
在许多可能的化学物质中，用作提取剂的化学物质可以是高温分解油、生物油和热油，所有这些化学物质的新颖之处在于其作为提取剂的用途。
还产生了副产物，与传统的流体相比，所述副产物对污水处理厂所使用的消化方法而言更加容易被消化。该副产物消化性的改善归因于所述脂类成分的除去。这有助于提高消化的速率和程度，使需要处理的污泥的剩余体积极大地减少并且提高了所得到的消化产品的品质。
实施例
以下是应用于从污水处理厂产生的废水污泥的本发明非限制性实施例。依赖于水的含量和使用的提取方法类型，以下叙述中的某些处理步骤可以是非必要的。
在废水生物处理厂内从各种来源中收集污泥。欲使用的污泥来源的例子包括初级污泥、撇取后的残余物、粗砂、二级污泥或废污泥和生物固体。污水处理厂中用于除去这些污泥的场所将随实际工厂的布局而改变；但是，大多数情况下，设计于脱水步骤之后(带式压榨机、离心机、沉砂池、净化等等)的收集是为了减少在处理过程中必须处理的水量。
依赖于污水处理厂选择的化学提取方法(根据所述污泥的来源)的类型和使用的脱水效果，可要求进一步脱水。脱水方法的例子可包括离心机、滤水池、干化床和压滤机。此外，如果选择己烷提取，则可采用烘干至30％固体，优选为50％固体，且更优选地烘干至近85％固体含量。在此情况中，可使用喷雾干燥器或其它工业干燥设备来干燥所述污泥内的游离水。
可使用化学提取(溶剂的或超临界的)从所述污泥中除去所述脂类部分。这些提取技术的例子包括己烷(或异己烷)、酮提取、超临界二氧化碳提取或脂肪族的压缩气体提取(例如：丙烷、丁烷或两者的组合)。也可以与超声处理协力完成所述过程，从而使通过微生物细胞破裂来改进提取的方法变得容易。
根据所用的污泥来源，所提取的脂类可需要进一步提纯从而除去所述提取物内的固体或其它不需要的化学个体，或无需此处理。在将提取的脂类部分适当净化后，然后使用酯交换方法将所得的脂类处理成生物柴油。实际使用的酯交换反应类型将依赖于所述污泥来源，以及局部的脂类组合物和存在于所述提取物中的游离脂肪酸量。所述处理步骤也将从存在于该污泥中的甘油三酯中产生甘油，其体积收率为10份生物柴油转化为一份甘油。
卵磷脂也可从这些含有高水平的微生物的污泥(例如，二级污泥和生物固体)中提取。卵磷脂是健康添加剂和商业化的化学原料，其主要由微生物主要成分的磷脂组成。当从富含微生物的污泥中提取脂类时，所述实际的提取物主要由卵磷脂组成。所述富含卵磷脂的提取物还可以处理成生物柴油或直接作为卵磷脂(无需转化为生物柴油)销售。这种选择是由卵磷脂与生物柴油之间市场价值比较的经济考虑因素决定的。例如，如果该卵磷脂市场有吸引力，则将鼓励生产更多的卵磷脂，这可导致从诸如初级污泥、粗砂及浮渣的污泥中生产生物柴油，而从二级污泥和生物固体中生产卵磷脂。虽然可能存在卵磷脂市场有利的情况，但是也可能存在卵磷脂市场不利的情况，届时可从提取的全部脂类中生产生物柴油；即可将已用于生产卵磷脂的脂类转化成生物柴油。
从脂类提取中剩余的残余物主要是由易被厌氧或需氧消化的蛋白质和多糖组成的。根据工厂的架构，所述提取后的部分可被需氧消化从而产生更多的用于提取卵磷脂和/或生物柴油生产的微生物细胞，或者被厌氧消化产生作为工厂内能源的沼气，该方法产生的沼气在速度和程度上都要高于用传统的污泥消化法获得的沼气。
如果所述富含微生物组合物的污泥(即二级污泥和生物固体)不用于生产卵磷脂，则对来自这些来源的所述提取物进行的处理可用来生产生物柴油。在这些提取物的酯交换过程中，乙醇胺将从磷脂分子(与脂肪酸组分起反应生成FAMES)中残留的甘油主链中产生。
在本发明中，在回收其它化学产品之前，必须首先提取包含在所述污泥中的脂类。
脂类是从包括市政生物处理厂，限定的动物饲养废水生物处理厂的以及工业生物处理厂的各种废水处理厂收集的污泥中化学提取的。用于收集以及提取脂类的污泥包括粗砂、初级污泥、浮渣污泥、二级(废)污泥、从动物饲养的排水沟中收集的肥料污泥和生物固体。每一种这些污泥都包含相对高水平的脂类(按干固体的重量计算为2％-40％)。应用本领域内公知的化学提取法可完成从所述污泥中提取脂类。可应用的提取技术的某些例子包括己烷、异己烷、酮、超临界流体及脂肪族气体提取。
本发明所述的新方法可为多种产品提供廉价的可再生来源，这些产品包括，例如：
生物柴油
所提取的脂类部分可用于生产生物柴油，其应用酯交换方法(根据所述污泥内的游离脂肪酸含量为碱性的、酸性的、或两者组合使用)来形成单烷基酯(生物柴油)。生物柴油是可再生能源，其由诸如植物油及动物脂肪的生物来源产生。其可以以纯的形式(100％生物柴油，也称为B100)或与石油柴油混和使用。最常用的混和物为B20或20％生物柴油与80％石油柴油。生物柴油是可生物降解和无毒的，并且不会造成全球变暖。石油柴油，即化石燃料，可将碳释放至生物圈内，而这些碳数百万年以来未存在于该生物圈中，燃烧石油柴油和其它化石燃料已显著地提高了大气中″导致温室效应的气体″的含量。因为涉及生物柴油的碳是生物来源的，其已经是地球碳循环的一部分，因此不会造成温室效应。
因为生物柴油可在几乎所有的柴油机中运转，所以其提供直接的可再生燃料来源，替代了专一的基于石油的燃料。该燃料来源的价值正逐渐被认可。无论是B100还是B混合物都可用于包括卡车、重型设备、城市公共汽车队、货运火车及发电机的广泛应用。关于燃料消耗的几个不同领域内的研究正在进行之中，包括生物柴油在水陆运输方面的应用，以及将生物柴油与航空燃料混合以减少排放物的航空运输方面的应用。例如，西雅图市目前在该市的20个垃圾车内试验生物柴油。在汽车交易中，销售产品的关键之一在于向大众展示其速度能力。许多使用替代燃料的车相当缓慢。但是，称为″素食汽车(The Veggie Car)″面向大众的汽车是由100％生物柴油提供动力的，并能加速至120mph。这向偶然性消费者证明：这种新燃料并不意味着为了促进环保而必须牺牲动力。相似的性能及直接的发动机兼容性使当前石油柴油的使用者便于转变成使用某些对环境更友好的燃料。生物柴油通常以每加仑＄1.60至＄2.75的价格销售。在美国，柴油工业每年提供超过＄500亿的经济产值。美国能源部估计2000年美国一年使用的柴油总量为330亿加仑。倘若新的、廉价的可再生生物柴油来源能促进生物柴油燃料的扩展使用，并且促进更多的以生物柴油为动力的运输工具的发展，则对经济和环境的影响将是非常显著的。
在从本发明的废水污泥所提取的脂类中生产生物柴油，可将所述脂类或油(在产品之前提取的)与伯醇(经常为甲醇[CH3OH])和碱(经常为氢氧化钠，又名腐蚀性的[NaOH])反应生成脂肪酸单烷基酯(在该生产情况中，脂肪酸甲酯经常称为FAME)。该生产反应以如下反应式概括：
腐蚀性碱
甘油三酯+甲醇    甲酯+甘油
该反应归类为酯化步骤(更准确地归为酯交换反应)。对于上述的酯交换反应的重量平衡基础而言，加入每100磅油/脂肪和10磅甲醇，大约产生100磅FAME和10磅甘油。可用乙醇代替甲醇，其将形成乙酯而不是使用甲醇产生的甲酯。此外，可用其它碱代替包括氢氧化钾的腐蚀性碱。应当注意的是必须监控存在于甘油三酯内的游离脂肪酸，以确保不遇到过多的脂肪酸盐(产生自游离脂肪酸向脂肪酸盐的皂化反应)及下游的分离问题。将操作方法调整为特效试剂(所述原料与醇/碱反应物的化学组合物)使特别原料的连续转化构成了操作上的挑战，但并非不可能。一旦所述甘油相被分离，就应用蒸馏或闪蒸从所述生物柴油中除去所述醇。在大多数方法中，用水一次或多次洗涤所述生物柴油。将甘油收集，并将其作为用于其它方法的工业原料进行销售，或在制药厂内被精制待售。在工厂内将生物柴油和醇分离，从而对所述醇再循环利用。为了提纯将所收集的生物柴油进一步处理，所述处理包括本领域内公知的水的清除、蒸馏、干燥及过滤。
所述原料的选择或许是需要做出的最关键方法的决定，这是因为原料成本通常占据了60％至80％的总生产成本。此外，当选择方法试剂时，还应考虑原料的长期可获得性。还有，在商业和生产计划的发展过程中，必须考虑到日益增长的生物柴油市场对原料(和甘油)未来成本产生的影响。
甘油
甘油(丙三醇)可作为生产生物柴油(即碱性酯交换)的副产物从所提取的甘油三酯中产生。纯甘油是甜味的、透明的、无色无味的粘性液体。其完全溶于水和醇，微溶于许多其它常用的溶剂，不溶于烃。直到第二次世界大战后，几乎所有的商业甘油是作为副产物在肥皂制造中或从脂肪和油的水解中产生的。今天，从丙烯中制备相当数量的合成甘油。粗甘油可纯化成诸如炸药级、黄色蒸馏级以及化学纯的各种级别的甘油。只有最高级别的甘油用于食物和医药。作为溶剂和甜味剂，甘油广泛用于炸药、化妆品、液体肥皂、糖果、烈酒、墨水和润滑剂的制造。其也可用于保持纺织品的柔软性，作为防冻剂混合物的组分，作为用于发酵培养的营养来源在抗生素的生产和许多医药领域中得以应用。当油不能作为润滑剂使用时，甘油可用作润滑剂。因为甘油比矿物油更抗氧化，因此其被推荐用于氧气压缩机中。化妆品、食品和药物制造商也可用甘油替代油作润滑剂，尤其是如果所述产品与该润滑剂相接触的情况。甘油也可作为卷烟制品中的保湿剂使用。在烟草加工中，甘油构成包装溶液的重要部分，在切碎和包装烟叶前，其被喷洒在该烟草上。当加工咀嚼烟草时，甘油可引入甜味并防止脱水。甘油也作为卷烟纸中的可塑剂使用。从生物柴油中分离甘油是本领域内公知的相对简单的方法。反应完成后的离心或者甚至重力沉降都足以实现良好的分离，选择哪种方法取决于需要完成的分离有多快以及所需要的甘油纯度。根据其纯度，甘油通常以每磅＄0.72至＄1.02的价格销售。
卵磷脂
卵磷脂可通过本领域内公知的方法从微生物含量高的污泥中回收，例如二级污泥或生物固体，其含有高水平的磷脂。卵磷脂广泛用作食物中的乳化剂、稳定剂和抗氧化剂。微生物中的大多数脂类部分是由卵磷脂组成，并且可通过本领域内公知的方法实现从所提取的脂类部分中提取和纯化卵磷脂。基于微生物的脂类中的卵磷脂关键组分包括磷脂。通过加入水和离心，可从大豆油中分离卵磷脂。在作为食物添加剂使用之前必须要纯化卵磷脂。卵磷脂通常以每磅＄0.50至＄0.52的价格销售(CMR，2003)。
沼气
在除去脂类后，所得的水溶液在厌氧消化器或需氧消化器内是非常易消化的。所述溶液的厌氧消化将产生高质量的沼气，这是因为与处理具有额定脂类含量的污泥的传统消化方法相比，其提高了产生甲烷的速度和范围。需氧消化使更多的需氧微生物以较快的速度产生(因为脂类的除去)，可提取所述需氧微生物从而生产出更多用于生物柴油或卵磷脂生产的脂类。此外，所提取的脂类将消除或极大地降低需氧消化器内布满的泡沫。在有机产物的厌氧消化过程中产生的所述气体产物通常由40％至60％甲烷组成，余下的部分主要由二氧化碳构成。在废水处理商业(以及本发明目的)内，沼气最经常与厌氧消化器内废固体的消化相关。在煤气市场价中沼气的价格通常为每千立方英尺＄2至＄8。
乙醇胺
乙醇胺可与甘油一起，从微生物含量高的富含脂类的污泥中收集的提取物中产生。如本领域所公知的，在酯交换过程中进行处理时，可从磷脂的分解中捕获乙醇胺。该产品用于去污剂、气体净化、除草剂、乙醇胺及乳化剂的生产。目前，其可通过环氧乙烷与氨水的反应产生。世界总生产量大约为每年3.5亿磅。采用本发明能够生产的乙醇胺的量为每年约5亿磅。目前，乙醇胺的价格大约为每磅＄0.60。
从通过本发明所述方法处理的固体和污泥中，初步提取脂类、可能的蛋白和其它有用的化学物质后，可进一步处理剩余的固体材料。
从本发明所述方法中获得的残余物，其数量比需要处理的污泥数量低很多，且同时产生了符合USEPA′s A类生物固体标准的污泥。这些污泥可归为A类或任何有益于使用的污泥生物固体，这是因为在上述步骤的处理中，通过所述原料的强力处理，最初存在于该污泥中的病原体已被破坏或灭活。通过本发明所述方法转化为A类或任何有益于使用的污泥生物固体的生物固体比常规的生物固体残余物更容易较好地保存，这是因为其稳定性的升高和气味显著地最小化。这些生物固体可用于产生优良的固体燃料，该固体燃料可作为诸如电力或热能产生的工业用途中的燃料。
可能包括用于进一步改进生物固体的加工性能以及用于进一步钝化潜在病原体的方法。除此之外，可通过任何其它公知的堆肥和/或处理污泥的方法处理所述生物固体，例如使用pH调节剂(碱)、放热反应物(碱)、伽马射线等等。这样的经进一步处理的生物固体仍含有脂类，可通过本发明所述方法提取该脂类从而进一步用于工业及商业用途。用于提取脂类的所述污泥的价值以及由生物固体的处理产生的更加稳定的产品的价值使本发明进一步地区别于常规方法。
在应用本发明所述方法提取脂类后，在对所获得的生物固体或其它污泥进行处理的任何情况下，所述生物固体都可用作肥料或农业有益作物的土壤改良剂。无脂类的肥料或农业有益作物的土壤改良剂将比其它源于污水的肥料产品具有更可观的益处，这是因为引起气味产生的脂类将不存在剩余的原料中。
本申请将所引用的所有文献都全文引用作为参考。对本领域所属技术人员而言，对本发明做出的改变、修改以及补充是显而易见的，且这些修改及补充应当完全在本发明范围之内，仅通过以下权利要求来进行限定。
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Claims (42)

1.生产用于化学提取的富含脂类原料的方法，该方法包括；
提供源于废水流的污泥组分，所述污泥组分包括在初级处理或生物处理过程中产生的污泥；
从所述污泥组分中分离富含脂类的组分；
处理所述富含脂类的组分从而产生包含脂类的异源提取物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述脂类组分包括游离脂类和化学结合的脂类。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述污泥是生物处理的污泥。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述污泥是源于生物处理厂的污泥。
5.如权利要求1所述的方法，其中得自所述废水流和所述污泥的所述脂类组分是从浮渣和初级污泥中获得的。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述污泥还包括得自废水固渣的组分，所述废水固渣得自于所述废水的初级处理过程。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述初级处理包括选自过滤、离心、筛选、重力分离、净化和干化床的一种或多种处理方法。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述初级处理包括过滤、离心、筛选、重力分离、净化和干化床。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述初级处理还产生出水，将所产生的水随后与生物质或活化的污泥接触从而产生更多的污泥。
10.如权利要求1所述的方法，还包括将所述污泥组分脱水的步骤从而使其固体含量为5％或更高。
11.如权利要求10所述的方法，还包括对所述脱水污泥组分应用原位酯交换反应的步骤，由此通过所述原位酯交换反应产生生物柴油。
12.如权利要求1所述的方法，还包括脂类富集步骤，所述脂类富集步骤选自冷却所述污泥组分以及除去所述污泥中的氮。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述污泥组分包含选自浮渣原料、沉降污泥、筛选过的原料、粗砂、初级污泥、二级污泥、生物固体、已处理的生物固体、堆肥的生物固体、未热裂解的生物固体、动物肥料以及垃圾的一种或多种污泥。
14.如权利要求1所述的方法，还包括污泥干燥步骤，其中所述污泥包含30％至100％重量比的固体从而产生干污泥。
15.如权利要求1所述的方法，还包括污泥干燥步骤，其中所述污泥包含60％至100％重量比的固体从而产生干污泥。
16.如权利要求14所述的方法，其中从所述干污泥中提取所述脂类从而产生脂类提取组分和污泥残余组分。
17.如权利要求16所述的方法，其中对所述脂类提取组分进一步处理进而从提取流体中分离所提取的脂类。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述脂类提取组分的进一步处理是应用提取剂的提取方法实现的，所述提取剂选自化学溶剂、超临界气体或流体、己烷、丙酮、液体石油产品和伯醇。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述提取剂是液体石油产品，所述液体石油产品包含选自柴油燃料、汽油、生物油及高温分解油中的至少一种。
20.如权利要求19所述的方法，其中对所述干燥的脂类进行处理从而产生生物柴油。
21.如权利要求16所述的方法，还包含从所述污泥残余组分中提取蛋白从而产生蛋白组分和终污泥组分。
22.如权利要求21所述的方法，其中所提取的蛋白基本不含有脂类。
23.如权利要求21所述的方法，还包括对所述终污泥组分进行处理从而产生沼气。
24.如权利要求21所述的方法，其中将所述终污泥组分作为燃料来源提供于工业动力、热能产生、电力或合成煤气的商业气体发生器或燃烧系统。
25.如权利要求1所述的方法，其中对所述富含脂类的原料进一步处理从而提供选自生物柴油、甘油、卵磷脂、沼气、乙醇胺及其组合的产品。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述产品为生物柴油。
27.如权利要求20所述的方法，其中所述进一步处理选自碱催化的酯交换、酸催化的酯交换、碱催化酯交换和酸催化酯交换的混合方法、原位酯交换和酶催化。
28.如权利要求1所述的方法，其中对所述脂类组分进行进一步处理并将其作为掺合剂直接加入液体石油燃料。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述液体石油燃料是选自柴油和汽油的至少一种燃料。
30.如权利要求21所述的方法，其中所述终污泥组分是A类或任何有益于使用的污泥。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述A类或任何有益于使用的污泥适合用作动物饲料。
32.如权利要求31所述的方法，还包括向所述A类或任何有益于使用的污泥提供添加剂的步骤，所述添加剂选自蛋白、矿物质、维生素及其组合。
33.通过权利要求30所述的方法获得的A类或任何有益于使用的污泥产品，其中所述A类或任何有益于使用的污泥适合用作肥料或农业有益产品的土壤改良剂、动物饲料、工业热能产生的生物固体、沼气的产生来源及其组合。
34.生物柴油燃料产品，该产品包括：
基于石油的组分；以及
产生自脂类的生物柴油组分，所述脂类是从得自于废水的污泥中提取的。
35.如权利要求34所述的生物柴油燃料产品，其中所述脂类包含从来自废水流体的污泥以及从其后处理过的废水流体所产生的污泥中提取的脂类。
36.如权利要求34所述的生物柴油燃料产品，其中所述污泥包含选自漂浮浮渣、撇取的残余物、粗砂、初级污泥、沉降污泥、二级污泥、生物固体及其组合的污泥。
37.如权利要求34所述的生物柴油燃料产品，其中所述废水污泥来源于选自市政废水生物处理厂、工业生物处理厂、来自动物饲养场的肥料保存设备、动物饲养场中处理废水的生物处理系统、化粪池废水及其组合的流体来源。
38.如权利要求1所述的方法，其中对所述含有脂类的异源提取物进行进一步处理从而产生生物柴油。
39.如权利要求1所述的方法，其中对所述富含脂类组分的分离后剩余的所述污泥组分进行进一步处理从而提取其它有价值的化学物质。
40.如权利要求39所述的方法，其中所述其它有价值的化学物质包含基本上无脂类的蛋白。
41.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括对所述污泥组分进行氧化处理的步骤从而改变所述污泥中含有的脂类的饱和度。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述的氧化处理包括选自臭氧化、过氧化及使用Fenton′s试剂的至少一种处理方法。
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