專利名稱：加工材料的方法和設備的制作方法
加工材料的方法和設備本申請是2009年11月19日提交的序號為61/262，715的美國臨時專利申請的非臨時申請，所述申請以引用的形式并入本文，并由此要求其優(yōu)先權。在此要求2009年11月19日提交的序號為61/262，715的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，所述申請以引用的形式并入本文。關于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的聲明不適用參考“微縮膠片附件”不適用背景專利號5，119，994和4，974，781的美國專利以參考的形式并入本文。繼續(xù)產(chǎn)生對適當?shù)牟僮骱蛷U料處理的增加的關注。已經(jīng)回收廢紙并將其用作制備紙產(chǎn)物的給料源。然而，回收紙的可利用性受制于從含廢紙的材料中回收、分類和清潔廢紙的經(jīng)濟意義，其需要將紙以產(chǎn)生源來分類并用發(fā)生器特別操作；用回收器指定收集特定分離的材料；并在收集后用回收器進行成分分離。廢塑料變得越來越重要，這是因為其在環(huán)境中對降解和分解具有非常長期的耐受性，并因為當制備塑料或后期焚燒塑料時產(chǎn)生的氣態(tài)化合物的危險性質。與廢紙相同，用于回收的廢塑料的回收、分類和清潔通常也需要將塑料以產(chǎn)生源來分類并用回收器指定收集特定的塑料，以使其可用作塑料工業(yè)使用的塑料源。長久以來已經(jīng)認識到，實現(xiàn)從通常伴隨著含紙廢料的外來污染成分中分離廢紙和塑料以及可回收金屬的方法是高度期望的。如果含紙和塑料的廢料是城市固體廢料，則這是特別正確的。城市固體廢料通常包含25%至60%的紙材料以及玻璃、金屬、碎布、食物廢料、塑料等的可變混合物。認為典型的城市固體廢料的成分組成如下表I
紙35%
金屬8.0%
塑料11.3%
玻璃5.3%
食物廢物11.7%
草屑12.1%
木材5.8%
皮革、織物和橡膠 7.4% 其他3.4%
總計100.0%
認為大量的含金屬、紙和塑料的廢料是填埋的廢棄物，導致紙和可回收材料的損失，并且用光了寶貴的地面空間。填埋的廢棄物也由于污染表面和地下水而威脅環(huán)境，并且存在著健康危害以及通過增加攜帶疾病的鳥、嚙齒目動物和昆蟲的數(shù)量而妨害公共利益。一旦在填埋的廢棄物中，城市固體廢料的有機部分降解以形成甲烷，尤其是形成從填埋廢棄物中易散的危險源，這是地球變暖的主要促成因素。該問題是不斷增長的問題。鑒于它們的存在，市政當局和工業(yè)持續(xù)產(chǎn)生了含紙和含塑料的廢料，并且這些廢料必須被適當處理。已經(jīng)考慮了多種方法作為填埋廢棄物的可用解決方法，例如焚燒、堆肥和制備源自垃圾的燃料。雖然焚燒能減少所需填埋廢棄物的量，但是其主要通過燃燒包含在廢料中的塑料和揮發(fā)包含在其中的諸如鋁的金屬來產(chǎn)生在空氣中釋放的不期望且有害的污染物。除了蒸汽和電流的能源銷售外，焚燒也產(chǎn)生少量的產(chǎn)生收益的產(chǎn)物，這取決于鄰近的用戶并受制于地方公共事業(yè)所設定的稅費，導致與焚燒設施有關的大部分成本落到試圖處理廢物流的公眾身上。
作為使廢料經(jīng)受微生物作用以產(chǎn)生類似土壤的材料的方法的堆肥被認為具有僅作為土壤調節(jié)劑的潛力。因為其包含相對較少的營養(yǎng)價值，因此堆肥不能比得上肥料。另夕卜，考慮到這些可以被吸收入植物并加入食物鏈，重金屬在堆肥中的潛在濃度可能是不可被接受的。從廢料制備的源自垃圾的燃料需要采取一系列步驟以從非燃性材料中分離出可燃性材料。分離導致若干分類方法，產(chǎn)生許多具有有限價值的低質量產(chǎn)物。制備的源自垃圾的燃料包括塑料并且潛在包含高水平的無機污染物，當燃燒時其產(chǎn)生釋放進入大氣的不期望其有害的污染物。由于在現(xiàn)有廢物處理方法中固有的問題，所以繼續(xù)需要處理廢料，并且需要回收目前損失的有價值的產(chǎn)物，亟需提供從含廢紙和塑料的材料中分離和回收組成部分的改進方法?，F(xiàn)有技術MSW回收系統(tǒng)在加壓和/或高溫環(huán)境中再漿化MSW的紙和紙板部分，增加了使用成本并升高了資本投資量?，F(xiàn)有技術系統(tǒng)MSW處理溫度超過220華氏攝氏度，其使用了加壓蒸汽或其他熱氣體，同時加入水以促進再漿化MSW中包含的紙和紙板，從而用于后期篩分。在這些現(xiàn)有技術系統(tǒng)中，在完全混合的MSW流的尺寸減小(或漿化)后，然后從諸如黑色金屬、鋁和玻璃的無機可回收物和塑料中篩分有機材料。現(xiàn)有技術的間歇式高壓釜和其他高溫恒定流處理系統(tǒng)通常在相對低至中等壓力(基本在大氣壓以上至100磅每平方英寸的規(guī)格)和中等溫度(220至400華氏攝氏度)的壓力和溫度下操作。這些高溫 和高壓力增加了現(xiàn)有技術系統(tǒng)的成本。目前，在許多國家(包括美國)中，對混合家庭垃圾(MSW)的壓力處理或高溫殺菌的沒有調整需求。因此，亟需低壓和低溫MSW處理系統(tǒng)以便使MSW分類和回收在美國的低傾卸費用區(qū)域以及全球貧窮國家為可商購的。盡管在附屬權利要求書中指出了下面顯示和描述的本發(fā)明的某些新的特征，然而本發(fā)明不旨在受限于具體的細節(jié)，因為相關領域技術人員應當理解，在所例示的裝置的形式和細節(jié)中及其操作中可以進行多種省略、修飾、替換和改變而不以任何方式偏離本發(fā)明的精神。本發(fā)明的特征不是決定性的或必不可少的，除非聲明為“決定性的”或“必不可少的”。概述“可漿化材料”是指當進行加熱、濕化或振搖或其任何組合時分解為漿狀團塊的那些材料?！俺鞘泄腆w廢物或MSW”是指家庭和輕商業(yè)垃圾，不包括建造或拆遷殘骸、大碼廢物(樹樁、樹干或大樹枝)、電子可回收物、家庭危險廢物(或其他工業(yè)或商業(yè)危險廢物)或大型家電(沙發(fā)、冰箱、洗衣機或其他大的器械)?！盎厥占垺笔侵副环纸鉃闈{狀物并 改造為器皿、包裝紙或記述材料的由纖維素纖維產(chǎn)品組成的所有那些材料。“塑料”是指有機、合成或加工材料，其包括模塑、澆鑄、擠出、軋制或層壓為物體或膜的樹脂、泡沫、膜、板和合金(復合材料)。本領域技術人員已知的作為“分離，，的條件發(fā)生在加工非均勻和可變尺寸的材料的轉筒或轉鼓中?！胺蛛x”是下述現(xiàn)象，即其中轉筒或轉鼓根據(jù)尺寸和密度導致不同尺寸和密度的材料分離并分層，并使轉筒或轉鼓中的最小且密度最大的顆粒遷移至材料塊的底部，并且使最大且密度最低的顆粒升至材料塊的頂部，而中間尺寸和密度的顆粒層被夾在二者之間?！胺蛛x”的結果是能夠使材料塊中部的顆粒從轉筒或轉鼓的反應環(huán)境中分開并且不被完全處理。一個實施方案包括將廢料引入裝配有轉筒或轉鼓的加工器。轉筒的內部能裝有一系列的翻轉物(upsets)、升降板或桶，導致當旋轉轉筒時要加工的材料高度攪拌。能夠通過旋轉內部轉筒來攪拌在其未被擾動的袋中的被引入加工器的廢料。能夠在繼續(xù)振動廢料時，用添加的水分和/或熱量來處理廢料。在一個實施方案中，轉筒可由軋制的金屬組成。在一個實施方案中，轉筒可由平板組成，并且板的數(shù)量由期望的容器直徑確定，例如由平板構建的八英尺直徑容器可以具有八邊形構型或八個相等尺寸的板，并且十二英尺直徑容器可以具有十邊形構型，其具有十個相等尺寸的板。較大直徑可以具有更多的用于裝配的平板。這樣的用于轉筒的平板設計應該增加攪拌并且可能降低容器裝配成本。在一個實施方案中，當操作繼續(xù)時，材料與添加的水分接觸以及攪拌導致可吸收水分的材料分解為其再漿化的形式，這導致廢料的總體積顯著減少。在一個實施方案中，與能夠至少對處理廢料袋產(chǎn)生隔絕效應的“干燥處理”狀態(tài)相比，添加水分直接增加了熱量向加工廢料的轉移。一個實施方案通常包括安裝在軸承上的柱形殼或轉鼓，以使筒或轉鼓圍繞其水平軸旋轉。轉筒的上端能夠具有接受要加工的材料的開口。轉筒裝有翻轉物、升降板或桶和位于其內部的螺旋狀臺階以促進放置在其中的材料攪拌以及轉筒內部的材料的直接移動。一個實施方案通過使用在轉筒內部多個位置上的翻轉物、升降板或桶克服了“隔離”和壓縮。能夠將升降板和/或桶連接于內部邊緣以避免轉筒內的配件限制流動或糾纏材料。通過桶移動轉筒內材料能夠與筒的旋轉以及由轉筒的傾斜角或離去角而導致的移動相應地發(fā)生。能夠通過升降板和/或每個桶抬起材料，這與筒的旋轉相應，然后在筒繼續(xù)旋轉時排出。這樣的方法傾向于通過導致加工材料徹底振搖來防止隔離。一個實施方案提供了在筒旋轉時向容器內部添加控制量的水分的方法，以增加滲透進入廢料的可吸收水分材料的熱量。—個實施方案提供了可操作地連接于轉筒的若干裝置和其他用于檢測操作的儀器，所述裝置例如水管和/或蒸汽管。在一個實施方案中，能夠在與水平成微小角度的方向傾斜轉筒，并且可使用連續(xù)螺旋結構以有助于恒流。在多個實施方案中，傾斜角度能夠為約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18和20度。在多個實施方案中，傾斜角度能夠在任意兩個上面列出的角度之間。在多個實施方案中，傾斜角度能在任意兩個上面列出的角度間變化。轉筒的上端能夠為水、蒸汽和能夠添加的其他材料的添加點。要添加的水的量對應于要加工的材料的量。水將傾向于被吸收入切碎的或未套袋的MSW，特別是水被吸收入廢物的紙和紙板組分，并且不在轉筒下端累積。一個實施方案提供了通過裝置來獨立加熱轉筒，所述裝置諸如為具有蒸汽、熱油或某些其他加熱介質的雙層外殼。在一個實施方案中，升降板、桶或翻轉物能導致轉筒中的材料的振搖增加。在一個實施方案中，桶能夠從一區(qū)到另一區(qū)互相錯開。桶的這種有效配置，由于桶更均勻地使材料升高，從而還能導致力更均勻地負載在轉筒的驅動和承重機構上。 在一個實施方案中，分離和回收組分的方法和設備，尤其是從MSW分離和回收漿狀紙、紙板和其他生源的材料、塑料、金屬以及可能的織物和玻璃的方法和設備。在一個實施方案中，能夠處理含紙和塑料的廢料并將其引入設備而不預先對廢物進行尺寸減小或分離和特定處理。在一個實施方案中，需要從廢物流除去某些物質，例如金屬線、大型織物、大型器械、拆毀的瓦礫(通常是指大型家電和建造/拆遷殘骸或C&D)等。在一個實施方案中，能夠初步用水分處理含紙的和含塑料的廢料以實現(xiàn)在可吸收水分的材料中30%重量比的最小水分含量，并且可吸收水分的材料的最佳水分含量為65%至80%重量比。不可吸收水分的材料，例如可存在的金屬、玻璃和塑料在水分添加計算中是忽略的。然后通過本領域技術人員熟知的適當方法振搖設備，在該情況下，通過旋轉以完成混合物振搖，從而使水分與廢料中的成分完全并緊密地接觸，因此實現(xiàn)紙和紙板成分的再漿化。可以以熱水的形式(即添加以實現(xiàn)期望水分含量)或者通過設備殼中的或設備內部安裝的熱交換器將熱量施加于混合物。然而，優(yōu)選地，將飽和蒸汽形式的熱直接注入旋轉容器內的混合物中。向反應中添加熱增加了反應速率。在一個實施方案中，能夠在水分的存在下實現(xiàn)再漿化，并通過適當添加熱量來影響再漿化時間。這導致混合物中多種的且不規(guī)則尺寸的紙成分的尺寸減小成為均勻漿狀物，并且能從混合物的非可漿化成分中分離的那些漿化成分的容積密度相應地增加。將諸如食物廢物的可漿化的多種成分部分地水解和漿化，并將其并入紙成分的漿化絨毛中。在一個實施方案中，完成再漿化后，能夠將加工的可漿化和非可漿化的成分用于分類設備。這樣的分類設備優(yōu)選包括對回收產(chǎn)物流有效的礦石篩、磁力分離器、渦流分離器、浮選室、光學分類系統(tǒng)和分揀臺。其他分類方法是本領域技術人員熟知的。在一個實施方案中，完成再漿化時，將材料體積壓縮為材料起始體積的約三分之一，并且進行再漿化過程。
在一個實施方案中，用管道裝備設備以促進添加水分直至材料混合物的必須濃度,并且添加熱量以增加反應速率。
在一個實施方案中，提供了接受基本未處理的含紙和含塑料的廢料并以連續(xù)單元操作完成廢料中可漿化成分的再漿化、由此產(chǎn)生容易從廢料所包含的不可漿化成分中篩分的均勻漿化產(chǎn)物的方法和設備。在一個實施方案中，該方法從含紙和含塑料的廢料中分離組分。該實施方案能接受具有廣泛變化特定的材料，例如紙、塑料、玻璃、金屬、食物廢物和被一同插入轉筒的其他材料。能夠完成材料與水分和熱的緊密接觸，由此實現(xiàn)紙和紙板材料的再漿化。作為定向滾揉的結果，再漿化材料分散在整個容器中。因為再漿化可漿化材料，實現(xiàn)了無規(guī)的大且奇異形狀的再漿化材料的尺寸減小。由于大且奇異形狀的可漿化材料的尺寸減小，所以不可漿化的成分沒有負面影響篩分的較大顆粒和表面?？蓾{化材料的漿化增加了那些材料的容積密度，進一步增加了其從其他成分的篩分?；厥盏脑贊{化產(chǎn)物能夠適于紙、紙板或塑料建造產(chǎn)品工業(yè)中的纖維回收；適于燃燒、氣化或熱解為高質量燃料，或者適于用作轉化為可再生液態(tài)生物燃料或特定化學品的給料?；厥盏牟豢蓾{化材料，例如塑料、玻璃、金屬、鋁和其他材料能適于回收為其生成品工業(yè)(producer industries);作為用于其他的產(chǎn)品制造業(yè)的給料原材料；或者能夠以通?？山邮艿姆绞?，由清潔填埋來處理這些材料中的任一種或 全部。在一個實施方案中，提供了環(huán)境壓力、低溫、恒流MSW回收系統(tǒng)，其基于提供更有效和高性價比的可替代間歇式和/或較高溫度MSW加工和回收系統(tǒng)的旋轉漿化單元和處理設備。在多個實施方案中，從蒸汽、電和水消耗以及其他相關生產(chǎn)成本的角度來看，該方法和設備能夠在比現(xiàn)有技術MSW回收系統(tǒng)顯著較低的資金和操作成本下進行充分加工。顯著降低資金和操作成本的一個原因是在不超過環(huán)境壓力的壓力下進行操作，其除去了對壓力容器的需要和成本，而該方法和設備仍然能夠通過在溫度的規(guī)定范圍內保持足夠的保留時間來將完全漿化紙和紙板成分，從而容易篩分和高度消毒混合MSW。在一個實施方案中，提供了方法和設備，其能夠加工MSW以用于分離傳統(tǒng)可回收物，例如黑色金屬、鋁、織物和塑料，其進一步將廢物流的分離和回收的生物質成分加工至特定程度，以用于多個生物質轉化技術應用。在多個實施方案中，MSW處理的特定應用能夠包括通過基于燃燒、氣化或熱解的系統(tǒng)來制備纖維素乙醇、丁醇、甲醇、合成汽油、合成柴油以及其他生物燃料或特種化學品、蒸汽和/或電力。在一個實施方案中，提供了方法和設備，其能夠用熱水浸透預切碎或未切碎的、混合MSW，并在環(huán)境壓力下，且以低溫加熱操作模式在旋轉、恒流容器中進行紙和紙板部分的再漿化。在一個實施方案中，能夠通過蒸汽對轉筒加熱。在一個實施方案中，能夠通過飽和蒸汽加熱。在一個實施方案中，方法和設備能夠包括在環(huán)境壓力下在預定保留時間內(例如最小30分鐘)使處理溫度保持在160華氏攝氏度至210華氏攝氏度。在其他實施方案中，處理溫度的下限能夠為環(huán)境溫度或更高，為約120華氏攝氏度、125華氏攝氏度、130華氏攝氏度、140華氏攝氏度、145華氏攝氏度、150華氏攝氏度、155華氏攝氏度和160華氏攝氏度。在最低溫度應用中，假設已經(jīng)回收了可回收物，則漿化的目的是生物質制備，從而用于下游轉化為乙醇、丁醇、甲醇、合成汽油或柴油、特種化學品或可回收的電力。在其他實施方案中，上限溫度能夠為約180華氏攝氏度、185華氏攝氏度、190華氏攝氏度、195華氏攝氏度、200華氏攝氏度、205華氏攝氏度和210華氏攝氏度。在多個實施方案中，該范圍的上限和下限溫度能夠為上面列出的溫度中的任意兩個。已確定的處理溫度的期望上限水平促使實現(xiàn)了高水平的消毒作用，同時進行紙再漿化操作，并且提供了比現(xiàn)有技術的高溫恒流或間歇式高壓釜系統(tǒng)更高的生產(chǎn)量和成本效率。在多個實施方案中，進入轉筒后的MSW的保留時間能夠為約10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘、35分鐘、40分鐘、45分鐘、50分鐘、55分鐘、60分鐘、65分鐘、70分鐘、75分鐘、80分鐘、85分鐘、90分鐘、100分鐘、110分鐘、120分鐘、130分鐘、140分鐘、150分鐘、160分鐘、170分鐘和180分鐘。在多個實施方案中，保留時間能夠在上面列出的保留時間的任意兩個之間。 在多個實施方案中，進入轉筒的MSW能夠為浸透的。在多個實施方案中，進入轉筒的MSW的浸透量能夠為約10重量百分數(shù)、15重量百分數(shù)、20重量百分數(shù)、25重量百分數(shù)、30重量百分數(shù)、35重量百分數(shù)、40重量百分數(shù)、45重量百分數(shù)、50重量百分數(shù)、55重量百分數(shù)、60重量百分數(shù)、65重量百分數(shù)、70重量百分數(shù)、75重量百分數(shù)、80重量百分數(shù)、85重量百分數(shù)、90重量百分數(shù)和95重量百分數(shù)。在多個實施方案中，浸透量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。在多個實施方案中，在進入轉筒后，在跨越預定的縱向距離內，MSW能夠被浸透至前面段落的任意浸透重量百分數(shù)(和/或浸透范圍)。在多個實施方案中，預定的距離能夠為I英尺、2英尺、3英尺、4英尺、5英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺、10英尺、15英尺、20英尺、25英尺、30英尺、35英尺、40英尺、45英尺和50英尺。在多個實施方案中，浸透量能夠在任意兩個上面列出的預定距離之間。在多個實施方案中，MSff的浸透量能為約10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90% 和 95%。在多個實施方案中，浸透量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。在多個實施方案中，在跨越轉筒的總縱向長度的預定百分數(shù)內，MSW能夠被浸透至向上數(shù)第二段落的任意浸透重量百分數(shù)(和/或浸透范圍)。在多個實施方案中，預定的縱向百分數(shù)能夠為 1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45% 和50%。在多個實施方案中，浸透量能夠在任意兩個上面列出的預定的縱向長度之間。在多個實施方案中，MSW 的浸透量能夠為約 15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%和95%。在多個實施方案中，浸透量能夠在任意兩個上面列出的浸透百分數(shù)之間。在多個實施方案中，該方法和設備能夠以小于或等于每分鐘2轉、4轉、6轉、8轉、10轉、12轉、14轉、16轉、18轉和/或20轉，通過旋轉提升和下降MSW(其能夠為水浸透的)來振搖連續(xù)的MSW。在多個實施方案中，旋轉能夠在任意兩個上面列出的量之間。在多個實施方案中，轉筒的或轉鼓的縱向長度“L”能夠為約25英尺、30英尺、35英尺、40英尺、45英尺、50英尺、55英尺、60英尺、65英尺、70英尺、75英尺、80英尺、85英尺、90英尺、95英尺、100英尺、105英尺、110英尺、115英尺、120英尺、125英尺、130英尺、135英尺、140英尺、145英尺和150英尺。在多個實施方案中，長度能夠在任意兩個上面列出的量之間。在多個實施方案中，容器直徑能夠為約4英尺、6英尺、8英尺、10英尺、12英尺、16英尺、18英尺和20英尺。在多個實施方案中，直徑能夠在任意兩個上面列出的量之間。
在多個實施方案中，旋轉容器的向下的坡度或斜度能夠為約I度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度和/或15度。在多個實施方案中，坡度或斜度能夠在任意兩個上面列出的量之間。旋轉容器的坡度和/或斜度能夠產(chǎn)生通過旋轉容器內部的可控且易操作的基本連續(xù)的側向(例如，通常為軸向)流動。在多個實施方案中，旋轉容器在向上構型中的坡度或斜度能夠為約I度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度或15度。螺旋結構可用于該構型以促進向上流動并促進期望的保留時間，同時升降板或桶仍然可以用于增加振搖。在多個向下傾斜的旋轉容器應用中，可以安裝與加工流成直角放置的導流板以增加保留時間。在多個實施方案中，旋轉容器能夠為水平的，并且螺旋結構用于促進期望的流速和相關保留時間，同時升降板或桶仍然可以用于增加振搖。許多美國銷售商不能支持在處理期間需要顯著水添加量的MSW加工系統(tǒng)。例如， I, 400噸/天構型的現(xiàn)有技術的MSW加工系統(tǒng)可能需要超過200，000加侖水/天，或者約150加侖/分鐘，24小時/天。在一個實施方案中，一個或多個螺旋壓機能夠用于從篩分MSW源的生物質中回收水，以便基本減少MSW處理加工中的總水消耗。使用從漿化MSW源的生物質中回收的循環(huán)水作為漿化水，添加至轉筒以顯著減少或消除漿化處理和可回收物回收所需的外部水量。在一個實施方案中，方法和設備基本防止了漿化MSW(同時在轉筒中被漿化和消毒)的干燥以促進紙和紙板的必要漿化并從漿化MSW基本回收水以再次用于轉筒。在多個實施方案中，方法和設備能夠從漿化MSW回收水。在多個實施方案中，排出轉筒的大型有機漿化MSW的平均水分百分數(shù)為約50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%和85%。在多個實施方案中，平均排出水分含量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。在一個實施方案中，能夠回收并加工排出轉筒的現(xiàn)有漿化MSW的水分的約一半，從而再次用于轉筒以組成漿化水。在多個實施方案中，從排出轉筒的漿化MSW中回收的水分量能夠為約 10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、115%和120%。在多個實施方案中，回收水分的量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。在多個實施方案中，回收水的量能夠高于必要的漿化水的百分之一百，因為輸入的MSW具有高水含量并且使用需要較少量的供給飽和蒸汽/水。在一個實施方案中，能夠通過對排出的漿化MSW起作用的機械脫水方法回收水分。在一個實施方案中，能夠使用螺旋壓機和/或離心機。在其他實施方案中，微粒干燥系統(tǒng)能夠用于分解和干燥漿化MSW(例如使用以引用形式并入本文的第6，024，307號美國專利所公開的“粉碎裝置”)。在多個實施方案中，水回收能夠與通過微粒干燥系統(tǒng)除去的水共同使用，并且能夠在漿化MSW的操作中回收這樣的回收水。在其他實施方案中，能夠使用回收冷凝物、溶解空氣浮選、膜過濾器和/或厭氧消化技術。在一個實施方案中，從筒排出時，能夠篩分當時漿化的MSW(在一個實施方案中)。在多個實施方案中，初始的過程熱部分保留在回收水中。在多個實施方案中，保留的過程熱的量能夠為約 10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%和95%。在多個實施方案中，保留的過程熱的量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。
在多個實施方案中，能夠從通過厭氧消化器的回收漿化加工水中獲取熱量，所述消化器能夠從加工水中除去有機物。在一個實施方案中，厭氧消化排放水的適當溫度(約100華氏攝氏度)能夠基本減少漿化期間轉筒所用的加工補充水所需的預熱量一在進入漿化用轉筒之前，所述加工補充水能夠加熱至約205華氏攝氏度。在其他實施方案中，厭氧加工導致回收漿化水為約80華氏攝氏度、85華氏攝氏度、90華氏攝氏度、95華氏攝氏度、100華氏攝氏度、105華氏攝氏度、110華氏攝氏度、115華氏攝氏度、120華氏攝氏度、125華氏攝氏度、130華氏攝氏度、135華氏攝氏度、140華氏攝氏度、145華氏攝氏度、150華氏攝氏度、155華氏攝氏度、160華氏攝氏度、165華氏攝氏度、170華氏攝氏度和175華氏攝氏度。在多個實施方案中，回收漿化水能夠在任意兩個上面列出的溫度之間。在一個實施方案中，通過厭氧消化從回收的水中除去的有機物產(chǎn)生甲烷氣體，其能夠用于部分向用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐供給燃料，并清潔回收水以繼續(xù)用于漿化MSW。可控的、低溫處理的另一優(yōu)勢是避免有機漿狀物的纖維素和半纖維素成分的晶胞結構結晶的能力。作為纖維素水解加工的潛在給料(以產(chǎn)生乙醇、丁醇、甲醇或合成汽油)， 在某些情況下，這樣的結晶是不期望的。當糖變得更難以分離和提取時，能夠通過高溫結晶顯著降低纖維素乙醇和其他纖維素特種化學品的加工產(chǎn)率。尋求用于水解類方法的纖維素給料的許多供應商可能對已經(jīng)暴露于較高溫度的有機給料較無興趣，例如源自較高溫度的間歇式高壓釜加工的有機漿狀物。在多個實施方案中，漿化MSW中的纖維素和半纖維素的晶胞結構的結晶量小于2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%。在多個實施方案中，結晶量能夠在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。MSff的低溫加工也避免了具有較低閃點的有機物的揮發(fā)。高溫系統(tǒng)揮發(fā)廢物流內的有機物，其可使回收工廠工作者暴露于吸入危險或潛在爆炸事故中。在高溫下加工也導致加工工廠的顯著增加的氣味問題和相關的較高氣味緩解成本，或者產(chǎn)生的蒸汽和/或氣味可以導致工廠停業(yè)，這是因為上述不安全的工作條件或鄰居的投訴。這樣的非必要揮發(fā)進一步導致回收的濃縮物的不期望的有機物污染，導致了高廢水處理成本。在多個實施方案中，方法和設備提供了低溫MSW漿化，并且分離避免了塑料收縮，并且雖然通過與滅菌相比有利的現(xiàn)有高溫MSW滅菌和回收技術來招攬顧客，但這樣的變化高度不利于塑料回收的努力。在高溫應用中，塑料褪色，并且將收縮且纏繞不期望的有機和無機污染物，減少價值并在某些情況下消除共同回收的可能性。轉筒處理系統(tǒng)能夠為形成解聚技術的良好候選，其促進從MSW中回收所有混合塑料，包括膜塑料和多余的氯化塑料，除了更加頻繁回收的且有價值的塑料，例如PET。使用這些新開發(fā)的技術應用，可以回收塑料以用于再次使用并且不用燃燒、氣化或熱解。因此，與現(xiàn)有技術系統(tǒng)相比，本方法和設備具有更好地分離高價值塑料的能力，并且應該導致較高水平的塑料再利用和增加的碳排放回避。附圖
簡述圖I是示出沒有螺旋壓機的操作的方法和設備的一個實施方案的總示意圖。圖2是示出具有螺旋壓機的操作的方法和設備的一個實施方案的總示意圖。圖3是具有連接的進料傳送器的轉筒的另一實施方案的側視圖。圖4是能夠用于本方法和裝置的轉筒的一個實施方案的接線框側視圖。
圖5是升降凹槽或翻轉物的一個實施方案的臺階樣式。圖6是圖4所示的轉筒的第一末端的放大的接線框側視圖。圖7是覆蓋的進料傳送器的一個實施方案的透視圖。圖8是覆蓋的出料傳送器的一個實施方案的透視圖。圖9是本方法和設備的可替換實施方案的總示意圖。 詳述本文提供了一個或多個優(yōu)選實施方案的詳述。然而，應當理解可以多種方式實施本發(fā)明。因此，本文公開的具體細節(jié)不應被解釋為限制，而是解釋為權利要求的基礎，并且解釋為教導本領域技術人員以任意適當系統(tǒng)、結構或方式使用本發(fā)明的示例性基礎。在一個實施方案中，能夠在脫袋裝置20中從垃圾袋除去MSW以便在可能附加的切碎和熱漿化水添加之前在金屬線/織物分類器30中分離較干燥的織物。因為下列因素中的一個或多個，在切碎和水添加之前的織物去除有利于總加工(I)由于除去高吸收織物，可以降低熱水添加速率和相關成本；(2)篩分將更有效，而沒有阻塞篩面的大塊織物；(3)塑料、黑色金屬、鋁分類系統(tǒng)將更有效而沒有濕織物干擾；(4)傳送系統(tǒng)將更有效，而沒有連接于切碎金屬的大塊織物和形成難以分離可回收團塊的其他織物；(5)由于較低的干燥成本和/或回收織物產(chǎn)物的干燥，增加了回收織物值；(6)在切碎和水添加之前，由于較大、較干燥和密度較低的織物物理特性，降低了織物分類的人工成本。在一個實施方案中，使用通常用于城市廢物加工市場的可商購切碎器(切碎機)40將MSW切碎至低于12英寸。對于本方法和設備，加工約30噸每小時的單個切碎機將充分地滿足700噸每日的標準。將切碎MSW引入傾斜傳送器，其提供了裝配有蒸汽噴射和熱水添加噴嘴的絕熱、輕微向下傾斜的給料傳送器50。該傳送器50將向轉筒100供給恒流的預切碎、浸透、預熱MSW。水添加能夠為約205華氏攝氏度并以約50%重量比的比例添加。傳送器50能夠為被覆蓋的傾斜皮帶輸送機。在一個實施方案中，轉筒100能根據(jù)基礎系統(tǒng)尺寸來使用，從而在24小時內加工約700噸的切碎的、混合家用MSW和一些或全部的約350噸的熱水添加量。在一個實施方案中，轉筒100的長度為約70英尺長，并且直徑為11英尺9英寸，其具有不銹鋼構造的主體。其能夠以約二(2)至六(6)度的向下斜度來橫臥地安裝在由150馬力至200馬力的液壓發(fā)動機或標準電動機驅動的輥軸承和齒輪上。在一個實施方案中，轉筒100能夠與水平方向呈輕微角度的傾斜。在多個實施方案中，傾斜角度105能夠為約I度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、12度、14度、16度、18度和20度。在多個實施方案中，傾斜角度能夠在任意兩個上面列出的角度之間。在多個實施方案中，傾斜角度能夠在任意兩個上面列出的角度之間變化。在另一實施方案中，由6至12個平的、焊接不銹鋼板組成的轉筒能用于基礎系統(tǒng)以在24小時內加工約700噸的切碎的、混合家用MSW?；诿恳活愃频暮附影宓母鱾€寬度，這種筒的直徑能夠為8英尺、10英尺、12英尺、14英尺或16英尺，或在上述值之間。該系統(tǒng)能夠以約二(2)至六(6)度的向下斜度來橫臥地安裝在由標準電機或液壓發(fā)動機或者由一系列聚氨酯輪胎和各自為25至75馬力的高達四個的分離傳動馬達驅動的輥軸承和齒輪上。這種特定系統(tǒng)提供了在一個這種傳動馬達臨時斷供時有利于繼續(xù)操作的多余傳動系統(tǒng)。傾斜傳送器和絕熱給料傳送器50能夠通過在旋轉容器100的給料末端110周圍密封的機械封條200從切碎機40將MSW傳送至轉筒100，其不允許進入筒100的多余空氣或來自良好絕熱且密封的筒100的熱量的損失。在一個實施方案中，當MSW沿筒100的縱向長度“L”運送時，轉筒100能夠沿其縱向長度絕熱以減少和/或最小化來自筒100內部的MSW的熱損失。絕熱是常規(guī)可行的，例如硅酸鈣絕熱。
在一個實施方案中，螺旋結構150從筒的進料區(qū)域110中將切碎的MSW初步移開3英尺至5英尺(深度“D”)，進入筒100并朝向轉筒100的主機筒130內部的升降凹槽160。這些凹槽160或升降板將提升現(xiàn)在浸透的MSW，并從11英尺9英寸直徑桶的高度降低材料以便最大化振搖并促進MSW中的所有紙和紙板的再漿化(分解)。這些不銹鋼凹槽160也被設計為具有彎頭163的特定角，以及總轉筒100的傾斜度，從而促進且調整通過不銹鋼轉筒100的緩慢漸進的流動，并確保最小30分鐘的保留時間。也可以添加一系列擋板以增加容器中的MSW保留時間，如果需要，可以防止短路或防止保留時間小于30分鐘。驅動系統(tǒng)300還使用可變速驅動，從而進一步控制振搖程度并保持最小保留時間。在一個實施方案中，轉筒100能夠在筒100的進料端110具有平行流蒸汽添加410，其通過由風箱250從轉筒100上部添加負壓抽取來朝向MSW出料端120進行抽取。出料端120能夠包括轉鼓出料124。在一個實施方案中，轉筒100能夠在筒100的出料端120具有對流蒸汽添加400，其通過由小型外部安裝的風箱250’從上述轉筒100進料端110添加輕微的負壓抽取來朝向MSW進料端110抽取，所述接近安裝筒100的進料端110安裝所述風箱250’ (這樣的安裝構型未顯示在圖I或2中，但是能夠通過將風箱250移至筒100的進料端110 —側來獲得)。在一個實施方案中，可以逆轉蒸汽添加和負壓抽取以便從容器的進料端最小化可能的蒸汽和熱損失，其中通過給料傳送器添加一些蒸汽和熱水?？梢曰厥招×空羝?，其在回收水加工系統(tǒng)內濃縮和回收。通過現(xiàn)有蒸汽系統(tǒng)500或提供的可移動鍋爐來提供飽和蒸汽添加，以在轉筒100內加工的MSW中保持180華氏攝氏度的最小溫度和210華氏攝氏度的最大溫度，阻止處理的MSW暴露于較高或較低溫度中。在初期，向絕熱傾斜傳送器50中的預切碎MSW引入熱水和蒸汽層的向上流以及通過轉筒100的對流蒸汽400是具有下述作用的設計組件，即在整個預定的最小30分鐘MSW漿化加工中保持相對較低的、前述范圍的溫度，從而在分離和包裝許多回收貨物之前使廢物的消毒最大化。在一個實施方案中，機械封條，例如轉葉密封裝置145可以添加至浸透/給料傳送器的上游端以更好密封系統(tǒng)防止熱損失。為了熱損失減少的目的，諸如轉葉封條140的第二機械封條可以添加至下降箱的底部。建議的裝有襯墊的轉葉封條的類型不允許在容器內形成壓力，除了為了促進通過容器的蒸汽流而施加在容器上的恒定真空。
在恒流轉筒100中的最小30分鐘的保留時間之后，能在末端120排出消毒的、漿化的MSW，通過另一機械封條145向下并進入下降箱并全部包含在絕緣傾斜傳送器60中，從而進一步保持最小溫度并且使得進入轉筒100的飽和蒸汽環(huán)境、給料50和排出60傳送器的多余空氣最小化。傳送器60能夠為覆蓋的傾斜皮帶輸送機。這種絕緣傾斜傳送器60將直接排入大型回轉篩500，其能整個容納在必要的水添加之后的上游切碎40和旋轉罐筒100。在一個實施方案中，回轉篩500能夠包括40英尺X 10英尺的桶。在一個實施方案中，主要的回轉篩裝置500能夠包括直徑為約10英尺的桶，并具有線性長度為40英尺的篩面。這種現(xiàn)有篩分技術將用于分離再漿化的紙和紙板，以及在方法和設備10操作期間尺寸未減小的來自較大可回收物和織物的其他多種小直徑(小于約I. 5英寸)有機和無機材料。較大材料能被600從主要回轉篩500傳送至第二篩分以及分別用于鐵634和鋁644分離的磁性630以及渦流640現(xiàn)有系統(tǒng)，并且用于塑料650的最終自動光學和密度分離。將塑料傳送至篩渣660。所有特大回收操作均使用了通常在“單一流”或“分離源”材料回收設施或MRF中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有城市固體廢物回收設備。然而，在這種特有新構型中，一部分公眾實現(xiàn)了可回收物的更高的總回收率，因為回收處理了全部的MSW流，而不是僅處理目前來源于由昂貴的路邊收集所分離的材料。這種來自所有混合廢物的可回收物的簡易且低成本的回收主要是由于通過在連續(xù)流旋轉處理筒內預除去干燥織物和完整漿化作用所促進的食品廢物、場地廢物以及再漿化紙和紙板的篩除。在一個實施方案中，如圖2所示，一旦篩分為1/2英寸以下，則常規(guī)可得的螺旋壓機900(或壓榨機)能夠用于使良好篩分的、源自MSW的生物質脫水。螺旋壓機900能夠使大型纖維有機漿狀物的水分含量從約75%的水減少至約45%的水，并回收濾液以用于處理并再用于轉筒100。從轉筒100中排出的高水含量漿化MSW，和大質量螺旋壓機濾液1000的即時處理和再利用對本方法和設備是重要的。向原MSW轉筒100給料添加熱水的另一確定的優(yōu)勢是加工的回收濾液實際上用作從混合家用和商業(yè)MSW回收的有機、大型纖維漿狀物的清潔水洗。在一個實施方案的方法和設備10’中，回收的螺旋壓機濾液1000開始包含約1%至5%的懸浮固體。將螺旋壓機濾液1000泵入溶解空氣浮選系統(tǒng)1050。在系統(tǒng)1050中，懸浮的固體和油漂浮在水箱/堰中，通過將微小氣泡引入水箱來從不期望的油和固體中有效地分離水(80%至90%)。油和懸浮的固體附著于氣泡并連同約10%至20%的水流一同溢出堰結構，并且通過離心機1100進一步加工，其中將進一步濃縮和回收懸浮的固體和油。這些固體通常是與食用油和其他有機油混合的粘土、沙子和玻璃細粉以及小的紙纖維，其可以被遞送至生物柴油提煉設施、氣化或熱解單元，或其他對環(huán)境負責的再利用。在一個實施方案中，能夠例如通過振動和/或多相篩選系統(tǒng)800在第二階段篩選來自回轉篩500操作的小尺寸篩屑510，其中最終的篩子能為常規(guī)可得篩子，例如IFE(Innovationen Fur Eistigssystem,來自奧地利)銷售的名稱為 TRISOMAT SCREEN 的篩子。在一個實施方案中，與來自離心機1100操作的離心機分離水混合的溶解空氣浮選系統(tǒng)1050中的底流水將被遞送至有氧或厭氧消化系統(tǒng)1200，從而用于高生物需氧量(BOD)和高化學需氧量(COD)的處理。通過前面的溶解空氣浮選系統(tǒng)1050的使用顯著降低該系統(tǒng)的1200成本，其中系統(tǒng)1050將通過回收懸浮的有機固體并特別是來自螺旋壓機濾液的油來開始BOD和COD降低的過程。某些厭氧消化系統(tǒng)中油的存在不利于微生物的健康，其清理了其生產(chǎn)甲烷時的水。通過生產(chǎn)這種甲烷氣體進一步緩和厭氧消化系統(tǒng)1200成本，其中生產(chǎn)的甲烷氣體1220能夠被用作方法和設備10的鍋爐燃料。在約100華氏攝氏度的升高溫度下排出消化器1200時，加工的濾液能夠貯存在罐1300中，同時可能添加來自可重復利用的發(fā)電、蒸汽產(chǎn)生或漿狀物干燥操作的廢熱。這是為了最小化或消除用于漿狀水熱交換器2100中的回收水加熱的原始蒸汽。 在一個實施方案中，可以使用反向滲透或可交換的消化系統(tǒng)，這不能由懸浮的有機固體或油和油脂來抑止，并且可排除溶解空氣浮選 或離心機系統(tǒng)的可能使用。在一個實施方案中，閉環(huán)蒸汽加熱系統(tǒng)2100能夠用于通過使閉環(huán)中的“清潔側”或“蒸汽側”液體(例如，冷凝物)從熱交換器2100返回至鍋爐給水罐2010來最小化鍋爐給水、補充水的消耗。通過熱回收處理的和回收的螺旋壓機濾液而得的熱量促進了熱交換器的“臟側”上的閉環(huán)，從而熱水輔助了 MSW的紙和紙板成分的漿化，在進行一次時，可以共同使用回收的螺旋壓機濾液。一旦熱交換器加熱至高于205華氏攝氏度，則向預浸透的、預熱的給料傳送器添加回收的漿化水2020，并且向進入CRTC的初始MSW進入點另外添加2030。在一個實施方案中，能夠在約205華氏攝氏度向給料傳送器和/或轉筒100的給料端110添加熱水2030，以開始消毒處理并浸透切碎廢物的紙和紙板成分，從而促進混合城市固體廢物的紙和紙板部分的漿化。通過簡單的塊料破碎機910 (每個螺旋壓機具有一個)破碎固體含量為約55%的壓縮的螺旋壓機900濾餅3010排放物，從而破碎螺旋壓機濾餅3010，并且從而供給松散的且分離的有機纖維并使小直徑無機廢料保持進入密度分離設備。在另一實施方案中，空氣噴射器可以用于使用過量空氣破碎螺旋壓榨機濾餅，所述過量空氣從該系統(tǒng)通過管道進入已經(jīng)用于鄰近密度分離設備(除粒器)915的高量灰塵收集系統(tǒng)。可以設計并制造通常用于割草的性質上類似于甩刀式割草機的甩刀式裝置，從而破碎螺旋壓機濾餅并促進了由除粒機密度分離進行的夾雜的致密無機物的分離。在一個實施方案中，在已經(jīng)使用塊料破壞技術之后，能夠將具有無機污染物的松散纖維給予振動篩傳送器1450。這種傳送器1450使用精細網(wǎng)篩除去不能通過后續(xù)的密度分離設備而除去的沙子、其他硅酸鹽和細粒度無機物，其有效除去了較大片的玻璃、電池、沙礫和其他無機污染物。這樣的細粒度材料對選定的密度分離設備是有問題的，因為其通過了篩面，所述篩面被設計為在其表面上傳送致密的無機物并且不使無機物從其通過。熱值將增加并且在諸如氣化和熱解的熱過程中殘余的含灰量將降低。這種振動篩分過程最終導致加工的生物質的無機含量顯著降低，超過了由干燥無機物去除系統(tǒng)所實現(xiàn)的前述可實現(xiàn)的水平，并且產(chǎn)生了許多形成生物質“轉化技術”所用的高度期望的不含無機物的生物質給料。在本方法和設備10的另一新的實施方案中，將通常用于從種子或谷物中密度分離石頭和沙子的氣體除粒器915用于從小尺寸篩子的較大密度、無機部分中機械分離脫水且現(xiàn)在輕質的有機生物質漿狀物。將源自MSW的生物質機械脫水至小于50%的水分在這種特定密度分離裝置選擇以及選定的空氣除料器中是所必須的，從而產(chǎn)生足夠的密度差異以從致密的無機廢物有效地分離潮濕有機漿狀物。這樣的用于分離的無機物包括破碎的玻璃、螺母和螺栓、沙子、沙礫、小電池或其他有害無機污染物。消毒的不含無機物的漿狀物現(xiàn)在是可得的，基于具體的轉化技術應用，其用于進一步的加工或直接用于生產(chǎn)可重復利用的能量、纖維素乙醇或其他纖維素特種化學品，例如丁醇、乙酰丙酸、糠醛、甲醇、柴油或甲酸。在一個實施方案中，具體的空氣干燥和生物質變形/尺寸減小技術，微粒機920 (或920’和/或920”)能用于選定的纖維素化學物制備所用的另外的尺寸減小和生物質變形。選定的尺寸減小和生物質變形技術改善了孔區(qū)域的表面并減少了結晶度，其減少或消除了通常用于生物轉化技術的更昂貴的給料預加工步驟。纖維素乙醇客戶也已表示生物質變形可能導致顯著降低的化學預處理和特定酶成本。由于微粒機920 (或920’和/或920”)設備的容量從纖維素和半纖維素結構和相關木質素粘合劑中更容易地取得和分離 糖，從而通過主動式(aggressive)機械尺寸減少和實際的纖維素結構破壞來極大地增加表面積。在轉筒100中開始并在微粒機920中再次開始的方法和設備10消毒也是供應商的主要增值點，所述供應商向他們的纖維素給料引入酵母或酶的特定應力，因為他們期望在他們自己的纖維素材料轉化之前消除給料中的所有生物活性。通過相關增加的每給定單位纖維素給料的產(chǎn)物產(chǎn)率來進一步補充所有上述節(jié)約成本的優(yōu)勢。微粒機920 (或920’和/或920”)是在生物質給料中減少顆粒尺寸的空氣/機械設備操作，并且其還能在細胞水平上進行生物質變形。這種系統(tǒng)可以被上述生物質變形的特定轉化技術供應商所使用，或者歸因于對獲得較高干燥固體含量的期望重點。微粒機920(920’和/或920”)可以促進諸如氣化或熱解的許多熱轉化技術的低干燥成本。這些生物質轉化技術可以用于生產(chǎn)可再生熱量和能量，或者用于通過氣體到液體的技術來生產(chǎn)可再生液體生物燃料或特種化學品。在無成本或極低成本下填埋廢棄物甲烷應該為可得的，基于氣體的干燥系統(tǒng)可以在諸如微粒機920 (或920’和/或920”)的電消耗氣體干燥系統(tǒng)上提供節(jié)約。廢熱的可利用性也可以導致廢熱干燥器的作用而不是某些應用中的微粒機。相對于運輸后勤、儲存考慮、氣力輸送、給料混合或生物質變形傾向，能夠基于期望的顆粒尺寸和期望的水分含量使用方法和設備10的最終步驟中的另外的干燥或生物質致密化系統(tǒng)。考慮到廢熱、填埋廢棄物氣體或消化甲烷的可能的可行性，能考慮所有可能技術應用。在另一實施方案中，可以在第二篩選系統(tǒng)800之后立即使用微粒機920(920’和/或920”)，以及添加至廢熱至微粒機920 (920’和/或920”)的補給空氣，以及添加用于微 粒機920系統(tǒng)空氣排放的排放空氣冷凝器930，從而利用微粒機的920干燥容量和微粒機的920容量以從具有較少懸浮的固體和油污染物的源自MSW的生物質中分離可回收水分。這種方法將用作消除螺旋壓機900、除塊設備(910)、密度分離器/除粒機(915)的手段，并且還用作顯著降低與溶解空氣浮選設備1050、離心機1100和厭氧消耗系統(tǒng)1200相關的水處理成本的手段。
在一個實施方案中，低溫轉筒100的運行允許從加工的MSW的有機漿狀物中篩分剛硬和膜塑料，并且將漿狀物用于許多形成熱轉化的技術。由于方法和設備10設計了有效分離無機物和塑料以及總漿狀物洗滌操作，所以熱技術應該傾向于較低的氯化物和硫磺化合物排放，并且產(chǎn)生的能量或生物燃料應該在最近頒布的RFS2聯(lián)邦法律下相當于100%可再生的。大部分源自現(xiàn)有MSW的用于能量生產(chǎn)的給料包括具有紙的塑料以及MSW的其他有機部分，從而增加熱值。方法和設備10使用了用于回收的塑料分離以替換粗制油或用于生產(chǎn)回收塑料產(chǎn)品(在某些情況中其另外取代木制產(chǎn)品)。在一個實施方案中，與低成本方法和設備10的運行有關的填埋廢棄物轉移將導致填埋廢棄物易散的甲烷排放的立即且顯著的減少，產(chǎn)生有害填埋廢棄物浙出物并將害蟲和鳥引入有機填埋廢棄物。也消除了與未加工垃圾的每日填埋有關的風吹廢棄物和氣味。金屬、玻璃、塑料和織物的回收和循環(huán)各自將以可變程度來促進溫室氣體排放減少?？赡艿?，由運行本方法和設備技術應用導致的溫室氣體排放的最大減少將使MSW的回收有機的生物質部分用于制備可再生能量或生物燃料以替代非可再生電力或液體運輸燃料。在一個實施方案中，環(huán)境壓力、恒流方法和設備10被特別設計為分離用于回收的所有傳統(tǒng)可回收物并且產(chǎn)生具體的源自MSW的不含無機物的生物質，以作為形成“MSW轉化技術”應用所用的給料。由于與恒流設計、可回收物的價值以及從昂貴運輸和填埋廢棄轉移大部分MSW有關的規(guī)模經(jīng)濟，所以對于這樣的形成生物質轉化技術應用而言，能夠以極低成本或零成本制備理想的均勻給料。由于上面列出的值，所以可以以固定價格提供方法和設備10加工的給料，持續(xù)超過10年的長合約期，其也歸因于現(xiàn)有的MSW收集后勤，極大緩和了未來給料成本的財務風險，并且可用于形成可再生能量和生物燃料工業(yè)。這種公共值的協(xié)同應該極大地增加了這套技術的快速開展并且在許多水平上對碳排放避免做出了顯著和重要的貢獻。轉筒100能夠旋轉安裝在支持輥171和173上。轉筒100的形狀通常為圓柱形，并且安裝以便可以在其軸上以任一方向旋轉。轉筒100能具有分別由輥171和173支持的接觸環(huán)170和172。轉筒100的入口端110和第二端120都能為約環(huán)境壓力。在一個實施方案中，轉筒100的典型旋轉速率為約I轉每分鐘、2轉每分鐘、3轉每分鐘、4轉每分鐘、5轉每分鐘、6轉每分鐘、7轉每分鐘、8轉每分鐘、9轉每分鐘、10轉每分鐘、11轉每分鐘、12轉每分鐘、13轉每分鐘、14轉每分鐘和15轉每分鐘。在一個實施方案中，旋轉速率能夠在任意兩個上面列出的旋轉速率之間。在一個實施方案中，轉筒100的典型旋轉速率為1/2轉每分鐘至30轉每分鐘；2轉每分鐘至30轉每分鐘、5轉每分鐘至25轉每分鐘、5轉每分鐘至15轉每分鐘，以及5轉每分鐘至10轉每分鐘，并且優(yōu)選地，這樣的旋轉速率促進了力在驅動裝置300上的均勻負載，其旋轉地驅動轉筒100。在一個實施方案中，可變(例如高/低)速率控制用于轉筒100，其能夠從低速率(例如從1/2轉每分鐘)改變旋轉速率至高速率(例如10轉每分鐘)。在一個實施方案中，旋轉速率能夠為無限可變的。在多個實施方案中，能夠振搖而不是旋轉轉筒100，其中筒100部分旋轉(S卩，具有振搖的跨度或擺動)但不是完全旋轉。在一個實施方案中，振搖的量為約15度、20度、25度、30 度、35 度、40 度、45 度、50 度、60 度、70 度、75 度、80 度、90 度、120 度、145 度、160 度、180度、200度、220度、240度和270度。在一個實施方案中，振搖的擺動在任意兩個上面列出的振搖擺動之間。在一個實施方案中，轉筒100從旋轉轉變到振搖，或從振搖轉變到旋轉。在一個實施方案中，能夠用傳動裝置180和182旋轉轉筒100。在一個實施方案中，傳動裝置能夠包括電動機180和適當連接于馬達180的適當?shù)膫鲃友b置182。能夠通過轉筒100在覆蓋的傳送器裝置50的第一端110裝載材料。裝載加工材料的方法包括延長到開口的傳送器，使用將材料倒入滑道/加料斗的運貨車、桶或盆和/或通過手動將材料倒入滑道/加料斗的滑道或加料斗系統(tǒng)。材料僅需要下落在轉筒入口 110的鄰近處。轉筒100的旋轉將導致材料被傳送至轉筒100的第二端120。
這種實施方案示出供給加壓水的加工水控制添加系統(tǒng)340，所述加壓水用于將加工水注入要處理的入口 MSW。另外，蒸汽系統(tǒng)320能用于將要處理的MSW加熱至期望的處理溫度。當通過蒸汽出口 322將蒸汽引入絕熱給料傳送器和筒100內部時，要加工的材料的加熱開始。在一個實施方案中，轉筒100的內部能夠裝備有螺旋狀臺階150以隨著旋轉轉筒100而促進材料的振搖和移動。在一個實施方案中，從轉筒100側壁在一定角度能夠抵消螺旋狀臺階150，以使來自轉筒的縱向中心的輻射線與相交的螺旋狀臺階成一定角，例如14度。在一個實施方案中，多個翻轉或升降桶160能夠連接于轉筒100的內部。升降桶160能夠包括第一區(qū)162和第二區(qū)164。第一和第二區(qū)162、164能夠與轉筒100壁呈角165 (其能夠為90度或其他角)。第一區(qū)162能夠同與其連接的第二區(qū)164呈角163。這樣的角163能夠為約I度至89度、約15度至85度、約20度至70度、約25度至65度、約30度至60度、約30至55度、約30度、約45度，或約60度。減小部分1750能夠為曲線或直線。在一個實施方案中，轉筒100的直徑需要為足夠體積容量以接受選定量的加工材料，增加的空間為約70%的轉筒100的內直徑容量，保留了使材料下降并在轉筒100旋轉時在轉筒100內混合的空間。在這種實施方案中，能夠通過增加其長度“L”或直徑向加工器10增加另外的加工容量。直徑與長度的比例為可變的并且取決于與轉筒動搖機械的尺寸和頻率相對應的給定時間內加工材料的量，從而確保材料完全混合。在一個實施方案中，然后將加工材料給予篩子以用于分離和回收可回收材料并進一步可能將其給予至壓實器。從加工材料或本領域技術人員顯而易見的加工材料的進一步加工中分離組分的其他方法和設備以及這些技術也可以用于從加工材料中進行產(chǎn)物回收，或用于從加工材料除去殘留物。這樣的容器中的工作流體不需要僅被限制為水。用于可替換實施方案中的一些流體的一些實例包括潔凈流體、反應氣體和液體、無水分氣體、冰凍液體和溶劑。這樣的設備能夠用于任意多種用途，其包括諸如紙漿、塑料樹脂干燥、咖啡豆烘烤或處理、事物處理或橡膠加工的這類事情。在一個實施方案中并且如圖9所示，將螺旋壓機濾液1000泵入水性消化器1200以處理這種廢水從而再用于漿化Rotopulper容器100內的紙和紙板，并且用于制備減少蒸汽鍋爐給料使用成本的甲烷1220。也通過洗滌器或分液罐1350將來自Rotopulper轉鼓蒸汽回收系統(tǒng)252的冷凝物遞送至消化器以進一步增加甲烷生產(chǎn)并消除來自Rotopulper容器操作的可能的蒸汽或氣味排放。這樣的廢水回收和處理加工的新用途極大地減少了水的使用，同時減小給予蒸汽鍋爐的非可再生設施的可能使用，并處理可能的氣味擔憂。在一個實施方案中，還如圖9所示,排出水消化器的螺旋壓機和Rotopulper冷凝廢水1210通過膜過濾器1230以處理可能的無機污染物。當生物消化器沒有除去氯化物或其他無機污染物時，這種方法不允許在基于這種消化器的廢水處理循環(huán)內形成廢水的無機污染。在其他廢水處理應用中，可以簡單監(jiān)測螺旋壓機濾液中的無機物污染物，直到污染物水平接近與最佳消化器操作相比的不可接受水平的毒性，并且該批次的廢水可以遞送至罐，以用于低流動蒸發(fā)處理從而除去無機污染。當成功除去無機物時，這種水將返回至漿化水循環(huán)，同時將另一批次的無機物污染的廢水遞送至罐，以用于低流動蒸發(fā)處理。這樣的低流動批處理促進了以低成本閉環(huán)形式恒流操作漿化系統(tǒng)、脫水設備和廢水消化器，直到高水平無機物污染引發(fā)旁通。這種方法極大地減少了高資本成本蒸發(fā)廢水處理系統(tǒng)的尺寸，有效地降低了總廢水處理資本和生產(chǎn)成本。在一個實施方案中，如圖9所示,使來自Trisomat完成篩(finish screen)800的特大篩810進行有色金屬回收，然后將其引入粉碎機44以用于將尺寸減小至小于1/2”。然后將切碎的紙和紙板以及小直徑致密的無機物再次引入螺旋壓機給料820，以用于脫水和隨后的密度分離。在這種方式中，當進一步加工特大Trisomat篩渣來將其再次引入非常適合的脫水和密度分離設備的給料時，在完成篩中制備少量殘留物。從回轉篩500將一些小尺寸篩屑510引入金屬分離520。通過簡單的塊料破碎機910來破碎壓縮的螺旋壓機900濾餅3010排放物，以便破碎螺旋壓機濾餅3010。濾餅3010進入傾斜的螺旋傳送器906，其通向振動傳送器1400。振動傳送器使材料均質化并用分離器板1410、1420均勻地將其分離。這些板將生物質流均勻分至三種空氣除粒機915密度分離裝置。將來自空氣除粒機的較重的分離1500傳送至壓碎機1510，其中進一步壓碎玻璃并將其從塑料和任意剩余的有機材料中分離，并將其傳送至玻璃篩/分級系統(tǒng)1520。然后儲存現(xiàn)在的分級玻璃聚集體970以運送至回收玻璃市場。還由振動傳送器，將生物質從空氣除粒機915、915 ’、915 ”、915 ”’分出，并將生物質引入循環(huán)960。 下列是引用數(shù)字的列表引用數(shù)字_描述
10設備 20開袋機
30金屬線/織物分類機
40粉碎機
44粉碎機50絕熱的傾斜傳送器(例如，被覆蓋的)
51內部
52傳送器長度
54入口
55壁
56覆蓋區(qū)
57片(蒸汽遏制片)60絕熱的傾斜傳送器(例如，被覆蓋的)
61內部
62傳送器長度
64出口
65壁
66覆蓋區(qū)
67片 100轉筒 102直徑 105傾角
110入口或給料端
120出口或出料端
124轉鼓出料
130主機筒
140機械封條
145機械封條
150螺旋結構
154螺旋結構端
160升降槽/桶
162第一區(qū)
163角
164第二區(qū)
165角
170輪胎/環(huán)
171輥
172輪胎/環(huán)
173輥
180驅動電機
182驅動齒輪
200機械封條250風箱
252轉鼓蒸汽回收
260風箱
300驅動系統(tǒng)
320蒸汽系統(tǒng)
322蒸汽到轉筒的出口
340水添加系統(tǒng)
342出口
344出口
346出口
348向轉筒的熱水添加
400對流蒸汽添加
410平行或相同流向蒸汽添加
500大回轉篩
510小尺寸篩
520金屬分離
600傳送器
610大尺寸篩
620手動分類
625織物
630磁力分離器
634黑色金屬
640EDY分離器
644鋁
650塑料
660篩渣
700壓實器
720料堆 800篩分系統(tǒng)(完成篩/TRISOMAT)
810送至粉碎機的大尺寸物體820返回螺旋壓機入口的切碎物
900螺旋壓機
902壓機濾液
906傳送器(螺旋和傾斜)
910破碎機/塊料破碎機
915密度分離/空氣除粒機
920微粉磨(例如，KDS系統(tǒng)) 930水提取系統(tǒng)/排出空氣冷凝器
960循環(huán)生物質
970猶環(huán)玻璃聚集體
1000螺旋壓機濾液
1050溶解空氣浮選系統(tǒng)
1100離心孤
1140分液罐
1150水^
1200厭氧消化系統(tǒng)
1210水
1220甲烷
1230膜過濾器
1300循環(huán)罐(例如，循環(huán)水罐)
1350洗滌器或分液罐
1400振動傳送器
1410分離器板
1420分離器板
1450振動篩傳送器
1500重量分離
1510壓碎機
1520破璃篩/分級
1750減少部分
2000閉環(huán)加熱系統(tǒng)(例如，可移動鍋爐系統(tǒng))2010鍋爐
2020蒸汽
2030水添加/蒸汽添加2040熱水添加
2050蒸汽添加
2100熱交換器
3010螺旋壓機濾餅除非另外聲明，本文公開的所有檢測均在陸地上的海平面上，在標準溫度和壓力下進行。除非另外聲明，所用的或意圖用于人類的所有材料都是生物相容的。應當理解每一上述元件或兩個或更多個在一起的元件也可以在與上述類型不同的其他類型的方法中發(fā)現(xiàn)有用的應用。沒有進一步的分析，前述將同樣顯示出本發(fā)明的要點，從現(xiàn)有技術的角度，其他人能夠通過應用現(xiàn)有知識容易將本發(fā)明的要點改為用于多種應用而不省略完全構成所附權利要求中所列的本發(fā)明的一般或具體方面的本質特征的那些特征。前述實施方案僅以實施例的方式表示；本發(fā)明的范圍僅受下列權利要求的限制。
權利要求
1.處理城市固體廢物的方法，其包括步驟 (a)提供在環(huán)境壓力下操作的轉筒； (b)將廢物供給至所述轉筒入口； (c)在所述轉筒內部漿化所述廢物； (d)從所述筒排出所述廢物；以及 (e)其中連續(xù)進行步驟“a”至“d”。
2.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“c”中，在環(huán)境壓力下將處理溫度在160華氏攝氏度至210華氏攝氏度保持預定的保留時間。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述處理溫度的下限約為環(huán)境溫度或120華氏攝氏度、125華氏攝氏度、130華氏攝氏度、140華氏攝氏度、145華氏攝氏度、150華氏攝氏度、155華氏攝氏度和160華氏攝氏度。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述處理溫度的上限約為180華氏攝氏度、185華氏攝氏度、190華氏攝氏度、195華氏攝氏度、200華氏攝氏度、205華氏攝氏度、210華氏攝氏度和215華氏攝氏度。
5.如權利要求2至4中任ー權利要求所述的方法，其中所述上限溫度范圍和下限溫度范圍在任意兩個列出的上限溫度或下限溫度的之間。
6.如權利要求2所述的方法，其中在步驟“c”中，在進入所述轉筒之后，所述廢物的保留時間為約10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘、35分鐘、40分鐘、45分鐘、50分鐘、55分鐘、60分鐘、65分鐘、70分鐘、75分鐘、80分鐘、85分鐘、90分鐘、100分鐘、110分鐘、120分鐘、130分鐘、140分鐘、150分鐘、160分鐘、170分鐘和180分鐘。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述保留時間在任意兩個列出的保留時間之間。
8.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“c”中，將進入所述轉筒的所述廢物浸透。
9.如權利要求8所述的方法，其中在步驟“b”中，進入所述轉筒的所述廢物的浸透量為約10重量百分數(shù)、15重量百分數(shù)、20重量百分數(shù)、25重量百分數(shù)、30重量百分數(shù)、35重量百分數(shù)、40重量百分數(shù)、45重量百分數(shù)、50重量百分數(shù)、55重量百分數(shù)、60重量百分數(shù)、65重量百分數(shù)、70重量百分數(shù)、75重量百分數(shù)、80重量百分數(shù)、85重量百分數(shù)、90重量百分數(shù)和95重量百分數(shù)。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述浸透量在任意兩個列出的浸透百分數(shù)之間。
11.如權利要求10所述的方法，其中在步驟“c”中，在進入所述轉筒后，在跨越預定的縱向距離內，將所述廢物浸透至約10重量百分數(shù)、15重量百分數(shù)、20重量百分數(shù)、25重量百分數(shù)、30重量百分數(shù)、35重量百分數(shù)、40重量百分數(shù)、45重量百分數(shù)、50重量百分數(shù)、55重量百分數(shù)、60重量百分數(shù)、65重量百分數(shù)、70重量百分數(shù)、75重量百分數(shù)、80重量百分數(shù)、85重量百分數(shù)、90重量百分數(shù)和95重量百分數(shù)。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述預定距離選自I英尺、2英尺、3英尺、4英尺、5英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺、10英尺、15英尺、20英尺、25英尺、30英尺、35英尺、40英尺、45英尺和50英尺。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述預定距離能夠在任意兩個列出的預定距離之間。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述浸透量能夠在任意兩個列出的百分數(shù)之間。
15.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“c”中，以約小于或等于I轉每分鐘、2轉每分鐘、4轉每分鐘、6轉每分鐘、8轉每分鐘、10轉每分鐘、12轉每分鐘、14轉每分鐘、16轉每分鐘、18轉每分鐘和/或20轉每分鐘來旋轉所述筒。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述旋轉在約任意兩個上面列出的量之間。
17.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“a”中，所述筒的直徑為約4英尺、6英尺、8英尺、10英尺、12英尺、16英尺和18英尺。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述直徑在約任意兩個上面列出的量之間。
19.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“c”中，在水平或向上應用的螺旋的幫助下，以約I度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度和/或.15度上傾或下傾定位或傾斜或水平定位所述轉筒。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述定位或傾斜在任意兩個上面列出的量之間。
21.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“d”之后，將螺旋壓機用于從源自MSW的、篩分的、漿化的生物質廢物中回收水。
22.如權利要求21所述的方法，其中在步驟“b”中使用所述回收的水。
23.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“d”中，排出所述轉筒的漿化廢物的水分的平均百分數(shù)為約 50%、55%、60%、65%、70%、75%、80% 和 85%。
24.如權利要求23所述的方法，其中排出水分含量的平均值在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。
25.如權利要求23所述的方法，其中回收并處理所述轉筒排出的所述漿化廢物中約ー半的水分以在所述轉筒中作為補充水再利用。
26.如權利要求25所述的方法，其中來自所述轉筒排出的所述漿化廢物的回收水分的量為約 10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、.95%、100%、105%、I10%、115%和 120%。
27.如權利要求26所述的方法，其中回收水分的量在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。
28.如權利要求I所述的方法，其中在步驟“b”中，在循環(huán)水中保留部分原始過程熱。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述保留的過程熱的量為約10%、15%、20%、25%、.30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90% 和 95%。
30.如權利要求29所述的方法，其中所述保留的過程熱的量在任意兩個上面列出的百分數(shù)之間。
31.處理城市固體廢物的方法，其包括步驟 (a)提供在環(huán)境壓力下操作的轉筒； (b)將所述廢物供給至所述轉筒的入口； (c)以連續(xù)操作在筒內部漿化廢物，其中將所述廢物保持在小于210華氏攝氏度的溫度下； (d)從筒中排出所述廢物；以及 (e)其中連續(xù)進行步驟“a”至“d”。
32.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“d”之后，從所述廢物中回收冷凝物，并將其返回至所述轉筒。
33.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“d”之后，從廢水處理中回收甲烷以用作就地蒸汽制備系統(tǒng)用的燃料。
34.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“d”之后，將至少部分的所述廢物送至產(chǎn)生螺旋壓機濾餅的螺旋壓機，并且將所述濾餅送至所述濾餅在其中破裂的機械塊料破碎機或空氣噴射器。
35.如權利要求34所述的方法，其中將所述破裂的濾餅送至除粒機以用于密度分離和除去小無機物或高密度塑料污染物，這能夠增加作為在生物或熱轉化為可再生能源或產(chǎn)物中的給料的源自MSW的生物質的值，所述可再生能源或產(chǎn)物例如蒸汽、電、生物燃料或特種化學品。
36.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“a”中，所述轉筒包括多個焊接金屬板，并且至少兩個聚氨酯輪胎電動驅動器可操作地接于所述筒以用于驅動系統(tǒng)備援電源。
37.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“d”中，將至少部分的所述廢物送至除粒機以從源自濕MSW的生物質中分離破裂的玻璃、沙礫、沙子、電池和其他非生物質物品。
38.如權利要求31所述的方法，其中在步驟“d”后，將所述廢物送至主動式Trisomat篩以用于預篩分的、源自MSW的生物質的最終篩分。
39.處理MSW的生物質或生物源部分以進行“生物質變形”的方法，其任選包括尺寸減少和解晶，從而通過生物轉化方法相對于液體生物燃料的產(chǎn)生來改善生物質的物理特性。
40.預分類和除去織物的方法，其在切碎和熱漿化水添加的添加之前用于改善漿化、篩分、可循環(huán)分類技術應用的效率。
41.如權利要求40所述的方法，其中與沒有預分類和除去織物的必要量相比，減少了添加至所述筒的水量。
42.如權利要求31所述的方法，其中回收并循環(huán)螺旋壓機濾出水以用于處理漿化水。
43.如權利要求31所述的方法，其中回收、處理和循環(huán)螺旋壓機濾出水以用于處理漿化水。
44.前述權利要求中任ー權利要求所述的方法，其中通過振動篩傳送器傳送破碎纖維，所述傳送器在引入至密度分離裝置之前從生物質纖維中基本除去小直徑、顆粒狀無機污染物。
45.基本如所公開和所描述的發(fā)明。
全文摘要
在環(huán)境壓力和低溫下加工包括城市廢物在內的材料的方法和設備，以及加工材料；所述設備包括加長的轉筒構型。
文檔編號B02C19/22GK102665921SQ201080052428
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2009年11月19日
發(fā)明者保羅·W·阿爾福德 申請人:保羅·W·阿爾福德