用于加工混合固體廢棄物的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】包含濕有機材料和干有機材料的混合物的固體廢棄物可以使用機械分離進行分離以產(chǎn)生富含濕有機物的濕有機流以及富含干有機物的干有機流。使用特別適合于所分離的濕有機流和干有機流的不同轉(zhuǎn)化技術(shù)分別將分離的濕有機流和干有機流轉(zhuǎn)化成可再生或可再循環(huán)的產(chǎn)品。
【專利說明】用于加工混合固體廢棄物的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被適配用于廢棄物再循環(huán)和轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及衍生自例如商業(yè)、工業(yè)、或生活垃圾的固體廢棄物的再循環(huán)以及轉(zhuǎn)化。
【背景技術(shù)】
[0002]商業(yè)、工業(yè)以及生活消費者產(chǎn)生了大量的需要以環(huán)境滿意的方式處理和處置的丟棄及廢棄產(chǎn)品(即，城市固體廢棄物)。傳統(tǒng)地，城市固體廢棄物(以下稱為“MSW”)通過填埋或焚燒來處置。然而，這些廢棄物產(chǎn)品處置方法污染了土壤、水以及空氣。環(huán)境限制以及住房的土地使用需求減少了填埋可用的地點的數(shù)量。
[0003]作為響應(yīng)，政府以及公眾已經(jīng)要求在任何可能的情況下應(yīng)該使用再循環(huán)系統(tǒng)來節(jié)約材料資源并且減少污染問題。已經(jīng)做出了努力來從廢棄物材料回收有價值的資源，例如玻璃、塑料、紙張、鋁以及鐵的和非鐵的金屬。例如，許多城市中的家庭被要求將其垃圾分類成可再循環(huán)物(例如，紙張、塑料容器、金屬容器和玻璃容器)以及不可再循環(huán)物。然而，不遵守以及未能遵守的的比率非常高。有些人根本不能將他們的廢棄物分類并且其他的將其錯誤的分類，他們或者將可回收的材料分類為廢棄物流或者用廢棄物材料污染了可再循環(huán)物流。不遵守和錯誤的遵守降低了與針對所加工的預分類廢棄物的再循環(huán)系統(tǒng)的運行有關(guān)的效率并且提聞了其成本。
[0004]一些再循環(huán)系統(tǒng)通過嘗試從混合廢棄物來回收可再循環(huán)的材料而試圖避免預分離的廢棄物的問題。然而，許多這些系統(tǒng)具有以高度勞動密集操作的傾向，同時提供了相對較低的可再循環(huán)物的回收率。
[0005]許多再循環(huán)系統(tǒng)的能量平衡是低水平的，在某些情況下是負的。一些再循環(huán)系統(tǒng)如此低效，以至于回收、運輸以及再循環(huán)可再循環(huán)的材料的過程與簡單地將垃圾填埋并且從原材料制造新產(chǎn)品所節(jié)省的能量相比消耗了更多的能量。在其他情況下，回收了如此少的可再循環(huán)的材料以至于廢棄物流處置問題實質(zhì)上未緩解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本披露涉及加工廢棄物的方法和系統(tǒng)，該廢棄物包括濕有機材料和干有機材料以及任選地無機材料的混合物。這些系統(tǒng)和方法將該混合固體廢棄物機械地分開以產(chǎn)生富含濕有機物的濕有機流以及富含干有機物的干有機流。對每個流分開地進行加工以將每個流的至少一部分轉(zhuǎn)化成可再生的或可再循環(huán)的產(chǎn)品。
[0007]這些分離的并且回收的濕有機產(chǎn)品和干有機產(chǎn)品構(gòu)成了能量轉(zhuǎn)化的高效原料。濕有機產(chǎn)品可以在厭氧消化器中消化以產(chǎn)生沼氣或者堆肥以用作土壤改良物。在厭氧消化器中產(chǎn)生的沼氣可以被壓縮或液化用作運輸燃料和/或可以用來產(chǎn)生電力或熱以便在現(xiàn)場使用和/或遞送到電力網(wǎng)和/或轉(zhuǎn)化成液體燃料。干有機材料可以進行再循環(huán)和/或作為有機生物質(zhì)燃料使用或銷售以產(chǎn)生熱和/或電。無機材料可以進行再循環(huán)和/或填埋。
[0008]將干有機材料、濕有機材料、以及任選的無機材料分離使下游轉(zhuǎn)化技術(shù)的效率最大化。例如，濕有機物能夠以更高的效率在厭氧消化器中得以轉(zhuǎn)化。將不易消化的干有機物和無機材料在裝載到消化器之前除去提高了可用于微生物培養(yǎng)和沼氣生產(chǎn)的體積。類似地，將濕有機物和無機材料從干有機物移除提高了干有機物的熱轉(zhuǎn)化效率，因為蒸發(fā)水份消耗更少的能量并且燃燒后材料產(chǎn)生更少的灰分。在其中從干有機物回收可再循環(huán)物的情況下，移除濕有機物和無機材料降低了分類過程中的負擔深度，由此允許分類設(shè)備適當?shù)夭⑶腋行У剡\行并且減少了對機器的磨損和損耗。此外，不可再循環(huán)的無機部分可以更容易地填埋，因為填埋材料的體積將更小并且更濃縮。
[0009]從不同的混合廢棄物流中有效地提取多種類型的可再循環(huán)的材料的需求是一種長期盼望但是未滿足的需求。行業(yè)不能從不同的混合廢棄物流提取相當比例的不同類型的可再循環(huán)材料在世界上許多地方已經(jīng)導致了熟知的政治運動，教育外行的人群將可再循環(huán)物在產(chǎn)生時間和地點進行手動分類并且然后處置是他們的責任。由于自然的人類行為，這些努力盡管可贊但是還沒有產(chǎn)生所希望的再循環(huán)以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)移率。絕大多數(shù)的可再循環(huán)廢棄物材料繼續(xù)被不充分地回收和/或使用。本文中描述的方法和系統(tǒng)通過使用被安排并且配置為有效地處理不同固體廢棄物流的機械裝置來有效地回收可再循環(huán)物滿足了的這種長期想要而未滿足的需要。此外，傳統(tǒng)的路邊住宅再循環(huán)項目以及商業(yè)再循環(huán)項目要求昂貴的并且污染性的分開的收集路徑和車輛。此外，在通過分開的車輛收集時，這些材料仍然需要被分離并且可再循環(huán)物在傳統(tǒng)的材料回收設(shè)施(MRF)中回收。這是高度低效并且昂貴的。
[0010]在本文中描述的系統(tǒng)和方法可以處理大量的高度不同的混合廢棄物材料。這些系統(tǒng)和方法可以有效地從未分類的混合廢棄物(例如，黑色垃圾箱MSW)、其中錯誤遵守很高的家庭分類的可再循環(huán)流(例如，藍色垃圾箱MSW)、以及其他類型的MSW，例如從零售店、光源制造、倉庫、辦公樓、等的不同商業(yè)廢棄物流，以及工業(yè)廢棄物流提取可再循環(huán)物。與已知的系統(tǒng)相比，本文中描述的這些方法和系統(tǒng)可以從不同的廢棄物流中回收顯著更大比例的不同類型的可再循環(huán)材料以及有機材料以便轉(zhuǎn)化為可再生燃料和能量。這種能力很大部分是由于機械分離使用機械分類機，例如破碎機、大小分離器、密度分離器和/或尺寸分類機將濕有機材料從干有機材料以及任選的有機材料中分離出，這產(chǎn)生了濃縮的、均勻的中間廢棄物材料流，可再生能量和可再循環(huán)物可以從該中間廢棄物材料流中機械提取。不像傳統(tǒng)的垃圾衍生燃料設(shè)備，本發(fā)明的這些方法和系統(tǒng)將廢棄物材料充分地分級并且展開以制備用于有效的轉(zhuǎn)化的中間流。
[0011]在此披露的實施例的這些以及其他特征從以下的說明和所附的權(quán)利要求書中將
變得更十分清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了進一步澄清本發(fā)明以上以及其他的優(yōu)點和特點，通過參照在附圖中示出的其具體實施例將提出本發(fā)明的更具體的描述。要理解的是這些附圖僅說明本發(fā)明的實施例并且因此不被認為是限制其范圍。本發(fā)明將通過使用附圖以額外的特性和細節(jié)來說明并且解釋，在附圖中:
[0013]圖1是用于將混合的干有機和濕有機廢棄物材料(以及任選地無機材料)轉(zhuǎn)化為更高價值的產(chǎn)品的機械系統(tǒng)的示意圖；[0014]圖2是示出用于加工干有機物的轉(zhuǎn)化選項的示意圖；
[0015]圖3是示出用于加工濕有機物的轉(zhuǎn)化選項的示意圖；
[0016]圖4是示出用于加工無機物的轉(zhuǎn)化選項的示意圖；
[0017]圖5是示出用于從混合固體廢棄物流中提取可再循環(huán)材料的方法的流程圖；
[0018]圖6根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出被適配為用于在通過密度分離固體廢棄物的系統(tǒng)中使用的空氣鼓式分離器的剖視圖；以及
[0019]圖7根據(jù)本發(fā)明的又另一實施例示出用于分離固體廢棄物的系統(tǒng)的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]1.引言
[0021]圖1是從混合固體廢棄物材料中產(chǎn)生可再生能量和/或產(chǎn)品的集成廢棄物加工和回收系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括混合固體廢棄物流的來源110。該混合固體廢棄物流包括至少10%的濕有機廢棄物材料以及至少10%的干有機材料以及任選地無機廢棄物材料。
[0022]將混合廢棄物材料110機械分類以產(chǎn)生濕有機物114和干有機物116，以及任選無機物118。將廢棄物材料在機械分離系統(tǒng)112中加工以產(chǎn)生適用于轉(zhuǎn)化成可再生能量和/或產(chǎn)品的多個單獨 分類的廢棄物部分。分別使用單獨的轉(zhuǎn)化過程131和139將至少一部分的干有機物和濕有機物獨立地進行加工。使用無機轉(zhuǎn)化技術(shù)135可以將任選無機物118轉(zhuǎn)化成可再生的或可再循環(huán)的產(chǎn)品。干有機轉(zhuǎn)化131特別適合于將干有機材料轉(zhuǎn)化成更高價值的產(chǎn)品并且濕有機轉(zhuǎn)化139特別適合于將濕有機物轉(zhuǎn)化為更高價值的產(chǎn)品。通過將濕有機物以及干有機物濃縮成單個的部分，與對混合固體廢棄物執(zhí)行相同的轉(zhuǎn)化處理相比，專用的轉(zhuǎn)化處理的效率遠遠更高。
[0023]分離系統(tǒng)112可以包括諸如輸送機、研磨機和/或破碎機、篩子、空氣分類器、磁鐵、渦電流分離器、分類器以及塑料分類機的部件，這些部件一起將濕有機材料與干有機材料分離。用于將濕有機物與干有機物分離的機械分類機可以包括研磨裝置、尺寸分類裝置、和/或密度分離器。
[0024]在將廢棄物材料110裝載到分離系統(tǒng)112之前，可以對廢棄物材料110進行手動分類以除去可能損害分離系統(tǒng)112的重金屬、混凝土和巖石物品；整體紙板；電子廢棄物和/或明顯有毒的廢棄物/化學品。手動分類通常是最低程度的。例如手動分類可以由同時將廢棄物材料裝載到分類系統(tǒng)112中的地面分類機的裝載機操作者執(zhí)行或者由一個或多個將明顯地有價值的物品從廢棄物流拉出的生產(chǎn)線操作員執(zhí)行。在一個優(yōu)選實施方案中，將小于40^^20^^10%或甚至小于1% (按重量計)的混合廢棄物流手動分類以除去可再循環(huán)物。
[0025]自動化系統(tǒng)的使用允許更高的吞吐量以及提高的燃料和/或可再循環(huán)物的回收。在一個實施例中，分離系統(tǒng)的機械分類機的吞吐量是至少2、5、10、20、50、或100公噸混合廢棄物/小時/單線和/或小于200、150、100、或50公噸混合廢棄物/小時/單線，或前述的吞吐量的上限和下限率的范圍。術(shù)語“單線”意在指代產(chǎn)生不同材料的單部分流的單個輸入線。
[0026]分離系統(tǒng)112產(chǎn)生具有低水份含量的干有機材料116。在一個實施例中，該分離產(chǎn)生具有小于30%的水份含量、小于25%的水份含量、小于20%的水份含量、或甚至小于15%的水份含量的干有機材料。值得注意地，這些水份含量可以從該分離系統(tǒng)實現(xiàn)而無需用干材料進一步干燥或與混合來稀釋該水份含量。
[0027]參見圖2，以第一轉(zhuǎn)化技術(shù)131將干有機物116轉(zhuǎn)化成可再生材料。該干有機物轉(zhuǎn)化可以用于回收可再循環(huán)物(步驟124)和/或用于燃料生產(chǎn)120?；厥湛稍傺h(huán)物124可以包括充分地分離材料以產(chǎn)生再循環(huán)商品107，該再循環(huán)商品可以在市場上銷售和/或轉(zhuǎn)化成再循環(huán)產(chǎn)品133。燃料生產(chǎn)120可以包括將干有機物轉(zhuǎn)化為液體燃料119、發(fā)電122、轉(zhuǎn)化為油121、或化學轉(zhuǎn)化109或一些其他形式的能量。
[0028]甚至在水份含量適度高時，由于水的均勻展開的分布，這種干有機燃料也可以是有利的。在一個實施例中，該分離系統(tǒng)112產(chǎn)生具有按質(zhì)量計小于5%的顆粒的的干有機材料，這些顆粒帶有大于40% (更優(yōu)選地大于30%或甚至大于25% )的水份含量。在一個實施例中，該干有機材料具有按重量計小于3 %、2 %，或甚至I %的顆粒，這些顆粒帶有大于40 %、30 %、或25 %的水份含量。
[0029]盡管所希望的是在分離時產(chǎn)生具有所希望的水份含量的干有機物部分，本發(fā)明還包括其中可以對干有機燃料進行干燥的系統(tǒng)。在一個優(yōu)選實施例中，使用廢熱諸如來自干有機物發(fā)電系統(tǒng)122和/或沼氣發(fā)電系統(tǒng)145 (圖3)的廢熱進行干燥。在一個優(yōu)選實施例中，僅使用廢熱進行干燥(例如，沒有燃燒燃料用于主要的干燥目的)。
[0030]在一個實施例中，本發(fā)明涉及在干有機部分中隨著時間的推移保持所希望的水份含量。隨著時間的推移保持相同的水份含量對于操作利用有機燃料的熱轉(zhuǎn)化裝置可能是重要的。分離系統(tǒng)112可以被操作從而最小化干有機材料116的水份含量的變化。在一個實施例中，在密度分離中可以將密度分類器上調(diào)或下調(diào)以捕獲更多或更少的濕有機部分，從而在干有機材料中保持所希望的水份含量。在一個實施例中，隨著時間的推移測量從分離系統(tǒng)112輸出的干有機材料并且將其輸入到被配置為控制分離系統(tǒng)112的一個或更多個部件的計算機，從而在干有機材料116中實現(xiàn)所希望的水份含量。
[0031]參見圖3，使用第二轉(zhuǎn)化技術(shù)139將濕有機物114轉(zhuǎn)化為可再生材料。該第二轉(zhuǎn)化技術(shù)可以包括厭氧消化，該厭氧消化通常通過在預加工134中加工濕有機物114并且在厭氧消化器126中消化該濕材料進行?？商娲?，濕有機物114可以在有氧消化器130中加工或者使用堆肥129進行轉(zhuǎn)化。來自厭氧消化器126的產(chǎn)品可以包括沼氣132或沼渣128。沼氣132可以使用調(diào)節(jié)141來調(diào)節(jié)或清洗并且隨后轉(zhuǎn)化成壓縮的天然氣143?？商娲兀託?32可以被用于發(fā)電145、被轉(zhuǎn)化成管道或工業(yè)氣147，或者被轉(zhuǎn)化成液體燃料(例如，通過費托合成法)。
[0032]可以使用固/液分離對來自厭氧消化器126或有氧消化器130的沼渣進行進一步加工以產(chǎn)生土壤改良物和/或液體肥料137。可以使用堆肥129對來自沼渣128的固體進
行進一步改良。
[0033]無機物118也可以被加工來產(chǎn)生可再生產(chǎn)品。加工無機物118的選擇傾向于很大程度上取決于材料的類型和可再生的市場距離系統(tǒng)100的位置的接近度。無機物可以被轉(zhuǎn)化成建筑材料153，該建筑材料153可以被用在混凝土中或作為土壤改良物?？梢詫⒉ＡМa(chǎn)品熔化并且再加工以生產(chǎn)再循環(huán)玻璃產(chǎn)品155。金屬傾向于具有高價值但是可能難以使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)提取。相比之下，本發(fā)明的高效的分離系統(tǒng)可以從材料諸如電子設(shè)備以及其他難以分離的不均勻廢棄物材料中回收再循環(huán)金屬產(chǎn)品157。
[0034]I1.干有機廢棄物與濕有機廢棄物的分離
[0035]使用機械分離將混合廢棄物流的組分分離以產(chǎn)生富含濕有機物的濕有機流以及富含干有機物的干有機流。圖5描述了示出用于從混合廢棄物中提取可再循環(huán)物和可再生物的示例過程140的流程圖。將干有機物與濕有機物分離的步驟152包括以下步驟的全部或一部分:(i)提供固體廢棄物流142，(ii)將固體混合廢棄物粉碎，(iii)按大小將廢棄物流分級146，按密度將廢棄物流分級148，以及機械分類150。
[0036]A.提供固體廢棄物流
[0037]在本文中所描述的方法和系統(tǒng)中使用的廢棄物流包括不同類型的固體材料的混合物。該廢棄物流包括可再生以及可再循環(huán)的材料，這些材料在與其他類型的可再生和可再循環(huán)垃圾分離后可以使用并且因此具有價值。在一個實施例中，該混合固體廢棄物可以是城市固體廢棄物(“MSW”)(即，廢物或垃圾)。MSW是一種廢棄物材料類型，該材料主要包括生活廢棄物，有時候加入由城市當局或城市當局雇傭的承包商或給定區(qū)域內(nèi)的商業(yè)和/或工業(yè)企業(yè)收集的商業(yè)和/或工業(yè)廢棄物。商業(yè)固體廢棄物是諸如通常從企業(yè)(例如辦公樓或企業(yè)機構(gòu))收集的廢物的類型的廢棄物。工業(yè)固體廢棄物通常在重型制造業(yè)中發(fā)現(xiàn)。MSW和商業(yè)廢棄物通常不包括工業(yè)有害廢棄物。該混合廢棄物可以是“黑色垃圾箱”廢棄物，其中廢棄物的源已經(jīng)執(zhí)行很少或沒有執(zhí)行可再生和可再循環(huán)材料的移出，或者替換地，混合廢棄物可以是可再循環(huán)的或“藍色垃圾箱”廢棄物，其包括可再生和可再循環(huán)廢棄物材料的混合物(也稱作“單流廢棄物”)。該單流廢棄物可以是商業(yè)或的或住宅的并且可以具有低或高的錯誤遵守。
[0038]混合廢棄物包含多種組分，這些組分只有在與其他組分分離時作為可再生以及可再循環(huán)材料具有價值。這些可再生的以及可再循環(huán)的材料可以包括一系列塑料；纖維材料，包括紙張和紙板；金屬，包括鐵金屬以及非鐵金屬例如青銅和鋁；玻璃；織物；橡膠以及木材。優(yōu)選地，該廢棄物流包括1、2、3、或更多種高價值的材料，包括但不限于紙張、塑料以及非鐵金屬中的一種或更多種。
[0039]盡管甚至小比例的這些材料可能是有價值的，然而將混合固體廢棄物流中的可再生物以及可再循環(huán)物與彼此以及與其他組分分離是極具挑戰(zhàn)性的。特別是需要分離兩、三、四種或更多種不同類型的可再生物以及可再循環(huán)物時尤其如此。
[0040]在本文中描述的方法和系統(tǒng)包括提供混合固體廢棄物流，該固體廢棄物流包括摻合的至少10%的濕有機材料以及至少10%的干有機材料。該混合廢棄物流還可以包括可能是可再生的或可再循環(huán)的或者是非可再生的以及非可再循環(huán)的無機材料。
[0041]在該流中可再生以及可再循環(huán)材料的量、回收的可再生以及可再循環(huán)材料的比例、以及可再生以及可再循環(huán)材料的價值對于通過機械化分類提取可再生以及可再循環(huán)材料的經(jīng)濟可行性具有重要影響(更大的價值是更希望的)。
[0042]在一個實施例中，混合廢棄物流包括至少10wt%的選自由下列群組的干有機廢棄物:3維常見的硬質(zhì)塑料、膜塑料、紙張、紙板、織物、橡膠以及木材。混合廢棄物流可以包括按重量計至少15 %、20 %、25 %、30 %、40 %、50 %、70 %或90 %的干有機材料以及按重量計小于90%、80 %、60%、50 %、40%、30 %、25%、20%、或15 %的干有機材料或任何前述上限或下限端點值的范圍。[0043]在一個實施例中，混合廢棄物流可以包括至少IOwt %的選自下列群組的濕有機材料:食品廢棄物(工業(yè)、城市、或家庭廚房廢棄物)、動物廢棄物(例如，糞便如人或其他動物糞便廢棄物)、或綠色廢棄物(例如，工業(yè)、城市或家庭草坪剪切物或樹木剪切物)。這種混合廢棄物流可以包括按重量計至少15%、20 %、25%、30 %、40%、50 %、70%或90 %的干有機材料以及按重量計小于90%,80%,60%,50%,40%,30%,25%,20%^ 15% 0
[0044]濕有機物與干有機物的比率通常取決于填料流。在某些情況下，濕有機物可以比干有機物更濃縮，或者反之亦然。然而，在許多情況下，由于食品廢棄物，濕有機流可能更普遍。在一個實施例中，濕有機流大于至少5%、10%、15%、20%、30%、50%、或70%，并且/或者按重量計大于40 %、50 %、60 %、或80 %的濕有機物是食品廢棄物。
[0045]在某些實施方案中，很大一部分的該廢棄物流可以是可再生或可再循環(huán)材料。至少一部分的廢棄物流可以包括可再循環(huán)或可再生材料?；旌蠌U棄物流可以包括至少2.5 %、5%、7.5%、或10%的可再循環(huán)塑料材料或小于60%、40%、20% (按重量計)或任何前述的重量百分比的上限和下限范圍的可再循環(huán)塑料材料。
[0046]混合廢棄物流可以包括至少5 %、10 %、15 %、20 %、25 %、或30 %的可再循環(huán)或可再生混合紙材料或小于80%、70%、60%、50%或40% (按重量計)或任何前述的重量百分比的上限和下限范圍的混合紙材料。
[0047]混合廢棄物流可以包括至少15^^25^^35%的可再循環(huán)或可再生干有機材料并且小于80%、70%、60%、50%或40% (按重量計)或任何前述的上限和下限重量百分比的范圍的干有機材料?；旌蠌U棄物流可以包括濕有機物、干有機廢棄物和/或無機廢棄物。在一個實施例中，混合廢棄物流中的濕有機廢棄物、干有機廢棄物以及無機廢棄物的重量百分比各自(彼此獨立地)是至少5%、至少10%、至少20%、至少50%、或至少75% (三個重量百分比的總和不超 過140% )。
[0048]在一個實施例中，混合廢棄物流可以包括至少0.5 %、I %、2 %、3 %、4%、5 %的可再循環(huán)金屬或小于30%、20%、15%、10%或5% (按重量計)或任何前述的重量百分比的上限和下限范圍的可再循環(huán)金屬材料。
[0049]在一個實施例中，混合固體城市廢棄物可以是未加工的城市廢棄物。例如，固體廢棄物流可以由城市垃圾收集過程直接提供?？商娲?，固體城市廢棄物可以被部分預加工(例如，由房主或企業(yè))以除去一部分的可再循環(huán)和/或可回收材料。例如，固體城市廢棄物可以來自于廣泛的住宅或商業(yè)廢棄物流，該廢棄物流包括排除通過再循環(huán)項目收集的源分離材料的剩余材料，在再循環(huán)項目中某些可再循環(huán)物和/或可再生物(例如，混合紙張、報紙、紙板、塑料、鐵金屬以及非鐵金屬和/或玻璃容器)的一部分已經(jīng)被移除(即，MSW可以是循環(huán)后的廢棄物)。
[0050]在任一情況下(即使用未加工的MSW或源分離的MSW的方法)，混合廢棄物可以被手動地預分類以回收并且去除難以破碎或研磨的、明顯有害的和/或特別大(即，容易分類的)以及具有高回收價值的物品。這種預分類可以在設(shè)施下端的地面(facility tipfloor)上在將廢棄物裝載到系統(tǒng)之前進行或者可以由專用的預分類線上的人員進行。例如，可以在預分類傳送帶上測量廢棄物，在那里手動勞動識別預分類的物品。通常，預分類物品將包括可能損害或造成對破碎機或研磨機過度磨損的物品。示例包括汽車發(fā)動機缸體、結(jié)構(gòu)鋼、輪箍、丙烷罐、混凝土塊、大巖石、等等。有害廢棄物優(yōu)選地在研磨之前被去除以避免污染混合廢棄物中的其他材料。明顯有害的廢棄物的示例包括溶劑以及化學品容器、油漆桶、電池、等等。
[0051]預分類也可以被用來移除容易從混合廢棄物流中挑出的特別大的以及有價值的物品。通常，在預分類中回收的可再循環(huán)物將是比加工流的負荷深度大若干倍的物品，使得它們?nèi)菀卓吹讲⑶冶挥行У厥謩右瞥?。例如，大硬紙板?例如瓦楞箱)、結(jié)構(gòu)性金屬件以及電子廢棄物(例如e廢棄物)可以在預分類中回收。以上描述的混合廢棄物流中的材料的百分比是指緊接其經(jīng)受粉碎和/或尺寸調(diào)整之前(即預分類之后)的廢棄物流的百分比。
[0052]如所提及的，本文中描述的方法允許材料從城市固體廢棄物機被械地分類，甚至是在廢棄物包括大比例的不可再循環(huán)的材料時。在一個實施例中，固體廢棄物流包括至少20 %、25 %、35 %、50 %、或75 %的一種或更多種低價值材料。低價值材料是使得高價值材料難以分離并且它們本身通常不是分離經(jīng)濟性的材料。在一個實施例中，該低價值材料可以選自由以下各項組成的群組:濕有機物、園林廢棄物、食品廢棄物、砂礫、小于I英寸的細料、浙青、混凝土、織物、木材、橡膠、膜塑料、PVC、箔、巖石、用過的消費者產(chǎn)品、低價值玻璃(離再循環(huán)器太遠的玻璃)、復合材料(例如，網(wǎng)球鞋)、其他在固體廢棄物中常找到的材料以及這些的組合。本文中描述的方法克服了長期需要但是未滿足的需求，從而在這些難以處理的廢棄物流中經(jīng)濟地回收(即機械地分類)所有或一部分有價值的可再循環(huán)物和/或可再生物。單獨的低價值材料能以至少5%、10%、15%、20%或更大的濃度在該固體廢棄物流中。
[0053]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，固體廢棄物流的成分在短時期內(nèi)基本上變化。在MSW中發(fā)現(xiàn)的所有可變性中，存在三種恒定的變化程度或百分比特征:密度、維度(2維或3維)以及水份含量。本發(fā)明部分地使用通過尺寸、密度以及維度分離的各種設(shè)備，并且然后將材料引導到通過材料類型(例如塑料的樹脂類型、鐵金屬、非鐵金屬、玻璃、紙張等)分離或回收的設(shè)備。為了本發(fā)明的目的，廢棄物流內(nèi)的特定類型的材料的百分比可以根據(jù)可接受的的工業(yè)標準進行計算，例如由加利福尼亞資源再循環(huán)和回收部門出版的2011廢棄物處置指南(也稱為“CalRecycle”并且之前稱為加利福尼亞綜合廢棄物管理委員會(California Integrated Waste Management Board),其通過引用合并于此(在 www.calrecycle.ca.gov/wastechar/YourData.htm#Stepl 以及與其相關(guān)的鏈接可得)。廢棄物流的最小采樣應(yīng)當包括分析至少2001bs并且在多個不同的天、周、和/或月的采樣的樣品。
[0054]B.粉碎
[0055]將濕有機物與干有機物分離可以任選地包括將混合廢棄物研磨或破碎。粉碎(例如破碎或研磨)可以提高其他加工過程(例如尺寸分離和密度分離)的效率。
[0056]粉碎的廢棄物將具有粒度尺寸的范圍。在一個實施例中，粉碎的廢棄物流具有16英寸或更小、14英寸或更小、12英寸或更小、10英寸或更小，或8英寸或更小的上限切割，或者大于I英寸、2英寸、4英寸或6英寸的下限切割，或者可以具有帶有任何前述的用于粉碎的廢棄物的上限與下限切割的上限與下限切割的分布。在一個實施例中，上限切割與下限切割的比率可以小于8、6或4。
[0057]任何特定的斷裂材料的尺寸分布通常取決于其材料特性。例如某些物品如運輸貨盤或輪胎將被研磨或破碎為相對較大的粒度尺寸。相比之下，易于破碎的脆性材料如玻璃以及易于粉碎的食品廢棄物在被破碎后將特別小。
[0058]被用來粉碎混合廢棄物流的破碎機或研磨機可以包括一個或多個包含多個切割頭的軸，這些切割頭可以將進來的廢棄物材料切割和/或破碎到選定的尺寸?？梢酝ㄟ^安裝有抵靠剛性刀片殼體的切割刀片或刀的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子將廢棄物材料研磨或破碎，然后它們通過該研磨機或破碎機掉落到篩籃(圓形穿孔板或鰭狀設(shè)計的網(wǎng)篩)。具有小于選定尺寸的研磨切割尺寸的材料通過篩子掉落并且被移動到該過程中的下一步驟。太大而不能穿過篩子的物體通常通過研磨機或破碎機反復地再循環(huán)直到它們被研磨成可以通過該篩子的尺寸。
[0059]在市場上可得到的許多固體廢棄物研磨機或破碎機可以或者適配為或者可以適配為用于粉碎初始固體廢棄物流。例如，北卡羅來納高點的維闊普蘭有限公司(Vecoplan, LLC of High Point, NC)制造了許多可以合并到該系統(tǒng)中并且在本文中所描述的方法中使用的固體廢棄物破碎機。
[0060]優(yōu)選地，來自粉碎裝置的粉碎的廢棄物被研磨或破碎到小于18英寸、16英寸、12英寸、10英寸、或8英寸并且大于2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、10英寸的尺寸，或來自任意前述上限和下限截止尺寸的范圍。在尺寸分離和密度分離之前粉碎混合的MSW粉碎將提高密度分離器的分離效率。
[0061]在本披露中，關(guān)于用于固體廢棄物的分離的方法和系統(tǒng)描述了多個粉碎和/或尺寸分級步驟。通常，這些步驟中的每個都具有相關(guān)的尺寸截止。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，分級的材料典型地表現(xiàn)出顆粒分布。任何具體部分的分布通常將包括高于或低于截止值的微不足道數(shù)目的顆粒。除非另外說明，上限截止數(shù)(例如16〃或更小、12〃或更小、8〃或更小、8〃至2〃的過尺寸的上限范圍)通常意味著在該特定部分中約90%的顆粒具有小于該截止數(shù)的尺寸，而該特定部分中約10%的顆粒將比該上限截止尺寸更大。除非另外說明，否則下限截止數(shù)(例如8"至2"的過尺寸的下限范圍)通常意味著在該特定部分中約90%的顆粒具有大于截止數(shù)的尺寸，而該特定部分中約10%的顆粒小于該下限截止尺寸。在某些實施例中，該截止值可以比90 %以及10 %更有效。例如，特定部分95 %或99 %的顆粒的上限截止數(shù)可以小于該上限截止數(shù)和/或該部分中的小于5%或小于1%的顆?？梢孕∮谠撓孪藿刂钩叽?。特定的截止數(shù)涉及特定部分，不是整個分布。根據(jù)廢棄物流，顯著比例的進料廢棄物流可以小于下限截止數(shù)和/或大于該上限截止數(shù)，不管該分離設(shè)備的效率。
[0062]C.尺寸分離
[0063]可以將粉碎的廢棄物運輸?shù)匠叽绶蛛x器，該尺寸分離器通過尺寸將混合廢棄物分級以產(chǎn)生兩個或更多個尺寸的廢棄物流(例如，至少一個過尺寸的以及至少一個尺寸不足的)。
[0064]可以進行尺寸分離以產(chǎn)生具有特別希望的粒度尺寸分布的尺寸廢棄物流，從而有助于密度分離并且產(chǎn)生富含特定的可再循環(huán)或可再生材料的中間流。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，可以對粉碎的廢棄物流進行分析以確定尺寸截止值，在這些截止值中該流的部分將不同類型的材料分離成不同的流，同時將相似類型的廢棄物流濃縮為稍微濃縮的流。此外，該尺寸廢棄物流可以通過產(chǎn)生具有窄顆粒分布的尺寸廢棄物流而進行優(yōu)化用于密度分離。
[0065]在一個實施例中，尺寸廢棄物流可以具有小顆粒與大顆粒的比率小于約10(即，上限截止值與下限截止值的比率具有小于約10的比率)的尺寸分布，更優(yōu)選地，小于約8、6或4。來自尺寸分離的不足尺寸部分可以具有小于約6英寸、5英寸、4英寸、3英寸或兩英寸并且大于0.5英寸、I英寸、2英寸、或3英寸的上部尺寸截止值,或任何前述的該上部尺寸切割的上限值與下限值內(nèi)的范圍。該上限部分具有的上限尺寸截止值可以小于16英寸、12英寸、10英寸、8英寸或六英寸,并且下限尺寸截止值可以大于2英寸、4英寸、6英寸、或8英寸，或任何前述上限截止值與下限截止值內(nèi)的范圍。
[0066]在本方法中可以使用的尺寸分離器的適當?shù)氖纠ň哂邢鹉z或鋼制盤的盤篩分離器、指形篩分離器、滾筒篩分離器、振動篩分離器、瀑布篩、震蕩篩、花盤篩、和/或其他本領(lǐng)域已知的尺寸分離器。
[0067]盤式篩使用一系列具有一系列附接的盤的滾動軸，其中盤之間的空間可以使得物體掉落通過。軸的滾動產(chǎn)生了在進來的材料向前傳送時對其攪拌的波浪狀作用。這種攪拌通過篩孔釋放了更小的材料并且不伴隨震蕩或堵塞。盤篩設(shè)計大大降低了操作過程中阻塞或抓取的可能性。本領(lǐng)域已知的滾筒篩、振動、或指形篩、瀑布篩、震蕩篩、花盤篩、和/或其他尺寸分離器也實現(xiàn)了相同類型的尺寸分離的目的，同時使用有些不同的工程設(shè)計。在本發(fā)明中有用的各種尺寸分離器通過在世界各地的許多不同的制造商可商業(yè)性地得到。例如，盤式篩、轉(zhuǎn)筒篩、振動篩以及瀑布式篩從北卡羅來納高點的維闊普蘭有限公司(Vecoplan, LLC of High Point, NC)商業(yè)性地得到。
[0068]D.密度分離
[0069]一種或多種尺寸廢棄物流可以通過密度進行分離以產(chǎn)生單獨地富含濕有機物、干有機物、和/或特定的可再生材料的中間廢棄物流。盡管不要求，然而密度分離優(yōu)選地在尺寸分離器下游的分離裝置中進行。下游密度分離允許對各個尺寸部分使用不同密度的分離器，這允許各個密度分離器針對具體的材料和流進行配置。可以對密度分離器單元進行校準以提供混合廢棄物流中具體材料之間的分離。密度分離可以被用來分離不同類型的材料，例如濕有機物、干有機物以及無機材料，由此在一種或更多種不同類型的可再循環(huán)和/或可再生材料中富集一種或多種特定的中間流。
[0070]在混合城市廢棄物流中，無機廢棄物、濕有機物、以及干有機物經(jīng)常顯示在特定范圍內(nèi)的密度。例如，干有機物具有的密度傾向于大于1.0磅/立方英尺并且小于12或15磅/立方英尺；濕有機物具有的密度傾向于大于8、10或12磅/立方英尺并且小于60、80或140磅/立方英尺；無機材料具有的密度傾向于大于80或140磅/立方英尺。因此通過相應(yīng)地設(shè)定密度分離器，可以基于密度分離濕有機物、干有機物和無機部分。類似地，具體類型的可再循環(huán)和/或可再生材料諸如木材和織物通常將落入某一密度范圍內(nèi)并且可以在中間廢棄物流中選擇性地富集。盡管前述的密度對于許多城市廢棄物流是有用的，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到本文中提供的技術(shù)可以用來分析任何廢棄物混合固體廢棄物流并且確定產(chǎn)生富集可再循環(huán)或可再生材料的中間廢棄物流的密度截止值。
[0071]在某些實施例中，可以使用一系列密度分離器來進一步將中間廢棄物流分級。在下游密度分離器中，密度截止值選擇為將該上游密度分離器中接收的下限部分亦或上限部分進行分級。在密度分離流上還可以使用另外的尺寸分離器。尺寸和密度分離被執(zhí)行直到中間流充分富集特定的可再循環(huán)或可再生材料并且是均勻的，從而允許使用機械分類設(shè)備有效地提取該可再循環(huán)或可再生材料。[0072]現(xiàn)在參見圖6，其示出被適配為通過密度分離城市固體廢棄物的密度分離單元的不例。圖6展不了空氣鼓式分離器200。該空氣鼓式分離器200包括輸入運輸機204、鼓風機206、轉(zhuǎn)鼓210、輸出運輸機222、重質(zhì)部分運輸機218以及輕質(zhì)部分運輸機226?；旌厦芏葟U棄物202在輸入運輸機204上被輸入。當該廢棄物材料202被加入時，它從運輸機202的末端落下，其中廢棄物202遇到了來自鼓風機206的運動空氣流208。
[0073]重質(zhì)部分216由于太重而不能被空氣流208提升而從混合廢棄物材料202分離。重質(zhì)部分因此下落到轉(zhuǎn)鼓210前并且落到重質(zhì)部分運輸機218上。相比之下，更輕的廢棄物被空氣流208提升并且攜帶越過轉(zhuǎn)鼓210并且被空氣流220亦或222攜帶向前。輕質(zhì)部分224從運輸機222的末端落下并且落到輕質(zhì)部分運輸機226上。如所希望的，這些機器是高度可調(diào)節(jié)的以改變重量密度分離系數(shù)。
[0074]重質(zhì)部分216與輕質(zhì)部分224的相對密度可以通過控制穿過空氣鼓式分離器200的空氣流來調(diào)節(jié)。穿過該鼓式分離器200的空氣的氣流的速度以及體積可以通過提高或降低風扇206的速度或通過開放或閉合閥門212來調(diào)節(jié)。總體而言，打開閥門212和/或提高風扇206的速度將攜帶更重的物體越過該轉(zhuǎn)鼓210，使得輕質(zhì)部分具有更高的平均質(zhì)量。類似地，關(guān)閉閥門212或減小風扇206的速度將引起重質(zhì)部分216具有更低的平均質(zhì)量并且輕質(zhì)部分224具有更低的平均質(zhì)量，因為僅有更輕的物體被攜帶越過該轉(zhuǎn)鼓210。適合于在本發(fā)明中使用的密度分離器包括但不限于空氣分離器(從德國東貝沃恩(Ostbevern)Westeria Fordertechnik GmbH可得)。盡管在圖6中展示的具體示例在某些實施例中是優(yōu)選的，然而也可以使用其他的分離器，包括不含轉(zhuǎn)鼓的密度分離器(例如重力/空氣分離器、風力移動裝置(windsifters)、風力移動裝置、空氣刀、等等)。
[0075]當進料到該密度分離器中的最大與最小物體的比率較窄時，如在圖6中展示的密度分離器工作最好。因此，優(yōu)選的是在本文中所描述的方法和系統(tǒng)中進料到密度分離器中的最大與最小物體的比率是約12比1、約10比1、約8比1、6比1、或約4比I。更優(yōu)選地，本文中所描述的方法和系統(tǒng)中進料到密度分離器中的最大與最小物體的比率是約6比I (即，其中上限截止值與下限截止值的比率在前述的比率內(nèi))。在一個實施例中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)被設(shè)計為將具有這些近似范圍內(nèi)的粒度比率的廢棄物材料提供到的這些密度分離器。
[0076]E.計量以控制流速和負載深度
[0077]任選地，該方法還包括計量整個系統(tǒng)中的尺寸分離的廢棄物流和中間廢棄物流以實現(xiàn)所希望的質(zhì)量流和負載深度。在一個實施例中，粉碎設(shè)備、尺寸分離器、密度分離器、和/或機械化分類機通過一個或更多個具有不同速度控制的運輸機進行分離?？梢栽O(shè)定不同的速度控制來通過粉碎設(shè)備、尺寸分離器、密度分離器和/或機械化分類機的質(zhì)量優(yōu)化流優(yōu)化，從而通過確保向各個裝置提供計量的并且均勻分布的材料來優(yōu)化從總系統(tǒng)回收的可再循環(huán)或可再生材料的品質(zhì)、純度、和/或價值?？梢允褂枚ㄎ辉谏嫌巍⑾掠?、或該系統(tǒng)的一個或更多個部件內(nèi)的一個或更多個傳感器來監(jiān)控該可再循環(huán)或可再生材料的分離效率、效力、分離純度和/或回收率。然后這些值可以被用來優(yōu)化或最大化該系統(tǒng)中的一個或更多個參數(shù)，例如回收的可再循環(huán)或可再生材料的回收品質(zhì)、純度、和/或價值?？梢员挥脕砜刂茝U棄物流流速的傳感器的示例包括水平傳感器，例如但不限于光學傳感器和/或超聲傳感器，這些傳感器測量在運輸機上和/或計量裝置的上游積累的材料的高度和/或測量傳送帶上的開放空間。傳送帶、計量裝置或其他種類的設(shè)備可以使用傳感器數(shù)據(jù)被加速或減速以確保在傳送帶、或在一件處理設(shè)備中或通過該處理設(shè)備(例如尺寸分離器)和/或本文中描述的系統(tǒng)的任何其他部分實現(xiàn)流速或所希望的負載深度。其他傳感器包括通過積累超過一個所希望的水平(例如高度)的廢棄物流物理致動的機械開關(guān)，其啟動該機械開關(guān)以提供隨后可以被用來調(diào)節(jié)流動或負載深度的信號。所有計量設(shè)備，包括步行板(walkingfloor)、運輸機；計量鼓；破碎機和研磨機；空氣轉(zhuǎn)鼓式分離器；所有類型的篩子；振動進料器；計量進料器桶；負載調(diào)平器；以及其他此類裝置的速度可以通過控制系統(tǒng)和其他裝置控制和調(diào)節(jié)以便適當?shù)赜嬃客ㄟ^本發(fā)明的所有部分的材料。在某些實施方案中，該計量對于從混合固體廢棄物中獲得所希望的可再循環(huán)或可再生材料的高回收率和純度可能是關(guān)鍵的。
[0078]這些系統(tǒng)和方法可以包括使用多個傳感器并且計量運輸?shù)蕉鄠€分類裝置的廢棄物材料的流速和深度負載。盡管不要求，然而優(yōu)選的是每個分類裝置具有與其相關(guān)聯(lián)的的傳感器并且該傳感器可以被用來獨立地控制這兩個或更多個分類裝置的計量。例如，水平傳感器或流速傳感器可以鄰近3維分類機、光學分類機、渦電流磁選機等任何組合的入口被定位。
[0079]II1.可再生材料的轉(zhuǎn)化
[0080]分別使用第一和第二轉(zhuǎn)化技術(shù)分別將分離的干有機流和濕有機流轉(zhuǎn)化為可再生的產(chǎn)品?？梢允褂萌魏螖?shù)目的轉(zhuǎn)化技術(shù)來加工在分離系統(tǒng)112(圖1)中產(chǎn)生的任何數(shù)目的、分離的、富集的中間廢棄物流。第一和第二轉(zhuǎn)化技術(shù)是不同的技術(shù)，與單一的轉(zhuǎn)化技術(shù)相比，這允許這些技術(shù)被選擇為更適合用于分別轉(zhuǎn)化濕有機物或干有機物。例如，干有機物可以被轉(zhuǎn)化為垃圾衍生的燃料，該燃料比包括濕有機物的材料消耗更少的能量，并且濕有機物可以在厭氧消化器中更有效地轉(zhuǎn)化，而沒有干有機物和無機物。
[0081]A.干有機材料的轉(zhuǎn)化
[0082]可以使用任何數(shù)目的干有機轉(zhuǎn)化技術(shù)將干有機部分轉(zhuǎn)化成可再生產(chǎn)品，例如垃圾衍生的燃料(RDF)或可再循環(huán)材料。適當?shù)霓D(zhuǎn)化技術(shù)的示例包括等離子體電弧熱轉(zhuǎn)化、汽化分級、熱解、生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化、塑料至油、沼氣至液體燃料(例如費托合成)、化學轉(zhuǎn)化過程(例如，塑料至化學的品)。
[0083]在一個實施例中，通過將干有機廢棄物加工成具有特別所希望的水份含量和BTU值而將該干有機材料轉(zhuǎn)化成垃圾衍生的燃料。在一個實施例中，干有機材料具有的BTU值是在從約4000到15,000的范圍內(nèi)，更具體地約為5000-10，000，并且甚至更具體地約為6000-8，000，并且具有如以上所述的水份含量。
[0084]可以將該垃圾衍生的燃料(RDF)壓縮以允許其運輸和/或在生物質(zhì)鍋爐中適當?shù)厝紵?。通常，壓縮的干有機材料116具有的密度在約0.51b/ft3-501b/ft3，更具體地約Ilb/ff3-301b/ft3,甚至更具體地約 21b/ff3-201b/ft3，并且最具體地約 31b/ft3-101b/ft3。
[0085]該RDF燃料可以壓縮形成小片或球粒并且可以通過任何裝置到一個地點，在那里使用該RDF燃料，例如但不限于可以使用該干有機材料加熱生產(chǎn)水泥的窯爐的水泥廠。
[0086]在一個優(yōu)選實施例中，該干有機材料不進行成粒并且以一種或多種轉(zhuǎn)化技術(shù)(例如熱轉(zhuǎn)化或發(fā)電)現(xiàn)場使用。當產(chǎn)生電能時，該電力可以在現(xiàn)場使用或者鏈接到地區(qū)電網(wǎng)上。因為電能是在本地產(chǎn)生的，因此這種電能更有價值，因為將在傳輸過程中損失非常少的電能。[0087]在一個實施例中，該干有機材料116可以用作生物質(zhì)鍋爐中的燃料來產(chǎn)生蒸汽并且驅(qū)動蒸汽渦輪機發(fā)電。生物質(zhì)鍋爐的一個示例在授予Furman的美國專利申請公開2009/0183693中進行了描述，將其通過引用而合并。
[0088]在一個實施例中，生物質(zhì)鍋爐可以被配置為使用流化進料(fluidized feed)點燃。干有機材料可以相對很輕并且容易流化以便在流化生物質(zhì)鍋爐中良好燃燒。這種類型的生物質(zhì)鍋爐與現(xiàn)場發(fā)電結(jié)合的使用節(jié)省了壓縮和/或成粒的成本，產(chǎn)生了鍋爐內(nèi)的有效燃燒，允許在當?shù)厥褂秒娏蛷U熱，由此將干有機材料的卡路里值最大化并且將碳排放最小化。
[0089]該干有機材料可以用在氣化過程中。氣化作用可以通過在高溫下(>700°C )將該干有機廢棄物(無需燃燒)與控制量的氧氣和/或蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生合成氣而實現(xiàn)。該合成氣可以進一步用來產(chǎn)生燃料。若干種不同的氣化方法可用于與不同的干有機廢棄物一起使用。適當?shù)臍饣鞯氖纠ú⒘魇焦潭ù矚饣?、流化床反?yīng)器、氣流床氣化器以及等離子體氣化器。
[0090]在一個實施例中，該干有機材料可以轉(zhuǎn)化為一種高價值的化合物(即，非烴的燃料)。例如，塑料盒橡膠可以通過催化裂化使用兩步蒸餾法轉(zhuǎn)化成聚苯乙烯；聚烯烴材料可以通過催化裂化形成并且聚對苯二甲酸乙酯可以從PETE中通過溶劑分解產(chǎn)生。用于產(chǎn)生這些高價值化合物的轉(zhuǎn)化技術(shù)從Gossler Envitec GmBH(德國)可得。
[0091]在又一個實施例中，分離的塑料，例如模塑料可以通過本領(lǐng)域已知的的塑料到燃料的轉(zhuǎn)化技術(shù)(通常是催化法和/或熱解法)轉(zhuǎn)化成液體燃料。干有機流的組分還可以通過消化轉(zhuǎn)化成沼氣。例如，紙類產(chǎn)品可以通過成漿并且然后通過厭氧消化而消化來生產(chǎn)沼氣，沼氣可以燃燒或使用適當?shù)姆椒?費希爾特羅普希法)轉(zhuǎn)化成一種液體燃料。
[0092]濕有機物可以部分地使用機械生物處理轉(zhuǎn)化，其中將濕有機物和干有機物壓縮并且允許釋放出水分而降低水份含量。然后可以使用一種或更多種其他轉(zhuǎn)化技術(shù)將干燥的有機廢棄物進一步加工。
[0093]本文中描述的方法還包括使用一種或更多種機械化分類裝置從中間廢棄物流中提取多種可再循環(huán)材料或可再生材料。所使用的具體的機械化分類裝置取決于有待提取的具體可再循環(huán)材料或可再生材料。
[0094]再次參見圖2，方法140包括⑴在第一步驟142中，提供包含可再循環(huán)的材料(例如紙張、塑料、和金屬(特別是非鐵金屬))的混合廢料流；(ii)在第二步驟144中，將該混合廢棄物流粉碎；(iii)在第三步驟146中將該混合廢棄物流通過尺寸進行分級以產(chǎn)生多個尺寸分離的廢棄物流；(iv)在第四步驟148中，將這些尺寸分離的廢棄物流的至少一部分通過密度分級以產(chǎn)生多個單獨富含一種或更多種可再循環(huán)材料的中間廢棄物流；(V)在第五步驟150中，使用一種或更多種分類裝置將該多個中間廢棄物流單獨地分類以產(chǎn)生可再生產(chǎn)品諸如但不限于可再循環(huán)的紙類產(chǎn)品、可再循環(huán)的塑料產(chǎn)品和/或可再循環(huán)的金屬產(chǎn)品。任選地，該方法可以包括計量和/或分布遍及過程140的任何或所有部分的尺寸分離的廢棄物流以控制質(zhì)量流和/或負載深度。在一個實施例中，該分類裝置可以是維度分類機，例如2維-3維分類裝置。2D-3D分類機的示例包括被配置為將二維物品與三維物品分離的沖擊式分離器和/或篩。可以串聯(lián)或并聯(lián)使用兩個或更多個沖擊式分離器和/或篩。維度分離器可以用于回收一種或多種彼此摻合的具有類似的密度但是具有基本上不同的維度特性(非尺寸)的材料。例如，在一個實施例中，該2D-3D分離器可以用來從通常是二維并且柔性的塑料膜和/或紙張中分離硬性塑料(它們傾向于是三維的)。包括膜和硬性材料的二維塑料通常具有小于1/8英寸的厚度。因此，2維材料被認為是2維的，因為它們的厚度遠遠小于其長度和寬度(例如小10倍或140倍)。此外或替代地，2D-3D分離器可以被用來將木材(傾向于更多是三維的)與織物(傾向于更多是二維的)。沖擊式分離器還可以將材料分離成硬性的和柔性的種類。
[0095]可以使用的另一種機械化分類裝置是光學分類機。光學分類機可以被配置為將紙張與膜塑料分離或?qū)⒉煌愋偷乃芰吓c彼此分離。例如，光學分類機可以被配置為從中間廢棄物流中回收HDPE和/或PETE。一個或更多個光學分類機還可以被配置為回收#1-7塑料和/或移除和/或回收PVC塑料。光學分類機還可以用來從富含小無機顆粒的中間流中分類出玻璃。存在許多類型的光學分類機技術(shù)，包括但不限于近紅外(NIR)、攝像顏色分類機、X-射線，等等。
[0096]光學分類機可以掃描中間廢棄物流并且確定正在分析的材料是否是特定類型的塑料、紙張、或玻璃。光學分類機在檢測具體材料時使用穿過噴嘴引導的空氣來噴射該目標/識別材料從而產(chǎn)生一種或更多種可再循環(huán)產(chǎn)品，例如可再循環(huán)PETE、可再循環(huán)HDPE、可再循環(huán)膜塑料、可再循環(huán)#3-7和/或可再循環(huán)紙類產(chǎn)品。
[0097]可以使用本領(lǐng)域已知的任何光學分類機。例如，在一個實施例中，該光學分類機可以通過使用照相機掃描自由下落的中間廢棄物流進行操作。該照相機檢測該材料并且然后空氣噴射可以在自由下落時迅速噴射該材料。還存在利用近紅外、X-射線和其他掃描技術(shù)來從混合流中分離目標材料的光學分類機。能夠以串聯(lián)或并聯(lián)使用任何數(shù)目的光學分類機。光學分類機制造商包括TiTech Pellenc、MSS、NRT以及其他。
[0098]B.濕有機材料的轉(zhuǎn)化
[0099]濕有機部分可以以一種或更多種最適合于具有高水份含量(例如大于25wt%或30wt%)水的材料的轉(zhuǎn)化技術(shù)進行加工。適當?shù)臐裼袡C流轉(zhuǎn)化技術(shù)包括濕或干消化，其包括厭氧消化、有氧消化和堆肥化。
[0100]參見圖1，分離系統(tǒng)112產(chǎn)生了濕有機材料114，該材料在厭氧消化126中消化。分離系統(tǒng)112可以使用任何厭氧消化,包括完全混合、平推流、和/或上流式厭氧消化。在一個優(yōu)選實施例中，厭氧消化系統(tǒng)126包括上流式厭氧消化器，并且最優(yōu)選地，該上流式厭氧消化器系統(tǒng)是感應(yīng)毯上流式厭氧消化器。感應(yīng)的上流式厭氧消化器包括水平隔膜，該隔膜增加了固體和細菌的截留并且減小了消化有機固體所需的液壓保留時間。
[0101]在一個實施例中，厭氧消化器的液壓保留時間是小于20天，更優(yōu)選地小于15天，并且最優(yōu)選地小于約10天。優(yōu)選地，厭氧消化系統(tǒng)126包括多個允許保養(yǎng)而不中斷總體運行的單獨的槽。優(yōu)選地，厭氧消化器包括單個槽中的產(chǎn)甲烷的以及產(chǎn)酸的細菌。
[0102]可以用來消化在本方法中產(chǎn)生的濕有機廢棄物產(chǎn)品的適當微生物消化系統(tǒng)可以在以下中找到:標題為 “Methods for removal of non-digestible matter from an upflowanaerobic digester” 的美國專利 7,615，155 ;標題為 “Induced sludge bed anaerobicreactor” 的美國專利 7,452,467 ;標題為 “Upflow bioreactor having a septum and anauger and drive assembly” 的美國專利 7,290,669 以及標題為 “ Induced sludge bedanaerobic reactor” 的美國專利 6, 911, 149 以及標題為 “Upflow bioreactor with septumand pressure release mechanism”的美國專利公開2008/0169231,將這些全文通過引用合并于此。
[0103]為了在消化器系統(tǒng)126中提供最佳的消化，可以使用如以上關(guān)于圖3討論的預加工消化器進料系統(tǒng)134。消化器進料系統(tǒng)1134可以包括用于減小濕有機材料的粒度的研磨機或破碎裝置。在一個實施例中，粒度減小到小于約I英寸，更優(yōu)選地小于3/4英寸，并且甚至更優(yōu)選地小于1/2英寸。消化器進料系統(tǒng)134還可包括將該濕有機材料的溫度提高以實現(xiàn)高于該消化器的操作溫度所希望的接近或在2V -10°C內(nèi)的溫度。此外，可以將水加入到該有機材料中以實現(xiàn)所希望的固體濃度。在一個實施例中，該溫度可以是中溫或高溫。在一個實施例中，該溫度是在從約110° F至約180° F的范圍內(nèi)，更具體地約120° F至約150° F。這些溫度可以使用來自使用現(xiàn)場的有機燃料和/或沼氣的發(fā)電現(xiàn)場和/或來自操作加熱爐的廢熱來實現(xiàn)。該加熱可以到進料系統(tǒng)134的部件或直接到厭氧消化器。
[0104]在一個實施例中，加入到該濕有機材料中的水從來自厭氧消化器系統(tǒng)126的流出物獲得。該消化器進料系統(tǒng)134可以產(chǎn)生一種濕有機材料的混合物，該混合物具有范圍從約5%至約40%的固體含量，更具體地范圍從約10%至約35%的固體含量，大約甚至更具體地約15%至約30%的固體含量。
[0105]如以上關(guān)于圖3所提及的，厭氧消化系統(tǒng)126或有氧消化系統(tǒng)130可以產(chǎn)生堆肥狀的產(chǎn)品(即，沼渣128)。可以將沼渣128直接脫水或干燥或通過有氧堆肥129進一步固化和/或以其他方式加工成高營養(yǎng)的土壤改良物137。在一個優(yōu)選實施例中，沼渣128具有降低的致病菌和/或降低的菌種含量(seed content)并且應(yīng)該盡可能不含無機材料，例如玻璃和塑料?？梢栽趨捬跸?26中使用高溫溫度，結(jié)合粗分離過程112以及消化器進料預加工134除去不希望的無機材料來生產(chǎn)高品質(zhì)的沼渣。沼渣128可以使用機械法131脫水并且使用沼氣發(fā)電系統(tǒng)145和/或干有機物發(fā)電系統(tǒng)122的廢熱進行干燥。在本實施例中，來自燃燒的廢氣可以直接加熱沼渣或者該廢氣可以間接地通過使用換熱器加熱沼渣。替代的干燥法包括厭氧堆肥129、太陽干燥、或空氣干燥。
[0106]如以上提及的，厭氧消化系統(tǒng)126可以產(chǎn)生沼氣132，該沼氣可以使用沼氣調(diào)節(jié)劑進行調(diào)節(jié)以除去雜質(zhì)和/或提高烴的濃度。沼氣調(diào)節(jié)141可以包括除去硫化氫、二氧化碳、水、和/或沼氣中常見的其他組分。氣體的調(diào)節(jié)可以通過將不希望的組分吸附到吸附劑(例如沸石)上進行。
[0107]調(diào)節(jié)的沼氣132可以加工成液體的或濃縮的燃料131。典型地，將沼氣132在一系列壓縮機中壓縮以實現(xiàn)所希望的壓力以便在運輸燃料中使用。壓縮并且調(diào)節(jié)的沼氣132可以在現(xiàn)場使用以便為傳統(tǒng)地使用柴油燃料的設(shè)備提供動力?？商娲?，壓縮并且調(diào)節(jié)的沼氣132可以被銷售或運輸，以便在常規(guī)的壓縮天然氣應(yīng)用中使用。在又一個實施例中，調(diào)節(jié)的沼氣132可以使用壓縮機和/或冷凍液化。液化的沼氣可以被出售或運輸用于常規(guī)的液化天然氣應(yīng)用中使用。調(diào)節(jié)的沼氣132還可以使用費托合成法轉(zhuǎn)化成生物柴油。
[0108]調(diào)節(jié)的沼氣132還可以在沼氣發(fā)電系統(tǒng)145中燃燒來產(chǎn)生熱和/或電能。沼氣發(fā)電系統(tǒng)145可以使用本領(lǐng)域已知的用于燃燒甲烷發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)145可以使用微型渦輪機或常規(guī)的內(nèi)燃發(fā)動機結(jié)合發(fā)電機和/或結(jié)合蒸汽發(fā)電機的熱氧化器。調(diào)節(jié)沼氣132可以改善沼氣132的燃燒特性以及發(fā)電系統(tǒng)145。然而，當該發(fā)電系統(tǒng)145被設(shè)計為燃燒低BTU沼氣和/或包含例如硫化氫的氣體的沼氣時，沼氣132可以在發(fā)電系統(tǒng)145中使用而無需氣體調(diào)節(jié)。
[0109]用于濕有機廢棄物轉(zhuǎn)化的其他技術(shù)的示例包括堆肥，其中允許濕有機物材料在氧氣的存在的情況下降解以產(chǎn)生具有有氧條件的堆肥。這項技術(shù)是能量密集的并且當希望獲得沼氣時不是優(yōu)選的。
[0110]濕有機物還可以在干消化作用中加工，其中濕有機物可以單獨地或結(jié)合其他干有機物或無機材料被置于消化器中，通過該消化器水份在低氧條件下通過材料滲出以產(chǎn)生厭氧調(diào)節(jié)。干消化產(chǎn)生的沼氣可以收集并且燃燒用于發(fā)電或轉(zhuǎn)化成一種液體燃料。
[0111]C.無機材料的回收
[0112]在一個實施例中，中間廢棄物流可以富含金屬，包括鐵金屬和/或非鐵金屬。為了提取非鐵金屬，可以使用渦電流磁選機。該渦電流磁選機可以回收非鐵金屬，例如鋁、青銅和銅?？商娲鼗蛄硗獾?，這些金屬可以包括鐵金屬并且一種或更多種磁性分離裝置可以被定位在整個系統(tǒng)中并且被配置為收集鐵金屬。磁性分離器的示例包括鼓式磁鐵、交叉帶磁鐵、天輪磁鐵(head pulley magnet),等等?？梢允褂霉鈱W分類機、不銹鋼分類機、紅外分類機、攝像分類機器、感應(yīng)分類機、金屬檢測系統(tǒng)、X-射線分類機等來將不同類型的材料彼此分離，以產(chǎn)生一種可再循環(huán)的產(chǎn)品。在本文中描述的方法和系統(tǒng)中產(chǎn)生的可再循環(huán)的金屬產(chǎn)品可以選自包括下列材料的群組:非鐵可再循環(huán)產(chǎn)品諸如鋁、青銅、和銅和/或其他金屬諸如鐵和/或不銹鋼。
[0113]在本文中描述的系統(tǒng)和方法的機械分級和分類對于提取高價值的廢棄物材料諸如非鐵金屬，以及紙張和塑料是特別有用的。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，這些物品特別難以(或?qū)嶋H不可能)從混合固體廢棄物提取和/或分類。常規(guī)的系統(tǒng)通常不能提取顯著部分的紙張或塑料和/或非鐵金屬，因為這些材料不能使用磁鐵提取。已知的是在傳統(tǒng)的混合廢棄物加工系統(tǒng)中使用磁鐵。磁鐵非常廉價并且可以在系統(tǒng)內(nèi)的多個位置使用從而使得其使用是經(jīng)濟可行的，甚至當磁鐵僅僅提取小百分比的鐵金屬時。然而，然而由于在混合固體廢棄物中發(fā)現(xiàn)許多不同的材料，因此從混合固體廢棄物中回收甚至鐵金屬是極其困難并且低效的?；旌瞎腆w廢棄物的典型條件，在它從收集車輛和/或運輸拖車清掃時，是使得簡單的磁性裝置將可能得到非常小百分比，低于20%的在該混合固體廢棄物流中包含的可得的鐵金屬并且以此方式回收的任何金屬將被該混合固體廢棄物中發(fā)現(xiàn)的其他材料高度污染，這些材料將被捕捉在該磁鐵表面與該所吸引的金屬物體(例如紙板、塑料、等)之間。相比之下，像可再循環(huán)的塑料、紙張以及非鐵金屬(例如，青銅)類材料經(jīng)常不能從混合廢棄物中提取，因為用于這些特定材料的分類設(shè)備不能如在這些系統(tǒng)中所配置的處理廢棄物流。盡管事實是非鐵金屬和許多分類的可再循環(huán)塑料典型地具有鐵金屬的高達5-15倍值，然而工業(yè)中通常僅使用用來從混合廢棄物中提取鐵金屬的裝置。此外，通過同樣常用的混合固體廢棄物條件來回收這些更高價值的可再循環(huán)物諸如紙張、塑料盒非鐵材料是困難的，因為此種可再循環(huán)物是如此完全地與混合廢棄物流中發(fā)現(xiàn)的大量的其他不可再循環(huán)的物品(例如，有機物，惰性材料、木材、織物、細料、等等)混合或隱藏在其中。另外，大部分的混合固體廢棄物，尤其是來自城市收集路線和多家庭住宅的廢棄物是存放在塑料袋中并且被丟棄的。將從混合固體廢棄物挑選的垃圾袋以某種方法手動打開并且隨后任何釋放出的可再循環(huán)物分離并且回收實際上在大多數(shù)不發(fā)達國家是成本高昂的。最后，最高價值的可再循環(huán)商品/材料(例如PETE塑料、HDPE塑料、#3-7塑料、鋁盒、不銹鋼、銅、青銅、混合的非鐵金屬)通常被發(fā)現(xiàn)，相對于總的混合固體廢棄物流，基于單獨的材料基礎(chǔ)占非常小百分比，在.1%至4%之間。沒有在本文中描述的大多數(shù)的或所有的部分(例如制備、尺寸分離、計量加入、均勻化以及分類)，從混合廢棄物流內(nèi)具有此種低可用百分比的材料分離這些高價值的可再循環(huán)材料幾部不能以經(jīng)濟可行的方法這樣做。在本文中描述的方法，提高了新穎的、有效的并且高生產(chǎn)量的解決這種廢棄物加工行業(yè)長期挑戰(zhàn)的方案。
[0114]D.可再循環(huán)和可再生材料的回收率。
[0115]本發(fā)明對于回收混合固體廢棄物流中存在的一種或更多種可再循環(huán)和可再生的材料絕大部分是特別有利的。這些方法可系統(tǒng)在高價值的可再循環(huán)物以非常低的濃度存在時是特別有用的。這些系統(tǒng)和方法允許加工混合的廢棄物流，比方來說“從甘草堆離挑針”。在一個實施例中，該混合固體廢棄物流可包括至少一種類型的濃度小于15%、小于10%、小于5%或甚至小于1%的可回收材料，其中該系統(tǒng)和方法被配置為回收具體可回收材料的至少50 %，至少70 %，至少80 %或甚至至少90 %。
[0116]此外，在本文中描述的方法和系統(tǒng)可以回收該廢棄物流中(按重量計)至少25%、50^^75%或90%的可再循環(huán)金屬，作為具有適合于銷售給可再循環(huán)金屬批發(fā)商的純度的可再循環(huán)金屬產(chǎn)品。
[0117]該方法可以回收混合廢棄物流中(按重量計)至少25%、50%、75%或90%的可再循環(huán)塑料材料，以產(chǎn)生具有適合于銷售給可再循環(huán)塑料產(chǎn)品批發(fā)商的純度的可再循環(huán)塑料產(chǎn)品。
[0118]該方法可以回收混合廢棄物流中(按重量計)至少25%、50%、75%或90%的可再循環(huán)混合紙類產(chǎn)品，以產(chǎn)生具有適合于銷售給可再循環(huán)混合紙張批發(fā)商的純度的可再循環(huán)混合紙類產(chǎn)品。
[0119]該方法可以回收至少25%、50%、75%或90%的可再循環(huán)干有機材料，以產(chǎn)生一種或更多種(例如1、2、3、4或更多種)可再循環(huán)或可再生的干有機產(chǎn)品。該干有機產(chǎn)品可以選自混合紙、3維塑料、膜塑料、織物以及木材的群組。
[0120]可以使用粉碎、尺寸分離、和/或密度分離來產(chǎn)生均勻的可再循環(huán)流，這些可再循環(huán)流基本上不含再循環(huán)的或使用的污染物，無需進一步從該混合廢棄物中存在的和/或作為可再循環(huán)商品銷售的其他類型的組分中分離。
[0121]可以在分離系統(tǒng)的現(xiàn)場或非現(xiàn)場使用不同的可再生材料和產(chǎn)品以產(chǎn)生可再生產(chǎn)品，例如塑料瓶、金屬零件、能量和/或用于進行本領(lǐng)域已知的任何制造過程以利用可再生的能量和產(chǎn)品的的熱量。
[0122]IV.分離混合固體廢棄物的系統(tǒng)
[0123]圖7示出可以被用來從混合廢棄物流中分離濕有機材料和干有機材料并且回收可再生以及可再循環(huán)的產(chǎn)品的系統(tǒng)300。在圖7中，將混合固體廢棄物，例如城市固體廢棄物計量加入到預分類運輸機302。計量加入可以使用計量轉(zhuǎn)鼓304和進料運輸機306進行，該進料運輸機接收來自步行板斗式給料機308的混合固體廢棄物。將運輸機302上的混合固體廢棄物輸送到破碎機或研磨機316。運輸機302上的混合廢棄物可以手動分類。例如，手工勞動者可以挑揀出大塊的紙板，這些紙板容易從大量的廢棄物中識別并且選擇。其他材料可以在破碎、研磨、或尺寸減小之前手動挑揀，包括大塊的經(jīng)處理的木材、電子設(shè)備廢棄物(例如e廢棄物)或可以有效地手揀出或者以其他方式便利地從運輸機302拉出的其他明顯有價值的物品。家庭有害廢棄物(HHW)也可以從運輸機302移除并且適當?shù)匕b并且移出到適當?shù)脑O(shè)施。挑出的紙板可以在桶310中收集并且分類或者打包并且運輸?shù)皆旒垙S。其他可再循環(huán)的材料，例如非鐵金屬以及鐵金屬和/或其他來源的可再生材料可以在桶312或常規(guī)的桶中收集并且分類。此外，有害的廢棄物可以在桶314中收集并且分類并且隨后以適當?shù)姆绞教幹谩１M管預分類不是所要求的，然而預分類對于避免有害廢棄物的污染以及重鐵結(jié)構(gòu)性金屬、水泥、大石頭以及其他物品潛在的危害破碎機可以是特別有用的。
[0124]來自運輸機302的未挑出的材料被遞送到破碎機或研磨機316，該破碎機或研磨機將廢棄物破碎或研磨到所希望的以上所述的上限截止值。破碎的材料在懸浮磁鐵320下的運輸機318上移動，該磁鐵收集暴露于廢棄物流中的鐵金屬并且將其遞送到鐵金屬存儲點322。由于負載深度,磁鐵320優(yōu)選地是一個懸浮的轉(zhuǎn)鼓式磁鐵,然而其他的磁鐵可以單獨地或與懸浮的轉(zhuǎn)鼓磁鐵結(jié)合來使用。由于在尺寸分類之前的負載深度以及其捕獲從運輸機318卸下的飛行中的鐵金屬的能力，轉(zhuǎn)鼓式磁鐵是有利的，因此最小化提取的鐵金屬的絕大多數(shù)非金屬交叉污染。還能夠以懸浮在運輸機傳送帶驅(qū)動軸上方的方式安裝其他類型的磁鐵(例如交叉帶磁鐵)。
[0125]在磁鐵320下方通過的粉碎的廢棄物被遞送到篩324，該篩將粉碎的廢棄物流按尺寸分離以產(chǎn)生第一過尺寸部分以及第一尺寸不足部分。篩324可以包括一個篩或多個類似的和/或不同尺寸篩以及多種類型的篩來產(chǎn)生一個或更多個尺寸不足的部分以及一個或更多個過尺寸的部分。過尺寸的部分可以富集干有機物并且尺寸不足的部分可以富含濕有機物。
[0126] 來自篩324的尺寸不足部分(B卩，細料)在運輸機326上被運輸?shù)降诙Y328。來自第二篩328的尺寸不足部分(即，細料)可以包括濕有機物和/或重質(zhì)無機材料，這些材料可以使用渦電流磁選機330加工以除去非鐵金屬。運輸機329可以是可切換的以將細料從篩328直接引導至運輸機336 (如果無機部分是主要的話)或者引導至渦電流磁選機330 (如果濕有機物是主要的話)。來自渦電流磁選機330的濕有機物可以在桶332中收集并且分類并且非鐵金屬在桶333中收集。
[0127]來自細篩328的過尺寸部分(即，粗料)可以在密度分離器334中進一步加工以生產(chǎn)具有小粒度的輕質(zhì)部分以及重質(zhì)無機部分。重質(zhì)無機部分可以運輸?shù)竭\輸機336并且輕質(zhì)部分可以任選地裝載到第二密度分離器338用于另外分離成輕質(zhì)的干有機部分和重質(zhì)濕有機部分。
[0128]現(xiàn)在參見第一過尺寸部分(來自篩324)，該過尺寸部分在運輸機340上運輸?shù)降谌芏确蛛x器342。第三密度分離器342可以被配置為產(chǎn)生輕質(zhì)中間流以及重質(zhì)中間流。例如，第三密度分離器342可以配置為在從8-151bs范圍內(nèi)截取。輕質(zhì)中間流(即，小于8-151bs)可以是富含干塑料、紙張、輕質(zhì)鐵金屬(例如錫罐和錫罐蓋子以及其他輕質(zhì)的鐵金屬物品)以及輕質(zhì)的非鐵金屬(例如鋁罐、以及其他輕質(zhì)的非鐵物品)，將這些輸送到運輸機344。
[0129]來自第三密度分離器342的重質(zhì)中間廢棄物流(B卩，大于8_151bs)可以是富含無機和重質(zhì)濕有機材料以及重質(zhì)干有機材料(例如，木材和織物)，將它們遞送到第四密度分離器346用于另外的分離。第四密度分離器346可以在從60-1201bs范圍內(nèi)截取以產(chǎn)生輕質(zhì)中間流，將該輕質(zhì)中間流被遞送到第五密度分離器364。第五密度分離器364可以從10-151bs的主要由木材和織物組成的干有機材料中截取40-601bs的濕有機材料。第五密度分離器346還可以產(chǎn)生富含重無機廢棄物的重質(zhì)中間流(即，大于60-1201bs)，將該中間流被遞送到運輸機336。運輸機336上的中間流可以使用懸浮的轉(zhuǎn)鼓式磁鐵分類以收集鐵金屬以及負載在振動送料器350上對渦電流磁選機352進料的流的其余部分，這將非鐵金屬與無機廢棄物的其余部分分離。非鐵金屬可以在紅外或其他分類機381中進一步分離以從其他非鐵金屬中提取銅和/或青銅(即，在桶396中存儲的混合非鐵產(chǎn)品以及在桶398中存儲的銅產(chǎn)品)。該非鐵金屬可以被打包/或批量存儲以便運輸至研磨機。
[0130]離開渦電流磁選機352的廢棄物流的其余部分被裝載到運輸機354上并且使用不銹鋼分類機356和玻璃光學分類機358進一步加工?？梢詫⒃撝虚g流分類以使用不銹鋼分類機356提取不銹鋼和/或使用光學分類機358提取玻璃。這種分類可以產(chǎn)生可再循環(huán)的不銹鋼產(chǎn)品和可再循環(huán)的玻璃產(chǎn)品，將其分別存儲在桶362和360中。
[0131]再次參照第五密度分離器364，來自分離器346的輕質(zhì)中間流可以對于木材和織物以高達151bs的密度并且對重質(zhì)濕有機物以高達401bs-601bs的密度被分級以產(chǎn)生富含木材和織物的輕質(zhì)中間廢棄物流。木材和織物可以在2D-3D分類機諸如如沖擊式或角度盤式篩分分離器或其他類型的2D-3D分離器366上分離以產(chǎn)生三維的可再循環(huán)或再生的木材產(chǎn)品以及二維的可再生或可再循環(huán)的織物產(chǎn)品，將它們分別在桶368和320中收集。來自分離器364的重質(zhì)流可以是富含重質(zhì)濕有機物的并且可以被遞送到渦電流磁選機330和/或與來自篩328以及密度分離器338的廢棄物結(jié)合。
[0132]再參照運輸機344，來自密度分離器342的中間輕質(zhì)流可以通過懸浮磁鐵372加工以產(chǎn)生在桶373中收集的可再循環(huán)的鐵金屬產(chǎn)品。在磁鐵372下通過到振動送料器374的中間流的一部分被裝載到一系列渦電流磁選機376和378上，它們對該中間流加工來收集非鐵金屬。非鐵金屬 可以在運輸機377上收集并且使用打包機379壓縮成包并且然后存儲用于運輸。
[0133]在渦電流磁選機376和378中回收的干有機物提供富含紙張和塑料的中間流。該富含紙張和塑料的中間流可以使用2D-3D分離器諸如如沖擊式或角度盤篩分離器或其他類型的2D-3D分離器380加工。沖擊式或角度盤篩分離器或其他類型的2D-3D分離器380將塑料膜和/紙張(即2維顆粒)從三維顆粒(例如破碎的硬性塑料)分離。該2D-3D分離器可以在懸浮磁鐵372以及渦電流磁選機376和378之前或之后放置。
[0134]來自沖擊式或角度盤篩分離器或其他類型的2D-3D分離器380的二維材料可以被遞送到運輸機400并且三維材料可以使用光學分類機進一步加工。三維材料可以在第一光學分類機382中加工以產(chǎn)生HDPE塑料產(chǎn)品或PETE塑料產(chǎn)品或#3-7塑料產(chǎn)品，將該產(chǎn)品存放在質(zhì)量控制運輸機383并且存放入桶384或在打包機385中打包。然后可以在第二光學分類機388中加工該中間流以產(chǎn)生PETE塑料產(chǎn)品或HDPE塑料產(chǎn)品或#3-7塑料產(chǎn)品，將該產(chǎn)品存放在質(zhì)量控制運輸機389并且存放入桶386或在打包機387中打包。最后，該中間廢棄物流可以在第三光學分類機390中加工以產(chǎn)生#1-7塑料產(chǎn)品或HDPE塑料產(chǎn)品或PETE塑料產(chǎn)品，將該產(chǎn)品存放在質(zhì)量控制運輸機391并且存放入桶392或在打包機397中打包。來自光學分類機382、388和390的廢棄物流的剩余物可以是不可再循環(huán)或可再生的殘余材料或不適當?shù)卮鎯Φ目稍傺h(huán)材料(例如，PVC、石頭、泡沫、e廢棄物、充滿液體的塑料瓶、鋁罐的碎片等等)，這種材料可以在運輸機393上回收和/或存放在桶395中或送至運輸托盤，之后再進行填埋處置或者進一步分離成潛在地可再循環(huán)的混合無機材料部分并且轉(zhuǎn)化成可以潛在地銷售或在建筑應(yīng)用中使用的不同建筑材料。
[0135]現(xiàn)在參照在運輸機400上接收的來自沖擊式或角度盤篩分離器或其他類型的2D-3D分離器380的二維材料，該二維材料可以是富含膜塑料盒混合紙的中間流。該二維材料可以裝載到一計量給料桶或其他類型的計量存儲和加料裝置402中并且然后計量加入到多個(例如2-12個)光學分類機404中，這些光學分類機被配置為將膜塑料盒硬性塑料與紙張分離。光學分類機404產(chǎn)生可再循環(huán)的高度濃縮的塑料膜產(chǎn)品或燃料406以及可再循環(huán)或可再生的混合紙產(chǎn)品408，這些產(chǎn)品中任一種或全部可以打包和/或存儲以便銷售或運輸。
[0136]系統(tǒng)300中產(chǎn)生的濕有機物(例如，桶332中的濕有機物)以及任何或所有干有機物可以使用以上描述的轉(zhuǎn)化技術(shù)進一步加工。在一個實施例中，可以將塑料膜產(chǎn)品406或混合塑料運輸?shù)竭\輸機430A并且遞送到材料存儲倉庫432。從材料存儲倉庫可以將塑料產(chǎn)品以塑料轉(zhuǎn)化過程434被加工成可再生燃料。可替代地，該塑料產(chǎn)品可以在破碎機436中破碎并且在運輸機440上運輸?shù)綒饣?42。氣化器442可以產(chǎn)生熱來驅(qū)動渦輪機444并且產(chǎn)生電或產(chǎn)生機械功率。在替代性實施例種，混合紙或混合紙408或混合紙以及塑料可以運輸?shù)竭\輸機430并且遞送到氣化器442。
[0137]在系統(tǒng)300中產(chǎn)生的濕有機物(例如桶332中的濕有機物)可以作為一種高度濃縮的混合濕有機物流(例如食品廢棄物和庭院廢棄物以及園林廢棄物)進一步被加工、堆月巴、提供到或銷售到加工商。圖7示出用于將濕有機物轉(zhuǎn)化為更高價值的產(chǎn)品(例如沼氣或電力)的實施例。來自桶332的濕有機物被運輸?shù)接嬃?存儲桶446以被饋送到預加工裝置448中。預加工裝置448可以是分離器，例如斯科特渦輪分離器，該分離器具有將加入到厭氧消化器450中的顆粒打碎的破碎條并且噴射柔性物品，像橡膠和織物，這些物品可以噴射到運輸機460并且送到殘余物桶462亦或遞送到運輸機440進行氣化(如果適當?shù)脑?。
[0138]厭氧消化器450產(chǎn)生沼氣和沼渣。沼渣可以使用脫水裝置452脫水。分離的沼渣可以存儲在批量存儲點454中或者遞送到運輸機440用于在氣化器442中氣化。來自沼渣的固體可以被干燥和/或堆肥來產(chǎn)生土壤改良物。
[0139]在消化器450中產(chǎn)生的沼氣可以在內(nèi)燃機458中燃燒之前進行調(diào)節(jié)以產(chǎn)生電力。沼氣調(diào)節(jié)劑458可以包括吸收污染物和/或二氧化碳的吸收劑。從內(nèi)燃機458產(chǎn)生的電力可以在現(xiàn)場使用從而對該廢棄物加工系統(tǒng)的部件供電和/或可以置于電網(wǎng)中由消費公眾使用。沼氣調(diào)機劑可以周期地再生以保持其吸收污染物的能力。
[0140]干有機染料可以例如單獨地或者與另一只燃料一起代替在許多工業(yè)以及發(fā)電過程中的煤以及其他碳基燃料。干有機燃料還可以用作燃料來通過許多高溫熱轉(zhuǎn)化過程(例如，氣化、等離子體弧氣化以及熱解)制造合成氣。干有機材料還可以在具有機械化填充和卸載系統(tǒng)的批量存儲庫房亦或具有卸載裝置的存儲倉中現(xiàn)場存儲。
[0141]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到使用在本文中描述的方法生產(chǎn)的可再循環(huán)產(chǎn)品高度富含特定類型的可再循環(huán)材料，這使得一種或更多種不同產(chǎn)品作為再循環(huán)過程中的進料材料是有用的。盡管如此，該可再循環(huán)產(chǎn)品通常不是100%純的。盡管再循環(huán)工業(yè)不能使用原始的未加工的垃圾，大多數(shù)循環(huán)系統(tǒng)可以具有少量的雜質(zhì)適當?shù)剡\行。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以用來生產(chǎn)具有適用于再循環(huán)工業(yè)中的純度的再循環(huán)的產(chǎn)品。
[0142]還希望的是將回收的可再循環(huán)物使用常規(guī)的制造技術(shù)(例如造紙的制紙漿，從鋁罐生產(chǎn)鋁錠，PETE瓶到PETE瓶的制造，PETE到絕緣材料，HDPE到HDPE瓶或包裝材料，玻璃到建筑材料，等等)轉(zhuǎn)化成新的產(chǎn)品，針對銷售再循環(huán)的材料到常規(guī)的再循環(huán)材料市場上。
[0143]盡管可能所希望的是從固體廢棄物流的基本上所有部分回收價值，本發(fā)明包括以下實施例，其中所有的或一部分的濕有機部分、干有機部分或無機部分沒有完全分離成回收的產(chǎn)品。例如，在一個實施例中，所有或一部分的濕有機部分、干有機部分或無機部分(不論是混合的、適當?shù)胤蛛x的、或不適當?shù)胤蛛x的)可以僅僅進行填埋，取決于該具體部分的純度和/或針對再循環(huán)該具體部分的市場條件(例如可以將膜填埋)。
[0144]盡管在本文中披露的許多方法和系統(tǒng)描述為包括密度分離，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到在某些實施例中無需密度分離就可以實現(xiàn)充分的分離，只要將該廢棄物流粉碎并且通過尺寸分離以產(chǎn)生富含至少一種可回收材料的中間流。
[0145]本發(fā)明的另外的實施例包括結(jié)合了在以下申請中所述的系統(tǒng)和方法中的一個或多個特征:2010年I月25日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/298，208，2010年2月25日提交的61/308，243，以及2010年11月24日提交的61/417，216 ;和/或美國非臨時專利申請?zhí)?2/897,996 ;將所有這些通過引用結(jié)合在本文中。
[0146]本發(fā)明能夠以其他不背離其精神或?qū)嵸|(zhì)特征的形式實施。認為所描述的實施例在各方面僅僅作為說明性的而不是限制性的。因此本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書而不是由前述的說明確定。在權(quán)利要求書的等效性意義和范圍內(nèi)的所有改變應(yīng)包括在其范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加工混合固體廢棄物的方法，包括: 提供混合廢棄物流，所述混合廢棄物流包含摻合的至少IOwt%的濕有機廢棄物以及至少IOwt %的干有機廢棄物； 使用至少一個機械分離器將所述濕有機廢棄物與所述干有機廢棄物分離，以產(chǎn)生中間濕有機流以及中間干有機流； 使用至少第一轉(zhuǎn)化技術(shù)將至少一部分所述中間濕有機流轉(zhuǎn)化成一種或更多種可再生的廣品；以及 使用至少第二轉(zhuǎn)化技術(shù)將所述中間干有機流轉(zhuǎn)化成一種或多種可再生的產(chǎn)品，其中所述第二轉(zhuǎn)化技術(shù)不同于所述第一轉(zhuǎn)化技術(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用手工勞動將小于40wt%的所述混合廢棄物流分離為回收產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用手工勞動將小于Iwt%的所述混合廢棄物流分離為回收產(chǎn)品。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合廢棄物流包含至少15%的干有機廢棄物以及至少30%的濕有機廢棄物。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少IOwt%的所述混合廢棄物流是選自由3維塑料、膜塑料、紙、紙板、橡膠、織物以及木材組成的群組的干有機廢棄物。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少IOwt%的所述混合廢棄物流是選自由食品廢棄物、動物廢棄物、庭院廢棄物以及園林廢棄物組成的群組的濕有機廢棄物。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機械分類機包括破碎機、粒度分離器、密度分離器或其組合。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機械分類機的吞吐量具有至少2公噸/小時/單線混合固體廢棄物的吞吐量。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一轉(zhuǎn)化技術(shù)選自濕消化、干消化、厭氧消化、有氧消化或堆肥化。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一轉(zhuǎn)化技術(shù)產(chǎn)生沼氣。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述沼氣轉(zhuǎn)化成液體燃料或電力。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一轉(zhuǎn)化技術(shù)包括在感應(yīng)毯上流式厭氧消化器中消化所述有機廢棄物。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在通過所述第二轉(zhuǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)化之前，使用有氧堆肥、空氣干燥、日光干燥、來自燃燒沼氣和/或來自燃燒干有機材料的廢熱進一步干燥所述干有機材料。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濕有機材料與所述干有機材料的分離產(chǎn)生具有小于25%的水份含量的干有機材料并且所述干有機材料被轉(zhuǎn)化成廢物衍生燃料。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二轉(zhuǎn)化技術(shù)包括壓縮所述干有機材料和/或熱氧化所述干有機材料以產(chǎn)生電力和/或熱。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合廢棄物流包含按重量計至少20%的低價值材料，所述低價值材料選自由以下各項組成的群組:濕有機物、綠色廢棄物、食品廢棄物、砂石樂、小于I英寸的細料、浙青、混凝土、織物、木材、橡膠、膜塑料、PVC、箔、巖石、用過的消費者產(chǎn)品、低價值玻璃、復合材料，以及這些的組合。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述干有機廢棄物富含塑料，所述第二轉(zhuǎn)化技術(shù)包括通過分離3維塑料與2維塑料來分類所述干有機材料以產(chǎn)生3維可再循環(huán)的塑料產(chǎn)品。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述2維塑料轉(zhuǎn)化成燃料并且將所述3維塑料再循環(huán)以形成塑料產(chǎn)品。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合廢棄物流包括無機廢棄物，所述方法進一步包括將至少一部分的所述無機廢棄物與所述濕有機廢棄物材料以及所述干有機廢棄物材料分離以形成富含無機廢棄物材料的無機廢棄物流。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合廢棄物流包含無機廢棄物，所述方法進一步包括: 將至少一部分的所述無機廢棄物與所述濕有機廢棄物材料以及所述干有機廢棄物材料分離以提高所述濕有機廢棄物流以及所述干有機廢棄物流的純度；以及 將至少一部分的所述 干有機材料作為可再循環(huán)的產(chǎn)品進行回收。
【文檔編號】C02F11/04GK104023863SQ201180074595
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】G·吉茨切爾 申請人:有機能源公司