固體廢物分離和處理方法
【專利摘要】一種固體廢物分離和處理方法(10)，該方法包括：a)將包含有機物和無機物的混合的城市固體廢物(12)傳送到基于大小的第一分離步驟(14)，在該步驟中，所述廢物被均化，至少產生細粒的有機部分(16)和粗粒部分(18)；b)將所述細粒的有機部分(16)通過以下步驟傳送到消化過程(20)：I金屬分離步驟(86)；和ii玻璃和砂粒分離步驟(24)；c)將步驟a)中的所述粗粒部分(18)通過所述基于大小的第一分離步驟(14)至少再循環一次。
【專利說明】固體廢物分離和處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種固體廢物分離和處理方法，特別地，本發明的方法的目的在于在混合的城市固體廢物的處理中使用。
【背景技術】
[0002]目前,混合的城市固體廢物(MSW,municipal solid waste)的處理通常包括將該廢物傳送到某種形式的分離過程，該分離過程中，首先盡可能地將廢物中的有機物和無機物分離。這種第一分離步驟一定是基于大小分離，因為有機物通常比大多數無機物小或者軟。然后，將有機物至少部分投入腐爛過程，同時無機物被分為可回收物品和不可回收物品，不可回收物品將被扔進廢棄物填埋場。理想情況下，腐爛過程的產物是堆肥材料和沼氣。
[0003]這種方法的效率極大地依賴于不同分離步驟實施方式的效果。此外，該方法的最終產物的用途大部分取決于它們的純度。例如，如果玻璃和砂粒、薄膜塑料材料、以及含鐵的和不含鐵的材料分別從有機物中去除，這是非常優選的。然而，在達到完全的有效結果所消耗的時間和相關成本之間始終要進行折中。
[0004]在傳統方法中使用的堆肥過程通常會產生臭氣，如果處理設施是在靠近城市發展的地方的話，這種臭氣必須采用昂貴且復雜的臭氣處理裝置來防止。可選地，處理設施必須位于很遠的地方，這不一定是可能的或可取的。
[0005]關于采用的腐爛過程，已知的是，固體有機廢料可以在厭氧或有氧條件下處理，以產生具有生物活性的穩定的最終產物，該最終產物例如，可以被用作園林或農業堆肥。該過程分別通過能使廢料新陳代謝從而產生生物活性的穩定的最終產物的厭氧微生物或需氧微生物的作用完成。
[0006]同樣已知的是，固體有機廢料的有氧分解在有氧氣存在的情況下進行。由于在有氧分解過程中產生的一些能量以熱的形式釋放，廢料的溫度會上升，在環境條件下通常會達到約75°C。固體最終產物通常含有豐富的硝酸鹽，而硝酸鹽對于植物來說是容易生物利用的氮源，這使得最終產物特別適合作為廢料。
[0007]還已知的是，固體有機廢料的厭氧消化在無氧環境下進行。當有機物被加熱至嗜溫或嗜熱細菌生效的溫度時，無氧微生物代謝可被認為是最優的。無氧微生物代謝過程引起生物氣的產生，其中主要是甲烷和二氧化碳。該過程的固體產物通常含有豐富的銨鹽。這種銨鹽是不容易生物利用的，因此通常在有氧分解會發生的環境下處理。在這種方式中，該材料被用來產生生物可利用的產物。
[0008]通常，有機廢料的生物降解系統要么是需氧過程，要么是厭氧過程。然而，還有少數系統結合了厭氧和需氧生物降解過程。德國專利4440750和國際專利申請PCT/DE1994/000440 (W01994/024071)中的方法分別描述了厭氧發酵裝置和需氧堆肥裝置的結合。重要的是，這些系統描述了分開的不相關聯的用于需氧和厭氧生物降解過程的容器。
[0009]國際專利申請PCT/AU00/00865(W001/05729)描述了一種改進的方法和裝置，其中，克服了在先的方法和裝置的大多數低效能部分。改進的方法和裝置的特點在基本層面上是，通過用于提升有機廢料的溫度的初級需氧步驟，厭氧消化步驟和后續的需氧處理步驟，在一個單獨的容器中對有機廢料進行連續處理。在厭氧消化步驟中，含有微生物的工藝用水或接種物被加入容器中，以創建適合內容物高效的無氧消化和產生生物氣的條件。加入的接種物還有助于熱和質量傳遞以及提供用于防止酸化的緩沖能力。接著，空氣被通入容器中的殘留物中，以創建有氧降解條件。進一步描述的是，在厭氧消化過程中加入的水可以來自于一個相連的經歷過厭氧消化的容器。
[0010]美國專利文獻20050199028A1中描述了一種用于處理和回收混合的城市固體廢物的方法和裝置，其目的在于將扔到廢棄物填埋場的廢物的數量最小化。這包括作為第一步驟的生物處理，該步驟在用于去除無機物和回收可回收物品的后續分離步驟之前。在通過額外的篩選去除惰性化合物之前，設置了另一需氧微生物處理步驟。最后，采用清洗步驟來去除堆肥有機物中的鹽。在該方法中沒有去除玻璃和砂粒的措施。此外，采用轉鼓形式的第一分離器進行了有限的大小分離，因此限制了該方法的剩余部分的效率。
[0011]美國公開文獻US20110008865A1公開了一種用于處理城市固體廢物的方法和裝置，致力于分離可回收物品以及將固體廢物轉化為能源和干凈的燃料。初始的高壓滅菌步驟被結合到該方法中，目的在于打破纖維素材料的纖維間結合鍵。一個單滾筒篩(tiOmmel)被用來分離產生同質的有機部分，該有機部分與污泥脫水產生的水混合。該有機物流經過發酵和高溫厭氧消化。產生的甲烷被用來產生工廠運行的熱能和電能。濃縮的脫水污泥通過蒸煮器產生，作為高溫分解的進料。滾筒篩分離步驟產生的篩上料(oversize)傳送到去除金屬、鋁、玻璃和塑料的步驟。采用的分離步驟是粗糙并且相對低效的，包括這樣的事實，只有滾筒篩的篩上料會經過多這個分離步驟。沒有捕獲通過單滾筒篩的有機物的措施，此夕卜，也沒有分離玻璃和砂粒的措施。本發明的用于固體廢物分離的方法的一個目的是基本上克服現有技術的前述問題或者提供一種有用的替代方法。
[0012]關于【背景技術】的前述討論的目的僅在于便于理解本發明。該討論并不是承認任何涉及到的材料是或曾經是在本申請的 優先權日:前的普通公知常識的一部分。
[0013]在本發明的說明書和權利要求書中，除非另有說明，“包括” 一詞或者其變形將被理解為包含一個或一組所述的個體，但并不排除還包括其它一個或一組個體。
【發明內容】
[0014]本發明提供了一種固體廢物分離和處理方法，所述方法包括:
[0015]a)將混合的城市固體廢物傳送到基于大小的第一分離步驟，在該步驟中，至少產生細粒的有機部分和粗粒部分；
[0016]b)將所述細粒的有機部分通過玻璃和砂粒分離步驟傳送到消化過程:
[0017]c)將步驟a)中的所述粗粒部分通過所述基于大小的第一分離步驟至少再循環一次。
[0018]優選地，將所述細粒的有機部分傳送到金屬分離步驟，所述金屬分離步驟基本上去除含鐵金屬。該金屬分離步驟可以設置在一系列獨立的步驟中。
[0019]所述玻璃和砂粒分離步驟優選去除所述細粒的有機部分中的大部分玻璃和砂粒。更優選地，所述玻璃和砂粒分離步驟為濕法分離步驟。進一步優選地，所述玻璃和砂粒分離步驟為兩階段濕法分離步驟。[0020]優選地，在所述消化過程之前，所述細粒的有機部分被送至基本上去除薄膜塑料的分尚步驟。
[0021]步驟a)中的所述第一分離步驟優選包括將所述城市固體廢物傳送到滾筒篩，所述細粒的有機部分和所述粗粒部分從所述滾筒篩中產生。更優選地，篩渣(rejects)部分也通過步驟a)中的所述第一分離步驟產生，該篩渣部分包括那些完全通過所述滾筒篩到達所述滾筒篩末端的物質。
[0022]所述均化優選地部分通過加入水實現。此外，所述均化優選地將紙和硬紙板(cardboard)捕獲到所述細粒的有機部分中。優選地，水噴霧器在所述滾筒篩的第一部分設置。
[0023]優選地，步驟a)中產生的所述粗粒部分包括大小為約40mm-250mm的產物。
[0024]更優選地,步驟a)中產生的所述粗粒部分包括大小為約60mm-250mm的產物。
[0025]優選地，步驟a)中的第一分離步驟中產生的篩渣部分的大小大于約250mm。
[0026]優選地，所述消化過程產生中間堆肥產物。所述中間堆肥產物優選送至將殘留薄膜塑料與堆肥產物分離并去除篩上料部分的分離步驟，從而產生最終堆肥產物。
[0027]更優選地，所述粗粒部分被送至金屬分離步驟，在所述金屬分離步驟中，含鐵的和不含鐵的金屬基本上都被去除。所述金屬分離步驟可以設置在一系列獨立的步驟中。
[0028]在本發明的一種形式中，所述金屬分離步驟包括將所述粗粒部分送至至少一個單獨的磁力分離器和一個渦流分離器。
[0029]優選地，在所述金屬分離步驟之后，所述粗粒部分被送至分離塑料材料的分選步驟。所述分選步驟可以通過人工方式或機械方式實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]下面將結合本發明的一個實施例和附圖，通過示例的方式描述本發明的固體廢物分離和處理方法，其中:
[0031]圖1為可以被用作被發明的一部分的廢物轉運站的傾翻地板(tipping floor)的示意圖；
[0032]圖2為本發明的方法的基于大小的第一分離步驟的示意圖；
[0033]圖3為細粒的有機部分從所述基于大小的第一分離步驟送至玻璃和砂粒分離步驟的示意圖，還顯示了含鐵可回收物品從所述細粒的有機部分的分離；
[0034]圖4為一系列含鐵的和不含鐵的分離步驟的示意圖，包括磁力分離和渦流分離步驟，以及用于去除硬質塑料材料的人工或自動光學分選步驟；
[0035]圖5為一系列傳送器的示意圖，這些傳送器用于從其他處理步驟接收篩渣和篩上料部分并將其傳送到廢物轉運站收集筒倉以運輸到廢棄物填埋場，并且顯示了粗粒部分傳送的傳送器的可能的逆向，從而粗粒部分可以再循環到所述基于大小的第一分離步驟；
[0036]圖6為顯示了中間堆肥產物被送至分離有異味的空氣和薄膜塑料的分離步驟，從而產生廢渣流、分離的薄膜塑料和有異味的空氣、以及最終堆肥產物；和
[0037]圖7為本發明的固體廢物分離和處理方法的方框圖。
【具體實施方式】[0038]圖1-7顯示了一種處理城市固體廢物(MSW) 12的固體廢物分離和處理方法10。該方法10包括基于大小的第一分離步驟14，第一分離步驟14產生了細粒的有機部分16和粗粒部分18。細粒的有機部分16由小于約40mm的物質組成。細粒的有機部分16最終將被傳送到消化過程20。第一分離步驟14還會產生篩渣部分22。
[0039]如果需要的話，粗粒部分18可以循環進行基于大小的第一分離步驟14，以提高分
離效率。
[0040]在消化過程20之前，細粒的有機部分16被送至玻璃和砂粒分離步驟24，在下文中將進行詳細描述。玻璃和砂粒分尚步驟24去除了細粒的有機部分16中的大部分玻璃和砂粒。玻璃和砂粒分離步驟24為兩階段濕法分離步驟。
[0041]消化過程20產生中間堆肥產物26。中間堆肥產物26被送至例如采用星形篩(starscreen)的分離步驟28,在該步驟中剩下的薄膜塑料從中間堆肥產物26中分離,從而產生最終堆肥產物30，如圖6所示。太大的廢渣流31要么作為篩渣，要么送回到基于大小的第一分離步驟14。
[0042]特別參照圖1，其中顯示了 MSWl2被送到具有傾翻地板34的轉運站32。MSWl2從用來將MSW12帶到轉運站32所采用的任何運輸形式卸載到傾翻地板34上。此時，某些不可處理物品36可以由操作員(圖未示)認出并且將其放到一邊，用于與將在下文中描述的廢渣流結合。廢物轉運站32配備有抽風機38，作為一種管理過程10產生的臭氣的方法。抽風機38可以直接通向大氣中，或者可以通向氣味管理系統以控制臭氣，如果這被認為是必要的。
[0043]如圖2所示，MSW12中的不可處理物品36的去除產生了 MSW流40，該MSW流40被送到傳送器42。
[0044]再次參照圖2，傳送器42將MSW流40輸送至基于大小的第一分離步驟14。基于大小的第一分離步驟14包括設置為繞其縱軸旋轉的滾筒篩(tix)mmel)44。滾筒篩44內設有一連串篩子，后面的篩子比前面的篩子粗。滾筒篩44的第一部分配置有噴霧器50，工藝用水，例如來自玻璃和砂粒分離步驟24的水，以及可能的孔補充水54通過該噴霧器50引入MSW40，目的是實現廢物的均化，并提高將紙和硬紙板捕獲到細粒的有機部分16的能力。
[0045]粒的有機部分16由大小小于約40mm的物質組成，其為滾筒篩44的主要產物。細粒的有機部分16被送至一系列傳送器56、58和60，在送至玻璃和砂粒分離步驟24之前，先經過含鐵金屬分離步驟(將在下文描述)。
[0046]粗粒部分18是滾筒篩44的主要粗粒產物，且其大小在約40mm到250mm之間，例如60mm到250mm之間。粗粒部分18被送到傳送器62，然后經過一系列處理步驟(將在下文中描述)。
[0047]篩渣部分22是在沒有通過設置在滾筒篩44中的篩子的情況下，通過滾筒篩44到達其末端的部分，其大小大于約250mm。篩洛部分22送至一系列傳送器64、66和68,作為可以送至廢棄物填埋場的復合廢渣流70通過這些傳送器進行最終傳送，如圖5和I。篩渣部分22可以被送到磁力分離步驟72，如圖2所示，產生過大的含鐵流74。
[0048]滾筒篩44處設置有一抽氣裝置76，用于收回有異味的氣體78，將其送往氣味管理系統80。有異味的氣體78先通過薄膜塑料捕獲步驟82，由此被捕獲的薄膜塑料可選地被送往薄膜塑料回收步驟84和/或過大的篩渣流22。氣味管理系統80、薄膜塑料捕獲步驟82和薄膜塑料回收步驟84在圖6中進一步描述。
[0049]抽氣裝置76包括一系列使能灰塵、氣味和碎片的控制的控制板(panels)(圖未示)，使得空氣可以交換并且可以通過在源頭截獲臭氣來維持空氣質量。
[0050]在圖3中，顯示了細粒的有機部分16經過傳送器58和60傳送至玻璃和砂粒分離步驟24。細粒的有機部分16在送到玻璃和砂粒分離步驟24之前，先通過磁力分離步驟86，產生可回收的含鐵部分流88。
[0051]玻璃和砂粒分離步驟24是兩階段濕法分離過程。玻璃和砂粒分離步驟24可以使用來自消化過程20的工藝用水,可選地也可以使用孔補充水(bore make-up water) 54。來自玻璃和砂粒分離步驟24的有異味的空氣92再次被送到氣味管理系統80。玻璃和砂粒分離步驟24的輸出包括玻璃和砂粒94、富含有機物的水(organic rich water)96和有機物流98。一部分富含有機物的水96可以作為水52送到滾筒篩44。
[0052]有機物流98通過牽引鏈式傳送器100送到滑道102，從該滑道102起，第一有機物流104被送往分離步驟，例如星形篩106分離薄膜塑料，第二清洗的有機物流108被送到牽引鏈式傳送器110、傳送器112和螺旋輸送機114。來自星形篩106的清潔后的有機物116回到牽引鏈式傳送器110。洗過的有機物108被送到消化過程20。 申請人:的最佳操作模式是有機物流98。洗過的有機物108和回來的清潔偶的有機物116被送到消化過程20。 申請人:的優選的運行方式是使得有機物流98全部送到星形篩106或者送到消化過程20。
[0053]圖4顯示了粗粒部分18從傳送器62 (見圖2)傳送至傳送器118，從該傳送器118起，粗粒部分18經過產生分離的含鐵部分122的磁力分離步驟120，分離的含鐵部分122通過傳送器124送至貯料倉區域126。含鐵部分74和88也被送到該貯料倉區域126。
[0054]磁力分離步驟120之后剩余的粗粒部分18被送到傳送器128，該傳送器128配備有磁鼓磁頭(magnetic drum head) 130。來自磁鼓頭130的含鐵產物132被送到忙料倉區域126，同時粗粒部分18的殘留部分被送往渦流分離器進料裝置134，進而送往渦流分離器136。分離器136產生不含鐵產物流138，該不含鐵產物流138也被送到貯料倉區域126。粗粒部分18的殘留部分通過傳送器140送到人工分選步驟142。可以理解的是，含鐵的和不含鐵的金屬將被分開儲存在貯料倉區域126。
[0055]人工分選步驟142配置有抽氣機144，該抽氣機144將有異味的空氣146再次送到氣味管理系統80。人工分選步驟142用來產生混合的可回收塑料產物148，主要包括高密度聚乙烯(HDPE, High Density Poly Ethylene)、低密度聚乙烯(LDPE, Low Density PolyEthylene)、聚丙烯(PP,Poly Propylene)和對聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,Poly EthyleneTerephthalate),混合的可回收塑料產物148通過傳送器150送到塑料打包機152。可選地，這些塑料可以采用市售的光學分選技術自動分類，進一步可選地，可以分到他們各自的類型，對于這些類型存在將他們回收利用為有用的產品的合適的市場。剩下的粗粒部分(被稱為最終粗粒部分154)通過傳送器156送到可逆傳送器158，如圖5所示。
[0056]可逆傳送器158在方法10的操作者的控制下，能夠用來將最終粗粒部分154再循環至基于大小的第一分離步驟14，如圖2所示。可選地，可逆傳送器158可以將最終粗粒部分154送到傳送器66和68成為復合的廢渣流70，以防止再循環的粗粒物質18在滾筒篩44中，以及在傳送器和分離器62、118、128、134、136、140、142、156和158上堆積。復合的廢渣流70最終被送到倉庫或運輸到場外。[0057]消化過程20產生堆肥產物26，堆肥產物26被送到星形篩28，以去除殘留的薄膜塑料，進而作為最終堆肥產物30被送到臨時倉庫或運輸到場外。消化過程20還產生生物氣產物180，最好地顯示在圖7中。生物氣產物180被送到發電廠182，發電廠182用來清理生物氣184，從而產生作為副產品的水186，發電廠182還用來發電188。另外，熱回收190十分便利。
[0058]本發明的方法10包括相對較快的篩選或分離步驟14，因此可以使將有機物送至消化步驟20之前進行的生物過程的水平最小化，從而可以使臭氣的產生最少。如前所述，任何存在的或產生的臭氣大體上都在源頭被捕獲，并且被送到氣味管理系統80。最小化分離過程中有機物的生物降解使得消化過程20中的能量可以避免浪費。
[0059]本發明的方法10能夠在基本上連續的基礎上進行操作。
[0060]最終粗粒部分154的再循環使得復合廢渣流70的量最小化，并且相對于現有技術，提高了捕獲細粒的有機物16 (否則將會變成廢渣)的效率。
[0061]可以想到的是，本發明的方法10產生了復合的廢渣流70，該廢渣流70僅占輸入的MSff的約15% -30% (這取決于其成分)，并且，該廢渣流70僅基本上由無商業價值的物質構成，例如大的塑料物品、大塊的紡織品和木頭以及生物惰性材料。
[0062]本領域技術人員可以想到的各種修改和變化都屬于本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種固體廢物分離和處理方法，所述方法包括: a)將城市固體廢物傳送到基于大小的第一分離步驟，在該步驟中，至少產生細粒的有機部分和粗粒部分； b)將所述細粒的有機部分通過玻璃和砂粒分離步驟傳送到消化過程: c)將步驟a)中的所述粗粒部分通過所述基于大小的第一分離步驟至少再循環一次。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述細粒的有機部分傳送到金屬分離步驟，所述金屬分離步驟基本上去除含鐵金屬。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述金屬分離步驟設置在一系列獨立的步驟中。
4.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，所述玻璃和砂粒分離步驟去除所述細粒的有機部分中的大部分玻璃和砂粒。
5.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，所述玻璃和砂粒分離步驟為濕法分尚步驟。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述玻璃和砂粒分離步驟為兩階段濕法分尚步驟。
7.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，在所述消化過程之前，所述細粒的有機部分被送至基本上去除薄膜塑料的分離步驟。
8.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)中的所述第一分離步驟包括將所述城市固體廢物傳送到滾筒篩，所述細粒的有機部分和所述粗粒部分從所述滾筒篩中產生。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟a)中的第一分離步驟還產生篩渣部分，所述篩渣部分包括完全通過所述滾筒篩到達所述滾筒篩末端的那些物質。
10.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)的所述第一分離步驟均化傳送到所述第一分離步驟中的城市固體廢物。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述均化部分通過加入水實現。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述均化將紙和硬紙板捕獲到所述細粒的有機部分中。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述滾筒篩的第一部分設置有水噴霧器。
14.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)中產生的所述粗粒部分包括大小為約40mm-250mm的產物。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，步驟a)中產生的所述粗粒部分包括大小為約60mm-250mm的產物。
16.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)中的所述第一分離步驟中產生的篩渣部分的大小大于約250_。
17.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，所述消化過程產生中間堆肥產物。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述中間堆肥產物被送至將殘留薄膜塑料與堆肥產物分離并去除篩上料部分的分離步驟，從而產生最終堆肥產物。
19.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特征在于，所述粗粒部分被送至金屬分離步驟，在所述金屬分離步驟中，含鐵的和不含鐵的金屬基本上都被去除。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，所述金屬分離步驟設置在一系列獨立的步驟中。
21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于，所述金屬分離步驟包括將所述粗粒部分送至至少一個單獨的磁力分離器和一個渦流分離器。
22.根據權利要求19-21任一項所述的方法，其特征在于，在所述金屬分離步驟之后，所述粗粒部分被送至分離塑料材料的分選步驟。
23.根據權利要求22所述的方法，其特征在于，所述分選步驟可以通過人工方式或機械方式實現。
24.一種基本上如上文 參照附圖所述的固體廢物分離和處理方法。
【文檔編號】B03B7/00GK103998139SQ201280054174
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2011年9月6日
【發明者】馬丁·理查德·格雷維特, 亞努茲·克里多夫·傅拉瑞 申請人:安納科股份有限公司