分離方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種分離方法(10)，包括以下方法步驟：(i)將有機廢料送到第一清洗步驟(16)，產生干凈的有機流(18)和比重大于1的部分(20)；(ii)將步驟(i)中產生的所述干凈的有機流(18)送至排水步驟(22)，去除其中的自由水；及(iii)將步驟(ii)中的所述有機材料產物(22)送至脫水步驟(26)，在所述脫水步驟中，所述有機材料的水分含量減小至適于送往生物轉化過程的水平。本發明還公開了一種裝置。
【專利說明】分離方法和裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種分離方法和裝置。
[0002]更具體地，本發明的分離方法和裝置目的在于用于從城市固體廢物的有機部分(OFMSff)中去除污染物。
【背景技術】
[0003]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，可以被用作園林堆肥。該過程分別通過厭氧或需氧微生物的作用完成，厭氧或需氧微生物能使有機廢料新陳代謝從而產生生物活性的穩定的最終產物。
[0004]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肥料。
[0005]還已知的是，固體有機廢料的厭氧消化在無氧環境下進行。當有機材料被加熱至嗜溫或嗜熱細菌生效的溫度時，無氧微生物代謝被認為是最優的。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被處理。在這種方式中，該材料被用來產生生物可利用的產物。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]來自材料回收設施的OFMSW的處理目前受到這樣一個事實的影響:非有機材料經常進入到該方法的這個部分。這對消化和堆肥過程的效率以及獲得的堆肥產物產生了負面影響。也就是說，例如包含玻璃的堆肥產物沒有不包含玻璃的堆肥產物有用或有價值。
[0009]在試圖處理OFMSW時，該過程流體中玻璃和砂粒的存在還會導致加工設備的磨損，這對其使用和有效壽命產生了負面影響。[0010]歐洲專利申請86201987.4 (公開0228724A2)描述了一種骨料(aggregate)分離器，據說在從有機材料和堆肥中分離重骨料(即使是灰塵)方面十分有用。該分離器包括充滿水的分離容器、迫使混有骨料的有機材料浸在分離容器中的裝置、有機物能夠通過的壩(weir)和用于回收骨料的螺旋輸送機形式的裝置。
[0011]美國弗羅里達州伯克萊屯的CRC出版社于1996年出版的、作者為Manser&Keeling的處理回收城市廢物實用手冊(Practical Handbook of Processing Recycling MunicipalWaste.Boca Raton, Florida, USA:CRC Press)中，描述了一個相似的結構。然而，這些現有的結構都存在許多問題和不足，包括很難在未經處理的廢物進給過程中保持均勻的流量。不均勻的進料會導致停留時間中斷和分流。此外，循環流體有粘性增加的趨勢，這將導致玻璃和砂粒攜帶在該有機部分。
[0012]美國專利US5292075描述了一種從一次性尿布中回收紙和塑料的方法和裝置。該方法首先需要一個擊碎步驟，然后隨后是清洗步驟。該清洗步驟是一個間歇過程，將塑料材料與水和紙漿分離，后者含有有機填料(比如木材或玉米)和聚丙烯酸脂塑料(acrelites)(尿布中的吸水凝膠)。該擊碎步驟包括添加多種清潔劑以及氯化鈣，從而在清洗之前中和存在的聚丙烯酸脂塑料。然后，紙漿通過采用篩子和滾壓機的脫水步驟。該方法特別為一次性尿布設計，擊碎和間歇清洗步驟的結合不能處理為后續在生物轉化過程中使用而準備的有機廢料，更不用說以連續的方式這樣做。特別地，美國專利US5292075不具有處理可能存在的玻璃和砂粒或類似污染物的能力。更進一步地，US5292075的方法使大量的工藝用水變成了污水。
[0013]本發明的方法和裝置的一個目的是基本上克服現有技術的前述問題的一個或多個，或者至少提供一種有用的替代方案。
[0014]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。
[0015]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】
[0016]本發明提供了一種分離方法，包括以下方法步驟:
[0017](i)將有機廢料送到第一清洗步驟，產生干凈的有機流和比重大于I的部分；
[0018](ii)將步驟(i)中產生的所述干凈的有機流送至排水步驟，去除其中的自由水；及
[0019](iii)將步驟(ii)中的所述有機材料產物送至脫水步驟，在所述脫水步驟中，所述有機材料的水分含量減小至適于送往生物轉化過程的水平。
[0020]優選地，步驟(i)中產生的玻璃和砂粒部分送至第二清洗步驟。
[0021]更優選地，工藝用水被送入至少一個水箱中，進而能夠從所述水箱送至所述第一和第二清洗步驟。送入所述水箱的所述水的至少一部分被送到過濾裝置，然后送到所述第一和第二清洗步驟。過濾后的水的另一部分優選用來清洗玻璃和砂粒部分以及所述排水步驟中使用的篩子。
[0022]在本發明的一種形式中，所述有機廢料為城市物體廢物的有機部分。[0023]在本發明的一種形式中，所述比重大于I的部分包括玻璃和砂粒部分。
[0024]優選地，所述第一清洗步驟包括將所述有機廢料投入水中，玻璃和砂粒在水中沉積，而輕的有機材料能夠越過設置在水中的壩，進入所述排水步驟。
[0025]更優選地，所述第二清洗步驟以與所述第一清洗步驟相同的方式進行，為的是分離來自所述第一清洗步驟的玻璃和砂粒中混入的大部分有機材料。
[0026]所述排水步驟優選包括將分離出的有機材料引入一個套設有回轉篩的槽中，從而所述有機材料越過所述槽中的壩流到所述回轉篩上，在有機材料容納在所述回轉篩中且水通過所述回轉篩時，所述有機材料受到剪切應力。
[0027]所述脫水步驟優選包括將所述排水步驟的有機產物送到螺旋壓力機，所述螺旋壓力機具有可調節的出口端蓋，在離開所述脫水裝置之前，被輸送的有機材料緊靠所述出口端蓋。所述有機產物能夠通過所述可調節的出口端蓋的難易控制所述有機產物的后續水分含量。
[0028]本發明還提供了一種用于從比重大于I的材料中分離有機材料的裝置，包括:
[0029]第一清洗機，在所述第一清洗機中產生干凈的有機流和比重大于I的部分；
[0030]排水器，用于去除所述干凈的有機流中的自有水；和
[0031]脫水裝置，在所述脫水裝置中，所述有機材料的水分含量減小至適于送往生物轉化過程的水平。
[0032]優選地，所述裝置還包括第二清洗機。
[0033]更優選地，所述裝置還包括至少一個能進水和出水的水箱。在水被輸送到所述第一和第二清洗機之前還設置有過濾裝置。
[0034]在本發明的一種形式中，所述有機廢料為城市固體廢物的有機部分。
[0035]優選地，所述比重大于I的部分包括玻璃和砂粒部分。
[0036]優選地，所述第一清洗機包括水，玻璃和砂粒在水中沉積，而輕的有機材料能夠越過設置在水中的壩，進入所述排水步驟。
[0037]更優選地，所述第二清洗機配置為與所述第一清洗機基本上相同的形式，為的是分離來自所述第一清洗步驟的玻璃和砂粒中混入的大部分有機材料。
[0038]所述排水機優選包括一個細長的槽，分離出的有機材料被送到所述槽中，所述槽外設有回轉篩。優選地，所述槽上設有一個壩，從而所述有機材料越過所述壩留到所述回轉篩上。在該過程中，在有機材料容納在所述回轉篩中且水通過所述回轉篩時，所述有機材料在受到剪切應力。
[0039]所述脫水裝置優選包括具有可調節的出口端蓋的螺旋壓力機，在離開所述脫水裝置之前，被輸送的有機材料緊靠所述出口端蓋。所述有機產物能夠通過所述可調節的出口端蓋的難易控制所述有機產物的后續水分含量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]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脫水方法和裝置，其中:
[0041]圖1為發明的分離方法和裝置的流程示意圖；
[0042]圖2為圖1中的方法和裝置的第一分離器的剖視示意圖；[0043]圖3為圖1中的方法和裝置的排水器的截面示意圖；
[0044]圖4為圖3中的排水器的端視圖；和
[0045]圖5為圖1中的方法和裝置的螺旋壓力機的部分截面示意圖。
【具體實施方式】
[0046]圖1顯示了本發明的分離方法10。在該分離方法10中，篩過的有機廢料12，例如被篩至小于約40mm的OFMSW(城市固體廢物的有機部分)被送到混合器14，在該混合器14中，OFMSW與水結合，然后被送到第一清洗步驟16，該第一清洗步驟16中，產生干凈的有機流18和比重大于I的部分，例如玻璃和砂粒部分20。
[0047]干凈的有機流18被送到排水步驟22，以去除其中的自由水。排水步驟22的有機材料產物24被送到脫水步驟26，在脫水步驟26中，有機材料的水分含量減小至適合送往后續生物轉化過程28的水平。
[0048]第一清洗步驟16中產生的玻璃和砂粒部分20被送到第二清洗步驟30。第二清洗步驟30采用來自水箱36中工藝用水34供水。水箱36接收來自排水步驟22、脫水步驟
26、水箱28和水32的水。超過分離方法10的需求的水42從水箱36中排出。如前所述，水箱36中的水在混合器14中使用。另外，水箱36中的一部分水被送到過濾裝置，例如振動篩過濾器40，然后其中的上層清液被送到水箱38中。從水箱38流出的過濾后的水被送到第一清洗步驟16和第二清洗步驟30以及用于清洗排水步驟22中的篩子和清洗玻璃和砂粒部分20和76的噴淋裝置(圖未不)。水箱36和38可以為一個水箱由隔板(圖未不)隔開形成的兩個隔間。
[0049]過濾器40去除了水箱36流出的工藝用水中的小有機顆粒，這能夠防止水被過多的固體嚴重污染。通過過濾器去除的小有機顆粒從過濾器中排放到流44中，流44與脫水步驟26產生的有機產物合并，然后被送到生物轉化過程28。進入清洗機16和30的連續過濾的水的使用被認為能提高其分離效率。
[0050]圖2顯示了在第一清洗步驟16中使用的第一清洗機50。第一清洗機50包括含有大量水54的蓄水器52。進口 56將流入的OFMSW流投入水54中，跨在水54上的擋板58使OFMSW繞開的可能性減到最小。
[0051]第一清洗機50還包括傾斜的螺旋輸送機，該螺旋輸送機具有從蓄水器52的底部62延伸到高處的遠端64的有軸螺旋60，遠端64設置有用于驅動有軸螺旋60的電機66。玻璃和砂粒部分20的出口 68設置在遠端64。被導入蓄水器52和水54中的OFMSW中的玻璃和砂粒由于比重大于I而沉積到底部62，被有軸螺旋60從底部62輸送到出口 68。
[0052]更進一步地，第一清洗機50包括壩70和輸出腔72。OFMSW中輕的有機材料大部分浮在水54中并且能夠越過壩70進入輸出腔，作為第一清洗步驟得到的干凈的有機流18從其中輸出。
[0053]第二清洗步驟30采用了第二清洗機，第二清洗機的結構基本上與第一清洗機50相同只是尺寸較小(圖未示)。通過結合第一清洗步驟16和第二清洗步驟30來提供兩階段的分離，能夠在保持相對較小的廠房占地面積的同時，有效地將砂粒和玻璃從有機材料中分離出來。
[0054]可以想到的是，第一清洗機50配置為最大限度地去除砂粒。這樣的結果是存在的有機部分的一部分混入到第一清洗機50排出的玻璃和砂粒部分20中。第二清洗步驟30將有機部分的混入部分分離并通過有機排放管74將其排出到排水步驟22，如圖1所示。較重的玻璃和砂粒流76以與第一清洗機50相似的方式由第二清洗步驟30產生。
[0055]第一清洗步驟16和30產生的干凈的有機流分別被送到排水步驟22。到達排水步驟22的有機流的水分含量取決于稀釋比例，但是發明人希望其水分含量在約90-97 %，例如約95%。如圖3和圖4所示，排水步驟22使用的排水器80包括一細長的槽82，干凈的有機流通過進口 84被投入槽82中。槽82中配置有壩86。一回轉篩88圍繞該細長的槽82設置并繞其旋轉。
[0056]第一清洗步驟16和第二清洗步驟30產生的干凈的有機流分別送到細長的槽82中并且越過設置其中的壩86排出，下落到回轉篩88上。回轉篩88沿與有機流下落的方向相反的方向(箭頭A所示)旋轉，如圖3所示。這種關系在有機材料落在回轉篩88上時向其施加了剪切應力。該剪切應力提高了將有機材料產物24從通過回轉篩88的水中分離的分離效率。如前所述，步驟22中分離出來的水被送到水箱36。
[0057]有機材料產物24進入脫水步驟26，該脫水步驟26采用螺旋壓力機90。有機材料產物24的水分含量的范圍為約70?90%，例如約80%。螺旋壓力機90用于減小干凈的有機流的水分含量，從而形成適于送往有機生物轉化過程28的產物。脫水步驟26的排出物的水分含量為約40?60%，例如約50%。
[0058]螺旋壓力機90包括設置在篩94中的傾斜的螺旋輸送機92，篩94外設有殼體96，有機材料釋放出的水能收集在殼體96中。雖然圖5中顯示的是有軸螺旋，但是螺旋輸送機優選配置為無軸螺旋。有機材料產物24通過設于殼體96上且靠近螺旋輸送機92的底部100的進口 98進入螺旋壓力機90。驅動螺旋輸送機92的電機102設置在底部100。有機材料產物24在篩94中向上朝出口端104輸送，出口端104配置有可調整的出口端蓋106。被輸送的有機材料靠著該出口端蓋106，有機材料在出口端蓋106處壓縮并從中產生水流。水流收集到集水槽108中，進入水管110，進而進入水箱36，如前所述。
[0059]有機材料在螺旋壓力機90中壓縮度可以通過調整出口端蓋106控制。出口端蓋106 “越緊”，對有機材料的壓縮度越大，而從其中去除的水分越多。
[0060]參照前文，可以注意到的是，本發明的方法和裝置能夠對過程中使用的水的黏性進行管理。這在某種程度上是通過不讓固體在過程中聚積實現的。該過程中不同點產生的固體流一旦與水分離，就被向前移動通過該過程。這有助于維持過程中流體的“流動性”。
[0061]可以想到的是，本發明的方法和裝置可以實現對使用的水中的可溶解有機物的管理。這可以通過與使用的工藝用水存儲容器進行水交換來實現，參與該過程的所有水(約50000L)優選在一天內進行交換。該操作與干凈的有機部分被送往的生物轉化過程28中的消化過程一致。
[0062]還可以想到的是，除了玻璃和砂粒以外，本發明的方法可以用于去除OFMSW中的其他污染物，例如石頭、沙和土，這正是工作人員所期望的。
[0063]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】
1.一種分離方法，包括以下方法步驟: (i)將有機廢料送到第一清洗步驟，產生干凈的有機流和比重大于I的部分； (?)將步驟(i)中產生的所述干凈的有機流送至排水步驟，去除其中的自由水；及 (iii)將步驟(ii)中的所述有機材料產物送至脫水步驟，在所述脫水步驟中，所述有機材料的水分含量減小至適于送往生物轉化過程的水平。
2.根據權利要求1所述的分離方法，其特征在于，將步驟(i)中產生的所述比重大于I的部分送至第二清洗步驟。
3.根據權利要求1或2所述的分離方法，其特征在于，工藝用水被送入至少一個水箱中，進而能夠從所述水箱依次送至所述第一和第二清洗步驟。
4.根據權利要求3所述的分離方法，其特征在于，送入所述水箱的所述水的至少一部分被送到過濾裝置，然后送到所述第一和第二清洗步驟。
5.根據權利要求3或4所述的分離方法，其特征在于，送入所述水箱的所述水的另一部分被用來清潔所述排水步驟中使用的一個或多個篩子以及玻璃和砂粒部分。
6.根據前述權利要求任一項所述的分離方法，其特征在于，所述有機廢利為城市物體廢物的有機部分。
7.根據前述權利 要求任一項所述的分離方法，其特征在于，所述比重大于I的部分包括玻璃和砂粒部分。
8.根據前述權利要求任一項所述的分離方法，其特征在于，所述第一清洗步驟包括將所述有機廢料投入水中，玻璃和砂粒在水中沉積，而輕的有機材料能夠越過設直在水中的壩，進入所述排水步驟。
9.根據權利要求8所述的分離方法，其特征在于，所述第二清洗步驟以與所述第一清洗步驟相同的方式進行，為的是分離來自所述第一清洗步驟的玻璃和砂粒中混入的大部分有機材料。
10.根據前述權利要求任一項所述的分離方法，其特征在于，所述排水步驟包括將分離出的有機材料引入一個套設有回轉篩的槽中，從而所述有機材料越過所述槽中的壩流到所述回轉篩上，在有機材料容納在所述回轉篩中且水通過所述回轉篩時，所述有機材料在該過程中受到剪切應力。
11.根據前述權利要求任一項所述的分離方法，其特征在于，所述脫水步驟包括:將所述排水步驟的有機產物送到螺旋壓力機，所述螺旋壓力機具有可調節的出口端蓋，在離開所述脫水步驟之前，被輸送的有機材料緊靠所述出口端蓋。
12.根據權利要求11所述的分離方法，其特征在于，所述有機產物能夠通過所述可調節的出口端蓋的難易控制所述有機產物的后續水分含量。
13.一種用于從比重大于I的材料中分離有機材料的裝置，包括: 第一清洗機，在所述第一清洗機中產生干凈的有機流和比重大于I的部分； 排水器，用于去除所述干凈的有機流中的自有水；和 脫水裝置，在所述脫水裝置中，所述有機材料的水分含量減小至適于送往生物轉化過程的水平。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二清洗機。
15.根據權利要求13或14所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括至少一個能進水和出水的水箱。
16.根據權利要求13-15任一項所述的裝置，其特征在于，在水被送到所述第一和第二清洗機、所述排水機和/或玻璃和沙粒部分以對其進行清潔之前設置有一過濾裝置。
17.根據權利要求13-16任一項所述的裝置，其特征在于，所述有機廢料為城市固體廢物的有機部分。
18.根據權利要求13-17任一項所述的裝置，其特征在于，所述比重大于I的部分包括玻璃和砂粒部分。
19.根據權利要求13-18任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一清洗機包括水，玻璃和砂粒在水中沉積，而輕的有機材料能夠越過設置在水中的壩，進入所述排水器。
20.根據權利要求14-19任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二清洗機配置為與所述第一清洗機基本上相同的形式，為的是分離來自所述第一清洗步驟的玻璃和砂粒中混入的大部分有機材料。
21.根據權利要求13-20任一項所述的裝置，其特征在于，所述排水機包括一個細長的槽，分離出的有機材料被送到所述槽中，所述槽外設有回轉篩。
22.根據權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述槽上設有一個壩，從而所述有機材料越過所述壩流到所述回轉篩上。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特征在于，在有機材料容納在所述回轉篩中且水通過所述回轉篩時，所述有機材料在受到剪切應力。
24.根據權利要求13-23任一項所述的裝置，其特征在于，所述脫水裝置包括具有可調節的出口端蓋的螺旋壓力機，在離開所述脫水裝置之前，被輸送的有機材料緊靠所述出口端蓋。
25.根據權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述有機產物能夠通過所述可調節的出口端蓋的難易控制所述有機產物的后續水分含量。
26.—種基本上如上文參照附圖所述的分離方法。
27.—種基本上如上文參照附圖所述的用于從比重大于I的材料中分離有機材料的裝置。
【文檔編號】B03B7/00GK103998138SQ201280054176
【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, 保爾·奧斯丁·伍頓, 蒂莫西·詹姆斯·埃爾金頓 申請人:安納科股份有限公司