專(zhuān)利名稱(chēng)：廢棄材料的循環(huán)利用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄材料的循環(huán)利用，尤其涉及城市生活廢棄物的循環(huán)利用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有多種處理城市生活廢棄物的方法，不同于公知的城市固體廢棄物， 兩種最普通的方法就是通過(guò)土地填埋或辨燒。兩種方法都具有內(nèi)在的問(wèn)題。
當(dāng)利用土地填埋，廢棄物將不經(jīng)過(guò)分類(lèi)而被填埋。這將會(huì)占用有限5間并致 使該土地在許多年后都無(wú)法使用,。另外，有毒的污水將會(huì)滲漏進(jìn)土地。更何 ^i，適合用來(lái)土地填埋點(diǎn)的位置變得日益難以尋找。
至于所涉及到的焚燒，這通常需要將廢棄物分為易燃和非易燃廢棄物， 非易燃廢棄物被送至土地填埋點(diǎn)并且易燃廢棄物被燃燒。然而，廢棄物的燃 燒通常會(huì)產(chǎn)生硫磺排放物，需要又高又難看的煙囪。加之，.由于需要高能源 輸入使得焚化爐的效率低。
最近，已有建議城市廢棄物的處理可以通過(guò)利用一種由蓄汽器提供蒸汽
的高壓鍋來(lái)處理所填充的廢棄材料。如美國(guó)專(zhuān)利5，190，226所揭示的一個(gè)示 例，固體廢棄材料在4巴的壓強(qiáng)下被處理。雖然這些建議較于上述兩種現(xiàn)有 普遍的方法是更為環(huán)保的解決方案，但是它們是間歇過(guò)程因而效率低下。一 種連續(xù)過(guò)程已在例如美國(guó)專(zhuān)利6,752,337中揭露，但是所提到的特殊裝備為 了維持一高壓蒸汽處理部件，這既是昂貴的也是危險(xiǎn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種既高效又環(huán)保的城市生活廢棄物循環(huán)利用的解決方法。 該處理設(shè)備在設(shè)計(jì)上是標(biāo)準(zhǔn)的，可接受未分類(lèi)的廢棄物并通過(guò)連續(xù)的蒸汽處 理方法對(duì)廢棄物進(jìn)行熱處理。更適宜的是該系統(tǒng)也能處理從該設(shè)備所產(chǎn)生的 氣味問(wèn)題。
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為了使本發(fā)明更容易被理解，將通過(guò)參考下列附圖來(lái)揭示其中一種實(shí)施
例
圖1示出依照發(fā)明的處理設(shè)備的圖形表示； 圖2是利用本發(fā)明的基本處理方法的流程圖； 圖3是用于本發(fā)明的一蒸汽處理裝置的示意圖； 圖4是表現(xiàn)從依照本發(fā)明的系統(tǒng)中產(chǎn)生乙醇的示意圖；以及 圖5是表現(xiàn)從依照本發(fā)明的系統(tǒng)中產(chǎn)生柴油的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl，以圖示的方式示出了依照本發(fā)明優(yōu)選的處理設(shè)備。垃圾車(chē)將
城市生活廢棄物運(yùn)到一個(gè)傳輸點(diǎn)A，在這里，未加工的廢棄物未經(jīng)分類(lèi)就被 連續(xù)不斷地通過(guò)機(jī)械切碎裝置B送進(jìn)蒸汽處理裝置C。在圖1中，有兩個(gè)蒸 汽處理裝置并列地運(yùn)行著，在廢棄物被送進(jìn)裝置前，每個(gè)蒸汽處理裝置都擁 有各自用來(lái)存儲(chǔ)切碎的廢棄物的漏斗。術(shù)語(yǔ)"未加工"的意思是在廢棄物送 進(jìn)蒸汽處理裝置之前，該廢棄物中沒(méi)有加入額外的物質(zhì)，諸如化學(xué)藥品和/ 或水。 、
蒸汽處理裝置C運(yùn)轉(zhuǎn)，使得廢棄物被處理了大約45分鐘，然后被處理 過(guò)的廢棄物在分類(lèi)站E中被分成不同的種類(lèi)，諸如，未加工的生物質(zhì)或纖維 素，塑膠，黑色金屬，有色金屬，紡織品以及其他殘?jiān)＠迷摷夹g(shù)，實(shí)質(zhì) 上有少于原廢棄物10%的體積被送去土地填埋而其他分類(lèi)過(guò)的材料可以循環(huán)利用。廢棄物體積的減少將上升至70%。未加工的生物質(zhì)以及塑膠受到 所示裝置G和H進(jìn)一步處理和/或可被存儲(chǔ)，干燥然后送進(jìn)一氣體轉(zhuǎn)換裝置 為用來(lái)發(fā)電的燃料電池產(chǎn)生氣態(tài)輸入。圖4和圖5示出可選擇的處理用于纖 維素材料或其部分。其他分類(lèi)過(guò)材料被存儲(chǔ)在所示的F。
由于廢棄材料的自然性質(zhì)將會(huì)在蒸汽處理裝置的進(jìn)、出口處散發(fā)出難聞 的氣味。正因?yàn)槿绱耍岢鐾ㄟ^(guò)如圖1所示的D從蒸汽處理裝置吸取空氣并 且對(duì)其進(jìn)行除味處理，諸如，在國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB2006/000888中所揭示的， 通過(guò)利用紫外線(xiàn)燈產(chǎn)生的臭氧來(lái)處理空氣。本技術(shù)的一個(gè)特征在于，如果產(chǎn) 生了充足的臭氧并且保持與待處理空氣接觸充足的時(shí)間，實(shí)質(zhì)上達(dá)到氣味消 除。無(wú)論如何，這都需要提供額外的不同波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)燈用來(lái)產(chǎn)生臭氧為了 確保此過(guò)程中排放至大氣的空氣中不含活性臭氧。
參閱圖2，蒸汽在鍋爐裝置10中產(chǎn)生，并向蒸汽處理區(qū)域12提供壓強(qiáng) 為10巴、溫度在165(TC到20(TC之間的蒸汽，該區(qū)域可包括一個(gè)或多個(gè)并 列運(yùn)轉(zhuǎn)的獨(dú)立裝置。來(lái)自方塊B所示的接收及填送區(qū)域的廢棄物被送進(jìn)蒸汽 處理設(shè)備。然后處理過(guò)的廢棄物被傳送到分類(lèi)裝置E。
另外，任何從蒸汽處理裝置漏出的蒸汽被導(dǎo)管系統(tǒng)16所捕獲并且被送 進(jìn)氣味處理裝置17，按之前所述的方法處理排放到大氣中。
參閱圖3，更詳細(xì)地示出設(shè)備中蒸汽處理裝置的一種形式。其包含一實(shí) 質(zhì)上密封的伸長(zhǎng)腔30并且具有一傳送裝置31用來(lái)將廢棄材料從進(jìn)口 32傳 送到出口 33。
作為優(yōu)選的裝置，腔30其內(nèi)表面制作成一旋轉(zhuǎn)鼓筒形式的傳送裝置且 適合有一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的螺旋葉片。當(dāng)然，在廢棄材料被處理的時(shí)間是一種 傳送裝置旋轉(zhuǎn)速度以及傳送裝置長(zhǎng)度的函數(shù)，該旋轉(zhuǎn)速度和長(zhǎng)度被調(diào)整使得 廢棄物被處理的時(shí)間大約在45分鐘。
使用通過(guò)導(dǎo)管裝置35注入腔30或鼓筒的蒸汽和/或水處理廢棄物。蒸 汽更適宜的是在160°C-180°C，可能上升至200。C并且腔內(nèi)壓強(qiáng)高于大氣壓 強(qiáng)但小于2巴，更適合在1.25巴或換句話(huà)說(shuō)，高于大氣壓強(qiáng)0.25巴。除了進(jìn)、出口32， 33以外，腔30或鼓筒可具有一底部漏斗，用來(lái)收集 及去除任何由蒸汽處理產(chǎn)生的底部材料。同樣，可以提供一個(gè)氣體出口用來(lái) 去除該過(guò)程中產(chǎn)生的氣體。這些氣體可被清潔及分類(lèi)使得有用的碳?xì)浠衔?被用在設(shè)備的其他部分和/或除去它們的熱能再引入該過(guò)程中。
當(dāng)全部的處理設(shè)備都用來(lái)處理普通的廢棄物，在將廢棄物送進(jìn)蒸汽處理 裝置的進(jìn)口之前，可能需要依靠切碎或碾碎過(guò)程將廢棄物進(jìn)行預(yù)處理致使其 大小更為接近。這將確保在處理裝置的進(jìn)口沒(méi)有堵塞物以及產(chǎn)生更為一致的
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參閱圖3，現(xiàn)將更為詳細(xì)地描述蒸汽處理裝置的結(jié)構(gòu)。該蒸汽處理裝置 包含一水平置于輥筒35上可旋轉(zhuǎn)的鼓筒30以及通過(guò)由電動(dòng)機(jī)34帶動(dòng)的鏈 條(未示出)驅(qū)動(dòng)。鼓筒30貫穿其長(zhǎng)度的橫截面是一致的并且其內(nèi)表面帶有許 多隔開(kāi)的葉片。這些葉片可由一單獨(dú)連續(xù)的螺旋桿(hdical screw)組成或由多 個(gè)分離螺旋葉片組成，該葉片實(shí)質(zhì)上沿鼓筒31的長(zhǎng)度延伸進(jìn)一螺旋構(gòu)型中。 如果需要，可在螺旋區(qū)域的旋轉(zhuǎn)之間提供軸向葉片為了促進(jìn)裝載進(jìn)鼓筒中材 料的提升和翻滾。
蒸汽通過(guò)多根沿鼓筒長(zhǎng)度延伸的導(dǎo)管被引進(jìn)鼓筒中，在這種情況下，它 們置于鼓筒的內(nèi)表面上并且集中在每個(gè)節(jié)段的中心處具有孔。每根導(dǎo)管的一 端封閉而其另一端彎曲，因此它們?cè)谖挥诠耐仓行妮S線(xiàn)上的結(jié)合處36結(jié)合。 該結(jié)合處36連接一旋轉(zhuǎn)耦接器，該旋轉(zhuǎn)耦接器依次連接來(lái)自蒸汽來(lái)源的供 給導(dǎo)管。鼓筒可容納在一具有有利于保暖以及收集水蒸汽的隔熱壁的熱容器 39中。該容器39在相對(duì)蒸汽供應(yīng)端的另一端具有一開(kāi)口。該開(kāi)口用來(lái)接收 一提供由漏斗處理過(guò)的廢棄材料的斜道。該斜道被設(shè)計(jì)成穿過(guò)該開(kāi)口并且進(jìn) 入鼓筒30的鄰近端，以及具有一在蒸汽處理裝置和大氣之間保持密封的旋 轉(zhuǎn)填送機(jī)械裝置。該斜道還可具有一擋板用來(lái)引導(dǎo)廢棄材料進(jìn)入由螺旋 (helical)或分離螺旋葉片組成的巻筒槽。在容器39鄰近蒸汽供應(yīng)的另一端， 處理過(guò)的廢棄材料被移開(kāi)。鼓筒的末端位于一覆蓋物內(nèi)用來(lái)在鼓筒中保持蒸 汽并且作為廢棄材料的出口。在出口處具有一密封設(shè)置為了在鼓筒30中保持一高于大氣壓強(qiáng)的壓強(qiáng)。這可以是一旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置。通常通過(guò)在蒸汽處理 裝置的出口的機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，以確保供應(yīng)斜道總是充滿(mǎn)材料， 一種高于大
氣壓強(qiáng)的壓強(qiáng)可被保持在鼓筒30中，不需要提供可密封的進(jìn)口，但如果需 要也可提供。
當(dāng)鼓筒30在使用中以1-2轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，蒸汽不僅會(huì)引起與鼓 筒中材料表面的撞擊，而且當(dāng)蒸汽覆蓋其中一根導(dǎo)管時(shí)，其還會(huì)注入到材料 中。
如圖2所示的基本方法，產(chǎn)生了大量的纖維素材料并且可能利用纖維素 材料作為處理設(shè)備其本身的一種燃料，或一種單獨(dú)的產(chǎn)品諸如生物乙醇。從 蒸汽處理裝置產(chǎn)出的纖維素制品具有11兆焦/千克的總熱值，提供了三千瓦 的能量。如果是干燥的，那么總熱值將達(dá)到17至18兆焦斤克。這種生物質(zhì) 實(shí)質(zhì)上不包含硫磺，因此當(dāng)燃燒時(shí)，比礦物燃料更加干凈。因此，可能利用 由廢棄物處理產(chǎn)生的生物質(zhì)材料作為蒸汽鍋爐的燃料。另外地，或選擇性地， 纖維素制品可以作為一種日用品出售或可以被送至從纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)氣 態(tài)燃t斗的生tr質(zhì)氣化爐。這種氣態(tài)燃料可以被進(jìn)一步處理為了向燃料電池提 供氫輸入以產(chǎn)生直流電輸出。選擇性地，如圖4和5，纖維素材料可在任何 固體殘?jiān)缟鲜鎏幚碇氨贿M(jìn)一步處理以產(chǎn)生生物乙醇和柴油。
另外或可選擇性的，來(lái)自蒸汽鍋爐的蒸汽可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)一蒸汽渦輪及發(fā) 電機(jī)組，因此照這樣發(fā)電。通過(guò)上述任一種方法產(chǎn)生的電可被用于處理設(shè)備 或在燃料電池輸出被轉(zhuǎn)換成交流電后可以被出售，使其可以連接到普通電力 傳輸線(xiàn)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4和5，示出了從蒸汽處理產(chǎn)出的纖維素材料和/或塑膠是如 何處理以產(chǎn)生生物乙醇/柴油。
如圖4所示處理纖維素材料，生物質(zhì)通常以如參考號(hào)50所示的方法進(jìn) 行處理。首先，生物質(zhì)被裝載進(jìn)罐51中，在該罐中生物質(zhì)通過(guò)添加一種諸 如米曲霉酶的酶或利用分解纖維素的微生物以及營(yíng)養(yǎng)物來(lái)進(jìn)行分解。另外可 以添加水。此時(shí)，來(lái)自發(fā)生器的活性臭氧也可以被注進(jìn)罐中。該合成物被允
8許保持一端時(shí)間，然后包含可溶解糖的液體被排除。液體被送進(jìn)罐52中， 在該罐中通過(guò)向液體添加諸如釀酒酵母的酵母以發(fā)生發(fā)酵并且再次允許保 持?jǐn)?shù)小時(shí)。結(jié)果是包含乙醇和其他產(chǎn)品的液體，并且該液體被送去如參考號(hào) 53所示進(jìn)行蒸餾處理，為了蒸餾以及在冷凝器54輸出端收集乙醇。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向如圖5所示的，從蒸汽處理中回收的塑膠材料，該材料被填送 進(jìn)罐60，在該罐中添加一種溶劑并且所產(chǎn)生的混合物留在罐61中保持蒸發(fā)。 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后，所產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)沸石催化劑62被排除，然后在蒸 餾塔63內(nèi)進(jìn)行蒸餾以收集柴油。如果需要，臭氧也可以被注進(jìn)罐60中。
注入罐51和60中的臭氧可以通過(guò)同一個(gè)發(fā)生器產(chǎn)生，以用來(lái)消除鄰近 于蒸汽處理裝置和發(fā)生器的空氣中的氣味，或它可以是一個(gè)單獨(dú)的發(fā)生器或 發(fā)生器組。
另外，如果需要，乙醇處理附近的空氣可以經(jīng)過(guò)臭氧處理來(lái)去除在罐51 和60中任何過(guò)剩的活性臭氧。
更適宜的是在罐51， 52， 60， 61所有或部分的內(nèi)表面上涂上抗菌劑。 更適宜晚， 1—種未濾去和非揮發(fā)性且無(wú)法被微生物消耗的。先其合適 的藥劑是那些能夠被涂在表面上的。
合適的抗菌劑用公式表示包括了，作為一種活性組分， 一種季銨鹽，更 適宜的是一種氯鹽或溴鹽。鹽中的氮原子更適宜被一種硅烷基團(tuán)所取代，更 適宜的是三烷氧基硅垸基團(tuán)，最適宜的是一種三甲氧基硅烷基團(tuán)。最適宜的 硅垸基團(tuán)與鹽中的氮原子通過(guò)一種丙烷基基團(tuán)連接。鹽中的氮原子是更適宜 被三種其他的烷基基團(tuán)所替代，其中至少有一個(gè)更適宜是甲基，并且其中至 少有一個(gè)更適宜是Q至C20的烷基。這樣，優(yōu)選的化合物具有如下的普通結(jié) 構(gòu)
A-(cirj廣+ -w & o瓦
9其中Ri是甲基；
R2是甲基或C8到C20的烷基，更適宜的是甲基； R3是C8到C20的烷基，更適宜的是十四烷基或十八烷基；
R4是CrQ的垸基，更適宜的是甲基；以及X是氯溴，更適宜的是氯。 有用的抗菌劑的實(shí)施例結(jié)合了 3-(三甲氧基硅垸基)-丙基二甲基十四垸 基氯化銨(3-(trimethoxysilyl)國(guó)propyldimethyloctadecyl ammonium chloride)作 為活性組分。另外一有用的抗菌劑的實(shí)施例結(jié)合了 3-(三甲氧基硅烷基)-丙基 二甲基十四烷基氯化銨(3-(trimethoxysilyl)-propyldimethyltetradecyl ammonium chloride)作為活性組分。
權(quán)利要求
1.一種用于處理生活廢棄材料的方法，包含如下步驟切碎待處理材料，當(dāng)攪動(dòng)材料時(shí)，通過(guò)連續(xù)將材料從蒸汽處理裝置的一端移動(dòng)至另一端，使得切碎過(guò)的材料經(jīng)過(guò)高于大氣壓強(qiáng)但比大氣壓強(qiáng)高1巴以?xún)?nèi)且溫度在150℃至200℃之間的蒸汽處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，溫度在16(TC至18(TC之間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，壓強(qiáng)高于大氣壓強(qiáng)0.25巴。
4. 如權(quán)利要求l， 2或3所述的方法，其特征在于，通過(guò)旋轉(zhuǎn)材料容器 實(shí)現(xiàn)材料的攪動(dòng)。
5. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包含將材料分離成它的組分。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，組分包括纖維素材料，將 受到進(jìn)一步處理。 -
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步處理包括處理纖維 素材料以產(chǎn)生液態(tài)燃料。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，纖維素材料被分成生物質(zhì) 和塑膠，它們中的每個(gè)都將受到進(jìn)一步的分類(lèi)處理。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，生物質(zhì)通過(guò)分解轉(zhuǎn)換成生 物乙醇，并且所產(chǎn)生的材料被酵母發(fā)酵后以產(chǎn)生一種可被蒸餾成生物乙醇的 液體。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使用一種酶來(lái)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì) 的分解。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該酶是米曲霉。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使用分解纖維素的微生物 以及營(yíng)養(yǎng)物以實(shí)現(xiàn)該分解。
13. 如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該酵母是酉良酒酵母(saccharomyces cerevisiae)。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，塑膠通過(guò)溶解在溶劑中轉(zhuǎn) 換成柴油燃料，所產(chǎn)生的液體在其水蒸汽通過(guò)一催化劑之前被置于蒸發(fā)容器 中，并且蒸餾產(chǎn)生柴油燃料。
15. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該纖維素材料是氣態(tài)的并 且經(jīng)過(guò)氫萃取。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，氫被送進(jìn)燃料電池以產(chǎn) 生電輸出。
17. 處理包括紙張，塑膠以及金屬的廢棄材料的設(shè)備，該設(shè)備包含一端 具有進(jìn)口且另一端具有出口的伸長(zhǎng)腔，連續(xù)將材料從進(jìn)口移動(dòng)到出口的裝 置，以及沿腔長(zhǎng)度向腔內(nèi)提供蒸汽的裝置，以使得其內(nèi)部的壓強(qiáng)高于大氣壓 強(qiáng)但比大氣壓強(qiáng)高1巴以?xún)?nèi)且溫度在15(TC至20(TC之間。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)、出口中至少有一個(gè) 具有密封設(shè)置以允許連續(xù)運(yùn)行時(shí)保持腔中的壓強(qiáng)。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其特征在于，該腔是可旋轉(zhuǎn)的并 且具有至少一個(gè)螺旋葉片。
20. 如權(quán)利要求17、 18或19所述的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)至少一個(gè) 沿該腔內(nèi)部長(zhǎng)度延伸的導(dǎo)管來(lái)提供蒸汽并且該導(dǎo)管具有孔用來(lái)將蒸汽引導(dǎo) 至待處理的材料上。
21. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，有三根沿腔內(nèi)部長(zhǎng)度延 伸的導(dǎo)管。
22. 如上述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，包含進(jìn)一步從腔的出口接收材料 的容器，該容器或每個(gè)容器的內(nèi)部涂有抗菌劑。
全文摘要
一種用于循環(huán)利用城市生活廢棄物的方法以及設(shè)備，包含使廢棄物在高于大氣壓強(qiáng)但小于兩倍大氣壓強(qiáng)下，經(jīng)過(guò)150℃至200℃之間的蒸汽(12)處理。蒸汽處理之后，所產(chǎn)生的材料被分類(lèi)(E)成組分部分和生物質(zhì)和/或經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理(G，H)的塑膠。該進(jìn)一步處理更適宜從生物質(zhì)中產(chǎn)生生物乙醇以及從塑膠中產(chǎn)生柴油。作為一種選擇，生物質(zhì)中的一些或所有可被氣化為了產(chǎn)生氫，其可依次被送進(jìn)燃料電池以產(chǎn)生電輸出。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101495249SQ200780028492
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
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