用于预处理源头分离的湿状有机废物的方法和设备

摘要

用于从家庭用户，公共机构用户等中对有源分离的湿状有机废物进行预处理的方法和设备，包括在进程粉碎机装置(2)中切碎废物，允许被切碎的材料落入精细溶解器装置(3)中，在那里更重的物体被移出，增加处理液体直到实现6％到12％的固体的最佳含量，采用急速旋转叶片机构切碎混合物，传送混合物到用于塑料的分离装置中，并且残余的混合物被传送到用于沼气和溶解残余物产生的设备中。

说明书

技术领域

本发明涉及用于预处理源头分离的湿状有机废物的方法和装置

背景技术

从家庭产生的有源单独的湿状有机废物，从诸如医院，旅馆，公共机构等公共机构的用户中产生的食品废物，和从零售业那里产生的过期的食品废物，以及包括诸如金属，石头等的其它的食品种类和/或塑料薄膜，这些都必须在收集之后进行预处理。这样的废物材料定义为″湿状有机废物″。

废物可包在塑料或纸袋中，或者以塑料或者纸袋装。废物还可包在称为生物高聚物的袋或者麻袋中。

该材料由垃圾集运车辆或者其它适合该目的的车辆运送到处理工厂的接收仓库中。

上述的废物类型存在许多不同的变异体。当温度具有改变时，废物在一年期间会部分地变化。但是一些地方的管理机构每个星期收集废物，其它的一些管理机构每隔一星期收集废物，甚至于在一年期间以及在地理区域上，收到废物的溶解会发生变化。另一方面这使得对设备的设计产生要求。即使存在有多个设备的供应方用于废物的分离，它们仅仅覆盖分离过程的部分。

采用根据本发明的方法设备，湿状有机废物的预处理可以执行，使得其结果很适合不同的连续过程。采用本发明将实现该结果，如权利要求中描述的特征所定义的。

利用根据本发明的方法和设备，可以获得尤其适合于生物溶解的滤液，可在随后的沼气过程中结合生物学上稳定消化作用来获得高生物沼气产量。

而且可以获得几乎100％没有塑料薄膜的消化液(digestate)，导致在下面使用以前，例如作为土壤改进剂以前，不需要对溶解残余物进行后处理。另外获得的残余废物具有低的含量的生物的可溶解的材料，产生低损耗。

附图简述

本发明的一个实施例将结合附图在下面的说明书中进行描述，其中图1公开了预处理过程的流程图，图2示意地公开了粗糙的粉碎机和在端视图中的粉碎机装置的工作方法，图3示意地开了在地面视图中粉碎机装置的工作方法，和图4示意的公开了在纵剖面中溶解装置的工作方法。

具体实施方式

在接收仓库1中湿状有机废物从接收仓库1传送到包括螺旋式运输机的粉碎机装置2中。粉碎机装置2打开纸袋和袋，并且废物被分成具体的颗粒尺寸。粉碎过程可以称为干燥过程。粉碎机装置2直接地和物理地连接到精细的溶解装置3的上方，粉碎的废物靠重力被迫下降。

这里加入一种过程液体(从消化液的脱水得到的滤液或者从蒸解器得到的薄相)，直到获得6-12％的固体含量。混合物通过迅速的旋转叶片机构被搅拌或者溶解。该装置被称为″溶解器″。

当溶解完成时，沉重的物体下降到溶解器容器4的底部并且从底部移去。剩余的混合物被泵送到用于塑料的分离装置5。

在用于塑料的分离装置5中，废物凭借螺旋挤压分离器从液体中分离出。螺旋挤压分离器包含内螺纹，其能保持筛域的清洁并且相对于用于脱水的垂直板从筛网(塑料)中传送物品，此后其从分离器中被移去。

滤液几乎没有塑料并且组分不能被溶解到一具体的颗粒尺寸之下，此后被泵送到用于产生沼气和消化液(digestate)的沼气系统6中。

预处理过程是成批处理过程并且由具有合适的仪表设备的PLS完全自动的控制。

一定量(例如500公斤)的废物被传送到粉碎机装置，或者粗糙的粉碎机装置和进一步向上进入溶解器之中。废物的重量由在接收仓库1处的测力传感器控制。

在废物处理液体被加入的应用期间，废物处理液体的量通过在溶解器中的水平传感器控制。在一特定的时间期间，混合物在叶片机构中被全速溶解。当溶解的速度减少时，由于容器的锥形形状使得重的物体下降到底板。重的材料借助于倾斜的螺旋被取出。此后混合物被泵送入塑料分离装置5直接上方的储槽中。在塑料分离装置5中，塑料以及具有颗粒尺寸大于8-10mm的其它的材料被分离。滤液被直接地泵送到沼气系统6中，但是分离的材料被收集在合适的容器中。当溶解器是空的时，新批量的废物立即开始处理。

在接收仓库1处，任何形状的废物接收装置可以被采用，该装置装配有机械式供给。这可为在底部具有供给机构的长方形容器或者在底部具有供给机构的V形容器。储料仓可以位于测力传感器之上以用于推积(dozing)数量的记录。

作为一粉碎机，任何类型的粉碎机可用于小心地分离废物，通过将塑料不磨成过大或者过小的薄片。30×30到150×150的尺寸证明会产生好的结果。粉碎机同样必须切碎纺织物，木制的材料，骨头和金属到一定的尺寸，除了其它的在有机废物未知的材料之外。

用于精细切碎的称为溶解器装置3被使用。该溶解器借助于迅速的旋转叶片机构粉碎废物。这样的叶片被成形为锯片，其齿被特别地处理。当其迅速地旋转并且混合物具有恰当的粘度时，在液体中涡流被产生。这样在叶片上导致了非常高的剪切力，并且材料借助于清洁机械切削以及空化作用被破碎的。

溶解器装置3被成形为圆锥形。这样意味着诸如电池，金属等材料的较重物体容易被沉积并且能够从容器的底部移去。这发生在叶片缓慢移动时。

如果大程度的分选错误发生在湿状有机废物中，普通的泵送方法会引起操作问题。在这种情况下真空处理集液槽可以被使用。

塑料分离装置5包括预先槽以及一个或多个筛网分离器单位。

粉碎机和溶解器的结合意味着可溶解的有机废物可以被粉碎到尽可能小的颗粒尺寸，优选小于1毫米并且决不会超过5毫米。塑料薄膜保持大于20×20毫米的颗粒尺寸。其它部分的废物例如肉的骨头也被粉碎到大于20×20毫米的颗粒尺寸。这是尤其是具有关节的情况，但是包括骨髓的肉的骨头的部分被粉碎到优选小于1毫米。

纸被完全溶解，并且餐巾和包括塑料薄膜部分的的毛巾，和吸收剂部分被彼此分开。吸收剂被溶解到小于5毫米，但是塑料薄膜基本上保持在20×20毫米之上。

由于废物的大部分被粉碎到小于1毫米并且生物学″惰性的″材料被粉碎到20×20毫米以上，产生的混合物容易在筛网分离器中分离。分离的材料(筛网物品)包括短时间生物的可分解的材料，而滤液几乎没有包含塑料薄膜和低含量的生物″惰性″材料。诸如造纸纤维和吸收剂纤维的生物的惰性物料将包括在消化液之中。然而，这有助于产生脱水消化液较好的和轻的结构。

图2和3示意地公开了粉碎机装置2的原理结构，基本上包括具有齿8的圆筒7和具有凹槽10的定片9，当圆筒7被旋转时通过凹槽10齿被引导。齿8将撕裂引导到定片9的废物11并且尤其将塑料撕碎成较小部分。齿8以气旋的型式被设置在圆筒7之上，通过齿轴轴向移动废物11同时具有切碎的作用。例如具有18个齿，每个齿将与邻接的齿以20度分开。这将有助于在较大物体到达粉碎机时的轴向运输，例如具有大直径的卷心菜头部。这是合适的，齿具有不同的高度以更容易地处理较大和较小物体，并且仍然可实施对塑料，纺织物和其它薄的物体以及易延展的和坚固的物体精细切碎作用。

齿的数目是重要的，相关于多长的颗粒来制成例如塑料袋。

具有400毫米直径的圆筒7提供了大约1,2米长度的圆周并且可提供多达1,2米长度的塑料线。但是塑料袋的频率和移动型式是必要的。塑料袋向下进入粉碎机的下落速度将改变并且在那之后速度会受到影响，例如粉碎机是否选出袋或者如果袋被渗透有其它的材料，该其它材料例如与圆筒相接触。为了避免产生较长的线，更多的齿被应用在圆周上。例如齿8被用来提供0,15米的目标长度，该长度适用于在溶解器和随后的分离过程中的进一步精细的切碎。诸如圆筒直径，齿的数目，齿的长度和齿的布置的参数基本上影响从粉碎机出来的物体的尺寸。

这样的齿8的形状也是重要的。适合使用具有稍微大约90度的角度的齿。如果齿尖端向内地指向，塑料将就象在钩子上被捕捉并且被来回移动，这样是不合适的。在这样的切削时刻干涉将比90度更小，例如60度，因为这样适合于物体不会被齿导向，但是其可以被移动通过定片9。在通过定片9之后，另一方面物体从齿上下降时是重要的。在从齿落下的物体和被卡住的物体相结合，通过提供具有迎角或者大于90度的齿并且定片被设置在倾斜位置，以在齿的迎角表面和定片之间的角度例如为60度的方式，确保了其被切削和从齿上落下。另外物体进入粉碎机的速度能起作用。

定片9被铰接并且具有从气压缸12中产生的反压力，这样确保了在诸如金属的坚固的物体包含在废物中的情况下，定片可以被撤回。这样可以避免粉碎机被破坏。

适当地，粉碎机可以运转在两个方向，通过齿可相似的在正面和背面上，并且压力缸12在粉碎机的两面上连接到定片9上。已经在此时，水被加入处理过程中也是合适的，水被加热到50度以上以熔化脂肪并且从而有助于对切碎过程产生润滑作用。这样对在溶解器中机械地乳化脂肪物质是重要的。

图4示意地公开了包含有垂直排列轴14的溶解器，该轴14具有旋转撕裂叶片15。为了避免较长物体固定到轴14上，一固定套筒13围绕着轴14设置。这样，轴14被旋转并且防止从撕裂叶片15和套筒13的下边缘之间的物体暴露出来，并且密封件16被设置以确保物体不会被压在轴14和套筒13之间。

这样的撕裂叶片15被构造以实施剪切处理并且另外实施最佳的空化作用。剪切力，压力和空化作用的结合是物体暴露以用于震动，该震动可更快的分离较小的颗粒并且同样有助于在混合物中分配颗粒尺寸，这对实现较好的沼气处理是重要的。具有较小颗粒的较大的比面积被获得，易受到微生物的影响。较小颗粒同样提供处理的更好控制和堆积作用(dozing)。

撕裂平板15包括齿(未公开)，该齿确保了将材料撕裂到所需精细度。齿在横截面中被削尖(pointed)并且在其首先面对旋转方向的一侧包括剪力墙。齿被成形为三角形并且在齿的上方局部地包括强大的压力增量。当颗粒离开齿时，压力下降并且由负压所代替，该负压在齿的后部导致了涡流，当齿是直的时。这样被暴露在压力下的物品将被暴露在膨胀压力下并且被分成较小的部分。

撕裂叶片15通过径向地加速同样提供强大的泵送效果，并且颗粒具有较大速度的离开叶片。这样的泵送效果对于颗粒从最高可能频率处的撕裂区域移去是重要的，这种泵送效果可通过叶片的直径和旋转频率适应于混合物的粘度和粘附能力来实现。

槽17可以为圆锥形，其上面比下面具有更大的直径。在槽17中的流动被分别的加速，并且沿着槽的倾斜壁上升，然后从倾斜壁下降并且下降到密封件16上。从而在撕裂叶片15和混合物之间的密封件16中的正交力被增加，并且相比槽17为具有几乎垂直下降壁的圆筒的情况，可获得更高的加速。如果希望进一步优化每单位时间的撕碎容积，槽17的顶部可以成形为狭窄的通道，这样当返回到撕裂区域时流动可被导向。这样的变化比清洁圆锥形的形状需要更少的变化。

在撕裂叶片15下面存在一个容积18，其确保了在撕裂叶片下面流动的情况以及充分大以收集金属，较大骨头残余物等。这些材料基本上是无机的并且被从槽中移出，从而可以在这样的处理过程中尽快的处理。

在粗糙的粉碎机装置2之后和在溶解器装置3中随后的撕裂过程之后颗粒的尺寸提供了可分离的材料，由于例如塑料被撕裂成不太大或者不太小的单元。其它的特殊材料例如小刀，叉子，金属物体，电池等等被主要收集在溶解器装置3的溶解器容器4中。