用于再生废料的集成方法和系统与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年10月6日提交的美国临时申请号62/060,150的优先权，其披露内容通过引用以其全文结合在此。
发明领域
本申请总体涉及用于将包括废纸的废料再生为有用产品的方法。更确切地说，本申请涉及一种与制浆造纸厂集成的用于再生废料的方法和系统。
背景
再生废纸是用于制造纸产品的主要的原料来源。再生废纸可以从不同废料来源生成，这些废料来源常常包括其他可回收和可再生材料。例如，常见的废料来源经常包括诸如塑料的聚合物材料以及诸如铝的金属。
尽管这些可回收和可再生材料可以从不同废料来源获得并且用作用于制造不同产品的原料，回收这些材料的现有方法是低效的并且容易产生劳动密集性回收、分类和清洗过程的经济情况。例如，回收这些可重用材料的许多现有方法需要在来源处或者在中间设施处对材料分类，之后进行将材料变为有用产品的后续加工。因此，仍然需要用于加工废料的更有效方法来以更经济的方法增加更多废料的回收和再生。
概述
本申请的实施例通过提供用于再生包括废纸的废料的方法和系统来解决上述需要。
在一个方面中，提供一种方法，该方法包括：将废料引入到压力容器中；在升高的加工温度和升高的加工压力下处理压力容器中的废料以便形成包括基本上再制浆的废纸的处理过的废料；将处理过的废料从压力容器中排出；并且其后利用筛选装置将处理过的废料分离成第一部分和第二部分。第一部分可以包括基本上再制浆的废纸并且第二部分可以包括大碎片。分离步骤可以进一步包括通过筛选装置用足够量的水冲洗第一部分以将第一部分稀释至按重量计从约1％至约20％的固体。
在另一个方面中，提供一种用于再生包括废纸的废料的集成系统。该集成系统可以包括：压力容器，该压力容器被配置成接收废料并且在升高的加工温度和升高的加工压力下处理压力容器中的废料以便形成包括基本上再制浆的废纸的处理过的废料；筛选装置，该筛选装置用于接收处理过的废料并且被配置成将处理过的废料分离成第一部分和第二部分，第一部分包括基本上再制浆的废纸并且第二部分包括大碎片；以及供水装置，该供水装置被配置成用足够量的水冲洗通过该筛选装置的该第一部分以将该第一部分稀释至按重量计从约1％至约20％的固体。
当参考附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中部件不一定按比例绘制，并且其中在所有图中相应的附图标记指定相应的部件。
附图简要说明
图1是根据一个实施例的废料打包系统的示意图；
图2a是根据一个实施例的接收打包过的废料的废料再生系统的示意图；
图2b是根据一个实施例的排出处理过的废料的废料再生系统的示意图；
图3是在一个实施例中使用的高压釜的侧面正视图；
图4是图3的容器的部分截面的视图，示出了旋转滚筒，并且示出了高压釜的处于打开位置的闭合板；
图5是图3的压力容器的正视的端视图；此视图示出了用于旋转驱动滚筒的传动皮带和电机；
图6是图3的高压釜的端视图，示出了闭合板的操作。
图7是图3的设备的部分截面的侧面正视图，示出了围绕旋转滚筒的内部以间隔阵列布置的升降桨，其中螺旋状的折流板的位置通过利用短划线指示；
图8a是沿图7的线8a--8a截取的截面图；
图8b是沿图7的线8b--8b截取的截面图；
图9指示围绕图3-8b的旋转滚筒的内表面布置的这些升降桨与螺旋状折流板的关系；
图10是结合一个实施例使用的典型的升降桨的放大比例图，还示出了滚筒的相邻部分的截面，滚筒的闭合板端是朝向左，如在此图中所观察的；
图11是结合一个实施例使用的真空系统的示意图；
图12是根据一个实施例的湿法加工和分离系统的工艺流程图；
图13是根据一个实施例的用于分离非纤维素固体的分离系统的工艺流程图；
图14是根据一个实施例的包括用于制造垃圾衍生的燃料的系统的集成再生系统的工艺流程图；
图15是根据一个实施例的包括厌氧消化池的集成再生系统的工艺流程图；
图16是根据一个实施例的集成再生系统的工艺流程图。
详细说明
本申请提供用于有效地再生包括废纸的废料的系统和方法。作为一般性描述，这些方法包括：将废料引入到压力容器中；在升高的加工温度和升高的加工压力下处理压力容器中的废料以便形成包括基本上再制浆的废纸的处理过的废料；将处理过的废料从压力容器中排出；并且其后利用筛选装置将处理过的废料分离成第一部分和第二部分。第一部分可以包括基本上再制浆的废纸并且第二部分可以包括大碎片。在实施例中，分离两个部分的步骤进一步包括通过筛选装置用足够量的水冲洗第一部分以将该第一部分稀释至按重量计从约1％至约20％的固体。
有利地，从处理过的废料分离的基本上再制浆的废纸和非纤维素固体提供干净原料，该干净原料可以用作多种不同工艺的原料。例如，基本上再制浆的废纸可以用于制造含消费后纸的产品或转化为一种或多种有机酸、有机酸降解产物等。此外，冲洗过的并且基本上不含纤维的可再生塑料和金属可以从第二部分回收并且标记为待售或用于制造垃圾衍生燃料、进行热解以产生适合用作燃料的一种或多种产品，或者转化为聚合物薄片或薄膜(即，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片或薄膜)。液体和溶解的有机物也可以用于后续过程中，诸如用于厌氧消化池中以产生生物沼气。
根据实施例，废料可以是城市固体废物或商业固体废物等。术语“城市固体废物”是指丢弃以供家庭处置的所有废料，这些家庭包括独户住宅和多户住宅以及旅馆和汽车旅馆。术语还包括由商业来源、机构来源和工业来源生成的废料，只要此类废物与通常由家庭生成的废物基本相同，或者作为正常的城市固体废物收集服务的一部分与其他城市固体废物一起收集和处置。城市固体废物的实例包括食品废物和庭院废物、纸张、塑料、金属、衣服、电器、消费产品包装、一次性尿布、办公用品、化妆品、玻璃和金属食品容器以及家庭危险废物。
术语“住宅废物”是指由家庭的正常活动生成的废物，包括但不限于食品废物和其他有机材料、废屑诸如纸、金属和塑料、灰烬以及大体积废物。
术语“商业固体废物”是指由商店、办公室、餐馆、仓库、教育和机构设施以及其他非制造活动生成的所有类型的固体废物，不包括住宅废物和工业废物。相对于城市固体废物，这种废料中纸的含量高，并因此纸纤维含量以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)塑料含量高。商业固体废物还包括塑料和金属，但是相对于城市固体废物，庭院废物、聚氯乙烯(pvc)塑料、建筑材料、电器、化妆品、家庭危险废物以及大型金属物品的含量低。典型地，在诸如机场、餐馆、办公楼、教育机构以及娱乐或主题公园的场所处收集商业固体废物。
术语“再制浆”是指纤维相互分开或至少部分地分离，这些纤维已经相互附接、结合、或缠绕，诸如是纸中的纤维素纤维。在本说明书的上下文中，再制浆纸是指使纸的纤维素纤维至少部分地相互分离以便形成松散的纤维素纤维浆。
1.废料的处理
根据一个实施例，提供一种用于再生废料，具体地包括废纸和诸如塑料的聚合物废料的混合物的废料的方法，该方法利用了总体上圆柱形构型的压力容器，该压力容器被安装成围绕其纵轴线倾斜旋转地驱动，所述方法包括以下步骤：a)通过压力容器的入口引入废料和稀释水；b)将热能添加至压力容器中的废料中以便将升高的加工温度和升高的加工压力给予压力容器内部的废料至高于大气压的水平；c)围绕其纵轴线旋转压力容器，以便搅拌废料以实现纤维状纸部分的再制浆；d)通过经由冷凝器放出水蒸汽使容器减压，接着在冷凝器上抽真空以便开始材料的冷却；e)其后，将冷却水引入到压力容器中以便将压力容器中的处理过的废料冷却至排出温度(低于在前一步骤中可实现的温度)并且减少由处理过的废料排放的气味；并且f)将处理过的废料从压力容器中排出，其中所述纸部分被基本上再制浆并且基本上与所述聚合物或塑料废料以及在所述废料中的其他污染物分开。在一个实施例中，聚合物废料被操作以便浓缩污染物(包括来自废料的彩色体)。
根据一个实施例，提供了一种方法，其中使用本领域中称为
然后再次将滚筒排气至大气压并且其后将冷却水引入到腔室中以便进一步将处理过的废料冷却至排出温度并且稀释一种或多种有气味的化合物，并且打开腔室。将滚筒内部的处理过的材料然后通过反转滚筒旋转而移出，这样使得螺旋叶片将处理过的材料递送到滚筒的前面，在这里处理过的材料然后离开到排出输送机上用于进一步筛选以便去除粗材料。
压力容器
根据一个实施例，高压釜压力容器总体上可以是圆柱形构型的细长容器，该细长容器被安装成围绕其纵轴线旋转地驱动，并且配备有搅拌器件，该搅拌器件包括存在于所述容器内部中的固定升降桨的阵列。废料的搅拌可以包括与所述容器的旋转同时发生的在容器内的升降桨的活动。根据一个实施例，容器可以配备有螺旋形配置的构件。
可以结合在此提供的系统和方法采用可以在加工废料时带来所需效果的任何合适的压力容器。然而，根据一个实施例，压力容器可以有利地配备有合适的搅拌器件以便促进废料的适当搅拌。根据一个实施例的合适的压力容器是总体上圆柱形构型压力容器，该压力容器被安装成围绕其纵轴线倾斜旋转地驱动，如在美国专利号5,119,994；4,974,781；和6,458,240以及于2014年4月14日提交美国专利局并且标题为“methodforrecyclingwastematerialwithreducedodoremission(用于在减少气味释放的情况下再生废料的方法)”的美国专利申请序列号14/256,652中披露的，这些文献的披露内容通过引用以其全部内容结合在此。此压力容器配备有合适的器件用于搅拌以便均匀地混合废料并且破碎含塑料的和含纸的废料。合适的搅拌器件的实例包括机械的、流体力学的或电气装置。机械装置的具体实例包括机械的搅拌器、振动器、掺混器、滚筒等。已经发现安装在压力容器内部区段内的固定升降桨阵列和螺旋形配置的构件协作作为用于本发明的一个实施例的搅拌器件的一个实例。根据一个实施例，搅拌器件被提供在滚筒中，该滚筒倾斜地可旋转地安装在压力容器内部。
因此，根据一个实施例的用于处理废料的高压釜涉及以相对于水平面轻微的倾斜角安装的总体上圆柱形容器，其中一个实施例的倾斜角是约7°，容器的上端具有开口以接收废料并且容器的下端是闭合的。容器可以被设计成在该开口上具有高度有效的闭合装置，该闭合装置当闭合时密封容器使其与大气隔离以便允许在容器内在其操作期间发生压力积聚，或者，可替代地，通过适当的真空系统起作用允许在容器内维持真空。
参考图3-11，示出了用于实践根据一个实施例的方法高压釜，如美国专利号6,458,240中披露的。该设备包括总体上圆柱形构型的厚壁的加工压力容器a。厚壁用于压力容器a的构建中以便它可以在高的内压力条件下以及有时在如以上所指出的真空条件下操作。压力容器a以不可旋转的方式被安装在稳固的固定支架26上并且具有足够宽的底座以便给予足够的稳定性。支架26可以利用结构钢构件，这些构件被设计成将处理器和废料的重量有效地转移到处理器下方的基座。
即将描述的旋转滚筒(用于容器a的壳体内)将其力转移给载体和支承轴承，该载体和支承轴承进而将那种载荷转移进容器a的壳体内并且变成由壳体的结构支架支撑的载荷的一部分，并且因此转移给处理器下面的基座。
闭合装置或圆顶状门40(配备有密封件41)被铰接地安装成邻近容器a的入口30，这样使得显著的压力或真空可以在容器内部在选定的时间建立，如先前提及的。
位于非旋转容器a内部的是总体上圆柱形的滚筒d，滚筒d被安装成使得在其轴线上的任一方向上是可旋转的，该轴线与容器a的轴线重合。滚筒d配备有邻近其前端50的座圈或支承圈12，其中滚轮或耳轴承58定位在容器a的内部上以接触圈12，并且因此为滚筒d的前端50提供支撑。滚筒d的前端50是开放的，而滚筒的后端或下端56是闭合且不透水的。
附连到滚筒d的后端或下端56上的是驱动轴16，该驱动轴被安排为支撑滚筒d的后端并且旋转地驱动它。轴由滚轮或滚珠轴承17可旋转地支撑，该滚轮或滚珠轴承进而从附接到容器a上的结构构件19得到支撑。此支撑安排被设计成固定滚筒d的位置，只要考虑到其在容器a内的水平定位。
滚筒d的驱动轴16穿透容器a的壳体并且通过密封件33密封与大气隔离，以便使得能够在容器a内、并且当然在滚筒d内不时地维持选定的压力或选定的真空。
对于滚筒d的典型的旋转速率是在2与30rpm之间并且优选地约8-15rpm，以便促进在用于旋转地驱动滚筒的驱动机构14上的力的均匀负载。
滚筒d能够借助于图3中描绘的驱动组件14在其水平轴线上的任一方向上旋转，该驱动组件可以例如利用连接到该滚筒的驱动轴16上的可逆电动机20和合适的减速齿轮18以使滚筒d在选定的方向上转动。可优选的是使用越过链轮23和24的重载链22用于将发动机的旋转转移至驱动轴，以本领域有丰富知识的人士熟悉的安排，如图3和5中描绘的。
通过将滚筒d置于压力容器a内，有可能具有与将在独立式可旋转的滚筒中具有的相同的无阻碍的材料搅拌的优点。通过将滚筒设计为具有足够的容纳壁，在加工过程中，正在被加工的废料和有待插入那些材料中的任何添加剂被包含在滚筒内。因为，根据此实施例，滚筒被布置在压力容器内，所以构建滚筒的材料显著地轻于独立式可旋转的滚筒所要求的，这将要求结构完整性以承受压力的力以及与将在该过程中不时地使用的真空相关联的力。
滚筒d的内部配备有一系列升降桨70和螺旋刮板(helicalflighting)80以便促进由于滚筒d的旋转的废料的搅拌和移动。下面更详细地描述了用于本发明的升降桨以及刮板。
容器a，根据一个实施例，优选地倾斜地操作。一个合适的倾斜角是离水平线7°，其中前或入口端30高于容器的闭合的下端36。倾斜角帮助将有待加工的废料包含在滚筒d内，因为随着滚筒旋转，废料将被移动通过滚筒d朝向后端，至少部分地在重力的影响下。
尽管没有滚筒d的尺寸的限制，应该注意的是利用约10英尺长的滚筒的装置具有可以在再生站中被有效利用的尺寸。换言之，根据一个实施例的废物处理器的更小尺寸版本可以采取单元的形式，该单元可以被置于相对有限的区域内，以便处理更小规模的任何具体类型的其中产生的废料。
同时，显然有可能使用更大的单元来进行大规模操作，并且前述提及具有有待用于处理设施中的尺寸的处理器不旨在限制任何处理器的大或小，除了容器的直径应该足够大以接受材料之外，在这些材料上没有发生在先的尺寸缩减。根据本发明可以利用合理的直径和长度的任何组合，仅由实用性限制。
回到该实施例的细节，升降桨70被安装在滚筒d的内部并且被安排为使得最小化在滚筒内的材料流动的任何阻碍。升降桨分布在沿着滚筒的水平维度的区段内，如图7中所示，并且从一个区段到下一个区段以大约45°间隔交错。
将这些升降桨70垂直于滚筒d的壳体附连到滚筒的内周长上，如图8a和8b中所示，并且纵向地定向以便与滚筒的纵向尺寸一致，如在图7和9中所示。
如在图10中最佳地看到的，垂直腿72附连到滚筒的内部侧壁上，并且成角度的构件74在其中线77处附连到垂直腿的径向内部部分上。成角度的构件74具有外表面75和76，其中表面75处于与升降桨的垂直腿72成大约45°的角度，并且表面76处于相对于腿72的相似的角度。表面76优选地被认为是第一部分，并且桨的表面75被认为是第二部分。成角度的构件74的中线77可以处于相对于滚筒d的内表面约52°的角度，并且如图10中所示，中线77被置于朝向滚筒d的较高端的方向上。换言之，升降桨的内部部分78面向滚筒d的闭合端56，从图10的角度观看，该闭合端位于左侧。
在一个实施例中，该滚筒的倾斜角是相对于水平线约7°，所以升降桨的有角度的部分75和76的倾斜角是相对于滚筒d的壳壁为52°，并且这导致升降桨的有角度的部分75和76以相对于水平线的45°角操作。
螺旋刮板或折流板80被附连到滚筒d的内周长上以便最小化滚筒内的废料流动的阻碍，并且可以处于对应于螺旋状物的一个完整循环的频率，沿着滚筒的长度测量，该螺旋状物处于等于滚筒的直径的距离。螺旋刮板的倾斜度是使得当滚筒d在所谓的第一旋转方向上旋转时，有待加工的废料向前朝向滚筒的闭合下端56移动，而滚筒在第二旋转方向上的旋转引起这些材料向后朝向滚筒的入口开口50移动。螺旋刮板是连续的，意味着偶尔的升降桨70必须在某些位置被消除以便使得制造成为可能。
升降桨的尺寸和频率、滚筒的倾斜角以及滚筒的旋转速率是可变的并且是所要求的滚筒内的材料的移动速率以及在给定的时间量内有待加工的材料量的函数。
滚筒的直径可以是足以接受选定量的有待加工的废料，其中滚筒的内径的体积的约40％的另外的空间需要保持空的以便允许材料落下并且在滚筒内随着其旋转混合。在这种类型的装置的设计中，另外的加工容量通过增大其长度而增加到处理器中。直径与长度的比率是可变的并且取决于与滚筒的搅拌机构的尺寸和频率一致的给定时间量内有待加工的材料的量以便确保废料和水的完全混合。
用于监测和控制该方法的装置包括，例如，水管道、水蒸汽管道、真空管道、压力控制器及其他需要的仪器。在使用独立式可旋转的滚筒时，这些装置各自可以附连到可旋转的滚筒的旋转轴的中心线上，这使得在此容器上的闭合装置复杂化并且，必然地，将这些装置放置于滚筒的末端。在压力控制器、真空连接件和温度控制仪器的情况下，这不是适当的位置。相反，这种类型的装置可以更好地从以下位置监测并且控制该方法，该位置更接近该方法中反应发生的点，并且不邻近或处于将添加剂注入该方法中的相反端。因此，一些实施例利用其中利用旋转滚筒的压力容器。
诱导压力和真空进一步使利用独立式旋转滚筒复杂化。具体地真空要求该装置具有相当大的强度以便免于坍塌，并且这总体上相当于巨大的部件，如果此类部件要旋转地驱动则要求相当大的马力。
在一些实施例中，其中废料作为塑料包裹的废料包被引入，压力容器的闭合装置可能需要闭合装置具有大尺寸。由于其大尺寸并且由于该方法的压力和真空条件，闭合装置将非常难以手动地处理。将附连到独立式旋转滚筒上的自动闭合装置操作器可以是复杂的。在此实施例中，使滚筒旋转持续一定的时间段，在此期间闭合装置是打开的，并且因此，闭合装置及其操作器必须不干扰滚筒在这些情况下旋转的能力。
参见图3，容器a配备有用于选择性添加水蒸汽的管道90以及用于选择性添加稀释和冷却水二者的管道92，其中利用合适的阀以便控制流量。将水蒸汽管道和水管道合并到单个注射管94中，如图3中所示，使得水蒸汽和水能够被引导通过容器a的侧壁并且然后通过弯曲的固定管95注入滚筒d的开口端中。
在操作该装置的一个阶段期间，可通过真空系统(例如由康涅狄格州诺沃克的纳什工程公司(nashengineeringcompanyofnorwalk,conn.)或新泽西州韦斯特菲尔德的克罗尔-雷诺兹公司(croll-reynoldscompany,inc.ofwestfield,n.j.)制造的类型)将真空诱导到容器a中，该真空系统通过真空连接件46连接到该容器；注意图11。
废料引入
适合用于实施例中的废料可以是呈包括废纸的城市固体废物、商业固体废物、住宅废物、卫生废物、工业废物等的形式。存在于这种废料中的废纸的非限制性实例包括报纸或其他着墨的纸产品、杂志、纸箱、容器、杯子、板、薄纸、纸巾或其他吸水纸产品、小叶、传单、信封、卡纸板、盒子、袋子、印刷和未印刷的纸张、海报等。废料还可以包括一种或多种有气味的化合物或在再制浆过程中或当储存时形成一种或多种有气味的化合物的材料，材料的非限制性实例包括有机材料诸如食品废物和饮料废物或两者，连同可能的聚合物废料诸如塑料杯、塑料瓶、塑料容器等。有机材料是指由动物或植物成分或具有碳基础的产品的有机化合物或与动物或植物成分或具有碳基础的产品相关的有机化合物组成的物质，包括来自死亡有机体诸如植物和动物的残留物及它们在环境中的废产物的那些。有机材料的非限制性实例包括食品、饮料、庭院废物、农业废物、人类废物、生物废物、诸如医院或诊所废物的医疗机构废物、烃、油、溶剂或工业化学品等以及其组合。
在实施例中，废料原料可以包括废纸以及聚合物废物诸如配备有胶乳涂料的涂布的原料、填充剂等。涂料或聚合物组分可以包括合成聚合物诸如丙烯酸酯以及乙酸乙烯酯或天然聚合物以及淀粉糊剂或有机糊剂，以及天然和合成粘合剂。聚合物材料可以呈涂料、粘结剂的形式或简单地与纸纤维组分相关联，如在用硬纸板组分以及塑料薄膜组分进行包装的情况下。根据某些实施例，废料原料可以包括含纤维素纤维的纸以及树脂质聚合物组分二者，该树脂质聚合物组分在该方法过程中团聚并且被操作以便将其他污染物与释放的造纸纤维分离。
根据一些实施例可加工的难以加工的废料的另外的具体实例包括具有湿强度树脂的单侧和两侧塑料涂布的纸板、不具有湿强度树脂的单侧和两侧塑料涂布的纸板、双面光面印刷机裁纸屑、紫外线(uv)固化的墨水涂布纸、以及其混合物。塑料涂布的纸板的另外的实例包括具有湿强度树脂的两侧涂布的(c2s)塑料食品包装纸板，诸如牛奶盒或用于干食品储存的其他纸箱等。不具有湿强度树脂的塑料涂布的纸板的另外的实例包括冰淇淋容器、多种其他冷冻食品包装等。还另外的实例包括双面光面照片裁纸屑、冰淇淋顶部、未印刷的有色纸、新闻纸等。
回去参考图1-9并且根据一个实施例，包括纸废物和任选的含塑料的废物以及有气味或产生气味的化合物的废料由合适的输送机携带并当门40已经移动到打开位置时通过入口开口30引入，并且进入滚筒d的开口端50中。由于废物并未以任何特定尺寸包装并且还可以含有各式各样的尺寸、形状和密度上不同的材料，并且废物可能不一定是自由流动的，容器a中的入口开口30以及到滚筒中的开口50足够大并且没有阻塞，以便允许先前未加工的废物被直接引入到处理器中。
在废物正在被输送进滚筒内的同时，滚筒d在该第一旋转方向上旋转，并且，凭借螺旋刮板80和该滚筒的倾斜角，足够量的材料，尽管不自由流动，将被装进滚筒中用于加工。
当滚筒d已经填充有足够量的待加工的材料时，关闭闭合装置40并且通过锁紧圈42(诸如由丹麦的克林格产品公司(klingeproductscompanyofdenmark)制造的类型)紧固。
总体上，废料中的废物固体(即，非可制浆的材料)的重量百分比是在基于废料总干重的约1重量百分比至约80重量％的范围中；然而，废料中的废物固体的重量百分比可以另外在基于废料总干重的约20重量％至约70重量％的范围内。
典型地，废纸含有基于纸浆和聚合物废料的总重量的按重量计不大于约80％的聚合物废料。在一些情况中，这些废料含有基于纸浆和聚合物废料的总重量的小于约10百分比的聚合物废料。
在此使用的，术语“聚合物的”、“塑料”、“聚合物”以及类似术语是指并且包括所有有机的、合成的、天然或加工过的天然聚合物材料诸如乙酸纤维素，包括模制、流延、挤出、拉制或层压或以其他方式施用到物体或薄膜上或内的树脂、粘合剂、泡沫、薄膜、片材和合金(复合材料)。此类应用可以使用水或油基胶乳中的任一种并且通过本领域中已知技术中的任一种进行。涂布技术的实例包括刮涂、浸涂、喷涂等。聚合物材料的具体实例包括加聚物诸如乙烯基聚合物，包括丙烯酸酯和乙酸乙烯脂、其胶乳、聚烯烃；缩聚物诸如聚酯或聚碳酸酯等。
如上文描述的，根据一个实施例，合适的废料包括塑料包裹的压缩打包的废料，诸如城市固体废物或商业固体废物。
回去参考图3-11并且根据一个实施例，塑料包裹的废料包由合适的输送机携带并当门40已经移动到打开位置时通过入口开口30引入并且进入滚筒d的开口端50中。容器a中的入口开口30以及到滚筒中的开口50足够大并且没有阻塞，以便允许塑料包裹的废料包被直接引入到处理器中。
在塑料包裹的废料包正在被输送进滚筒内的同时，滚筒d在第一旋转方向上旋转，并且，凭借螺旋刮板80和滚筒的倾斜角，足够量的塑料包裹的废料包将被装进滚筒中用于加工。
当滚筒d已经填充有足够量的待加工的塑料包裹的废料包时，关闭闭合装置40并且通过锁紧圈42(诸如由丹麦的克林格产品公司制造的类型)紧固。
稀释水
返回到图1-9中示出的实施例，将大量的稀释水添加到待加工的废料中，这通过经由管92注入稀释水实现，这样使得足够的稀释水经由弯曲的固定管95与滚筒中的废料接触。通常将稀释水添加到压力容器滚筒d中以便在滚筒d中实现按滚筒中的总废料和水的重量计30％与75％之间的水含量，其中按重量计大约70％是根据特定实施例的量。根据另一个实施例，将稀释水以最高达约3重量份的稀释水比约1重量份的废料的量、或最高达约7重量份的稀释水比约3重量份的废料的量、或从约0.43重量份至约3重量份的稀释水比约1重量份的废料的量通过管92引入到压力容器滚筒d中。
根据实施例，稀释水可以是基本上纯水，但是可以是适于饮用的或不适于饮用的水。稀释水可以含有添加剂诸如以下更详细地描述的化学助剂。
在稀释水添加过程中滚筒d通常在第一旋转方向上旋转以便增强废料与稀释水的接触。
一旦将所有材料装进容器中，将压力容器门关闭并且密封。滚筒d随后在第一旋转方向上旋转，在此过程中可以在腔室中抽真空持续短的时间段，约一至五分钟或五至十分钟。在此阶段施用真空的目的之一是防止捕获的不可凝结气体造成的压力积聚。在抽真空时段结束时，关掉真空并且将系统通过关闭阀而隔离。在抽真空时段完成后，将稀释水添加到滚筒d腔室内。
化学助剂
根据实施例，在搅拌过程期间添加合适的化学助剂可以改善成浆的纸部分的品质。再制浆的程度可以从使用化学助剂增加。此外，在某些化学助剂存在下形成的纸浆可以更亮并且可以减少附加的加工步骤的程度。化学助剂可以在将滚筒门关闭且锁上之前或之后引入到压力容器中并且可以在废料之前、与废料同时或在废料之后添加到压力容器中、或者与稀释水一起添加到压力容器中。
因此，根据一个实施例，可以任选地包括选自下组的至少一种化学助剂，该组由以下各项组成：碱剂、缓冲剂、漂白剂、洗涤剂、表面活性剂、溶剂、分散剂、螯合剂、多价螯合剂、以及其混合物。这些化学助剂单独地或者以其组合可以以其本体形式或溶液使用，优选地以水中的溶液形式。可以使用任何量的这些化学助剂来带来预期益处；然而，以下更详细地描述优选的化学助剂和量。
根据一些实施例，不同的其他化学助剂诸如洗涤剂、表面活性剂、溶剂、分散剂、螯合剂、隐蔽剂(单独地或者以其组合)可以添加到废料中用于在再制浆过程中使用。用于此目的的现在已知的或以后开发的所有这些化学助剂能够以足以实现预期益处的量使用。然而，只要当由其形成的纸浆呈现可接受的品质时才使用这些化学助剂。
根据一些实施例，优选的化学助剂是单独的或与过氧化氢组合的氢氧化钠。
再制浆条件
根据实施例，包括废纸的废料的加工是通过添加热量和机械能以将废料充分再制浆并且附带地将废料灭菌而实现的。凭借添加的稀释水，该稀释水增加进入正在被加工的废料内的热传导，可能以其他方式为本身并且在其他材料上产生绝缘效应的废料被要求的热量完全且快速地穿透，因此避免产生孔穴(pocket)，在这些孔穴中有传染性的材料可能被保护免受实现完全再制浆的足够的热量。因为随着被加工，废物的可制浆的部分的尺寸减小，如之前描述的，并且因为该过程的热量致使废物的塑料部分(当存在时)变得热变形并且坍塌成更致密的形式，全部量的废物被更完全地搅拌并且因此被热量最完全地接触。
返回到图3-11中示出的实施例，在第一旋转方向上，当从滚筒的开口端观看时假定为是顺时针的，废料被定向刮板80拦截并且穿过滚筒朝向滚筒的后面或闭合下端56移动。同时，随着在滚筒的旋转过程中双向的升降桨70各自与材料接触，这些桨，凭借每个桨的有角度的部分，引导废料的一部分逆流地朝向该滚筒的入口端。在滚筒d的在希望的方向上的旋转过程中在螺旋刮板80和新颖的升降桨70的表面72和76的作用下的这种同时向后和向前移动导致正在被加工的材料的有利的和非常完全的搅拌。因为这些作用和添加的稀释水，非常有效地实现废料的可制浆的材料的再制浆。因此，在使用塑料包裹的废料包的实施例中，在此过程中完全解包这些包。
在一些实施例中，旋转滚筒设备以至少约6转/分钟(rpm)、或至少约8rpm、或至少约10rpm的速度旋转。
根据一些实施例，在加工废料的过程中将热量添加到压力容器中。在这种情况下，在滚筒d在第一旋转方向上正在旋转的同时，水蒸汽可以有利地通过水蒸汽管道90添加到容器中并且通过注入管道94注入到废料中；注意图3。如先前描述的，在滚筒正在旋转的同时，添加热量致使塑料材料(当存在时)变得软化并且分离，因此允许与塑料紧密接触的纸部分被完全搅拌并且与添加的水分和添加的热量接触。通过适当使用与压力管60相关联的压力控制系统和排气连接件62的阀在容器a中维持希望的压力。阀61a控制压力管60，并且阀61b控制排气管62。管68形成到容器a的内部的连接。如先前描述的化学助剂可以附加地作为液体或蒸汽添加到水蒸汽管线中、或可替代地到水管线中。
根据一些实施例，在搅拌步骤期间引入足够量的水蒸汽以便带来在约212°f至约285°f的范围内的内部温度以及在约0psig至最高达约50psig范围内或在约10psig至约50psig范围内的压力。根据一些实施例，至少约230°f的温度和至少约15psig的压力以减少实现制浆需要的时间是优选的。
根据一些实施例，将条件控制为使得实现再制浆需要的时间总体上是从约30至90分钟，并且典型地实现再制浆需要的时间可以是约60分钟。
在于搅拌步骤期间引入足够量的水蒸汽以便带来约275°f的内部温度和约30psig的压力以减少实现再制浆需要的时间(在一些情况中可以是约40至80分钟)的一个实施例中；再次，实现制浆需要的时间典型地是约60分钟或更少。在一些实施例中，至少约80％的纸被再制浆，并且在一些实施例中，至少90％的纸被再制浆。在一些实施例中，至少65％的存在的纸被再制浆。
根据一些实施例，在再制浆步骤期间，将废料保持在至少约212°f的温度持续至少约90分钟的时间(在大致15psig的压力下)、或保持在约285°f的温度持续至少40分钟的时间(在大致50psig的压力下)、或保持在压力、温度和时间的其他组合(如用于实现污染废物的完全且有效的再制浆已经示出的)下。根据一些实施例，在正在搅拌废料的同时在滚筒旋转期间将足够量的水蒸汽引入到压力容器中以便带来约230°f的内部温度和约18psig的压力以减少实现再制浆需要的时间，该时间是约40至60分钟、或60分钟。根据其他实施例，在约45psig的压力下该内部温度是约275°f，实现再制浆的时间是约40至80分钟、或约60分钟。
再制浆后减压
在已经在足够高的温度下将废料加工持续了足够的时间量后，关掉到系统的水蒸汽注入，将压力容器滚筒排气至大气压，并且随后打开图11中描绘的真空系统46同时继续在第一旋转方向上旋转滚筒以便诱导压力容器腔室中的真空以便冷却压力容器中的处理过的废料。随着诱导真空，将处理过的废料从再制浆加工温度冷却至更低的温度。根据一些实施例，诱导的真空范围从约-5psig至约-15psig或约-10psig并且将处理过的材料的温度降低到低至约170°f或约160°f或低至约150°f。
冷却水
将冷却水引入到压力容器中以便继续将压力容器中的处理过的废料冷却至排出温度(低于升高的再制浆加工温度)并且减少由处理过的废料排气的气味。添加冷却水减少或消除了气味，该气味否则当排出处理过的废料时被或将被释放。在压力容器中的水和处理过的废料在该压力容器中形成处理过的废料浆料。虽然不希望被理论所束缚，据信冷却水通过降低处理过的材料的温度或稀释处理过的材料浆料或二者减少了气味。还据信冷却水吸收在处理过的材料中的有气味的化合物，这些化合物否则将被释放到周围的大气中。此类有气味的化合物可以存在于废料中或在处理过的废料浆料的再制浆过程中产生或是这两种情况。在本发明的一些实施例中，有气味的化合物的来源包括食品或饮料废物或二者。
返回到图3-11中示出的实施例，将一定量的冷却水添加到处理过的废料中，这通过经由管92注入冷却水实现，这样使得足够的冷却水经由弯曲的固定管95与滚筒d中的废料接触。将冷却水添加到压力容器滚筒d中以便在滚筒d中实现按滚筒中的总废料和水的重量计78％与95％之间的的水含量，其中大约80％是根据特定实施例的量。根据另一个实施例，将冷却水以这样的量通过管92引入到压力容器滚筒d中，这样使得在冷却步骤后压力容器中存在的水的总量为至少约3.5重量份至约1重量份处理过的废料或至少约3.8重量份至约1重量份处理过的废料。
根据实施例，将冷却水以足以将压力容器中的处理过的废料的温度降低至少约10°f、或约10°f至约50°f、或约10°f至约30°f的量添加到处理过的废料中。根据本发明的实施例，将冷却水以足以将压力容器中的处理过的废料的温度从至少约170°f的温度降低至不大于约140°f的温度、或从至少约160°f的温度降低至不大于约140°f的温度、或从至少约160°f的温度降低至不大于约130°f的温度的量添加到处理过的废料中。
根据实施例，在最高达约130°f、或最高达约120°f、或从约70°f至约130°f、或从约70°f至约120°f、或从约70°f至约115°f的温度下将冷却水添加到处理过的废料中。
根据实施例，将冷却水以足以使压力容器中的总水含量增加按压力容器的总水和废料含量的重量计至少约5％、或按压力容器的总水和废料含量的重量计至少约10％、或按压力容器的总水和废料含量的重量计约5％至约40％的量添加到处理过的废料中。
根据实施例，冷却水可以是基本上纯水，但是可以是适于饮用的或不适于饮用的水。冷却水可以含有添加剂诸如气味修饰剂和/或杀生物剂。
排出处理过的废物
在用冷却水冷却后，将处理过的废料从旋转容器中排出用于回收再制浆的材料和塑料以用于再生。根据一些实施例，排出的处理过的废料包括基于排出的处理过的废料的总湿重的从按重量计约5％至按重量计约50％的量的固体。优选地，排出的处理过的废料的固体浓度的量为基于排出的处理过的废料的总湿重的从按重量计约10重％至按重量计约40％、基于排出的处理过的废料的总湿重的按重量计从约10％至约25％、基于排出的处理过的废料的总湿重的按重量计从约10％至约20％、或基于排出的处理过的废料的总湿重的按重量计从约30％至约40％。
此外，如上文所述的，处理过的废料中存在的废纸是基本上再制浆的。根据一些实施例，废纸是至少约80百分比再制浆的，或废纸是至少约90百分比再制浆的。
返回到图3-11中的实施例，打开闭合装置40并且在第二旋转方向上旋转滚筒d。在第二旋转方向上，假定逆时针旋转，处理过的废料被螺旋刮板80拦截并且在螺旋刮板80的作用下被引导朝向滚筒d的入口端。随着滚筒d继续旋转，处理过的废料还通过如先前描述的“y”型升降桨70的表面75被升降并且引导朝向容器的入口端。
在桨的垂直表面的每一侧上的斜面75和76在任一旋转方向上以相同的方式运行，当然在每一种情况下由竖直布置的构件72辅助。
应该注意的是在加工过程中升降桨70以相对于螺旋刮板80逆流或回流方式运行，其中表面76在此时间以主要方式起作用。仅在废料已经被完全加工后，反转滚筒d的旋转方向，以便使得螺旋刮板80能够将材料排出越过滚筒的唇缘51进入合适的排出系统中。在此排出时间，桨70的表面75以主要方式起作用，实际上与螺旋刮板80的作用协作。
在滚筒d在第二旋转方向上旋转期间，处理过的废料因此通过螺旋刮板80以及升降桨70的表面72和75的组合作用从容器中排出。因为滚筒d的外唇缘51伸出超过容器a的外边缘，排出的处理过的废料脱离容器落下。凭借纸材料的再制浆，处理过的废料的体积降低至其原体积的大约1/3。
处理过的废料的排出速率，如对本领域普通技术人员来说明显的，是取决于滚筒d的旋转速率、螺旋刮板80的尺寸和频率以及升降桨70的尺寸和数目，并且这些变量取决于在给定的时间量内待加工的材料的量并且不限于这些变量的单一组合。
排水连接件64配备有合适的阀66，该阀可以打开以便使得水分在其过度积聚时能够从壳体(压力容器a)中排出。
随后将处理过的废料引导至分离器用于分离和回收再制浆的纸部分并且进一步收集分离的塑料材料，如下面所述的。尽管适合用于本申请的集成再生系统和方法的压力容器的上述实施例是分批法，本领域技术人员将理解，还可以使用被构造用于连续使用的压力容器。
2.处理过的废料的湿法加工和分离
在通过一个或多个基本上不可破坏的分离方法分离处理过的废料期间，并且任选地在该分离之前进一步稀释处理过的废料。“基本上不可破坏的”是指不致使材料尺寸明显减小或材料降解的方法。例如，当分离后的处理过的废料的中值尺寸为分离前的处理过的废料的至少85％时，分离方法可被表征为基本上不可破坏的。不同分离方法的非限制性实例包括密度分离、尺寸分离、光学分离、以及金属分离。
图12中示出了用于从高压釜102中排出的处理过的废料110的湿法加工和分离系统100的示例性实施例。使用一个或多个筛选装置112将处理过的废料110分离成两个或更多个部分。此类筛选装置的非限制性实例包括转筒筛、粗筛、细筛、振动平板筛、钢齿筛(fingerscreen)、弹道分离器、鼓式再碎浆机等。第一部分114可以包括能够穿过筛选装置的孔的那些材料，材料的非限制性实例包括再制浆的废纸部分和小碎片(诸如小块塑料、金属、玻璃、砂砾等)、以及液体和溶解的有机物的水性混合物。在实施例中，第一部分的固体可以包括按第一部分的固体的重量计从约20％至约90％、按第一部分的固体的重量计从约50％至约90％、按第一部分的固体的重量计从约50％至约80％、按第一部分的固体的重量计从约50％至约70％的量的再制浆的废纸部分。例如，再制浆的废纸部分占第一部分的固体的约三分之二，并且塑料占第一部分的固体的约三分之一。分离的处理过的废料的第二部分116可以包括不能穿过转筒筛的超尺寸的材料(还被称为废品)，超尺寸的材料的非限制性实例包括大碎片，诸如破布、罐、以及大块塑料和金属。
在分离过程中将水添加到处理过的废料中，进一步稀释处理过的废料并且通过筛选装置112的孔冲洗第一部分。在实施例中，将水以足以将第一部分稀释至按重量计从约1％至约20％的固体、按重量计从约1％至约10％的固体、按重量计从约1％至约6％的固体、按重量计从约2％至约5％的固体、或按重量计从约3％至约5％的固体的量添加到筛选装置中的处理过的废料中。
一个或多个筛选装置的孔可以根据第一部分中所希望的材料的尺寸调整，并且可以是相同的或可以沿着筛选装置的长度变化。例如，在实施例中，筛选装置可以具有平均面积为约20至约400mm2的多个孔/开口。
第一部分可以经历进一步加工以将再制浆的废纸部分与大多数非纤维素固体分离。可以使用不同分离方法，包括尺寸分离和密度分离。例如，在实施例中，第二筛选装置(诸如第二转筛、振动筛或空气分离器)可以用于将大多数非纤维素固体与第一部分的再制浆的废纸部分分离以便产生高度冲洗的且基本上无纤维的非纤维素固体部分，该非纤维素固体部分任选地包括来自第二部分和第一部分的非纤维素固体。“基本上无纤维的”是指按重量计小于约20％的固体为纤维素固体，更优选地按重量计小于约5％的固体为纤维素固体。例如，从第一部分和/或第二部分回收的基本上无纤维的非纤维素固体部分可以包括按干重计从约1％至约5％的量的纤维素固体。
非纤维素固体部分任选地可以使用另外的分离方法分类以便回收可再生的塑料和金属。例如，可以通过使用磁体回收黑色金属、使用涡流回收有色金属和铝、以及光学分类技术来分离金属。可以使用光学分类技术分离可再生塑料来分离塑料，可再生塑料诸如聚乙烯(包括高密度和低密度的)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚酰胺、以及聚苯乙烯。当希望减少回收的可再生材料的水含量时还可以使用再其他技术，例如通过对回收的可再生材料进行机械脱水。用于机械脱水的技术的非限制性实例包括螺旋压榨机和带式压榨机。
在图12所示的示例性实施例中，高密度清洁器118用于至少将一部分小的非纤维素固体122(例如，金属、砂砾、玻璃等)从第一部分114去除。随后，第一部分120的剩余部分可以经历使用一个或多个筛选过程124的进一步加工，以便将其他非纤维素固体128(例如塑料)与再制浆的废纸部分126分离。随后可以例如利用螺旋压榨机或带式压榨机对再制浆的废纸部分126进行机械脱水130，以便至少去除任何液体和溶解的有机物134的一部分，并且提供具有增加的固体浓度的至少部分脱水的再制浆的废纸部分132。例如，脱水的再制浆的废纸部分132可以是按重量计从约50至约90％的固体，其中固体包括按重量计大于约30％的纤维素材料(例如，纤维素、半纤维素等)。
有利地，通过此类方法产生的脱水的再制浆的废纸部分比通过现有技术方法产生的脱水的再制浆的废纸部分清洁得多，并且其特征在于小于约50lb/t干纤维的生化需氧量(bod)含量。此外，大多数纤维素材料在再制浆的废纸部分中回收，其中在对再制浆的废纸部分进行脱水过程中去除的液体和溶解的有机物包括按重量计小于约0.2％的悬浮固体并且具有再制浆的废纸部分中的约90％的可溶bod。在一些实施例中，这些方法的特征可以在于，脱水的再制浆的废纸部分的bod相对于未处理的废料减小。例如，再制浆的废纸部分的bod可以是小于未处理的废料的bod的50％、未处理的废料的bod的从约5％至约40％、未处理的废料的bod的从约5％至约20％、或未处理的废料的bod的从约5％至约10％。
从第二部分和/或第一部分中的处理过的废料中回收的非纤维素固体还可以经历一个或多个过程来回收可再生的塑料和金属。在示例性实施例中，图13中示出了用于将非纤维素固体210从处理过的废料分离的过程200。例如，通过使用一个或多个磁体212分离黑色金属214并且通过使用涡流216分离有色金属和铝218，可以将金属从处理过的废料210的第一部分或第二部分分离出。可以将塑料222从处理过的废料的第一部分或第二部分光学分离220出，以便回收聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等中的一种或多种224。随后，分离的可再生金属和塑料可以在一个或多个后续过程中用作原料产生其他有用的产品。
3.再生纸产品
在实施例中，再制浆的纸部分(在机械脱水之前或之后)可以至少用作含消费后纸的产品制造中的纤维素原料的一部分。在一些实施例中，含纸产品是簿纸或纸巾产品。在一些实施例中，该方法进一步包括利用再制浆的纸部分用于产生其他含纸产品，诸如适用于制造纸板、吸水纸片、新闻纸或卡纸板产品(包括波纹卡纸板纸产品)的硬纸板。
4.c5和c6反应产物
在实施例中，再制浆的纸部分(在机械脱水之前或之后)可以经历化学处理以形成一种或多种糠醛、有机酸、有机酸降解产物等。例如，可以通过以下方式将再制浆的纸部分转化为一种或多种糠醛、有机酸、有机酸降解产物或其组合：将再制浆的纸部分中的纤维素水解为葡萄糖，并且将葡萄糖转化为一种或多种糠醛、有机酸、有机酸降解产物或其组合(以下单独称为或统称为“有机酸化合物”)。有机酸化合物的非限制性实例包括乙酰丙酸、甲酸、乙酸、丙酸等。
可以使用连续法或分批法在一个或多个反应器中将再制浆的纸部分转化为有机酸化合物。此外，不同类型的再制浆的纸部分以及其他类型的生物质进料可以在多种位置添加到过程流或一个或多个反应器中。
水解再制浆的纸部分的步骤可以包括使再制浆的纸部分与蒸汽、蒸汽和至少一种酸或至少一种醇中的一种或多种的组合接触。合适的酸包括无机酸，诸如盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等；以及有机酸，诸如乙酸、甲酸等。根据实施例，酸可以按再制浆的纸部分的重量计从约0至约10％的量添加到再制浆的纸部分中。根据一个实施例，无机酸可以由添加到再制浆的纸部分中的前体诸如二氧化硫形成。合适的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。
在实施例中，水解再制浆的纸部分的步骤在150℃至约250℃、约170℃至约240℃、约170℃至约230℃、约170℃至约220℃、或约180℃至约210℃的范围内的温度下进行。在实施例中，水解再制浆的纸部分的步骤可以在第一反应器中在约170℃至约190℃的温度下进行约35分钟至约60分钟。在实施例中，第一反应器是具有轴向混合的管式反应器，诸如连续搅拌釜反应器(cstr)。在某些实施例中，包含葡萄糖的再制浆的纸部分可能是期望的产物，并且可以用于例如本领域技术人员已知的不同微生物过程(例如，作为微生物的食物)中。
葡萄糖的转化可以在与再制浆的纸部分的水解相同的反应器中进行，或者在与第一反应器串联的第二反应器中进行。根据一个实施例，将诸如无机酸或有机酸的酸添加到第二反应器中以便将葡萄糖转化为一种或多种有机酸化合物。合适的无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等，并且合适的有机酸包括乙酸、甲酸等，并且可以按反应器内容物的重量计从约0至约10％或更多的量添加到第二反应器中的水解的再制浆的纸部分中，该量取决于参数，诸如生物质的类型、特定的酸、反应器中的温度等。
转化水解的再制浆的纸部分的步骤通常在约150℃至约250℃的范围内的温度下进行，该温度高于用于水解再制浆的纸部分的温度。例如，在实施例中，转化水解的再制浆的纸部分的步骤在约190℃至约220℃的温度下进行约1分钟至约15分钟。虽然转化水解的再制浆的纸部分的步骤可以在与水解相同的反应器中进行，在实施例中，转化在包括基本上没有轴向混合的管式反应器(诸如活塞流反应器(pfr))的第二反应器中进行。
根据一个实施例，得到的产物流(其可以是一种或多种有机酸化合物和焦油的混合物)可以被转移到分离器中用于去除一种或多种有机酸化合物。本领域技术人员已知的任何合适的分离系统可以用于从得到的产物流中分离一种或多种有机酸化合物。根据实施例，分离方法包括诸如液液提取、气体汽提、蒸汽汽提、蒸馏等。随后，一种或多种有机酸化合物可以捕获在冷凝器中、在纯化器中纯化并且储存在储存容器中。
5.垃圾衍生燃料(rfd)
在实施例中，从其他非纤维素固体分离的塑料可以用于制造垃圾衍生燃料，诸如燃料块或颗粒。有利地，与使用现有技术方法产生的可再生塑料制备的那些垃圾衍生燃料相比，由通过在此提供的系统和方法提供的清洁材料产生的垃圾衍生燃料具有更高的能量。例如，使用通过在此提供的集成再生方法的实施例回收的塑料产生的垃圾衍生燃料可以具有大于约5,000btu，诸如从约5,000至约15,000btu、从约8,000至约15,000btu、或从约12,000至约15,000btu的能量值。
图14中示出了示例性过程300。从非纤维素固体回收的塑料可以与从第二部分回收的破布和其他垃圾组合，以便提供具有按重量计至少50％的固体含量的原料310。原料310可以被机械脱水312(例如通过带式压榨机或螺旋压榨机)，以便将脱水的原料314的固体含量增加至按重量计大于约75％，或按重量计大于约90％。脱水的原料314可以经历切碎316和压缩和/或切粒318的组合以形成垃圾衍生燃料320。
得到的垃圾衍生燃料优选地具有按重量计大于约90％、按重量计大于约92％或按重量计大于约95％的塑料含量，并且具有大于约12,000btu的能量值。在一些实施例中，随后，垃圾衍生燃料可以用于联产生用于在此所述的方法和系统的电力。
6.热解
在实施例中，从其他非纤维素固体分离的塑料(具有或不具有聚烯烃聚合物)可以被热解以产生适合用作燃料的一种或多种产品。此类系统通常包括被配置成使塑料原料热解的热解器。在实施例中，诸如灰分的添加剂可以经由与用于引入塑料原料不同的入口直接添加到热解器中，或者可以在进入热解器之前直接添加到塑料原料中。热解器将塑料原料转化为适合用于重新使用的一种或多种产物或适用于制备更有价值的产品的中间体。例如，热解器通过本领域已知的热裂化过程和催化裂化过程将塑料转化为燃料、单体、以及其他有价值的原料和中间体。此类过程可以使得产生有用的烃液体，诸如原油、柴油燃料等。
7.pet薄片或薄膜
在实施例中，从其他非纤维素固体光学分离的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)可以用于制造pet薄片或薄膜。例如，可以使用本领域已知的方法将pet切碎以产生pet薄片。可替代地，可以使用本领域已知的方法将pet形成为pet薄膜。
有利地，在此提供的方法和系统消除了对现有技术中通常需要的单独预加工的需要。例如，现有技术方法需要在pet适于进一步加工之前去除标签、杀菌、去除盖子、以及增密器的过程。
8.厌氧消化
在实施例中，从处理过的废料分离的液体和溶解的有机物的至少一部分可以被引入到厌氧消化器中以产生适用于热电联产的生物沼气。可以由厌氧消化器产生的生物沼气的非限制性实例包括二氧化碳和甲烷。厌氧消化器还可以产生适合用作固体燃料和/或堆肥的残留材料。
图15中示出了包括厌氧消化器428的示例性系统400。在高压釜412中处理废料410以获得处理过的废料414，在筛选装置416中分离该处理过的废料以获得第一部分418，该第一部分包括再制浆的纸部分、液体和溶解的有机物，以及第二部分420。第一部分418随后经历进一步加工422，其中将再制浆的纸部分424分离用于后续加工，得到包含液体和溶解的有机物的滤液426。将滤液426引入到厌氧消化器428中以产生生物沼气430。随后，来自厌氧消化器428的流出物432可以被再生并重新使用，例如，作为用于高压釜412的稀释剂或用于处理过的废料414的湿法加工416。
厌氧消化器有利地产生生物沼气，该生物沼气可以用于联产生用于操作在此所述的再生方法和系统的电力。在实施例中，生成的生物沼气的量足以产生最高达70％的再生系统的能量需求。
9.集成系统
上述系统和方法的不同方面可以组合以提供用于处理废料的集成再生系统。这些系统和方法特别适合用于已经使水处理设施在适当位置的工厂中。例如，集成再生系统可以共处于水处理设施或具有就地的水处理设施的任何其他工业设施(诸如制浆造纸厂)处。
图16中示出了集成再生系统的示例性实施例。系统包括被配置成接收废料510并且在升高的加工温度和压力下处理废料的压力容器512。处理过的废料514可以在串联的两个筛选装置516、517中经历湿法加工和分离成三个部分—包括再制浆的废纸部分的第一部分520、包括非纤维素固体的第二部分518、以及包括大碎片的第三部分522。
第一部分520可以经历一个或多个后续分离522以去除存在于第一部分520中的大多数任何非纤维素固体(未示出)，并且可以被机械脱水以从第一部分520分离液体和溶解的有机物524，从而提供包括以按固体的重量计大于约50％的量存在的纤维素的再制浆的纸部分526。例如，第一部分520的再制浆的纸部分526的固体可以包括按固体的重量计从约50％至约90％、按固体的重量计从约50％至约80％、或按固体的重量计从约50％至约70％的量的纤维素。随后，再制浆的废纸部分526可以在一个或多个过程中用于产生有用的产品，诸如含消费后纸产品或有机酸化合物。
第二部分518还可以经历一个或多个后续分离528以便回收高度清洁且基本上无纤维的可再生的塑料和金属530。塑料可以在一个或多个过程中用于产生垃圾衍生燃料、适合用作燃料的一种或多种产物、或pet薄片或薄膜。
从处理过的废料分离的液体和溶解的有机物524可以被引入到厌氧消化器534中以产生生物沼气536和可以再生并且重新用于处理废料的流出物538，诸如压力容器512中的稀释剂或冷却水或者湿法加工和分离516中的稀释剂。垃圾衍生燃料、适合用作燃料的产物以及生物沼气也可以重新用在方法和系统中，例如，以产生操作集成的再生系统和方法所需的能量。
因此，集成的再生系统和方法可以有利地至少是能量中和过程，不需要除了在再生过程中产生的能源的另外能源。在一些情况下，集成再生系统和方法可以是能量产生过程，产生了比再生方法中所需的更多的能量。随后，这种过剩能量可以用于减少系统共处其中的工业设施(诸如制浆造纸厂)的外部能量需求。
因此，实施例中描述的集成再生系统和方法提供了许多优点，减少了转移到垃圾填埋场或焚化炉的废料的量并且有效地将材料再生和再利用为有用产品。
出于描述和限定本发明传授内容的目的，应当指出术语“基本上”在此用于表示固有的不确定性程度，该不确定性程度可以归因于任何定量比较、值、测量、或其他表示。术语“基本上”在此还用于表示以下程度，通过该程度定量表示可以不同于所述的参考而不导致讨论中的主题的基本功能的改变。
尽管已经关于不同的实施例描述了这些传授内容，应当认识到在所附披露内容的精神和范围内，这些传授内容还能够具有多种多样的另外和其他的实施例。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！