CN102056683A - 有机废物分解系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供分解有机废物的系统和方法。该系统在不使用酶、添加剂或微生物的条件下在分解室中分解有机废物。在一个实施方案中，所述系统在24小时内分解有机废物并在分解过程中将分解有机废物的气味脱臭。该系统提供足够的热和操作条件以在不燃烧有机废物的条件下从有机废物中蒸发水分。在通过所述系统分解处理以后的有机废物的副产物是与有机废物相比体积减少的基本上均匀的材料。该系统再使用或再循环在系统中使用的水和热以用于系统中的不同工艺的。该系统包括提供使水分在系统内部流动的鼓风机。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年3月17日提交的美国临时专利申请61,037,134的权益。
背景
领域
本公开内容涉及废物管理系统的领域，特别地涉及有机废物分解系统的领域。
相关技术
最近的联邦统计显示，在美国每年产生近6千5百万吨的食物或有机废物，但是这些中的仅3％被堆肥或被用作动物饲料。其余的被通过填埋或焚化炉处理。有机废物的堆肥被认为是通过自然分解可生物降解有机废物的环境友好的处理。可以通过微生物将有机废物破坏并将已破坏的废物或副产物用作土壤改良剂，比如肥料。然而，分解工艺耗费时间。因而，需要更有效的工艺和系统来分解有机废物。
概述
本发明的一个方面提供一种有机废物分解系统。所述系统可以包括：分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的蒸汽中凝结(precipitate)水；鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动；水回路，所述水回路在所述冷凝器和所述分解室之间成流体连通，所述水回路被配置为向所述分解室供应凝结的水。
上述系统还可以包括：过滤器，所述过滤器在所述分解室和所述冷凝器之间，所述过滤器被配置为滤去来自所述分解室的碎片(debris)；和冲洗器，所述冲洗器被配置为冲洗沉积在所述过滤器上的碎片。所述冲洗器可以与所述水回路成流体连通并被配置为使用至少部分的所述凝结的水用于冲洗。所述水回路可以包括水箱，所述水箱被配置为至少暂时地在其中贮存凝结的水。所述水回路可以包括水泵，所述水泵被配置为使凝结的水从所述水箱向所述分解室流动。所述水回路可以包括水过滤器，所述水过滤器被配置为过滤至少部分的从所述系统排出的凝结的水。所述水过滤器可以包括活性炭过滤器。所述水回路可以被配置为在所述有机废物缺乏用于分解的水分时向所述分解室供应凝结的水。
本发明的另一个方面提供一种操作使用上述系统的有机废物分解系统的方法。所述方法可以包括：在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此可以在分解室中产生蒸汽；将通过冷凝器的蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；用鼓风机使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通；通过水回路向所述分解室供应凝结的水，所述水回路在冷凝器和分解室之间成流体连通。
上述方法还可以包括：通过用过滤器滤去来自所述分解室的碎片进行过滤，所述过滤器在所述分解室和所述冷凝器之间；和用冲洗器冲洗沉积在所述过滤器上的碎片。所述冲洗器可以与所述水回路成流体连通，并且被配置为使用至少部分的所述凝结的水用于冲洗。所述水回路可以包括水箱，所述水箱被配置为在其中至少暂时地贮存凝结的水。所述水回路可以包括水泵，所述水泵被配置为使凝结的水从所述水箱向所述分解室流动。所述水回路可以包括水过滤器，所述过滤器被配置为过滤至少部分的从所述系统排放的所述凝结的水。所述水过滤器可以包括活性炭过滤器。所述水回路可以被配置为在所述有机废物缺乏用于分解的水分时向所述分解室供应凝结的水。
本发明的另一个方面是提供一种有机废物分解系统。所述系统包括：分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在分解室中产生蒸汽；冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的蒸汽中凝结水；鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动；除臭器，所述除臭器与所述冷凝器成流体连通以接收可能已经通过所述冷凝器的蒸气，并且被配置为从所述蒸气中去除气味；和蒸气回路，所述蒸气回路在所述除臭器和所述分解室之间成流体连通，并被配置为向所述分解室发送至少部分的已经通过所述除臭器的蒸气。
在上述系统中，所述除臭器可以包含金属催化剂和加热器，所述加热器被配置为将所述蒸气加热至约200℃至约500℃的温度。所述蒸气回路可以包括隔热导管，所述隔热导管被配置为使可能已经通过所述除臭器加热的蒸气流动通过其中。所述蒸气回路可以包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。所述系统还可以包括：加热构件，所述加热构件被配置为提供热；和液体介质，所述液体介质被配置为被所述加热构件加热并且用其中保留的热加热所述分解室。所述蒸气回路可以被配置为将至少部分的已经通过所述除臭器的蒸气发送到所述液体介质。
本发明的另一个方面提供一种操作所述有机废物分解系统的方法，所述方法包括：在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此可以在分解室中产生蒸汽；将通过冷凝器的蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；用鼓风机使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通；用除臭器从可能已经通过所述冷凝器的蒸气中去除气味，所述除臭器与所述冷凝器成流体连通；和通过蒸气回路将至少部分的可能已经通过所述除臭器的所述蒸气发送到所述分解室，所述蒸气回路在所述除臭器和所述分解室之间成流体连通。
在上述方法中，所述除臭器可以包含金属催化剂和加热器，所述加热器被配置为将所述蒸气加热至约200℃至约500℃的温度。所述蒸气回路可以包括隔热导管，所述隔热导管被配置为使可能已经通过所述除臭器加热的蒸气经由其流动。所述蒸气回路可以包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。所述的方法还可以包括：加热液体介质；和用所述液体介质中保留的热加热所述分解室。所述蒸气回路可以被配置为将至少部分的可能已经通过所述除臭器的蒸气发送到所述液体介质。
本发明的还另一个方面提供一种有机废物分解系统，所述系统包括：分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在分解室中产生蒸汽；冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的蒸汽中凝结水；和鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，其中将所述鼓风机设置为将所述蒸气以使得所述分解室内的相对湿度保持为变化小于约10％达至少若干小时的流率流动。
在上述系统中，所述分解室可以具有内部容积(interior volume)，其中可以设置所述鼓风机以产生对于1分钟可以是约2至约4倍的所述内部容积的流率。所述系统还可以包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。所述鼓风机和所述空气入口可以被设置为分别产生蒸汽的流率和向分解室发送环境空气，以将所述分解室内部的相对湿度保持在约90％达至少若干小时。所述鼓风机可以被配置为使至少部分的来自所述冷凝器的蒸汽流动和排放。所述鼓风机可以被配置为使至少部分的所述蒸气从所述冷凝器向所述分解室流动。
本发明的还另一个方面提供一种操作有机废物分解系统的方法，所述方法包括：在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在分解室中产生蒸汽；将通过冷凝器的蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；和用鼓风机使所述蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，，其中将所述鼓风机设置为将所述蒸汽以使得所述分解室内的相对湿度保持为变化小于约10％达至少若干小时的流率流动。
在上述方法中，所述分解室可以具有内部容积，其中可以设置所述鼓风机以产生这样的流率，所述流率对于1分钟可以是约2至约4倍的所述内部容积。所述方法还可以包括利用空气入口接收并向所述分解室发送环境空气。所述鼓风机和所述空气入口可以被设置为分别产生蒸汽的流率和向分解室发送环境空气，以将所述分解室内部的相对湿度保持在约90％达至少若干小时。所述鼓风机可以被配置为使至少部分的来自冷凝器的所述蒸汽流动和排出。所述鼓风机可以被配置为使至少部分的所述蒸气从所述冷凝器向所述分解室流动。
附图简述
通过下述说明书和后附权利要求连同附图，本公开内容的上述和其它特性将变得更完全清楚。应理解的是这些附图仅根据本公开内容描述了一些实施方案，因此不应被视为对其范围的限制，将通过利用附图对本公开内容进行额外具体和详细的描述。
图1是根据一个实施方案的有机废物分解系统的框图。
图2是图1的有机废物分解系统的更详细的示意图。
图3是根据一个实施方案的有机废物分解系统的控制系统的框图。
图4示例在根据一个实施方案的有机废物分解工艺中的水分的流动。
详述
在以下详细说明中，对附图的引用构成其一部分。在图中，类似的符号典型地标识类似的部件，除非上下文另外规定。在详细说明、附图和权利要求中描述的示例性实施方案不意味着是限制性的。在不偏离在此陈述的主题的精神和范围的条件下，可以使用其它实施方案，并且可以做出其它变化。将容易理解的是对于如通常在此描述的和图中示例的本公开内容的几个方面，可以以多种多样的不同构造进行排列、替代、组合和设计，其全部都是被明确预期的并构成此公开内容的一部分。
在一些实施方案中，提供了一种分解有机废物的系统和方法。在一些实施方案中，系统被配置为在不使用酶、添加剂或微生物的条件下在分解室中分解有机废物并产生具有用作生物质和/或生物燃料的潜力的副产物。在一些实施方案中，系统可以被配置为在24小时内分解有机废物并且在分解过程中除去分解有机废物的气味。系统被配置为在不燃烧有机废物的条件下提供充分的热和操作条件以从有机废物中蒸发水分。系统被配置为将系统中使用的水和热再使用或再循环用于系统中的不同工艺。
参考如图1和2中所示的示例性实施方案，有机废物分解系统(OWDS)包括分解室10、加热器20、过滤器30、冷凝器40、鼓风机70、水回路50、除臭器80和蒸气回路90。
分解室
分解室10是分解有机废物的地方。在一个实施方案中，分解室10具有用于将有机废物输入或填充到分解室10中的输入门18。在一个实施方案中设置了紧急停止开关14，以便当关闭输入门18时该输入门18能够按压紧急停止开关18。然而，当输入门18打开并且紧急停止开关14未被按压时，OWDS停止运行。分解室10进一步包括用于输出分解过程中的副产物的输出门19。反应室10的容量可以根据在给定时限内使用者想要分解的有机废物的量确定。在一些实施方案中，分解室10的有机废物的体积或质量可以为约10kg至约5000kg，比如约30kg至约1500kg。在多个实施方案中，当关闭输入门18和输出门19时，分解室10可以是充分密封的，除了将在以下进一步描述的与OWDS的其它部件通过管道连接的情况以外。
在多个实施方案中，OWDS在不燃烧或碳化有机废物的情况下进行有机废物分解过程。为了避免燃烧或碳化，需要调整从分解室10脱水的速度。在多个实施方案中，虽然分解室10内部的含水量在操作过程中不断地降低，但是OWDS仍然保持分解室10的内部潮湿直至有机废物被充分地分解并且体积充分地减少。
例如，至少历时若干小时(约3、约4、约5、约6、约7、约8、约9、约10、约11、约12、约13、约14、约15小时)的操作，分解室10内的相对湿度保持高于约75％、约76％、约77％、约78％、约79％、约80％、约81％、约81％、约82％、约83％、约84％、约85％、约86％、约87％、约88％、约89％、和约90％、约91％、约92％、约93％、约94％、约95％、约96％、约97％、约98％、约99％和约100％。并且，例如，至少历时若干小时(约3、约4、约5、约6、约7、约8、约9、约10、约11、约12、约13、约14、约15小时)，分解室10内的湿度保持高于分解室10内的最高操作湿度的约75％、约76％、约77％、约78％、约79％、约80％、约81％、约81％、约82％、约83％、约84％、约85％、约86％、约87％、约88％、约89％、和约90％、约91％、约92％、约93％、约94％、约95％、约96％、约97％、约98％、约99％和约100％。
破碎机
当有机废物包含大的碎片或块时，使它们的尺寸变小可以帮助OWDS的分解过程。在一些实施方案中，OWDS可以包括破碎机或切片机，配置所述破碎机或切片机以将有机废物在被分解前粉碎或切成较小的部分。可以将破碎机设置在分解室10的内部或外部。
叶轮
在多个实施方案中，OWDS包括可在分解室10内旋转的叶轮12以用于混合在分解室10中处理的有机废物。可以控制或调节叶轮12的旋转以使有机废物在分解室10内充分均匀地分布。在底部的有机废物被叶轮桨驱动到达室10的顶部然后由于重力落下。在一个实施方案中，叶轮12可以包括旋转杆，一个或多个臂或桨从该旋转杆伸出。所述一个或多个臂被配置为混合有机废物。在一些实施方案中，该一个或多个臂可以垂直于搅拌杆或以一定的角度附接于搅拌杆。可以配置和/或控制叶轮12在分解过程中以一个方向旋转以帮助分布有机废物，并且在分解过程后以另一个方向旋转以将分解的废物推出。
加热器
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，加热器20被配置为向分解室10提供热。加热器20可以包括加热构件21和液体介质22以直接加热分解室10。液体介质22可以包括油、水等。液体介质22通常具有高的保温性能以在其中保留热。在一个实施方案中，加热器20的至少一些部分接触分解室10以加热分解室10。在另一个实施方案中，加热构件21可以直接加热分解室10。
在一个实施方案中，加热构件21可以将液体介质22加热至约110℃至约150℃的温度，比如约120℃至约140℃。控制加热器20加热分解室10以使得分解室10内的温度可以为约70、约71、约72、约73、约74、约75、约76、约77、约78、约79、约80、约81、约82、约83、约84、约85、约86、约87、约88、约89、约90、约91、约92、约93、约94、约95、约96、约97、约98、约99、约100、约101、约102、约103、约104或约105℃。将分解室10内的温度保持在前两句中所列数中的两个数构成的范围内。
当向分解室10内提供了足够的水分时，分解室10内的上述温度范围可以在不燃烧有机废物的条件下将它们分解。随着加热器20随着时间加热分解室10，分解室10中的有机废物中的水分开始蒸发并被释放到分解室10中。在一些实施方案中，贯穿整个过程都可以通过OWDS的控制器控制加热器20的加热。加热器20能够可控地加热分解室10以便在不燃烧有机废物的条件下使其干燥。在一个实施方案中，可以关闭和打开加热器20以便保持分解室10内的一定温度范围。虽然不受限制，但是加热器20利用电来产生热。
过滤器
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，过滤器30被安置在接近或处于分解室10的蒸汽出口，在那里蒸汽被从分解室10中排出。在多个实施方案中，通过至少一个导管或管将通过过滤器30的蒸汽引导至冷凝器40。过滤器30滤去混在来自分解室10的水分中的碎片或污物。如果不通过过滤器30过滤来自有机废物的碎片，则它们能够在导管或管中导致堵塞，并且它们也能够到达冷凝器40和/或水回路50的水箱并导致其中的堵塞。在一个实施方案中，过滤器30可以包括至少一个多孔筛网。
在一些实施方案中，过滤器30可以包括具有不同孔尺寸的多于一个筛网。滤网的孔尺寸可以从几毫米到几微米变化。在一个实施方案中，可以用水冲洗过滤器30以洗去被截留在过滤器30的一个或多个筛网上的碎片。冲洗过滤器30的水可以通过外部源或者从水回路50的水箱再循环提供。在一个实施方案中，可以周期性地更换过滤器30以移去已使用的堵塞的过滤器30。
冷凝器
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，冷凝器40与分解10成流体连通，并被配置为接收来自分解室10的蒸汽。冷凝器40将至少一些来自分解室10的蒸汽凝结或冷凝成水。可以通过鼓风机70的鼓风将通过冷凝器40的减少了冷凝水的蒸汽(或蒸气)提供给除臭器80。在一些实施方案中，冷凝器40以下列冷凝率冷凝蒸汽中包含的水分：约50％、约52％、约54％、约56％、约58％、约60％、约62％、约64％、约66％、约68％、约70％、约72％、约74％、约76％、约78％、约80％、约82％、约84％、约86％、约88％或约90％。在多个实施方案中，设定或控制冷凝器40的温度和通过冷凝器40的蒸汽的流速中的至少一个，以达到由前句中所列的任何两个数限定的冷凝率的范围。
在一个实施方案中，冷凝器40可以包括至少一根用于使蒸汽经由其流动的管41。在一些实施方案中，所述至少一根管41可以具有成螺旋形的、直的或跨过该至少一根管的外部布置的鳍状物(fins)，用于与冷却器外部环境的更好的热传导。冷凝器40可以进一步包括一个或多个用于吹入空气以冷却冷凝器40的至少一个管41的冷却风扇42。可以将来自冷凝器40的冷凝水发送到水回路50的蓄水池或水箱中。
水回路
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，水回路50被配置为收集来自冷凝器40的冷凝的水分(水)并且将水分配到各个部件。水回路50可以包括水箱55和水泵60。水箱55用于至少暂时地贮存从冷凝器40冷凝的水。水泵60用于将凝结的水从水箱55泵送或使其流动到OWDS的各个部件。
在一个实施方案中，水回路50与冷凝器40和分解室10成流体连通。当分解室10中需要额外的水以在不燃烧的条件下分解有机废物时，水回路50将来自冷凝器40的凝结的水提供给分解室10。水泵60用于将水泵送到分解室10。可以通过OWDS的控制器控制此过程。在另一个实施方案中，水回路50进一步与过滤器30相连并对过滤器30提供水以冲洗一个或多个滤网。可以通过水泵60泵送水箱55中的水。此外，可以通过OWDS的控制器控制冲洗。
在一个实施方案中，可以将至少一些贮存在水箱55中的水丢弃到OWDS的外面。通过水过滤器51对被丢弃到外面的水进行预处理以把污染减到最小。水过滤器51可以包括活性炭过滤器。虽然未举例说明，但是可以将来自外源的水供应到OWDS以在需要时用于冲洗过滤器30和/或用于对分解室10补充水分。可以通过水泵60将来自外源的水泵送到OWDS中。
鼓风机
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，鼓风机70被配置为控制通过OWDS的管和部件的空气或蒸汽的流动。在示例性实施方案中，鼓风机70通常是与分解室10、冷凝器40以及除臭器80成流体连通的，并且驱动蒸汽和蒸气从分解室10到冷凝器40到除臭器80的流动。在一个实施方案中，鼓风机70可以使至少一些蒸气流动以排放到OWDS的外面。
在一个实施方案中，设置或控制鼓风机70以使来自分解室10的蒸汽以这样的流率流动，所述流率能够在贯穿整个分解过程中保持室10内某个适宜的湿度水平。在一个实施方案中，流率被控制或设定为使得分解室10中的相对湿度被保持在变化小于约20％，比如变化为约19、约18、约17、约16、约15、约14、约13、约12、约11、约10、约9、约8、约7、约6以及约5％达至少若干小时，例如，至少约3、约4、约5、约6、约7、约8、约9、约10、约11、约12、约13、约14、约15、约16、约17、约18、约19、约20、约21、约22、约23、约24、约25、约26、约27小时。在一个实施方案中，控制鼓风机70以使蒸汽基本上连续地流出分解室10。在一个实施方案中，流率被设定在恒定的速率达至少若干小时。
在一些实施方案中，可以根据分解室10的尺寸或容积通过鼓风机70控制空气或蒸汽的流率。在一个实施方案中，通过鼓风机70控制的空气的流率通常可以与反应室10的尺寸成比例。鼓风机70可以被设置为产生这样的流率，所述流率例如对于1分钟为约2至约4倍的分解室10的内部容积。在一个实施方案中，对于约220L、约850L、约1250L、约2500L和约3900L的分解室容积，通过鼓风机70将空气的流率分别控制或设置为约800升/min、约2800升/min、约4000升/min、约8000升/min，和约12000升/min。
除臭器
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，除臭器80与冷凝器40和鼓风机70成流体连通以接收蒸气(已经通过冷凝器40的一些蒸汽)。除臭器80对蒸气进行处理以在排放到系统外面之前去除气味。在多个实施方案中，除臭器80包括有效地从蒸气中去除气味的催化剂82。例如，催化剂82包括Pt、Ni、Ru、Rh、Pd、Ag、Fe、Co和Ir。在一个实施方案中，除臭器80进一步包括除臭器加热器81以将蒸气加热至催化剂82有活性或被活化的温度。例如，除臭器加热器81被配置为将蒸气加热至约200℃至约500℃的温度。
蒸气回路
在如图1和2中所示的示例性实施方案中，蒸气回路90在除臭器80和加热器20之间成流体连通。可以将从除臭器80到蒸气回路90的连接隔热以便将蒸气的热损失充分最小化。在一个实施方案中，从除臭器80到蒸气回路90的导管可以包括陶瓷载体83。
蒸气回路90通过将来自除臭器的热蒸气返还室10或通过使用热蒸气加热液体介质22而将在除臭器80中产生的热再循环。在一个实施方案中，蒸气回路90包括隔热导管以使已经通过除臭器80加热的蒸气经由其流动。蒸气回路90可以进一步包括调节环境空气的接收和/或释放蒸气的空气流动控制器或阀91。在一个实施方案中，可以对分解室10提供蒸气和环境空气的组合。在一个实施方案中，蒸气回路90被配置为将至少部分的已经通过除臭器80的蒸气送到加热器20的液体介质。
控制系统
参考如图3中所示的框图，有机废物分解系统(OWDS)包括控制单元200、控制输入部(input)300和系统部件400。控制输入部300可以将涉及OWDS的操作条件的信息发送到控制单元200。控制单元200可以分析所述信息并发送信号以控制OWDS的系统部件400在适宜的条件下运行。
在示例性实施方案中，控制输入部300包括多个监控OWDS过程并将信号发送到控制单元200的传感器310、320、330、340和350。控制单元200可以分析来自控制输入部300的信号并通过控制系统部件400的至少一些部件来控制OWDS的运行。
在示例性实施方案中，控制单元200包括参数输入单元210、比较单元220、控制器230和计时器240。在一个实施方案中，参数输入单元210包括控制面板或界面，OWDS的使用者在所述控制面板或界面中输入用于操作OWDS的数据或各种参数或参考值，比如分解室10中所需的温度，分解室10中所需的湿度，鼓风机70的所需流率等。参数输入单元210也可以设置用于在OWDS中分解有机废物的时间，比如从约18小时至约24小时。将来自参数输入单元210的信息提供给比较单元220。参数输入单元210可以包括计算机、固态继电器电路等。
比较单元220接收来自参数输入单元210的输入值并将它们与来自控制输入部300的信号进行比较。来自控制输入部300的信号可以包含涉及操作条件或在处理过程中OWDS的状态的数据。比较单元220可以分析来自控制输入部300的信号与来自参数输入单元210的参考值以确定来自控制输入部300的信号是否在参数输入单元210的参考值的范围内。如果该信号不在预定的范围内，则比较单元220对控制器230发送控制指令或信号以控制OWDS的系统部件400中的至少一些符合所需的操作条件。继而，控制器230向适当的系统部件400发送控制信号以相应地调节操作条件。
在一个实施方案中，控制输入部300包括加热器热传感器310、液体介质热传感器320、分解室热传感器330、除臭器热传感器340和分解室湿度传感器350。加热器热传感器310可以监控加热器20(图1中的)的加热构件21的温度。液体介质热传感器320可以监控加热器20的液体介质22的温度。分解室热传感器330可以监控分解室10内的温度。除臭器热传感器340可以监控除臭器80内部的温度。分解室湿度传感器350可以监控分解室10内部的相对湿度。控制输入部300与比较单元220电连接并且将检测到的信息作为信号提供给比较单元220。
在一个实施方案中，系统部件400包括分解室中的叶轮12、加热器20、除臭器80、鼓风机70、冷凝器40、蒸气回路90和水回路50。将系统部件400与控制器230电连接以通过控制器230对其进行控制。可以控制叶轮12以确定分解室10的叶轮12的旋转速度和/或方向。可以控制加热器20以确定通过加热器20产生并从而传送到分解室10的热的量。可以控制除臭器80以确定除臭器80内部适于活化催化剂82的温度，从而去除可能通过分解有机废物释放的气味或臭味。可以控制鼓风机70以确定通过冷凝器40的来自分解室10的蒸汽和/或蒸气的流率。可以控制冷凝器40以确定冷凝器40的冷却风扇42可以将多少外部空气吹到冷凝器40的冷却管以便从流过其的蒸汽中凝结水。可以控制蒸气回路90以确定可以将多少外部空气随来自除臭器80的蒸气提供给分解室10和/或液体介质22。可以控制水回路50以确定可以提供多少来自水箱55和/或外部水源的水回到分解室10、至过滤器30或排出。
水和空气的流动
图4示例了在通过OWDS分解有机废物的过程中水和空气的流动。在示例性实施方案中，每个方框表示在水(水分)和空气在OWDS的不同部件中流动期间的阶段。最初在方框100中，水分在工艺之前被保留在有机废物中。随着工艺开始，水分从有机废物中出来进入到分解室20中。随后使分解室10中的水分和蒸汽流过过滤器30到冷凝器40，在冷凝器40中其至少一些凝结成水。水从冷凝器40迁移到水箱55。随后可以将水箱55中的水分配到过滤器30以冲洗过滤器30、分配到分解室10以及丢弃到外面。一些蒸气从冷凝器40通到鼓风机70、迁移到除臭器80，并且分开且迁移到分解室10以及被丢弃到外面。
在一个实施方案中，方框100表示装填到分解室10(图1中的)中的有机废物的初始含水量。在一个实施方案中，分解室10利用热和从有机废物本身释放的水分分解有机废物。分解室10被配置为通过加热有机废物释放水分而在其中分解有机废物，以及继续加热有机废物以除去水分并且在不燃烧有机废物的条件下进行分解。可以通过加热器20提供加热有机废物需要的热，加热器20可以至少部分地包围分解室10。随着反应室10(图1中的)内部的温度升高，有机废物中的水分开始蒸发。蒸发的水分或蒸汽开始在反应室10的内部积聚。
方框110表示反应室10中的蒸汽。OWDS保持分解室10中的空气在含有蒸汽条件下潮湿，以用于至少部分的有机废物的分解过程。可以通过鼓风机70(图1中的)将分解室10中的蒸汽吹过过滤器30(图1中的)。方框120表示通过过滤器30的蒸汽。可以通过鼓风机70将蒸汽吹向冷凝器40(图1中的)。通过过滤器30可以将至少一些在蒸汽中的碎片滤掉。方框130表示冷凝器40中的蒸汽。在冷凝器40中，至少部分的蒸汽可以被分离为水和空气。可以将来自蒸汽的水收集到水箱50(图1中的)中，并且可以通过鼓风机70吹动经过冷凝器40后较不潮湿的空气。
方框140表示水箱55中的水。在一些实施方案中，可以通过水泵60(图1中的)泵送水箱55中的至少一些水以再使用或再循环OWDS的不同单元中的水。在一些实施方案中，水可以被用于冲洗过滤器30并洗去至少一些在过滤器30的筛网上的碎片。可以以方框142表示冲洗通过过滤器30的水。在一些实施方案中，可以将水箱55中的一些水返还给反应室10中的有机废物以便在有机废物中提供足够的水分以防止它们燃烧。可以以方框144表示被泵送回反应室10水。在一些实施方案中，可以将水箱55中的一些水从OWDS丢弃。方框146表示排到OWDS外面的水。
方框150表示通过鼓风机70吹动的来自冷凝器40的蒸气。可以将通过鼓风机70的蒸气提供给除臭器80(图1中的)。方框152表示通过除臭器80的来自鼓风机70的蒸气。在一个实施方案中，可以通过蒸气回路90(图1中的)控制蒸气的流动。方框154表示至少一些来自除臭器80的蒸气可以被吹回分解室10(图1中的)以再循环来自除臭器80的空气中保留的热。方框156表示一些来自除臭器80的空气可以被吹到OWDS的外面。方框158表示一些空气被返还以加热液体介质22。
总结
所述系统在不使用酶、添加剂或微生物的条件下在分解室中分解有机废物。在一个实施方案中，所述系统在24小时内分解有机废物并在分解过程中将分解有机废物的气味脱臭。该系统提供足够的热和操作条件以在不燃烧有机废物的条件下从有机废物中蒸发水分。在通过所述系统分解处理以后的有机废物的副产物是与有机废物相比体积减少的基本上均匀的材料。该系统再使用或再循环在系统中使用的水和热以用于系统中的不同工艺。该系统包括提供使水分在系统内部流动的鼓风机。
Claims (40)
1.一种有机废物分解系统，所述有机废物分解系统包括：
分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；
冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的所述蒸汽中凝结水；
鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动；
水回路，所述水回路在所述冷凝器和所述分解室之间成流体连通，所述水回路被配置为向所述分解室供应凝结的水。
2.根据权利要求1所述的系统，其还包括：
过滤器，所述过滤器在所述分解室和所述冷凝器之间，所述过滤器被配置为滤去来自所述分解室的碎片；和
冲洗器，所述冲洗器被配置为冲洗沉积在所述过滤器上的碎片。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述冲洗器与所述水回路成流体连通并被配置为使用至少部分的所述凝结的水用于冲洗。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述水回路包括水箱，所述水箱被配置为至少暂时地在其中贮存凝结的水。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述水回路包括水泵，所述水泵被配置为使凝结的水从所述水箱向所述分解室流动。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述水回路包括水过滤器，所述水过滤器被配置为过滤至少部分的从所述系统排出的所述凝结的水。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述水过滤器包括活性炭过滤器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述水回路被配置为在所述有机废物缺乏用于分解的水分时向所述分解室中供应凝结的水。
9.一种操作根据权利要求1所述的有机废物分解系统的方法，所述方法包括：
在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；
将通过冷凝器的蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；
用鼓风机使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通；
通过水回路向所述分解室供应凝结的水，所述水回路在所述冷凝器和所述分解室之间成流体连通。
10.根据权利要求9所述的方法，其还包括：
通过用过滤器滤去来自所述分解室的碎片进行过滤，所述过滤器在所述分解室和所述冷凝器之间；和
用冲洗器冲洗沉积在所述过滤器上的碎片。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述冲洗器与所述水回路成流体连通，并且被配置为使用至少部分的所述凝结的水用于冲洗。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述水回路包括水箱，所述水箱被配置为在其中至少暂时地贮存凝结的水。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述水回路包括水泵，所述水泵被配置为使凝结的水从所述水箱向所述分解室流动。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述水回路包括水过滤器，所述过滤器被配置为过滤至少部分的从所述系统排放的所述凝结的水。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述水过滤器包括活性炭过滤器。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述水回路被配置为在所述有机废物缺乏用于分解的水分时向所述分解室供应凝结的水。
17.一种有机废物分解系统，所述有机废物分解系统包括：
分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；
冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的蒸汽中凝结水；
鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动；
除臭器，所述除臭器与所述冷凝器成流体连通以接收已经通过所述冷凝器的蒸气，并且被配置为从所述蒸气中去除气味；和
蒸气回路，所述蒸气回路在所述除臭器和所述分解室之间成流体连通，并被配置为向所述分解室发送至少部分的已经通过所述除臭器的蒸气。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述除臭器包括金属催化剂和加热器，所述加热器被配置为将所述蒸气加热至约200℃至约500℃的温度。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述蒸气回路包括隔热导管，所述隔热导管被配置为使已经通过所述除臭器加热的所述蒸气流动通过其中。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述蒸气回路包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。
21.根据权利要求17所述的系统，其还包括：
加热构件，所述加热构件被配置为提供热；和
液体介质，所述液体介质被配置为被所述加热构件加热并且用其中保留的热加热所述分解室。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述蒸气回路被配置为将至少部分的已经通过所述除臭器的所述蒸气发送到所述液体介质。
23.一种操作根据权利要求17所述的有机废物分解系统的方法，所述方法包括：
在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；
将通过冷凝器的所述蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；
用鼓风机使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通；
用除臭器从已经通过所述冷凝器的蒸气中去除气味，所述除臭器与所述冷凝器成流体连通；和
通过蒸气回路将至少部分的已经通过所述除臭器的所述蒸气发送到所述分解室，所述蒸气回路在所述除臭器和所述分解室之间成流体连通。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述除臭器包括金属催化剂和加热器，所述加热器被配置为将所述蒸气加热至约200℃至约500℃的温度。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述蒸气回路包括隔热导管，所述隔热导管被配置为使已经通过所述除臭器加热的所述蒸气流动通过其中。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述蒸气回路包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。
27.根据权利要求23所述的方法，其还包括：
加热液体介质；和
用所述液体介质中保留的热加热所述分解室。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述蒸气回路被配置为将至少部分的已经通过所述除臭器的所述蒸气发送到所述液体介质。
29.一种有机废物分解系统，所述有机废物分解系统包括：
分解室，所述分解室被配置为在其中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在分解室中产生蒸汽；
冷凝器，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通，并且被配置为从通过其的蒸汽中凝结水；和
鼓风机，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，所述鼓风机被配置为使蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，其中将所述鼓风机设置为将所述蒸汽以使得所述分解室内的相对湿度保持为变化小于约10％达至少若干小时的流率流动。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述分解室具有内部容积，其中将所述鼓风机设置为产生对于1分钟为约2至约4倍的所述内部容积的流率。
31.根据权利要求29所述的系统，其还包括空气入口，所述空气入口被配置为接收并向所述分解室发送环境空气。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述鼓风机和所述空气入口被设置为分别产生蒸汽的流率和向所述分解室发送环境空气，以将所述分解室内部的相对湿度保持在约90％达至少若干小时。
33.根据权利要求29所述的系统，其中所述鼓风机被配置为使至少部分的来自所述冷凝器的所述蒸汽流动和排出。
34.根据权利要求29所述的系统，其中所述鼓风机被配置为使至少部分的所述蒸气从所述冷凝器向所述分解室流动。
35.一种操作根据权利要求29所述的有机废物分解系统的方法，所述方法包括：
在分解室中分解有机废物，使得所述分解室加热所述有机废物以从其中释放水分，并继续加热所述水分和有机废物至分解，由此在所述分解室中产生蒸汽；
将通过冷凝器的所述蒸汽冷凝以凝结水，所述冷凝器经由导管与所述分解室成流体连通；和
用鼓风机使所述蒸汽从所述分解室向所述冷凝器流动，所述鼓风机与所述分解室和所述冷凝器成流体连通，其中将所述鼓风机设置为将所述蒸汽以使得所述分解室内的相对湿度保持为变化小于约10％达至少若干小时的流率流动。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述分解室具有内部容积，其中将所述鼓风机设置为产生对于1分钟为约2至约4倍的所述内部容积的流率。
37.根据权利要求35所述的方法，其还包括用空气入口接收并向所述分解室发送环境空气。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述鼓风机和所述空气入口被设置为分别产生蒸汽的流率和向所述分解室发送环境空气，以将所述分解室内部的相对湿度保持在约90％达至少若干小时。
39.根据权利要求35所述的方法，其中所述鼓风机被配置为使至少部分的来自所述冷凝器的所述蒸汽流动和排出。
40.根据权利要求35所述的方法，其中所述鼓风机被配置为使至少部分的所述蒸气从所述冷凝器向所述分解室流动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110511 |