CN108712934A - 废弃物处理 - Google Patents

Abstract

本发明属于废弃物处理领域。废弃物处理方法包括将废弃物分成至少两部分，包括：(i)主要为食品废弃物(细粒)和(ii)主要为纸和其他可回收材料(筛除物)。将筛除物制浆并洗涤以获得富含纤维素的生物质，可选地，将细粒分别处理以回收富含纤维素的生物质，并且可以将来自细粒和筛除物的富含纤维素的生物质结合。

Description

废弃物处理

技术领域

本发明属于废弃物处理领域，更具体地说，本发明涉及可有效处理废弃物，特别是一般家庭、工业和商业废弃物的方法，以回收各种可回收材料和其他有用产品。

背景技术

商业、工业和住宅消费者产生大量的废弃物，废弃物需要以安全和有效的方式进行处理和处置。世界许多地方的国家和地方政府对家庭实行严格的回收要求；尽管如此，仍有大部分家庭废弃物被送到垃圾填埋场或焚烧，从而错过了从废弃物中获得有价值产品或回收废弃物的机会，而不是创造新产品，这反过来又造成了稀缺资源的消耗。此外，一个人口不断增加的世界里对食品和住房的需求不断增长，垃圾填埋并不是现有土地的最佳利用方式。与使用垃圾填埋有关的另一个问题是可能造成土壤和水污染。焚烧可能会造成空气污染，也无法充分利用现有土地。焚烧也会产生残留物，残留物最终也会在垃圾填埋场填埋。

此外，虽然世界上许多地区的家庭需要将家庭废弃物分类，例如：分类成(i)不可回收物，(ii)有害物质(如电池)，(iii)食品废弃物，(iv)花园废弃物和(v)可回收材料(例如纸、玻璃、塑料和金属)，在源头的大部分分离工作都没有做好(有时根本就没有做)，因此在材料回收设施(MRF)中仍然需要大量的分类工作，以去除任何有害物质并将废弃物分类成正确的流。但是，许多MRF并未被设置成有效处理混杂或污染的废弃物流，导致MRF拒绝大量错误分类的废弃物，这可能导致完全可回收的材料被送往垃圾填埋场或焚烧。

处理和回收一般废弃物中可回收材料的方法有多种，但这些方法往往效率低下，有些情况下，回收所需的投入成本超过回收的产品可实现的价格，使回收成为一种没有吸引力或经济上不可行的选择。因此，仍然需要提供更高效的方法，以从一般废弃物中回收可回收材料和其他有用产品。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供高效和经济可行的废弃物处理方法来解决上述问题，以便能够更好地回收可回收材料和其他有用产品和/或能够回收更清洁的最终产品。

本发明提供了一种处理混合废弃物的方法，其包括以下步骤：

a)将所述废弃物分成至少两部分，包括：(i)主要为食品废弃物(细粒)和(ii)主要为纸和其他可回收材料(筛除物)；

b)将所述筛除物制浆；

c)洗涤所述筛除物以获得富含纤维素的生物质；以及可选地

d)处理所述细粒，以获得富含纤维素的生物质。

本发明还提供了一种通过本发明的方法获得的富含纤维素的生物质，富含纤维素的生物质比通过传统废弃物处理方法(例如用于(混合)废弃物循环和/或回收的过程)获得的纤维素生物质更清洁(例如灰分含量减少)。通过本发明的方法获得的富含纤维素的生物质的产量也大于通过传统废弃物处理过程(例如用于(混合)废弃物循环和/或回收的过程)得到的富含纤维素的生物质的产量。

本发明还提供了一种迄今未知的富含纤维素的生物质，其包含小于约6％或小于约7％或小于约8％或小于约9％或小于约10％的灰分含量(相对于通过传统废弃物处理过程获得的富含纤维素的生物质的灰分含量，例如用于(混合)废弃物循环和/或回收的过程，例如纸和纸板的回收)，以及葡聚糖:木聚糖比例在约5-8:1之间。

本发明还提供了本发明的富含纤维素的生物质的各种用途，本发明还提供了本发明方法获得的其他副产物的各种用途。

具体实施方式

本发明提供了一种处理混合废弃物的方法，其包括以下步骤：

a)将所述废弃物分成至少两部分，包括：(i)主要为食品废弃物(细粒)和(ii)主要为纸和其他可回收材料(筛除物)；

b)将所述筛除物制浆；

c)洗涤所述成浆筛除物以获得富含纤维素的生物质；以及可选地

d)处理所述细粒，以获得富含纤维素的生物质。

上述过程不仅是一种用于处理混合废弃物的方法，而且也是一种用于获得富含纤维素的生物质的方法，相对于传统废弃物处理过程，此方法能够回收得到更高产量的富含纤维素的生物质和/或更清洁的富含纤维素的生物质，例如用于(混合)废弃物循环和/或回收的过程。

本发明方法适用于处理混合废弃物，优选城市固体废弃物或MSW，即由家庭和商业机构产生的典型废弃物，例如办公室、学校、仓库、餐馆、零售机构、任何无害的工业废弃物和其他废弃物回收活动的残留物，如MRF废渣。典型的MSW包括以下任何一种：纸、纸板、塑料、金属、玻璃、电池、电器、纺织物、橡胶、木材、花园和食品废弃物。术语‘混合废弃物’、‘一般废弃物’、‘家庭废弃物’、‘废弃物’、‘城市固体废弃物’和‘MSW’在本文中可互换使用，以指纸、纸板、塑料、金属、电池、电器、玻璃、纺织物、橡胶、木材、花园和食品废弃物中的任何两种或更多种，三种或更多种，四种或更多种，五种或更多种，六种或更多种。

预分类

根据本发明的一个实施方式，在将细粒从筛除物中分离的步骤(本方法的步骤(a))之前，存在可选的‘预分类’步骤，在‘预分类’步骤中，可对混合废弃物进行分类以去除任何有害物品或者不适合处理的物品，例如对于下游处理来说过大的物品、砌体、家具、家用电器、纺织物、地毯和死亡动物。预分类步骤用于基本上去除任何在本发明的方法中回收价值很少或没有回收价值或可能损坏设备的物品。预分类步骤可以通过手动挑选不合适的物品来进行，或者从倾斜的板上移开，或者将物品放置在传送带上，手工将这些物品和/或借助光学分类器等进行挑选。

因此，根据本发明的方法，在步骤a)之前提供了一种可选的预分类步骤，从而将细粒从筛除物中分离。如果混合废弃物中没有存在大量不合适的物品，则在开始将细粒从筛除物分离之前不需要进行预分类。

MSW的初次分类以获得细粒和筛除物

第一步，步骤(a)，在本发明的方法中(如果不需要预分类步骤)包括将进入的MSW分离成‘细粒’和‘筛除物’。本申请中提到的‘细粒’主要是指包含其他次要组分如玻璃、砂砾、塑料和纸的食品废弃物。本申请中提到的‘筛除物’主要是指包括塑料、金属、纸和纸板的废弃物。

可以通过将进入的废弃物通过滚筒筛或类似物(即任何类型的筛网或允许按尺寸分离材料的其他装置)来完成细粒和筛除物的分离，例如，根据进入的废弃物的性质和大小，使用一个或多个滚筒筛或类似物。例如，筛除物可以通过筛网尺寸在约300-500mm之间的第一滚筒筛或其他筛网或装置，然后通过筛网尺寸在约50-150mm之间的另一个滚筒筛。或者，可以在本发明的方法中使用任何用于处理骨料的筛选、设置或布置以允许获得直径小于约200mm的细粒。

在传统的废弃物回收过程中，通常不会将细粒和筛除物分开；或者，如果存在这样的分离，则通常将细粒堆肥或用于厌氧消化，且只有筛除物才进行进一步处理。但是，这些未经处理的受污染的细粒可能有问题，因为它们只适合在(在适当的稳定之后)在棕色地带传播。有利地，根据本发明的方法，细粒和筛除物的分离以及它们的分离处理使得可回收材料的回收最大化，且从MSW获得更高产量的富含纤维素的生物质和其他有用产品，以尽量减少送往垃圾填埋场或焚烧的废弃物量。

筛除物的处理

在开始处理筛除物之前，最好先把可能存在于筛除物流中的任何纺织物除去，在预分类步骤中，其可以代替任何纺织物去除，有可以是在任何纺织物去除之外额外增加的步骤。纺织物可能特别成问题，因为它们倾向于陷入机器或者包裹在机器部件和其他待回收的材料中，这会损坏设备并阻碍其他产品的有效回收。筛除物处理涉及水的添加，纺织物是吸收性材料，在筛除物处理之前除去大部分纺织物可以节省水和燃料，从而增加了过程的整体效率。

例如，通过将这些筛除物放置在移动的传送带上，手动挑选出任何纺织物或借助光学分类器或类似物来去除纺织物。回收后的纺织物可以单独回收。

因此，根据本发明的方法，提供了一种用于在步骤b)开始制浆之前从筛除物中去除纺织物的可选步骤。

根据本发明可选的实施例，未处理的细粒可以基本上与无纺织物的筛除物结合在一起，用于细粒和筛除物的组合处理。

基本无纺织物的筛除物包括纸、纸板、塑料膜、塑料容器和金属容器的混合物，所有这些都被食品废弃物和其他次要污染物污染。基本上无纺织物的筛除物(可选地，与未处理的细粒一起)的处理(‘制浆’)的第一步涉及筛除物的纸和纸板组分的分解以产生浆料。纸板和纸一旦制成浆料，可回收材料(如塑料膜、塑料和金属容器)就可以更容易回收。因此，筛除物处理包括筛除物的破碎(或‘制浆’)以获得至少三部分，包括：(i)浆料(在本申请中也称为“生物质浆料”)，优选具有纸型稠度的浆料；(ii)其他可回收物；和(iii)脏洗涤水。

筛除物的处理可以通过任何方式和使用任何装置进行，这些方式和装置允许筛除物破碎或制浆以获得至少三个部分，包括：(i)浆料；(ii)其他可回收物；和(iii)脏洗涤水。

有利地，上述三种组分中的每一种都可以直接使用，或者可以间接用于产生其他产品。例如，可洗涤浆料(见下文)以回收富含纤维素的生物质，富含纤维素的生物质可用于酶水解，随后用于沼气生产或用于各种其他用途。可回收物可以回收再利用。例如，脏洗涤水可以返回并在该过程的其他部分重新使用，或者可以用于沼气生产的厌氧消化，或者可以引导至洗涤通道以增加可回收的纤维素和最终的沼气产量。

筛除物可以在任何装置中处理，以允许筛除物分解成至少三部分，包括：(i)浆料；(ii)其他可回收物和脏洗涤水。这样的装置的实例包括：转鼓式碎浆机或其他合适的碎浆机、高压釜、旋转滚筒或任何其他装置，允许筛除物分解以获得生物质浆料，从而允许回收其他可回收物和脏洗涤水。

例如，筛除物的处理、破碎或制浆可以通过以下任何操作或其组合实现：水力-机械、热-机械和水热。术语‘水力-机械’、‘热-机械’、‘水热’如本申请所定义，特别地，筛除物是指任何使用水基和/或基于热的操作和/或基于机械的操作以产生生物质浆料的装置或装置的组合，优选具有纸型浆糊的生物质浆料(允许回收其他可回收物和脏洗涤水)。

术语‘处理’、‘破碎’和‘制浆’如本申请所定义，再次，特别参照筛除物，是指将至少一部分筛除物(如本申请所定义的)转化成生物质浆料，优选具有纸型稠度的生物质浆料(允许回收其他可回收物和脏洗涤水)。

本发明方法的步骤b)：‘将筛除物制浆’包括将筛除物制浆以获得至少三部分，包括：(i)浆料；(ii)其他可回收物和脏洗涤水。

基本上无纺织物的筛除物可以被引入到转鼓式碎浆机(或任何其他适于筛除物破碎的装置)的第一部分，其中，水被加入到转鼓和/或筛除物，水的温度优选从环境温度至高达约130℃(例如，在约20℃至约25℃的范围内，或在约25℃至约30℃的范围内；或在约30℃至约35℃的范围内；或在约35℃至约40℃的范围内；或在约40℃至约45℃的范围内；或在约45℃至约50℃的范围内；或在约50℃至约55℃的范围内；或在约55℃至约60℃的范围内；或在约60℃至约65℃的范围内；或在约65℃至约70℃的范围内；或在约70℃至大约75℃的范围内；或在约75℃至约80℃的范围内；或在约80℃至约85℃的范围内；或在约85℃至约90℃的范围内；或在约90℃至约95℃的范围内；或在约95℃至约100℃的范围内；或在约105℃至约110℃的范围内；或在约110℃至约115℃的范围内；或在约115℃至约120℃的范围内；或在约120℃至约125℃的范围内；或在约125℃至约130℃的范围内)，水的加入量优选为约0-250％/筛除物的重量(例如约0％，高达约50％，高达约100％，高达约150％，高达约200％，高达约250％/筛除物的重量)。水的温度和使用的水的体积可以根据筛除物的特定组成进行调整，水和热/燃料消耗的这种有效管理将有助于整个过程的效率。转鼓式碎浆机或其他合适的装置中的材料然后可以沿着转鼓或其他装置的第二部分移动，类似于滚筒筛的作用，从生物质浆料组分中分离出可回收物，如塑料膜和容器。在进一步处理之前，生物质浆料组分可以按尺寸进一步筛分和分离。

有利地，本发明的方法以连续批量方式实施，这意味着当一种负载材料从转鼓式碎浆机的第一部分移动到第二部分(或沿着其他合适的装置移动)时，新的负载将其替代，从而使稳定的基本无纺织物的筛除物流被连续处理。

根据本发明的替代实施方式，除了使用转鼓式碎浆机，基本上无纺织物的筛除物还可以通过在高压釜中制浆来处理，接着使材料通过筛网或滚筒筛将浆料生物质与任何可回收材料分离。然而，这个过程的缺点是分批处理，而不是连续的，由于能量和人力需求增加，使得效率较低。

成浆筛除物的二次或进一步分类

如上所述，将筛除物制浆的步骤(步骤b))导致至少三部分，包括：(i)浆料，优选具有纸型稠度的浆料；(ii)其他可回收物(通常从任何未成浆的材料中回收)；和(iii)脏洗涤水。

在制浆之后，可回收材料(组分(ii)‘其他可回收物’)从转鼓式碎浆机或其他合适的装置出来的材料中除去。这些可回收材料通常从任何未-成浆的材料中回收。由于能源资源只在需要的地方消耗，在这一点上去除任何塑料膜和容器可释放下游设备的容量，从而实现更节能的过程。此外，在这一点上去除任何塑料膜允许更好和更清洁地回收刚性可回收材料，如刚性塑料容器和金属容器(铁和有色金属)。可以通过成浆的筛除物(来自碎浆机或其他装置的输出物)穿过真空转鼓分离器或类似物来移除塑料膜，该真空转鼓分离器或类似装置提升和移除轻质膜，从而留下较重的容器。或者可以手动和/或借助真空装置和空气分类在传带上移除塑料膜。

诸如容器之类的可回收材料，可以使用自动光学分类装置进行分类，其可以根据聚合物类型分离刚性容器。带式磁铁可用于钢铁和其他铁制容器的分离和回收，涡流分离器可用于铝或其他有色金属容器的分离和回收。

在此阶段，在可回收材料中发现的任何未-成浆材料，例如纸或纸板，可以手动或自动挑选出来，并返回到基本上无纺织物的筛除物用于(再)制浆进料。任何残留的碎片(即任何既不是浆料也不是可回收的或脏洗涤水)可能会在此阶段被拒绝，并在垃圾填埋场进行处理。有利地，与传统的废弃物回收工艺相比，需要在垃圾填埋场中处理的任何这种残留碎片都减少了。

在从成浆的筛除物中除去可回收材料之后，可以采用可选的粉碎步骤。这涉及在传统的粉碎机中从处理过的筛除物中粉碎任何未-成浆的材料，除去可回收材料，任选地，将粉碎了的混合物返回到碎浆机或其他装置中，以便最大限度地从其中回收有用的产品。粉碎或粉碎的材料可以添加到细粒和/或筛除物中用于重新制浆。粉碎步骤允许将物品封装在塑料袋中(如尿布或其他卫生产品)，否则这些物品可能无法适当地用于制浆，使其变得更易于制浆。有利地，粉碎增加了待处理材料的表面积，这反过来使有价值的材料，如浆料(及其纤维素)的最终产量最大化。

因此，根据本发明的方法，提供了一种将全部或部分输出物(成浆的筛除物、未-成浆的筛除物、可回收物等)可选的步骤，最好仅仅是未-成浆的筛除物，在制浆步骤b)之后和在洗涤步骤c)之前进行粉碎。可选地，在洗涤步骤c)之前将粉碎的筛除物重新制浆。

与本发明的方法相比，传统的废弃物处理方法可以采用干式分类将塑料膜和容器等可回收物从纸和纸板中分离，但这需要额外的人力，回收未经洗涤、污染的可回收材料。有利地，从由本发明方法产生的经过处理的筛除物(无论是成浆的还是未-成浆的)回收的塑料膜和容器以及其他可回收的材料都是相对清洁的，并且在更好的条件下进行进一步回收或再利用。与传统的废弃物处理工艺相比，纤维素回收也因此得到提高，甚至还可以通过去除罐和瓶子上的标签，分离四面体纸包装(tetra-pack)和塑料衬里的咖啡杯的分离进一步增加，这是在传统的MFR中不能进行的步骤。

洗涤成浆的筛除物

成浆的筛除物(特别是‘浆料’，浆料基本上不含塑料膜、塑料和金属容器以及其他可回收材料)然后进行洗涤。洗涤过程的目的在于：从生物质浆料中除去任何食品废弃物、水溶性有机物和无机污染物以及任何其他固体碎片，从而提供比通过传统工艺(如在MRF和通过MBT(机械生物处理))获得更清洁的最终产品，特别是富含纤维素的生物质。传统的表面活性剂(包括生物衍生的表面活性剂)和/或酶和/或催化剂和/或添加剂和/或任何其他合适的试剂也可用于洗涤过程中以优化洗涤并获得更清洁的最终产品。

成浆的筛除物(特别是‘浆料’组分)可以沿着传送带行进到洗涤系统，以允许该过程以最小的人力以自动化的方式操作。称重带也可以用来控制送入洗涤系统的成浆的筛除物(浆料)的速率和数量。洗涤系统有利地是一个连续的批量过程，这意味着当一种负载的材料沿着洗涤系统移动时，新的负载代替它，使得稳定的成浆材料被连续地送入系统。

洗涤系统可以包括用于洗涤生物质浆料的常规设备，可选地，如果有必要，可以进行机械脱水(例如使用压滤机或离心机)。

洗涤系统可以包括在旋转的洗涤滚筒筛或通道或类似物中洗涤成浆的筛除物(主要是浆料组分)。洗涤滚筒筛用于清洗材料，并根据尺寸将材料分离。优选地，材料被分成至少两部分：直径大于约10mm的一部分和直径小于约10mm的另一部分。较小的部分可以被洗涤、脱水和进一步处理以回收有机物质，如纤维素。在较小或较大的部分中的任何沙子、砂砾或砾石都可以回收和再循环作为骨料。可以借助过滤器、凝结剂、絮凝剂或类似物处理脏洗涤水以去除淤泥。在去除任何淤泥或其他颗粒物质之后，脏洗涤水然后可以在这个过程的其他部分中重复使用。

根据本发明替代的实施例，洗涤系统可以包括在洗涤通道中洗涤成浆的筛除物(特别是‘浆料’组分)。洗涤通道可以包括多个排列成一排的篮子或隔室(或任何其他合适的结构)。一个或多个篮子可以包含贮槽，并且可以布置成从一侧到另一侧摇动，以帮助洗涤过程和通过搅拌其内部物质来进一步分解材料。一些或全部篮子的内表面可以包含沟槽面或类似物，以帮助搅拌和清洁内部物质。一个或多个篮子也可以布置成旋转，使得一个篮子的内部物质可以倾倒进到另一个篮子中。根据需要，一个或多个篮子可以包含孔或穿孔以允许水和/或浆料和/或污染物逸出到洗涤通道中。例如，可以布置一个或多个篮子，以允许从浆料中去除非纤维素材料(例如塑料、玻璃和食品废弃物)的较大的碎片(大约>10mm)。这可以通过具有相对较大孔的篮子来实现，这些篮子布置成在水流的横向流动中从一侧到另一侧摇摆，使得浆料能够通过孔流入水中，而较大的污染物保留在篮子内。可以布置一个或多个篮子以允许‘脱水’，从而可以去除受污染的水，这可以通过使篮子从一侧摇晃到另一侧来促进污水的排出和保留洗涤的浆料来实现。

篮子可以被控制成摇摆或以预定间隔旋转，篮子可以布置成沿单方向(单向)或来回(双向或振荡)旋转。

洗涤通道可以包括至少2个篮子或3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或更多个篮子。此外，洗涤通道中的不同篮子可能涉及洗涤过程的不同方面。例如，一个或多个篮子可以专门用于洗涤(这些篮子位于洗涤通道的‘洗涤区’)。一个或多个篮子可以专门用于脱水(这些篮子位于洗涤通道的‘脱水区’)。一个或多个篮子可以专门用于提取(这些篮子位于洗涤通道的‘提取区’)。

由于效率和经济的原因，清洁水不会引入到每个篮子中，来自一个篮子的脏水，例如来自脱水或提取区的脏水，可以在另一个适当的篮子中回收，例如在洗涤区，或者在整个过程的另一部分。

有利地，本发明方法最大限度地减少了水的使用，这反过来又降低了运行成本和必须处理任何残留污染水的成本。水的节约是通过利用从洗涤系统的‘清洁’端到洗涤系统的‘脏’端的水的逆流或整个过程中的水的循环来实现的。

洗涤系统(无论是旋转洗涤滚筒筛、洗涤通道还是其他洗涤系统)可以使用玻璃沉降槽和/或砂砾水力旋流器来去除小块(约<10mm)的非纤维素材料(塑料、玻璃、致密颗粒和食品废弃物)或来自浆料的非有机材料，其中，本申请所指的‘有机’是指具有碳基的任何植物或动物衍生的材料。玻璃和砂砾可能是一个特殊的问题，因为它们可能侵蚀旋转设备。在沉降槽中，重力会使浆料中的硬颗粒和/或致密颗粒(直径高达约5mm)沉积在槽底。水力旋流器使用离心力将直径大于约1mm、密度大于水的硬颗粒和/或致密颗粒从浆料中分离。去除的硬颗粒和/或致密颗粒可以作为骨料循环使用。

在沉降槽和/或水力旋流器中除去砂砾和其他致密和/或硬颗粒之后，无砂砾的浆料可能需要脱水以去除任何潜在的污染水。这可以通过使用浆料浓缩机和脱水压榨机来实现，例如侧山筛和/或螺旋压榨机。脱水压榨机(例如，侧山筛)提高了在水力旋流器中处理后浆料的稠度，使其更适用于螺旋压榨机。

有利地，洗涤步骤(特别是浆料的洗涤)产生了至少两种有用的最终产物：(i)富含纤维素的生物质；和(ii)非有机的基本固体流。洗涤过程还会产生有用的富含有机物的废水流，废水流可以在主过程中回收之前被回收(任选地，在处理之后，例如生物处理，例如在筛除物的制浆过程中。

有利地，比通过传统的混合废弃物处理工艺获得的‘更脏’的纤维素，通过本发明方法可获得的‘清洁’的富含纤维素的生物质使其更适合于酶水解、转化成合成气体(合成气)和其他用途，例如造纸、浆料模塑、纤维素绝缘材料、园艺产品和泥炭替代物、SMA纤维和粘度调节剂。

有利地，非有机基本固体流主要包括塑料、金属和小纺织物，直径约>20mm，或>15mm，或>10mm，或>5mm，或>1mm，可用于在热燃烧之前进一步回收可再循环的材料或用于转化成合成气，用于产生能量，这可以有利地用于为这个过程提供热量和能量。

细粒的处理

初次分类后获得的细粒将以不同于筛除物的方式处理。这些细粒主要包含食品废弃物、玻璃和砂砾。玻璃和砂砾会损坏设备，因此需要从细粒中安全有效地去除，同时最大限度地回收有用产品，如纤维素浆料。

细粒在高压釜中在约70℃-130℃，80℃-130℃，90℃-130℃，100℃-130℃或100℃-125℃的温度下持续约15-60分钟通过热机械制浆来处理。水可以任选以约0-100％/细粒重量的量加入到细粒中。根据本发明的一个实施例，温度可以是约70℃或约75℃或约80℃或约85℃或约90℃或约95℃或约100℃或约105℃约110℃或约115℃或约120℃或约125℃或约130℃或更高。可将细粒热机械制浆约15分钟或约20分钟或约25分钟或约30分钟或约35分钟或约40分钟或约45分钟或约50分钟或约55分钟或约60分钟或更长时间。水可以任选地加入到细粒中以进行热机械制浆，用量约10％/细粒重量或约20％/细粒重量或约30％/细粒重量或约40％/细粒重量或约50％/细粒重量或约60％/细粒重量或约70％/细粒重量或约80％/细粒重量或约90％/细粒重量或约100％/细粒重量或更多。

有利地，上述温度、时间和含水量参数确保了食品物质的充分分解和大量杀菌，同时避免了任何塑料材料的收缩或熔化，从而避免了对设备的损坏和有用产品的次优回收。例如，热机械制浆有助于避免产生潜在有害的挥发性有机物，从而避免了雇佣专业人员以及必须使用专门设备和额外的安全措施来执行该过程的相关成本。本申请所定义的细粒的热机械制浆还允许得到更好产率的有机物质，如纤维素。温度范围和/或水的加入有利于避免塑料收缩或熔化。

准确的温度、水量和时间参数并不重要，但可根据细粒的性质(含水量、塑料含量等)、高压釜设备和待处理的材料的数量而变化。本领域技术人员将能够容易地调整温度、水和时间，以确保食品废弃物的充分分解，而在细粒中不会存在任何塑料的大量熔化。

然后将成浆的细粒(在通过热机械制浆处理之后)根据密度分成至少三种流，包括：

(i)‘湿重’部分，基本上包括存在于成浆的细粒中的所有玻璃和砂砾；

(ii)‘湿轻’部分，基本上包括存在于成浆的细粒中的所有塑料、木材和其他能够浮在水上的材料；和

(iii)包含富含纤维素的生物质和水溶性有机化合物的浆液。

本发明提供了一种处理细粒(主要包括食品废弃物，优选地，直径小于约200mm)的方法，包括热机械制浆步骤，然后密度分离步骤。细粒的处理有利地导致上述至少三种流的回收。进一步可回收的是富含有机物的洗涤水，其可以用于沼气生产或可以在该过程中循环利用。

全部或部分‘湿重’部分可以作为骨料回收。

‘湿轻’部分可以返回到筛除物处理过程中的洗涤步骤c)，或者可以在该过程中转移到其他地方，以满足水的需求。

浆液中存在的水溶性有机化合物可以用于厌氧消化进行沼气生产，或者可以将其引入洗涤通道以增加可回收的纤维素和最终的沼气产量。

存在于浆料中的富含纤维素的生物质可以被回收用于酶水解，并随后用于沼气生产或各种其他最终用途，例如适用于从筛除物的处理中获得的富含纤维素的生物质。

根据本发明的另一个方面，提供了一种通过本发明的方法获得的浆料和/或富含纤维素的生物质(从细粒和/或筛除物)。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过本发明的方法获得的可回收物(更清洁的可回收物)。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过本发明的方法获得的非有机基本固体流。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过本发明的方法获得的富含有机物的洗涤水或脏洗涤水(来自细粒和/或筛除物的处理)。

根据本发明的另一方面，相对于通过传统混合废弃物回收过程获得的富含纤维素的生物质，本发明提供了一种富含纤维素的生物质，包括小于约6％或小于约7％或小于约8％或小于约9％或小于约10％的灰分，以及葡聚糖:木聚糖比例在约5-8:1(例如，约5:1、约6:1、约7:1、约8:1)之间。

来自混合废弃物、办公用纸、纸板或报纸的富含纤维素的生物质通常比本发明的富含纤维素的生物质具有更高的灰分含量。较低的灰分含量可能是有利的，因为它允许更容易地处理，例如酶水解、沼气生产等，并且还可以用作泥炭藓替代品。

此外，本发明的富含纤维素的生物质中的纤维的组成不同于来自农业废弃物的生物质的纤维。例如，与从农业和林业废弃物获得的纤维素相比，本发明富含纤维素的生物质具有较低的半纤维素含量(小于约30％或20％或10％)。本发明的富含纤维素的生物质还具有更低的木聚糖含量，其含量低于从林业或农业废弃物中获得的富含纤维素的生物质中的木聚糖含量。较低的木聚糖含量可能带来优势，因为木聚糖:纤维素比例不同，在应用中，较高的纤维素含量认为是有益的。相比于从林业或农业废弃物获得的富含纤维素的生物质，本发明的富含纤维素的生物质还具有较低的木质素含量。

根据本发明的另一方面，提供了根据本发明的废弃物处理方法获得的非有机基本固体流在热燃烧或用于转化为合成气体(合成气)中的应用。非有机基本固体流主要包括塑料、金属和纺织物，例如直径约>20mm。

本发明的第二和第三方面的优选特征可以参照发明的第一方面的优选特征。

贯穿本申请的说明书和权利要求书，词语“包括”、“含有”及其变形(例如，“包括”、“含有”)是指“包括但不限于”，并不意图排除其它部分、添加剂、组件、整体或步骤。

贯穿本申请的描述和权利要求书，单数形式包含复数，除非上下文另有要求。特别是，在使用不定冠词时，除非上下文另有要求，否则说明书应被理解为考虑复数和单数。

本发明的其他特性将从下面的实例变得明显。一般来说，本发明延伸到在本说明书(包括权利要求书和附图)中公开的特征的任何新特征或任何新特征的组合。因此，与本发明的具体方面、实施例或例子有关的特征、整体、特性、化合物、化学成分或基团应当被理解成可应用到本申请描述的其它方面、实施例或例子，除非与其不兼容。

此外，除非另行说明，本文公开的任何特征都可由用于同样或类似目的的替代特征代替。

附图

下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明处理MSW的方法，MSW可以包括以下任何一种：纸、纸板、塑料、金属、玻璃、电池、电器、纺织物、橡胶、木材、花园和食品废弃物。

进入的MSW经历了一个可选的(用虚线表示)预分类步骤，其中，任何有害物品或不适合处理的物品，如对于下游处理来说太大的物品，砖石、家具、电器、纺织物、地毯和死亡动物都被移除(废渣)。

在可选的预分类之后，MSW经历初次分类，其包括将MSW通过至少一个将材料分离成细粒(主要包括食品废弃物与其他次要组分，例如玻璃、砂砾、塑料和纸)和筛除物(主要包括塑料、金属、纸和纸板)的滚筒筛或其他筛网(未图示)。滚筒筛或筛网允许材料分离，以获得直径小于约200mm的细粒。

然后，筛除物经历一个可选的(再次用虚线表示)纺织物去除步骤，回收的任何纺织物都会单独回收。

随后，基本上无纺织物的筛除物在加入水的情况下经历水力-机械制浆。水力机械制浆可以在转鼓式碎浆机(未示出)中进行。然后，成浆的材料进行二次分类步骤，在此期间，塑料膜、塑料和金属容器(刚性物质)被移除。可以通过将成浆的筛除物通过真空转鼓分离器(未示出)或类似物来移除膜(FILMS)，真空转鼓分离器或类似物可以提升和移除轻质膜，留下较重的容器(刚性物质)。或者，可以借助真空装置(未示出)在传送带上移除膜。刚性物质可以通过使用自动光学分类设备(未示出)进行分类，自动光学分类设备可以根据聚合物类型分离刚性容器。超带磁铁可用于分离和回收钢和其他含铁容器，涡流分离器可用于分离和回收铝或其他非铁容器。然后，可以将回收的膜和刚性物质打包以进一步回收或再利用。在此阶段，在可回收材料中发现的任何未-成浆的纸或纸板可以手动或自动挑出，并被重新引入热-机械制浆。

在二次分类之后，有一个可选的(用虚线表示)粉碎步骤，其涉及在传统的粉碎机(未示出)中粉碎未成浆的筛除物(在回收可回收物之后)，减少膜(FILMS)和刚性物质(RIGIDS)，可选地，将粉碎混合物返回到碎浆机，以从中最大限度回收有用的产品。

在粉碎或二次分类之后，有一个用于从生物质浆料中清除任何食品废弃物、水溶性有机和无机污染物和任何其他固体碎片的洗涤步骤。传统的表面活性剂，包括生物衍生表面活性剂，和/或酶和/或催化剂和/或添加剂和/或任何其它合适的可用于洗涤过程中的试剂，以优化洗涤过程，获得更清洁的最终产品。

洗涤可包括用于洗涤生物质浆料的常规设备，如果有必要，可选择机械脱水(例如使用压滤机或离心机)。或者，洗涤步骤可包括在旋转的洗涤滚筒筛或类似物中洗涤成浆的筛除物，以清洗材料并根据尺寸进行分离。或者，洗涤可以包括在洗涤通道中洗涤成浆的筛除物。

在洗涤筛除物之后，获得三种主要产品：(i)纤维素生物质，(ii)非-有机固体，和(iii)富含有机物的水。

图1的左侧显示了细粒经过热机械制浆的处理，可选择加水。成浆的细粒然后经过密度分离步骤，产生三种主要产品：(i)湿轻，(ii)生物质浆料和(iii)湿重。

图1显示了在一个过程中细粒和筛除物的处理，但是，这些可以单独执行。

定义

以下定义使用在本申请中。本申请中的章节标题和题名仅仅是为了方便和参考，不应以任何方式影响本申请的含义或解释。本申请中使用的技术术语和表达通常被赋予普通应用的含义。

城市固体废弃物、MSW、混合废弃物、一般废弃物、家庭废弃物、废弃物

‘城市固体废弃物’或‘MSW’是由家庭和商业机构产生的典型废弃物，例如办公室、学校、仓库、餐馆、零售场所、任何无害的工业废弃物和其他废弃物回收活动的残留物，如MRF废渣。典型的MSW包括以下任何一种：纸、纸板、塑料、金属、玻璃、电池、电器、纺织物、橡胶、木材、花园和食品废弃物。术语‘混合废弃物’、‘一般废弃物’、‘家庭废弃物’、‘废弃物’、‘城市固体废弃物’、和‘MSW’在本申请中可互换使用，意指纸、纸板、塑料、金属、电池、电器、玻璃、纺织物、橡胶、木材、花园和食品废弃物中的任何两种或更多种，三种或更多种，四种或更多种，五种或更多种，六种或更多种。

细粒

本申请中提到的‘细粒’主要是指包含其他次要组分，如玻璃、砂砾、塑料和纸，的食品废弃物。

筛除物

本申请中提到的‘筛除物’主要是指包括塑料、金属、纸和纸板的废弃物。

滚筒筛

本申请中提到的‘滚筒筛’是指用于根据尺寸分离材料的筛网。滚筒筛通常是圆柱形的、穿孔的并且能够旋转，允许尺寸较小的材料穿过穿孔。

水力-机械、热-机械、水热，

本申请中的‘水力-机械’、‘热-机械’、‘水热’方式或装置是指使用水和/或热和/或基于机械的行动来分解废弃物、细粒或筛除物的任何力或装置或者装置的组合。

分解、处理、制浆

术语‘分解’、‘破碎’、‘制浆’、‘处理’全部(有时取决于上下文)在本申请中可互换使用，例如，在‘筛除物’的情况下，任何行动都会导致废弃物分解和转化为至少一种生物质浆料。

生物质浆料、浆料、纤维素浆料、富含纤维素的生物质、纤维素

术语‘生物质浆料’和‘浆料’在本申请中可互换使用，表示从废弃物分解产生的产物(通常包括纸、纸板和基于植物的组分)，以在洗涤步骤之前产生具有纸型浆糊的浆料。在洗涤步骤之后，获得‘纤维素浆料’、‘富含纤维素的生物质’或‘纤维素’，这些术语在本申请中可互换使用，以表示在洗涤生物质浆料后得到的产物。

有机，非有机

本申请中的术语“有机”是指具有碳基的任何植物或动物衍生的材料，但不包括塑料。因此，术语‘非有机’是指任何不是有机的东西，包括塑料。

Claims (25)

1.一种处理混合废弃物的方法，包括以下步骤：

a)将所述废弃物分成至少两部分，包括：(i)主要为食品废弃物(细粒)和(ii)主要为纸和其他可回收材料(筛除物)；

b)将所述筛除物制浆；

c)洗涤所述筛除物以获得富含纤维素的生物质；以及可选地

d)处理所述细粒，以获得富含纤维素的生物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分离通过至少一个筛网或滚筒筛实现。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滚筒筛的筛网尺寸约为300-500mm。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述滚筒筛的筛网尺寸约为50-150mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，分离的细粒的直径小于约200mm。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述制浆步骤b)之后，至少将一部分成浆的材料粉碎。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述已粉碎的材料重新制浆。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述筛除物制浆(步骤b))获得至少三部分，包括：(i)浆料；(ii)其他可回收物和脏洗涤水。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述其他可回收物(包括塑料膜和可回收材料，例如塑料和金属容器)在洗涤步骤c)之前从所述成浆的材料中移除。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述洗涤步骤c)产生粒径大于约1mm的非有机基本固体流。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述洗涤步骤c)包括使用表面活性剂，包括生物衍生的表面活性剂，和/或酶和/或催化剂和/或添加剂和/或任何其他合适的试剂。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述非有机基本固体流用于热燃烧或用于转化为合成气体(合成气)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述洗涤步骤c)进一步产生洗涤水，所述洗涤水可选通过生物处理进行处理并反向循环进入主过程和/或用于沼气生产。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述细粒经过热机械处理，以允许有机物质分解而不会使任何塑料材料显著收缩。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述热机械处理过的细粒经历密度分离，以使得(i)重颗粒材料，例如玻璃和二氧化硅；(ii)轻颗粒材料，如塑料；和(iii)有机物质能够分离。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述细粒的所述处理产生富含有机物的洗涤水。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述轻颗粒材料被送回到权利要求1的洗涤步骤c)中。

18.用于处理细粒(主要包括食品废弃物)的方法，包括热机械制浆，然后密度分离的步骤。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法获得的富含纤维素的生物质。

20.富含纤维素的生物质，包括小于约6％的灰分或小于约7％的灰分或小于约8％的灰分或小于约9％的灰分或小于约10％的灰分，以及葡聚糖:木聚糖的比例在约5-8:1之间。

21.根据权利要求19或20所述的富含纤维素的生物质在酶水解和/或用于生产富含纤维素的纤维产品中的应用。

22.根据权利要求21所述的应用，其中，所述酶水解用于产生糖溶液和/或富含木质素的固体。

23.根据权利要求1至18中任一项所述的方法获得的可从非有机基本固体流获得的可燃材料或合成气。

24.可燃材料或沼气，可从MSW中提取的有机物质获得，可根据权利要求1至18中任一项所述的方法获得。

25.基本上如本申请结合示意性附图所描述的过程。