CN1960923B - 用于收集有机废物的通风系统 - Google Patents

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Abstract

用于收集和暂时储存有机废物的通风系统，其包括硬质容器，该容器带有多个孔(10)和插入在所述容器中并且被所述容器支承的可拆卸的袋。该袋以相对于其上放置所述容器的地面或表面成隔开的关系被所述容器支承，使得空气可以从底部(5)流入所述袋中。该袋由水蒸气透过率高于400g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得，所述薄膜基本不可透过液态水。优选地，该塑料薄膜的淀粉含量为10％-95％，并且包含熔点为50℃-160℃的水不溶性的热塑性聚合物。

Description

用于收集有机废物的通风系统
本发明涉及一种用于收集和暂时储存有机废物的通风系统。更特别地，本发明涉及一种用于收集和暂时储存将进行堆肥处理的有机废物的通风系统。
堆肥处理是以可再生产的、控制和迅速的方式模拟在自然界中使有机物质恢复至寿命周期的过程的工业方法。在自然界中，不再终身“可使用”的有机材料(干的叶子、树枝、动物的残骸等)被土壤中存在的微生物分解，这使得其恢复至自然循环。较少可分解的组分被留下而构成腐殖质，其因此在其能够缓慢地释放但不断地将营养元素(氮、磷、钾等)含于其中的情况下代表了真正的植物营养储备。这确保了土壤持久的肥沃。因此，工业堆肥处理是一种开发出结构而用于以合理和控制的方式处理在自然界中自然出现的微生物活性的方法，其目的在于减少获得一种腐殖质即堆肥所需的时间，并且提高与通过自然过程获得的相比最终产物的质量。
工业堆肥处理形成了多个研究的主题，并且许多是采用非常复杂的方法和系统的堆肥处理装置。
然而，在传播堆肥处理的途径中存在的一个主要障碍与有机废物的有害气味和易迅速腐烂的性质有关，伴随着的是相应高的废物收集操作的经济成本。
如果考虑到废物的有机级分有区分的收集变得日益必要以及鉴于将引入的必须不能倾倒有机物含量超过5％的废物的2006欧洲标准，则这全部是更加值得注意的。
如果按照所述要求、考虑到单单意大利的城市废物的总量被预计约为24百万吨并且易腐烂材料的含量约为11.4百万吨，则清楚地显现出废物稳定化和其就在非常短的时间内堆肥处理或生物稳定化而言的改进的重要性。
同样在现有的倾倒废物的情况中，任何情形存在着从家庭生产场所到垃圾场或者到堆肥处理装置的巨大数量的有机废物的收集、暂时储存和运输的问题。考虑到易腐烂废物由超过其含量的60％的水组成，因此所述成本可以大程度地确切地归因于废物本身中高的湿气含量。
WO99/01361披露了一种用于收集和储存废物的通风容器。该容器在侧壁和/或底座上具有多个通风孔，以及多个向内伸展的垫片以使得内袋与容器壁隔开的方式支承内袋。该内袋可以由纸或者可透过的聚合物材料或复合材料制成。在这些材料当中，提及了针刺的聚乙烯和牛皮纸。该袋可以透过液体和/或蒸汽例如水蒸气，使得液体和/或蒸汽从袋的内部通到其外部。从结构的观点出发，上述容器需要向内伸展的垫片的存在。这使得结构相当复杂和昂贵，并且不能使用可容易获得的带有孔的普通容器。从袋的观点出发，WO99/01361的通风容器没有区分地使用了由纸或聚乙烯制成的袋，即其没有认识到使用由可生物降解材料制成的袋的重要性。此外，WO99/01361的通风容器的袋可以透过液体，该液体可以从袋中渗透到外部环境。
德国实用新型G8806132.9披露了一种支承其中放置了废物的纸袋、带有孔的容器。该纸袋优选不出于其应用的目的而制备，相反是最初为了不同的应用例如作为购物袋而制备的再生纸袋。据报道，带有孔的该容器具有避免厌氧反应的干燥作用。
然而，描述于以上专利文献中的通风系统没有考虑到如何处理具有相对高的水含量的废物并且同时避免使用非生物降解材料的技术问题。基于使用纸袋或针刺的聚乙烯袋的解决方式不能保证液体在暂时储存的场所(例如房间)内从袋中泄漏到环境中。另一方面，就生物降解性而言，可透过或不可透过液体的聚乙烯袋的使用不能代表一种令人满意的解决方式。
因此希望提供这样一种用于收集和暂时储存废物的系统：该系统完全由可生物降解材料制成并且能够解决与有机废物中高的水分含量相关的问题，因此能够降低运输成本并且更广泛地用于处理所述废物。应该想到：即使仅仅10wt％的所述废物的损耗也将涉及到在整个国家的水平下成百上千吨水的损耗。除了直接的经济节省之外，这将尤其意味着在垃圾场中少了上千吨水、伴随着减少的气味问题的更稳定的废物，和就重型卡车的上千次旅程而言的节省。此外，用于降低有机废物中的水分含量的系统的有效性将能够显著降低城市废物处理的成本，并且同时将更大地简化有区分的收集易腐烂废物的组织。
因此，本发明的一个目的是提供这样一种用于收集和暂时储存有机废物的通风系统：该系统能够显著降低所述废物在其运输到垃圾场或堆肥处理装置之前的重量，即已经处于家庭环境的水平下。
本发明的另一个目的是提供这样一种用于收集有机废物的通风系统：该系统在收集和储存或最终处理期间能够减少霉菌和渗出液的形成。
本发明的另一个目的是提供一种其中含有废物的袋可生物降解的通风系统。
本发明的又一个目的是提供一种其中用于袋的容器相对简单并且便宜的通风系统。
借助于一种用于收集和暂时储存有机废物的通风系统实现了本发明的以上和其他目的以及优点，该系统包括硬质容器，该容器带有多个孔和插入在所述容器中并且被所述容器支承的可拆卸的袋，所述系统的特征在于：
a)所述袋以与其上放置所述容器的地面或表面隔开的关系被所述容器支承，使得空气可以从底部流入所述袋中；和
b)所述袋由水蒸气透过率高于400g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得，所述薄膜基本不可透过液态水。
根据本发明的用于收集和暂时储存废物的通风系统的硬质容器是由塑料或任何其他的合适材料制成的容器，其在壁上具有通风孔并且能够在底部通风。在一个优选实施方案中，该容器具有带有孔并且不与其上放置容器的地面或表面直接接触的底部。根据一个更优选的实施方案，该容器带有同样具有孔的盖。
根据本发明，“由透气的可生物降解塑料薄膜获得的袋”是指由基本不透过液态水、厚度为5μm-50μm，优选10μm-40μm并且水蒸气透过率高于400g 30μm/m2 24h，优选高于700g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得的袋。在本发明的上下文中，所述薄膜被定义为透气薄膜。甚至更优选地，所述薄膜具有高于950g 30μm/m2 24h的水蒸气透过率。在本发明的上下文中，这些被定义为高度透气的薄膜。
水蒸气透过率根据ASTM E96-90在30μm薄膜上测量。在本说明书中，生物降解性是指根据EN 13432标准的生物降解性。
根据一个特别优选的实施方案，根据本发明的通风系统包括高度透气的可生物降解袋。
正如本领域技术人员公知的那样，可用于制备可生物降解袋的可生物降解材料可以具有各种性质，例如为可生物降解的脂族聚酯、脂族-芳族聚酯、聚羟基链烷酸酯、聚羟基酸、聚酯酰胺、淀粉共混物和其混合物。在本发明的上下文中，一个特别优选的实施方案是其中使用淀粉基材料制备可生物降解袋的一个。
当将上述袋插入根据本发明的通风系统时，它们在7天内可以产生高于废物本身的20wt％，优选高于30wt％和甚至更优选高于40wt％的有机废物损耗。特别适用于该目的的是表面/体积比高的袋。特别适用于该目的的是体积为5-40升，优选10-30升的袋。
本发明还考虑了由充分亲水性的材料制成的可生物降解袋，以在薄膜上达到超过900g 30μm/m2 24h的透过率值，或者如果它们是较少可透气的，则借助于采用激光技术的微穿孔方法或者借助于用能够形成微穿孔的无机或有机填料伸展而使得它们更加透气。在该情况下，所述薄膜可以透过病毒但是仍然保持基本不透过液态水。
淀粉基薄膜必须含有数量为总组成的10％-95％，优选20％-90％，和仍然更优选25％-60％的热塑性淀粉。另一种基本组分是具有与淀粉良好相容性的、熔点为50℃-160℃、更优选60℃-140℃的水不溶性的热塑性聚合物(吸水率低于5％，优选低于2％)。该聚合物可以形成用于通过微穿孔获得的袋的基本原料。
在使用淀粉基薄膜制备透气的可生物降解袋的情况下，优选的薄膜是得自于包含淀粉和热塑性聚酯(或共聚酯)、特别是得自于二酸/二醇或得自于羟基酸的聚酯(共聚酯)的组合物的那些。出于本发明的目的，特别优选的是脂族-芳族类的得自于二酸/二醇的聚酯(共聚酯)。聚酯例如聚己二酸丁二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸乙二醇酯，和聚癸二酸丁二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸丁二醇酯是特别优选的脂族-芳族聚酯。
对于为其设计的应用而言，将用于根据本发明的通风系统的袋的机械性能必须是足够的。这是指：在23℃和55％RH下伴随着极限强度高于16MPa、弹性模量高于50MPa、极限伸长率高于300％的拉伸性能。
图1和2示出了根据本发明的通风系统的硬质容器组成部分的第一个实施方案。在所述实施方案中，该容器总体上具有平行管形状，并且在壁和底部5上带有多个孔10。此外，该容器带有底座，其使得底部5不与搁置面直接接触并且使得能够通风。
以图中未示出的方式将透气的可生物降解塑料袋插入容器中并且在其口袋边(flap)的位置支承于容器的边缘上。在容器的壁和底部上通风孔的存在以及底部不与地面直接接触的情况使得能够生成小的空气流，其显著地加剧了水蒸气通过袋的壁从袋内部含有的材料中散发到外面。容器的壁和底部上的孔产生了真正的“烟囱效应”，即空气从下面向上连续再循环到容器本身内。对于改善废物的水含量降低而言，这是一个重要的因素。
根据一个特别优选的实施方案，容器具有同样带有通风孔的盖8，如图3中所示。同样在该情形中，底部5是图2中示出的一种。显然，其他几何形状例如圆柱形的容器适用于本发明的目的。
其中放置有袋的家用容器的孔可以具有各种形状。因此，它们可以是圆形、正方形、椭圆形等。就由孔提供的总表面即可用于通风的表面而言，特别优选的是其中容器具有穿孔面积超过20％的盖和底部以及穿孔面积超过30％的侧壁的通风系统。本发明的通风系统的透气的可生物降解袋包括由基本不透过液态水的塑料薄膜制成的袋的事实使得该通风系统特别有利地用于收集和暂时储存食物或厨房垃圾，例如作为将在房间或家庭环境中使用的橱柜或废物容器。在与潮湿的废物长期接触之后将破裂的纸袋或者透过液态水的塑料袋将明显不适用于本申请。
现在将参照实施方案来描述根据本发明的通风系统，这些实施方案决不限制本发明的范围。
实施例
使用含有以下物质的组合物1(用于高度透气的薄膜)：
-36.4％ Globe 03401 Cerestar淀粉
-50％ Eastar-Bio Ultra(脂族-芳族共聚酯)(MFI＝3)
-13.6％甘油
-0.2份芥酸酰胺
和使用含有以下物质的组合物2(用于透气薄膜)：
-27％ Globe 03401 Cerestar淀粉
-66.5％ Eastar-Bio Ultra(脂族-芳族共聚酯)(MFI＝3)
-6.0％甘油
-0.3％芥酸酰胺
-0.2％蜂蜡
而制备厚度约20μm的10-升袋子。
由组合物1得到的薄膜的水蒸气透过率高于950g 30μm/m2 24h(高度透气的薄膜)。由组合物2得到的薄膜的水蒸气透过率为520g30μm/m2 24h(透气薄膜)。
然后将由两种组合物的每一种的均匀批量随机制样的三个袋放入容器例如图3中示出的一种中。图2示出了容器的底部的壁。
由图3的容器和上述每一个透气袋组成的组合构成了根据本发明的通风系统的一个实施方案。
然后将袋装满1.5kg由以下物质组成的废物：煮熟的面团(17％)、面包(7％)、色拉(17％)、西红柿(17％)、苹果(17％)、橙子(17％)、熟肉(7％)和纸(1％)。
将该通风系统设置在28℃70％湿度的环境条件下，以模拟欧洲南部夏季的条件，即对于收集和暂时储存废物的水分而言大部分有问题的季节条件。
在3天和在7天之后测量包含在袋中的潮湿废物的重量损耗。
数据在表1中给出，将其与采用放置在传统类型的封闭系统(带有盖的垃圾箱)或者图1中所述类型的通风系统中的聚乙烯(PE)袋获得的数据作比较。
表1
    重量损耗
    3天后     7天后
    g     ％     g     ％
  带有高度透气的可生物降解袋的通风系统     285     19.0     742     49.5
  带有透气的可生物降解袋的通风系统     160     10.7     473     31.5
  带有PE袋的通风系统     132     8.8     270     18
  带有PE袋的垃圾箱     12.15     0.81     24.9     1.66
在带有高度透气袋的根据本发明的通风系统中，在7天之后在袋中没有检测到渗出液或霉菌的存在。在带有透气的可生物降解塑料袋的根据本发明的通风系统中，在7天之后注意到降低数量的渗出液和霉菌的存在。在带有PE袋的两个比较例的情形中，相反在袋中存在渗出液和霉菌的痕迹。

Claims (21)

1.一种用于收集和暂时储存有机废物的通风系统，其包括硬质容器，该容器带有多个孔和插入在所述容器中并且被所述容器支承的可拆卸的袋，特征在于：
a)所述袋以与其上放置所述容器的地面或表面隔开的关系被所述容器支承，使得空气可以从底部流入所述袋中；和
b)所述袋由水蒸气透过率高于400g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得，所述薄膜基本不可透过液态水。
2.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述袋由水蒸气透过率高于700g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得。
3.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述袋由水蒸气透过率高于950g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得。
4.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述袋由水蒸气透过率为400-950g 30μm/m2 24h的透气的可生物降解塑料薄膜获得。
5.根据权利要求1的通风系统，特征在于由透气的可生物降解塑料薄膜获得的所述袋的厚度为5-50μm。
6.根据权利要求5的通风系统，特征在于由透气的可生物降解塑料薄膜获得的所述袋的厚度为10-40μm。
7.根据权利要求1-6任一项的通风系统，特征在于所述袋由包含一种或多种选自以下物质的可生物降解聚合物的透气的可生物降解塑料薄膜获得：可生物降解的脂族聚酯、可生物降解的脂族-芳族聚酯、可生物降解的聚羟基链烷酸酯、可生物降解的聚羟基酸和可生物降解的聚酯酰胺。
8.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述袋由包含淀粉基组合物的透气的可生物降解塑料薄膜获得。
9.根据权利要求8的通风系统，特征在于所述透气的可生物降解塑料薄膜的淀粉含量为10％-95％，并且进一步包含熔点为50℃-160℃的水不溶性的热塑性聚合物。
10.根据权利要求9的通风系统，特征在于所述透气的可生物降解塑料薄膜的淀粉含量为20％-90％。
11.根据权利要求9的通风系统，特征在于所述透气的可生物降解塑料薄膜的淀粉含量为25％-60％。
12.根据权利要求9的通风系统，特征在于所述水不溶性的热塑性聚合物的熔点为60℃-140℃。
13.根据权利要求9的通风系统，特征在于所述热塑性聚合物是热塑性(共)聚酯。
14.根据权利要求13的通风系统，特征在于所述热塑性(共)聚酯是得自于二酸/二醇或羟基酸的(共)聚酯。
15.根据权利要求14的通风系统，特征在于所述(共)聚酯属于脂族-芳族(共)聚酯。
16.根据权利要求15的通风系统，特征在于所述(共)聚酯选自：聚己二酸丁二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸乙二醇酯，和聚癸二酸丁二醇酯-共聚-聚对苯二甲酸丁二醇酯。
17.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述袋的表面/体积比为5-40升。
18.根据权利要求17的通风系统，特征在于所述表面/体积比为10-30升。
19.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述硬质容器具有带有通风孔(10)的盖(8)。
20.根据权利要求1的通风系统，特征在于所述硬质容器具有带有通风孔(10)的底部(5)，所述底部与其上放置该容器的地面或表面隔开。
21.根据权利要求19和20任一项的通风系统，特征在于硬质容器的所述盖(8)和底部(5)的穿孔面积大于20％，并且所述硬质容器的侧壁的穿孔面积大于30％。
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