DE69522341T2 - Verarbeitungsanlage für festen hausmüll und prozess für die kommerzielle herstellung von milchsäure - Google Patents
Verarbeitungsanlage für festen hausmüll und prozess für die kommerzielle herstellung von milchsäureInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Anlagen für die automatisierte Behandlung von festem Hausmüll (Municipal Solid Waste = MSW) (als Deponiemüll oder direkt erhalten von der Stadt), Klärschlamm und Reifenabfällen, um jegliche nützliche Materialien zu entfernen und zurück zu gewinnen und zur Erzeugung von handelsüblicher Milchsäure.
- Im Allgemeinen werden fester Hausmüll und Klärschlämme über Deponien und/oder Verbrennung entsorgt. Umweltbeschränkungen sowohl für Deponien als auch für Verbrennungsanlagen fordern, dass alternative Lösungen für feste Abfälle implementiert werden. Der öffentliche Aufschrei bezüglich der Umweltverschmutzung, die von Verbrennungsanlagen verursacht wird, hat den Bau vieler neuer Verbrennungsprojekte zum Stillstand gebracht. Die Regierung hat in Reaktion auf mit Deponien verbundene Probleme gefordert, dass das Recycling genutzt wird, um Naturressourcen zu bewahren und den Strom fester Abfallmaterialien in die Deponien zu stoppen.
- Eine Anzahl von Technologien sind entwickelt worden, um wiederverwertbare Materialien aus festem Abfall zurückzugewinnen, um Treibstoff zu erzeugen und im Handel nützliche Substanzen herzustellen.
- US 5,198,074 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung von Ethanol aus Bambus, das das Zerkleinern, Schreddern und Waschen des Bambus, Verpressen zur Entfernung des Wassers involviert. Die Faser wird anschließend mit Dampf vorhydrolysiert, um gelöste Zucker zu erhalten und zum Erhalt von Ethanol fermentiert.
- US 5,184,780 offenbart ein System zur Behandlung von festem Abfall mit einer oder mehreren Behandlungslinien zur Verarbeitung des festen Abfalls, um wiederverwertbare Materialien wie Pappe, eisenhaltige Materialien, Kunststoffprodukte, Papier und Glas zurückzugewinnen.
- US 5,135,861 offenbart die Ethanolerzeugung aus Biomasse, die hydrolysiert wird, unter Verwendung des aus der Fermentationsreaktion erzeugten Kohlendioxids oder der natürlich auftretenden organischen Säuren aus Citrusabfällen als Katalysator.
- US 5,104,419 offenbart ein Verfahren zur Methanolproduktion aus festem Abfall, beispielsweise festem Hausmüll, durch partielle Oxidation und Verbrennung von festem Abfallmaterial, Durchleiten der Verbrennungsgase Sauerstoff und Kohlendioxid durch das feste Abfallmaterial, Abtrennen der weniger flüchtigen Komponenten des Gases von den flüchtigeren Komponenten und Umsetzen der flüchtigeren Komponenten mit Kohlendioxid zur Bildung von Methanol.
- US 5,060,871 offenbart Verfahren zur Trennung von Teilchen aus Metalllegierungen durch Nutzung der Unterschiede bezüglich Teilchengröße, Dichte und/oder elektrischer Leitfähigkeit.
- US 5,036,005 offenbart ein Verfahren für die kontinuierliche Produktion über Fermentation von Ethanol mit Treibstoffqualität aus einem Zucker, worin der Ethanol in einer Lösungsmittelextraktionssäule, enthaltend ein Lösungsmittel, das für die Fermentationsmikroorganismen nicht toxisch ist, entfernt wird. US 5,009,672 offenbart ein Verfahren zur Wiederverwertung und Rückgewinnung von festen Stadtabfallkomponenten durch Hochdruckkompression und Sieben wie auch über magnetische Trennschritte. Die rückgewonnene, zersetzliche organische Komponente wird anschließend einem Verfahren der anaeroben Fermentation unterworfen, um ein Biogas zu erzeugen, das direkt für die Produktion von elektrischer Energie verwendet werden kann.
- US 4,974,781 offenbart ein Trennverfahren für Papier und Kunststoff, das die Materialien Feuchtigkeit und Wärme unterwirft, um das Papier zurück in Pulpe zu verwandeln. Die zurück in Pulpe verwandelten Materialien werden anschließend von den nicht verpulpbaren Materialien getrennt und dann recycelt, verbrannt oder als Einspeisstrom in einem chemischen Verfahren verwendet.
- US 4,952,503 offenbart ein Verfahren für die kontinuierliche Produktion von Ethanol unter Verwendung eines Trennschrittes mittels Zentrifugation zur Entfernung der Hefe.
- US 4,874,134 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von festem Abfall zur Rückgewinnung wiederverwertbarer Materialien wie Pappe, Eisenmetallen, Nichteisenmetallen, Kunststoffprodukten, Papier und Glasbehältern, wie auch von biologisch abbaubaren Abfallmaterialien, die zum Erhalt eines Komposts weiter verarbeitet werden können. Die großvolumigen Wertstoffe, nicht verarbeitbaren Materialien und wiedererlangbaren Materialien werden zunächst rückgewonnen, eine erste Eisenmetallfraktion wird anschließend magnetisch getrennt, das Abfallmaterial dann zerkleinert bzw. geschreddert, eine zweite Eisenmetallfraktion anschließend magnetisch getrennt und die Papierfraktion dann pneumatisch abgetrennt, um eine biologisch abbaubare Fraktion zu erhalten, die dann kompostiert werden kann.
- US 4,692,167 offenbart eine Vorrichtung zur Verarbeitung von festen Abfällen für die Erzeugung eines festen Treibstoffgranulats mittels Zermahlen, magnetischer Trennung von Eisenmetallen, Sieben, Trocknen, Schweretrennung, Cyclontrennung, Sieben und Druckgranulieren.
- US 4,650,689 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von Ethanol aus cellulosischen Materialien, bei dem man die cellulosischen Materialien einer hochkonzentrierten Mineralsäure wie HCl unter Druck und einer Behandlung mit Heißwasser unterwirft, um eine zuckerhaltige Stammwürze zu erhalten, die fermentiert werden kann.
- US 4,612,286 offenbart ein Verfahren für die Säurehydrolyse von Biomasse mit fermentierbaren Materialien in einer Gegenstromdiffusionsbehandlungsstruktur. Vorzugsweise handelt es sich bei der Säure um etwa 2 bis 10 vol%ige Schwefelsäure.
- US 4,553,977 offenbart ein Verfahren zur Abtrennung von festen Abfallkomponenten mit einem ersten Trommelsieb, das Aluminiumdosen entfernt, um eine an organischen Bestandteilen reiche Fraktion zu erhalten, aus der wiederverwertbare Faserprodukte abgetrennt werden können. Stahldosen werden über magnetische Trennung entfernt. Die organischen Materialien werden für die Verwendung als Treibstoff isoliert, mit oder ohne Verpulpen zur Rückgewinnung einer Papierpulpe.
- US 4,541,530 offenbart ein Verfahren zur Abtrennung von Metallpartikeln aus nichtmetallischen Teilchen aus verarbeitetem festen Abfall durch Homogenisieren und Magnetbehandlung der Abfallkomponenten zum Erhalt eines metallischen Konzentrats beispielsweise eines Aluminiumkonzentrats.
- US 4,384,897 offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines Biomassematerials über eine zweistufige Hydrolysebehandlung, worin in der ersten Stufe die leichter hydrolysierbaren Polysaccharide depolymerisiert werden und in der zweiten Stufe die schwieriger depolymerisierbaren Polysaccharide depolymerisiert werden. Das Biomassematerial kann einem Sensibilisierungsschritt zwischen der ersten und der zweiten Hydrolysestufe unterworfen werden durch Kontakt mit molekularem Sauerstoff. Die Säuren werden mit einer Base wie Calciumcarbonat oder Calciumhydroxid neutralisiert, um eine Lösung zu erhalten, die für die Fermentierung zum Erhalt von Ethanol geeignet ist.
- US 4,341,353 offenbart ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Treibstoff und wiederverwertbaren Materialien aus Müll unter Verwendung von Siebblechen und Windsichtern.
- US 4,288,550 offenbart ein Verfahren zum Andauern von Müll mittels anaerober Fermentation in Anwesenheit einer Ethanol erzeugenden Hefe, um Stärke direkt in Ethanol umzuwandeln, ohne eine Hydrolysevorbehandlung, und anschließendes Unterwerfen des Produkts unter die Methan erzeugende anaerobe Fermentation zum Erhalt von Methan.
- US 4,069,145 offenbart ein Verfahren zur Abtrennung von Teilchen größerer elektrischer Leitfähigkeit von Teilchen geringerer elektrischer Leitfähigkeit in einer elektromagnetischen Wirbelstromtrennvorrichtung.
- US 4,063,903 offenbart ein Verfahren für die Entsorgung von festen Abfällen durch Rückgewinnung der anorganischen Komponenten und Umwandlung der organischen Komponenten in einen Treibstoff oder einen Treibstoffersatz bzw. -zusatz. Das zerkleinerte Material wird mit einer Säure behandelt, die erwärmt wurde, und getrocknet und zermahlen, um ein fein zerteiltes Treibstoffprodukt zu erhalten.
- Milchsäure, die natürlich in vielen Nahrungsmittel auftritt, wird als Konservierungsmittel verwendet, um mikrobielle Fäulnis in verarbeiteten Fleischwaren, Meeresfrüchten, Mayonnaise und Salatdressings zu verhindern; als Rohmaterial, um Emulgatoren wie Fettsäurelactylate und Ester von Mono- und Diglyceriden zu erzeugen, die in Backwaren, Füllungen und Glasuren bzw. Toppings verwendet werden, und als Geschmacksverstärker in Softdrinks bzw. alkoholfreien Getränken, Margarine, Marmeladen, Gelees, Bonbons, Wein und Bier. Pharmazeutische Anwendungen schließen intravenöse und Dialyselösungen ein. Etwa 40 Millionen Pfund Milchsäure, von denen viel importiert ist, werden jährlich in den Vereinigten Staaten verbraucht.
- Jüngst wurde der Milchsäureproduktion auf Grund der Entwicklung von Kunststoffen aus Polymilchsäure (PLA = Polylactic Acid) Aufmerksamkeit zuteil, die zu 100% abbaubar sind und von der Food and Drug Administration (U. S. Department of Energy, Innovations for Tomorrow, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO (1992), S. 1-2) genehmigt bzw. zugelassen wurden. PLA-Kunststoffe können die Eigenschaften vieler thermoplastischer Materialien simulieren, die derzeit zur Verpackung von Verbrauchergütern verwendet werden, und können die Basis einer Familie von umweltverträglichen Polymeren werden (E. S. Lipinsky et al., Chem. Engin. Progresses 8 : 26 (1986)).
- Die wesentlichen Milchsäure produzierenden Bakterien schließen die folgenden Genera ein: Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc und Lactobacillus (R. G. E. Murray, Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, Band 2, Herausgeber P. H. A. Sneath, Williams und Wilkins, Baltimore, MD (1986), S. 1209). Darüber hinaus schließen die wesentlichen Milchsäure produzierenden Lactobacillusspezies ein: Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei und Lactobacillus leichmanii (T. A. McCaskey et al. Appl. Biochem. Biotech. 45-46 : 555 (1994)).
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisiertes, effizientes Verfahren für die Behandlung von festem Hausmüll und Klärschlamm, vorzugsweise in Form von Abwasserschlammkuchen, bereitzustellen, um jegliche wiederverwertbaren Materialien zurückzugewinnen und nützliche handelsübliche Milchsäure zu erzeugen.
- Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Wiederaufarbeitung von bestehenden Deponien bereitzustellen, dadurch Entfernung oder Beseitigung der zukünftigen Umweltbelastungen der alten Deponien.
- Es ist ebenfalls weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verarbeitungsanlage bereitzustellen, die tatsächlich keinen nachteiligen Effekt auf die Umwelt haben wird.
- Das Verfahren für die kontinuierliche, automatisierte Behandlung von festem Hausmüllmaterial und Klärschlamm zur Entfernung und Wiedergewinnung jeglicher nützlicher Materialien und zum Erzeugen von handelsüblicher Milchsäure umfasst die folgenden Schritte:
- (a) Übermitteln von festem Hausmüll in großen Volumen an eine Verarbeitungsstätte;
- (b) Entfernen von Reifen, großvolumigen Eisen- und Nichteisenmetallen, Kunststoff und Glas aus dem Müll zum Erhalt einer cellulosischen Komponente;
- (c) Zerkleinern der im Schritt (b) erhaltenen cellulosischen Komponente;
- (d) Behandeln der zerkleinerten cellulosischen Komponente und wahlweise von Abwasserschlamm mit verdünnter Schwefelsäure (etwa 1 bis 10%) für etwa 0,25 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 40 bis 100ºC, um im Wesentlichen die verbleibenden Schwermetalle zu solubilisieren und zum Erhalt einer löslichen Komponente und einer unlöslichen Komponente;
- (e) Entfernen der im Schritt (d) erhaltenen löslichen Komponente von der unlöslichen Komponente;
- (f) Trocknen der im Schritt (e) erhaltenen unlöslichen Komponente;
- (g) Behandeln der im Schritt (f) erhaltenen, getrockneten unlöslichen Komponente mit in Gewicht etwa 1 : 1 konzentrierter Schwefelsäure (etwa 70%) zu unlöslicher Komponente, um eine teilweise hydrolysierte Mischung zu erhalten;
- (h) Verdünnen der im Schritt (g) erhaltenen teilweise hydrolysierten Mischung mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 80ºC bis etwa 100ºC zum Erhalt einer Lösung, enthaltend beispielsweise
- etwa 4 bis 6 Teile Wasser auf etwa einen Teil teilweise hydrolysiertes Material in Gewicht; (i) Rühren der im Schritt (h) erhaltenen verdünnten Mischung für etwa 1 bis 4 Stunden bei etwa 80 ºC bis etwa 100ºC zum Erhalt eines angedauten Materials;
- (j) Entfernen der Feststoffe aus der in Schritt (i) erhaltenen angedauten Mischung zum Erhalt eines Filtrats;
- (k) Trennen des Filtrats in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende Lösung;
- (l) Konzentrieren der Zucker enthaltenden Lösung auf 1 bis 20% Zucker;
- (m) Einstellen des pH-Werts der in Schritt (1) erhaltenen, konzentrierten, Zucker enthaltenden Lösung auf 4, 5 bis 7,5;
- (n) Fermentieren der in Schritt (m) erhaltenen Lösung mit Milchsäurebakterien zum Erhalt einer Milchsäure enthaltenden Lösung; und
- (o) Verarbeiten der in Schritt (n) erhaltenen Lösung zum Erhalt einer für den Handel annehmbaren Form von Milchsäure.
- Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von Milchsäure und zur Entfernung von im Wesentlichen allen Schwermetallen und Chloriden aus der cellulosischen Komponente von festem Hausmüll (Municipal Solid Waste = MSW) und/oder Klärschlamm, umfassend:
- (a) Zerkleinern der cellulosischen Komponente aus festem Hausmüll;
- (b) Behandeln der im Schritt (a) erhaltenen zerkleinerten Komponente und/oder von Abwasserschlamm mit etwa 1 : 1 konzentrierter Schwefelsäure (etwa 70%) zu fester Komponente bei etwa 30ºC bis 80ºC zum Erhalt einer teilweise hydrolysierten Mischung;
- (c) Verdünnen der im Schritt (b) erhaltenen teilweise hydrolysierten Mischung mit Wasser mit einer Temperatur von etwa 80ºC bis 100ºC zum Erhalt einer Suspension mit beispielsweise einem Flüssigkeit/Feststoff-Verhältnis von etwa 5 : 1 und einer Schwefelsäurekonzentration von etwa 12
- (d) Rühren der im Schritt (c) erhaltenen verdünnten Mischung beispielsweise für etwa 1 bis 4 Stunden bei etwa 80ºC bis 100ºC zum Erhalten eines angedauten Materials;
- (e) Entfernen der unlöslichen Komponente, enthaltend im Wesentlichen alle Schwermetalle aus der in Schritt (d) erhaltenen löslichen Komponente; und
- (f) Verarbeiten der löslichen Komponente zum Erhalten einer im Handel annehmbaren Form von Milchsäure.
- Überraschenderweise gestatten die oben erwähnten integrierten Verfahren die hocheffiziente und kostengünstige Erzeugung von Milchsäure aus Abwasserschlamm und/oder festem Hausmüll.
- Die vorliegende Erfindung ist in den angeführten Ansprüchen definiert.
- Das Verfahren zur Müllrückgewinnung, umfassend die Merkmale der Erfindung, ist in der angefügten Schemazeichnung dargestellt, die einen Teil der Offenbarung bildet, worin Fig. 1 ein Flussdiagramm ist, das das vollständige Verfahren für die Behandlung von festem Hausmüllmaterial und/oder Abwasserschlamm im Detail darstellt:
- 1A/1B Rohstofflagersilo
- 2 Dosierbehälter.
- 3 Vorbehandlungskammer
- 4 Vorratsbehälter für verdünnte Schwefelsäure
- 5A primäre Schraubenpresse
- 5B sekundäre Schraubenpresse
- 6 Trockner
- 7 Lagerbehälter für verarbeitetes Ausgangsmaterial
- 8 Neutralisierbehälter für verdünnte Schwefelsäure
- 9 Kalkaufnahmebehälter
- 10 Gipsbandpresse
- 11 Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser
- 12 Hydrolysesystem
- 13 Kochbehälter
- 14 Aufnahmebehälter Nr. 1
- 15 Filterpresse
- 16 Lagerbehälter zur Säurerückgewinnung
- 17 Säurerückgewinnungssystem
- 18 Verdampfer
- 19 Aufnahmebehälter Nr. 2
- 20 Umkehrosmosefilter
- 21 Ammoniak und pH-Ausgleichssystem
- 22 Injektionssystem für Milchsäurebakterien
- 23 Aufnahmebehälter Nr. 3
- 24 Fermentationsbehälter
- 25 Filter und Aufnahmebehälter für Milchsäurebakterien
- 26 Verarbeitungsvorrichtung für Milchsäure
- 27 Kühlschlange
- 28 Milchsäurelagerbehälter
- 29A/29B Wasserlagerbehälter
- 30 Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure
- 31 Abwasserlagerbehälter (optional)
- 32 Wasserheizer
- A Lignin-Aufnahmebehälter
- B Boiler für Rohmateriallagerbehälter
- C Boiler
- Bei der Umsetzung der Erfindung kann das Ausgangsmaterial festes Hausmüllmaterial sein, einschließlich Abfall oder Müll, der direkt von einer Kommune erhalten wird, oder festen Hausmülls, der zuvor deponiert war und anschließend rückgewonnen wird. Zusätzlich zu festem Hausmüll kann es sich bei dem Ausgangsmaterial um Abwasserschlamm, vorzugsweise in Form von Schlammkuchen handeln, der ebenfalls wesentliche Mengen an cellulosischem Material enthält (etwa 35% Gewicht zu Gewicht). Das feste Abfallmaterial wird in die Einrichtung über eine vollautomatisierte Aufnahmestation eingebracht. Das Abfallmaterial wird anschließend auf einen Schüttgutförderer abgeladen. Jegliche vorhandene wiederverwertbare Materialien wie wertvolle Schüttmaterialien, Eisenmetalle, Nichteisenmetalle wie Aluminium, Glas, Kunststoff und Kautschuk werden anschließend wiedergewonnen. Verfahren zur Wiedergewinnung dieser Gegenstände sind wohl bekannt und sind beispielsweise in den US-Patenten der Nrn. 5,184,780, 5,104,419, 5,060,871, 5,009,672, 4,974,781, 4,874,134, 4,692,167, 4,553,977, 4,541,530, 4,341,353, 4,069,145 und 4,063,903 offenbart, deren Inhalt durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen wird. Vorzugsweise werden Reifenschrottmaterialien auf einen separaten Schüttgutförderer abgetrennt, der zu einem System der Schrottreifenverarbeitung und Kautschukrückgewinnung führt, wo die Schrottreifen zerkleinert und der Kautschuk, Stahl und Fasern entfernt werden.
- Ein ferngelenkter magnetischer Kran wird zur Entfernung jeglicher übergroßer, großvolumiger Eisenmaterialien von dem Förderer für festen Abfall verwendet. Diese übergroßen Materialien werden anschließend durch einen Schredder verarbeitet, die die Materialien auf eine verarbeitbare Größe verringert. Das Material wird anschließend zu einer Recyclingtonne geschickt, um dem Verpressen entgegenzusehen.
- Das nach der Entfernung des übergroßen Materials verbleibende Abfallmaterial wird anschließend unter Verwendung einer Trommel oder eines anderen Siebmechanismus klassifiziert, der jegliche Tüten aufreißt, und ergibt zwei separate Prozessströme. Mittels geeigneter Klassifizierung wird ein Strom organischer Abfälle enthalten, zusammengesetzt hauptsächlich aus cellulosischem Material, während der andere metallische Produkte einer bestimmten Größe, Kunststoff, Glas und Kautschuk (Gummi) enthalten wird. Die Abfallmaterialien werden über zahlreiche magnetische Trennungen verarbeitet, um jegliche Eisenmetalle zu entfernen. Der Abfall wird anschließend durch einen Wirbelstromseparator geführt, um jegliche Nichteisenmetalle zu entfernen. Die Eisen- und Nichteisenmetalle werden beide zu Tonnen geführt, um dem Verpressen entgegen zu sehen. Der organische Abfall bzw. Müll wird anschließend zerkleinert und in dem Milchsäureproduktionssystem verarbeitet, das das Abfallmaterial aufnimmt und dieses zum Erhalt von Milchsäure verarbeitet, die im Handel verkauft werden kann. Vorzugsweise sollte dann, wenn Abwasserschlamm verwendet wird, dieser zunächst getrocknet werden, um einen Schlammkuchen zu erhalten. Verfahren zum Entwässern von Abwasserschlamm zum Erhalt von Schlammkuchen sind im Stand der Technik wohl bekannt. Beispielsweise kann der Feuchtigkeitsgehalt von Abwasserschlamm mittels Vakuumfiltern auf 70 bis 75% verringert werden, um einen Abwasserschlammkuchen zu erhalten. Da Abwasserschlammkuchen normalerweise keine substanziellen Mengen an wiederverwertbaren Materialien (Aluminium, Glas, Kunststoff usw.) enthalten, können sie direkt mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt und in dem Milchsäureproduktionssystem verarbeitet werden. Falls erforderlich, kann jedoch ein weiteres Trocknen des Abwasserschlammkuchens mittels Flashverdampfen oder Sprühtrocknen erzielt werden, wo die Abwasserschlammkuchenteilchen in Suspension in einem Strom heißer Gase getrocknet werden, um für die nahezu sofortige Entfernung von überschüssiger Feuchtigkeit zu sorgen. Rotationstrockner und indirekte Heizsysteme können ebenfalls eingesetzt werden. Diese Trocknungstechniken umfassen typischerweise eine Lehmmühle, eine rotierende Darrentrommel, einen Trockenfliehkraftabscheider und einen Nassreiniger. Die vorgenannten Trockentechniken sind in "Sludge Digestion and Disposal", Public Works 125: D47- D58 (1994) offenbart, wobei der Inhalt desselben durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen wird.
- Ein Teil der Nebenprodukte des Milchsäureverfahrens kann kommerziell vertrieben und/oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Elektrizität verwendet werden, um den Betrieb der Einrichtung zu unterstützen. Beispielsweise besteht das unlösliche Material, das nach der Hydrolyse der cellulosischen Komponente von festem Hausmüll und/oder Abwasserschlamm erhalten wird, hauptsächlich aus Lignin, einem natürlichen, aromatischen organischen Polymer, das sich in allen vaskulären Pflanzen findet. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass durch Verwendung des Lignins als Boiler- bzw. Brennertreibstoff die Gesamtenergiekosten für den Betrieb einer Verarbeitungseinrichtung, wie sie hier offenbart ist, signifikant verringert werden können. Darüber hinaus kann die erstaunlich hohe Klassifizierung bezüglich britischer Thermaleinheiten (BTU) pro Pfund (etwa 4.000 bis 13.350) des erhaltenen Lignins durch Kombinieren desselben mit klar verbrennenden, nicht chlorierten Kunststoffkomponenten des festen Hausmülls erhöht werden. Eine Technologie, die nicht chlorierte Kunststoffe von chlorierten Kunststoffen (beispielsweise PVC) trennen kann, bekannt als Vinyl CycleTM, ist im Handel erhältlich von National Recovery Technologies, Nashville, Tennessee. Die Vinyl CycleTM-Technologie ist im US-Patent Nr. 5,260,576 offenbart, dessen Inhalt durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird. Dieses Verbundmaterial aus Lignin und Kunststoff kann ebenso als Boilertreibstoff verbrannt werden, wodurch die Energiekosten des offenbarten Milchsäureproduktionsprozesses weiter gesenkt werden.
- Jegliche anorganische Materialien, die nach dem oben genannten Screening-Verfahren verbleiben, können pelletisiert und kommerziell als Additive bzw. Zusätze für Baumaterialien verwendet werden.
- Die vorliegende Erfindung ist vollständig automatisiert und erfordert lediglich Routinewartungsarbeiten am Ende jeder Betriebsschicht. Vollautomatisierte Siebtechniken eliminieren den Bedarf an unhygienischen Handsortierungen.
- Die vorliegende Erfindung gestattet eine Einrichtung vollständig ohne Entsorgung. Alle Gebäude können vollständig verschlossen sein. Alle Luft- und Wasserschadstoffe können aufgefangen und summarisch behandelt werden. Alle Materialien, die in die Einrichtung eintreten, können behandelt und in kommerziell verarbeitbare Materialien umgewandelt werden.
- Diese und andere Anwendungen und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den Designangaben bzw. -spezifikationen offensichtlich.
- Tabelle 1 gibt Details der Zusammensetzung von trockenem festen Hausmüll (MSW), wie sie von der Environmental Protection Agency bestimmt wurden.
- organische Bestandteile 74,0%
- Eisenmetalle 7,5%
- Nichteisenmetalle 1,5%
- Glas 10,0%
- Kunststoffe 5,0%
- anorganische Bestandteile 2,0%
- Die vorliegende Erfindung ist so ausgelegt, dass sie festen Müll, wie in Tabelle 1 detailliert angegeben, festen Hausmüll, der aus Deponien rückgewonnen wird, und Abwasserschlamm, vorzugsweise in Form von Schlammkuchen, annimmt. Die letzteren zwei Arten von Ausgangsmaterial unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung von der in Tabelle 1 gezeigten, dieses beeinträchtigt jedoch deren Verwendung in der offenbarten Erfindung nicht. Die Geschwindigkeit, mit der der feste Müll durch das System verarbeitet werden kann, hängt in großem Umfang von der Größe der Gemeinde ab, der die vorliegende Erfindung dient. Das System kann von 25 Tonnen pro Stunden bis zu 125 Tonnen oder mehr pro Stunde handhaben. Die Ausstattung kann in der Größe dementsprechend ausgelegt werden.
- Die Materialien, die nicht behandelt werden können, stellen gefährliche bzw. schädliche Abfälle, explosive Stoffe und infektiöse Abfälle dar. Das System ist auch in der Lage, Kühlschränke, Waschmaschinen, Trockner, Herde, Automobilschrottmetall, große Materialien, kleine Industrieabfälle und standardmäßigen festen Hausmüll zu verarbeiten. Das vorliegende System ist so ausgelegt, dass es Kunststoffe, Glas, Kautschuk (Gummi), Eisenmetalle und Nichteisenmetalle aus dem festen Abfall rückgewinnt.
- Die Lastwagen entladen den Müll auf einen Schüttgutförderer, wie er von E&H Systems erhalten werden kann, der die Länge des anfänglichen Zerkleinerungsgebäudes durchquert. Ein ferngesteuerter magnetischer Kran wird anschließend verwendet, um jegliche große metallische Objekte zu entfernen. Diese entfernten Objekte werden zur Größenreduktion in einen automatisierten Vorschredder gebracht. Sobald die Größenreduktion abgeschlossen ist, wird der Abfall wieder in das System eingeführt, und zwar in Aufnahmetonnen für das Verpressen auf einer Standardpresse.
- Ein Trommelsieb, wie es herkömmlich aus solchen Quellen, wie der MacLanahan Corporation erhältlich ist, wird anschließend dazu verwendet, automatisch Tüten zu öffnen, kleinere Verunreinigungen zu entfernen und Glasmaterialien zu zerkleinern.
- Das Material im Milchsäurestrom wird durch eine Serie von fünf Magnetseparatoren befördert, die im Wesentlichen alle Eisenmetalle entfernen. Das heißt, dass der Abfallstrom, der im Wesentlichen aus metallischen und cellulosischen Komponenten besteht, aus der Trommel an eine Serie von geneigten Förderern übermittelt wird, von denen jeder eine Magnettrennvorrichtung aufweist, wie eine Trommel oder ein Band, was im Stand der Technik bekannt ist. Das Auslassende jedes Förderers ist in einer Höhe über dem Einlass jedes folgenden Förderers so geträgert, dass das Material, das am Magnetsieb vorbei läuft, einer Schwerebewegung von einem Förderer zum nächsten unterworfen wird, wodurch die magnetische Rückgewinnung verbleibender Eisenmetalle durch einen folgenden Magnetseparator erhöht wird. Das Fördererdesign ist solchermaßen, dass es die vollautomatisierte Extraktion von Eisenmetallen in eine zentrale Fläche gestattet. Dieses Fördererdesign gestattet außerdem das Mischen der Materialien, um 98% Entfernung aller Eisenmetalle sicherzustellen. Die extrahierten Eisenmetalle fallen hinab in einen senkrechten Schacht und werden aus der Anlage hinaus in eine Aufnahmetonne für das Recycling befördert.
- Das verbleibende Material wird anschließend zu einem Wirbelstromseparator wie einem Eriez Ferrous Metal Separator gefördert. Der Wirbelstromseparator wird für die automatisierte Entfernung von Nichteisenmetallmaterialien einschließlich von Batterien genutzt.
- Der Wirbelstromseparator wird nach den Magnetseparatoren angeordnet, um sicherzustellen, dass keine Eisenmetalle die Wirbelstromseparatorausstattung beschädigen. Die Anwesenheit von jeglichen Eisenmetallmaterialien in oder an dem Wirbelstromseparator führen zu ernsthaften und teuren Beschädigungen des Wirbelstromseparators. Die verbleibenden Abfallmaterialien werden mit Hilfe des Förderers in einen Schredder vom Typ einer Hammermühle eingespeist, der das Material auf eine Größe von -3" bis -4" verringert. Die Größenreduktion des Materials unterstützt den Milchsäureproduktionsprozess.
- Der Schredder in Form einer Hammermühle umfasst eine explosionssichere Abdeckung, um die Möglichkeit von Staubexplosionen zu eliminieren.
- Der Materialsprung kann in zwei verschiedene Richtungen geteilt werden; den Milchsäureproduktionsprozess und einen Humusproduktionsweg. Die Verteilung des Abfalls zwischen beiden Systemen hängt von dem genauen Abfallvolumen ab, das in die Anlage hinein kommt.
- Wie zuvor diskutiert, kann aus Abwasserschlamm oder Schlammkuchen bestehendes Ausgangsmaterial normalerweise den oben beschriebenen Sortierprozess umgehen und kann direkt mit konzentrierter Schwefelsäure für die Verarbeitung im Milchsäureproduktionssystem behandelt werden.
- Der in der vorliegenden Erfindung angewandte Prozess ist unten umfassend dargestellt unter Bezugnahme auf Fig. 1.
- Die Menge an Schwermetallen, die sich in der cellulosischen Komponente von Abwasserschlamm (und daraus bestehenden Kuchen) oder festem Hausmüll findet, kann signifikant schwanken in Abhängigkeit von der Quelle des Abfalls. Beispielsweise hat sich gezeigt, dass das aus der cellulosischen Komponente einiger Proben von festem Hausmüll, der aus urbanen oder hochindustrialisierten Gegenden erhalten wurde, generierte Hydrolysat in einem Ausmaß mit Schwermetallen kontaminiert war, dass der Milchsäurefermentationsprozess inhibiert würde oder die anschließend erzeugte Milchsäure kontaminiert wäre. Daher können diese Arten von Hausmüllproben behandelt werden, um ihren Schwermetallgehalt vor der Hydrolyse zu verringern, um die Kontamination des Fermentationsliquors zu vermeiden. Andererseits wurde entdeckt, dass die Entfernung von Schwermetallen aus weniger kontaminierten Proben über einen effizienten Ionenaustauschprozess nach der Hydrolyse des cellulosischen Ausgangsmaterials erzielt werden kann. Die folgende Diskussion beschreibt zwei Verfahren, die angewandt werden können, um den Schwermetallgehalt der cellulosischen Komponente des Ausgangsmaterials zu verringern. Eines, das den Schwermetallgehalt vor der Hydrolyse verringert, und ein anderes nach der Hydrolyse. Welches Verfahren verwendet wird, kann basierend auf der in dem Ausgangsmaterial gefundenen Menge an Schwermetallkontamination bestimmt werden.
- Bezugsziffern A1/1B - 11
- Zweck:
- Der Zweck des Vorbehandlungsverfahrens besteht darin, die Schwermetalle abzutrennen, die die erzeugte Milchsäure kontaminieren oder die Fermentation der hydrolysierten cellulosischen Komponente des festen Hausmülls und/oder Abwasserschlamms inhibieren können, indem man die einkommende zerkleinerte cellulosische Komponente mit verdünnter Schwefelsäure mischt. Die Feststoffe werden anschließend verpresst und die Flüssigmaterialien mit Kalk behandelt, wodurch als Nebenprodukt Gips erzeugt wird. Der Gips wird anschließend entfernt und die verbleibenden Feststoffe zum Abbau zu Zuckern im Hydrolysesystem vorbereitet.
- Eine Probe, die gemäß dem vorliegenden Verfahren behandelt wurde, die im Wesentlichen keine Spurenmetalle mehr aufweist, ist eine, in der diese Metalle um mindestens etwa 70% verringert wurden.
- Silos für rohes Ausgangsmaterial (Bezugsziffer 1A und 1B) nehmen Ausgangsmaterial aus etwa 85% bis 90% reinem organischen Material in einem vorzerkleinerten Zustand von -2" (5/8" · 2") Teilchengröße auf. Jedes Silo fasst etwa 25 Tonnen Material, was grob etwa einem zweieinhalb Tageszulauf von Ausgangsmaterial entspricht. Materialien mit keinem detektierbaren Schwermetallgehalt erfordern keine Vorbehandlung, so dass sie separat in Silo 1B gelagert werden.
- Material wird aus Silo 1A mittels Schüttgutförderer zu einem Dosiersilo (Bezugsziffer 2) gefördert. Das Dosiersilo gibt das unbehandelte Ausgangsmaterial an eine Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) ab, während verdünnte Schwefelsäure (etwa 1 bis 10% in Gewicht) mit dem Ausgangsmaterial bei etwa 40 bis 100ºC gemischt wird. Dies gestattet die Lösung von Schwermetallen und Chloriden (Metallchloriden und möglicherweise organischen Chloriden) aus dem Ausgangsmaterial. Das Material wird anschließend mit einem Schraubenförderer zu Schraubenpressen (Bezugsziffern 5A und 5B) befördert, was die Entfernung von etwa 60% bis 80% des Flüssigkeitsgehalts ermöglicht, wodurch die löslichen Komponenten aus der unlöslichen Komponente entfernt werden. Eine zweite Waschung ist erforderlich, um jegliche Spuren von Säure zu entfernen (Bezugsziffer 5B). Die Feststoffe aus der Schraubenpresse werden anschließend in einen Bandtrockner (Bezugsziffer 6) mit einer Einspeisgeschwindigkeit von etwa 3,25 Tonnen pro Stunde eingespeist. Der Bandtrockner reduziert den Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials weiter auf etwa 5 % bis 10%. Die getrocknete unlösliche Komponente mit einer leichten, flusigen Konsistenz wird pneumatisch in ein Lagersilo für Verfahrensausgangsmaterial gefördert (Bezugsziffer 7).
- Die Flüssigkeiten aus der Schraubenpresse werden zurück in den Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4) für die Wiederverwendung geleitet. Zusätzlich wird verdünnte Säure aus dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) in den Lagerbehälter für verdünnte Säure gepumpt. Schwermetalle und Ablagerungen aus dem Lagerbehälter werden zu einem Neutralisationstank (Bezugsziffer 8) evakuiert bzw. ausgelagert. Die Flüssigkeit in dem Neutralisationstank wird mit Kalk gemischt und zu einer Bandpresse (Bezugsziffer 10) gepumpt, wo Gips entfernt wird. Die verbleibende neutralisierte Flüssigkeit, bestehend aus H&sub2;O und teilchenförmigem Material, wird anschließend durch einen Teilchenfilter laufen gelassen und zu einem Wasseraufnahmebehälter (Bezugsziffer 11).für die Wiederverwendung im System zurückgeführt.
- Wie im Folgenden diskutiert, involviert ein alternativer Ionenaustauschprozess zum Entfernen im Wesentlichen der Schwermetalle das Durchführen des oben beschriebenen Hydrolyseschrittes und die Rückgewinnung des wasserunlöslichen Lignins. Es wurde entdeckt, dass im Wesentlichen alles Schwermetall an Lignin gebunden ist.
- Bezugsziffern 12-16, 31, A, B, C
- Zweck:
- Der Zweck des Hydrolyseprozesses besteht darin, die Molekularstruktur des Ausgangsmaterials in Zucker abzubauen, indem man das Material mit konzentrierter Schwefelsäure (etwa 65 bis 93%, vorzugsweise etwa 70%) mischt. Die Zucker/Säure/Wasser-Lösung wird für eine vorbestimmte Zeitspanne gekocht, wonach die Feststoffe entfernt werden. Die Lösung wird zum Säurerückgewinnungssystem zur Trennung geschickt.
- Das vorbehandelte Ausgangsmaterial wird aus dem Lagersilo (Bezugsziffer 7 oder Bezugsziffer 1B) in das Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12) eindosiert, wo etwa 70% konzentrierte Schwefelsäure automatisch in einem Verhältnis von etwa 1 : 1 eingeführt wird. Solange nicht anders angegeben, beziehen sich alle Verhältnisse und Prozentangaben, wie sie hier genannt sind, auf ein Verhältnis Gewicht : Gewicht. Wo angegeben, schließt ein Verhältnis von etwa 1 : 1 Zusammensetzungen ein, bestehend aus einer Gewichtsmischung von 60 : 40 bis 40 : 60. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von konzentrierter Schwefelsäure zu vorbehandeltem Ausgangsmaterial etwa 45 : 55 bis 55 : 45 in Gewicht.
- Das Material wird für etwa 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise etwa 10 Minuten gemischt und in Kochbehälter (Bezugsziffer 13) eingespeist, zusammen mit Wasser, das auf die Temperatur von etwa 88ºC erwärmt wird. Diese Lösung besteht aus einem etwa 2 : 1-Verhältnis (etwa 2 Teile Wasser auf etwa 1 Teil hydrolysiertes Material in Gewicht). Das Material wird langsam gerührt, während eine konstante Temperatur von etwa 96ºC für 1 bis 4 Stunden gehalten wird. Unter diesen Bedingungen werden die Cellulose und Hemicellulose zu Glukose bzw. Xylose umgewandelt. Am Ende dieser Zeitspanne werden die Kochbehälter in einen Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 14) geleert, um ein Wiederbefüllen des Kochbehälters zu gestatten. Der Aufnahmebehälter stabilisiert die Temperatur des Materials und steuert den Einstrom zur Filterpresse (Bezugsziffer 15).
- Material aus dem Aufnahmebehälter wird anschließend filtriert, beispielsweise mittels Einpumpen in eine Filterpresse (Bezugsziffer 15), die die suspendierten Feststoffe zum Erhält eines Filtrats entfernt. Die Feststoffe können pulverisiert, gewaschen und zum Trockner (Bezugsziffer 6) zur Verwendung als Boilertreibstoff zurückgeführt werden. Das Filtrat wird anschließend aus der Filterpresse zum Lagerbehälter für Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16) gepumpt.
- Merke: Abwasser aus dem Abwasserlagerbehälter (Bezugsziffer 31) kann als Ersatz für Frischwasser im Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12) verwendet werden. Alle im Abwasser inhärent enthaltenen Pathogene werden im Hydrolysesystem eliminiert. Der hohe Stickstoffgehalt des Abwassers wird zurückgehalten, was praktisch den Bedarf für den Zusatz von Stickstoffverbindungen wie Ammoniak (einem in dem Milchsäurefermentationsprozess nützlichen Nährstoff) eliminiert.
- Bezugsziffern 16-19
- Zweck:
- Der Zweck des Säurerückgewinnungsverfahrens besteht darin, die Schwefelsäure aus der Zucker/Säure/Wasser-Lösung zum Erhalt einer Säure enthaltenden Lösung und einer Zucker enthaltenden Lösung zurückzugewinnen. Die konzentrierte Schwefelsäure und Wasser werden anschließend im System wiederverwendet. Sobald Zucker und das Wasser aus der Lösung entfernt sind, wird diese in die Fermentationstanks zum Fermentieren zu Milchsäure gepumpt.
- Es gibt eine Anzahl wohl bekannter Verfahren zur Rückgewinnung von Schwefelsäure aus einem wässrigen Strom, wobei jedes von diesen in der Praxis der Erfindung eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann der wässrige Strom durch einen Aktivkohlefilter zum Zurückhalten der Zucker geleitet und mit Wasser zum Spülen der verbleibenden Säure gewaschen werden. Der absorbierte Zucker kann anschließend durch Waschen mit erwärmtem Alkohol eluiert werden (siehe M. R. Moore und J. W. Barrier "Ethanol from Cellulosic Residues and Crops", Annual Report, DOE/SERI Contract No. DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama, Oktober 1987, S. 2749, dessen Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist). Dieses Verfahren zur Abtrennung der Schwefelsäure von den Zuckern ist jedoch nicht bevorzugt, da der Alkohol vor der Fermentation aus der verbleibenden Zuckerlösung verdampft werden muss, was einen weiteten Schritt zufügt, der Energieeinsatz erfordert. Probleme können außerdem mit den Säuretransfers zwischen Adsorptions- und Desorptionszyklen entstehen, die durch Anwendung einer Stickstoffwelle zwischen den Zyklen gelindert werden können. Probleme können auch mit abfließendem Alkohol (Ethanol) entstehen, der bei 70ºC nicht gesättigt ist, was zu einer geringeren Zuckerkapazität führt. Niedrige Ethanolstromgeschwindigkeiten und verlängerte Desorptionszykluszeiten fördern die Desorption der Zucker, um Eluatströme zu erhalten, die zu 95 bis 100% mit Zucker gesättigt sind.
- Stärker bevorzugt können Ionenaustauschharze zur Abtrennung von Säure und Zucker in einem Säure enthaltenden Strom und einem Zucker enthaltenden Strom eingesetzt werden. Solche Harze schließen Amberlit als stark saures Kationenaustauscherharz des "GEL"-Typs ein, beispielsweise IR 120 PLUS mit Schwefelsäurefunktionalität, das im Handel von Aldrich Chemical Company erhältlich ist. Der Zucker wird auf dem stark sauren Harz adsorbiert, was einen Säure enthaltenden Strom ergibt, der recycelt werden kann. Die absorbierten Zucker werden anschließend durch Eluieren des Harzes mit reinem Wasser rückgewonnen (vgl. M. R. Moore und J. W. Barrier, "Ethanol from Cellulosic Residues and Crops", Annual Report, DOE/SERI Contract Nr. DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama, Oktober 19ß7, S. 30-39, deren Gehalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist). Eine Vorrichtung, die die kontinuierliche Trennung von Säure und Zucker enthaltenden Strömen gestattet, ist im Handel erhältlich von Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model ISEP LC2000), das ein stark saures Ionenaustauschharz nutzt (Finex CS16 G, 310 Mikrometer mittlere Größe). Solche Vorrichtungen sind beispielsweise in den US-Patenten Nrn. 4,522,726 und 4,764,276 offenbart, deren Inhalt durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen ist.
- Es ist ebenso möglich, die Säure und den Zucker unter Verwendung eines Lösungsmittels zu trennen, das selektiv die Säure aus der wässrigen Lösung des Zuckers extrahiert und entfernt (vgl. M. R. Moore und J. W. Barrier, "Ethanol from Cellulosic Residues and Crops", Annual Report, DOE/SERI Contract Nr. DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama, Oktober 1987, S. 39-49, dessen Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist). Die Trennung kann auf einer Karr-Umkehrplatten- Extraktionskolonne durchgeführt werden. Die Kolonne hat Aufnahmebehälter an jedem Ende für Lösungsmittel und Hydrolysattrennung. Ein Mischen erfolgt mittels an einen Motor gekoppelter Teflonplatten. Die Säure/Zucker-Lösung wird am oberen Ende der Kolonne zugesetzt, die die Säule hinunter wandert, wo die wässrige Lösung innig mit dem Lösungsmittel gemischt wird. Das Lösungsmittel wird vom Boden der Kolonne aus zugesetzt. Eine den Zucker enthaltende wässrige Lösung wird am Boden der Kolonne entnommen, während das Säure enthaltende Lösungsmittel als Lösung am oberen Ende der Kolonne entnommen wird. Die Säure kann anschließend aus dem Lösungsmittel beispielsweise mittels Destillation des Lösungsmittels oder durch Waschen des Lösungsmittels mit destilliertem Wasser rückgewonnen werden. Eine Vorrichtung und Lösungsmittel für die kontinuierliche Trennung von Säure aus wässrigen Zuckerlösungen ist beispielsweise von Glitsch, Inc., Parsippany, NJ, erhältlich.
- Es ist zu erwarten, dass der aus jedem dieser Trennverfahren erhaltene Zuckerstrom Säurerückstände enthält. Vorzugsweise wird die verbleibende Säure anschließend mit Kalk oder Ammoniak auf einen pH-Wert von etwa 4,5 bis 7,5 neutralisiert.
- Eine etwa 10% Zucker, 10% Säure und 80% Wasser enthaltende Flüssigkeit wird aus dem Lagerbehälter für Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16) zum Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) gepumpt, das die Flüssigkeit in eine Säure/Wasser-Lösung und eine Zucker/Wasser-Lösung trennt. Die Zucker/Wasser-Lösung wird in einen Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 19) gepumpt; die rückgewonnene Säure/Wasser-Lösung wird zu einem Verdampfer (Bezugsziffer 18) gepumpt, wo Wasser aus der Säure mittels Verdampfen entfernt und zum Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) zurückgeführt wird. Entfernen des Wassers bringt die Säurekonzentration auf ihren ursprünglichen Wert von etwa 70%. Dies gestattet die Rückführung der Säure vom Verdampfer zum Lagerbehälter für konzentrierte Säure (Bezugsziffer 30) für die Wiederverwendung im System.
- Bezugsziffer 19-24
- Zweck:
- Falls erforderlich, kann vor der Fermentation die Zucker/Wasser/Säurespuren enthaltende Lösung mit Calciumhydroxid zur Entfernung von Inhibitoren der Milchsäurefermentation wie Sulfationen, phenolischen Verbindungen und Furfural behandelt werden, wie von T. A. McCaskey et al. Appl. Biochem. Biotech. 45-46 : 555 (1994) beschrieben. Darüber hinaus können optimale Fermentationsbedingungen, einschließlich Inkubationstemperatur, Inokulationsgeschwindigkeit, Fermentationszeit und pH-Wert für die verwendeten Milchsäurebakterien über Routineexperimente bestimmt werden (ebenda).
- Der Zweck des Fermentationsverfahrens besteht darin, die Zuckerlösung zu konzentrieren und mit Milchsäurebakterien zur Erzeugung von Milchsäure zu mischen. Ein Milchsäurebakterium, wie es hierin verwendet wird, meint jeglichen Mikroorganismus, der eine Kohlenstoffquelle zur Erzeugung von Milchsäure fermentieren kann. Darüber hinaus meint der Ausdruck "eine im Handel annehmbare Form von Milchsäure", wie er hierin verwendet wird, jedes Salz der Milchsäure oder jede Form von Milchsäure, fest oder in Lösung, die kommerziell vertrieben oder verwendet werden kann. Die Zuckerlösung kann auf etwa 1% bis 20% mittels Verdampfen konzentriert werden (beispielsweise durch Anwendung von Wärme und/oder einem Vakuum) oder mit einem Umkehrosmosefilter.
- Sobald die Fermentation abgeschlossen ist, können die Milchsäurebakterien vor dem Verarbeiten der Milchsäurelösung entfernt werden.
- Aus dem Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 19) werden Zucker, Wasser und Säurespuren (weniger als etwa 0,1%) durch den Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20) gepumpt, um einiges des Wassers in der Lösung zu entfernen und die Zuckerkonzentration auf etwa 1% bis 20% zu bringen. Ammoniak kann zugesetzt und der pH-Wert sorgfältig überwacht werden, um sicherzustellen, dass das erforderliche pH- Gleichgewicht von etwa 4, 5 bis 7,5 für die optimale Fermentation aufrecht erhalten bleibt. An diesem Punkt können Milchsäurebakterien und, falls erforderlich, jegliche essenzielle Nährstoffe für die Milchsäurebakterienfermentation zugesetzt werden (Prescott und Dunn, Industrial Microbiology, 3. Auflage, McGraw-Hill Book Company, Inc. (1959), S. 304-330), gemischt und in einen Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 23) und anschließend in Fermentationstanks (Bezugsziffer 24) gepumpt werden. Eine Kühlschlange (Bezugsziffer 27) hilft, die erforderliche Temperatur von 25 bis 50ºC für die Fermentation aufrecht zu erhalten. Nach Abschluss der Fermentation wird die fermentierte Flüssigkeit zu einem Filter und Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 25) dosiert, wo die Milchsäurebakterien entfernt und zum Lagerbehälter für Bakterien geleitet werden. Die verbleibende Flüssigkeit wird in einen Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 25) eindosiert, um der Verarbeitung entgegenzusehen.
- Bezugsziffern 25-26
- Zweck:
- Der Zweck der Milchsäureverarbeitung besteht darin, die im Fermentationsprozess erhaltene Milchsäurelösung zu reinigen und zu konzentrieren.
- Die aus dem Fermentationsprozess erhaltene Milchsäurelösung kann mit Kalk behandelt und in einem Verdampfer (Bezugsziffer 18) konzentriert und anschließend in Kristallisationspfannen gepumpt werden, worin Calciumlactat-Kristalle erhalten werden können. Vorzugsweise können Ionenaustauschharze zum Konzentrieren und Reinigen der in dem Fermentationsprozess erzeugten Milchsäure eingesetzt werden. Beispielsweise können die Jonenaustausch-Amberlitharze, erhältlich von Sigma Chemical Co., St. Louis, M0, eingesetzt werden. Stärker bevorzugt kann auch eine Vorrichtung genutzt werden, offenbart beispielsweise in den US-Patenten Nrn. 4,522,726 und 4,764,276, deren Inhalt durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen ist, die die kontinuierliche Konzentration und Reinigung der Milchsäure aus der fermentierten Lösung gestattet.
- Es wurde überraschenderweise entdeckt, dass der typischerweise in festem Hausmüll oder Abwasserschlamm anzutreffende Schwermetallkontaminationsgrad gering genug ist, dass die Schwermetalle im Wesentlichen an die nach der Hydrolyse der cellulosischen Komponente erhaltene unlösliche Fraktion koordiniert bleiben. Daher sind die Konzentrationen an löslichen Schwermetallen, die im Hydrolysat verbleiben, wohl unterhalb der Level, die die erhaltene Milchsäure signifikant kontaminieren oder mit der Fermentation interferieren könnten. Auf Basis dieser Entdeckung betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin ein effizientes Verfahren für die Posthydrolyse-Entfernung von Schwermetallen aus der cellulosischen Komponente des festen Hausmülls und/oder aus Abwasserschlamm.
- Die Schritte für die Verarbeitung des Ausgangsmaterials sind denjenigen vergleichbar, die zuvor beschrieben wurden, mit der Ausnahme, dass die Entfernung der Schwermetalle aus dem vorzerkleinerten Ausgangsmaterial bis nach dem Hydrolyseschritt verschoben ist. Hierdurch kann der Schritt, der die Vorbehandlung des cellulosischen Materials mit verdünnter Schwefelsäure involviert, eliminiert werden, wodurch der Bedarf für eine zweite Waschung und den zeitaufwändigen, energieaufwändigen Schritt des Trocknens des vorbehandelten Ausgangsmaterials eliminiert wird. Daher wird, statt das vorzerkleinerte Ausgangsmaterial mit verdünnter Schwefelsäure vorzubehandeln, dieses direkt in das Hydrolysesystem eingespeist, wo etwa 70% konzentrierte Schwefelsäure automatisch in einem Verhältnis von etwa 1 : 1 (Säure/Probe) eingeführt werden. Die Suspension wird anschließend bei etwa 30 bis 80ºC für etwa 2 bis 20 Minuten oder stärker bevorzugt etwa 2 bis 15 Minuten gemischt, anschließend in Kochbehälter eingespeist, wo die Suspension mit Wasser mit einer Temperatur von etwa 80 bis 100ºC verdünnt wird, bis das Flüssig-zu-Feststoff-Verhältnis etwa 5 : 1 beträgt und die Schwefelsäurekonzentration etwa 12% ist. Das Material wird gerührt, während eine konstante Temperatur von etwa 80 bis 100ºC für etwa 1 bis 4 Stunden aufrechterhalten wird. Unter diesen Bedingungen ist die Umwandlung von Cellulose und Hemicellulose zu Glukose bzw. Xylose zu etwa 87 bis 100% abgeschlossen.
- Sobald die Hydrolyse abgeschlossen ist, werden die Kochbehälter in einen Aufnahmebehälter entleert, wodurch die Wiederbeladung der Kochbehälter gestattet wird. Diese Aufnahmebehälter stabilisieren die Temperatur des Hydrolysats und steuern dessen Strom zur Filterpresse, wo suspendierte Feststoffe zum Erhalt eines Filtrats entfernt werden. Das Filtrat wird in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende Lösung aufgetrennt und die Zucker enthaltende Lösung zur Erzeugung von Milchsäure weiter verarbeitet.
- Die auf der Filterpresse gesammelte unlösliche Komponente wird getrocknet, wahlweise mit den nicht chlorierten Kunststoffkomponenten des festen Hausmülls gemischt und als Boilertreibstoff zur Erzeugung von Energie, beispielsweise zur Co-Erzeugung von Elektrizität, genutzt, die verkauft oder im Betrieb der Verarbeitungsanlage genutzt werden kann. Falls erforderlich, kann das Ausmaß an mit der unlöslichen Komponente assoziierten Schwermetallen vor dem Verbrennen durch eine Behandlung mit einer 1- bis 10%igen Salzlösung, gefolgt von einer Spülung mit Wasser verringert werden.
- Nach der allgemeinen Beschreibung dieser Erfindung soll dieselbe unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele zu verstehen sein, die nur zum Zweck der Veranschaulichung gegeben sind und, solange dies nicht anders angegeben ist, diese nicht beschränken sollen.
- Der gesamte Text aller Anmeldungen, Patente und Veröffentlichungen, die oben und im Folgenden zitiert werden, wird hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
- Beispiel 1 Entfernung von Schwermetallen aus festem Hausmüll durch Vorbehandlung mit verdünnter Schwefelsäure
- Eine Probe festen Hausmülls (umfassend alle Feststoffe) wurde auf Schwermetallgehalt untersucht. Die Ergebnisse waren wie folgt (Tabelle 2):
- Zink $6
- Ku fer 30
- Chrom 10,6
- Kadmium 0,6
- Blei 20
- Eisen 1190
- Nickel 0,5
- Zinn > 1 (nicht nachgewiesen)
- Eine Probe von 20 g festem Hausmüll in 200 g 2%iger wässriger Schwefelsäure wurde für 2 Stunden am Rückfluss erwärmt. Die Feststoffe wurden filtriert, gewaschen und der Analyse unterworfen (Tabelle 3): Tabelle 3
- ¹ N. D. = nicht nachgewiesen.
- Diese Daten zeigen, dass eine einfache Waschung mit verdünnter heißer Säure das Ausmaß an Schwermetallen in festem Hausmüll effektiv reduziert.
- Feste Hausmüllproben wurden zusammengemischt zur Bildung einer Verbundprobe. Vier Proben wurden anschließend aus der Verbundprobe entnommen und auf Cellulose, Lignin und Asche unter Verwendung des folgenden Verfahrens analysiert.
- Die Verbundproben aus festem Hausmüll wurden auf weniger als 1% Feuchtigkeit in einem Mikrowellenofen getrocknet und anschließend so zermahlen, dass sie durch ein 20-Mesh-Sieb durchfielen. Die Proben wurden anschließend mit einer gleichen Menge (in Gewicht) 10%iger Schwefelsäure gemischt und für 2 Stunden auf etwa 100ºC erwärmt. Nach dem Erwärmen wurde die Flüssigkeit mittels Filtration entfernt und die Feststoffe gesammelt, gewaschen, getrocknet und gewogen. Der aus der Behandlung mit 10% Schwefelsäure resultierende Gewichtsverlust repräsentiert den Hemicellulosegehalt der festen Hausmüllprobe. Die gesammelten Feststoffe wurden anschließend mit 70%iger Schwefelsäure gemischt und in einen 5 Teile Wasser auf ein 1 Teil Feststoffe enthaltenden Reaktor gegeben und für 3 Stunden in einem Mikrowellenofen auf etwa 100ºC erwärmt. Die Feststoffe wurden anschließend aus der Aufschlämmung filtriert und der Glukosegehalt ermittelt. Die filtrierten Feststoffe wurden dann getrocknet, auf etwa 600ºC erwärmt und der Aschegehalt bestimmt. Der Ligningehalt jeder Probe wurde durch die Differenz zwischen dem Aschegewicht, enthalten in der Probe, und dem Gesamtgewicht der Probe ermittelt.
- Die in Tabelle 4 gegebenen Ergebnisse zeigen, dass die Verbundprobe homogen hinsichtlich Cellulose, Lignin, Asche und Hemicellulose war. Tabelle 4
- Eine Probe von 100 g des festen Hausmülls und 100 g (Verhältnis Säure : Probe 1 : 1) von 70%iger Schwefelsäure wurden vollständig gemischt bis sich eine schwarze Paste bildete. Die Temperatur wurde während der 20-minütigen Mischzeit auf etwa 30ºC gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend zu auf etwa 88ºC vorgewärmtem Wasser zugegeben, um ein Verhältnis von Wasser zu Feststoffen von 5 : 1 und eine Schwefelsäurekonzentration von etwa 12% zu erhalten. Die Aufschlämmung wurde anschließend für etwa 2 bis 3 Stunden auf etwa 100ºC erwärmt, um den Hydrolyseprozess abzuschließen. Sobald dieser abgeschlossen war, wurden die Hydrolysatflüssigkeit und die rückständigen Feststoffe getrennt und auf Kohlenhydrate und Schwermetallgehalt analysiert.
- Die aus dem Hydrolyseverfahren erhaltenen festen Rückstände wurden auf Cellulose, Lignin und Aschegehalt unter Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gegeben. Tabelle 5
- Diese Ergebnisse belegen klar, dass die Hydrolysebedingungen der vorliegenden Erfindung ausreichend sind, um den Cellulosegehalt von cellulosischem festem Hausmüll und/oder Abwasserschlamm signifikant zu verringern.
- Die Hydrolysatflüssigkeit wurde mit einem bekannten Volumen an Natriumhydroxid neutralisiert. Die neutralisierte Probe wurde anschließend auf Glukosegehalt unter Verwendung eines YSI-Modell-20- Glukoseanalysators analysiert. Die Ergebnisse dieses Verfahrens zeigen, dass das Hydrolysat etwa 10% Zucker (berichtigt um die Verdünnung) enthielt. Die theoretische Ausbeute an Zucker beträgt 10,4%. Analysefehler und Zersetzung von einiger Glukose macht höchstwahrscheinlich die Differenz aus.
- Die ursprüngliche Verbundprobe aus festem Hausmüll, die festen Hydrolysatrücksfände und die Hydrolysatflüssigkeit (der Schwermetallgehalt des Hydrolysats ist auf Trockengewicht bezogen) wurden analysiert, um die Mengen an Kupfer, Zink, Chrom, Nickel und Eisen zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Analyse sind in Tabelle 6 gegeben. Tabelle 6
- ¹ bezogen auf Trockengewicht.
- Das ursprüngliche Ausgangsmaterial an festem Hausmüll vor der Hydrolyse enthielt etwa die erwarteten Mengen an Schwermetall. Überraschenderweise enthielt der unlösliche Rückstand, erhalten nach dem Hydrolyseschritt, jedoch sehr viel höhere Konzentrationen an Schwermetallen als erwartet, bezogen auf die Vorbehandlungsstudien. Obwohl die Erfinder nicht durch eine spezielle Theorie gebunden werden wollen, scheint es, dass die festen Rückstände während der Hydrolysereaktion partiell oxidiert worden sein könnten, was diese in Ionenaustauschharze niedriger Qualität umwandelt, die Schwermetalle binden. Der Rückstand hielt über 90% des Kupfers, 55% des Chroms und 20 bis 30% von Zink, Nickel und Eisen zurück. Darüber hinaus wird erwartet, dass die meisten Schwermetalle im Hydrolysat mit dem Säurestrom während der Zucker/Säure-Trennung wandern, was den Schwermetallgehalt weiter verringert. Eine Probe, die gemäß dem vorliegenden Ionenaustauschverfahren behandelt wurde, das im Wesentlichen alle Schwermetalle aus dem Hydrolysat entfernt, ist eine, die etwa 90% des Kupfers, etwa 55% des Chroms und etwa 20 bis 30% des Zinks, Nickels und Eisens in der unlöslichen Komponente zurückgehalten aufweist.
- Das folgende Vorgehen wurde verwendet, um zu ermitteln, ob der Aufbau von Cu, Zn, Cr, Ni und Fe in der rückgeführten Säure die Hydrolyse des cellulosischen festen Hausmülls und/oder des Abwasserschlamms beeinträchtigen würde. Baumwollflusen, ein cellulosisches Material, das keine Schwermetalle enthält, wurde unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens hydrolysiert, mit der Ausnahme, dass Sulfatsalze von Cu, Zn, Cr, Ni und Fe der 70%igen Säure in Konzentrationen des 20-fachen desjenigen zugesetzt wurden, das auf Basis der in Tabelle 6 gegebenen Daten zu erwarten wäre. Die Umwandlung der Cellulose in Glukose wurde gemessen und mit der Umwandlung verglichen, die ohne den Zusatz der Schwermetalle (Kontrollen) erhalten wurde. Doppelte Reaktionen wurden durchgeführt und die prozentuale Umwandlung von Cellulose in Glukose betrug für Schwermetalle enthaltende Proben 85% und 87% im Vergleich zu 86% und 87% für die Kontrollen. Die Ergebnisse aus diesen Experimenten belegen, dass Konzentrationen an Schwermetallen bis zur 20-fachen Menge der in der flüssigen Komponente des festen Hausmüllhydrolysats zu erwartenden, die Hydrolyse nicht signifikant beeinträchtigen.
- Auf Basis dieser Ergebnisse ist klar, dass der Vorbehandlungsschritt zur Entfernung der Schwermetalle aus festem Hausmüll oder Abwasserschlamm nicht immer notwendig ist, um Probleme mit Schwermetallkontaminationen zu verhindern, da die Schwermetalle, die sich normalerweise in den Ausgangsmaterialien finden, zu einem großen Ausmaß mit dem festen Rückstand, der während des Hydrolyseschritts erzeugt wird entfernt werden können. Für feste Hausmüll- und/oder Abwasserschlammproben mit einem hohen Grad an Schwermetallkontamination kann es jedoch notwendig sein, das cellulosische Ausgangsmaterial oder das Hydrolysat vor der Fermentation wie hierin beschrieben vorzubehandeln.
- Das Vorhandensein überschüssiger bzw. exzessiver Mengen an Schwermetallen im Hydrolysat kann mit dem Fermentationsprozess interferieren oder die erzeugte Milchsäure kontaminieren. Daher kann in dem unüblichen Fall, wenn exzessiv Schwermetalle im Hydrolysat detektiert werden, das folgende Verfahren zu deren Entfernung angewandt werden.
- Gips wurde dem Hydrolysat zugesetzt, bis ein pH-Wert von etwa 10,5-11 erreicht war. Der Gips und überschüssiger Kalk wurden anschließend aus der Aufschlämmung abfiltriert und die Schwermetallkonzentration des Hydrolysats gemessen. Die Schwermetalle im Hydrolysat waren gemäß den in Tabelle 7 gezeigten Ergebnissen verringert. Tabelle 7
- Die in Tabelle 7 angegebenen Ergebnisse zeigen, dass der Zusatz von Kalk die Schwermetallkonzentrationen im Hydrolysat effektiv verringert. Es sollte auch bemerkt werden, dass Kupfer und Chrom zu 80% bis 90% durch den Zusatz von Kalk entfernt werden. Daher wird der Zusatz von Kalk dieses Problem lindern, falls ein Hydrolysat, wie in Tabelle 7 gezeigt, erhalten wird, das eine ausreichend hohe Konzentration an Schwermetall enthält, um ernsthaft den Fermentationsprozess zu inhibieren oder die erzeugte Milchsäure zu kontaminieren.
- Falls erforderlich, kann das folgende Verfahren zur Verringerung des Ausmaßes an Schwermetallen, die mit der nach der Hydrolyse erhaltenen unlöslichen Komponente verbunden sind, vor der Verbrennung angewandt werden. Die unlösliche Komponente wurde gesammelt und mit einer 1%igen NaCl-Lösung bei Raumtemperatur gewaschen. Sobald sie gewaschen war, wurde die unlösliche Komponente von der NaCl- Lösung abgetrennt und die Menge an damit verbundenen Schwermetallen gemessen. Die mit der unlöslichen Komponente assoziierten Schwermetalle waren gemäß den in Tabelle 8 angegebenen Ergebnissen verringert. Tabelle 8
- Diese Ergebnisse zeigen, dass die Schwermetallmenge, die mit nach Hydrolyse erhaltenen unlöslichen Komponenten assoziiert ist, mit einer Salzwaschung vor dem Verbrennen als Treibstoff verringert werden kann.
- In dem folgenden Beispiel wurde ein ISEP LC200 unter Anwendung des Harzes Finex CS16 G, 310 Mikrometer mittlerer Größe, erhalten von Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland FL, zur Abtrennung der Zucker von der Schwefelsäure einer Lösung mit 4, 5% Zucker/4,2% Säure (Gewicht) eingesetzt.
- Das Harzvolumen betrug 1,2 ft³. Das Einspeisen der Zucker/Säure-Lösung erfolgte mit 0,082 BV (Bettvolumen)/Stunde. Das Harz wurde mit 1,65 Gallonen Wasser pro Gallone Einspeisstrom gewaschen. Die Ergebnisse waren wie folgt: Tabelle 9
- Somit ist die ISEP-Ausstattung in der Lage, effizient die Zucker aus der Schwefelsäure abzutrennen, was ein Rückführen der Schwefelsäure in das Verfahren gestattet.
- Um die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Lignin- und Gipsmaterialien zu ermitteln, die über das offenbarte Hydrolyseverfahren erzeugt werden, wurden typische feste Hausmüllproben sortiert, zerkleinert und gemäß der vorliegenden Erfindung hydrolysiert. Das erhaltene Lignin wurde nach EPA- und ASTM-Teststandards analysiert, um dessen physikalische und chemische Eigenschaften vor und nach Verbrennung zu ermitteln. Wo angegeben, wurde das Lignin gemäß dem "Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP)" analysiert, das eine 18-ständige Extraktion einer Probe mit entweder einer Essigsäure- oder Natriumacetatlösung und die anschließende Analyse der Lauge auf Kontaminanten, eingeschlossen Metalle, Pestizide und semiflüchtige organische Bestandteile, umfasst. Die Details des TCLP sind beschrieben in "Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods", EPA- Publikation SW-846, deren Inhalt durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen ist. Die Ergebnisse dieser Analyse sind in Tabelle 10 dargestellt. Tabelle 10
- ¹ Prozentangaben sind Gew.-%.
- Die in Tabelle 10 angegebenen Ergebnisse belegen, dass das über das offenbarte Hydrolyseverfahren erhaltene Lignin annehmbare Mengen an Verunreinigungen und einen überraschend hohen Grad an British Thermal Units (BTU - britische Verbrennungseinheiten) pro Pfund aufweist. Daher stellt das aus der Verarbeitung der cellulosischen Komponenten von festem Hausmüll und/oder Abwasserschlamm gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Lignin eine wertvolle Treibstoffquelle dar.
- Das erzeugte Gipsprodukt wurde ebenfalls gemäß EPA- und ASTM-Standards analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse sind in Tabelle 11 dargestellt und zeigen, dass der über das offenbare Verfahren erzeugte Gips für die Verwendung als Bauzusatz oder für andere geeignete Zwecke geeignet ist.
- Feuchtigkeit 10,2
- Asche 83,9
- Schwefel 16,9
- Blei 38
- Kupfer 9,5
- Nickel 21
- Chrom 40
- Zink 82
- ¹ Gew.-%.
- Das Gesamtverfahren der vorliegenden Erfindung wird im folgenden Beispiel genauer beschrieben.
- Diese Stationen werden Ausgangsmaterial, bestehend aus 85% bis 90% reinem organischen Material, aufnehmen. Materialien, die als Ausgangsmaterial verwendet werden können, schließen bearbeitete Baumwollsamenabfälle, Schnittgras, Papierpulpe, Textiltüten, Hausrückstände, landwirtschaftliche Abfälle, Zuckerrübenabfälle, Zuckerrohrabfälle, die Cellulosebestandteile aus festem Hausmüll (MSW) und Abwasserschlamm und jegliche anderen vergleichbaren Ausgangsmaterialien ein, die den gewünschten Gehalt an organischen Materialien aufweisen. Die cellulosische Komponente von festem Hausmüll oder jedem anderen Ausgangsmaterial, bestehend aus großen Teilchen, wird auf eine Teilchengröße von -2" oder (5/8" · 2") zerkleinert. Je nach Ausgangsmaterial lagert jedes Silo etwa 25 Tonnen an Material, was zweieinhalb (2 l/2) Tagen Zulieferung entspricht. Material, das in dem verdünnten Schwefelsäurevorbehandlungsverfahren verarbeitet werden muss, wird in Silos der Bezugsziffer 1A gespeichert, während Material, das diese Vorbehandlung nicht erfordert, in den Silos der Bezugsziffer 1B gelagert wird.
- Erneuert nach Anforderung. Das Milchsäureproduktionssystem ist darauf ausgelegt, 10 Tonnen pro Tag an Rohmaterial zu verarbeiten. Während die Silos das Material in einem Chargenverfahren aufnehmen, wird die Übermittlungsrate im Schnitt 41,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche) betragen.
- Material an Dosierbehälter: 41,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Die Rohmateriallagersilos bestehen aus 10' hohen Modulen. Die Module bestehen aus 12 geeichten Bahnen verschweißtem Stahl und sind für verschiedene Volumenanforderungen aneinander genietet.
- Jedes Silo weist ungefähr eine Lagerfläche für 2 l/2 Tage auf (unter Anwendung 15 Pfund/19 als Standard). Die Lagerkapazität kann in Abhängigkeit von dem Ausgangsmaterial, das im Silo vorliegt, schwanken.
- Material aus den Rohrmateriallagersilos (Bezugsziffer 1A) wird mit einer Geschwindigkeit von 41,7 Pfund pro Minute in die Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) über Schneckenfördersysteme mit variabler Geschwindigkeit eindosiert (Material aus Lagersilo 1B erfordert keine Vorbehandlung). Der Dosierbehälter gestattet die genaue Kontrolle bzw. Steuerung des in die Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) eingespeisten Volumens an Ausgangsmaterial.
- Material aus dem Rohmateriallagersilo 1A: 41,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Material an Vorbehandlungskammer: 41,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Der Dosierbehälter ist aus 12 geeichten Blechen geschweißtem Stahl konstruiert und besteht aus einem Schütttrichter mit einem Schraubenfördersystem, um für einen gleichmäßigen Strom in die Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) zu sorgen.
- Der Dosierbehälter hat eine ungefähre Kapazität von 670 ft³ (1/2 Tag unter Verwendung von 15 Pfund/ft³ als Standarddichte).
- Die Lagerkapazität kann in Abhängigkeit von dem im Silo vorhandenen Ausgangsmaterial schwanken.
- Das rohe Ausgangsmaterial wird in die Vorbehandlungskammer bei einer Geschwindigkeit bei 41,7 Pfund pro Minute eindosiert. Verdünnte Schwefelsäure (1% bis 2% Konzentration) wird aus dem Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4) bei 40 bis 100ºC mit einer Geschwindigkeit von 250 Pfund pro Minute unter gleichzeitigem Mischen mit dem Ausgangsmaterial in die Kammer eingespritzt. Das Mischungsverhältnis beträgt etwa 4 : 1 bis 6 : 1 (4 bis 6 Pfund 1-2% konzentrierte Schwefelsäure auf jedes Pfund Ausgangsmaterial). Während des kontinuierlichen Einspeisprozesses wird eine 10-minütige Retentionszeit in der Mischkammer aufrecht erhalten, um die Abtrennung von Schwermetallen aus dem rohen Ausgangsmaterial zu gestatten. Das behandelte Ausgangsmaterial wird kontinuierlich der primären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A) mit einer Geschwindigkeit von 291,7 Pfund pro Minute zugeführt.
- Ausgangsmaterial: 41,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche). verdünnte Säure (1% - 2%): 250 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Material an primäre Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A): 291,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/ Woche).
- Die Vorbehandlungskammer besteht aus einem Schraubenförderer mit einer leckdichten Wanne. Die Kammer ist aus säurebeständigen Materialien und korrosionsfesten Siegeln konstruiert. Das geförderte Material hat eine 10-minütige Verweilzeit in der Vorbehandlungskammer und diese ist entsprechend ausgelegt (etwa 20 Fuß lang).
- Die Vorbehandlungskammer hat eine ungefähre Kapazität von 66,7 ft³ (500 Gallonen), wobei die Kapazität in Abhängigkeit vom im Silo vorhandenen Ausgangsmaterial variieren kann.
- Lager für verdünnte Schwefelsäure (1% - 2% Konzentration). Die verdünnte Schwefelsäure wird zur Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) mit einer Geschwindigkeit von 250 Pfund pro Minute geleitet. Recycelte verdünnte Schwefelsäure, die aus der primären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A) wieder gewonnen wird, wird mit einer Geschwindigkeit von 187,5 Pfund pro Minute (bezogen auf Entfernung von 75% der Feuchtigkeit) zurückgeführt. Der Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure ist mit einem Entlüftungsventil ausgestattet, um einen Teil der Lösung zu entnehmen und diesen mit einer Geschwindigkeit von 27,4 Pfund pro Minute zum Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 8) zu leiten. Der Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure ist so ausgelegt, dass er etwa 8000 Gallonen fasst.
- Recycelte verdünnte Säure: 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Ergänzung verdünnter Säure: 36,0 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Ergänzungswasser: 54,0 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeit an Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3): 250 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeit an verdünnte Schwefelsäure/Kalkneutralisationsbehälter (Bezugsziffer 8): 27,4 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Der Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure ist aus einem säurebeständigen Premium/Iso-Harz mit Gängen oben und an der Seite und einer epoxy-beschichteten Leiter ohne Käfig konstruiert.
- Der Behälter für verdünnte Schwefelsäure hat eine Kapazität von 1070 ft³ (8000 Gallonen).
- Neutralisiertes Ausgangsmaterial wird von der primären Schraubenpresse mit einer Geschwindigkeit von 291,7 Pfund pro Minute aus der Vorbehandlungskammer (Bezugsziffer 3) entladen. Eine gesteuerte Pressgeschwindigkeit gestattet die Entfernung von 60% bis 80% der verdünnten Schwefelsäure bei einer Geschwindigkeit von etwa 187,5 Pfund pro Minute (bezogen auf eine 75%ige Feuchtigkeitsentfernungsrate). Die verdünnte Schwefelsäure wird anschließend zur Wiederverwendung zum Lagerbehälter für verdünnte Säure zurückgeführt (Bezugsziffer 4). Die Wirkung der Schraubenpresse komprimiert die Feststoffe, die anschließend pulverisiert und zur zweiten Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B) über einen mischenden Schneckenförderer mit Wassereinlässen befördert werden, um ein Waschen des Materials während des Transports zur zweiten Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B) zu gestatten.
- 291,7 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeit an Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure: 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/ Woche).
- Feststoffe an zweite Schraubenpresse: 104 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Die primäre oder erste Schraubenpresse besteht aus korrosionsbeständigen Materialien und sollte eine ungefähre Verweilzeit von 10 Minuten haben. Ein Minimum von 60% Flüssigextraktion ist erforderlich.
- Neutralisiertes Ausgangsmaterial wird von der primären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A) an die sekundäre Schraubenpresse mit einer Geschwindigkeit von 104 Pfund pro Minute gefördert. Wasser wird aus dem Wasseraufnahmebehälter (Bezugsziffer 29B) in einen Schraubenförderer mit einer Geschwindigkeit von 187,5 Pfund pro Minute eingeleitet und mit den Feststoffen aus der primären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A) gemischt. Die Mischung der Feststoffe und des Wassers gestattet die Entfernung der letzten Spuren an Schwefelsäure aus dem festen Material. Die sekundäre Schraubenpresse komprimiert die Mischung, was eine Entfernung von 60% bis 80% des Wassers mit einer Geschwindigkeit von etwa 187,5 Pfund pro Minute gestattet. Das Wasser wird anschließend zum Wasseraufnahmebehälter (Bezugsziffer 29B) rückgeführt. Die Wirkung der sekundären Schraubenpresse komprimiert die Feststoffe, die anschließend pulverisiert und dem Trockner (Bezugsziffer 6) zugeführt werden.
- Feststoffe aus der primären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5A): 104 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Wasser aus dem Wasseraufnahmebehälter (Bezugsziffer 29B): 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Feststoffe an Trockner (Bezugsziffer 6): 104 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Wasser an Wasseraufuahmebehälter (Bezugsziffer 29B): 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Die sekundäre Schraubenpresse ist aus korrosionsbeständigen Materialien aufgebaut und sollte eine ungefähre Verweilzeit von 10 Minuten aufweisen. Ein Minimum von 60% Flüssigextraktion ist erforderlich. Trockner (Bezugsziffer 6)
- Material wird mit einer Rate von etwa 104 Pfund pro Minute von der sekundären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 30% bis SO % aufgenommen. Der Trockner hat einen Durchfluss und Kapazitätseinteilung von 4,00 Tonnen pro Stunde, wobei er ein Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 5% bis 10% erzeugt. Das getrocknete Material hat eine lichte flusige Konsistenz. Das getrocknete Material wird anschließend pneumatisch zum Lagerbehälter für verarbeitetes Ausgangsmaterial (Bezugsziffer 7) gefördert.
- Feststoffe aus der sekundären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B): 104 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Feststoffe an Lagersilo für verarbeitetes Ausgangsmaterial (Bezugsziffer 7): 45,0 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeitsverlust im Trockenverfahren: 59,1 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- 4,00 TPH-Durchsatz (Tonnen pro Stunde).
- Aufnehmen mit Designerfordernissen für Luft, Temperatur und Retentionszeit als Variablen für ordnungsgemäßes Trocknen und Kühlgrenzen.
- Mit zugänglichen Luftkontrollen für zahlreiche Ventilatoren, Luftschleusen und Arbeit in Innenleitungen. Design der Schürze als gewebte oder geschlitzte Platte, um die Produktmischung aufzunehmen.
- Standardkonstruktion (Konstruktion in Nahrungsmittelqualität nicht erforderlich).
- Design für zwei Durchläufe mit in Zonen eingeteilter, voll gesteuerter Trocknung, Mischen des Produkts für Homogenität und Steuerung des Wärmeverlustes.
- Verarbeitetes Ausgangsmaterial wird pneumatisch vom Trockner (Bezugsziffer 6) in den Lagerbehälter mit einer Rate von 45,0 Pfund pro Minute gefördert. Der Behälter ist so ausgelegt, dass er 25 Tonnen Rohmaterial aufnimmt (etwa 2 1/2 Tage Nachschub). Das Material wird in das Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12) mit der genauen Rate von 27,8 Pfund pro Minute eindosiert.
- Feststoffe aus Trockner (Bezugsziffer 6): 45,0 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Feststoffe an Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12): 27,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend 1 Stunde Betrieb, 1 Stunde Ruhe).
- Der Lagerbehälter für verarbeitetes Ausgangsmaterial ist aus korrosionsbeständigen 12 geeichten Bahnen geschweißtem Stahl konstruiert und hat eine Kapazität von etwa 2 1/2 Tagen Lagerfläche (unter Verwendung von 15 Pfund/ft³ als Standard).
- Die Lagerkapazität kann in Abhängigkeit von der Dichte des im Silo vorhandenen Ausgangsmaterials variieren. Das Silo wird den im Ausgangsmaterial erforderlichen Feuchtigkeitsgrad von 5% bis 10% aufrecht erhalten.
- Schwermetalllösungen und teilchenförmiges Material setzt sich am Boden des Lagerbehälters für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4) ab. Verdünnte Schwefelsäure (1% bis 2% Konzentration) wird zusammen mit den kontaminierenden Bestandteilen vom Boden des Lagerbehälters für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4) in den Neutralisierbehälter für verdünnte Schwefelsäure mit einer Geschwindigkeit von 27,5 Pfund pro Minute geleitet. Auf wöchentlicher Basis wird die kontaminierte Säurelösung mit 1020 Pfund Kalk behandelt. Der Kalk reagiert mit der Säure, wobei Schwermetalle eingefangen und Gips gebildet wird. Die Flüssigkeit wird zur Gipsbandpresse (Bezugsziffer 10) mit einer Geschwindigkeit von 142,8 Pfund pro Minute geleitet.
- Lösung aus Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4): 27,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Kalk aus Kalkaufnahmebehälter (Bezugsziffer 9): 1020 Pfund Kalk werden dem Behälter einmal die Woche zugesetzt. Während alle 1020 Pfund gleichzeitig zugefügt werden, wird der Kalk im Mittel mit 2,1 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, I Tag am Wochenende) zugefügt.
- Lösung an Gipsbandpresse (Bezugsziffer 10): 142,8 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende).
- Eine Premium/ISO-Harz-, Decken- und Seitengänge, epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig) mit einer Kapazität von 8000 Gallonen, mit einem nominalen 10' 4" ID · 10' 7" Höhe Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Dieser Behälter nimmt Kalk für die periodische Neutralisation und das Einfangen von Schwermetallen aus der verdünnten Schwefelsäure auf. Der Kalk, entweder in flüssiger oder trockener Form, wird dem Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure manuell zugesetzt (Bezugsziffer 8) mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 2,1 Pfund pro Minute (1020 Pfund pro Woche).
- Kalk: aufgefüllt nach Bedarf.
- Kalk an Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 8): 1020 Pfund an trockenem Kalk wird dem Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 8) einmal pro Woche manuell zugesetzt. Während alle 1020 Pfund gleichzeitig zugesetzt werden, wird der Kalk im Mittel mit 2,13 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende) zugefügt.
- Wird der Kalk in großen Mengen bezogen, nimmt der Behälter 1500 Pfund Kalk in einer trockenen Form auf; Form mit manuellem Entladungsschacht.
- Falls in Säcken aufgenommen, wird der Behälter ausgelassen und Säcke von trockenem Kalk auf Paletten gestapelt.
- Flüssigkeit wird aus dem Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 8) zur Gipsbandpresse mit einer Geschwindigkeit von 142,8 Pfund pro Minute gepumpt. Der Gips wird von der neutralisierten Flüssigkeit abgetrennt und mit einer Geschwindigkeit von 3,9 Pfund pro Minute zu einem Aufnahmebehälter gefördert. Die neutralisierte Flüssigkeit wird mit einer Geschwindigkeit von 136,6 Pfund pro Minute zum Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser (Bezugsziffer 11) geleitet.
- Lösung aus Neutralisationsbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 8): 142,8 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende).
- Gips: 3,9 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende).
- Wasser an Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser (Bezugsziffer 11): 138,9 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende).
- Hochdruckbandpresse mit Quetschwalzen zum Entwässern der neutralisierten Mischung und Abtrennen des Wassers vom Gips. Erzeugt ein Produkt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 %.
- Filtrierte Flüssigkeit aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) und der Gipsbandpresse (Bezugsziffer 10) wird in den Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser eingespeist, wenn erforderlich, um das Gleichgewicht der verdünnten Schwefelsäure, erforderlich in dem Vorbehandlungsverfahren, aufrecht zu erhalten. Der Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser hat eine Kapazität von 3000 Gallonen.
- Wasser aus der Gipsbandpresse (Bezugsziffer 10): 136,6 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 1 Tag am Wochenende).
- Wasser aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A): 26,6 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Wasser an Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4): 54,0 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Isophthalharz, Oben- und Seitengänge, epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig), dimensioniert für die Aufnahme von 8000 Gallonen und mit Nominalgröße von 7' 6" ID · 10' Höhe. Flacher Boden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Der Zweck des Hydrolysesystems besteht darin, das feste Ausgangsmaterial in Cellulose und Hemicellulose aufzubrechen. Das Ausgangsmaterial wird von beiden Lagerbehältern (Bezugsziffer 7 oder 1B) mit einer Geschwindigkeit von 27,8 Pfund pro Minute zudosiert. Konzentrierte Schwefelsäure (70% Konzentration) wird automatisch in den Hydrolysator mit einer Geschwindigkeit von 27,8 Pfund pro Minute aus dem Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure (Bezugsziffer 30) injiziert. In einem kontinuierlichen Einspeissystem werden das Ausgangsmaterial und die Säure kontinuierlich für eine Verweilzeit von etwa 10 Minuten gemischt. Die zwei Materialien bilden ein Gel, das aus dem Hydrolysator mit einer Geschwindigkeit von 55,6 Pfund pro Minute in die Kochbehälter (Bezugsziffer 13) entladen wird. Der Hydrolysator wird automatisch mit 88ºC warmem Wasser gespült, um die Einheit zu reinigen und jegliche verbleibenden Rückstände in den Kochbehälter zu überführen. Es dauert etwa eine Stunde, das Ausgangsmaterial durch das Hydrolysesystem zu dosieren, das System zu spülen und den Kochbehälter (Bezugsziffer 13) zu füllen. Das Hydrolysesystem arbeitet eine Stunde und füllt einen Kochbehälter. Das System steht anschließend für eine Stunde still, bevor es sein Verfahren zum Füllen des zweiten Kochbehälters wiederum beginnt.
- Ausgangsmaterial aus Lagerbehälter (Bezugsziffer 7 oder 1B): 27,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Konzentrierte Schwefelsäure aus dem Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure (Bezugsziffer 30): 27,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Gel an Kochbehälter (Bezugsziffer 13): 55,6 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Das Hydrolysesystem besteht aus einem Schraubenförderer mit einer leckdichten Wanne.
- Die Kammer ist aus säurebeständigen Materialien und korrosionsbeständigen Dichtungen konstruiert. Das Material, das gefördert wird, hat eine 10-minütige Verweilzeit in dem Hydrolysesystem und dies ist entsprechend dimensioniert (etwa 15 Fuß lang).
- Das Hydrolysesystem hat eine ungefähre Kapazität von 55,6 Pfund pro Minute.
- Jeder Kochbehälter wird unabhängig betrieben, konstruiert aus Polyethylenharzen und mit einer Größe von je 1250 Gallonen (etwa 6' Innendurchmesser · 6' - 8" Höhe). Jeder Tank ist mit Rührern und Wärmesensoren ausgestattet, um die für die Umsetzung erforderliche Temperatur von etwa 95ºC bis 99ºC aufrecht zu erhalten. Jeder Tank ist von einer 2" dicken Polyurethanisolierung zur Minimierung von Wärmeverlusten bedeckt. Das hydrolysierte Material wird in 790 Gallonen 88ºC warmen Wassers abgeschieden. Das Wasser strömt in den Kochbehälter aus dem Wasserwärmer (Bezugsziffer 32) mit einer Geschwindigkeit von 111 Pfund pro Minute (13,3 Gallonen pro Minute). Das Verhältnis. von Produkt im Kochbehälter ist zwei auf vier Teile Wasser, ein Teil 70% konzentrierte Schwefelsäure und ein Teil Ausgangsmaterial. Die Verweilzeit im Kochbehälter beträgt zwei Stunden zusätzlich zu einer Stunde Füllzeit und einer Stunde Entladungszeit. Der Zweck der zweistündigen Verweilzeit besteht darin, das Ausgangsmaterial weiter aufzubrechen und die Cellulose in Zucker umzuwandeln. Am Ende der zweistündigen Verweilzeit wird der Behälter mit einer Geschwindigkeit von 166,7 Pfund pro Minute in den Aufnahmebehälter Nr. 1 (Bezugsziffer 14) entleert. Nach dem Entleeren ist der Behälter dann fertig, um weiteres Produkt aus dem Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12) aufzunehmen.
- Gel aus dem Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12): 55,6 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Wasser aus dem Wasserheizer (Bezugsziffer 32): 111 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Flüssiges Produkt an Aufnahmebehälter Nr. 1 (Bezugsziffer 14): 166,7 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- 6' Innendurchmesser · 80" Höhe, Isolierharz, einwärts gekrümmter Boden, Stahlbeine für 2' Bodenfreiheit, angeflanschter Deckel mit abgebotzter Abdeckung, 18" QA Gang, Stahlrührerträgeranordnung, Wärmesensor zum Halten bei 88ºC und 2" dicke Polyurethanisolierung.
- Jeder Kochbehälter (Bezugsziffer 13) entleert sich in diesen Tank mit einer Geschwindigkeit von 166,7 Pfund pro Minute für eine Stunde. Auf Grund der zweistündigen Verweilzeit des Kochbehälters (Bezugsziffer 13) ergibt sich eine einstündige Ruhezeit zwischen den Füllungen für den Aufnahmebehälter Nr. 1. Der Aufnahmebehälter gestattet das Abkühlen des Materials und ermöglicht die Füllung des Kochbehälters mit neuem Material. Der Tank hat eine Kapazität von 600 Gallonen, konstruiert aus Polyethylen und hat keine Isolierung. Der Tank ist so bemessen, dass er mit einer stetigen Fließgeschwindigkeit von 83,3 Pfund pro Minute an die Filterpresse (Bezugsziffer 15) entleert wird.
- Flüssigkeit aus dem Kochbehälter (Bezugsziffer 13): 166,7 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- Flüssigkeit an Filterpresse (Bezugsziffer 15): 83 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- 42" Innendurchmesser · 82" Höhe, Isolierharz, 30º kegelförmiger Boden, Stahlbeine für 2' Bodenfreiheit, (geschlossene) kugelförmige Decke mit 18" QA Gang. Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Material aus dem Aufnahmebehälter Nr. 1 (Bezugsziffer 14) wird mit einer Geschwindigkeit von 83 Pfund pro Minute in die Filterpresse geleitet. Die Membranfilterpresse wird eingesetzt, um die suspendierten Feststoffe aus der flüssigen Mischung zu entfernen. Die resultierenden Feststoffe haben einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 30 bis 50% und werden mit einer Geschwindigkeit von 5,2 Pfund pro Minute in den Ligninaufnahmebehälter (Bezugsziffer A) abgeschieden, um dem Waschen entgegen zu sehen. Das flüssige Material aus der Presse wird mit einer Geschwindigkeit von 78 Pfund pro Minute an den Lagerbehälter für Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16) geleitet.
- Flüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter Nr. 1 (Bezugsziffer 14): 83 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/ Woche).
- Feststoffe an Ligninaufnahmebehälter (Bezugsziffer A): 5,2 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeit an Lagerbehälter für Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16): 78 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Eine Membranfilterpresse zur Aufnahme von 83 Pfund/Minute an Flüssigkeit. Vollständig mit Pressrahmen, PLC-Steuerungssystem, Tropftragen, Membranplattenpack mit Anschluss; automatische Steuerung einschließlich Eingabetastatur, Verkabelung usw.
- Lagerbehälter für Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16)
- Die Flüssigkeiten aus der Filterpresse (Bezugsziffer 17) werden zum Lagerbehälter für Säurerückgewinnung mit einer Geschwindigkeit von 78 Pfund pro Minute gepumpt. Der Lagerbehälter für Säurerückgewinnung gestattet es dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17), 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche zu arbeiten (die Vorbehandlungsstufe und der Hydrolyseprozess arbeiten 5 Tage die Woche). Der Lagerbehälter für Säurerückgewinnung ist auf die Aufnahme von 19.000 Gallonen (2 Tage Umsatz) an flüssigem Produkt für das Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) ausgelegt. Ein Lagerbehälter für diese Größe gestattet es dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17), auf einfache Weise an den Wochenenden zu arbeiten. Das flüssige Produkt wird zum Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) mit einer Geschwindigkeit von 55,8 Pfund pro Minute gepumpt.
- Flüssigkeit aus der Filterpresse (Bezugsziffer 15): 78 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Flüssigkeit an Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17): 55,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 11'-9" Innendurchmesser · 24'-2" Höhe, Isolierharzdecke, Seitengänge, epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig). Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Die Flüssigkeiten aus dem Lagerbehälter zur Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16) werden in das Säurerückgewinnungssystem mit einer Fließgeschwindigkeit von 55,8 Pfund pro Minute gepumpt. Wasser wird ebenfalls in das Säurerückgewinnungssystem aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) mit einer Geschwindigkeit von 118 Pfund pro Minute geleitet. Im Säurerückgewinnungssystem werden etwa 96 bis 99% der Schwefelsäure und etwa 92 bis 99% der Zucker wieder gewonnen und in zwei unterschiedliche Produktströme aufgetrennt. Die Schwefelsäurelösung (nun auf 5% Schwefelsäure konzentriert) wird mit einer Geschwindigkeit von 116,2 Pfund pro Minute zum Verdampfer (Bezugsziffer 18) gepumpt. Wenn der Vorbehandlungsprozess läuft, wird die Säurelösung zum Lagerbehälter für verdünnte Schwefelsäure (Bezugsziffer 4) mit einer Geschwindigkeit von 36,0 Pfund pro Minute und zum Verdampfer mit einer Geschwindigkeit von 80 Pfund pro Minute geleitet. Die Zuckerlösung (konzentriert auf 9 bis 12% Zucker) wird mit einer Geschwindigkeit von 58,1 Pfund pro Minute zum Aufnahmebehälter Nr. 2 (Bezugsziffer 19) für die spätere Einführung in den Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20) eingepumpt.
- Flüssigkeit aus dem Lagerbehälter zur Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16): 55,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Wasser aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A): 118,5 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/ Woche).
- Zuckerlösung an Aufnahmebehälter Nr. 2 (Bezugsziffer 19): 58,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/ Woche).
- Säurelösung an Verdampfer (Bezugsziffer 18): 16,2 Pfund/Minute (für Stunden 8-24, 5 Tage/Woche und 24 Stunden am Tag während der Wochenenden).
- Während der 8 Stunden des Betriebs des Vorbehandlungsverfahrens:
- Flüssigkeit aus dem Lagerbehälter zur Säurerückgewinnung (Bezugsziffer 16): 55,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Wasser aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A): 118,5 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Zuckerlösung an Aufnahmebehälter Nr. 2 (Bezugsziffer 19): 58,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Säurelösung an Verdampfer (Bezugsziffer 18): 80 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/Woche). Säurelösung an Lagerbehälter für verdünnte Säure (Bezugsziffer 4): 36 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/ Woche).
- Ein Ionenaustauschsystem, das für die Verarbeitung einer Zucker/Säure/Wasser-Lösung für 24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche ausgelegt bzw. designed ist, ist von der Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida, erhältlich (Modell Nr. ISEP LC2000). Ein stark saures Ionenaustauschharz (Finex SC16 G, Größe 310 Mikrometer) der Advanced Separation Technologies wird verwendet.
- Die Säurelösung wird mit einer Geschwindigkeit von 116,2 Pfund pro Minute aus dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) gepumpt. Wasser wird aus der Schwefelsäure verdampft, was es der Säurekonzentration gestattet, auf 70% (ihrem Ursprungszustand) zurück zu kehren. Die konzentrierte Säure wird mit einer Geschwindigkeit von 8,3 Pfund pro Minute an den Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure (Bezugsziffer 30) für die Wiederverwendung gepumpt. Das verdampfte Wasser wird eingefangen und vom Verdampfer kondensiert und mit einer Geschwindigkeit von 107,9 Pfund pro Minute an den Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29) für die Wiederverwendung im System geleitet. Während der 8 Stunden, wenn der Vorbehandlungsprozess betrieben wird, sind die Volumen dieser Station wie folgt: 1) Säurelösungsinput: 80 Pfund pro Minute, 2) Output an konzentrierter Säure: 5,7 Pfund pro Minute, 3) Output an Wasser: 74,5 Pfund pro Minute.
- Säurelösung aus dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17): 116,2 Pfund/Minute (für Stunden 8- 24, 5 Tage/Woche und 24 Stunden am Tag während den Wochenenden).
- Konzentrierte Säurelösung an Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure (Bezugsziffer 30): 8,30 Pfund/Minute (für Stunden 8-24, 5 Tage/Woche und 24 Stunden pro Tag an den Wochenenden).
- Wasser an Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29): 107,9 Pfund/Minute (für Stunden 8-24, 5 Tage/Woche und 24 Stunden pro Tag an den Wochenenden).
- Während der 8 Stunden des Betriebs des Vorbehandlungsprozesses:
- Säurelösung vom Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17): 80 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/Woche).
- Konzentrierte Säurelösung an Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure (Bezugsziffer 30): 5,7 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/Woche).
- Wasser an Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29): 74,5 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/Woche). Spezifikationen:
- Plattenverdampfer oder Ähnliches zur Entfernung des Wassers aus der Säure in dem flüssigen Strom, wodurch die H&sub2;SO&sub4; auf ein Minimum von 70% Konzentration zurückgeführt wird.
- Die Zuckerlösung wird von dem Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) mit einer Geschwindigkeit von 58,1 Pfund pro Minute an den Aufnahmebehälter Nr. 2 geleitet. Der Behälter ist so ausgelegt, dass er die Zucker/ Wasser-Lösung vom Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17) aufnimmt und die Quelle für einen kontinuierlichen Lösungsstrom zum Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20) bereitstellt. Die Zuckerlösung wird vom Aufnahmebehälter (Kapazität 600 Gallonen) mit einer Geschwindigkeit von 58,1 Pfund pro Minute zum Umkehrosmosefilter geleitet.
- Zuckerlösung vom Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17): 58,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Zuckerlösung an Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20): 58,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 48" Innendurchmesser · 80" Höhe, Isolierharz, Flachboden, geschlossener Deckel, mit 18" QA Gang. Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Die Zuckerlösung wird vom Aufnahmebehälter Nr. 2 (Bezugsziffer 19) an den Umkehrosmosefilter mit einer Geschwindigkeit von 58,1 Pfund pro Minute geleitet. Der Zweck des Umkehrosmosefilters besteht darin, die Zuckerkonzentration in der Lösung zu erhöhen. Der Filter erhöht die Zuckerkonzentration von 1 % Zucker auf etwa 20% Zucker. Die Zuckerlösung wird anschließend zum Ammoniak- und pH- Ausgleichssystem mit einer Geschwindigkeit von 34,1 Pfund pro Minute geleitet. Das extrahierte Wasser wird in den Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) mit einer Geschwindigkeit von 24,0 Pfund pro Minute gepumpt.
- Zuckerlösung von Aufnahmebehälter Nr. 2 (Bezugsziffer 19): 58,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag; 7 Tage/ Woche).
- Zuckerlösung an Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem (Bezugsziffer 21): 34 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Wasser an Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A): 24 Stunden/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Ein Nanofiltrationssystem, das spezifisch auf die Konzentrierung der Zucker/Wasser-Lösung ausgelegt ist.
- Das Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem besteht aus einem Ammoniakvorratsbehälter und In-Line- Injektoren für die Einführung von Ammoniak in die Zuckerlösung. Die Zuckerlösung wird mit einer Geschwindigkeit von 34 Pfund pro Minute vom Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20) in das Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem geleitet. Genaue Mengen an Ammoniak werden automatisch in die Lösung mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 0,047 Pfund pro Minute injiziert, während das pH-Gleichgewicht strikt kontrolliert bzw. überwacht wird. Der Ammoniak stabilisiert das pH-Gleichgewicht bei etwa sechs (6), was eine Umgebung für die Milchsäurebakterien für die Reaktion mit den Zuckern erzeugt. Der gesamte Prozess läuft ab, während die Lösung mit einer Geschwindigkeit von 34 Pfund pro Minute zum Injektionssystem für Milchsäurebakterien (Bezugsziffer 22) läuft.
- Zuckerlösung vom Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20): 34 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Ammoniak aus dem Ammoniakvorratsbehälter: 0,1 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche). Erforderliche Ammoniakauffüllung: 484 Pfund/Woche.
- Zucker/Ammoniak-Lösung an Injektionssystem für Milchsäurebakterien (Bezugsziffer 22): 34 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Eine Wertkontrolleinheit zum Injizieren genauer Mengen an Ammoniak in den Fließstrom aus Zucker, Wasser und Spurenmengen an Säure. Die Einheit umfasst pH-Gleichgewichtssensoren, um das pH- Gleichgewicht zu überwachen, die den Steuerungsinjektor informieren, um ausreichende Restmengen an Ammoniak zum Strom zuzufügen.
- Injektionssystem für Milchsäurebakterien (Bezugsziffer 22)
- Bei dem Injektionssystem für Milchsäurebakterien handelt es sich um ein On-Line-System, vergleichbar dem Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem (Bezugsziffer 21). Das System für die Milchsäureinjektion besteht aus einem Lagerbehälter für Milchsäurebakterien und einem In-Line-Injektor für die Einführung von Milchsäurebakterien in die Zucker/Ammoniak-Lösung. Die Zuckerlösung wird in das Injektionssystem mit einer Geschwindigkeit von 34 Pfund/Minute aus dem Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem (Bezugsziffer 21) geleitet. Genaue Mengen an Milchsäurebakterien werden automatisch in die Lösung mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 0,85 Pfund pro Minute injiziert. Der gesamte. Milchsäurebakterien- Injektionsprozess läuft ab, während die Lösung mit einer Geschwindigkeit von 35 Pfundpro Minute zum Aufnahmebehälter Nr. 3 (Bezugsziffer 23) fließt.
- Zucker/Ammoniak-Lösung aus dem Ammoniak- und pH-Ausgleichssystem (Bezugsziffer 21): 34
- Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Milchsäurebakterien aus dem Lagerbehälter: 0,85 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche). Erforderliche Ergänzung Milchsäurebakterien: noch unbestimmt. Wenn alle Bakterien über das Filtersystem (Bezugsziffer 25) wieder gewonnen werden können, werden sehr wenig Bakterien zur Ergänzung erforderlich sein.
- Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung an Aufnahmebehälter Nr. 3 (Bezugsziffer 23): 35 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Eine Wertkontrolleinheit zum Injizieren genauer Mengen an Bakterien in die Stromlinie von Zucker und Wasser für die Fermentation. Kapazität 1000 Gallonen, 6' Innendurchmesser · 5' 6" Höhe, Isolierharz, Flachboden, geschlossener Deckel, epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig).
- Die Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung wird in den Aufnahmebehälter Nr. 3 aus dem Injektionssystem für Milchsäurebakterien (Bezugsziffer 22) mit einer Geschwindigkeit von 35 Pfund pro Minute geleitet. Der Aufnahmebehälter ist so ausgelegt, dass er 3000 Gallonen an Lösung lagert. Die Größe des Aufnahmebehälters macht es möglich, den Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24) mit einem gesamten Tageswerk an Lösung in 12 Stunden zu füllen. Die Lösung wird aus dem Aufnahmebehälter Nr. 3 in den Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24) mit einer Geschwindigkeit von 70 Pfund pro Minute für 12 Stunden gepumpt.
- Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung aus dem Bakterieninjektionssystem (Bezugsziffer 22): 35 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung an Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24): 70 Pfund/Minute (12 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 3000 Gallonen Kapazität, 7'-6" Innendurchmesser · 10'-1" Höhe, Premiumisolierharz w/Nexus-Schleier, umfassend 24" Seiten- und Topgänge sowie epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig).
- Die Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung wird aus dem Aufnahmebehälter Nr. 3 (Bezugsziffer 23) mit einer Geschwindigkeit von 70 Pfund pro Minute in den Fermentationsbehälter gepumpt. Der Fermentationsbehälter hat eine Kapazität von 6500 Gallonen. Wenn der Fermentationsbehälter gefüllt ist, wird die Mischung auf etwa 25 bis 50ºC zum Beginn der Fermentationsreaktion erwärmt. Während des Fermentationsprozesses werden die Zucker von den Milchsäurebakterien in Milchsäure umgewandelt. Von der Reaktion wird, sobald diese beginnt, Wärme erzeugt. Die Kühlschlange (Bezugsziffer 27) wird verwendet, um die Temperatur der Mischung bei etwa 25 bis 50ºC zu halten und dabei ein Ansteigen der Wärme zu verhindern. Nach Abschluss der Fermentation im Fermentationsbehälter wird die fermentierte Lösung zum Bakterienfilter und Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 25) mit einer Geschwindigkeit von 419,8 Pfund pro Minute für etwa 2 Stunden gepumpt. Der Fermentationsbehälter wird anschließend mit Dampf gereinigt und für eine weitere Charge vorbereitet.
- Zucker/Ammoniak/Bakterien-Lösung aus Aufnahmebehälter Nr. 3 (Bezugsziffer 23): 70 Pfund/Minute (12 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Fermentierte Lösung an Bakterienfilter und Aufnahmebehälter (Bezugsziffer 25): 419,8 Pfund/Minute (2 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 6500 Gallonen Kapazität, 10'-4" Innendurchmesser · 11' Höhe, Isolierharz, Flachboden, geschlossener Deckel, 24" Seiten- und Topgänge und epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig).
- Der Milchsäurebakterienfilter und Aufnahmebehälter besteht aus einer Filterfalle, um die Bakterien einzufangen und diese zum Injektionssystem für Milchsäurebakterien (Bezugsziffer 22) zurückzuführen, und einem Aufnahmebehälter zum Regulieren des Einstroms in die Milchsäureverarbeitungsvorrichtung (Bezugsziffer 26) und zum Bereitstellen einer kurzen Entleerungszeit für die Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24) (etwa 2 Stunden). Die Milchsäurelösung wird aus dem Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24) zum Bakterienfilter mit einer Geschwindigkeit von 419,8 Pfund pro Minute geleitet. Die Filterfalle entfernt die Bakterien aus der Lösung und pumpt die Bakterien zum Injektionssystem (Bezugsziffer 22) mit einer Geschwindigkeit von 10,2 Pfund pro Minute. Die verbleibende Milchsäurelösung wird in den Aufnahmebehälter mit einer Geschwindigkeit von 409,6 Pfund pro Minute eingeleitet. Der Bakterienfilter und der Aufnahmebehälter regulieren den Fluss der Milchsäurelösung in die Milchsäureverarbeitungsvorrichtung (Bezugsziffer 26) mit einer Geschwindigkeit von 34 Pfund pro Minute.
- Lösung aus dem Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 23): 419,8 Pfund/Minute (2 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Bakterien an Bakterieninjektionssystem (Bezugsziffer 22): 10,2 Pfund/Minute (2 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 6500 Gallonen Kapazität, 10'-4" Innendurchmesser · 11' Höhe, Isolierharz, Flachboden, geschlossener Deckel, 24" Seiten- und Topgänge und epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig).
- Die Milchsäureverarbeitungsvorrichtung kann jeder geeignete Prozess und/oder Apparat für die Konzentrierung und Aufreinigung der Milchsäure sein, die im Fermentationsprozess erzeugt wird. Beispielsweise kann die aus dem Fermentationsprozess erhaltene Milchsäurelösung mit Kalk behandelt und in einem Verdampfer (Bezugsziffer 18) konzentriert, anschließend in Kristallisierpfannen gepumpt werden, worin Calciumlactatkristalle erhalten werden können. Vorzugsweise können Ionenaustauschharze eingesetzt werden, um die in dem Fermentationsprozess erzeugte Milchsäure zu konzentrieren und aufzureinigen. Beispielsweise können die von der Sigma Chemical Co., St. Louis, M0, erhältlichen Amberlite-Ionenaustauschharze eingesetzt werden. Stärker bevorzugt kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, die beispielsweise in den US-Patenten Nrn. 4,522,726 und 4,764,276 offenbart ist, deren Inhalt durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen ist, welche Vorrichtung die kontinuierliche Konzentrierung und Reinigung der Milchsäure aus der fermentierten Lösung gestattet.
- Die Kühlschlange ist ein einfacher Wärmetauscher für die Erwärmung und Entfernung von Wärme aus den Fermentationsbehältern (Bezugsziffer 24). Die Schlange nutzt Dampfwärme aus dem Boiler, um die Fermentationsreaktion zu starten. Nach Reaktionsstart nutzt die Kühlschlange kaltes Wasser aus einer Lagune zur Entfernung von Wärme aus den Fermentationsbehältern. Die Kühlschlange hält die Temperatur des Reaktionsbehälters (Bezugsziffer 24) bei etwa 25 bis 50ºC.
- Wasser aus Lagune: wie erforderlich (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Dampf aus Boiler: 50 Pfund psig wie erforderlich.
- Wasser an Lagune: wie erforderlich (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Dampf an Boiler: 50 Pfund psig wie erforderlich.
- Die Wasseranforderungen für die Kühlschlange werden nach Erfordernis übermittelt. Die Boilerdampfanforderungen für die Kühlschlange werden nach Erfordernis bereitgestellt.
- Wiedergewonnene Milchsäure wird mit einer Geschwindigkeit von 4,6 Pfund pro Minute (unter Verwendung von 100 Gallonen pro Tonne trockenem Ausgangsmaterial als Standard) zum Milchsäurelagerbehälter geleitet. Der Milchsäurelagerbehälter wird jede Woche mit einer Geschwindigkeit von 340 Pfund pro Minute in einen Tanklastzug entleert. Alle Lagertanks sind ASME-zertifiziert und übertreffen jegliche und alle staatlichen und lokalen Ordnungen und Industrievorschriften wie auch Vorschriften des EPA und aller anderen Umweltbehörden. Auf Grund des enthaltenen Materials ist eine 110%ige Containmentsperre spezifiziert, wie sie von den Regeln und Verordnungen definiert wird, um jegliche Freisetzung oder die Entleerung des Materials aufzufangen.
- Milchsäure aus dem Verarbeitungssystem (Bezugsziffer 26): 4,6 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/ Woche).
- Milchsäure an Tanklaster: 340 Pfund/Minute (2 Stunden/Tag, einmal wöchentlich).
- 10' 4" · 13' 5" hoch, Premium 470 Harz/isolierend, Flachboden, geschlossener Deckel, Seiten- und Topgänge, mit Epoxy beschichteter Leiter. Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Sauberes Wasser, das in dem Milchsäureverarbeitungsverfahren, dem Vorbehandlungsprozess und in der Anlage verwendet wird, wird im Wasserlager- oder Vorratsbehälter gelagert. Das Wasser wird nach Bedarf zu verschiedenen Stellen geleitet. Ungefähre Wasserströme sind wie im Folgenden aufgelistet:
- Wasser aus dem Umkehrosmosefilter (Bezugsziffer 20): 24 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Wasser aus Verdampfer (Bezugsziffer 18): 74,5 Pfund/Minute (während der Stunden 0-8, 5 Tage pro Woche).
- Wasser aus Verdampfer (Bezugsziffer 18): 107,9 Pfund/Minute (während der Stunden 8-24 und an den Wochenenden).
- Wasser zur Ergänzung: 408 Pfund/Woche.
- Wasser an Lagerbehälter für neutralisiertes Wasser (Bezugsziffer 11): 26,6 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Wasser an Wasserheizer (Bezugsziffer 32): 111 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb, eine Stunde Ruhe).
- Wasser an Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17): 118 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- 11' - 9" Innendurchmesser · 31' - 7" Höhe, Isophthalharz, Top- und Seiten 24" Gänge, epoxybeschichtete Leiter und Käfig. Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen. Ungefähre Kapazität des Behälters ist 25.600 Gallonen.
- Im Vorbehandlungsprozess zirkulierendes Wasser wird im Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29B) gelagert. Das Wasser wird zur Entfernung jeglicher Spuren an Schwermetallen und Säure, die im vorbehandelten Ausgangsmaterial verblieben sind, verwendet. Das Wasser wird zur sekundären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B) mit einer Geschwindigkeit von 187,5 Pfund pro Minute geleitet. Das Wasser wird anschließend von der sekundären Schraubenpresse mit einer Geschwindigkeit von 187,5 Pfund pro Minute zurückgeführt. Periodisch kann es erforderlich sein, das Wasser mit etwa 20 Pfund Kalk zu neutralisieren. Tests werden die exakte Anzahl von Tagen zwischen den Neutralisationen bestimmen.
- Wasser aus der sekundären Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B): 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Wasser an sekundäre Schraubengresse (Bezugsziffer 5B): 187,5 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/ Woche).
- (3000 Gallonen) 7' - 6" Innendurchmesser · 10' - 1" Höhe, Premiumisolierharz w/Nexus-Schleier einschließlich 24" Seiten- und Topgänge sowie epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig). Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen.
- Der Behälter für konzentrierte Schwefelsäure dient als Lagerbehälter für die 70%ige konzentrierte Schwefelsäure, die im Verfahren verwendet wird. Der Behälter nimmt konzentrierte Säure aus dem Verdampfer (Bezugsziffer 18) mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Pfund pro Minute während der 8 Stunden des Betriebs des Vorbehandlungssystems und 8,3 Pfund pro Minute während der verbleibenden 16 Stunden des Betriebs und an den Wochenenden auf. Die konzentrierte Schwefelsäure wird von dem Lagerbehälter für konzentrierte Schwefelsäure zum Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12) mit einer Geschwindigkeit von 27,8 Pfund pro Minute geleitet, bei alternierend einer Stunde Pumpen und einer Stunde Ruhe. Der Lagerbehälter für konzentrierte Säure ist ASME-zertifiziert und übertrifft jegliche und alle staatlichen und lokalen Verordnungen und Industriebestimmungen wie auch diejenigen der EPA und aller anderen Umweltbehörden. Auf Grund des darin enthaltenen Materials ist eine 110%ige Containmentsperre, wie sie von den Verordnungen und Regeln vorgeschrieben ist, spezifiziert, um jegliche Freisetzung und Überlaufen von Material einzufangen.
- Konzentrierte Schwefelsäure vom Verdampfer (Bezugsziffer 18): 5,7 Pfund/Minute (für Stunden 0-8, 5 Tage/Woche).
- Konzentrierte Schwefelsäure vom Verdampfer (Bezugsziffer 18): 8,30 Pfund/Minute (für Stunden 8-24, 5 Tage/Woche und an den Wochenenden).
- Erforderliche Schwefelsäureauffüllung: 22.500 Pfund/Woche.
- Konzentrierte Schwefelsäure an Hydrolysesystem (Bezugsziffer 12): 27,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Betrieb und eine Stunde Ruhe).
- 10' 4" Innendurchmesser · 16' 7" Höhe, Premiumisolierharz, Top- und Seitengänge, epoxy-beschichtete Leiter und Käfig. Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen. Ungefähre Kapazität des Behälters ist 10.400 Gallonen.
- Stadtabwasser oder Klärschlamm kann als Ersatz für den Kochbehältern (Bezugsziffer 13) zugesetztes Wasser verwendet werden. Alle Bakterien und Pathogene werden durch die Schwefelsäure und die Temperaturen über 33ºC zerstört. Jegliche in dem Abwasser vorhandenen Feststoffe sind minimal und werden wiederum das BTU-Rating (den Brennwert) des Lignins nicht verringern. Der hohe Stickstoffgehalt des Abwassers wirkt nicht nur als Nährstoff für die Milchsäurebakterien, sondern verringert auch die für die ordentliche Fermentation erforderliche Menge an Ammoniak, das auch eine Quelle für Stickstoff als Nährstoff darstellt. Das Abwasser (falls verwendet) wird zum Wasserheizer (Bezugsziffer 32) mit einer Geschwindigkeit von 111 Pfund pro Minute geleitet.
- Abwasser aus Quelle: nach Erfordernis als Massenware übermittelt. Wenn ausschließlich Abwasser ohne Ergänzung durch Reinwasser verwendet wird, wären die Anforderungen 400.000 Pfund/Woche. Im Durchschnitt wäre die Übermittlungsrate 55,6 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Abwasser an Wasserheizer (Bezugsziffer 32): 111 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Pumpen, eine Stunde Ruhe).
- 10' 4" Innendurchmesser · 16' 7" Isophthalharz, Top und Seiten 24" Gänge, epoxy-beschichtete Leiter (kein Käfig). Flachboden mit einem Minimum von vier Niederhaltearmen und Hebebeinen. Ungefähre Kapazität des Behälters ist 10.400 Gallonen.
- Saures Wasser aus dem Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) wird mit einer Geschwindigkeit von 111 Pfund pro Minute zum Wasserheizer geleitet (falls Abwasser verwendet wird, wird die Flüssigkeit aus dem Abwasserlagerbehälter (Bezugsziffer 32) mit derselben Geschwindigkeit eingeleitet). Das Wasser wird auf etwa 88ºC erwärmt und zu den Kochbehältern (Bezugsziffer 13) mit einer Geschwindigkeit von 111 Pfund pro Minute geleitet, bei einer Stunde Pumpen und einer Stunde Ruhe.
- Wasser aus Wasserlagerbehälter (Bezugsziffer 29A) oder Abwasserlagerbehälter (Bezugsziffer 31): 111 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Pumpen, eine Stunde Ruhe). Output:
- Wasser an Kochbehälter (Bezugsziffer 13): 111 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, alternierend eine Stunde Pumpen, eine Stunde Ruhe).
- Indirekt befeuerter Heißwasserlagerheizer, 36" Durchmesser · 52" Länge vertikal, ASME-Tank, ausgelegt für 125 PSIG, mit einer internen Kupferauskleidung und Isolierung mit Heizmantel. Tankkapazität beträgt 200 Gallonen.
- Die Einheit ist mit einem Druck- und Temperaturbegrenzungsventil, Druck- und Temperaturmessgeräten, einer Einzelwandtankheizanlage mit einem nichtmetallischen Rohrblatt, einem automatischen Dampfkontrollventil, einem Einlassdampfseiher, einer Tropfenfalle und einer Flüssigkeits- und Temperaturfalle ausgestattet. Die Kapazität beträgt 1000 Gallonen pro Stunde, 16º auf 88ºC bei 100 PSIG Dampf. Diese Einheit ergibt 1000 Gallonen pro Stunde kontinuierliche Leistung und 200 Gallonen Lagerkapazität, wenn sie nicht im Gebrauch ist.
- Ein einfacher Aufnahmebehälter, in dem pulverisiertes Lignin gelagert wird, bis das Material manuell zum Waschen und in die Neutralisationsfläche transportiert wird. Das Lignin wird aus der Filterpresse (Bezugsziffer 15) mit einer Geschwindigkeit von 5,2 Pfund pro Minute entfernt. Das Lignin wird manuell in die sekundäre Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B) geladen, wo es gewaschen und anschließend über den Trockner (Bezugsziffer 6) mit einer ungefähren Geschwindigkeit von 15,6 Pfund pro Minute getrocknet wird. Nach dem Trocknen trägt das Lignin etwa 10.000 bis 13.350 BTU (British Thermal Units) pro Pfund als Rating und wird an den Lagerbehälter für Boilermaterial (Bezugsziffer B) übermittelt. Input:
- Lignin aus der Filterpresse (Bezugsziffer 15): 5,2 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche, Handbetrieb).
- Lignin an sekundäre Schraubenpresse (Bezugsziffer 5B): 15,6 Pfund/Minute (während der Stunden 8-16, 5 Tage/Woche).
- Tragbare Lagerfüllrichter, Abmessungen ungefähr 6' · 6' · 5' für eine Lagerkapazität von etwa 180 fr³.
- Einfacher Aufnahmebehälter für die Lagerung von pulverisiertem Lignin und Holzspänen. Die Mischung aus Lignin/Holzspänen oder Lignin/nicht chloriertem Kunststoff dient als Boilertreibstoff. Das Lignin wird mit einer Geschwindigkeit von 15,6 Pfund pro Minute an den Lagerbehälter für Boilerrohmaterial übermittelt. Die Geschwindigkeit, mit der der Boilertreibstoff verbrannt wird, beträgt ungefähr 15,8 Pfund pro Minute bei einer Dampferzeugung von 3.800 Pfund Dampf pro Stunde.
- Lignin vom Trockner (Bezugsziffer 6): 15,6 Pfund/Minute (8 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche).
- Holzspäne: nach Erfordernis (in Abhängigkeit vom Lignin-Output).
- Boilertreibstoff an Boiler (Bezugsziffer C): 15,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche). Spezifikationen:
- Lagerschütttrichter für Boilerrohmaterial, Abmessungen ungefähr 10' · 10' · 16' für eine Lagerkapazität von in etwa 1600 ft³.
- Ein kompletter Boiler wird zur Erzeugung von Dampf und heißem Wasser für das System verwendet. Systemelemente, die Dampf und heißes Wasser benötigen, sind der Kochbehälter (Bezugsziffer 13), das Säurerückgewinnungssystem (Bezugsziffer 17); die Fermentationsbehälter (Bezugsziffer 24). Die Dampf erzeugende Anlage ist so ausgelegt, dass ein Maximum von 950 Pfund pro Stunde an Lignin/Holzspänen als Treibstoff verbrennt, um etwa 3800 Pfund Dampf pro Stunde zu erzeugen, die bei 125 PSIG übermittelt werden.
- Boilertreibstoff aus dem Lagerbehälter für Boilerrohmaterial (Bezugsziffer B): 15,8 Pfund/Minute (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Dampf: 3800 Pfund/Minute Dampf (24 Stunden/Tag, 7 Tage/Woche).
- Das Boilersystem umfasst ein Einspeissystem für Treibstoff, ein tangentiales Ofensystem, HRT- Boilerdruckbehälter, mechanische Staubsammler, einen induzierten Gebläseventilator und Schacht, System für Kondensatrücklauf und Boilerzufuhr, Boilerzufuhrpumpe und Steuerungssystem, Steuerungsfelder/Bedienfelder und System für Chemikalienzufuhr und Wasserweichmacher.
- Das Verfahren für die Behandlung von festen Abfällen, Abwasserschlamm und Reifenabfällen und zur Herstellung von nützlichen, handelsüblichen Produkten ist ein System ohne Entsorgung. Das Verfahren ist vollständig abgeschlossen und geruchskontrolliert. Das gesamte Wasser wird filtriert und nach der Anwendung gereinigt und alle Gerüche und Stäube werden gesammelt und filtriert.
- Obwohl das vorliegende Beispiel einen Prozess für 10 Tonnen pro Tag beschreibt, kann dasselbe leicht auf 50 bis 1000 Tonnen pro Tag erweitert werden. Was sich dann ändert, sind die Fließgeschwindigkeiten und oder die Anzahl der Stunden, die das Verfahren pro Tag läuft.
- Nachdem die Erfindung nun vollständig beschrieben worden ist, ist für den Fachmann zu verstehen, dass diese in einem weiten Bereich äquivalenter Ausführungsformen und Betriebsformen wie auch anderer Parameter durchgeführt werden kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung oder eine Ausführungsform davon zu beeinträchtigen.
Claims (22)
1. Verfahren zur Herstellung von Milchsäure aus festem Hausmüll, umfassend die
folgenden Schritte:
(a) Erhalten von festem Hausmüll;
(b) Entfernen von Reifen, großvolumigen Eisen- und Nichteisenmetallen, Kunststoff,
Glas und Kautschuk aus dem Müll, zum Erhalt einer zellulosischen Komponente;
(c) Zerkleinern der in Schritt (b) erhaltenen zellulosischen Komponente;
(d) Behandeln der zerkleinerten zellulosischen Komponente mit verdünnter
Schwefelsäure bei einer Temperatur von 40 bis 100ºC, um im Wesentlichen die
verbleibenden Schwermetalle zu solubilisieren und zum Erhalt einer löslichen Komponente
und einer unlöslichen Komponente;
(e) Entfernen der in Schritt (d) erhaltenen löslichen Komponente von der unlöslichen
Komponente;
(f) Trocknen der in Schritt (e) erhaltenen unlöslichen Komponente;
(g) Behandeln der in Schritt (f) erhaltenen, getrockneten unlöslichen Komponente mit,
in Gewicht, 1 : 1 konzentrierter Schwefelsäure zu unlöslicher Komponente, um eine
teilweise hydrolysierte Mischung zu erhalten;
(h) Verdünnen der in Schritt (g) erhaltenen teilweise hydrolysierten Mischung mit
Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 100ºC;
(i) Rühren der in Schritt (h) erhaltenen verdünnten Mischung bei etwa 100ºC zum
Erhalt eines angedauten Materials;
(j) Entfernen der Feststoffe aus der in Schritt (i) erhaltenen angedauten Mischung zum
Erhalt eines Filtrats;
(k) Trennen des Filtrats in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende
Lösung;
(l) Konzentrieren der Zucker enthaltenden Lösung auf 1 bis 20% Zucker;
(m) Einstellen des pH-Werts der in Schritt (1) erhaltenen konzentrierten Zucker
enthaltenden Lösung auf 4,5 bis 7,5;
(n) Fermentieren der in Schritt (m) erhaltenen Lösung mit Milchsäurebakterien zum
Erhalt einer Milchsäure enthaltenden Lösung; und
(o) Verarbeiten der in Schritt (n) erhaltenen Lösung zum Erhalt einer für den Handel
annehmbaren Form von Milchsäure.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (e) die lösliche Komponente von der
unlöslichen Komponente in einer Schneckenpresse getrennt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (h) das Wasser Abwasser oder
Schmutzwasser, enthaltend Stickstoff, ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (j) die angedaute Mischung in einer
Filterpresse filtriert wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (k) das Filtrat mittels
kontinuierlicher Ionenausschlusschromatographie in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker
enthaltende Lösung getrennt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (k) das Filtrat mittels
kontinuierlicher gegenläufiger Ausschlusschromatographie in eine Säure enthaltende Lösung und eine
Zucker enthaltende Lösung aufgetrennt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (1) die Zucker enthaltende Lösung
mit einem Umkehrosmosefilter auf 1 bis 20% Zucker konzentriert wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (m) der pH-Wert der in Schritt (1)
erhaltenen konzentrierten Zucker enthaltenden Lösung auf 4, 5 bis 7, 5 durch Zugabe von
Ammoniak eingestellt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (o) die Milchsäurebakterien vor der
Verarbeitung der Milchsäure mittels Filtration aus der Lösung entfernt werden.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin in Schritt (h) das in Schritt (g) erhaltene
teilweise hydrolysierte Material mit Wasser auf 80 bis 100ºC verdünnt wird, um eine Lösung
zu erhalten, enthaltend 4 bis 6 Gewichtsteile Wasser auf 1 Gewichtsteil teilweise
hydrolysiertes Material.
11. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die getrocknete unlösliche Komponente in
Schritt (g) mit Abwasserschlamm oder Schlammkuchen vor der Behandlung mit der
konzentrierten Schwefelsäure gemischt wird.
12. Verfahren zur Herstellung von Milchsäure aus festem Hausmüll, umfassend die
folgenden Schritte:
(a) Erhalten von festem Hausmüll;
(b) Entfernen von Reifen, großvolumigen Eisen- und Nichteisenmetallen, Kunststoff,
Kautschuk und Glas aus dem Müll zum Erhalt einer zellulosischen Komponente;
(c) Zerkleinern der in Schritt (b) erhaltenen zellulosischen Komponente;
(d) behandeln der zerkleinerten zellulosischen Komponente mit 1 bis 10%
Schwefelsäure für 0,25 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 40 bis 100ºC, um im
Wesentlichen die verbleibenden Schwermetalle zu solubilisieren und eine lösliche
Komponente und eine unlösliche Komponente zu erhalten;
(e) Entfernen der in Schritt (d) erhaltenen löslichen Komponente aus der unlöslichen
Komponente mit einer Schneckenpresse;
(f) Trocknen der in Schritt (e) erhaltenen unlöslichen Komponente;
(g) Behandeln der in Schritt (f) erhaltenen, getrockneten unlöslichen Komponente mit
1 : 1 konzentrierter Schwefelsäure zu unlöslicher Komponente für 10 Minuten bei 30
bis 80ºC, um eine teilweise hydrolysierte Mischung zu erhalten;
(h) Verdünnen der in Schritt (g) erhaltenen teilweise hydrolysierten Mischung mit
Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 100ºC, um eine Lösung zu erhalten,
enthaltend 4 bis 6 Gewichtsteile Wasser auf 1 Gewichtsteil teilweise hydrolysiertes
Material;
(i) Rühren der in Schritt (h) erhaltenen verdünnten Mischung für 1 bis 4 Stunden bei
100ºC, um ein angedautes Material zu erhalten;
Filtrieren der in Schritt (i) erhaltenen angedauten Mischung mit einer Filterpresse
zum Erhalt eines Filtrats;
(k) Trennen des Filtrats in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende
Lösung mittels kontinuierlicher Ionenaustauschchromatographie;
(l) Konzentrieren der Zucker enthaltenden Lösung auf 1 bis 20% Zucker mit einem
Umkehrosmosefilter;
(m) Einstellen des pH-Werts der in Schritt (1) erhaltenen, konzentrierten Zucker
enthaltenden Lösung auf 4,5 bis 7,5 mit Ammoniak;
(n) Fermentieren der in Schritt (m) erhaltenen Lösung mit Milchsäurebakterien bei 25
bis etwa 40ºC zum Erhalt einer Milchsäure enthaltenden Lösung;
(o) Filtrieren der Milchsäurebakterien aus der in Schritt (n) erhaltenen Lösung; und
(p) Verarbeiten der in Schritt (o) erhaltenen filtrierten Lösung zum Erhalt einer im
Handel annehmbaren Form von Milchsäure.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, worin die getrocknete unlösliche Komponente in
Schritt (g) mit Abwasserschlamm oder Abwasserschlammkuchen vor der Behandlung mit
der konzentrierten Schwefelsäure gemischt wird.
14. Verfahren zur Herstellung von Milchsäure aus festem Hausmüll, umfassend die
folgenden Schritte:
(a) Erhalten von festem Hausmüll;
(b) Entfernen von Reifen, großvolumigen Eisen- und Nichteisenmetallen, Kunststoff,
Glas und Kautschuk aus dem Müll zum Erhalt einer zellulosischen Komponente;
(c) Zerkleinern der in Schritt (b) erhaltenen zellulosischen Komponente;
(d) Behandeln der in Schritt (c) erhaltenen, zerkleinerten zellulosischen Komponente
mit, in Gewicht, 1 : 1 konzentrierter Schwefelsäure zu fester Komponente zum
Erhalt einer teilweise hydrolysierten Mischung;
(e) Verdünnen der in Schritt (d) erhaltenen teilweise hydrolysierten Mischung mit
Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 100ºC;
(f) Rühren der in Schritt (e) erhaltenen verdünnten Mischung bei 100ºC zum Erhalt
eines angedauten Materials;
(g) Entfernen der Feststoffe und im Wesentlichen aller Schwermetalle aus der in Schritt
(1) erhaltenen angedauten Mischung zum Erhalt eines Filtrats;
(h) Trennen des Filtrats in eine Säure enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende
Lösung;
(i) Konzentrieren der Zucker enthaltenden Lösung auf 1 bis 20% Zucker;
(j) Einstellen des pH-Werts der in Schritt (i) erhaltenen, konzentrierten Zucker
enthaltenden Lösung auf 4,5 bis 7,5;
(k) Fermentieren der in Schritt (j) erhaltenen Lösung mit Milchsäurebakterien zum
Erhalt einer Milchsäure enthaltenden Lösung; und
(l) Verarbeiten der in Schritt (k) erhaltenen Lösung zum Erhalt einer im Handel
annehmbaren Form von Milchsäure.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin in Schritt (e) die in Schritt (d) erhaltene
teilweise hydrolysierte Mischung mit Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 100ºC Wasser
verdünnt wird, um eine Lösung zu erhalten, enthaltend etwa 4 bis 6 Gewichtsteile Wasser
auf 1 Gewichtsteil teilweise hydrolysiertes Material.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin die zerkleinerte zellulosische Komponente in
Schritt (d) vor der Behandlung mit der konzentrierten Schwefelsäure mit
Abwasserschlamm oder Abwasserschlammkuchen gemischt wird.
17. Verfahren zur Herstellung von Milchsäure aus der zellulosischen Komponente von
festem Hausmüll, umfassend die folgenden Schritt:
(a) Zerkleinern der zellulosischen Komponenten von festem Hausmüll;
(b) Hydrolysieren der zellulosischen Komponente in Schritt (a) mit Säure zum Erhalt
einer löslichen und einer unlöslichen Komponente;
(c) Trennen der in Schritt (b) erhaltenen löslichen und unlöslichen Komponenten;
(d) Trennen der in Schritt (c) erhaltenen löslichen Komponente in eine Säure
enthaltende Lösung und eine Zucker enthaltende Lösung mittels kontinuierlicher
Ionenaustauschchromatographie;
(e) Konzentrieren der Zucker enthaltenden Lösung auf 1 bis 20% Zucker mit einem
Umkehrosmosefilter;
(f) Einstellen des pH-Werts der in Schritt (e) erhaltenen, konzentrierten Zucker
enthaltenden Lösung auf 4,5 bis 7,5 mit Ammoniak;
(g) Fermentieren der in Schritt (f) erhaltenen Lösung mit Milchsäurebakterien bei 25
bis 40ºC zum Erhalt einer Milchsäure enthaltenden Lösung;
(h) Entfernen der Milchsäurebakterien aus der in Schritt (g) erhaltenen Lösung;
(i) Verarbeiten der in Schritt (h) erhaltenen Lösung zum Erhalt einer im Handel
annehmbaren Form von Milchsäure;
(j) Trocknen der in Schritt (c) erhaltenen unlöslichen Komponente; und
(k) Verbrennen der in Schritt (j) erhaltenen, trockenen unlöslichen Komponente als
Brennertreibstoff zur Erzeugung von Energie.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin die in Schritt (j) erhaltene unlösliche
Komponente vor dem Verbrennen in Schritt (k) mit nichtchloriertem Kunststoff gemischt wird.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin die zellulosische Komponente in Schritt (b)
vor der Hydrolysierung mit der Säure mit Abwasserschlamm oder
Abwasserschlammkuchen gemischt wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 1, 12 oder 14, worin die nach der vollständigen
Hydrolyse der zellulosischen Komponente des festen Hausmülls erhaltene unlösliche
Komponente getrocknet und als Bremiertreibstoff verbrannt wird zur Erzeugung von Energie.
21. Verfahren gemäß Anspruch 1, 12, 14 oder 17, worin die Milchsäurebakterien
ausgewählt sind aus der Gruppe der Genera bestehend aus: Streptococcus, Pediococcus,
Leuconostoc und Lactobacillus.
22. Verfahren gemäß Anspruch 1, 12, 14 oder 17, worin die Milchsäurebakterien
ausgewählt sind aus der Gruppe der Spezies, bestehend aus: Lactobacillus arabinosus,
Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus
delbrueckii, Lactobacillus bulgarjeus, Lactobacillus casei, Lactobacillus leichmannii und
Streptococcus lactis.
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