JP6001550B2 - 混合固形廃棄物の機械選別およびリサイクル可能品の回収 - Google Patents
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Description
本願は、「MECHANIZED SEPARATION OF MIXED SOLID WASTE AND RECOVERY OF RECYCLABLE PRODUCTS」という発明の名称で、2011年8月30日付で出願された米国特許出願第13/221,637号の優先権を主張し、同出願は、「MECHANIZED SEPARATION OF MIXED SOLID WASTE AND RECOVERY OF RECYCLABLE PRODUCTS」という発明の名称で、2010年11月24日付で出願された米国仮特許出願第61/417,216号の利益を主張し、両出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある(国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む)。
(先行技術文献)
(特許文献)
(特許文献1) 米国特許出願公開第2009/0008298号明細書
(特許文献2) 米国特許出願公開第2009/0032442号明細書
(特許文献3) 米国特許出願公開第2006/0081513号明細書
(特許文献4) 米国特許出願公開第2006/0001187号明細書
(特許文献5) 米国特許第6,199,779号明細書
図1は、混合固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収するための例示的な方法100を示す。1つの実施形態において、方法100は、(i)第1の工程102において、紙、プラスチック、および金属(特に、非鉄金属)などのリサイクル可能な材料を含む混合廃棄物流を提供し、(ii)第2の工程104において、混合廃棄物流を粉砕し、(iii)第3の工程106において、複数のサイズ別廃棄物流を生じるために、混合廃棄物流をサイズ別に細分化し、(iv)第4の工程108において、1つ以上のリサイクル可能な材料に個々に濃縮された複数の中間廃棄物流を生じるために、サイズ別廃棄物流の少なくとも一部分を比重別に細分化し、(v)第5のステップ110において、再生紙製品、再生プラスチック製品、および/または再生金属製品などを含むが、これらに限定されるものではないリサイクル可能な製品を生じるように、1つ以上の仕分け装置を使用して、複数の中間廃棄物流を個々に仕分けすることを含む。選択的に、この方法は、質量流量および/または負担深度を制御するために、プロセス100の任意またはすべての部分を通してサイズ別廃棄物流を計量供給112および/または拡散す工程を含みうる。
本明細書に記載される方法およびシステムにおいて利用される廃棄物流は、異なるタイプの固形材料の混合物を含む。廃棄物流は、他のタイプのリサイクル可能な材料またはごみから選別されると、利用可能であり、したがって、有価値であるリサイクル可能な材料を含む。1つの実施形態において、混合固形廃棄物は、都市固形廃棄物(Municipal Solid Waste「MSW」)(すなわち、ごみや生ごみ)であってもよい。MSWは、主に、家庭廃棄物を含むタイプの廃棄物材料であり、家庭廃棄物の他にも、自治体によって収集され、または自治体や一定区域内の商業および/または産業事業者によって雇われた請負業者によって収集される商業および/または産業廃棄物を含むこともある。商業固形廃棄物は、一般に、オフィスビルや事業所などの事業者から一般に収集されるごみのようなタイプの廃棄物である。工業固形廃棄物は、一般に、重工業において見受けられる。MSWおよび商業廃棄物は、一般に、危険産業廃棄物を含まない。混合廃棄物は、廃棄物源によってリサイクル可能な材料がほとんどまたはまったく除去されない「黒色のごみ箱」の廃棄物でありえ、あるいは、リサイクル可能な廃棄物材料の混合物を含む再生廃棄物、いわゆる、「青色のごみ箱」の廃棄物(「シングルストリーム方式廃棄物」とも呼ばれる)であってもよい。シングルストリーム方式廃棄物は、商業廃棄物または家庭廃棄物であってもよく、ミスコンプライアンスが低くても高くてもよい。
選択的に、混合都市固形廃棄物は、グラインダまたはシュレッダなどの粉砕デバイスに運ばれる(工程104)。粉砕(例えば、細断または破砕)は、サイズ選別および比重選別の効率を高めるために実行されてもよい。1つの態様において、コンベヤは、工程104において、比較的に一定および均等に分散された量の材料が、コンベヤの全幅にわたって、一貫した負担深度または高さで拡散され、時間の経過とともにグラインダまたはシュレッダ(および選択的に事前仕分けコンベヤ)に供給されるように、MSWの流量および関連する負担深度を制御するように構成された計量ホイールまたは他のこのような材料レベリング若しくは拡散デバイスのような計量供給システムを含んでもよい。
粉砕廃棄物は、2つ以上のサイズ別廃棄物流(例えば、少なくとも1つのオーバー分別物およびアンダー分別物)を生じるように、混合廃棄物をサイズ別に細分化する(工程108)サイズ選別機に運ばれてもよい。
サイズ別廃棄物流の1つ以上は、1つ以上のリサイクル可能な材料に個々に濃縮された中間廃棄物流を生じるように比重別に選別される。必須ではないが、比重選別は、サイズ選別機から下流にある別の装置において実行されることが好ましい。下流の比重選別により、個々のサイズ別の分別物に別個の比重選別機を使用することができるため、特定の材料および流れに合わせて、個々の比重選別機を構成できる。比重選別機ユニットは、混合廃棄物流の特定の材料間の選別を行うように較正されてもよい。湿潤有機物、乾燥有機物、および無機材料などの異なるタイプの材料を選別することで、1つ以上の異なるタイプのリサイクル可能な材料に1つ以上の特定の中間流を濃縮するために、比重選別が使用されうる。
本発明に記載される方法はまた、1つ以上の機械化された仕分け装置を使用して、中間廃棄物流から複数のリサイクル可能な材料を抽出する工程を含む。使用される特定の機械化された仕分け装置は、抽出される特定のリサイクル可能な材料に依存する。
選択的に、この方法はまた、所望の質量流量および負担深度を達成するために、システム全体を通してサイズ別廃棄物流および中間廃棄物流を計量する工程を含む。1つの実施形態において、粉砕装置、サイズ選別機、比重選別機、および/または機械化されたソータは、可変速度制御装置を有する1つ以上のコンベヤによって選別される。可変速度制御装置は、個々のデバイスへの材料の供給を計量し、均等に分配することによって、システム全体から回収されるリサイクル可能な材料の量、純度、および/または価値を最適化するために、粉砕装置、サイズ選別機、比重選別機、および/または機械化されたソータを通して質量流量を最適化するように設定されうる。システムのコンポーネントの1つ以上の下流、上流、またはそのコンポーネント内に位置付けられた1つ以上のセンサが、リサイクル可能な材料の選別効率、有効性、選別純度、および/または回収率をモニタするために使用されうる。次に、これらの値は、回収されるリサイクル可能な材料の回収量、純度、および/または価値などのシステムの1つ以上のパラメータを最適化または最大化するために使用されうる。廃棄物流の流量を制御するために使用可能なセンサの例は、コンベヤ上および計量デバイスの上流に積まれた材料の高さを測定し、および/または、ベルト上の何もない空間を測定する光学センサおよび/または超音波センサなどを含むが、これらに限定されるものではないレベルセンサを含む。ベルト、計量デバイス、または他の機器の部品は、流量または所望の負担深度がベルト上または処理機器(例えば、サイズ選別機)の一部および/または本明細書に記載されるシステムの任意の他の部分において、または一部を通って達成されるように、センサデータを使用して加速または減速されうる。他のセンサは、廃棄物流が所望のレベル(例えば、高さ)を超えて蓄積すると物理的に作動される機械スイッチを含み、機械スイッチが作動されると、流量または負担深度を調整するために使用可能な信号を出力する。移動式の床、コンベヤ、計量ドラム、シュレッダ、およびグラインダと、エアドラム選別機と、すべてのタイプのスクリーンと、振動フィーダと、計量フィーダ容器と、負荷レベラと、他のこのようなデバイスを含むすべての計量機器の速度は、本発明のすべての部分を通る材料を適切に計量するために、制御システムおよび他のデバイスを介して制御および調節されうる。いくつかの実施形態において、混合固形廃棄物からリサイクル可能な材料の所望の高回収および純度を得るために、計量は重要でありうる。
本発明は、混合固形廃棄物流に存在する1つ以上の異なるタイプのリサイクル可能な材料の大部分を回収するために特に好適である。この方法およびシステムは、高価値リサイクル可能品が非常に低い濃度で存在する場合に特に有用である。このシステムおよび方法により、例えて言えば、「干し草の山から針を選び出す」ように混合廃棄物流を処理できる。1つの実施形態において、混合廃棄物流は、15%未満、10%未満、5%未満、または1%未満の濃度で回収可能な材料の少なくとも1つのタイプを含んでもよく、このシステムまたは方法は、特定の回収可能な材料の少なくとも50%、少なくとも70%、少なくとも80%、またはさらに少なくとも90%を回収するように構成される。
III.都市固形廃棄物の選別システム
図3は、混合廃棄物流からリサイクル可能な材料を抽出するために使用可能なシステム300を示す。図3において、都市固形廃棄物などの混合固形廃棄物が、事前仕分けコンベヤ302に計量供給される。計量ドラム304と、移動式床バンカーフィーダ308から混合固形廃棄物を受け取る送り込みコンベヤ306とを使用して計量供給が実行されてもよい。コンベヤ302上の混合固形廃棄物は、シュレッダ316に移送される。コンベヤ302上の混合廃棄物は、手作業で仕分けされてもよい。例えば、大量の廃棄物から容易に識別および選択可能な大きな段ボールを手労働で取り込んでもよい。また、大きな処理済み木材、電子廃棄物(例えば、eWaste)、またはコンベヤ302から効率的に手作業で取り込めたり、他の方法で手軽に引き抜いたりすることが可能な他の明らかに価値のある品物を含む他の材料が、細断前に手作業で取り込まれてもよい。取り込んだ段ボールは、容器310に収集および貯蔵されてもよく、または梱包され、製紙工場に出荷されてもよい。非鉄金属および鉄金属などの他のリサイクル可能な材料および/または他のリサイクル可能材料源が、容器312またはさらなる容器に収集および貯蔵されてもよい。さらに、有害廃棄物や、容器314に収集および貯蔵され、引き続き、適切な方法で廃棄されてもよい。事前の仕分けは必須ではないが、有害廃棄物からの汚染および重量のある鉄構造金属、コンクリート、大きな石および他の品物からのシュレッダへのダメージの可能性を回避するために、事前の仕分けが特に有用でありうる。
Claims (17)
- 混合固形廃棄物流からリサイクル可能な材料を回収する方法であって、
紙、プラスチック、および非鉄金属から成る群から選択される少なくとも2つのリサイクル可能な材料を有する混合廃棄物流を提供する工程と、
複数のサイズ別廃棄物流を生じるために、前記混合廃棄物流をサイズ別に細分化する工程と、
複数の中間廃棄物流を生じるために、前記サイズ別廃棄物流の少なくとも一部分を比重別に細分化する工程であって、第1の中間廃棄物流は三次元プラスチック材料および二次元プラスチック材料および/または紙に濃縮され、前記三次元プラスチック材料は0.3175cm(1/8インチ)以上の厚さを有するプラスチックを含み、および、前記二次元プラスチック材料は0.3175cm(1/8インチ)未満の厚さを有するプラスチックを含むものである、前記細分化する工程と、
前記少なくとも2つのリサイクル可能な材料を生じるために、1つ若しくはそれ以上の仕分け装置を使用して前記複数の中間廃棄物流を個々に仕分けする工程と、
三次元プラスチック製品および二次元プラスチック製品および/または紙製品の少なくとも1つを回収する工程と
を有する方法。 - 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、湿潤有機物、植栽ごみ、植物、野菜、枝、食物廃棄物、砂岩、1インチ未満の微粒、アスファルト、コンクリート、織物、および木材、ゴム、フィルムプラスチック、PVC、フォイル、岩、ガラス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を少なくとも20重量%含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、湿潤有機物、植栽ごみ、植物、野菜、枝、食物廃棄物、砂岩、1インチ未満の微粒、アスファルト、コンクリート、織物、および木材、ゴム、フィルムプラスチック、PVC、フォイル、岩、ガラス、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を少なくとも35重量%含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記仕分けする工程は、三次元プラスチックを二次元プラスチックから選別する工程であって、前記二次元プラスチックから前記三次元プラスチックを分離するために2D−3D仕分け装置を使用する、前記選別する工程を含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第1の中間廃棄物流は紙を含み、この方法は、さらに、紙製品および二次元プラスチック製品を生み出すために、二次元プラスチックと紙とを仕分けする工程を有するものである、方法。
- 請求項5記載の方法において、前記二次元プラスチックは、1若しくはそれ以上の光学ソータを使用して紙から仕分けられるものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、第2の中間廃棄物流は非鉄金属に濃縮され、前記第2の中間廃棄物流を仕分けする工程は、渦電流選別機を使用して非鉄金属を他の材料から選別する工程と、非鉄製品を回収する工程とを含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、鉄金属、非鉄金属、ステンレス鋼、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を1.0重量%〜5重量%含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、混合紙およびプラスチックから選択される乾燥有機物を15重量%〜60重量%含むものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、都市固形廃棄物である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、サイズ別に細分化される前に粉砕されるものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合廃棄物流は、サイズ別に細分化されて少なくとも2つのサイズ別廃棄物流になり、前記サイズ別廃棄物流の少なくとも1つはサイズ細分化のオーバー分別物であり、5.08cm(2インチ)〜30.48cm(12インチ)の範囲にあるd90を有するものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記複数の中間廃棄物流を個々に仕分けする工程は、リサイクル可能な紙製品、リサイクル可能なプラスチック製品、およびリサイクル可能な金属製品を生じさせるものであり、この方法は、さらに、前記リサイクル可能な紙製品、リサイクル可能なプラスチック製品、およびリサイクル可能な金属製品を回収する工程を含むものである、方法。
- 請求項13記載の方法において、前記仕分けする工程は、三次元プラスチックを二次元プラスチックから選別する工程であって、前記二次元プラスチックから前記三次元プラスチックを分離するために2D−3D仕分け装置を使用する、前記選別する工程、を含むものである、方法。
- 請求項14記載の方法において、第2の中間廃棄物流は非鉄金属に濃縮され、前記第2の中間廃棄物流を仕分けする工程は、渦電流選別機を使用して非鉄金属を他の材料から選別する工程と、非鉄製品を回収する工程とを含むものである、方法。
- 請求項13記載の方法において、前記混合廃棄物流は、鉄金属、非鉄金属、ステンレス鋼、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を0.1重量%〜15重量%含むものである、方法。
- 請求項13記載の方法において、前記混合廃棄物流は、混合紙およびプラスチックから選択される乾燥有機物を5重量%〜60重量%含むものである、方法。
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