PL182114B1 - Sposób wytwarzania kwasu mlekowego ze stalych odpadów miejskich PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób w ytw arzania kw asu m lekow ego ze stalych odpadów m iejskich i/lub szlam u ka- nalizacyjnego, znamienny tym, ze prow adzi sie nastepujace etapy: a) dostarcza sie stale o dpady m iejskie, b) z o d padów usuw a sie opony i objetosciow e m aterialy zelazne i niezelazne, tw o rzy w a sztuczne, szklo i gum e, uzyskujac skladnik celulozow y, c) ro zd rab n ia sie m aterial celulozow y otrzym any w etapie b), d) zadaje sie p ro d u k t z poprzedniego etapu w przyblizeniu w agow o ró w n a ilo sc ia stezonego kw asu siarkow ego do o trzym ania czesciow o zhydrolizow anej m ieszaniny, e) rozcien cza sie czesciow o zhydrolizow ana m ieszanine otrzym ana w etap ie d) w o d a o tem peratu rze 80 do 100°C , f) m iesza sie ro zcien czo n a m ieszanine o trzy m an a w etapie e) w tem peraturze oko lo 100°C do otrzym ania m aterialu straw ionego, g) usuwa sie ciala stale z trawionej mieszaniny pochodzacej z etapu f) i otrzymuje filtrat, h) rozdziela sie filtrat na roztwór zawierajacy kwas i roztwór zawierajacy cukier, i) zateza sie roztwór zawierajacy cukier do 1-20% cukru, j ) d o p ro w a d z a sie pH za tezo n eg o ro ztw o ru z a w ierajaceg o c u k ie r o trz y m a n e g o w eta p ie i) do 5 do 7,5, k) ferm entuje sie roztwór otrzymany w etapie f) z bakteriami kwasu mlekowego do otrzym ania roztworu zawierajacego kwas mlekowy, l) poddaje sie roztwór otrzymany w etapie k) obróbce doprowadzajacej go do handlow o akcepto- wanej postaci kwasu mlekowego. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu mlekowego z odpadów miejskich składowanych lub pochodzących bezpośrednio z miasta, ze szlamu kanalizacyjnego oraz różnych resztek.

Na ogół, stałe odpady materiałowe i nieczystości są utylizowane poprzez składowanie ich na wysypiskach i/lub spalanie. Ograniczenia związane z ochroną środowiska dotyczące zarówno składowania jak i spalania odpadów wymagają wprowadzenia alternatywnych rozwiązań dla stałych odpadów. Publiczny protest przeciwko zanieczyszczaniu środowiska wstrzymał budowę wielu nowych spalarni. Wobec problemów związanych ze składowaniem śmieci, doceniono wykorzystanie regeneracji jako sposobu oszczędzania surowców naturalnych i powstrzymania zwiększających się ilości stałych odpadów na składowiskach.

Opracowano szereg technologii w celu odzyskiwania dających się regenerować materiałów ze stałych odpadów, zwłaszcza produkcji paliw i handlowo użytecznych produktów. Na przykład:

W opisie patentowym US nr 5 198 074 ujawniono proces wytwarzania etanolu z bambusa, obejmujący struganie, strzępienie, przemywanie oraz prasowanie w celu usunięcia wody. Włókno jest następnie wstępnie hydrolizowane z użyciem pary, dając rozpuszczone cukry fermentowane dalej do etanolu.

W opisie patentowym US nr 5 184 780 ujawniono zespół do obrabiania stałych odpadów, posiadający jedną lub więcej linii przekształcania odpadów w celu odzyskiwania dających się regenerować materiałów takich jak papier falisty, metale żelazne, tworzywa sztuczne, papier i szkło.

W opisie patentowym US nr 5 135 861 ujawniono wytwarzanie etanolu z biomasy, która jest hydrolizowana z wykorzystaniem dwutlenku węgla wytwarzanym w procesie fermentacji lub naturalnie występujących kwasów organicznych z odpadków cytrusowych jako katalizatora.

W opisie patentowym US nr 5 104 419 ujawniono sposób produkcji metanolu ze stałych odpadów, na przykład z miejskich odpadów stałych, poprzez częściowe utlenianie i spalanie stałych materiałów, prowadzenie gazów spalinowych, tlenu i dwutlenku węgla poprzez stałe

182 114 odpady, oddzielanie mniej lotnych składników od bardziej lotnych i przereagowywanie bardziej lotnych składników z dwutlenkiem węgla w celu wytworzenia metanolu.

W opisie patentowym US nr 5 060 871 ujawniono sposób wydzielania cząstek stopów metali poprzez wykorzystanie różnic w wielkościach tych cząstek, gęstości i/lub przewodnictwa elektrycznego.

W opisie patentowym US nr 5 036 005 ujawniono sposób ciągłego, fermentacyjnego wytwarzania etanolu paliwowego z cukru, w którym etanol jest usuwany w kolumnie do ekstrakcji rozpuszczalnikowej, zawierającej rozpuszczalnik, który jest nietoksyczny dla mikroorganizmów fermentacyjnych.

W opisie patentowym US nr 5 009 672 ujawniono proces regeneracji i odzyskiwania składników z wielkomiejskich, stałych odpadów poprzez sprężanie pod wysokim ciśnieniem, przesiewanie i separację magnetyczną. Odzyskana, zdolna do gnicia masa organiczna, jest poddawana anaerobowej fermentacji, dając biogaz, który może być wprost zastosowany do produkcji energii elektrycznej.

W opisie patentowym US nr 4 974 781 ujawniono sposób oddzielania papieru i plastików, w którym materiały poddaje się działaniu wilgoci i ciepła w celu roztwarzania papieru. Roztworzone materiały oddziela się od nieroztworzonych i regeneruje, spala lub stosuje jako surowce w procesach chemicznych.

W opisie patentowym US nr 4 952 503 ujawniono sposób ciągłego wytwarzania etanolu z zastosowaniem etapu wirówkowego oddzielania, w celu usunięcia drożdży.

W opisie patentowym US nr 4 874 134 ujawniono sposób obróbki stałych odpadów w celu odzyskania dających się regenerować materiałów takich jak, papier falisty, metale żelazne, metale nieżelazne, tworzywa sztuczne, pojemniki papierowe i szklane, oraz ulegające biodegradacji materiały odpadowe, które mogąbyć poddane procesowi kompostowania. Najpierw oddziela się objętościowo duże wartościowe materiały nie poddające się przerobowi i materiały odzyskiwalne; pierwsza frakcja metali żelaznych jest oddzielana magnetycznie, odpady są następnie rozdrabniane i druga frakcja metali żelaznych jest oddzielana magnetycznie, następnie frakcja zawierająca papier oddzielana jest pneumatycznie a pozostała, biodegradowalna część może być kompostowana.

W opisie patentowym US nr 4 692 167 opisano aparaturę do przeróbki odpadów stałych, w celu wytwarzania granulowanego paliwa stałego poprzez mielenie, magnetyczne oddzielanie metali żelaznych, przesiewanie, suszenie, separację grawitacyjną separację w cyklonie, przesiewanie i prasowanie granulacyjne.

W opisie patentowym US nr 4 650 689 opisano sposób otrzymywania etanolu z materiałów celulozowych poprzez poddanie tych materiałów działaniu wysoko stężonego kwasu mineralnego takiego jak HCI pod ciśnieniem i działaniu gorącej wody otrzymując brzeczkę zawierającą cukry, która może być poddana fermentacji.

W opisie patentowym US nr 4 612 286 ujawniono sposób kwasowej hydrolizy biomasy posiadającej zdolne do fermentacji składniki w układzie dyfuzji przeciwprądowej. Korzystnie, stosuje się kwas siarkowy o stężeniu około 2 do 10% objętościowych.

W opisie patentowym US nr 4 553 977 ujawniono sposób wydzielania składników z odpadów stałych z zastosowaniem przesiewacza bębnowego usuwającego puszki aluminiowe, otrzymując bogatą w składniki organiczne frakcję, z której można zregenerować włókniste materiały. Puszki stalowe mogąbyć usuwane drogą separacji magnetycznej. Materiały organiczne są wydzielane w celu wykorzystania jako paliwo, z lub bez roztwarzania celem odzyskania miazgi papierowej.

W opisie patentowym US nr 4 541 530 ujawniono sposób oddzielania cząstek metalowych od niemetalowych w przerabianych stałych odpadach poprzez homogenizację i rozdział magnetyczny składników odpadowych, uzyskując koncentrat metalu, na przykład koncentrat aluminium.

W opisie patentowym US nr 4 384 897 ujawniono sposób obróbki biomasy poprzez dwustopniową hydrolizę, w której w pierwszym etapie depolimeryzuje się łatwiej hydrolizujące polisacharydy, a w drugim etapie, trudniej depolimeryzujące polisacharydy. Materiał biomasy może być poddany etapowi aktywacji pomiędzy pierwszą a drugą hydrolizą przez

182 114 działanie tlenu cząsteczkowego. Kwasy neutralizuje się węglanem lub wodorotlenkiem wapniowym tworząc roztwór, który nadaje się do fermentacji, dającej etanol.

W opisie patentowym US nr 4 341 353 przedstawiono sposób odzyskiwania paliwa i materiałów dających się regenerować z odpadków z użyciem sit tarczowych i sortowników powietrznych.

W opisie patentowym US nr 4 288 550 ujawniono sposób trawienia śmieci poprzez anaerobową fermentację w obecności drożdży wytwarzających etanol w celu bezpośredniego przekształcenia skrobi do etanolu z pominięciem wstępnej hydrolizy, a następnie poddanie produktu anaerobowej fermentacji metanowej w celu otrzymania metanu.

W opisie patentowym US nr 4 069 145 ujawniono sposób oddzielania cząstek o większym przewodnictwie elektrycznym od cząstek o mniejszym przewodnictwie elektrycznym w elektromagnetycznym separatorze wiroprądowym.

W opisie patentowym US nr 4 063 903 opisano aparaturę do likwidacji stałych odpadów poprzez odzyskiwanie nieorganicznych składników i przekształcanie składników organicznych w paliwo lub dodatek do paliwa. Rozdrobniony materiał jest traktowany kwasem, ogrzewany, suszony i mielony dając dokładnie rozdrobnione paliwo.

Kwas mlekowy, który jest składnikiem naturalnym wielu produktów żywnościowych, jest stosowany jako czynnik konserwujący, wstrzymujący mikrobiologiczne psucie się w przetworzonym mięsie, owocach morza, majonezie i sosach sałatkowych; jako surowiec do produkcji środków emulgujących takich jak mleczany kwasów tłuszczowych i estry monoi di-glicerydów stosowane w produktach piekarniczych, wypełniających i ozdabiających; oraz jako wzmacniacz zapachowy w napojach bezalkoholowych, margarynie, dżemach, galaretkach, cukierkach, winie i piwie. Zastosowania farmaceutyczne obejmują roztwory dożylne oraz roztwory do dializy. W Stanach Zjednoczonych Ameryki zużywa się rocznie ponad 20 milionów kilogramów kwasu mlekowego, w większości importowanego.

Ostatnio, zwrócono uwagę na wytwarzanie kwasu mlekowego ze względu na opracowanie produkcji tworzyw sztucznych z kwasu polimlekowego (PLA), które w 100% ulegają degradacji i zostały zatwierdzone do stosowania przez Food and Drug Administration (U. S. Department of Energy, Innovations for Tomorrow, National Renevable Energy Laboratory, Golden, CO (1992), str. 1-2). Tworzywa PLA mogą posiadać cechy wielu tworzyw termoplastycznych obecnie używanych do pakowania artykułów konsumpcyjnych i mogą stać się podstawą rodziny ekologicznie przyjaznych polimerów (Lipinsky, E. S. et al., Chem. Engin. Progresses 8:26 (1986)).

Następujące szczepy obejmują większość bakterii wytwarzających kwas mlekowy: Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc i Lactobacillus (Murray, R. G. E., Bergey’s Manuał of Determinative Bacteriology, tom 2, Sneath, P. H. A., wyd, Wiliams and Wilkins, Baltimore, MD (1986), str. 1209). Większość wytwarzających kwas mlekowy szczepów Lactobacillus obejmuje, Lactobacillus arabinosus, Lactobacilluspentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei i Lactobacillus leichmannii (McCaskey, T. A. et al., Appl. Biochem. Biotech. 45-46:555 (1994)).

Wynalazek obejmuje zautomatyzowany, wydajny sposób przerobu stałych odpadów miejskich i/lub szlamu kanalizacyjnego, korzystnie w postaci placka filtracyjnego szlamu kanalizacyjnego, w celu odzyskania wszystkich dających się regenerować materiałów i w celu wytwarzania kwasu mlekowego w postaci przydatnej w handlu.

Sposób pozwala na zagospodarowanie istniejących składowisk odpadów, co spowoduje usunięcie przyszłościowych skutków oddziaływania starych składowisk na środowisko naturalne.

Według wynalazku sposób wytwarzania kwasu mlekowego w procesie ciągłego, automatycznego przetwarzania miejskich odpadów stałych i szlamu kanalizacyjnego w celu odzyskania dających się regenerować użytecznych materiałów i wytwarzania handlowego kwasu mlekowego polega na tym, że prowadzi się następujące etapy:

(a) dostarcza się stałe odpady miejskie;

(b) z odpadów usuwa się opony i większość metali żelaznych i nieżelaznych, tworzywa sztuczne i szkło dla pozyskania składnika celulozowego;

(c) rozdrabnia się składnik celulozowy otrzymany w etapie (b);

182 114 (d) zadaje się produkt z poprzedniego etapu w przybliżeniu wagowo równą ilością stężonego kwasu siarkowego do otrzymania częściowo zhydrolizowanej mieszaniny;

(e) rozcieńcza się częściowo zhydrolizowaną mieszaninę otrzymaną w etapie d) wodą o temperaturze około 80 do 100°C;

(f) miesza się rozcieńczoną mieszaninę otrzymaną w etapie e) w temperaturze około 100°C do otrzymania materiału strawionego;

(g) usuwa się ciała stałe z trawionej mieszaniny pochodzącej z etapu f) otrzymując filtrat;

(h) rozdziela się filtrat na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier;

(i) zatęża się roztwór zawierający cukier do około 1-20% cukru;

(j) doprowadza się pH zatężonego roztworu zawierającego cukier, otrzymanego w etapie i) do około 5 do 7,5;

(k) fermentuje się roztwór otrzymany w etapie f) z bakteriami kwasu mlekowego do otrzymania roztworu zawierającego kwas mlekowy;

(1) poddaje się roztwór otrzymany w etapie k) obróbce doprowadzającej go do handlowo akceptowanej postaci kwasu mlekowego.

W korzystnym wykonaniu pomiędzy etapem c) i d) wymienionymi powyżej prowadzi się dodatkowe etapy: (c') rozdrobniony składnik celulozowy poddaje się działaniu rozcieńczonego kwasu siarkowego o temperaturze 40 do 100°C w celu solubilizacji pozostałości metali ciężkich otrzymując składnik rozpuszczalny i nierozpuszczalny, (c) oddziela się rozpuszczalny składnik otrzymany w etapie (c') od składnika nierozpuszczalnego i (c') suszy się nierozpuszczalny składnik otrzymany w etapie (c).

W wyżej wymienionym etapie (c') rozdrobniony materiał celulozowy poddaje się działaniu 1 do 10% kwasem siarkowym na okres około 0,25 do 4 godzin. W etapie (c) oddzielanie składnika rozpuszczalnego od nierozpuszczalnego przeprowadza się w prasie ślimakowej. Nierozpuszczalny składnik suszy się i spala jako paliwo opałowe uzyskując tym sposobem energię. Przed spaleniem do materiału tego można dodać nie chlorowane tworzywa sztuczne.

Zazwyczaj przed obróbką stężonym kwasem siarkowym w etapie d) produkt z poprzedzających etapów miesza się ze szlamem kanalizacyjnym lub plackiem filtracyjnym szlamu kanalizacyjnego i produkt poddaje się działaniu w przybliżeniu równą wagowo ilością stężonego kwasu siarkowego na okres około 10 minut w temperaturze około 30 do 80°C otrzymując częściowo zhydrolizowaną mieszaninę.

W etapie e) częściowo zhydrolizowaną mieszaninę otrzymaną w etapie d) rozcieńcza się wodą o temperaturze około 80 do 100°C otrzymując roztwór zawierający wagowo około 4 do 6 części wody na około 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.

Korzystnie w etapie e) jako wodę stosuje się wodę odpadową lub ścieki zawierające azot i w etapie f) rozcieńczoną mieszaninę miesza się przez około 1 do 4 godzin do otrzymania materiału strawionego, po czym w etapie g) trawioną mieszaninę filtruje się na prasie filtracyjnej.

Otrzymany w etapie h) filtrat rozdziela się na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier za pomocą ciągłej przeciwprądowej chromatografii ekskluzyjnej eliminującej jony.

Uzyskany w etapie i) roztwór zawierający cukier zatęża się na filtrze do około 1 do 20% cukru za pomocą odwróconej osmozy, po czym w etapie j) pH zatężonego roztworu zawierającego cukier, otrzymanego w etapie i), doprowadza się do 4,5 do 7,5 przez dodanie amoniaku, po czym w etapie k) roztwór otrzymany w etapie j) fermentuje się w temperaturze około 25 do 40°C. Po fermentacji, w etapie 1) przed obróbką kwasu mlekowego, usuwa się z roztworu bakterie kwasu mlekowego za pomocą filtracji.

W sposobie według wynalazku jako bakterie kwasu mlekowego stosuje się bakterie z rodzaju Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc i Lactobacillus, korzystnie bakterie wybrane spośród Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbruecki, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus leichmanii i Streptococcus lactis.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że prowadząc w ten sposób proces otrzymywania kwasu mlekowego uzyskano wysoce wydajny i ekonomiczny sposób produkcji kwasu mlekowego z miejskich odpadów stałych i/lub szlamu kanalizacyjnego.

182 114

Sposób otrzymywania kwasu mlekowego i regeneracji odpadów omówiono w nawiązaniu do schematu przedstawionego na załączonym rysunku, fig. 1, który ilustruje kolejne fazy obróbki miejskich odpadów stałych i/lub szlamu kanalizacyjnego. Na fig. 1 poszczególne oznaczenia mają znaczenia podane poniżej:

Odnośnik 1A/1B 2 3 4 5A 5B 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Opis wyposażenia Silos zasobnikowy surowca Zbiornik pomiarowy Komora wstępna Naczynie zasobnikowe rozcieńczonego kwasu siarkowego Wstępna prasa śrubowa Wtórna prasa śrubowa Suszarnia Zbiornik zasobnikowy surowca przetworzonego Naczynie neutralizacyjne rozcieńczonego kwasu siarkowego Zbiornik wapna Gipsowa prasa taśmowa Naczynie zasobnikowe zobojętnionej wody Układ do hydrolizy Reaktory Naczynie magazynujące #1 Prasa filtracyjna Naczynie zasobnikowe kwasu regenerowanego Układ do regeneracji kwasu Wyparka Naczynie magazynujące #2 Filtr odwróconej osmozy Amoniak i układ regulujący pH Układ do zastrzykiwania bakterii kwasu mlekowego Naczynie magazynujące #3 Reaktor fermentacyjny Filtr usuwający bakterie kwasu mlekowego i naczynie do ich przechowywania

26 27 28 29A/29B 30 31 32 A B C

Aparatura do przetwarzania kwasu mlekowego Wężownica schładzająca Zbiornik kwasu mlekowego Naczynie magazynujące wodę Naczynie magazynujące kwas siarkowy Zbiornik na wodę ściekową (fakultatywny) Podgrzewacz wody Naczynie zasobnikowe ligniny Naczynie zasobnikowe surowca paliwowego Podgrzewacz

Zgodnie z praktyką obecnego wynalazku, surowcem mogą być miejskie odpady stałe, w tym odpady pochodzące wprost z miasta bądź odpady stałe, które uprzednio były składowane i sukcesywnie są regenerowane. Ponadto oprócz miejskich odpadów stałych, surowcem może być szlam kanalizacyjny, korzystnie w postaci placka filtracyjnego, który również zawiera znaczne ilości materiału celulozowego (około 35% wagowo). Stałe odpady są przyjmowane do instalacji poprzez w pełni zautomatyzowaną stację odbiorczą. Odpady są następnie zrzucane na transporter. Wszelkie obecne dające się regenerować materiały takie jak mające jakąś wartość towary duże gabarytowo, metale żelazne i nieżelazne takie jak aluminium, szkło, tworzywa sztuczne i guma są odzyskiwane. Sposoby odzyskiwania takich składników są dobrze znane i opisane, na przykład, w opisach patentowych US nr: 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 Ϊ4 063 903.

182 114

Korzystnie, odpadowe opony są segregowane na oddzielnych transporterach kierujących je do zespołów regeneracji opon i obróbki odpadów gumowych, gdzie resztki opon - guma, stal i włókno - są rozdrabniane i usuwane.

Zdalnie sterowany, magnetyczny dźwig wykorzystuje się do usuwania wszelkich ponad wymiarowych materiałów żelaznych z transportera ze stałymi odpadami. Te ponad wymiarowe materiały są następnie przerabiane poprzez rozdrabnianie redukujące ich wymiary. Materiał jest następnie wysyłany do skrzyni surowców wtórnych w oczekiwaniu na prasowanie.

Odpady pozostałe po usunięciu materiałów ponad wymiarowych są klasyfikowane na obracających się sitach cylindrycznych lub innych urządzeniach sitowych, które rozrywają wszelkie torby, i w procesie tworzą dwa oddzielne strumienie. Dzięki właściwej klasyfikacji, jeden strumień będzie zawierać organiczne odpady, zawierające głównie materiały celulozowe, podczas gdy drugi, produkty metalowe o określonych rozmiarach, tworzywa sztuczne, szkło i gumę.

Odpady są przeprowadzane poprzez szereg separatorów magnetycznych celem usunięcia metali żelaznych. Następnie odpady przechodzą poprzez separator wiroprądowy dla usunięcia metali nieżelaznych. Metale żelazne i nieżelazne transportuje się do skrzyń surowców wtórnych w oczekiwaniu na prasowanie. Odpady organiczne rozdrabnia się i poddaje obróbce w układzie wytwarzania kwasu mlekowego, gdzie przyjmowane są odpady i przetwarzane do kwasu mlekowego w postaci odpowiedniej do sprzedaży. Korzystnie, w przypadku stosowania szlamu kanalizacyjnego poddaje się go odwodnieniu. Sposoby odwadniania szlamu kanalizacyjnego prowadzące do uzyskania placka filtracyjnego są dobrze znane. Na przykład, zawartość wilgoci w szlamie może zostać zmniejszona o 70-75% na filtrach próżniowych, wytwarzając placek filtracyjny ze szlamu kanalizacyjnego. Ponieważ szlam kanalizacyjny zazwyczaj nie zawiera istotnych ilości materiałów dających się regenerować, takich jak aluminium, szkło, tworzywa sztuczne, etc., może on być od razu poddany obróbce stężonym kwasem siarkowym i przetwarzany w linii produkcyjnej kwasu mlekowego. Jednakże, jeśli jest to niezbędne, dalsze suszenie placka szlamu kanalizacyjnego może być zrealizowane poprzez suszenie pneumatyczne lub rozpyłowe, gdzie cząstki szlamu są suszone w zawiesinie w strumieniu gorących gazów, zapewniających prawie natychmiastowe usunięcie nadmiaru wilgoci. Mogą być również stosowane suszarnie rotacyjne lub przeponowe. Te techniki suszenia zwykle obejmują mieszarkę łopatkową, obrotowy piec suszamiczy, suchy cyklon i płuczkę wieżową. Wyżej wymienione techniki suszamicze są opisane w Sludge Digestion and Disposal, Public Worka 125:D47-D58 (1994).

Część produktów ubocznych pochodzących z procesu wytwarzania kwasu mlekowego może być sprzedawana i/lub użyta do generowania elektryczności zasilając pracę instalacji. Na przykład, nierozpuszczalny materiał uzyskany po hydrolizie składnika celulozowego ze stałych odpadów miejskich i/lub szlamu kanalizacyjnego głównie składa się z ligniny, naturalnego aromatycznego polimeru, znajdowanego w naczyniach wszystkich roślin. Nieoczekiwanie stwierdzono, że stosując ligninę jako paliwo w podgrzewaczach, uzyskano znaczące obniżenie całkowitych kosztów energii dla opisanej tu instalacji. Co więcej, niespodziewanie wysoka kaloryczność (około 2200-3400 kcal na kg) uzyskanej ligniny może być podwyższona poprzez połączenie jej z czysto spalającym się, nie chlorowanym tworzywem sztucznym zawartym w odpadach miejskich. Technologia pozwalająca oddzielać nie chlorowane tworzywa sztuczne od chlorowanych (na przykład PCV), jest znana jako Vinyl Cycle^rM, i jest dostępna z National Recovery Technologies, Nashville, Tennessee, technologia Vinyl Cycle™ i jest opisana w opisie patentowym US 5 260 576. Ten materiał złożony z ligniny i tworzywa sztucznego może być również używany jako paliwo w podgrzewaczach, co pozwala dalej obniżyć koszty energii zużywanej w sposobie według wynalazku otrzymywania kwasu mlekowego.

Każdy nieorganiczny materiał pozostały po wyżej wymienionym procesie przesiewania może zostać zgranulowany i wykorzystany jako dodatek do materiałów konstrukcyjnych.

Sposób według wynalazku jest całkowicie zautomatyzowany, wymagający jedynie rutynowej konserwacji po zakończeniu pracy każdej zmiany. Całkowicie zautomatyzowane przesiewanie eliminuje potrzebę niehigienicznego, ręcznego sortowania.

182 114

Obecny wynalazek umożliwia ograniczenie do zera wydalanie odpadów. Wszystkie budynki mogąbyć całkowicie zamknięte. Wszystkie substancje skażające powietrze i wodę mogą zostać wychwycone i łącznie obrabiane. Wszystkie materiały wprowadzane do urządzenia mogąbyć przekształcone w handlowo użyteczne produkty.

Te i inne zastosowania oraz zalety staną się widoczne z dalszego opisu.

Tabela 1 wyszczególnia skład suchych odpadów komunalnych, oznaczony przez Environmental Protection Agency.

Tabela 1

Skład komunalnych odpadów stałych
Substancje organiczne	74,0%
Metale zelazne	7,5%
Metale nieżelazne	1,5%
Szkło	10,0%
Tworzywa sztuczne	5,0%
Substancje nieorganiczne	2,0%

Obecny wynalazek jest przeznaczony do przyjmowania stałych odpadów komunalnych takich jak wyszczególnione w tabeli 1, odpadów odzyskiwanych z wysypisk i szlamu kanalizacyjnego, korzystnie w postaci placka filtracyjnego. Dwa ostatnio wymienione rodzaje surowców posiadają odmienny skład, niż określony w tabeli 1, jednakże nie ma to wpływu na ich wykorzystanie w sposobie według wynalazku. Wydajność, z jaką stałe odpady mogą być przerabiane w instalacji zależy od wielkości jednostki administracyjnej, w której by zbudowano instalację do produkcji kwasu mlekowego według wynalazku. Zakład może mieć wydajność od 25 ton na godzinę do 125 ton lub więcej na godzinę. Wielkość wyposażenia może być odpowiednio dostosowana.

Nie mogą być przerabiane materiały niebezpieczne, wybuchowe i zainfekowane. Instalacja jest w stanie przerabiać lodówki, zmywarki, suszarki, kuchenki, metalowe części samochodowe, materiały masowe, niewielkie odpady przemysłowe i typowe miejskie odpady stałe. Przedstawione urządzenie zaprojektowane jest na odzyskiwanie tworzyw sztucznych, szkła, gumy, metali żelaznych i metali nieżelaznych ze stałych odpadów.

Całą masę odpadów wyładowuje się z ciężarówki na transporter, który może pochodzić z firmy E&H Systems, i który przesuwa się wzdłuż budynku wstępnego rozdrabniania. Zdalnie sterowany dźwig magnetyczny usuwa duże przedmioty metalowe. Przedmioty te są umieszczane w automatycznym rozdrabniaczu wstępnym, celem zmniejszenia wymiarów. Po zakończeniu redukcji wymiarów odpady są zawracane do skrzyń magazynowych celem sprasowania złomu.

Obracające się sito cylindryczne, dostępne z firmy MacLanahan Corporation, stosowane jest następnie do automatycznego otwierania toreb, usuwania drobnych zanieczyszczeń i kruszenia materiałów szklanych.

Strumień materiału do linii kwasu mlekowego jest transportowany poprzez serię magnetycznych separatorów, które zasadniczo usuwają wszystkie metale żelazne. Należy podkreślić, że strumień odpadów zawierający głównie metaliczne i celulozowe składniki, jest dostarczany z przesiewacza do grupy pochylonych transporterów wyposażonych w ogólnie znane magnetyczne separatory, takie jak bębny lub taśmy. Wylot z każdego transportera jest podparty powyżej wlotu do następnego transportera tak, że materiał mijający sito magnetyczne jest poddawany grawitacyjnemu mieszaniu przechodząc od transportera do transportera, dzięki czemu podwyższa się skuteczność magnetycznego odzyskiwania pozostałych metali żelaznych przez kolejny separator magnetyczny. Transporter jest tak zaprojektowany, że pozwala na w pełni zautomatyzowane wydobycie metali żelaznych w obszarze centralnym. Pozwala również na mieszanie się materiału co zapewnia usuwanie 98% wszystkich metali żela

182 114 znych. Wydobyte metale żelazne spadają poprzez pionowy zsyp i są transportowane na zewnątrz instalacji do skrzyń magazynowych surowców wtórnych celem regeneracji.

Pozostały materiał jest transportowany do separatora wiroprądowego, takiego jak Eriez Ferrous Metal Separator. Separator wiroprądowy stosowany jest do automatycznego usuwania metali nieżelaznych łącznie z bateriami.

Separator wiroprądowy umieszczany jest po separatorach magnetycznych, aby metale żelazne nie uszkodziły oprzyrządowania separatora wiroprądowego. Obecność metali żelaznych w lub na separatorze wiroprądowym spowoduje poważne i kosztowne uszkodzenie tego separatora. Pozostałe odpady są dostarczane transporterem do młyna młotkowego, który rozdrabnia materiał do rozmiaru około 7 do 10 cm. Redukcja rozmiaru materiału ułatwia proces wytwarzania kwasu mlekowego.

Gniotarka młotkowa będzie posiadała osłonę przeciwwybuchową aby wyeliminować potencjalne, związane z pyleniem eksplozje.

Strumień materiału może być podzielony na dwie różne drogi: wytwarzanie kwasu mlekowego oraz wytwarzanie humusu. Rozdysponowanie odpadów pomiędzy te dwie drogi zależy od ilości odpadów przywożonych do urządzenia.

Jak podano powyżej, surowiec stanowiący szlam kanalizacyjny czy placek szlamu kanalizacyjnego zwykle może być, z pominięciem powyższych procesów sortowania, bezpośrednio poddany działaniu stężonego kwasu siarkowego na linii produkującej kwas mlekowy.

Sposób postępowania zgodny z wynalazkiem poglądowo przedstawiono poniżej w nawiązaniu do fig. 1.

Zawartość metali ciężkich w składniku celulozowym szlamu kanalizacyjnego (i zawierającym go placku filtracyjnym) lub w stałych odpadach miejskich może różnić się znacznie zależnie od źródła pochodzenia odpadów. Na przykład wykazano, że hydrolizat otrzymany ze składnika celulozowego z obszarów wielkomiejskich lub wysoce zindustrializowanych, był zanieczyszczony metalami ciężkimi w takim stopniu, że proces fermentacji do kwasu mlekowego nie zachodził bądź otrzymany kwas był zanieczyszczony. Dlatego tego rodzaju próbki stałych odpadów miejskich mogąbyć traktowane w celu obniżenia zawartości metali ciężkich przed hydrolizą aby uniknąć zanieczyszczenia masy fermentacyjnej. Z drugiej strony, stwierdzono, że usuwanie metali ciężkich z mniej zanieczyszczonych próbek może być osiągnięte poprzez wydajny proces jonowymienny po hydrolizie surowca celulozowego.

Poniżej omówiono dwa sposoby, które mogą być zastosowane w celu obniżenia zawartości metali ciężkich w składniku celulozowym surowca. Jedna, redukująca zawartość metali ciężkich przed hydrolizą i druga, po hydrolizie. Wybór stosowanego procesu może być dokonany w oparciu o poziom zanieczyszczenia metalami ciężkimi obecnymi w surowcu.

A. Sposób automatycznej obróbki stałych odpadów miejskich

Etap 1: Obróbka wstępna 1A/1B - 11

Celem obróbki wstępnej jest oddzielenie metali ciężkich, które mogą zanieczyszczać wytworzony kwas mlekowy lub wstrzymywać fermentację zhydrolizowanego składnika celulozowego ze stałych odpadów miejskich i/lub szlamu kanalizacyjnego, drogą mieszania dostarczanego rozdrobnionego składnika celulozowego z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Materiał stały prasuje się, a ciecz traktuje wapnem, tworząc gips jako produkt uboczny. Następnie gips usuwa się, a pozostały materiał stały przygotowuje do cięcia na cukry w oddziale hydrolizy.

Próbka traktowana zgodnie z obecnym sposobem, która w zasadzie nie zawierała śladów metali, była próbką w której obniżono o co najmniej 70% zawartość tych metali.

Silos zasobnikowy surowca IA i IB przyjmuje surowiec zawierający około 85%-90% czystego materiału organicznego, wstępnie rozdrobnionego do poniżej 5 cm (1,5 x 5 cm). Każdy silos przechowuje około 25 ton materiału, co mniej więcej odpowiada 2-1/2 dniom zasilania surowcem. Materiały nie mające wykrywalnych ilości metali, nie wymagające wstępnej obróbki, przechowuje się oddzielnie w silosie IB.

Materiał jest transportowany transporterem z silosa IA do zbiornika pomiarowego 2. Zbiornik pomiarowy dozuje nie traktowany surowiec do komory wstępnej 3 podczas gdy rozcieńczony kwas siarkowy (około 1 do 10% wagowych) miesza się z surowcem w temperaturze około 40 do 100°C. Pozwala to na rozpuszczenie metali ciężkich i chlorków (chlorków

182 114 metali i ewentualnie chlorków organicznych) z surowca. Materiał jest następnie transportowany podajnikiem ślimakowym do pras śrubowych 5A i 5B zdolnych do usunięcia około 60%-80% zawartej cieczy, oddzielających składnik rozpuszczalny od składnika nierozpuszczalnego. W celu usunięcia śladów kwasów konieczne jest wtórne przemywanie. Stała pozostałość z prasy śrubowej 5B jest podawana do suszami przenośnikowej 6 z szybkością około 3,25 tony na godzinę. Suszarnia przenośnikowa dalej obniża zawartość wilgoci w materiale do około 5%-10%. Wysuszony, nierozpuszczalny składnik, posiadający lekką puszystą konsystencję jest pneumatycznie podawany do zbiornika zasobnikowego surowca przetworzonego 7.

Ciecze z prasy śrubowej są przepompowywane z powrotem do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 do ponownego użycia. Dodatkowo, rozcieńczony kwas z układu regenerującego kwas 17 jest pompowany do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego. Metale ciężkie i osady z naczynia zasobnikowego są przenoszone do naczynia rozcieńczonego kwasu siarkowego 8. Ciecz w naczyniu neutralizującym jest mieszana z wapnem i pompowana do prasy taśmowej W, na której oddzielany jest gips. Pozostała, zobojętniona zawiesina zawierająca wodę i cząstki stałe jest przepuszczana przez filtr i zawracana do naczynia zasobnikowego wody 11 do ponownego użycia w układzie.

Jak podano poniżej, alternatywny proces jonowymienny usuwający całkowicie metale ciężkie obejmuje przeprowadzenie etapu hydrolizy, opisanego poniżej i odzyskanie nierozpuszczalnej w wodzie ligniny. Stwierdzono, że zasadniczo wszystkie metale ciężkie są wiązane przez ligninę.

Etap 2: Hydroliza 12-16, 31, Ą, B, C

Celem procesu hydrolizy jest przekształcenie struktury molekularnej surowca w cukry poprzez mieszanie tego materiału ze stężonym kwasem siarkowym (około 65 do 93%, korzystnie około 70%). Roztwór cukier/kwas/woda gotuje się przez określony okres czasu, po którym ciała stałe zostają usunięte. Roztwór przesyła się do układu regeneracji w celu oddzielenia kwasu.

Odmierzoną ilość wstępnie obrobionego surowca ze zbiornika zasobnikowego 7 lub IB przekazuje się do układu hydrolizy 12, do którego jest automatycznie dodawany 70% stężony kwas siarkowy w stosunku około 1:1. O ile nie zaznaczono inaczej, wszystkie proporcje i % zawartości cytowane tutaj, oznaczają stosunki wagowe. Cytowany stosunek około 1:1, obejmuje kompozycje złożone z mieszanin o proporcjach wagowych od 60:40 do 40:60. Korzystnie, stosunek wagowy stężonego kwasu siarkowego do wstępnie obrobionego surowca wynosi około 45:55 do 55:45.

Materiał miesza się przez około 2 do 15 minut, korzystnie około 10 minut i dostarcza do reaktorów 13 ogrzewanych wodą o temperaturze około 88°C. Skład roztworu jest jak 2:1 (około 2 części wagowe wody do około 1 części hydrolizowanego materiału). Materiał ten powoli miesza się, przy stałej temperaturze około 96°C. przez około 1-4 godziny. W tych warunkach, celuloza i hemiceluloza są przeprowadzane odpowiednio w glukozę i ksylozę. Pod koniec tego okresu, zawartość reaktorów grzewczych zostaje przeniesiona do naczynia magazynującego 14 w celu ponownego wykorzystania reaktorów. Naczynie magazynujące stabilizuje temperaturę i reguluje przepływ na prasę filtracyjną 1.5.

Materiał ze zbiornika magazynującego jest następnie filtrowany, na przykład poprzez przepompowanie go na prasę filtracyjną 15, usuwającą zawieszone ciała stałe, co prowadzi do uzyskania filtratu. Ciała stałe mogą zostać sproszkowane, przemyte i zawrócone do suszami 6, a następnie wykorzystane jako paliwo w podgrzewaczach. Filtrat przepompowuje się z prasy filtracyjnej do naczynia zasobnikowego do regeneracji kwasu 16.

Uwaga: woda ściekowa ze zbiornika na wodę ściekową 31 może być wykorzystana zamiast świeżej wody w układzie hydrolizy 12. Wszystkie patogeny obecne w zużytej wodzie zostają wyeliminowane w układzie hydrolizy. Pozostająca, wysoka zawartość azotu w zużytej wodzie eliminuje potrzebę uzupełniania związków azotowych, takich jak amoniak (składnik niezbędny w procesie fermentacji prowadzącej do kwasu mlekowego).

Etap 3: Regeneracja kwasu 16-19

Celem procesu jest odzyskanie kwasu siarkowego z roztworu cukier/kwas/woda, tak aby otrzymać roztwór zawierający kwas oraz roztwór zawierający cukier.

182 114

Stężony kwas siarkowy i woda są ponownie używane w układzie. Roztwór cukrów zostaje przetłoczony do zbiorników fermentacyjnych do przetworzenia na kwas mlekowy.

Znane są liczne sposoby regeneracji kwasu siarkowego z wodnego strumienia i każdy z nich może być zastosowany w praktyce obecnego wynalazku. Na przykład wodny strumień może być przepuszczany przez filtr z węglem aktywnym, który adsorbuje cukry, natomiast kwas ulega wypłukaniu w trakcie przemywania wodą. Zaadsorbowany cukier może być wyeluowany przemywaniem z użyciem ogrzanego alkoholu. Patrz, M. R. Moore i 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, October 1987, str. 27-49). Jednakże, metoda oddzielenia kwasu siarkowego od cukru nie jest korzystna, gdyż alkohol musi być odparowany z otrzymanego roztworu cukru przed fermentacją, co wymaga dodatkowego wkładu energii. Problemy mogą wystąpić również z przenoszeniem kwasu pomiędzy cyklami adsorpcji i desorpcji, a które mogą być usprawnione w wyniku użycia strumienia azotu pomiędzy tymi cyklami. Problemy występują również z odciekiem alkoholowym (etanolowym), nie będącym nasyconym roztworem w temperaturze 70°C, a zatem zawierającym obniżone ilości cukru. Wolniejszy przepływ alkoholu i przedłużone czasy cykli desorpcji podwyższają skuteczność desorpcji, dając strumień odcieku nasycony cukrem w 95-100%.

Korzystniej, stosuje się żywice jonowymienne do rozdzielenia kwasu i cukru na strumień zawierający kwas oraz na strumień zawierający cukier. Do takich żywic należy silnie kwasowy wymieniacz kationowy Amberlit typu GEL, na przykład IR 120 PLUS z funkcją kwasową kwasu siarkowego, który jest handlowo dostępny z Aldrich Chemical Company. Cukier jest adsorbowany na silnie kwasowej żywicy, dając strumień zawierający kwas, który może być regenerowany. Zaadsorbowany cukier jest odzyskiwany poprzez wymywanie żywicy czystą wodą. Patrz, M. R. Moore i J. W. Barrier, Ethanol from Callulosic Residues and Crops, Annual Report, DOE/SERI Contract No. DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle Shoals, Alabama, October 1987, str. 30-39. Aparatura, pozwalająca na zastosowanie ciągłej separacji strumieni kwasu i cukru jest dostępna z firmy Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model ISEP LC2000), w której wykorzystuje silnie kwasową żywicę jonowymienną (Finex CS16G, średni rozmiar 310 mikrometrów). Taka aparatura jest opisana na przykład, w opisach patentowych US 4 522 726 i 4 764 276.

Istnieje również możliwość rozdzielenia kwasu i cukru przy użyciu rozpuszczalnika, który selektywnie ekstrahuje i usuwa kwas z wodnego roztworu cukru. Patrz, M. R. Moore i 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, October 1987, str. 39-49. Rozdzielanie może być przeprowadzone na zwrotnej płytowej kolumnie ekstrakcyjnej Karr'a. Kolumna jest wyposażona w umieszczone na każdym końcu naczynia na rozpuszczalnik i rozdzielany hydrolizat. Mieszanie prowadzone jest za pomocą teflonowych płyt sprzężonych z silnikiem. Roztwór kwas-cukier jest podawany na szczyt kolumny i przesuwa się w dół kolumny, gdzie roztwór wodny jest dokładnie wymieszany z rozpuszczalnikiem. Rozpuszczalnik jest podawany od dołu kolumny. Roztwór wodny zawierający cukier jest odciągany na dole kolumny, podczas gdy roztwór kwasu w rozpuszczalniku jest odciągany na górze. Kwas może być odzyskany z rozpuszczalnika, na przykład, poprzez oddestylowanie rozpuszczalnika lub poprzez przemywanie rozpuszczalnika destylowaną wodą. Aparatura i rozpuszczalnik do ciągłego oddzielania kwasu z wodnych roztworów cukru są dostępne z Glitsch, Inc., Parsippany, NJ.

Oczekuje się, że strumień cukru otrzymany w którymkolwiek z tych procesów separacji będzie zawierał resztki kwasu. Korzystnie resztki kwasu neutralizuje się wapnem lub amoniakiem do pH około 4,5 do 7,5.

Ciecz zawierającą około 10% cukru, 10% kwasu i 80% wody pompuje się z naczynia zasobnikowego kwasu regenerowanego 16 do układu regeneracji kwasu 17, który rozdziela ciecz na roztwór kwas/woda i roztwór cukier/woda. Roztwór cukier/woda jest pompowany do naczynia magazynującego 19; odzyskany roztwór kwas/woda jest pompowany do wyparki )_8, w której woda jest oddzielana od kwasu poprzez odparowanie i zawracana do naczynia magazynującego wodę 29A. Po usunięciu wody stężenie kwasu powraca do pierwotnego poziomu,

182 114 około 70%. Dzięki temu kwas może zostać zawrócony z wyparki do naczynia magazynującego stężony kwas siarkowy' 30 do ponownego użycia w układzie.

Etap 4: Fermentacja 19-24

Jeśli zachodzi taka potrzeba, przed fermentacją, roztwór cukier/woda/resztki kwasu może być traktowany wodorotlenkiem wapniowym w celu usunięcia inhibitorów fermentacji kwasu mlekowego, takich jak jony siarczanowe, związki fenolowe i furfural, jak opisał McCaskey, T. A. et al., AppL Biochem. Biotech. 45-46:555 (1994). Ponadto, optymalne warunki fermentacji, w tym temperatura inkubacji, tempo szczepienia, czas fermentacji i pH, dla stosowanych bakterii kwasu mlekowego mogą być określone drogą rutynowych eksperymentów (tenże autor).

Celem procesu fermentacji jest zatężenie roztworu cukru i zmieszanie go z bakteriami kwasu mlekowego, aby wytworzyć kwas mlekowy. Stosowane tu bakterie kwasu mlekowego, oznaczają mikroorganizm zdolny do fermentowania związku węgla z wytworzeniem kwasu mlekowego. Co więcej, zdanie handlowo przyjęta postać kwasu mlekowego używane tutaj oznacza dowolną sól kwasu mlekowego, dowolną postać kwasu mlekowego - stałą lub roztwór, który może być sprzedany lub przydatny dla handlu. Roztwór cukru może być zatężony do około l%-20% poprzez odparowywanie (na przykład przez zastosowanie ciepła i/lub w próżni) lub z użyciem filtra pracującego na zasadzie odwróconej osmozy.

Po zakończeniu fermentacji, bakterie kwasu mlekowego mogą zostać usunięte przed procesem obróbki roztworu kwasu mlekowego.

Cukier, wodę i śladowe ilości kwasu (mniej niż około 0,1%) pompuje się z naczynia magazynującego 19 przez filtr do odwróconej osmozy 20 celem usunięcia części wody z roztworu i podniesienia stężenia cukru do około l%-20%. Amoniak może być dodany przy starannej regulacji pH, aby zapewnić utrzymanie wymaganego zakresu pH, około 4,5 do 7,5, dla optymalnej fermentacji. W tym momencie mogą zostać wprowadzone bakterie kwasu mlekowego oraz, jeśli to konieczne, jakiekolwiek dodatki niezbędne dla fermentacji (Prescott i Dunn, Industrial Microbiology, 3 edycja, McGraw-Hill Book Company, Inc. (1959) str. 304-330), które są mieszane i pompowane do naczynia zasobnikowego 23 i kolejno do reaktorów fermentacyjnych 24. Wężownica schładzająca 27 pomaga w utrzymaniu wymaganej temperatur}' fermentacji, około 25-50°C. Po zakończeniu fermentacji, przefermentowana ciecz jest odmierzana do filtra usuwającego bakterie kwasu mlekowego i do naczynia ich przechowywania 25, w którym bakterie kwasu mlekowego są oddzielane i przenoszone do naczynia zasobnikowego bakterii. Pozostała ciecz jest odmierzana do naczynia 25, w oczekiwaniu na obróbkę.

Etap 5: Obróbka kwasu mlekowego 25-26

Celem obróbki kwasu mlekowego jest oczyszczenie i zatężenie roztworu kwasu mlekowego otrzymanego w procesie fermentacji.

Roztwór kwasu mlekowego otrzymany w procesie fermentacji może być traktowany wapnem i zatężony na wyparce 18, a następnie przepompowany do panwi krystalizacyjnych, gdzie otrzymuje się kryształy mleczanu wapnia. Korzystnie, stosuje się żywice jonowymienne celem zatężenia i oczyszczenia kwasu mlekowego, powstałego w procesie fermentacji. Na przykład, może być zastosowana żywica jonowymienna Amberlite, dostępna z Sigma Chemical Co., St. Louis, MO. Bardziej korzystne jest utycie aparatury opisanej na przykład, w opisach patentowych US 4 522 726 i 4 764 276, która pozwala na ciągłe zatężanie i oczyszczanie kwasu mlekowego z roztworów pofermentacyjnych.

B. Proces jonowymiennego usuwania metali ciężkich ze stałych odpadów miejskich

Nieoczekiwanie stwierdzono, że typowy poziom zanieczyszczeń metalami ciężkimi w stałych odpadach miejskich i szlamie kanalizacyjnym jest na tyle niski, ze towarzyszące metale ciężkie zasadniczo pozostają skoordynowane w nierozpuszczalnych frakcjach, uzyskiwanych po kwasowej hydrolizie składnika celulozowego. Dlatego stężenia rozpuszczonych metali ciężkich, pozostałych w hydrolizacie są znacznie poniżej poziomów, które mogłyby wyraźnie zanieczyścić otrzymywany kwas mlekowy lub oddziaływać na fermentację. W oparciu o to stwierdzenie, obecny wynalazek ponadto odnosi się do efektywnego procesu pohydrolitycznego usuwania metali ciężkich ze składnika celulozowego stałych odpadów miejskich i/lub szlamu kanalizacyjnego.

Etapy obróbki surowca są podobne do opisanych powyżej, z tym wyjątkiem, że usuwanie metali ciężkich z wstępnie rozdrobnionego strumienia zasilającego jest przesunięte za etap

182 114 hydrolizy. Przy tym postępowaniu, etap wstępnego obrabiania materiału celulozowego za pomocą rozcieńczonego kwasu siarkowego, może być wyeliminowany, a zatem eliminuje się konieczność powtórnego przemywania i czasochłonnego, energochłonnego etapu suszenia wstępnie obrobionego surowca. Dlatego, zamiast początkowej obróbki wstępnie rozdrobnionego surowca z użyciem rozcieńczonego kwasu siarkowego, korzystniej jest bezpośrednio zasilać układ hydrolizujący, do którego jest automatycznie dodawany około 70% stężony kwas siarkowy w stosunku około 1:1 (kwas/próbka). Zawiesinę tę miesza się w temperaturze 30-80°C, korzystnie przez 2-20 minut, a bardziej korzystnie około 2-15 minut, a następnie doprowadza do reaktora, gdzie zawiesina jest rozcieńczana wodą o temperaturze około 80 do 100°C, do osiągnięcia proporcji ciecz/ciało stałe około 5:1, i stężenia kwasu siarkowego około 12%. Materiał jest mieszany przez około 1-4 godziny w stałej temperaturze około 80-100°C. W tych warunkach stopień konwersji celulozy i hemicelulozy do glukozy i ksylozy osiąga 80-100%.

Po zakończeniu hydrolizy, reaktory są opróżniane co pozwala na ponowne ich napełnienie, a ich zawartość przenoszona do naczynia magazynującego. W naczyniu magazynującym stabilizuje się temperaturę hydrolizatu i reguluje jego przepływ do prasy filtracyjnej, w której zawieszone ciała stałe są usuwane i otrzymuje się filtrat. Filtrat jest rozdzielany na roztwór zawierający kwas i na roztwór zawierający cukier, a roztwór zawierający cukier jest przetwarzany z wytworzeniem kwasu mlekowego.

Nierozpuszczalny składnik zebrany z prasy filtracyjnej jest suszony i ewentualnie mieszany z nie chlorowanym tworzywem sztucznym, składnikiem stałych odpadów miejskich i wykorzystany jako paliwo w podgrzewaczach do wytworzenia energii, na przykład do współgenerowania elektryczności, która może być sprzedana lub wykorzystana w omawianej instalacji. Jeśli to konieczne, poziom metali ciężkich zawartych w nierozpuszczalnym składniku może być obniżony przed spaleniem poprzez traktowanie 1-10% roztworem soli i następnie spłukanie wodą.

Dysponując teraz całościowym opisem obecnego wynalazku, należy to samo rozumieć w odniesieniu do następujących przykładów podanych poniżej w celu lepszego zilustrowania wynalazku.

Przykłady

Przykład 1

Usuwanie metali ciężkich ze stałych odpadów miejskich drogą wstępnego traktowania rozcieńczonym kwasem siarkowym

Próbkę stałych odpadów miejskich (łącznie ze wszystkimi ciałami stałymi) poddano analizie na zawartość metali ciężkich. Uzyskano następujące wyniki (tabela 2):

Tabela 2

Metal	Mg/kg (ppm)
Cynk	86
Miedź	30
Chrom	10,6
Kadm	0,6
Ołów	20
Żelazo	1190
Nikiel	0,5
Cyna	>1 (nie wykryto)

Próbkę 20 g stałych odpadów miejskich ogrzewano do wrzenia z 200 g 2% wodnego kwasu siarkowego przez 2 godziny. Ciała stałe odsączono, przemyto i poddano analizie (tabela 3):

182 114

Tabela 3

Metal	mg/kg (ppm)	% Redukcji
Cynk	7,8	91
Miedź	3,0	90
Chrom	2,4	77
Kadm	nie wykryto	100
Ołów	6,0	70
Żelazo	98	92
Nikiel	nie wykryto	100
Cyna	nie wykryto	-

Dane te wykazują, że mycie zwyczajnym, rozcieńczonym, gorącym kwasem siarkowym skutecznie redukuje poziom metali ciężkich w stałych odpadach miejskich.

Przykład 2

Usuwanie metali ciężkich ze stałych odpadów miejskich poprzez wymianę jonową

Próbki stałych odpadów miejskich wymieszano razem tworząc próbkę kompozytową. Cztery próbki zostały pobrane z próbki kompozytowej i analizowane na zawartość celulozy, ligniny i popiołu następującą metodą.

Próbki kompozytowe wysuszono w kuchence mikrofalowej do poniżej 1% wilgoci i zmielono tak, aby przeszły przez sito 20 mesh. Próbki zostały zmieszane z równą ilością (wagowo) 10% kwasu siarkowego i ogrzane do temperatury około 100°C przez dwie godziny. Następnie ciecz odfiltrowano, a ciało stałe zebrano, przemyto, wysuszono i zważono. Utrata wagi w wyniku kontaktu z 10% kwasem siarkowym odpowiada zawartości hemicelulozy w próbce. Zebrane ciała stałe były następnie zmieszane z 70% kwasem siarkowym i umieszczone w reaktorze zawierającym 5 części wody na 1 część masy stałej i ogrzewane w temperaturze około 100°C przez 3 godziny w kuchence mikrofalowej. Ciała stałe odfiltrowano ze szlamu i zbadano zawartość glukozy. Odsączone ciała stałe wysuszono, prażono w temperaturze 600°C i oznaczono zawartość popiołu. Zawartość ligniny w każdej próbce była określana z różnicy wagi popiołu zawartego w próbce i całej wagi próbki.

Wyniki prezentowane w tabeli 4 wykazują, że próbki kompozytowe były homogeniczne w stosunku do celulozy, ligniny, popiołu i hemicelulozy.

Tabela 4

Próbka nr	Celuloza, %	Lignina, %	Popiół, %	Hemiceluloza, %
1	53	20	18	9
2	55	20	18	7
3	58	18	17	7
4	56	19	19	6
Przeciętnie	55	19	18	7

Próbka 100 g stałych odpadów miejskich i 100 g (stosunek kwas:próbka 1:1) 70% kwasu siarkowego zostały dokładnie wymieszane do wytworzenia czarnej pasty. Temperaturę w trakcie przez 20 minut mieszania utrzymywano na poziomie około 30°C. Następnie mieszaninę reakcyjną dodano do wody podgrzanej do 88°C tak, aby stosunek woda/ciało stałe wynosił 5:1 i stężenie kwasu siarkowego około 12%. Następnie szlam ogrzewano przez 2-3 godziny w temperaturze około 100°C celem zakończenia procesu hydrolizy. Po hydrolizie,

182 114 ciekły hydrolizat i pozostające ciała stałe zostały rozdzielone i analizowane na zawartość węglowodanów i metali ciężkich.

Analiza ciał stałych pozostałych po hydrolizie

Stała pozostałość otrzymana po hydrolizie była poddana analizie na zawartość celulozy, ligniny i popiołu wyżej opisaną metodą. Wyniki przedstawiono w tabeli 5.

Tabela 5

Celuloza, %	Lignina, %	Popiół, %
7	49	44

Wyniki te dobitnie wykazują że warunki hydrolizy według obecnego wynalazku są wystarczające do znacznego obniżenia zawartości celulozy w składniku celulozowym stałych odpadów miejskich i/lub szlamie kanalizacyjnym.

Analiza ciekłego hydrolizatu

Ciekły hydrolizat zobojętniono określoną objętością wodorotlenku sodowego. Neutralna próbka była następnie analizowana na zawartość glukozy za pomocą analizatora glukozy YSI model 20. Wyniki tego badania wykazują że hydrolizat zawierał około 10% cukru (skorygowany do rozcieńczenia). Teoretyczna wydajność cukru wynosi 10,4%. Błąd analizy i rozkład części glukozy prawdopodobnie jest odpowiedzialny za tę różnicę.

Analiza hydrolizatu i składnika nierozpuszczalnego na zawartość metali ciężkich

Pierwotną próbkę kompozytową stałych odpadów miejskich, ciała stałe pozostałe po hydrolizie i hydrolizat (zawartość metali ciężkich w hydrolizacie w stosunku do suchej masy) analizowano celem określenia poziomu zawartości miedzi, cynku, chromu, niklu i żelaza. Wyniki tej analizy przedstawiono w tabeli 6.

Tabela 6

Metal	MSW (ppm)1	Hydrolizat (ppm)1	Składnik nierozpuszczalny hydrolizatu (ppm)1
Miedź	18	0,94	50
Cynk	140	23	39
Nikiel	10	2,1	7,1
Żelazo	2300	480	1100
Chrom	12	4,0	17

W stosunku do suchej masy. MSW - stałe odpady miejskie

Pierwotny surowiec stałych odpadów miejskich, przed hydrolizą zawierał zbliżone do oczekiwanego poziomy metali ciężkich. Jednakże, nieoczekiwanie, nierozpuszczalna pozostałość otrzymana po etapie hydrolizy zawierała znacznie większe stężenie metali ciężkich niż oczekiwano, bazując na analizach z wcześniejszego etapu. Podczas gdy autorzy obecnego wynalazku nie zamierzają się ograniczać żadną szczegółową teorią okazuje się, że pozostałości stałe mogąbyć częściowo utleniane podczas reakcji hydrolizy i przekształcają się w słabo aktywne żywice jonowymienne wiążące metale ciężkie. Pozostałości zatrzymują ponad 90% miedzi, 55% chromu i 20-30% cynku, niklu i żelaza. Ponadto, należy oczekiwać, że większość metali ciężkich z hydrolizatu wypłynie ze strumieniem kwasu podczas rozdzielania kwas/cukier, dalej obniżając zawartość metali ciężkich. Próbka traktowana sposobem jonowymiennym, w którym zasadniczo wszystkie metale ciężkie są usuwane, posiada około 90% miedzi,

182 114 około 55% chromu i około 20-30% cynku, niklu i żelaza zatrzymanych w składniku nierozpuszczalnym.

Przykład 3

Wpływ metali ciężkich na hydrolizę

Następująca metoda została użyta celem określenia czy dołączenie Cu, Zn, Cr, Ni i Fe do regenerowanego kwasu wpłynie na hydrolizę składnika celulozowego w stałych odpadach miejskich i/lub szlamie kanalizacyjnym. Szarpie bawełniane, materiał celulozowy, który nie zawiera żadnych metali ciężkich, był hydrolizowany według metody określonej powyżej, z tą różnicą, że siarczany Cu, Zn, Cr, Ni i Fe zostały dodane do 70% kwasu, w stężeniach 20-krotnie większych niż oczekiwane w oparciu o dane przedstawione w tabeli 6. Konwersja celulozy do glukozy była mierzona i porównywana z konwersją uzyskaną bez dodatku metali ciężkich (próbka kontrolna). Reakcje przeprowadzano parami i procentowy stopień konwersji celulozy do glukozy dla próbek zawierających metale ciężkie wynosił 85% i 87% w porównaniu z 86% i 87% dla próbek kontrolnych. Wyniki tych eksperymentów wykazują, że stężenia metali ciężkich do 20 razy przekraczające spodziewane w ciekłym hydrolizacie stałych odpadów miejskich nie wpływają istotnie na hydrolizę.

Na podstawie tych wyników, jest oczywiste, że etap wstępnej obróbki, którego celem jest usunięcie ciężkich metali z odpadów miejskich i szlamu kanalizacyjnego, jest nie zawsze konieczny, aby uniknąć skażenia metalami ciężkimi, ponieważ metale ciężkie normalnie występujące w surowcu mogą być w znacznym stopniu usunięte ze stałą pozostałością, powstającą w czasie etapu hydrolizy. Jednakże, w przypadku próbek stałych odpadów i/lub szlamu kanalizacyjnego, posiadających wysokie poziomy skażenia metalami ciężkimi, może być konieczna wstępna obróbka surowca celulozowego lub hydrolizatu przed fermentacją, jak opisano.

Przykład 4

Usuwanie metali ciężkich z hydrolizatu przed fermentacją

Obecność nadmiernych ilości metali ciężkich w hydrolizacie może oddziaływać na proces fermentacji lub zanieczyszczać wytwarzany kwas mlekowy. Dlatego też, w szczególnym przypadku, kiedy zostanie wykryta obecność nadmiernych ilości metali ciężkich w hydrolizacie, następująca procedura może być wykorzystana do ich usunięcia.

Do hydrolizatu dodaje się wapno, do osiągnięcia pH około 10,5-11. Gips i nadmiar wapna odfiltrowuje ze szlamu i mierzy stężenie metali ciężkich w hydrolizacie. Ilość metali ciężkich w hydrolizacie uległa zmniejszeniu, zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 7.

Tabela 7

Metal	Początkowe, ppm	Końcowe, ppm	Zmiana, %
Miedź	0,94	0,19	80
Nikiel	2,1	1,5	29
Chrom	4	0,4	90
Żelazo	480	66	86

Wyniki przedstawione w tabeli 7 dowodzą, że dodatek wapna skutecznie obniża stężenie metali ciężkich w hydrolizacie. Należy również podkreślić, że miedź i chrom są usuwane w 80%-90% w wyniku dodania wapna. Dlatego, jeśli otrzymany hydrolizat, jak pokazano w tabeli 7, zawiera wystarczająco duże stężenie metali ciężkich, aby istotnie blokować proces fermentacji lub zanieczyszczać wytwarzany kwas mlekowy, dodatek wapna rozwiąże ten problem.

Przykład 5

Usuwanie metali ciężkich z pozostałości otrzymanych po hydrolizie

W razie potrzeby, przed spalaniem można zastosować następującą procedurę celem obniżenia stężeń metali ciężkich towarzyszących nierozpuszczalnemu składnikowi. Składnik nierozpuszczalny zebrano i przemyto roztworem 1% NaCl, w temperaturze pokojowej. Po

182 114 przemyciu, nierozpuszczalny składnik oddzielono od roztworu NaCl i zmierzono ilość towarzyszących metali ciężkich. Ilość metali ciężkich towarzyszących nierozpuszczalnemu składnikowi uległa zmniejszeniu zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 8.

Tabela 8

Metal	Początkowe, ppm	Końcowe, ppm	Zmiana, %
Miedź	50	13	74
Nikiel	7,1	2,9	59
Chrom	17	5,3	69
Żelazo	1100	260	76

Wyniki te dowodzą że poziom metali ciężkich towarzyszących nierozpuszczalnemu składnikowi otrzymanemu po hydrolizie może być obniżony wskutek przemywania roztworem soli, przed spalaniem jako paliwo.

Przykład 6

Oddzielanie cukrów od kwasu siarkowego

W następującym przykładzie do rozdziału cukrów od kwasu siarkowego z roztworu 4,5% (wagowo) cukru//4,2% (wagowo) kwasu stosowano ISEP LC200 wykorzystujący żywicę Finex CS16G, o średnim rozmiarze 310 mikrometrów, uzyskany z Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland FL.

Objętość żywicy wynosiła 0,035 m³. Wielkość strumienia roztworu cukier/kwas wynosiła 0,082 BV (objętości złoża)/godzina. Żywicę przemyto 6,25 1 wody/1 strumienia. Uzyskano następujące wyniki:

Tabela 9

	Produkt-cukier	Produkt-kwas
Odzyskanie	99,87%	96,08%
Czystość	95,5%	99,88%
Stężenie	4,0%	4,25%

Tak więc, sprzęt ISEP jest w stanie skutecznie oddzielić cukry od kwasu siarkowego, pozwalając zawrócić regenerowany kwas siarkowy do procesu.

Przykład 7

Analiza ligniny i gipsu otrzymanych w procesie hydrolizy

W celu określania fizycznych i chemicznych właściwości ligniny i gipsu wytworzonych w trakcie procesu hydrolizy, typowe próbki stałych odpadów miejskich przesortowano, rozdrobniono i zhydrolizowano. Otrzymaną ligninę poddano analizie według EPA i ASTM testów standardowych, aby określić jej charakterystykę chemiczną i fizyczną zapłonu przedwczesnego i następczego. Tam, gdzie zaznaczono, ligninę analizowano według Toxicity Characteristic Leaching Procedurę (TCLP), która obejmuje 18 godzinną ekstrakcję próbki, zarówno kwasem octowym jak i roztworem octanu sodowego i kolejną analizę wyługowania na zanieczyszczenia, a w tym metale, pestycydy, średnio lotne związki organiczne. Szczegóły TCLP są zebrane w Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods, EPA Publication SW-846. Wyniki tej analizy zamieszczono w tabeli 10.

182 114

Tabela 10

Próba	Wynik1
Ogólnie
pH ekstraktu2 TCLP	4,91
pH fluidalnego ekstraktu TLCP	1
Metale
Arsen, TCLP ekstrahowalny	0,11 mg/l
Bar, TCLP ekstrahowalny	1,35 mg/l
Kadm, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/l
Chrom	2,2 ppm
Chrom, TCLP ekstrahowalny	0,13 mg/l
Miedź	58 ppm
Ołów	11 ppm
Ołów, TCLP ekstrahowalny	0,11 mg/l
Rtęć, TCLP ekstrahowalny	0,0002 mg/l
Nikiel	<0,7 ppm
Selen, TCLP ekstrahowalny	0,07 mg/l
Srebro, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/l
Cynk	2,4 ppm
Substancje lotne
Benzen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
Czterochlorek węgla, TCLP ekstrahowalny	0,.001 mg/l
Chlorobenzen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
Chloroform, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
1,4-Dichlorobenzen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
1,2-Dichlorobenzen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
1,1 -Dichloroetylen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l
Metyloetyloketon, TCLP ekstrahowalny	0,003 mg/l
Tetrachloroetylen, TCLPekstrahowalny	0,001 mg/l
Trichloroetylen, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/l

182 114

Próba	Wynik1
Chlorek winylu, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/1
Substancje nielotne
o-Krezol, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/l
m,p-Krezol, TCLP ekstrahowalny	0,10 mg/1
2,4-Dinitrotoluen, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
Heksachlorobenzen, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
Heksachlorobutadien, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
Heksachloroetan, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
'Nitrobenzen, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
Pentachlorofenol, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
Pirydyna, TCLP ekstrahowalny	0,10 mg/1
2,4,5-Trichlorofenol, TCLP ekstrahowalny	0,05 mg/1
2,4,6-Trichlorofenol, TCLP ekstrahowalny	0,03 mg/l
Pestycydy
Chlordan, TCLP ekstrahowalny	0,001 mg/1
Endrin, TCLP ekstrahowalny	0,0002 mg/1
Heptachlor, TCLP ekstrahowalny	0,0002 mg/l
Epoksyheptachlor, TCLP ekstrahowalny	0,0001 mg/1
Lindan, TCLP ekstrahowalny	0,0001 mg/1
Metoksychlor, TCLP ekstrahowalny	0,0003 mg/1
Toksafen, TCLP ekstrahowalny	0,00005 mg/l
Herbicydy
2,4-D, TCLP ekstrahowalny	0,010 mg/1
2,4,5-TP (Silvex), TCLP ekstrahowalny	0,010 mg/1
Różne
Ciała stałe w próbce	100,00%
PCB, całkowity	1 ppm
Analiza suchej masy, dane podstwowe
Popiół, suchy	20,86%

182 114

Próba	Wynik1
Ciepło spalania, sucha próbka	10564BTU/lb
Węgiel, związany, sucha próbka	18,91%
Substancje lotne, sucha próbka	60,23%
Siarka, sucha próbka	0,66%
Analiza wyjściowej próbki, dane podstawowe
Wilgoć, całkowita	64,19%
Popiół, wyjściowa próbka	7,47%
Ciepło spalania, wyjściowa próbka	37835BTU/lb
Węgiel, wyjściowa próbka	6,77%
Substancje lotne, wyjściowa próbka	21,57%
Siarka, wyjściowa próbka	0,24%
Analiza elementarna, próbka spalona
Aluminium, próbka spalona	17,10%
Wapń, próbka spalona	1,64%
Żelazo, próbka spalona	1,03%
Magnez, próbka spalona	0,90%
Mangan, próbka spalona	0,03%
Potas, próbka spalona	0,56%
Krzem, próbka spalona	24,06%
Sód, próbka spalona	1,62%
Siarka, próbka spalona	0,10%
Tytan, próbka spalona	3,57%
Analiza tlenkowa, próbka spalona
Tlenek glinu (A12O3), próbka spalona	32,32%
Tlenek wapnia (CaO), próbka spalona	2,30%
Tlenek żelaza (Fe2O3), próbka spalona	1,47%
Tlenek magnezu (MgO), próbka spalona	1,49%
Tlenek manganu (MnO2), próbka spalona	0,04%
Tlenek potasu (K2O), próbka spalona	0,67%

182 114

Próba	Wynik1
Tlenek krzemu (SiO2), próbka spalona	51,49%
Tlenek sodu (Na2O), próbka spalona	2,19%
Trójtlenek siarki (SO3), próbka spalona	0,25%
Tlenek tytanu (TiO2), próbka spalona	5,96%
Suma tlenków, próbka spalona	98,18%
Ogólnie
Lignina i taniny (rozpuszczalne w wodzie)	0,13%
Ciepło spalania, próbka bez popiołu i wilgoci	13348BTU/lb

'Dane w procentach wagowych.

Wyniki przedstawione w tabeli 10 wykazują, że lignina otrzymana według tej procedury hydrolizy posiada akceptowalne poziomy zanieczyszczeń i zaskakująco wysoki indeks kaloryczności (J/g). Zatem lignina uzyskana z obróbki składnika celulozowego zawartego w stałych odpadach miejskich i/lub szlamie kanalizacyjnym przedstawia sobą wartościowy zasób paliwa.

Otrzymany gips również poddano analizom według standardów EPA i ASTM. Wyniki tych analiz, przedstawione w tabeli 11, pokazują, że otrzymany gips nadaje się do zastosowania jako dodatek do materiałów konstrukcyjnych lub innych właściwych celów.

Tabela 11

Analiza	Procent wagowy
Wilgoć	10,2
Popiół	83,9
Siarka	16,9
Metale	Ppm
Ołów	38
Miedź	9,5
Nikiel	21
Chrom	40
Cynk	82

Przykład 8

Otrzymywanie kwasu mlekowego ze stałych odpadów miejskich

Cały proces według wynalazku przedstawiono szczegółowo w następującym przykładzie.

Silos zasobnikowy surowca 1A

Opis:

Stacje otrzymują strumień zasilający zawierający 85%-90% czystego materiału organicznego. Materiał, jaki może być zastosowany jako surowiec zawiera obrobione odpady bawełniane, ściętą trawę, pulpę papierową, resztki tekstylnych toreb domowych, odpady rolnicze, odpady buraków cukrowych, odpady trzciny cukrowej, składnik celulozowy stałych odpadów komunalnych i szlam kanalizacyjny oraz inne podobne surowce posiadające pożądany skład organiczny. Składnik celulozowy w stałych odpadach miejskich lub inny surowiec zawierający duże fragmenty zostaje rozdrobniony do wielkości poniżej 5 cm lub (1,5 x 5 cm).

182 114

Zależnie od surowca, każdy silos przechowuje około 25 ton materiału, co odpowiada zaopatrzeniu na dwa i pół dnia (2 i 1/2). Materiał, który musi być wstępnie obrabiany rozcieńczonym kwasem siarkowym, zostaje zmagazynowany w silosie 1A; materiał nie wymagający wstępnej próbki zostaje zmagazynowany w silosie IB.

Wprowadzanie:

Uzupełnianie przeprowadza się w miarę potrzeby. Zespół wytwarzania kwasu mlekowego jest zaprojektowany do przetwarzania 10 ton surowca dziennie. Gdy silos otrzymuje materiał w procesie okresowym, przeciętna szybkość dostarczania wynosi 18,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Materiał do zbiornika pomiarowego 18,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Silos zasobnikowy surowca jest zbudowany z modułów o wysokości 3 m. Moduły są skonstruowane z arkuszy spawanej stali o grubości 12, łączonych ze sobą śrubami zależnie od wymaganej pojemności.

Każdy silos posiada przeciętnie 2-1/2 dniową zdolność magazynową (stosując 236,7 kg/rn jako standard). Pojemność przechowywania może ulegać zmianie w zależności od surowca obecnego w silosie.

Zbiornik pomiarowy 2

Opis:

Materiał z silosa zasobnikowego surowca 1A odmierzany jest z szybkością 18,9 kg na minutę do komory wstępnej 3 przez układ o zmiennej szybkości (materiał z silosa zasobnikowego IB nie wymaga wstępnej obróbki). Zbiornik pomiarowy precyzyjnie reguluje wielkość strumienia surowca wysyłanego do komory wstępnej 3.

Wprowadzanie:

Materiał z silosa zasobnikowego surowca LA: 18,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Materiał do komory wstępnej: 18,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Zbiornik pomiarowy jest skonstruowany z arkuszy spawanej blachy stalowej o grubości 12 i posiada lej samowyładowczy ze ślimakowym systemem transportowym dla zapewnienia jednostajnego przepływu do komory wstępnej 3.

Zbiornik pomiarowy posiada przybliżoną pojemność 23,5 m³ (1/2 dnia, przy 236,7 kg/m³ jako standardowej gęstości).

Pojemność magazynowa może zmieniać się w zależności od surowca obecnego w silosie.

Komora wstępna 3

Opis:

Surowiec odmierzany jest do komory wstępnej z szybkością 18,9 kg na minutę. Rozcieńczony kwas siarkowy (l%-2% stężenie) dostarczany jest z naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 w temperaturze 40-100°C do komory z szybkością 115 kg na minutę, mieszając się natychmiast z surowcem. Stosunek mieszania wynosi około 4:1 do 6:1 kg kwasu siarkowego o stężeniu l%-2% na każdy kg surowca). Podczas ciągłego procesu zasilania, utrzymywany jest 10 minutowy czas retencji w komorze podczas mieszania, aby zapewnić usunięcie metali ciężkich z surowca. Traktowany surowiec jest odmierzany w sposób ciągły do wstępnej prasy śrubowej 5A z szybkością 132,1 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Surowiec: 18,9 kg/minutę (8 godzin dziennie 5 dni/tydzień)

Rozcieńczony kwas (l%-2%): 115 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Materiał do wstępnej prasy śrubowej 5A: 132,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Komora wstępna posiada transporter ślimakowy, uszczelniony. Komora zbudowana jest z materiałów odpornych na kwasy i uszczelnień odpornych na korozję. Transportowany matę

182 114 riał posiada 10 minutowy czas retencji w komorze wstępnej i ma odpowiednie gabaryty (około 6 m długości).

Komora wstępna posiada przybliżoną pojemność 1,9 m³ (1892 litry), pojemność może zmieniać się w zależności od surowca obecnego w silosie.

Naczynie zasobnikowe rozcieńczonego kwasu siarkowego 4

Opis:

Zasobnik na rozcieńczony kwas siarkowy (stężenie l%-2%). Rozcieńczony kwas siarkowy jest przetłaczany do komory wstępnej 3 z szybkością 115 kg na minutę. Odzyskany, rozcieńczony kwas siarkowy, zawrócony ze wstępnej prasy śrubowej 5A powraca z szybkością 84,9 kg na minutę (zakładając usunięcie 75% wilgoci). Naczynie zasobnikowe rozcieńczonego kwasu siarkowego wyposażone jest w zawór świecowy w celu usuwania części roztworu i przetłaczania go z szybkością 12,4 kg/minutę, do naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8. Naczynie zasobnikowe rozcieńczonego kwasu siarkowego jest zaprojektowane do magazynowania około 30,3 tysięcy litrów.

Wprowadzanie:

Odzyskany rozcieńczony kwas: 84,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Uzupełniający rozcieńczony kwas: 16,3 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Uzupełniająca woda: 24,5 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciecz do komory wstępnej 3:115 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Ciecz do naczynia neutralizującego rozcieńczonego kwasu siarkowego/wapna 8: 12,4 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Naczynie zasobnikowe rozcieńczonego kwasu siarkowego jest skonstruowane z żywicy premium/izo. odpornej na kwasy, z górnym i bocznym chodnikiem obchodowym i drabiną pokrytą warstwą epoksydową bez klatki.

Naczynie rozcieńczonego kwasu siarkowego posiada pojemność 30,72 m³.

Wstępna prasa śrubowa 5A

Opis:

Zneutralizowany strumień zasilający jest wyładowywany do wstępnej prasy śrubowej z szybkością 132,1 kg na minutę z komory wstępnej 3. Kontrolowane tempo kompresji pozwala usunąć 60%-80% rozcieńczonego kwasu siarkowego z szybkością około 84,9 kg na minutę (zakładając usunięcie 75% wilgoci). Następnie, rozcieńczony kwas siarkowy jest zawracany do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu 4 w celu ponownego użycia. Działanie prasy śrubowej zgniata ciała stałe, które są następnie proszkowane i transportowane do 'wtórnej prasy śrubowej 5B przez mieszający transporter ślimakowy zaopatrzony we wlot wody, zapewniający przemywanie w trakcie przenoszenia do wtórnej prasy śrubowej 5B.

Wprowadzanie:

132,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciecz do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego: 84,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Ciała stałe do wtórnej prasy śrubowej: 47,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Pierwotna prasa śrubowa jest skonstruowana z materiałów odpornych na korozję i powinna posiadać czas retencji około 10 minut. Wymagane jest oddzielenie minimum 60% cieczy.

Wtórna prasa śrubowa 5B

Opis:

Strumień zobojętnionego surowca jest transportowany z pierwotnej prasy śrubowej 5A do wtórnej prasy śrubowej z szybkością 47,1 kg na minutę. Woda jest przetłaczana z naczynia magazynującego wodę 29B na transporter ślimakowy z szybkością 84,9 kg na minutę i mieszana z ciałami stałymi ze wstępnej prasy śrubowej 5A. Zmieszanie ciał stałych i wody zapewnia usunięcie ostatnich resztek kwasu siarkowego z materiału stałego. Wtórna prasa śrubowa prasuje mieszaninę zapewniając usunięcie 60%-80% wody z szybkością około 84,9 kg

182 114 na minutę. Woda jest następnie zawracana do naczynia magazynującego wodę 29B. Działanie wtórnej prasy śrubowej zgniata ciała stałe, które są następnie proszkowane i transportowane do suszami 6.

Wprowadzanie:

Ciała stałe z pierwotnej prasy filtracyjnej 5A: 47,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Woda z naczynia magazynującego wody 29B: 84,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciała stałe do suszarni 6: 47,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Woda do naczynia magazynującego wodę 29B: 84,9 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Wtórna prasa śrubowa jest skonstruowana z materiałów odpornych na korozję i powinna posiadać czas retencji około 10 minut. Wymagane jest oddzielenie minimum 60% cieczy.

Suszarnia 6

Opis:

Z wtórnej prasy śrubowej 5B materiał jest otrzymywany z szybkością około 47,1 kg na minutę o zawartości około 30%-50% wilgoci. Suszarnia cechuje się przepływem i pojemnością, zapewniającymi szybkość 4,00 ton na godzinę, i daje produkt o zawartości wilgoci około 5%-10%. Wysuszony materiał posiada lekką, puszystą konsystencję. Wysuszony materiał jest następnie pneumatycznie transportowany do zbiornika zasobnikowego obrobionego surowca 7.

Wprowadzanie:

Ciała stałe z wtórnej prasy śmbowej 5B: 47,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciała stałe do zbiornika zasobnikowego surowca przetworzonego 7: 20,4 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Straty cieczy w procesie suszenia: 26,8 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Przerób 4,00 tony na godzinę.

Utrzymanie zaprojektowanych zmiennych wymaganych odnośnie powietrza, temperatury i czasu retencji dla właściwych zakresów suszenia i chłodzenia.

Możliwość regulowania powietrza za pomocą wielostopniowych wentylatorów, śluz powietrznych i wewnętrznych przewodów.

Tkana lub szczelinowa płyta osłonowa zaprojektowana odpowiednio do mieszaniny produktów.

Standardowa konstrukcja (wykonanie jak dla przemysłu spożywczego nie jest wymagane).

Dwu przejściowe wykonanie z w pełni kontrolowanymi strefami suszenia, mieszania produktów w celu uzyskania jednorodności i kontrolowania strat ciepła.

Zbiornik zasobnikowy przetworzonego surowca 7_

Opis:

Przetworzony surowiec jest pneumatycznie transportowany z suszarni 6 do zbiornika zasobnikowego z szybkością 20,4 kg na minutę. Zbiornik jest zaprojektowany do magazynowania 25 ton surowca (około dwa i pół (2-1/2) dziennego zasilania). Materiał jest odmierzany precyzyjnie do układu hydrolizującego 12 z szybkością 12,6 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Ciała stałe z suszami 6: 20,4 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciała stałe do układu hydrolizującego 12: 12,6 kg/minutę (24 godzin na dzień, 5 dni/tydzień, ewentualnie godzina funkcjonowania i godzina postoju).

Charakterystyka:

Zbiornik zasobnikowy surowca przetworzonego jest skonstruowany z odpornych na korozję, spawanych arkuszy stalowych o grubości 12 i posiada pojemność magazynową wystarczającą na 2-1/2 dnia (przyjmując 236,7 kg/m³ jako standard).

182 114

Pojemność magazynowa może być różna zależnie od gęstości surowca obecnego w zbiorniku. W zbiorniku utrzymuje się poziom wilgoci 5% do 10%, wymagany w surowcu.

Naczynie neutralizacyjne rozcieńczonego kwasu siarkowego 8

Opis:

Roztwory metali ciężkich i drobny osad na dnie naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4. Rozcieńczony kwas siarkowy (stężenie l%-2%) razem z zanieczyszczeniami jest przetłaczany z dołu naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 do naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego z szybkością 12,5 kg na minutę. Tygodniowy zbiór zanieczyszczonego roztworu kwasu zadaje się 462 kg wapna. Wapno reaguje z kwasem, wychwytując metale ciężkie i tworząc gips. Ciecz jest przetłaczana do gipsowej prasy taśmowej 10 z szybkością 64,7 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Roztwór z naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4: 12,5 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Wapno ze zbiornika wapna 9: 462 kg wapna jest ręcznie dodawane do naczynia raz w tygodniu. Chociaż całe 462 kg jest dodane jednorazowo, przeciętnie wapno jest dodawane z szybkością 0,95 kg/minutę (8 godzin dziennie, 1 dzień w czasie weekendu).

Odbieranie:

Roztwór do gipsowej prasy taśmowej W: 64,7 kg (8 godzin dziennie, 1 dzień w czasie weekendu).

Charakterystyka:

Z żywicy premium/izo., górny i boczny chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową (bez klatki) o pojemności 30,3 tysiące litrów, o rozmiarach 3,140 m średnica wewnętrzna x 5 m wysokości, płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Zbiornik wapna 9

Opis:

Naczynie to magazynuje wapno do okresowej neutralizacji i wychwytywania metali ciężkich z rozcieńczonego kwasu siarkowego. Wapno, zarówno w postaci ciekłej czy suchej, jest ręcznie dodawane do naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8 z przeciętną szybkością 0,95 kg na minutę (462 kg na tydzień).

Wprowadzanie:

Wapno: uzupełniane w razie potrzeby.

Odbieranie:

Wapno do naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8: 462 kg suchego wapna jest ręcznie dodawane do naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8 raz w tygodniu. Podczas gdy całe 462 kg jest dodane jednorazowo, przeciętnie wapno jest dodawane z szybkością 0,96 kg/minutę (8 godzin dziennie, 1 dzień w czasie weekendu).

Charakterystyka:

Jeśli wapno jest dostarczane bez opakowania, zbiornik magazynuje 680 kg wapna w postaci suchej, z ręcznie obsługiwanym zsypem wyładowczym.

Jeśli jest kupowane w workach, można nie stosować zbiornika a worki suchego wapna układać na paletach.

Gipsowa prasa taśmowa 10

Opis:

Do gipsowej prasy taśmowej ciecz jest pompowana z naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8 z szybkością 64,7 kg na minutę. Gips jest oddzielany od zobojętnionej cieczy i transportowany do naczynia magazynującego z szybkością 1,8 kg na minutę. Zobojętniona ciecz jest przetłaczana z szybkością 61,9 kg na minutę do naczynia zasobnikowego zobojętnionej wody 11.

Wprowadzanie:

Roztwór z naczynia neutralizacyjnego rozcieńczonego kwasu siarkowego 8: 64,7 kg/minutę (8 godzin dziennie, 1 dzień w czasie weekendu).

Odbieranie:

Gips: 1,8 kg/minutę (8 godzin dziennie, 1 dzień w czasie weekendu).

182 114

Woda do naczynia zasobnikowego zobojętnionej wody 11: 62,9 kg/minutę (8 godzin na dzień, 1 dzień w czasie weekendu).

Charakterystyka:

Wysokociśnieniowa prasa taśmowa z zaciskowymi walcami do odwadniania zobojętnionej mieszaniny i oddzielania wody od gipsu. Wytwarza produkt o zawartości wilgoci około 50%.

Naczynie zasobnikowe zobojętnionej wody 11

Opis:

Przefiltrowana ciecz z naczynia zasobnikowego wody 29A i gipsowej prasy taśmowej jest wydalana do naczynia zasobnikowego zobojętnionej wody, gdy zachodzi potrzeba utrzymywania poziomu rozcieńczonego kwasu siarkowego niezbędnego w procesie wstępnej obróbki. Naczynie zasobnikowe zobojętnionej wody ma pojemność 11.400 litrów.

Wprowadzanie:

Woda z gipsowej prasy taśmowej JO: 61,9 kg/minutę (8 godzin na dzień, 1 dzień w czasie weekendu).

Woda z naczynia zasobnikowego wody 29A: 12 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Woda do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4: 24,5 kg/minutę (8 godzin na dzień, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Żywica izoftalowa, górny i boczny chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową (bez klatki), wymiarowany na magazynowanie 30.300 litrów o wymiarach nominalnych 2,29 m średnica wewnętrzna x 3 m wysokości. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Układ do hydrolizy (hydrolizer) 12

Opis:

Celem układu hydrolizującego jest przekształcanie stałego surowca w celulozę i hemicelulozę. Surowiec jest odmierzany z każdego naczynia zasobnikowego 7 lub IB z szybkością 12,6 kg na minutę. Stężony kwas siarkowy (stężenie 70%) jest automatycznie podawany do hydrolizera z szybkością 12,6 kg na minutę, z naczynia magazynującego stężony kwas siarkowy 30. W systemie ciągłego zasilania surowcem, surowiec i kwas są mieszane w sposób ciągły przy czasie retencji około 10 minut. Te dwa materiały tworzą żel, który jest przekazywany z hydrolizera z szybkością 25,2 kg na minutę do reaktora grzewczego 13. Hydrolizer jest automatycznie przemywany wodą o temperaturze 88°C celem umycia jednostki i przekazania pozostałości do reaktora grzewczego. Zajmuje to około godziny, odmierzenie surowca do systemu hydrolizy, przemycie układu i napełnienie reaktora grzewczego 13. Układ hydrolizujący funkcjonuje jedną godzinę i napełnia jedno naczynie grzewcze. Układ ten następnie pozostaje na biegu jałowym przez godzinę, zanim rozpocznie się ponowny proces i napełnianie drugiego naczynia grzewczego.

Wprowadzanie:

Surowiec ze zbiornika zasobnikowego 2 lub IB: 12,6 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Stężony kwas siarkowy z naczynia magazynującego stężony kwas siarkowy 30:12,6 kg/minutę (24 godzin na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Odbieranie:

Żel do reaktora grzewczego 13: 25,2 kg/minutę (24 godzin na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Charakterystyka:

Układ hydrolizy ma uszczelniony transporter ślimakowy.

Komora jest skonstruowana z materiałów kwasoodpomych i uszczelek odpornych na korozję.

Materiał transportowany ma 10 minutowy czas retencji w układzie hydrolizy i odpowiednie wymiary (około 4,5 m długości).

Układ hydrolizy ma pojemność około 25,2 kg/minutę.

182 114

Reaktory (ilość 2) 13

Opis:

Każdy reaktor funkcjonuje niezależnie, jest zbudowany z żywic polietylenowych i zwymiarowany na 4750 litrów każdy (około 1,8 m średnicy, 2 m wysokości). Każdy reaktor jest wyposażony w mieszadła, urządzenie grzejne do utrzymywania temperatury około 95°C-99°C, wymaganej dla reakcji. Każdy reaktor jest pokryty izolacją poliuretanową o 5 cm grubości celem zminimalizowania strat ciepła. Hydrolizowany materiał jest umieszczony w 2875 litrach wody o temperaturze 88°C. Woda dopływa do reaktora z podgrzewacza wody 32 z szybkością 50,3 kg na minutę (50,3 litra na minutę). Stosunek składników w reaktorze grzewczym wynosi od dwóch do czterech części wody, na jedną część 70% stężonego kwasu siarkowego i jedną części surowca. Czas przebywania w reaktorze wynosi 2 godziny, plus jedna godzina czasu napełniania i jedna godzina czasu opróżniania. Celem dwugodzinnego czasu przebywania jest dalsze pocięcie materiału surowcowego i przekształcenie celulozy w cukry. Na końcu dwugodzinnego czasu przebywania, reaktor opróżnia się z szybkością 75,5 kg na minutę do naczynia magazynującego #1 (14). Po opróżnieniu, naczynie jest gotowe do przyjęcia produktu z układu hydrolizy 12.

Wprowadzanie:

Żel z układu hydrolizy 12: 25,2 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Woda z podgrzewacza wody 32: 50,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Odbieranie:

Ciecz do naczynia magazynującego #1 14: 75,5 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Charakterystyka:

1,8 m średnica wewnętrzna x 2 m wysokości, żywica izo., dno wypukłe, stalowe nogi z 60 cm prześwitem, kołnierzowa góra z przykręconą śrubami dolną pokrywą, 18QA chodnik obiegowy, stalowy zespół wspornika mieszadła, urządzenie grzewcze do utrzymywania temperatury 88°C i izolacja poliuretanowa o grubości 5 cm.

Naczynie magazynujące #1 14

Opis:

Każdy reaktor jest opróżniany do tego zbiornika z szybkością 75,5 kg na minutę w ciągu jednej godziny. Ze względu na 2 godzinny czas przebywania w reaktorze grzewczym 13, powstaje jednogodzinna zwłoka pomiędzy napełnieniami naczynia magazynującego #1. Naczynie magazynujące #1 pozwala na schłodzenie materiału i umożliwia napełnienie reaktora grzewczego nowym materiałem. Zbiornik ma pojemność 2220 litrów, jest wykonany z polietylenu i nie posiada izolacji. Zbiornik jest wymiarowany na opróżnianie strumieniem o stałym przepływie 37,7 kg na minutę do prasy filtracyjnej 15.

Wprowadzenie:

Ciecz z reaktora 13: 75,5 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie 1 godzina pracy, 1 godzina postoju).

Odbieranie:

Ciecz do prasy filtracyjnej 15: 37,8 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

10,5 m średnica wewnętrzna x 20,8 m wysokości, żywica izo., 30° stożkowe dno, stalowe nogi z 60 cm prześwitem, kopulasta (zamknięta) góra z 18 QA chodnikiem obchodowym. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Prasa filtracyjna 15

Opis:

Materiał z naczynia magazynującego #1 14 jest przetłaczany do prasy filtracyjnej z szybkością 37,6 kg na minutę. Membranowa prasa filtracyjna jest wykorzystywana do usuwania zawieszonych ciał stałych z ciekłej mieszaniny. Otrzymane ciała stałe zawierają około 30 do 50% wilgoci i są doprowadzane z szybkością 2,4 kg na minutę do naczynia zasobniko

182 114 wego ligniny Ą w oczekiwaniu na przemywanie. Ciekły materiał z prasy jest przetłaczany z szybkością 35,3 kg na minutę do naczynia zasobnikowego kwasu regenerowanego 16.

Wprowadzanie:

Ciecz z naczynia magazynującego #1 14: 37,6 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciała stałe do naczynia zasobnikowego ligniny Ą: 2,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Ciecz do naczynia zasobnikowego kwasu regenerowanego 16: 35,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Membranowa prasa filtracyjna zdolna do przyjęcia 37,6 kg/minutę cieczy. Komplet z ramą prasy, układem kontroli PLC, misą na skropliny, wypełniona płytami membranowymi z kolektorem - automatycznym układem kontrolnym łącznie z panelem, okablowaniem, etc.

Naczynie zasobnikowe regenerowanego kwasu 16

Opis:

Ciecze z prasy filtracyjnej 15 są pompowane do naczynia zasobnikowego regenerowanego kwasu z szybkością 35,3 kg na minutę. Naczynie zasobnikowe kwasu regenerowanego umożliwia funkcjonowanie układu regeneracji kwasu 17 przez dwadzieścia cztery godziny na dobę i siedem dni w tygodniu (etap wstępnej obróbki i hydrolizy funkcjonuje pięć dni w tygodniu). Naczynie zasobnikowe regenerowanego kwasu jest zaprojektowane do magazynowania 71.800 litrów (ekwiwalent 2 dni) ciekłego produktu z układu regeneracji kwasu 17. Naczynie zasobnikowe o tych rozmiarach zapewnia funkcjonowanie układu regeneracji kwasu 17 podczas weekendów. Ciekły produkt jest przetłaczany do układu regeneracji kwasu z szybkością 25,3 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Ciecz z prasy filtracyjnej 15: 35,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Ciecz do układu regeneracji kwasu 17: 25,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

3,6 m średnica wewnętrzna x 7,25 m wysokości, żywica izo., górny i boczny chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Układ regeneracji kwasu 17

Opis:

Ciecze z naczynia zasobnikowego regenerowanego kwasu 16 są pompowane do układu regeneracji kwasu z szybkością strumienia 25,3 kg na minutę. Również woda jest przetłaczana do układu regeneracji kwasu, z naczynia zasobnikowego wody 29A z szybkością 53,4 kg na minutę. W układzie regeneracji kwasu, około 96-99% kwasu siarkowego oraz około 92-99% cukrów rozdzielane są na dwa oddzielne strumienie produktów. Roztwór kwasu siarkowego (obecnie 5% kwas siarkowy) jest pompowany z szybkością 52,6 kg na minutę do wyparki 18. O ile funkcjonuje wstępny proces obróbki, roztwór kwasu jest przetłaczany do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 z szybkością 16,3 kg na minutę i do wyparki z szybkością 36,2 kg na minutę. Roztwór cukru (o stężeniu do 9-12% cukru) jest pompowany z szybkością 26,3 kg na minutę do naczynia magazynującego #2 19, celem późniejszego wprowadzenia do filtra pracującego na zasadzie odwróconej osmozy 20.

Wprowadzanie:

Ciecz z naczynia zasobnikowego kwasu regenerowanego 16: 25,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Woda z naczynia magazynującego wodę 29A: 53,7 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór cukru do naczynia magazynującego #2 19: 26,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

182 114

Roztwór kwasu do wyparki 18: 52,6 kg/minutę (w godz. 8-24, 5 dni/tydzień i 24 godziny na dobę w weekend). Podczas 8 godzin funkcjonowania procesu wstępnej obróbki:

Wprowadzanie:

Ciecz z naczynia zasobnikowego regenerowanego kwasu 16: 25,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Woda z naczynia magazynującego wodę 29A: 53,7 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odprowadzenie:

Roztwór cukru do naczynia magazynowego #2 19: 26,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Roztwór kwasu do wyparki 18: 36,24 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Roztwór kwasu do naczynia zasobnikowego rozcieńczonego kwasu 4: 16,3 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

System jonowymienny zaprojektowany do obrabiania roztworu cukier/kwas/woda przez 24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień jest dostępny z Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model No., ISEP LC2000). Wykorzystywana jest silnie kwasowa żywica jonowymienna (Finex SC16G, rozmiar ziarna 310 mikrometrów) dostępna z Advanced Separation Technologies.

Wyparka 18

Opis:

Roztwór kwasu pompowany jest z szybkością 52,6 kg na minutę z układu regeneracji kwasu 17. Woda jest odparowywana z kwasu siarkowego, zapewniając przywrócenie 70% stężenia kwasu (jego stan pierwotny). Stężony kwas jest pompowany z szybkością 3,8 kg na minutę do naczynia zasobnikowego stężonego kwasu siarkowego 30 do ponownego użycia. Odparowana woda jest wychwytywana i skraplana w wyparce i przetłaczana z szybkością 48,9 kg na minutę do naczynia zasobnikowego wody 29 do ponownego użycia w układzie. Podczas 8 godzin pracy procesu wstępnej obróbki, następujące objętości przechodzą przez tę stację: 1) wprowadzany roztwór kwasu: 36,2 kg na minutę, 2) odbiór stężonego kwasu: 2,6 kg na minutę, 3) odbiór wody: 33,7 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Roztwór kwasu z układu regeneracji kwasu 17: 52,6 kg/minutę (w godzinach 8-24, 5 dni/tydzień i 24 godziny na dobę w weekendy).

Odbieranie:

Roztwór stężonego kwasu do naczynia zasobnikowego stężonego kwasu siarkowego 30: 3,8 kg/minutę (w godzinach 8-24, 5 dni/tydzień i 24 godziny na dobę w weekendy).

Woda do naczynia magazynującego wodę 29: 48,9 kg/minutę (w godzinach 8-24, 5 dni/tydzień i 24 godziny na dobę w weekendy).

Podczas 8 godzin pracy procesu wstępnej obróbki:

Wprowadzanie:

Roztwór kwasu z układu regeneracji kwasu 17: 36,24 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór stężonego kwasu do naczynia zasobnikowego stężonego kwasu siarkowego 30: 2,6 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Woda do naczynia zasobnikowego wody 29: 74,5 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Wyparka płytowa lub równorzędna do usuwania H2O z kwasu zawartego w strumieniu cieczy, przywracająca H2SO4 do stężenia minimum 70%.

Naczynie magazynujące #2 19

Opis:

Roztwór cukru jest przetłaczany z układu regeneracji kwasu 17 z szybkością 26,3 kg na minutę do naczynia magazynującego #2. Naczynie jest zaprojektowane do przyjmowania

182 114 roztworu cukier/woda z układu regeneracji kwasu 17 i zapewnia źródło ciągłego strumienia roztworu do filtru pracującego na zasadzie odwróconej osmozy 20. Roztwór cukru jest przetłaczany z naczynia magazynowego (pojemność 2250 litrów) do filtra o odwróconej osmozie z szybkością 26,3 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Roztwór cukru z układu regeneracji kwasu 17: 26,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór cukru do filtra o odwróconej osmozie 20: 26,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

1,22 m średnica wewnętrzna x 2 m wysokości. Żywica izo., płaskodenny, zamknięta góra, z 18QA chodnikiem obchodowym. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Filtr do odwróconej osmozy 20

Opis:

Roztwór cukru jest przetłaczany z naczynia magazynującego #2 19 do filtru pracującego na zasadzie odwróconej osmozy z szybkością 26,3 kg na minutę. Zadaniem filtra do odwróconej osmozy jest podwyższenie stężenia cukru w roztworze. Filtr podwyższa stężenie cukru od 1% cukru do około 20% cukru. Następnie roztwór cukru jest przetłaczany do amoniaku i układu regulującego pH z szybkością 15,4 kg na minutę. Wyekstrahowaną wodę pompuje się do naczynia magazynującego wodę 29A z szybkością 10,8 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Roztwór cukru z naczynia magazynowego #2 19: 26,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór cukru do amoniaku i układu regulującego pH 21 15,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Woda do naczynia magazynującego wodę 29A: 10,9 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

System ultrafiltracji zaprojektowany do zatężania roztworu cukier/woda.

Amoniak i układ regulujący pH 21

Opis:

Amoniak i układ regulujący pH jest złożony z naczynia zasobnikowego amoniaku oraz szeregu injektorów do wprowadzania amoniaku do roztworu cukru. Roztwór cukru jest przetłaczany do amoniaku i układu regulującego pH z szybkością 15,4 kg na minutę z filtra odwróconej osmozy 20. Dokładne ilości amoniaku są automatycznie wstrzykiwane do roztworu z przybliżoną szybkością 0,02 kg na minutę, przy rygorystycznie kontrolowanej wartości pH. Amoniak stabilizuje wartość pH na poziomie około sześciu jednostek (6), stwarzając bakteriom kwasu mlekowego środowisko, w którym reagują z cukrami. Cały proces zachodzi w roztworze przepływającym z szybkością 15,4 kg na minutę do układu wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego 22.

Wprowadzanie:

Roztwór cukru z filtru do odwróconej osmozy 20: 15,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Amoniak z naczynia zasobnikowego amoniaku: 0,045 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Wymagane uzupełnienie amoniaku: 219,2 kg/tydzień.

Odbieranie:

Roztwór cukier/amoniak do układu wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego 22: 15,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Jednostka, regulująca dokładnie wstrzykiwanie precyzyjnych ilości amoniaku do przepływającego strumienia cukru, wody i resztek kwasu. Jednostka zawiera czujniki utrzymywa

182 114 nia w równowadze pH do monitorowania poziomu pH, informujące sterowany injektor o potrzebie dodania właściwej ilości amoniaku do strumienia.

Układ wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego 22

Opis:

Układ wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego jest gotowym układem, podobnym do układu amoniaku i regulującego pH 21. Układ wstrzykiwania jest złożony z naczynia zasobnikowego bakterii kwasu mlekowego i rzędowego wstrzykiwacza dla wprowadzania bakterii kwasu mlekowego do roztworu cukier/amoniak. Roztwór cukru jest przetłaczany do układu wstrzykującego 15,4 kg/minutę z układu amoniaku i regulującego pH 21. Dokładne ilości bakterii kwasu mlekowego są automatycznie wstrzykiwane do roztworu z przybliżoną szybkością 0,38 kg na minutę. Cały proces wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego zachodzi w roztworze, przepływającym z szybkością 15,8 kg na minutę do naczynia magazynującego #3 23.

Wprowadzanie:

Roztwór cukier/amoniak z układu amoniaku i regulującego pH 21: 15,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Bakterie kwasu mlekowego z naczynia zasobnikowego: 0,38 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Wymagane uzupełnienie bakterii kwasu mlekowego: dotychczas nieokreślone. Jeśli wszystkie bakterie mogą być wychwytywane przez układ filtracyjny 25, bardzo niewielkie uzupełnienie bakterii będzie potrzebne.

Odbieranie:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie do naczynia magazynującego #3 23: 15,8 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Jednostka, kontrolująca wstrzykiwanie precyzyjnych ilości bakterii do przepływającego strumienia cukru i wody, celem fermentacji. Pojemność 3.780 litrów. 1,8 m średnica wewnętrzna x 1,65 m wysokości, żywica izo., płaskodenny, zamknięta góra, pokryta żywicą epoksydową drabina (bez klatki).

Naczynie magazynujące #3 23

Opis:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie jest przetłaczany do naczynia magazynującego #3 z układu wstrzykującego bakterie kwasu mlekowego 22 z szybkością 15,8 kg na minutę. Naczynie magazynujące jest zaprojektowane do przechowywania 11.340 litrów roztworu. Rozmiar naczynia magazynującego umożliwia napełnienie reaktora fermentacyjnego 24 całym zebranym roztworem w ciągu 12 godzin. Roztwór jest przetłaczany z naczynia magazynującego #3 do reaktora fermentacyjnego 24 z szybkością 31,7 kg na minutę przez 12 godzin.

Wprowadzanie:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie z układu wstrzykiwania bakterii 22: 15,9 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie do reaktora fermentacyjnego (odn. 24): 31,7 kg/minutę (12 godz./dzień, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Pojemność 11340 litrów, 2,25 m średnica wewnętrzna x 3 m wysokości, żywica premium/izo., z osłoną Nexus, posiadająca 0,61 m boczny i górny chodnik obchodowy oraz pokrytą żywicą epoksydową drabinę (bez klatki).

Reaktor fermentacyjny (ilość 3) 24

Opis:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie przetłaczany jest z naczynia magazynującego #3 (odn. 23) do reaktora fermentacyjnego z szybkością 31,7 kg na minutę. Reaktor fermentacyjny ma pojemność 25.000 litrów. Po napełnieniu reaktora fermentacyjnego, mieszanina jest ogrzewana do temperatury około 25 do 50°C celem rozpoczęcia fermentacji. Podczas procesu fermentacji, cukiy są przekształcane przez bakterie kwasu mlekowego w kwas mlekowy. Rozpoczęta reakcja generuje ciepło. W celu utrzymania temperatury w zakresie 25 do 50°C stosowana jest

182 114 wężownica schładzająca 27, która zabezpiecza przed nadmiernym podwyższaniem temperatury. Po zakończeniu fermentacji w reaktorze fermentacyjnym, przefermentowany roztwór jest przetłaczany do filtra bakteryjnego i naczynia magazynującego 25 z szybkością 190,2 kg na minutę przez około 2 godziny. Reaktor fermentacyjny jest następnie czyszczony parą i przygotowywany do następnego załadunku.

Wprowadzanie:

Roztwór cukier/amoniak/bakterie z naczynia magazynującego #3 23: 31,7 kg/minutę (12 godz./dzień, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Roztwór przefermentowany do filtra bakteryjnego i naczynia magazynującego 25: 190,2 kg/minutę (2 godz./dzień, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Pojemność 24.600 litrów, 3,1 m średnica wewnętrzna x 3,3 m wysokości, żywica izo., płaskodenny, góra zamknięta, 0,61 m boczny i górny chodnik obchodowy i pokryta żywicą epoksydową drabina (bez klatki).

Filtr bakterii kwasu mlekowego i naczynie do ich przechowywania 25

Opis:

Filtr bakterii kwasu mlekowego i naczynie magazynowe do przechowywania bakterii złożone są z filtra wychwytującego bakterie i zawracającego je do układu wstrzykiwania bakterii kwasu mlekowego 22 oraz naczynia magazynującego regulującego wypływ do aparatu przetwarzania kwasu mlekowego 26, zapewniające krótki czas opróżniania reaktora fermentacyjnego 24 (około 2 godziny). Roztwór kwasu mlekowego jest przetłaczany z reaktora fermentacyjnego 24 do filtra bakteryjnego z szybkością 190,2 kg na minutę. Pułapka filtracyjna usuwa bakterie z roztworu i pompuje bakterie do układu wstrzykiwania 22 z szybkością 4,6 kg na minutę. Pozostający roztwór kwasu mlekowego jest przetłaczany do naczynia magazynującego z szybkością 185,5 kg na minutę. Filtr bakteryjny i naczynie magazynujące regulują przepływ roztworu kwasu mlekowego do aparatu przetwarzania kwasu mlekowego 26 na poziomie 15,4 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Roztwór z reaktora fermentacyjnego 23: 190,2 kg/minutę (2 godz./dzień, 7 dni/tydzień). Odbieranie:

Bakterie do układu wstrzykiwania bakterii 22:4,6 kg/minutę (2 godz./dzień, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Pojemność 24.600 litrów, 3,1 m średnica wewnętrzna x 3,3 m wysokości, żywica izo., płaskodenny, góra zamknięta, 0,61 m boczny i górny chodnik obchodowy i pokryta żywicą epoksydową drabina (bez klatki).

Aparatura do przetwarzania kwasu mlekowego 26

Opis:

Aparatura do przetwarzania kwasu mlekowego może obejmować proces i/lub aparat odpowiedni do zatężania i oczyszczania kwasu mlekowego wytwarzanego w etapie fermentacji. Na przykład, roztwór kwasu mlekowego uzyskany z procesu fermentacji może być obrabiany wapnem i zatężany w wyparce 18, następnie pompowany do panwi krystalizacyjnych, w których otrzymuje się kryształy mleczanu wapnia. Korzystnie, mogą być stosowane żywice jonowymienne do zatężania i oczyszczania kwasu mlekowego wytwarzanego w procesie fermentacji. Na przykład, mogą być zastosowane żywice jonowymienne Amberlit, dostępne Sigma Chemical Co., St. Louis, MO. Korzystniej, może również być stosowana aparatura opisana, na przykład w opisach patentowych US 4 522 726 i 4 764 276, która pozwala na ciągłe zatężanie i oczyszczanie kwasu mlekowego z przefermentowanego roztworu.

Wężownica schładzająca 27

Opis:

Wężownica schładzająca jest prostym wymiennikiem ciepła służącym do podgrzewania i usuwania ciepła z reaktora fermentacyjnego 24. Wężownica wykorzystuje ciepło pary z podgrzewacza do zainicjowania reakcji fermentacji. Po rozpoczęciu reakcji, wężownica schładzająca wykorzystuje zimną wodę ze zbiornika wodnego celem usuwania ciepła z reaktora

182 114 fermentacyjnego. Wężownica schładzająca utrzymuje temperaturę reaktora fermentacyjnego 24 w zakresie 25 do 50°C.

Wprowadzanie:

Woda ze zbiornika wodnego: według zapotrzebowania (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Para z podgrzewacza: 0,36 MPa według zapotrzebowania.

Odbieranie:

Woda do zbiornika wodnego: według zapotrzebowania (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Para do podgrzewacza: 0,36 MPa według zapotrzebowania.

Charakterystyka:

Zapotrzebowanie na wodę do wężownicy schładzającej pokrywane jest według zapotrzebowania.

Para z kotła do wężownicy schładzającej doprowadzana jest według zapotrzebowania.

Zbiornik kwasu mlekowego 28

Opis:

Odzyskany kwas mlekowy jest przetłaczany do naczynia zasobnikowego kwasu mlekowego z szybkością 2,1 kg na minutę (stosując 378 litrów na tonę suchego surowca jako standard). Zbiornik kwasu mlekowego jest opróżniany cotygodniowo, do samochodu-cystemy, z szybkością około 154 kg na minutę. Wszystkie cysterny zasobnikowe są atestowane zgodnie z ASME i spełniają wszelkie wymagania prawne oraz przepisy przemysłowe jak również EPA i innych agencji ochrony środowiska. Ze względu na zawarty materiał, zgodnie z przepisami ustanowiono barierę pojemności 110%, aby zapobiec rozlewaniu czy wydostawaniu się materiału.

Wprowadzanie:

Kwas mlekowy z układu przetwarzania 26: 2,1 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień). Odbieranie:

Kwas mlekowy do samochodu-cystemy: 154 kg/minutę (2 godzin dziennie, raz w tygodniu).

Charakterystyka:

3,2 m x 4 m wysokości. Żywica premium/izo. 470, płaskodenny, zamknięta góra, z bocznym i górnym chodnikiem obchodowym, z drabiną pokrytą żywicą epoksydową. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Naczynie magazynujące wodę 29A

Opis:

Czystą wodę stosowaną w procesie wytwarzania kwasu mlekowego, w procesie obróbki wstępnej i w instalacji przechowuje się w naczyniu magazynującym wodę. Woda jest przetłaczana do różnych miejsc w zależności od potrzeb. Przybliżone strumienie wody są następujące:

Wprowadzanie:

Woda z filtra o odwróconej osmozie 20:10,9 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Woda z wyparki 18: 33,7 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni w tygodniu).

Woda z wyparki 18: 49,9 kg/minutę (w godzinach 8-24 i w weekendy).

Uzupełnianie wody: 185000 kg/tydzień.

Odbieranie:

Woda do naczynia zasobnikowego zobojętnionej wody H: 12 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Woda do podgrzewacza wody 32: 50,3 kg/minutę, (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, ewentualnie godzina pracy, godzina postoju).

Woda do układu regeneracji kwasu 17: 53,4 kg/minutę, (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

3,5 m średnica wewnętrzna x 9,5 m wysokości, żywica izoftalowa, górny boczny 0,61 m chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową z klatką. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami. Przybliżona pojemność naczynia wynosi 100.000 litrów.

Naczynie magazynujące wodę 29B

Opis:

Woda krążąca w procesie obróbki wstępnej jest przechowywana w naczyniu magazynującym wodę 29B. Woda jest używana do usuwania śladów ciężkich i kwasów pozostałych

182 114 we wstępnie przetworzonym surowcu. Woda jest przetłaczana do wtórnej prasy śrubowej 5B z szybkością 85 kg na minutę. Następnie woda jest zawracana z wtórnej prasy śrubowej z szybkością 85 kg na minutę. Okresowo, woda może wymagać neutralizacji 9,1 kg wapna. Analizy określają dokładną liczbę dni pomiędzy operacjami zobojętniania.

Wprowadzanie:

Woda z wtórnej prasy filtracyjnej 5B: 85 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Woda do wtórnej prasy filtracyjnej 5B: 85 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

(11.350 litrów) 2,25 m średnica wewnętrzna x 3,1 m wysokości, żywica premium/izo., z osłoną Nexus, z 0,61 m bocznym i górnym chodnikiem obchodowym i drabiną pokrytą żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami.

Naczynie magazynujące stężony kwas siarkowy 30

Opis:

Naczynie zasobnikowe stężonego kwasu siarkowego służy jako naczynie zasobnikowe dla 70% stężonego kwasu siarkowego stosowanego w procesie. Naczynie przyjmuje stężony kwas siarkowy z wyparki 18 z szybkością 2,6 kg na minutę w ciągu 8 godzin funkcjonowania układu wstępnej obróbki i 3,8 kg na minutę podczas pozostałych 16 godzin funkcjonowania oraz w weekendy. Stężony kwas siarkowy jest przetłaczany z naczynia zasobnikowego stężonego kwasu siarkowego do układu hydrolizy 12 z szybkością 12,6 kg na minutę, naprzemienne, godzina przepompowywania i godzina spoczynku. Naczynie zasobnikowe stężonego kwasu siarkowego jest atestowane zgodnie z ASME i spełnia wszelkie wymagania prawne oraz przepisy przemysłowe jak również EPA i innych agencji ochrony środowiska. Ze względu na zawarty materiał, zgodnie z przepisami ustanowiono barierę pojemności 110%, aby zapobiec rozlewaniu czy wydostawaniu się materiału.

Wprowadzanie:

Stężony kwas siarkowy z wyparki 18: 2,6 kg/minutę (w godzinach 0-8, 5 dni/tydzień).

Stężony kwas siarkowy z wyparki 18: 3,8 kg/minutę (w godzinach 8-24, 5 dni/tydzień i w weekendy).

Odbieranie:

Stężony kwas siarkowy do układu hydrolizy Y2: 12,6 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, naprzemiennie godzina funkcjonowania i godzina postoju).

Charakterystyka:

3,1 m średnica wewnętrzna x 5 m wysokości, żywica premium/izo., górny i boczny chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową z klatkę. Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami. Przybliżona pojemność naczynia wynosi 40.000 litrów.

Zbiornik na wodę ściekową (fakultatywnie) 31_

Opis: ,

Ściekowa woda miejska czy kanalizacyjna może być wykorzystana jako sybstytut wody dodawanej do reaktorów 13. Wszystkie bakterie i patogeny są niszczone przez kwas siarkowy i temperaturę >93°C. Zawartość jakichkolwiek ciał stałych obecnych w wodzie ściekowej jest minimalna i nie zmniejsza kaloryczności ligniny. Dzięki wysokiej zawartości azotu w wodzie ściekowej, który jest pożywką dla bakterii kwasu mlekowego, zmniejsza się ilość niezbędnego amoniaku, który jest również źródłem azotu wymaganym dla właściwej fermentacji. Woda ściekowa (jeśli zastosowana) będzie przetłaczana do podgrzewacza wody 32 z szybkością 50,3 kg na minutę.

Wprowadzanie:

Woda ściekowa ze źródła zaopatrzenia: dostarczana w dużych ilościach według zapotrzebowania. Jeśli wyłącznie woda ściekowa jest używana, bez uzupełniania czystą wodą, wymagane byłoby 181.200 kg/tydzień. Przeciętna szybkość dostarczania wynosiłaby 25,2 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień).

Odbieranie:

Woda ściekowa do podgrzewacza wody 32: 50,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, naprzemiennie godzina funkcjonowania i godzina postoju).

182 114

Charakterystyka:

3,2 m średnica wewnętrzna x 5 m, żywica izoftalowa, górny i boczny 0,61 m chodnik obchodowy, drabina pokryta żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskodenny z minimum czterema trzymającymi od dołu łapami i dźwigającymi nogami. Przybliżona pojemność naczynia wynosi 40.000 litrów.

Podgrzewacz wody 32

Opis:

Czysta woda z naczynia magazynującego wodę 29A jest przetłaczana do podgrzewacza wody z szybkością 50,3 kg na minutę (w przypadku zastosowania wody ściekowej, ciecz byłaby przetłaczana z naczynia zasobnikowego wody ściekowej z tą samą szybkością). Woda jest ogrzewana do około 88°C i przetłaczana do naczynia grzewczego 13 z szybkością 50,3 kg na minutę (1 godzina pompowania i 1 godzina postoju).

Wprowadzanie:

Woda z naczynia zasobnikowego wody 29A lub naczynia zasobnikowego wody ściekowej 31: 50,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, naprzemiennie 1 godzina pompowania i 1 godzina postoju).

Odbieranie:

Woda do reaktora 13: 50,3 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, naprzemiennie 1 godzina pompowania i 1 godzina postoju).

Charakterystyka:

Pośrednio grzany podgrzewacz zasobnikowy gorącej wody, 0,9 m średnica x 1,32 m długość, zbiornik pionowy ASME przeznaczony na 0,88 MPa z miedzianą wykładziną wewnętrzną! płaszczem izolacyjnym. Pojemność zbiornika 750 litrów.

Jednostka wyposażona jest w zawór nadmiarowy P&T, przyrządy mierzące ciśnienie i temperaturę, jednościenny podgrzewacz zbiornika z niezależną ścianą sitową, samoczynny zawór regulacyjny pary, filtr siatkowy na wprowadzanej parze, łapacz skroplin i łapacz P&T. Wydajność wynosi 3780 litrów na godzinę, 16°C do 88°C, przy ciśnieniu pary 0,71 MPa. Jednostka ta wytwarza 3780 litrów na godzinę podczas pracy ciągłej ma 750 litrów pojemności magazynowej, gdy nie jest używana.

Naczynie zasobnikowe ligniny A

Opis:

Proste naczynie zasobnikowe, w którym jest przechowywana lignina przed ręcznym przetransportowaniem do miejsca zobojętniania i neutralizacji. Lignina jest usuwana z prasy filtracyjnej 15 z szybkością 2,36 kg na minutę. Lignina jest ręcznie ładowana do wtórnej prasy śrubowej 5B, gdzie jest przemywana, a następnie suszona przy przejściu przez suszarnię 6 z przybliżoną szybkością 7,1 kg na minutę. Po wysuszeniu, lignina wykazuje kaloryczność około 2520 kcal do 3350 kcal, i jest dostarczana do naczynia zasobnikowego surowca paliwowego B.

Wprowadzanie:

Lignina z prasy filtracyjnej 15: 2,4 kg/minutę (24 godziny na dobę, 5 dni/tydzień, obsługa ręczna).

Odbieranie:

Lignina do wtórnej prasy filtracyjnej 5B: 7,1 kg/minutę (w godz. 8-16, 5 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Przenośne kosze samowyładowcze o wymiarach 1,8 m x 1,8 m x 1,5 m o pojemności zasobnikowej około 5 nT.

Naczynie zasobnikowe surowca paliwowego B

Opis:

Proste naczynie magazynujące do przechowywania sproszkowanej ligniny i kawałków drewna. Mieszaniny lignina/kawałki drewna lub lignina/niechlorowane tworzywo sztuczne służą jako paliwo do podgrzewacza. Lignina jest transportowana do naczynia zasobnikowego surowca paliwowego z szybkością 7,1 kg na minutę. Szybkość spalania paliwa wyniesie około 7,2 kg na minutę, co umożliwi wytworzenie 1720 kg pary na godzinę.

182 114

Wprowadzanie:

Lignina z suszarki 6: 7,1 kg/minutę (8 godzin dziennie, 5 dni/tydzień).

Kawałki drewna: według zapotrzebowania (w zależności od wielkości produkcji ligniny).

Odbieranie:

Paliwo do podgrzewacza C: 7,2 kg/minutę (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Kosze zasobnikowe na paliwo do podgrzewacza, o przybliżonych wymiarach 3 m x 3 m x 4,8 m, o pojemności magazynowej około 45,3 m³.

Podgrzewacz C

Opis:

Załadowany podgrzewacz służy do wytwarzania pary i gorącej wody dla układu. Następujące elementy układu wymagają pary i gorącej wody: reaktor 13, układ regeneracji kwasu Γ7, reaktory fermentacyjne 24. Instalacja do generowania pary jest tak zaprojektowana, aby spalać maksymalnie 430 kg na godzinę paliwa (lignina/kawałki drewna), wytwarzając około 1729 kg pary na godzinę o ciśnieniu 0,88 MPa.

Wprowadzanie:

Paliwo z naczynia zasobnikowego surowca paliwowego B: 7,2 kg/minute (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Odbieranie:

Para: 1720 kg/godz. pary (24 godziny na dobę, 7 dni/tydzień).

Charakterystyka:

Układ podgrzewacza obejmuje układ zasilania paliwem, styczne palenisko, HRT ciśnieniowe naczynia podgrzewacza, mechaniczny odpylacz, wspomagany wentylatorem nawiew i komin, powrót skroplin i system zasilania podgrzewacza, pompę zasilającą podgrzewacz i układ sterowania, panel sterowania, chemiczny układ zasilania i zmiękczacz wody.

Skrót opisu układu do przerabiania stałych odpadów

Sposób obróbki stałych odpadów, szlamu kanalizacyjnego i kawałków opon, wytwarzający użyteczne handlowe produkty jest procesem bezodpadowym. Sposób jest całkowicie zamknięty i zabezpieczony przed wydzielaniem zapachów. Cała woda jest filtrowana i oczyszczana po użyciu, a cały zapach i pył zbierane i filtrowane.

Pomimo, że obecny przykład opisuje przerób dziesięciu ton na dobę stałych odpadów miejskich, to z łatwością może być powiększony do 50-1000 ton na dobę. Jedynie zmienią się wielkości przepływów i/lub ilość godzin funkcjonowania instalacji.

182 114

MEN

DR*

CYPSUM

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 6,00 zł.

Claims (20)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania kwasu mlekowego ze stałych odpadów miejskich i/lub szlamu kanalizacyjnego, znamienny tym, że prowadzi się następujące etapy:

   a) dostarcza się stałe odpady miejskie,

   b) z odpadów usuwa się opony i objętościowe materiały żelazne i nieżelazne, tworzywa sztuczne, szkło i gumę, uzyskując składnik celulozowy,

   c) rozdrabnia się materiał celulozowy otrzymany w etapie b),

   d) zadaje się produkt z poprzedniego etapu w przybliżeniu wagowo równą ilością stężonego kwasu siarkowego do otrzymania częściowo zhydrolizowanej mieszaniny,

   e) rozcieńcza się częściowo zhydrolizowaną mieszaninę otrzymaną w etapie d) wodą o temperaturze 80 do 100°C,

   f) miesza się rozcieńczoną mieszaninę otrzymaną w etapie e) w temperaturze około 100°C do otrzymania materiału strawionego,

   g) usuwa się ciała stałe z trawionej mieszaniny pochodzącej z etapu f) i otrzymuje filtrat,

   h) rozdziela się filtrat na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier,

   i) zatęża się roztwór zawierający cukier do 1-20% cukru,

   j) doprowadza się pH zatężonego roztworu zawierającego cukier otrzymanego w etapie i) do 5 do 7,5,

   k) fermentuje się roztwór otrzymany w etapie f) z bakteriami kwasu mlekowego do otrzymania roztworu zawierającego kwas mlekowy,

   1) poddaje się roztwór otrzymany w etapie k) obróbce doprowadzającej go do handlowo akceptowanej postaci kwasu mlekowego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy etapem c) i d) wymienionym powyżej: (c) traktuje się rozdrobniony składnik celulozowy rozcieńczonym kwasem siarkowym o temperaturze 40 do 100°C w celu solubilizacji pozostałości metali ciężkich otrzymując składnik rozpuszczalny i nierozpuszczalny, (c) oddziela się rozpuszczalny składnik otrzymany w etapie (c') od składnika nierozpuszczalnego i (c') suszy się nierozpuszczalny składnik otrzymany w etapie (c).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w etapie (c') rozdrobniony materiał celulozowy traktuje się 1 do 10% kwasem siarkowym przez okres 0,25 do 4 godzin.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w etapie (c) oddzielanie składnika rozpuszczalnego od nierozpuszczalnego przeprowadza się w prasie ślimakowej.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przed obróbką stężonym kwasem siarkowym w etapie d) produkt z poprzedzających etapów miesza się ze szlamem kanalizacyjnym lub plackiem filtracyjnym szlamu kanalizacyjnego.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w etapie d) produkt z poprzednich etapów traktuje się w przybliżeniu równą wagowo ilością stężonego kwasu siarkowego na okres około 10 minut w temperaturze 30 do 80°C otrzymując częściowo zhydrolizowanąmieszaninę.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie e) częściowo zhydrolizowaną mieszaninę otrzymaną w etapie d) rozcieńcza się wodą o temperaturze 80 do 100°C otrzymując roztwór zawierający wagowo 4 do 6 części wody na około 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że w etapie e) jako wodę stosuje się wodę odpadową lub ścieki zawierające azot.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. że w etapie f) rozcieńczoną mieszaninę miesza się przez 1 do 4 godzin do otrzymania materiału strawionego.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. że w etapie g) trawioną mieszaninę filtruje się na prasie filtracyjnej.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie h) filtrat rozdziela się na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier za pomocą ciągłej chromatografii ekskluzyjnej.

    182 114
12. 12. Sposób według zastrz. 1 albo 11, znamienny tym, że w etapie h) filtrat rozdziela się na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier za pomocą przeciwprądowej chromatografii ciągłej. . . ... .
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie i) roztwór zawierający cukier zatęża się na filtrze do 1 do 20% cukru za pomocą odwróconej osmozy.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie j) pH zatężonego roztworu zawierającego cukier, otrzymanego w etapie i), doprowadza się do 4,5 do 7,5 przez dodanie amoniaku.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie k) roztwór otrzymany w etapie j) fermentuje się w temperaturze 25 do 40°C.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie 1) przed obróbką kwasu mlekowego, usuwa się z roztworu bakterie kwasu mlekowego za pomocą filtracji.
17. 17. Sposób według zastrz. 1 albo 15, albo 16, znamienny tym, że jako bakterie kwasu mlekowego stosuje się bakterie z rodzaju Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc i Lactobacillus.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że jako bakterie kwasu mlekowego stosuje się bakterie wybrane spośród Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus leichmannii i Streptococcus lactis.
19. 19. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wysuszony nierozpuszczalny składnik otrzymany w etapie (c') spala się jako paliwo opałowe dla otrzymania energii.
20. 20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed spalaniem wysuszony składnik nierozpuszczalny miesza się z nie chlorowanymi tworzywami sztucznymi.

    * * *