廢物處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】從人類、動(dòng)物、蔬菜和植物原料中去除水分，從而產(chǎn)生可以返回到污水處理廠的清潔排放水的設(shè)備和方法。一些水還可以生成肥料和正能量燃料源。
【專利說明】
廢物處理系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]都市污水廢物導(dǎo)致巨大的環(huán)境和處理代價(jià)，包括對(duì)水和空氣質(zhì)量的損害。這個(gè)問題隨著人口增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程已經(jīng)愈演愈烈。可能需要大量的時(shí)間和精力投入來處理水和固體以(a)將清潔水返回到地表水和(b)使固體或液體原料適于農(nóng)用。
[0002]在標(biāo)準(zhǔn)的處理中，廢水進(jìn)入處理廠并經(jīng)由一系列大型池進(jìn)行處理。在初級(jí)污水池中，去除油和油脂，并且廢水中的水開始蒸發(fā)。在第二級(jí)池中，進(jìn)一步攪拌水并使水曝氣。這促進(jìn)池中的活性以通過蒸發(fā)釋放更多的水，并且使得廢物與空氣反應(yīng)。在最后的池中，繼續(xù)曝氣，并且處理結(jié)束。最終的廢水產(chǎn)物非常難聞但平均只有1.5%的固體。
[0003]在某些地方，城市將安排把廢水產(chǎn)物運(yùn)走，同時(shí)然后將該廢水產(chǎn)物作為肥料散布到田地里。環(huán)保部門由于所述產(chǎn)物對(duì)地表水和地下水以及空氣質(zhì)量的危害而往往不支持這種處理方式。另外，廢物可能包含病毒和細(xì)菌或其他感染性微生物。都市廢物的開放性田地散布還可以導(dǎo)致在發(fā)生任何環(huán)境破壞時(shí)的都市責(zé)任。
[0004]在世界的某些區(qū)域，對(duì)油棕櫚樹的鮮果串的處理導(dǎo)致生成不同類型的殘?jiān)?。在所生成的廢物中，棕櫚油乳機(jī)的流出物(POME)如果未經(jīng)處理就排放則會(huì)被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境最有害的廢物。POME是從消毒處理、原油凈化處理和分裂混合物分離處理排出的廢水。其導(dǎo)致土壤的堵塞和水澇，并且殺死接觸到的任何植被。目前，最合適的且常用的處理方法是池塘系統(tǒng)(蓄水系統(tǒng)，ponding system)。然而，池塘系統(tǒng)占據(jù)大量的陸地，具有相當(dāng)長(zhǎng)的水力停留時(shí)間，難聞的氣味，并且難以維持藥液分布和沼氣收集。
[0005]對(duì)生物質(zhì)燃料的有效源的獲取也是關(guān)鍵的問題。當(dāng)前的生物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)包括煤、木質(zhì)顆粒、天然氣和用于生成能量的核過程。然而，各種市場(chǎng)(包括歐洲)已經(jīng)實(shí)施了基于碳內(nèi)容物(含量)(諸如煤和天然氣)的燃油稅或已經(jīng)授權(quán)使用清潔能源(諸如生物質(zhì))。木纖維資源不足以滿足這一需求。處理的人或動(dòng)物廢產(chǎn)物可以提供生物質(zhì)燃料的可再生和豐富的來源。然而，目前將這種廢物處理成燃料顆粒的處理過程涉及大量的時(shí)間、能源、運(yùn)輸燃料和勞動(dòng)力投入及費(fèi)用。使用這些燃料顆粒導(dǎo)致凈能量損失。同時(shí)由于與在道路上搬運(yùn)重型、高濕度廢物關(guān)聯(lián)的貨設(shè)備燃料空氣污染的增加，運(yùn)輸、環(huán)境問題隨之加劇。
[0006]需要系統(tǒng)和方法使得:(a)最小化暴露于空氣的人類廢物和將水釋放到地表水或地下水的概率以及(b)同時(shí)減少處理清潔水及廢料和/或燃料顆粒的能量。通常，需要一種系統(tǒng)來有效快速地從人類廢物中去除液體，并且快速地將其處理成清潔水、肥料和/或燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]如本文所公開的系統(tǒng)和方法從人類、動(dòng)物、蔬菜和植物原料中去除顯著的水分含量，從而產(chǎn)生能夠返回到污水處理廠的清潔排放水。一些廢物還可以產(chǎn)生肥料和正能源燃料源。
【附圖說明】
[0008]圖1是具有真空過濾機(jī)的示例性廢物處理設(shè)備。
[0009]圖2示出了示例性的燃料顆粒形狀。
[0010]圖3示出了示例性的滾筒過濾機(jī)。
[0011 ]圖4示出了當(dāng)前都市廢水處理廠過程的示例。
[0012]圖5示出了所公開的廢物處理系統(tǒng)的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0013]將參照附圖詳細(xì)地描述各實(shí)施例，其中在幾個(gè)附圖中類似的附圖標(biāo)記代表類似的部件和組件。對(duì)各種實(shí)施例的參考并未限制所附權(quán)利要求的范圍。另外，在本說明書中闡述的任何示例并非旨在進(jìn)行限制，并且僅是闡述了針對(duì)所附權(quán)利要求的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些?？梢岳斫獾氖牵鞣N省略和等同替換都是能預(yù)期的，這是因?yàn)榄h(huán)境可能暗示或使其成為有利地，但是這些都旨在覆蓋應(yīng)用或?qū)嵤├幻撾x所附權(quán)利要求的精神或范圍。此外，可以理解的是，本文中所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)均是用于描述的目的，并且不應(yīng)被視為是限制性的。
[0014]概括地說，本文中所描述的系統(tǒng)和方法示出了使用可燃助濾劑來產(chǎn)生清潔水、月巴料濃縮物和易燃能量顆粒的廢物處理系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，廢水處理系統(tǒng)是便攜式的。
[0015]術(shù)語(yǔ)“廢物”是指可以用于該系統(tǒng)中以生成清潔水、肥料或燃料顆粒的任何類型的人類、動(dòng)物或植物廢物。人類原料的示例包括但不限于:其中含有人類廢物、食物殘?jiān)?、油、皂和化學(xué)品的廢水。動(dòng)物原料可以包括但不限于:被稱為沉淀池污泥和動(dòng)物糞便的屠宰場(chǎng)副產(chǎn)物。沉淀池污泥包含動(dòng)物的非骨質(zhì)部分，諸如血液、糞便和其他脂肪部分。植物原料可以包括但不限于:來自蔬菜加工和包裝廠的植物部分(諸如被分割、破壞或損壞的丟棄蔬菜片以及在處理時(shí)丟棄糊狀廢產(chǎn)物的副產(chǎn)物)。這種類型的植物廢物可以包括甜菜、稻殼、木肩或通?？梢耘c動(dòng)物廢物混合的墊草。植物廢物原料還可以包括棕櫚油乳機(jī)的流出物(POME)0
[0016]術(shù)語(yǔ)“可燃助濾劑”是指易燃的助濾劑。一個(gè)實(shí)例是纖維素助濾劑。助濾劑可以被包括在使用以下所描述的方法生成的能量顆粒中。能量顆粒，包括助濾劑，可以燃燒并且被用作對(duì)其他能源(諸如但不限于:煤、木質(zhì)顆粒、天然氣或核反應(yīng)過程)的替代。圖2中示出了示例性的燃料顆粒形狀。
[0017]術(shù)語(yǔ)“漿料”是指在本文中所描述的方法中已被液化的廢物，包括額外的水。漿料有時(shí)被稱為都市污泥、包裝廠沉淀池污泥或蔬菜加工廠液化的廢物。
[0018]術(shù)語(yǔ)“微波技術(shù)”是指使用微波通過將顆粒中的剩余液態(tài)過氧化氫轉(zhuǎn)化為氣態(tài)并且然后通過使用風(fēng)扇清潔顆粒周圍區(qū)域的分子來進(jìn)一步干燥未加工的顆粒。微波可以殺死病原體并減少公共健康風(fēng)險(xiǎn)的可能性。在一個(gè)實(shí)施例中，微波可以是1000瓦的最小微波單
J L ο
[0019]圖4示出了典型的城市廢水處理過程，該過程導(dǎo)致沼氣、過濾排放物和污泥罐產(chǎn)物。沼氣和過濾產(chǎn)物可重復(fù)使用，但污泥罐產(chǎn)物通常在垃圾填埋場(chǎng)處置或被用作肥料。更具體地，未處理的流出物在使其進(jìn)入初級(jí)澄清罐或初級(jí)沉淀池之前連續(xù)通過格柵、油和油脂分離機(jī)和均衡罐。從初級(jí)沉淀池，產(chǎn)物可以進(jìn)入?yún)捬跸鼗蛭勰喙?。來自污泥罐的產(chǎn)物然后通常傳送到垃圾填埋場(chǎng)或用作肥料。來自厭氧消化池的產(chǎn)物可以經(jīng)過曝氣處理，可以進(jìn)入污泥罐或者是沼氣。從曝氣處理，產(chǎn)物然后通過第二級(jí)沉淀池。在這一點(diǎn)上，進(jìn)入污泥罐的產(chǎn)物排出或進(jìn)行超濾。在超濾之后，超濾廢棄物進(jìn)入污泥罐。其他產(chǎn)物可以被排出或可以經(jīng)過反滲透處理。反滲透廢棄物進(jìn)入污泥罐。其他產(chǎn)物可以再循環(huán)回工廠。
[0020]圖1和5示出了當(dāng)前系統(tǒng)的實(shí)施例以及該系統(tǒng)如何使用來自污泥罐的產(chǎn)物以制造更多可用的最終產(chǎn)物。在本文所描述的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例(如圖1所示)中，處理設(shè)備過程以從源102供應(yīng)且為6%或更少的固體的廢物開始。如果廢物中有多于6%的固體，則可以使用先前處理的廢水進(jìn)行稀釋。內(nèi)置于栗104中的高壓噴射器在水從源102經(jīng)過栗104并且進(jìn)入處理罐106時(shí)使水液化。在處理罐106中，混合機(jī)暫停并且將水混合到漿料材料(漿料物質(zhì)，楽料原料，楽料，slurry material)中。在將楽料混合到處理罐106中時(shí)，可以進(jìn)行pH調(diào)整。處理罐106供應(yīng)旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)108。滾筒過濾機(jī)108使用助濾劑預(yù)涂層來從液體中分尚出固體。
[0021]助濾劑，其可以由各種原料制成，包括硅藻土、珍珠巖或在優(yōu)選的實(shí)施例中包括纖維素原料，被預(yù)先涂覆在滾筒的外表面上。通過將助濾劑漿料置于滾筒外部的盆(池，水槽，basin)中，激活滾筒真空，并且在剩余的助濾劑漿料進(jìn)入滾筒內(nèi)部時(shí)在滾筒的外部建立助濾劑基底來進(jìn)行預(yù)涂覆。滾筒過濾機(jī)使預(yù)涂層真空覆于滾筒上直到其達(dá)到所需的助濾劑深度。一旦實(shí)現(xiàn)該深度，則滾筒準(zhǔn)備好接收用于處理的漿料材料。典型的助濾劑(諸如硅藻土或珍珠巖)可以是降解的但不是可燃的。這通常使得后-處理固體材料無益于燃料顆粒。使用可燃助濾劑(諸如纖維素原料)因此提供了顯著的優(yōu)勢(shì)。
[0022]在預(yù)涂覆滾筒并且從處理罐106中供應(yīng)廢物漿料之后，激活滾筒過濾機(jī)108中的真空力。該力將漿料材料拉到滾筒的表面上，其中通過助濾劑獲取固體材料并且通過使用指示刀(indexing knife)將其分離到固體池110中，該刀以小的增量刮掉固體。液體經(jīng)過助濾劑并且進(jìn)入滾筒的內(nèi)部。液體然后被栗送到處理液體收集罐112用于重復(fù)使用。任何過量的液體溢出處理液體收集罐112，并且進(jìn)入增值肥料容器114?？梢愿鶕?jù)需要對(duì)用纖維素原料過濾的干燥固體進(jìn)行進(jìn)一步處理以最后用作能量顆粒。液體可以被轉(zhuǎn)換成濃縮肥料添加劑或可以經(jīng)過額外的處理以被認(rèn)為是安全、清潔的表面水排放。
[0023]利用以上處理，初始漿料的水分含量可被降低到20-25%。在一個(gè)實(shí)施例中，廢物原料的一些部分可以通過圖1中所示的處理設(shè)備過程處理兩次，以便進(jìn)一步使液體濃縮并且去除額外的水。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，使用在天然氣爐中加熱的天然氣進(jìn)行二次干燥處理502。該干燥處理建立具有9-10%水分含量的蒸汽和干燥塊。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理設(shè)備過程可以與紅外或微波技術(shù)結(jié)合來通過暴露于微波能量源進(jìn)一步降低水分含量，可能至5%。這將產(chǎn)生更高等級(jí)的能量顆粒并且還可以殺死可能出現(xiàn)在漿料或后-處理固體或液體原料中的病原體或微生物。
[0025]可替換地，處理設(shè)備過程可以與高速?zèng)_床而不是微波技術(shù)結(jié)合。該床可以承受片狀的顆粒原料，并且可以沖壓或捶打該片以通過將原料中的剩余水分壓出及加熱出而從所承受的原料建立出圓盤狀顆粒。產(chǎn)物由于熱量可以自我熔斷并且不可能分裂或切成薄片。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，處理設(shè)備過程可以在污水處理設(shè)施處從現(xiàn)場(chǎng)的廢物中分離出水，并且可以將清潔水返回到其可以被用來沖洗城市的水系統(tǒng)的污水處理設(shè)施中。
[0027]本文中所描述的處理設(shè)備過程可以是便攜式的或者固定的，并且可以處理來自污水處理設(shè)施的廢物、來自集中型動(dòng)物飼料經(jīng)營(yíng)(CAFO)的廢物、蔬菜廢物或其中收集廢物的現(xiàn)場(chǎng)的植物廢物。這種便攜性提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，從而開辟了通常不會(huì)使用滾筒過濾的一系列設(shè)施，并且還具有在都市廢物的情況下將后-處理的現(xiàn)場(chǎng)水返回到水處理廠的能力。這是顯著的環(huán)境和過程增強(qiáng)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，后-處理能量粒料可與其它生物質(zhì)組合以增加英國(guó)熱量單位(BTU)值?？商鎿Q地，可以在處理設(shè)備過程中加入其他生物質(zhì)以建立具有立即增加的BTU值的能量顆粒。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，在處理設(shè)備過程中的一部分或全部過程中可以在處理罐106中的廢物中加入酸或聚合物。在處理設(shè)備過程的開始使用酸或聚合物可以在液體和固體部分在滾筒過濾機(jī)108中分離時(shí)迫使金屬和腐蝕性物質(zhì)收集在液體部分中。如果金屬和腐蝕性物質(zhì)收集在液體部分中，則可以控制液體以便使PH降低并且提取金屬。這將留下且僅留下水，如果需要，該水可以返回到污水處理設(shè)施。
[0030]所公開的系統(tǒng)減少了土地使用率和成本，降低了運(yùn)行成本和保留時(shí)間，減輕不良?xì)馕?，減輕消化器中的波動(dòng)載荷因素，產(chǎn)生可回收清潔水以及生物-污泥顆粒狀的可再生燃料，并且產(chǎn)生廢熱可用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種處理廢物的方法，包括: 使廢物原料液化； 將經(jīng)液化的廢物原料傳送到處理罐中； 在所述處理罐中混合所述經(jīng)液化的廢物原料以產(chǎn)生漿料材料； 將助濾劑預(yù)涂層施加到旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)的外表面上； 將所述漿料材料傳送到容納所述旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)的盆中； 使所述旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)運(yùn)行，其中，將所述經(jīng)液化的廢物分離成固體材料和液體，并且其中，使所述固體材料捕獲在所述助濾劑預(yù)涂層中； 通過使用指示刀進(jìn)行刮擦來從所述旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)的外部去除所述助濾劑預(yù)涂層和固體材料； 將所述液體栗送至處理液體收集罐； 將過量的液體引導(dǎo)至增值肥料容器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述助濾劑預(yù)涂層是可燃材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述可燃助濾劑預(yù)涂層是纖維素材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過在使用天然氣加熱的二次干燥處理中對(duì)所述固體材料進(jìn)行處理來從所述固體材料中去除額外水分的步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過暴露于微波能量源來從所述固體材料中去除額外水分的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過經(jīng)由高速?zèng)_床對(duì)所述固體材料進(jìn)行處理來從所述固體材料中去除額外水分的步驟。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，重復(fù)所述過程以進(jìn)一步減少水分含量。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述固體材料和助濾劑預(yù)涂層進(jìn)一步處理成顆粒狀。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，使所述顆粒與其他生物質(zhì)組合。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將生物質(zhì)加入到所述廢物原料中。11.一種廢物處理設(shè)備，包括: 多個(gè)高壓噴射器； 至少一個(gè)栗； 處理罐； 混合機(jī)； 旋轉(zhuǎn)真空滾筒過濾機(jī)； 助濾劑； 固體罐； 指示刀； 處理液體收集罐；以及 增值肥料容器。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢物處理設(shè)備，還包括利用天然氣加熱的二次干燥機(jī)。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢物處理設(shè)備，其中，所述設(shè)備與微波技術(shù)結(jié)合。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢物處理設(shè)備，還包括高速?zèng)_床。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢物處理設(shè)備，其中，所述設(shè)備是便攜式的。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢物處理設(shè)備，其中，所述設(shè)備是固定的。
【文檔編號(hào)】C02F1/30GK105899465SQ201480057537
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年8月19日
【發(fā)明人】保羅·凱尼格
【申請(qǐng)人】保羅·凱尼格