CN103476516B - 固体废弃物流中的湿物料和干物料的机械化分离 - Google Patents

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Abstract

用于将混合废弃物分离为湿有机部分、干有机部分以及无机部分的方法和***，上述方法和***通过以下步骤实现：（i）粉碎混合固体废弃物；（ii）按照尺寸对粉碎流进行分级以产生两个或更多个颗粒尺寸废弃物流；（iii）利用密度分离对颗粒尺寸废弃物流的一个或更多个进行处理以产生中间废弃物流，以及（iv）从中间废弃物流回收同质产品（例如，可再利用物料或有机燃料）。

Description

固体废弃物流中的湿物料和干物料的机械化分离
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年8月30日提交的名称为“混合固体废弃物的机械化分离以及可再利用产品的回收(MECHANIZED SEPARATION OF MIXED SOLID WASTE AND RECOVERY OFRECYCLABLE PRODUCTS)”的美国专利申请No.13/221,637的优先权，上述专利申请要求于2010年11月24日提交的名称为“混合固体废弃物的机械化分离以及可再利用产品的回收(MECHANIZED SEPARATION OF MIXED SOLID WASTE AND RECOVERY OF RECYCLABLEPRODUCTS)”的美国临时申请61/417,216的权益，上述申请的公开内容在此通过参引全部合并到本文中。
背景技术
1.本发明的技术领域
本发明涉及一种适用于废弃物再利用和转化的***和方法。更具体地，本发明涉及对例如来源于家庭和商业垃圾的固体废弃物的再利用和转化。
2.相关技术
商业、工业和住宅的消费者产生大量的丢弃品和废品(即，城市固体废弃物)，这些丢弃品和废品需要以环境上令人满意的方式被处理和处置。城市固体废弃物料(以下称为“MSW”)的处置通常存在许多问题。
MSW通常通过填埋和/或焚烧来处置。填埋场中的废品通常为原始的垃圾或焚烧炉的灰烬。处置废品的这些方法对土壤、水和空气造成污染。环境限制以及对于住房的土地使用需求已经减小了可用于填埋的场 地的数量。
焚烧(即，废品的批量燃烧)迅速成为人口稠密地区中不可行的选择方案。公众对与燃烧垃圾有关的抗议已经使得几乎所有新的焚烧炉建筑停工。
响应于这些废弃物处置问题，政府和公众已经呼吁，应当尽一切可能利用再循环***来保存物质资源并且减少污染问题。已经做出努力来从废弃物料中回收有价值的资源，比如玻璃、塑料、纸、铝以及黑色和有色金属。例如，要求许多城市中的家庭将他们的垃圾分类为可再利用物(例如，纸、塑料容器、金属容器以及玻璃容器)和不可再利用物。然而，不遵守或错误地遵守上述规则的比率很高。也就是说，一些消费者没有对他们的垃圾进行分类，或者对垃圾进行了错误地分类，这使得可回收物料分流到废弃物流中，或者让废弃物料污染了可再利用物料流。人们不遵守或错误地遵守规则降低了与操作为处理的预分选的废弃物设计的再循环***的效率并且增加了相关的成本。
相比较，一些再循环***试图通过尝试从混合废弃物中回收可再利用物料来消除与预分选相关的问题。然而，许多这些***都倾向于高度劳动密集地操作，然而却提供相对较低的可再利用物的回收率。而且，这类回收设施或程序仍然没有回收大量的能量丰富的湿有机物料和干有机物料，这些湿有机物料和干有机物料大多数作为残余物被填埋。
构造为处理预分选废弃物或混合废弃物的许多再循环***设计为回收特定的物料和/或形成特定的产品。这些***的部件被设置以及设计成回收某些单独的部分，比如可燃有机物料、铝、黑色金属、玻璃、塑料和各种各样的大型无机物料。有效的资源回收很大程度上依赖于通过使用相对少的分离部件以及使得单独的部分中的不需要的物料的百分比最小化来从废物中分离最大量的期望的物料。
然而，许多再循环***的能量平衡低于一般水平，或者，在一些情形中，能量平衡为负。例如，许多再循环***倾向于错误地引导可再回收物料，这降低了下游处理的效率并且浪费了本可以从回收的废弃物中收回的有价值的能量和/或物料中的一些。在其他情形中，对可再利用物料进行回收、运输以及再利用的过程效率很低，以至于这些过程所消耗的能量大于通过对垃圾进行简单的填埋并且用原材料制造新产品能 够节省的能量。
发明内容
本发明的示例性实施方式涉及用于分离固体废弃物料的方法和***。更具体地，本发明的实施方式涉及用于将例如MSW的混合固体废弃物处理为湿有机部分、干有机部分以及无机部分的方法和***。通过以下步骤实现有效的分离和回收：(i)粉碎混合固体废弃物；(ii)按照尺寸对粉碎流进行分级以产生两个或更多个颗粒尺寸分类的废弃物流；(iii)利用密度分离对颗粒尺寸分类的废弃物流中的一个或更多个进行处理以产生中间废弃物流；(iv)从中间废弃物流回收一种或更多种产品。粉碎、尺寸分离和密度分离的步骤允许从高度可变和高度多样化的固体废弃物流中有效地分离和回收湿有机物、干有机物以及无机物料。
前述处理步骤产生中间废弃物流，中间废弃物流通过利用自动分选设备更容易且更有效地分选。例如，由于不同物料的尺寸相对接近和/或由于同类型物料的物料浓度在下游过程中增大，因此能够从中间废弃物流中选出金属。在本发明的方法和***中使用的途径通常避免了在现有技术的***中出现的常见情况，即，例如，大件的一种物料(例如，大件的纸板)覆盖住小件的不同物料(例如，铜)并且阻碍适当的分离和回收。本发明的***和方法能够回收以低或高浓度存在于混合废弃物流中的物料的大百分比部分。这允许通过利用传统技术经济地回收之前回收成本过高的可再利用物料。
在本发明的各种实施方式中，分离的湿有机物、干有机物和/或无机产品能够被分开地处理以产生有价值的产品。例如，湿有机燃料产品能够被消化以产生沼气和堆肥物料或者能够被干燥并作为燃料被利用。干有机燃料产品能够用于在各种热转换过程中产生能量和/或用作碳燃料的替代品。能够从无机部分中回收包括玻璃、黑色金属、铝、例如黄铜、铜、不锈钢的有色金属、其他有色金属以及例如岩石、石块、土壤等等的建筑材料的可再利用物料，而同时能够填埋剩余的无机碎屑或残余物。能够从干有机物流中回收包括纸板以及例如PETE和HDPE的各种硬性塑料的可再利用物料。
在一个实施方式中，描述了用于分离固体废弃物的方法。该方法包括 提供包含湿有机物料、干有机物料以及无机碎屑的固体废弃物流，并且粉碎(例如，磨碎或破碎)固体废弃物以产生具有第一尺寸分布的粉碎废弃物。粉碎固体废弃物流按照尺寸被分级以产生富含湿有机物料的欠尺寸部分和富含干有机物料的过尺寸部分。过尺寸部分和/或欠尺寸部分被进一步分离以产生中间废弃物流，可从中间废弃物流回收湿有机产品、干有机产品和/或无机产品。这些产品可为同质产品，同质产品因此作为可再利用物(例如，同质的金属或塑料)或作为有用的产品(例如，干有机燃料)是有价值的。
可以通过简单地将产品转移至箱中(例如，将湿有机产品或干有机燃料传送至储存设施)而实现从中间废弃物流中回收产品，或者，产品的回收可以包含单一流分选装置的使用。粉碎、尺寸分离以及密度分离的使用能够准备中间废弃物流，中间废弃物流适用于通过利用为单一流废弃物处理构造的设备进行分选。例如，在金属被回收时，分离装置可以是用以回收黑色金属部分的磁分离单元(例如滚筒磁选机、交叉带式磁选机、主动皮带轮式磁选机等等)；用以回收有色金属部分的涡流分离单元；和/或用以回收铜、黄铜和/或不锈钢有色金属或黑色和有色金属的相机光学分选机和/或金属探测器和/或其他适合的设备。在一些实施方式中，通过利用分选装置能够从中间流选出不期望的产品以产生期望的产品。例如，通过利用近红外光学分选机和/或相机光学分选器或其他适合的设备从干有机物流中去除聚氯乙烯(PVC)和/或能够从干有机物流中去除可再利用的塑料流。
本发明的方法和***提供从高度可变的混合废弃物中产生多个中间流的能力，这使得能够经济地回收和利用有价值的可再利用物和燃料产品。而且，该***可应用于例如MSW的大体积的废弃物流上。
本发明的这些和其他目的和特征将通过下文的说明以及所附权利要求变得更全面地明显，或者可通过随后阐述的本发明的实施而得以获悉。
附图说明
为了进一步阐明本发明的上述以及其他的优点和特征，将参照在附图中示出的本发明的具体实施方式给出对本发明的更具体的说明。应当 理解，这些附图仅仅描述了本发明的所示出的实施方式，并且因此不应当被认为是对本发明的范围的限制。通过使用附图，将更加具体和详细地描述和说明本发明，在附图中：
图1为示出根据本发明的一个实施方式的用于分离固体废弃物的方法的流程图；
图2为示出根据本发明的另一实施方式的用于分离固体废弃物的方法的流程图；
图3为示出根据本发明的又一实施方式的用于分离固体废弃物的方法的流程图；
图4为示出根据本发明的一个实施方式的用于分离固体废弃物的***的流程图；
图5示出根据本发明的一个实施方式的适于在用于分离固体废弃物的***中使用的空气滚筒分离器的剖视图；
图6示出根据本发明的一个实施方式的适于在用于分离固体废弃物的***中使用的重力/空气分离单元的剖视图；
图7示出根据本发明的一个实施方式的适于在用于分离固体废弃物的***中使用的锤式粉碎机分离器的剖视图；
图8为示出根据本发明的又一实施方式的用于分离固体废弃物的方法的流程图；以及
图9为示出了根据本发明的再一实施方式的用于分离固体废弃物的方法的流程图。
具体实施方式
I.介绍和定义
城市固体废弃物(“MSW”)(即，废物或垃圾)是一类废弃物料，其主要包括家庭废弃物，有时附加有在指定区域内由市政当局或由市政当局雇佣的承包者或由商业单位收集的商业废弃物。它们为固体或半固 体形式并且通常不包括工业危险废弃物。
MSW包含如果被恰当地分离、隔离和处理后便具有能量值的许多成分。例如，MSW可包含大量有机废弃物料(例如，食物和厨房废弃物、绿色废弃物(例如庭院修剪物、植物、植被、树枝、草坪等等)、纸、纺织品、橡胶、塑料和木材)，可再利用物料(例如，纸板和某些纸产品、玻璃、黑色金属、铝和其他有色金属以及某些塑料)，以及无机废弃物(例如混凝土、泥土、岩石和碎片)。不是将几乎所有的MSW类别聚在一起并且对其进行填埋或焚烧，而是优选地分离任何以及所有有价值或有用的废弃物部分，并且由其回收原材料或能量含量并且仅对确实被分类为废物的不具有商业价值或能量值的那些成分进行填埋。
在本公开中，关于用于固体废弃物的分离的方法和***描述多个粉碎和/或尺寸分级步骤。通常，这些步骤中的每一个具有相关的截止尺寸。本领域技术人员将理解，分级的物料通常呈现颗粒分布。该分布将通常包括在截止尺寸之上或之下的为数不多的颗粒。如在本文中使用的，上限截止尺寸数(例如，16”或更小、12”或更小、8”或更小、8”至2”过尺寸部分的上限范围)通常意味着部分中的颗粒的大约90％(即，分布)具有小于截止尺寸数的尺寸，而部分中的颗粒的大约10％将大于上限截止尺寸。如在本文中使用的，下限截止尺寸数(例如，8”至2”过尺寸部分的下限范围)通常意味着部分中的颗粒的大约90％具有大于截止尺寸数的尺寸，而部分中的颗粒的大约10％小于下限截止尺寸。在更优选的实施方式中，上限截止尺寸数可以包括部分中的颗粒的95％、甚至更优选地99％，和/或下限截止尺寸数可以包括部分中的颗粒的小于5％、甚至更优选地小于1％。
II.用于分离城市固体废弃物的方法
现在参照图1，示出描绘用于分离城市固体废弃物的方法100的流程图。在一个实施方式中，该方法包括提供混合废弃物流102。混合废弃物流可包括湿有机废弃物、干有机废弃物以及无机废弃物。在一个实施方式中，混合废弃物流102中的湿有机废弃物、干有机废弃物以及无机废弃物中的每一个(彼此独立)的重量百分比为至少5％、至少10％、至少20％、至少50％或至少75％(三个重量百分比之和不超过100％)。在一个实施方式中，混合固体城市废弃物102可为未处理的城市废弃物。例如，固体废弃物流102可为直接从城市垃圾收集过程中提供的废弃物。
可替代地，固体城市废弃物102可被部分地预处理(例如，由户主处理)以去除一部分可再利用和/或可回收物料。例如，固体城市废弃物102可来源于综合的住宅或商用废弃物流，该废弃物流包含排除通过循环程序收集的源头分离物料的残余物料，在残余物料中，某些可再利用物(例如，报纸、纸板、塑料、金属和/或玻璃容器)中的一部分已被移除(即，MSW可为循环后的废弃物)。
在任一情况中(即，使用未处理的MSW的方法或使用源头已分离的MSW的方法)，混合废弃物102可经过人工预分选以回收和去除难以磨碎、明显危险和/或特别大的(即，容易分离的)和具有高回收价值的物品。预分选可通过将废弃物装载到该***的装载操作来执行或者可由专用预分选线上的工作人员完成。例如，废弃物102可被计量供给到预分选传送装置上，在预分选传送装置上通过人工识别待预分选的物品。通常，预分选物品将包括会损坏磨碎机或对其造成过度磨损的物品。示例包括汽车发动机缸体、结构钢材、轮胎轮辋、丙烷罐、混凝土砌块、大型岩石等。危险废弃物优选地在磨碎前被移除，以免污染混合废弃物中的其他物料。明显危险的废弃物的示例包括溶剂和化学药品的容器、油漆罐、电池等。还能够使用预分选来回收容易从混合废弃物流中拾取的特别大且有价值的物品。通常，在预分选中回收的可再利用物将是处理流的负荷深度的若干倍大的物品，因此它们很容易识别并且通过人工被有效地移除。例如，在预分选中能够回收大的纸板箱和金属件(例如，瓦楞状容器)。
混合城市固体废弃物被传送至粉碎设备，例如磨碎机或破碎机(步骤104)。一方面，步骤104中的传送装置可包括例如计量轮的计量***，计量***被构造成用于控制MSW的流量以及相关的负荷深度，使得随着时间的推移，相对恒定量的物料被供给至磨碎机或破碎机(并且可选地，被供给至预分选传送装置)。
在步骤106中，混合废弃物被粉碎。用于粉碎混合废弃物流的磨碎机可包括一个或更多个包含许多切割头的轴，切割头能够将进入的废弃物料切割和/或破碎至选定的尺寸。由磨碎机磨碎的废弃物将具有一定范围的颗粒尺寸。例如，像是装运板或轮胎的一些物体将被磨碎或破碎，但大部分颗粒相对较大。相比较，像是玻璃的倾向于断裂的物料以及像是食物的容易被破碎的物料将变得非常小。
当废弃物料通过安装有抵靠刚性刀片壳体的切割刀片或刀具的转动转 子被磨碎或破碎时，然后废弃物料穿过磨碎机或破碎机掉落到网筛篮(圆形穿孔板或鳍状设计的网筛)上。具有小于选定尺寸的磨碎尺寸的物料，例如，大约16英寸或更小、大约14英寸或更小、大约12英寸或更小、大约10英寸或更小、或优选地大约8英寸或更小，然后穿过网筛掉落，并在该过程中运动到下一步骤上。太大而不能穿过网筛的物体通常通过磨碎机或破碎机重复地再循环，直至它们被磨碎到能够穿过网筛的尺寸。
磨碎或破碎的固体废弃物然后能够被传送(步骤108)至尺寸分离器110，尺寸分离器110按照尺寸将磨碎或破碎的城市固体废弃物进行分级以产生富含湿有机物料的欠尺寸部分112和富含干有机物料的过尺寸部分114。能够在本方法中使用的尺寸分离器10的适当的示例包括圆盘筛分离器、转筒筛分离器、振动筛分离器和/或本领域已知的其他尺寸分离器。
优选地，来自磨碎机106的粉碎废弃物被磨碎或破碎成大约16英寸及以下的尺寸，并且过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒之比小于大约1:8的比率的尺寸分布。更优选地，粉碎废弃物被磨碎或破碎成大约12英寸及以下的尺寸，并且过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒之比小于大约1:6的比率的尺寸分布。最优选地，粉碎废弃物被磨碎或破碎成大约8英寸及以下的尺寸，并且过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒之比为大约1:4或更小的比率的尺寸分布。优选地，欠尺寸部分112具有小于大约2英寸的尺寸。
根据本发方法，欠尺寸部分112和过尺寸部分114中之一或两者可以按照密度和尺寸进一步被分级116和118以产生中间流，可以从中间流回收有价值的产品。粉碎、尺寸分离和/或密度分离可用于产生任何数量的湿有机产品120、干有机产品122和/或无机产品124。在优选的实施方式中，从中间流回收的产品为同质流。同质流包括可再利用产品和燃料，这些可再利用产品和燃料基本未受污染，以在无需从混合废弃物中存在的其他类型的成分中进一步分离的情况下被循环或使用。同质产品可以包括单一物料(例如，铝)或者同质产品可以包括赋予必要特质的物料的混合物。例如，同质的干有机燃料包括具有特定的最大含水量和颗粒尺寸以及最小BTU值的有机物。实现同质性所需的纯度将取决于特定的产品。本领域技术人员熟知对于回收的废弃物料进行再循环所需的纯度以及对于有用的有机燃料所需的特性。
在一个实施方式中，116或118可包括以下步骤中的一个或更多个：(a)利用筛分网筛以及然后利用第一密度分离单元处理欠尺寸部分112 以产生重质部分和轻质部分；(b)利用第二密度分离单元处理来自第一密度分离单元的轻质部分以产生干有机产品和湿有机产品；(c)利用第三密度分离单元处理过尺寸部分114以产生重质部分和干有机产品，和/或(d)利用第四密度分离单元处理来自第三密度分离单元的重质部分以产生重质部分以及湿有机产品。密度分离步骤可以采用例如空气滚筒分离器或重力/空气分离器的空气分离器、锤式粉碎机分离器或本领域已知的其他密度分离器或者这些分离器的组合。用于碎屑的尺寸或维度分离器可以包括圆盘筛、转筒筛、振动筛分离器或本领域已知的其他维度分离器。
产品回收(即，可再利用物、湿有机物或干有机物的回收)可以利用适用于被回收的特定类型的物料的任何分选设备来实现。一方面，该方法还包括利用磁分离单元(例如，滚筒磁选机、交叉带式磁选机、主动皮带轮式磁选机等等)以回收黑色金属部分；利用涡流分离单元以回收有色金属部分；或者利用相机分选器和/或金属探测器或其他已知设备以从欠尺寸部分、过尺寸部分或这些部分之一的下游部分中的一个或更多个中回收铜、黄铜和/或不锈钢有色金属或黑色金属和有色金属部分，这些部分之一的下游部分例如但不限于为来自第一密度分离单元的重质部分或轻质部分，来自第二密度分离单元的干有机产品或湿有机产品，来自第三密度分离单元的重质部分或干有机产品，或来自第四密度分离单元的重质部分或湿有机产品。
在一个实施方式中，在分离方法中回收的湿有机物能够利用微生物消化***被进一步处理以产生能够用作燃料的沼气和能够用作土壤改良剂的堆肥，或者可被干燥以制造用于作为碳燃料的替代品进行燃烧或用于热转换为能量的有机燃料。对能够用于消化在当前方法中产生的湿有机废弃物产品的示例性微生物消化***的讨论和说明能够在名称为“用于从上流式厌氧消化器中去除非可消化物质的方法(Methods for removal of non-digestible matter from an upflow anaerobic digester)”的美国专利No.7,615,155、名称为“诱发式污泥床厌氧反应器(Induced sludge bed anaerobic reactor)”的美国专利No.7,452,467、名称为“具有隔膜和螺旋和驱动组件的上流式生物反应器(Upflowbioreactor having a septum and an auger and drive assembly)”的美国专利No.7,290,669和名称为“诱发式污泥床厌氧反应器(Induced sludge bed anaerobic reactor)”的美国专利No.6,911,149以及名称为“具有隔膜和压力释放机构的上流式生物反应 器(Upflow bioreactor with septum and pressure release mechanism)”的美国专利公开No.2008/0169231中找到，上述专利的内容通过参引合并到本文中。
在一个实施方式中，利用本领域已知的一个或更多个处理方法能够对分离的干有机物料进一步地处理以产生干有机燃料。在一个实施方式中，分离的干有机物料能够被进一步粉碎以产生用于在炉子中燃烧的期望的颗粒尺寸。在一个实施方式中，具有8-16英寸范围内的上限颗粒尺寸的分离的干有机物料能够被粉碎以产生具有小于6英寸、小于4英寸、小于2英寸或小于1英寸的上限颗粒尺寸的干有机物料。
干有机物料还可被压紧、打包、再破碎、粒化或者被压实以便于对燃烧或转换过程中的干有机物料进行运输和/或处理。压实可以通过打包、粒化或提供类似功能的其他压紧技术实现。优选地，压实利用压紧而非粒化并且优选地产生打包物而不是颗粒状物。在一个实施方式中，压紧产生具有至少一个大于4英寸的维度的燃料单元。压紧燃料的直径可为至少大约4、6或12英寸。压紧的干有机物料的打包物的直径可为一英尺或数英尺。
干有机物料还可在现场被存放在具有自动填料和排料***的大型存储建筑物或具有卸载设备的储料仓中。
在一个实施方式中，压紧物料的密度可在大约2-60磅每立方英尺、优选地为3-30磅每立方英尺、并且最优选地为4-10磅每立方英尺的范围内。
固体干有机燃料能够例如在许多工业和能源生成过程中代替煤或其他碳基燃料单独地使用或与另一种燃料一起使用。固体干有机燃料还能够用作燃料以通过各种高温热转化过程(例如，气化、等离子电弧气化和热解作用)制造合成气。固体干有机燃料还能够在固体燃料沸腾器或燃气发生器沸腾器中燃烧以产生蒸气，蒸气可以用于转动蒸汽轮机以产生电能。
虽然可能期望从固体废弃物流的几乎所有成分中回收有价值的物料，但本发明包括其中的湿有机部分、干有机部分或无机部分中的全部或一部分并未被完全地分离为回收产品的实施方式。例如，在一个实施方式中，湿有机部分和干有机部分的一部分(例如，玻璃)可保持混合状态并且简单地进行填埋。
本发明对于回收以非常低的浓度存在于混合废弃物流中的特定类 型的物料的大多数而言是特别有利的。本***和方法允许比方说像在“海底捞针”的情形下处理混合废弃物流。在一个实施方式中，混合废弃物流可包括浓度小于15％、小于10％、小于5％或甚至是小于1％的至少一种类型的可再利用物料，其中，该***或方法构造为回收至少50％、至少70％、至少80％、或者甚至至少90％的特定的可再回收物料。
现在参照图2，示出用于分离城市固体废弃物以由其产生湿有机产品、干有机产品和无机部分的方法200。该方法包括提供包含湿有机部分、干有机部分和无机部分的混合城市固体废弃物202。混合城市固体废弃物可选择地如以上参照图1描述地那样被预分选。在步骤204中，混合废弃物被传送至固体废弃物磨碎机或破碎机206。可选择地，粉碎的固体废弃物能够在悬浮磁选机(未示出)下经过以回收黑色金属，并且剩余的粉碎的废弃物208然后被传送至第一尺寸分离器210。第一尺寸分离器210基于尺寸分离粉碎的废弃物以产生欠尺寸部分212和过尺寸部分236。
该方法200还包括将欠尺寸部分212从第一尺寸分离单元210传送至第一密度分离单元222。第一密度分离单元222可以是利用空气流和旋转滚筒以按照密度对物料进行分离的空气滚筒分离器。执行类似功能的其他空气分离设备可被使用并且是本领域已知的。第一密度分离单元分离来自尺寸分离器210的欠尺寸部分以产生主要包括无机物料的重质部分218以及包括干有机物和湿有机物的混合物的轻质部分224。轻质部分224可以在随后的密度分离步骤中被处理。
在可选择的步骤中，来自第一尺寸分离单元210的欠尺寸部分212能够替代地被传送至可选择的第二尺寸分离单元214，第二尺寸分离单元214构造为产生欠尺寸部分216和过尺寸部分220。欠尺寸部分216为细小部分(例如，小于3/8英寸)并且主要为带有小百分比含量的无机物料的湿有机产品。粗糙部分220被传送至密度分离器222并且类似于上文描述的部分212那样被处理。第二尺寸分离器可以是转筒筛、圆盘筛、瀑布式筛、振动筛、花盘式筛、柔性膜筛。筛优选地为能够很少或根本无需维护地处理湿有机物的自清理筛。
能够在本方法中使用的适合的尺寸分离器214的示例包括圆盘筛分离器、转筒筛分离器、振动筛分离器和/或本领域已知的其他尺寸分离器。 在一个实施方式中，方法200可包括可选择步骤，即处理来自第二尺寸分离单元214的湿有机产品218以从其中去除至少一部分残余的无机碎片。在一个实施方式中，残余的无机碎片包括碎玻璃。
在一个实施方式中，第二过尺寸部分220具有小颗粒与大颗粒之比小于大约1:5的比率的尺寸分布，并且第二欠尺寸部分216具有小于过尺寸部分220的大颗粒尺寸的大约1/5的上限颗粒尺寸。例如，来自第二尺寸分离单元214的过尺寸部分220可具有大约2”至大约3/8”的范围内的尺寸分布，并且欠尺寸部分216具有小于大约3/8”的上限颗粒尺寸。
返回轻质部分224，来自第一密度分离单元222的轻质部分224能够被传送至第二密度分离单元226。第二密度分离单元可以是利用空气流以按照密度分离物料的重量/空气分离单元。第二密度分离单元产生或分离重质部分228的湿有机物料以及轻质部分232的干有机物料。在一个方面中，重质部分228为湿有机产品，轻质部分232为干有机产品234。湿有机产品230可以与湿有机产品262组合以便进一步处理和/或分开地进行处理和/或在相同或不同的过程中被使用(例如，作为渣滓被填埋或用于在厌氧消化器中生成生物燃料)。
现在返回过尺寸部分236，来自第一尺寸分离单元210的过尺寸部分被传送至第三密度分离单元238。第三密度分离单元238可以是利用空气流和旋转滚筒以按照密度分离物料的空气滚筒分离器。第三密度分离器单元238分离来自尺寸分离器210的过尺寸部分以产生轻质部分240和重质部分244。轻质部分240主要为干有机产品242。
来自第三密度分离单元238的重质部分244被传送至第四密度分离单元246。第四密度分离单元246可以是利用空气流以按照密度分离物料的重量/空气分离单元，或者第四密度分离单元246可以是利用空气流和旋转滚筒以按照密度分离物料的空气滚筒分离器。能够用于第四密度分离器的其他设备包括锤式粉碎机分离器(例如，斯科特涡轮分离器)或圆盘筛或振动筛或这些设备的组合。第四密度分离单元产生轻质部分248和重质部分252。在一个方面中，重质部分248为湿有机产品250，重质部分包括无机部分254。
密度分离单元(例如，第一、第二、第三或第四密度分离单元)可被校准以提供湿有机物、干有机物以及无机物料之间的分离。在混合城市废 弃物流中，这三种不同的物料常常具有特定范围内的密度。例如，干有机物倾向于具有小于大约10或12磅/立方英尺的密度；湿有机物倾向于具有大于8、10或12磅/立方英尺且小于大约60、80或100磅/立方英尺的密度；无机物料倾向于具有大于大约80或100磅/立方英尺的密度。因此，通过相应地设定密度分离器，湿有机物、干有机物以及无机部分可以基于密度被分离。在密度分离之前粉碎混合MSW提高了密度分离器的分离效率。
在一个实施方式中，方法200可包括多个可选择的步骤，利用比如磁选机或涡流分离器或相机光学分选器或金属探测器或本领域已知的其他设备的金属分离器***256以从在方法200中产生的部分的一个或更多个中回收黑色金属产品258或有色金属产品中的一个或更多个。根据本申请的方法还包括利用磁分离单元处理来自第一尺寸分离单元的欠尺寸部分以从其中回收黑色金属部分。
例如，金属分离单元256可用于从欠尺寸部分212、过尺寸部分236、来自第一密度分离单元222的重质部分218或轻质部分224、来自第二密度分离单元226的干有机产品234或湿有机产品230、来自第三密度分离单元238的重质部分244或干有机产品242、或来自第四密度分离单元246的无机部分254或湿有机产品250中的一个或更多个中回收任何黑色金属部分或有色金属部分。
现在参照图3，示出用于分离城市固体废弃物以产生湿有机产品、干有机产品和无机碎片残余产品的方法300。方法300包括提供包含湿有机废弃物、干有机废弃物以及无机废弃物的初始城市固体废弃物302，以及将废弃物302传送104至固体废弃物磨碎机或破碎机306。初始城市固体废弃物302被磨碎或破碎以产生具有一定颗粒尺寸分布的磨碎或破碎的废弃物308。磨碎或破碎的废弃物308然后被传送至第一尺寸分离单元310以产生富含湿有机物料的第一欠尺寸部分312和富含干有机物料的第一过尺寸部分346。根据本发明，欠尺寸部分312与过尺寸部分346中的每一个可按照密度被进一步处理，以及在较小程度上通过另外的尺寸分离被进一步处理，以将欠尺寸部分312和过尺寸部分346分离为湿有机产品、干有机产品以及无机碎片产品。
在一个方面中，方法300还包括利用光学第一磁分离单元314处理来自第一尺寸分离单元310的第一欠尺寸部分312以从其中回收黑色金属部 分，并且利用第二尺寸分离单元316进一步处理来自第一尺寸分离单元310的第一欠尺寸部分312，以产生包括湿有机产品324和残余无机碎屑的第二欠尺寸部分318以及包括干有机物料、湿有机物料和无机碎屑的第二过尺寸部分326。可选择地，方法300可包括用玻璃去除装置处理第二欠尺寸部分318以从其中去除至少碎玻璃部分并且产生湿有机产品324。
在一个方面中，方法300还包括利用第一密度分离单元328处理来自第二尺寸分离单元316的第二过尺寸部分326，以产生轻质部分330和重质部分334，其中，轻质部分330包括残余无机碎屑332，并且其中，重质部分334包括湿有机物料和干有机物料。来自第一密度分离单元328的重质部分334可以利用第二密度分离单元336被进一步处理以产生轻质部分342和重质部分338。轻质部分包括第一干有机产品344。重质部分338包括湿有机产品340。
返回来自第一尺寸分离单元310的输出，来自第一尺寸分离单元310的过尺寸部分340可以利用第三密度分离单元354进行处理以产生重质部分356和轻质部分370。可选择地，来自第一尺寸分离单元310的过尺寸部分346可利用定位在第三密度分离单元354之前的可选的金属分离单元350处理，以从来自第一尺寸分离单元310的过尺寸部分中去除黑色金属或有色金属部分。在任一情况中，重质部分356包括湿有机物料、黑色金属和无机碎屑。轻质部分370包括干有机物料、黑色金属和有色金属。
在一个方面中，方法300还包括利用第四密度分离单元358处理来自第三密度分离单元354的重质部分356以产生重质部分360和轻质部分364。重质部分360包括第三湿有机产品362。轻质部分364包括包含黑色金属、有色金属和无机碎屑的无机产品366。可选择地，方法300可包括利用第二磁分离单元368处理来自第四密度分离单元358的轻质部分364以从其中去除黑色金属部分。
返回来自第三密度分离单元354的轻质部分370的输出，方法300还包括利用可选的PVC分离器384处理来自第三密度分离单元354的轻质部分370以产生包括干有机产品372的产品370。可选择地，来自第三密度分离单元的轻质部分能够被传送至第三磁分离单元376以从其中回收黑色金属部分。残余部分378可以利用涡流分离单元380进行处理以从其中回收有色金属部分。来自涡流分离单元380的残余部分382然后能够利用可选的PVC分离器384进行处理以产生包含干有机产品372的产品370。 可选的PVC分离器也能够被编程以回收例如PETE和HDPE的某些可再利用塑料。
湿有机产品386能够利用一个或更多个厌氧消化器被进一步处理以产生能够用作燃料的沼气和能够用作土壤改良剂的堆肥或可被干燥以制造作为碳燃料的替代品用于燃烧或用于热转换为能量的有机燃料。干有机燃料产品388能够例如在许多工业和能源产生过程中代替煤或其他碳基燃料单独地使用或与另一燃料一起使用。干有机燃料还能够用作燃料以通过各种高温热转化过程(例如，气化、等离子电弧气化和热解作用)制造合成气。可再利用金属和玻璃能够从无机部分390中回收并且残余物料能够被填埋或处理为建筑产品。
优选地，本文中描述的方法和装置能够用于去除初始固体废弃物流中的湿有机物料、干有机物料以及黑色金属和有色金属中的每一种的至少大约50％。更优选地，利用本文中描述的方法和装置能够去除包含在初始固体废弃物流中的湿有机物料、干有机物料以及黑色金属、有色金属和玻璃中的每一种的至少大约75％。甚至更优选地，利用本文中描述的方法和装置能够去除包含在初始固体废弃物流中的湿有机物料、干有机物料以及黑色金属、有色金属和玻璃中的每一种的至少大约90％。最优选地，利用本文中描述的方法和装置能够去除包含在初始固体废弃物流中的湿有机物料、干有机物料以及黑色金属、有色金属和玻璃中的每一种的至少大约95％。
图8示出可替代的实施方式，其中，在处理流程内的多个位置处利用多个金属分离设备实现金属回收。在图8中，混合废弃物802被定量供给至预分选传送装置并且在步骤804中进行分选。预分选步骤可通过与上文中关于图1描述的类似方式实现。在步骤806中，剩余的混合废弃物被粉碎以产生第一尺寸分布。在步骤808中，粉碎的废弃物然后通过磁选机以回收黑色金属中的一部分。由于负荷深度，在步骤808中使用的磁选机优选地为悬浮磁选机(例如，滚筒磁选机)，不过其他磁选机可以单独地使用或与悬浮磁选机结合使用。由于负荷深度在尺寸分选之前，因此滚筒磁选机是有利的。
在黑色金属回收之后，混合流按照尺寸被分离(步骤810)。尺寸分离810可如上文关于图1-3或下文关于图4描述的那样被实现。尺寸分离产生过尺寸部分812和欠尺寸部分814。过尺寸部分812富含干有机物，欠 尺寸部分814富含湿有机物。欠尺寸部分814可以利用磁选机在步骤816中被进一步处理以回收黑色金属产品818，并且可以利用涡流分离器在步骤120中被进一步处理以产生有色金属产品122。剩余的物料流可主要为湿有机物822，但还可包括相当大比例的非金属无机物料。湿有机物和/或非金属无机物料可被填埋或如本文所述地被进一步处理。
过尺寸部分812富含干有机物并且利用密度分离(步骤824)被进一步分级以产生多个中间废弃物流。密度分离824产生重质部分826和轻质部分828。重质部分826富含湿有机物和无机物料。重质部分826可在步骤830和832中分别类似于步骤816和820地被处理以回收黑色金属834和有色金属836(并且产生可被处理或丢弃的湿有机产品838)。可选择地，重质部分826能够与欠尺寸部分814结合以执行黑色金属和/或有色金属回收步骤。由于步骤816和830中的负荷深度低于步骤808中的负荷深度，因此交叉带式磁选机通常足以捕获黑色金属(尽管如果期望时，可以使用悬浮磁选机)。有色金属回收通常利用涡流分离器装置或类似设备实现。
来自密度分离器824的轻质部分828富含干有机物。轻质部分828可利用磁选机在步骤840中进行处理以回收黑色金属842。在一个实施方式中，可使用悬浮磁选机。
轻质部分828可被进一步处理以回收有色金属846(步骤844)。步骤844可利用一个或更多个涡流分离器或执行类似功能的设备实现。除了有色金属的回收外，轻质部分828还可被处理以回收聚氯乙烯(PVC)塑料和/或回收例如PETE和/或HDPE的某些可再利用塑料850以生产干有机产品852。
图9示出描绘包括多个金属回收设备的处理流程的另一实施方式。除非另作说明，图9中描述的步骤可以以与上文中图1-4和图8中描述的相应步骤相似的方式实现。参照图9，固体城市废弃物902提供为包括湿有机物料、干有机物料和无机物料的混合物。在步骤904中，混合城市废弃物902被定量供给至预分选传送装置，在预分选传送装置上，高价值物品、难以磨碎的物品和/或危险物料从废弃物流中被人工地拾取。在步骤906中，预分选的混合废弃物流902被粉碎以产生具有期望的颗粒尺寸分布的混合流902。在粉碎之后以及尺寸分离之前，能够利用磁选机回收黑色金属(步骤908)。在一个实施方式中，磁选机可为悬浮磁选机(例如，滚筒磁选机)，不过也可采用例如交叉带式磁选机的其他磁选机。
在步骤910中，混合废弃物流902在第一尺寸分离中被分级以产生两个中间废弃物流，即欠尺寸部分912(即，精细部分)和过尺寸部分914(即，粗糙部分)。欠尺寸部分912可被处理以回收另外的黑色金属(步骤916)。在步骤916中，由于废弃物流的一部分在步骤910中被分离，因此欠尺寸部分912的负荷深度将通常低于粉碎的混合废弃物902的负荷深度。较低的负荷深度能够使得已经经过步骤908而未被回收的另外的黑色金属暴露。欠尺寸部分可以在步骤918中被进一步分离以产生精细的湿产品920以及粗糙的欠尺寸部分922。精细的湿产品920可主要为湿有机产品，但也可包括少量无机物料。精细的湿产品920可被处理以去除有色金属、被消化以提取有机物的热值，或者作为残余物被填埋。
在步骤924中，粗糙的湿部分922在第一密度分离器中被分离以产生残余无机部分928和包括湿有机物和干有机物的混合轻质流926。在步骤930中，混合轻质流926被传送至第二密度分离并且被分离为轻质流932和重质流934。轻质流932主要包括干有机物936。干有机物936可以与来自第三密度分离940的轻质部分938组合以被处理为干有机产品或者单独地处理。
轻质部分934主要包括湿有机物。轻质部分934可被处理以回收有色金属(步骤942)，从而生产湿有机产品944。
来自第一尺寸分离910的过尺寸部分914在第三密度分离器中被进一步处理(步骤940)以产生轻质部分938和重质部分946。轻质部分938主要包括干有机物，重质部分946包括湿有机物和无机物料的混合物。重质部分946在第四密度分离器中被进一步处理(步骤948)以产生重质部分950和轻质部分932。重质部分950和轻质部分952能够单独地被进一步处理以回收黑色金属(分别为步骤954和956)以及回收有色金属(分别为步骤958和960)，从而生产湿有机物964和无机残余物962。在步骤956和954中，黑色金属能够利用交叉带式磁选机或其他适合的磁选机回收。在步骤958和960中，有色金属的回收能够利用涡流分离器或其他适合的设备来实现。
重质部分950还可被处理以回收不锈钢(步骤966)。回收不锈钢可以利用不锈钢金属探测器分选器或其他适合的设备来实现。
来自第三密度分离器948的轻质部分938被处理以产生干有机产品 976。在步骤968中，黑色金属能够利用悬浮磁选机或其他适合的磁选机被去除。在步骤969中，有色金属970能够通过利用一个或更多个涡流分离器被去除。在一些实施方式中，轻质部分938可包括大量的有色物料(例如，铝)。在这些实施方式中，串联地设置的两个或更多个涡流分离器可用于提高有色金属的回收效率。有色金属970可选择地被进一步处理以去除铁红(步骤972)。去除铁红(例如，铜和黄铜)能够通过利用相机分选器和金属探测器或其他设备来实现。
在有色金属的回收之后，轻质部分938还可被处理以去除聚氯乙烯(PVC)塑料(步骤974)并且去除某些可再利用塑料，例如PETE和HDPE。PVC的去除以及PETE和HDPE的回收能够利用一个或更多个光学分选器实现。所产生的轻质部分938(即，在PVC去除之后)为干有机产品976，干有机产品976可用作如本文中描述的有机燃料。
III.用于分离城市固体废弃物的***
现在参照图4，公开了用于分离城市固体废弃物的***400。在一个方面中，***400包括粉碎设备402，粉碎设备402被构造为用于粉碎初始城市固体废弃物以产生具有第一尺寸分布的粉碎废弃物。在市场上可获得的许多固体废弃物磨碎机或破碎机适于或者能够适于用于磨碎初始固体废弃物流。例如，NC,High Point的维阔普兰(Vecoplan)有限公司制造了能够结合到本文描述的***400中的许多固体废弃物破碎机。
典型的固体废弃物磨碎机或破碎机可包括包含多个切割头的一个或更多个轴，切割头能够将进入的废弃物料切割和/或破碎到选定的尺寸。被磨碎机或破碎机磨碎或破碎的废弃物将具有一定范围的颗粒尺寸。例如，像装运板或轮胎的一些物体将被磨碎或破碎，但大多数颗粒将相对较大。相比较，像是倾向于断裂的玻璃以及像是容易破碎的食物残渣的材料将非常小。
固体废弃物磨碎机或破碎机402的产品能够被传送至第一尺寸分离器404。尺寸分离器的适当的示例包括转筒筛、振动筛、指式筛、圆盘筛等。优选地，第一尺寸分离器404为圆盘筛。圆盘筛可以从NC,High Point的维阔普兰有限公司获得。圆盘筛采用一系列滚动轴，滚动轴具有一系列附装圆盘，一系列附装圆盘具有能够使物体穿过而掉落的空间。轴的滚动形成独特的波形动作，独特的波形动作在进入的物料在被向前传送时对其进 行搅动。这种搅动将较小的物料通过筛孔释放并且这种搅动在不存在振动或堵塞的情况下完成。圆盘筛设计大大地减小了操作过程中的拥挤或卡死的可能性。与转筒筛、振动筛或指式筛相比，圆盘筛的优点包括容量高、占地面积小、物料筛分精确、具有自静操作、以及操作和维护成本低。
随着废弃物料通过安装有抵靠刚性刀片壳体的切割刀片或刀具的转动转子在粉碎设备402中被磨碎或破碎，废弃物料然后穿过磨碎机或破碎机掉落到筛篮上。具有小于选定尺寸的磨碎尺寸的物料——例如大约16英寸或更小、大约14英寸或更小、大约12英寸或更小、大约10英寸或更小，或者优选地大约8英寸或更小的物料——然后穿过网筛掉落，物料能够在网筛上通过第一尺寸分离器404进行处理。太大而不能穿过网筛的物体通常通过磨碎机或破碎机重复地再循环，直至它们被磨碎到能够穿过网筛的尺寸为止。
优选地，来自粉碎设备402的粉碎的废弃物被磨碎或破碎成大约16英寸及以下的尺寸，更优选地小于大约12英寸及以下，以及最优选地小于大约8英寸及以下。来自尺寸分离器404的过尺寸部分优选地具有小颗粒与大颗粒之比小于大约10的比率的尺寸分布(即，上限截止尺寸与下限截止尺寸的比率具有小于大约10的比率)，更优选地，小于大约8，甚至更优选地小于大约6，以及最优选地小于大约4。优选地，来自第一尺寸分离器404的欠尺寸部分具有小于大约6英寸的上限截止尺寸，更优选地小于大约5英寸，更加优选地小于大约4英寸，甚至更优选地小于大约3英寸，以及最优选地小于大约2英寸。
***400还包括第一密度分离单元408，第一密度分离单元408构造成用于处理来自第一尺寸分离单元404的欠尺寸部分406以产生第一重质部分410(即，湿有机产品412)和第一轻质部分414。***400还包括第二密度分离单元416，第二密度分离单元416构造成用于处理来自第一密度分离单元408的轻质部分414以产生轻质部分422(即，干有机产品)和重质部分418(即，湿有机产品420)。
可选择地，***可包括布置在第一尺寸分离单元404与第一密度分离单元408之间的第二尺寸分离单元426。第二尺寸分离单元426构造成产生第二过尺寸部分403和第二欠尺寸部分428。第二欠尺寸部分428包括湿有机产品412。第二过尺寸部分403被传送至第一密度分离单元408。
在一个方面中，第二尺寸分离单元426构造成产生第二过尺寸部分403和第二欠尺寸部分428，第二过尺寸部分403具有大颗粒与小颗粒的比率具有小于大约10、更优选地小于大约8、甚至更优选地小于大约6以及最优选地小于大约4的比率的第二尺寸分布，第二欠尺寸部分428具有小于过尺寸部分的大颗粒尺寸的大约1/10、更优选地小于大约1/8、甚至更优选地小于大约1/6、以及最优选地小于大约1/4的上限颗粒尺寸。在另一方面中，第二过尺寸部分403具有大约2”至大约3/8”的颗粒尺寸范围。在再一实施方式中，来自第二尺寸分离单元426的欠尺寸部分具有小于大约3/8”或小于大约1/2”的尺寸。
返回来自第一尺寸分离单元404的过尺寸部分432，***400可以进一步包括第三密度分离单元434和第四密度分离单元442，第三密度分离单元434构造成处理过尺寸部分432以产生重质部分440和轻质部分436(即，干有机产品438)，第四密度分离单元442构造成处理来自第三密度分离单元434的重质部分440以产生重质部分448和轻质部分444(即，湿有机产品446)。
***400可选择地包括至少一个金属分离单元452，至少一个金属分离单元452可以包括磁分离单元或涡流分离单元之一或两者，磁分离单元和涡流分离单元构造成用于从欠尺寸部分、过尺寸部分或这些部分的下游部分中的一个或更多个中回收黑色金属部分454或有色金属456。
现在参照图5和6，示出很好地适于通过密度分离城市固体废弃物的密度分离单元的示例。虽然图5和6中示出的具体示例在一些实施方式中可为优选的，但也可采用其他分离器。适于在本发明中使用的密度分离器包括但不限于能够从德国东贝沃恩(Ostbevern)的Westeria 有限公司获得的空气分离器。图5示出所谓的空气滚筒分离器500。图6示出重力/空气分离器600，其通过作为风力筛分器(Windsifter)的一家制造商为大众所知。
图5中示出的空气滚筒分离器500包括输入传送装置504、鼓风机506、旋转滚筒510、输出传送装置522、重质部分传送装置518、轻质部分传送装置526以及空气返回单元514。混合密度废弃物502在输入传送装置504上被送进。随着废弃物料502被送进，其在传送装置502的端部掉落，废弃物502在该端部处与来自鼓风机506的运动空气流508相遇。
重质部分516由于太重而不能被空气流508提升，因而从混合废弃物料502中分离。重质部分因此在滚筒510的前方掉落并落在重质部分传送装置518上。相比较，更轻的废弃物被空气流508提升并且运输越过旋转滚筒510，并且通过空气流520或传送装置522向前运输。轻质部分524从传送装置522的端部掉落并且掉落到轻质部分传送装置526上。这些机器高度地可调节以根据期望改变重量密度分离系数。
重质部分516和轻质部分524的相对密度能够通过控制穿过空气滚筒分离器500的空气流来进行调节。空气流的速度以及穿过滚筒分离器500的空气的体积能够通过提高或降低风扇506的速度或通过打开或关闭阀512来控制。通常，打开阀512和/或提高风扇506的速度将把更重的物体运输越过滚筒510，使得轻质部分将具有更大的平均质量。类似地，关闭阀512或降低风扇506的速度将使得重质部分516具有更小的平均质量并且使得轻质部分524将具有更小的平均质量，这是因为仅较轻的物体将被运输越过滚筒510。
现在参照图6，重力/空气分离器600包括输入传送装置504、鼓风机606、空气延伸室622、重质部分传送装置616以及用于控制流过重力/空气分离器600的空气的体积的第一阀610和第二阀612。混合密度废弃物602被送进到输入传送装置604上。随着废弃物602被送进，废弃物602从传送装置602的端部掉落，废弃物602在该端部处与来自鼓风机606的运动空气流608相遇。
重质部分614由于太重而不能被空气流608提升，因而从混合废弃物料602中分离。重质部分614因此掉落到重质部分传送装置616上。相比较，更轻的废弃物620被空气流608提升并且通过空气流618运输到延伸室622中或运输到延伸室622外。
重质部分616和轻质部分620的相对密度能够通过控制穿过滚筒分离器即重量/空气分离器600的空气流而进行调节。空气流的速度以及穿过重力/空气分离器600的空气的体积能够通过提高或降低风扇606的速度或通过打开或关闭阀610而进行控制。通常，打开阀610和/或612和/或提高风扇606的速度将把更重的物体向上运输到延伸室622中，使得轻质部分将具有更大的平均质量。类似地，关闭阀610和/或612或降低风扇606的速度将使得重质部分614和轻质部分620都具有更小的平均质量，这是因为仅更轻的物体将通过空气流618向上运输到 延伸室620中。
像图5和6中所示的那些密度分离器在被送进到密度分离器中的最大物体和最小物体之间的比率相对狭窄时工作地最好。相应地，优选的是，送进到在本文描述的方法和***中的密度分离器中的最大物体与最小物体的比率为大约12比1、大约10比1、大约8比1或大约6比1。最优选地，送进到在本文描述的方法和***中的密度分离器中的最大物体与最小物体的比率为大约4比1(即，此时上限截止尺寸与下限截止尺寸的比率为前述比率)。在一个实施方式中，本发明的方法和***被设计为向密度分离器提供具有在这些近似范围内的颗粒尺寸比率的废弃物料。
在另一可替代的实施方式中，第四密度分离器442可为锤式粉碎机分离器。锤式粉碎机分离器可单独地使用或与空气分离器结合使用。图7示出能够用于本发明的示例性锤式粉碎机分离器700。分离器700包括壳体组件710。壳体组件710可以包括进口712，进口712用于将废弃物流供给至容纳旋转轴724的内室720内。马达和驱动机构能够附接至轴724的端部734以便以期望的旋转速度使轴724旋转。
壳体组件710还可包括用于排出小颗粒尺寸的重质部分的出口714和用于排出大颗粒尺寸的轻质部分的第二出口716。盖722a和722b能够用铰链附接至壳体组件710的其他部件以提供通向内室720的通道，以便用于清理和/或检修问题。壳体组件710还可包括支架718a和718b，以从表面提升室720以及提供通向出口714和716的通道。然而，支架不是必须的并且还可使用其他构造。
如所提到的，内室720容纳旋转轴724。旋转轴724包括基本垂直于旋转轴724的纵向轴线延伸的多个锤轴。旋转轴724包括成排的打击叶片730和破碎棒732。打击叶片730包括压平表面，压平表面在室720内产生平行于旋转轴724的纵向轴线运动的空气流。
破碎棒732构造成锤击流入室724内的颗粒并且使其破裂以产生更小尺寸的颗粒。破碎棒732具有桨状部，桨状部与旋转方向成直角。在其他实施方式中，破碎棒732可以是六边形轴或产生很少或不产生穿过室720的空气的导向流的其他形状的轴。
锤式粉碎机分离器700基于颗粒穿过室720的流动性对颗粒进行分 离。不太容易破裂而更容易受到室724内的空气流的提升动作影响的颗粒被推向出口716。更容易粉碎而不太容易被空气流提升的颗粒被驱向出口714。
内室720可选择地容纳具有特定网眼尺寸的网筛728。网筛728能够确保截止颗粒尺寸的均匀性并且增加特定尺寸的颗粒保持在打击叶片730和破碎棒732的路径中的持续时间。网筛的网眼尺寸能够被选择成以产生本文描述的尺寸分布中的任一种。
虽然本文公开的许多方法和***已被描述为包括密度分离，但本领域技术人员将理解到，在一些实施方式中，只要废弃物流按照尺寸被粉碎并分离以产生富含至少一种可回收物料的中间流，则能够在无需密度分离的情况下实现充分的分离。
在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他具体形式实施。所描述的实施方式被认为在各个方面中仅是示意性的而非限制性的。因此本发明的范围由所附权利要求指定，而非由前述说明指定。落入权利要求的等同的意思和范围内的所有变化将涵盖在权利要求的范围内。
2009年12月30日提交的美国临时申请No.61/291,177以及2010年10月5日提交的美国专利申请No.12/897,996通过参引合并到本文中。

Claims (26)

1.一种用于分离固体废弃物的方法，包括：
提供混合固体废弃物流，所述混合固体废弃物流包括湿有机废弃物、干有机废弃物以及无机废弃物；
粉碎所述混合固体废弃物流以产生具有第一尺寸分布的粉碎废弃物；
按照尺寸对固体的所述粉碎废弃物进行分级，以产生富含湿有机物料的欠尺寸部分和富含干有机物料的过尺寸部分；以及
按照密度对所述过尺寸部分或所述欠尺寸部分进行分级，以产生至少一个中间废弃物流并且从所述中间废弃物流回收一种或更多种产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个中间废弃物流是所述过尺寸部分或所述欠尺寸部分的下游部分，以及，所述产品中的至少一种是金属和/或其他可再利用商品。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括从所述欠尺寸部分或其下游部分回收金属产品和/或其他可再利用商品。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉碎废弃物被粉碎至16英寸及以下的尺寸，并且所述过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒的比率为1:10或更小的第二尺寸分布。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉碎废弃物被粉碎至12英寸及以下的尺寸，并且所述过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒的比率为1:8或更小的第二尺寸分布。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉碎废弃物被粉碎至8寸及以下的尺寸，并且所述过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒的比率为1:6或更小的第二尺寸分布。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欠尺寸部分具有小于2英寸的尺寸。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过尺寸部分具有8英寸至2英寸的尺寸。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述欠尺寸部分利用第一密度分离单元进行分级以产生重质部分和轻质部分。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
利用定位在第一尺寸分离单元的下游且在所述第一密度分离单元的上游的第二尺寸分离单元处理所述欠尺寸部分，
其中，所述第二尺寸分离单元构造成产生第二过尺寸部分和第二欠尺寸部分，所述第二过尺寸部分具有小颗粒与大颗粒的比率为1:5或更小的第二尺寸分布，所述第二欠尺寸部分具有小于所述过尺寸部分的大颗粒尺寸的1/5的上限颗粒尺寸，并且其中，所述第二欠尺寸部分包括湿有机产品。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括利用第二密度分离单元处理来自所述第一密度分离单元的所述轻质部分，以产生干有机产品和湿有机产品。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，利用密度分离对所述过尺寸部分进行分级通过利用第三密度分离单元执行，以产生重质部分和轻质部分，并且其中，来自所述第三密度分离单元的所述重质部分通过利用第四密度分离单元按照密度进行进一步分离，以产生无机部分和湿有机部分。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
利用磁分离单元或涡流分离单元中的至少一者从所述欠尺寸部分、所述过尺寸部分或所述欠尺寸部分和所述过尺寸部分的下游部分中的一者或更多者回收黑色金属部分或有色金属部分。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括对来自所述第二尺寸分离单元的所述湿有机产品进行处理，以去除残余的无机碎屑的至少一部分。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一密度分离单元和/或所述第二密度分离单元包括空气滚筒分离器和/或重力/空气分离单元。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第四密度分离单元包括空气滚筒分离器、重力/空气分离单元或锤式粉碎机分离器。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过尺寸部分的密度分离利用空气滚筒分离器执行。
18.根据权利要求1所述的方法，还包括利用聚氯乙烯分离单元对所述过尺寸部分进行处理以从其中去除残余的聚氯乙烯部分。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述湿有机部分被处理以产生湿有机产品，所述方法还包括利用微生物消化***对所述湿有机产品进行处理或者干燥所述湿有机产品以产生有机燃料。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括对干有机产品进行处理以产生干有机燃料。
21.根据权利要求1所述的方法，还包括在粉碎之前对所述混合固体废弃物流进行人工地预分选。
22.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述其他可再利用商品包括塑料。
23.一种用于分离固体废弃物的***，包括：
粉碎设备，所述粉碎设备构造成接收混合废弃物并且粉碎所述混合废弃物以产生具有第一尺寸分布的粉碎废弃物，所述混合废弃物包括湿有机废弃物、干有机废弃物和无机废弃物；
至少第一尺寸分离单元，所述至少第一尺寸分离单元构造成接收来自所述粉碎设备的粉碎废弃物，并且基于尺寸对所述粉碎废弃物进行分级以产生富含湿有机物料的欠尺寸部分和富含干有机物料的过尺寸部分；以及
第一密度分离单元，所述第一密度分离单元构造成接收所述过尺寸部分或所述欠尺寸部分，并且基于密度分离所接收的部分以产生更加富含湿有机物料或干有机物料的至少一个中间废弃物流；从所述中间废弃物流能够回收至少一种产品。
24.根据权利要求23所述的***，其中，所述粉碎设备构造成将固体的所述混合废弃物磨碎或破碎到16英寸及以下的尺寸。
25.根据权利要求23所述的***，其中，来自所述第一尺寸分离单元的所述过尺寸部分具有第二尺寸分布，所述第二尺寸分布具有小颗粒与大颗粒的比率为1:8或更小的比率，并且其中，来自所述第一尺寸分离单元的所述欠尺寸部分具有小于所述过尺寸部分的大颗粒尺寸的1/6的上限颗粒尺寸。
26.根据权利要求23所述的***，其中，所述至少一种产品包括燃料和/或可再利用商品。
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