Патент на изобретение №2177036

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Описываемый способ основан на том, что из городских твердых отходов сначала выделяют годную для повторного употребления резину, металл, пластмассу, стекла, оставшуюся органическую часть используют для получения молочной кислоты и других химических веществ. В одном варианте способа используют стадию предварительной обработки органических отходов разбавленной серной кислотой для снижения содержания тяжелых металлов в целлюлозном компоненте городских твердых отходов, которые могут загрязнять образованную молочную кислоту или ингибировать ферментацию сахаров, полученных из таких отходов. В другом варианте способа тяжелые металлы, содержащиеся в целлюлозном компоненте городских твердых отходов, удаляются с помощью ионообменного процесса после гидролиза серной кислотой. Коммерчески приемлемую форму молочной кислоты получают удалением молочнокислых бактерий из раствора фильтрацией. Описан также способ экономичного энергетически эффективного получения молочной кислоты из городских твердых отходов за счет сжигания сухого нерастворимого компонента в качестве топлива. Описан также способ получения молочной кислоты, предусматривающий варьирование параметров стадии гидролиза отходов серной кислотой. Описанные варианты способа получения молочной кислоты обеспечивают высокоэффективное и экономически выгодное получение молочной кислоты из городских твердых отходов и/или осадков сточных вод, что оказывает положительное влияние на состояние экологической обстановки. 4 с. и 18 з.п. ф-лы, 11 табл., 1 ил.

Изобретение относится к процессам и оборудованию для автоматизированной обработки городских твердых отходов (MSW) (со свалки или полученных прямо из городских служб), осадка сточных вод и шинных отходов с целью удаления и утилизации любых годных к употреблению материалов и для промышленного производства молочной кислоты.

В основном от материалов твердых отходов и осадка стоков избавляются закапыванием и/или сжиганием. Ограничения с точки зрения окружающей среды на свалки и мусоросжигатели требуют разработки альтернативных проектов растворения твердых отходов. Протест общественности, касающийся загрязнения, вызываемого мусоросжигателями, остановил разработку многих новых проектов мусоросжигателей. Правительство в ответ на проблемы, связанные со свалками, предписало, что должно применяться повторное использование с целью сохранения природных ресурсов и остановки потока материалов твердых отходов на свалки.

Было разработано множество технологий для выделения материалов из твердых отходов для повторного использования с целью получения топлива и производства коммерчески пригодных веществ.

Например:
Патент США 5 198 074 раскрывает способ получения этанола из бамбука, который включает высушивание, измельчение и промывание бамбука и прессование для удаления воды. Затем волокна предварительно гидролизуют паром для получения растворимых сахаров и ферментируют для получения этанола.

Патент США 5 184 780 раскрывает систему обработки твердых отходов, имеющую одну или более обрабатывающих линий для обработки твердых отходов с целью выделения материалов для повторного использования, таких как гофрированный картон, черные металлы, пластмассовые продукты, бумагу и стекло.

Патент США 5 135 861 раскрывает способ получения этанола из биомассы, которую гидролизуют, используя диоксид углерода, полученный при реакции ферментации, или природные органические кислоты из отходов цитрусовых – в качестве катализатора.

Патент США 5 104 419 раскрывает способ получения метанола из твердых отходов, например из городских твердых отходов, посредством частичного окисления и сжигания материалов твердых отходов, пропускания газов, образующихся при сжигании, кислорода и диоксида углерода через материал твердых отходов, отделения менее летучих компонентов газа от более летучих компонентов и реакции более летучих компонентов с диоксидом углерода с образованием метанола.

Патент США 5 060 871 раскрывает способы разделения металлических частиц примесей посредством использования различия в размере, плотности и/или электропроводности частиц.

Патент США 5 036 005 раскрывает способ непрерывного ферментационного получения этанола топливного качества из сахара, где этанол удаляют в экстракционной колонке с растворителем, который нетоксичен для ферментирующих микроорганизмов.

Патент США 5 009 672 раскрывает способ повторного использования и выделения компонентов из городских твердых отходов посредством сжатия под высоким давлением и сортировки, а также стадий разделения с помощью магнита. Выделенный перегнивающий органический компонент затем подвергают процессу анаэробной ферментации для получения биогаза, который может быть непосредственно использован для получения электроэнергии.

Патент США 4 974 781 раскрывает процесс разделения бумаги и пластмассы, в котором материалы обрабатывают смачиванием и нагреванием для повторного получения бумажной пульпы. Материалы вторично полученной пульпы затем отделяются от материалов, из которых пульпа не образуется, и затем они повторно используются, сжигаются или применяются как промышленное сырье в химических процессах.

Патент США 4 952 503 раскрывает способ непрерывного получения этанола с использованием стадии разделения центрифугированием для удаления дрожжей.

Патент США 4 874 134 раскрывает способ обработки твердых отходов для выделения материалов вторичного использования, таких как гофрированный картон, черные металлы, цветные металлы, пластмассовые продукты, бумажные и стеклянные емкости, а также биоразлагаемые материалы, которые могут быть обработаны с образованием компоста. Большие, ценные, не подлежащие обработке материалы и восстанавливаемые материалы выделяют первыми, затем с помощью магнитов отделяют фракцию черных металлов, затем материал отходов измельчают, затем с помощью магнитов отделяют вторую фракцию черных металлов, а затем пневматически отделяют фракцию бумаги для получения биоразлагаемой фракции, которая может быть потом компостирована.

Патент США 4 692 167 раскрывает устройство для обработки твердых отходов для получения гранулированного твердого топлива посредством измельчения, магнитного отделения черных металлов, просеивания, высушивания, гравитационного разделения, разделения на циклонном коллекторе, просеивания и гранулирования под давлением.

Патент США 4 650 689 раскрывает способ получения этанола из целлюлозных материалов посредством обработки целлюлозных материалов высококонцентрированным газом неорганической кислоты, таким как HCl, под давлением и обработки горячей водой для получения сусла, содержащего сахара, которые могут быть ферментированы.

Патент США 4 612 286 раскрывает способ кислотного гидролиза в процессе противоточной диффузионной обработки биомассы, содержащей ферментируемые материалы. Предпочтительно кислота является приблизительно от 2 до 10% по объему серной кислотой.

Патент США 4 553 977 раскрывает способ разделения компонентов твердых отходов с помощью барабанного грохота, который удаляет алюминиевые консервные банки с образованием обогащенной органическими веществами фракции, из которой могут быть выделены повторно используемые волокнистые продукты. Стальные консервные банки удаляют отделением с помощью магнита. Органические вещества выделяют для применения в качестве топлива с или без образования пульпы для выделения бумажной массы.

Патент США 4 541 530 раскрывает способ отделения металлических частиц от неметаллических частиц обработанных твердых отходов посредством гомогенизации и магнитной обработки компонентов отходов для получения концентрата металлов, например концентрата алюминия.

Патент США 4 384 897 раскрывает способ обработки материала биомассы двустадийным гидролизом, где на первой стадии деполимеризуются более легко гидролизуемые полисахариды, а на второй стадии деполимеризуются более трудно гидролизуемые полисахариды. Материал биомассы может быть обработан молекулярным кислородом для активации между первой и второй стадиями гидролиза. Кислоты нейтрализуют основанием, таким как карбонат или гидроксид кальция, для получения раствора, который используют для ферментации с образованием этанола.

Патент США 4 341 353 раскрывает способ выделения топлива и повторного используемых компонентов из мусора с использованием дисковых грохотов и воздушных сепараторов.

Патент США 4 288 550 раскрывает способ разложения мусора анаэробной ферментацией в присутствии дрожжей, образующих этанол, для прямого превращения крахмала в этанол без предварительного гидролиза и с последующей обработкой продукта метан-образующей анаэробной ферментацией для получения метана.

Патент США 4 069 145 раскрывает способ отделения частиц с большей электропроводностью от частиц с меньшей электропроводностью в сепараторном устройстве с электромагнитными вихревыми токами.

Патент США 4 063 903 раскрывает устройство для использования твердых отходов посредством выделения неорганических компонентов и превращения органического компонента в топливо или топливные добавки. Измельченный материал обрабатывают кислотой, нагревают, высушивают и перемалывают для получения тонкоизмельченного топливного продукта.

Молочная кислота, которая естественно присутствует во многих продуктах питания, применяется как консервант для подавления микробной порчи в прошедших обработку мясных продуктах, морских продуктах, майонезе и салатных соусах, как сырье для получения эмульгаторов, таких как лактилаты жирных кислот и эфиры моно- и диглицеридов, применяемые в выпечке, наполнителях и гарнирах, и как усилитель вкуса в безалкогольных напитках, маргарине, джемах, желе, печенье, вине и пиве. Фармацевтические применения включают растворы для внутривенного введения и диализа. Около 18 миллионов килограмм (40 миллионов фунтов) молочной кислоты, большая часть которой импортируется, ежегодно потребляется в Соединенных Штатах.

Недавно производство молочной кислоты привлекло к себе внимание вследствие разработки пластмасс на основе полимолочной кислоты (PLA), которые являются 100% разлагаемыми и одобрены для применения Министерством пищевых продуктов и лекарств (U.S. Departament of Energy, Innovations for Tomorrow, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO (1992), стр. 1-2). Пластмассы PLA могут превосходить характеристики многих термопластмасс, используемых в настоящее время для упаковки продуктов потребления, и могут стать основой семейства безопасных для окружающей среды полимеров. (Lipinsky E.S., et al., Chem. Engin. Progresses 8:26 (1986)).

Основные бактерии-продуценты молочной кислоты включают следующие роды: Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc и Lactobacillus (Murray R.G.E., Bergey’s Mannual of Determinative Bacteriology, Vol. 2, Sneath P.H.A., ed. Williams and Wilkins, Baltimore, MD (1986), стр. 1209). Более того, основные виды Lactobacillus, продуцирующие молочную кислоту, включают Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei и Lactobacillus leichmannii (McCaskey T.A., et al., Appl. Biochem. Biotech. 45-46: 555 (1994)).

Объектом настоящего изобретения является разработка автоматизированного эффективного процесса обработки городских твердых отходов и осадка сточных вод, предпочтительно в форме лепешки фильтрата сточных вод, с целью выделения любых материалов для повторного использования и для получения годной к употреблению коммерческой молочной кислоты.

Другим объектом настоящего изобретения является получение способа утилизации существующих свалок и таким образом устранения будущего воздействия на окружающую среду старых свалок.

Также следующим объектом настоящего изобретения является разработка обрабатывающего оборудования, которое не будет оказывать вредное воздействие на окружающую среду.

Способ непрерывной автоматизированной обработки материала городских твердых отходов и осадка сточных вод с целью удаления и утилизации любых годных к употреблению материалов и с целью получения коммерческой молочной кислоты предусматривает следующие стадии:
(а) доставку городских твердых отходов навалом к обрабатывающему оборудованию;
(b) удаление шин, крупных частей черных и цветных металлов, пластмассы и стекла из указанных отходов для получения целлюлозного компонента;
(с) измельчение целлюлозного компонента, полученного на стадии (b);
(d) обработку указанного измельченного целлюлозного компонента и необязательно осадка сточных вод разбавленной (приблизительно от 1 до 10%) серной кислотой в течение приблизительно от 0,25 до 4 ч при температуре приблизительно от 40 до 100^oC для значительного растворения оставшихся тяжелых металлов и получения растворимого компонента и нерастворимого компонента;
(е) отделение растворимого компонента, полученного на стадии (d), от нерастворимого компонента;
(f) высушивание нерастворимого компонента, полученного на стадии (е);
(g) обработку высушенного нерастворимого компонента, полученного на стадии (f), при соотношении приблизительно 1:1 концентрированной серной кислоты (около 70%) к нерастворимому компоненту по массе для получения частично гидролизованной смеси;
(h) разбавление частично гидролизованной смеси, полученной на стадии (g), водой при температуре приблизительно от 80 до приблизительно 100^oC для получения раствора, содержащего, например, около от 4 до 6 ч. воды на 1 ч. частично гидролизованной смеси по массе:
(i) перемешивание разбавленной смеси, полученной на стадии (h), в течение приблизительно от 1 до 4 ч при приблизительно от 80 до 100^oC для получения разложившегося материала;
(j) удаление твердых веществ из разложившегося материала, полученного на стадии (i), для получения фильтрата:
(k) разделение фильтрата на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар;
(l) концентрирование раствора, содержащего сахар, до 1-20% концентрации сахара;
(m) подведение pH концентрированного раствора, содержащего сахар, полученного на стадии (l), до приблизительно от 4,5 до 7,5;
(n) ферментацию раствора, полученного на стадии (m), молочнокислыми бактериями при приблизительно от 25 до приблизительно 50^oC для получения раствора, содержащего молочную кислоту, и
(о) обработку молочной кислоты из раствора, полученного на стадии (n), для получения коммерчески приемлемой формы молочной кислоты.

Далее изобретение касается способа получения молочной кислоты из целлюлозного компонента городских твердых отходов (MSW) после удаления из него практически всех тяжелых металлов и хлоридов и/или осадка сточных вод, предусматривающего
(а) измельчение целлюлозного компонента городских твердых отходов;
(b) обработку указанного измельченного компонента, полученного на стадии (а), и/или осадка сточных вод концентрированной серной кислотой (около 70%) при соотношении приблизительно 1:1 к твердому компоненту при приблизительно от 30 до 80^oC для получения частично гидролизованной смеси;
(с) разбавление частично гидролизованной смеси, полученной на стадии (b), водой при температуре приблизительно от 80 до 100^oC для получения суспензии, например, с соотношением жидкость:твердое вещество приблизительно 5: 1 и при концентрации серной кислоты около 12%;
(d) перемешивание разбавленной смеси, полученной на стадии (с), в течение приблизительно от 1 до 4 ч при приблизительно от 80 до 100^oC для получения разложившегося материала:
(е) отделение нерастворимого компонента, содержащего практически все тяжелые металлы, от растворимого компонента, полученного на стадии (d); и
(f) обработку растворимого компонента для получения коммерчески приемлемой формы молочной кислоты.

Неожиданно вышеупомянутые объединенные процессы обеспечивают высокоэффективное и эффективное по стоимости получение молочной кислоты из осадка сточных вод и/или городских твердых отходов.

На чертеже представлена блок-схема, подробно описывающая полный процесс обработки материала городских твердых отходов и/или осадка сточных вод:
1A/1B – бункер для хранения необработанного сырья;
2 – дозирующий резервуар;
3 – камера для предварительной обработки;
4 – резервуар для хранения разбавленной серной кислоты;
5A – первичный винтовой пресс;
5B – вторичный винтовой пресс;
6 – сушильная установка;
7 – резервуар для хранения обработанного сырья;
8 – резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты;
9 – резервуар для извести;
10 – гипсовый бельтинг-пресс;
11 – резервуар для хранения нейтрализованной воды;
12 – система для гидролиза;
13 – варочные котлы;
14 – собирающий резервуар N 1;
15 – фильтр-пресс;
16 – резервуар для регенерации и хранения кислоты;
17 – система для регенерации кислоты;
18 – испаритель;
19 – собирающий резервуар N 2;
20 – фильтр обратного осмоса;
21 – система уравновешивания аммиака и pH;
22 – система для введения молочнокислых бактерий;
23 – собирающий резервуар N 3;
24 – резервуар для ферментации;
25 – фильтр и собирающий резервуар для молочнокислых бактерий;
26 – устройство для обработки молочной кислоты;
27 – охлаждающий змеевик;
28 – резервуар для хранения молочной кислоты;
29A/29B – резервуар для хранения воды;
30 – резервуар для хранения концентрированной серной кислоты;
31 – резервуар для хранения отработанной воды (необязательно);
32 – водоподогреватель;
А – собирающий резервуар для лигнина;
В – бойлерный резервуар для хранения сырья;
С – бойлер.

В практическом применении изобретения сырье может быть материалом городских твердых отходов, включающим отходы, полученные прямо из городских служб, или городские твердые отходы, которые были предварительно закопаны на свалке и затем выкопаны. В дополнение к городским твердым отходам сырье может быть осадком сточных вод, предпочтительно в форме лепешки фильтрата сточных вод, который также содержит значительные количества целлюлозного материала (около 35% масса:масса). Материал твердых отходов вводят в оборудование через полностью автоматизированный принимающий узел. Затем отходы нагружают на большой транспортер. Все присутствующие материалы, пригодные для повторного применения, такие как ценные крупные предметы, черные металлы, цветные металлы, такие как алюминий, стекло, пластмассу и резину и др., затем извлекают. Способы извлечения таких предметов хорошо известны и описаны, например, в патентах США NN 5 184 780, 5 104419, 5060871,5009 672, 4 974 781, 4 874 134, 4 692 167, 4 553 977, 4 541 530, 4 341 353, 4 069 145 и 4 063 903, содержание каждого из которых полностью включено здесь в виде ссылки.

Предпочтительно, чтобы материалы шинных отходов собирались на отдельном большом транспортере, который ведет к системе обработки шинных отходов и извлечения резины, где остатки шин измельчают и удаляют резину, сталь и волокно.

Для удаления всех крупных объемных материалов из черных металлов с транспортера для твердых отходов применяется магнитный кран с дистанционным управлением. Эти крупные материалы затем проводят через дробилку, которая уменьшает их до рабочих размеров. Затем материал посылают в бункер для повторно используемых материалов, где они ожидают брикетирования.

Материал отходов, остающийся после удаления крупного материала, затем сепарируют с применением барабанного грохота или другого просеивающего механизма, который разрушает все упаковки и дает два раздельных потока обработки. При соответствующей сепарации один поток будет содержать органические отходы, состоящие в основном из целлюлозного материала, тогда как другой будет содержать металлические продукты определенного размера, пластмассу, стекло и резину.

Материалы отходов проходят через несколько магнитных разделений для удаления всех черных металлов. Затем отходы проходят через сепаратор с использованием вихревых токов для удаления цветных металлов. Черные и цветные металлы оба транспортируются в бункеры, где ожидают брикетирования. Органические отходы затем измельчают и обрабатывают в системе получения молочной кислоты, которая принимает материал отходов и обрабатывает его с получением молочной кислоты для коммерческой продажи. Предпочтительно, когда используют осадок сточных вод, его следует сначала высушить для получения лепешки осадка сточных вод. Способы обезвоживания осадка сточных вод для получения лепешек осадка сточных вод хорошо известны. Например, содержание влаги в осадке сточных вод может быть снижено с помощью вакуумных фильтров до 70-75% с целью получения лепешки осадка сточных вод. Поскольку лепешки осадка сточных вод в норме не будут содержать значительные количества материалов для повторного использования (алюминий, стекло, пластмассы и т.п.), он может быть прямо обработаны концентрированной серной кислотой и обработан в системе получения молочной кислоты. Однако при необходимости дальнейшее высушивание лепешки осадка сточных вод может достигаться быстрой или распылительной сушкой, где частицы лепешки осадка сточных вод высушивают в суспензии в потоке горячих газов для получения почти мгновенного удаления избытка влаги. Барабанные сушилки и системы с непрямым нагреванием также могут быть использованы. Эти технологии высушивания типично содержат глиномялку, барабанную сушильную печь, циклонную сушилку и газоочиститель. Вышеупомянутые технологии высушивания описаны в Sludge Digestion and Disposal, Public Works 125: D47-D58 (1994), содержание которых полностью приведено здесь в виде ссылки.

Часть сопутствующих продуктов из процесса получения молочной кислоты может поступать в коммерческую продажу и/или использоваться для вырабатывания электричества для применения в работе оборудования. Например, нерастворимый материал, полученный после гидролиза целлюлозного компонента MSW и/или осадка сточных вод, в основном состоит из лигнина, природного ароматического органического полимера, обнаруженного во всех растениях с сосудистой системой. Неожиданно обнаружено, что при использовании лигнина в качестве топлива для бойлера общие затраты на энергию, используемую для обрабатывающего оборудования, как описано здесь, могут быть значительно понижены. Более того, неожиданно высокое номинальное значение БТЕ (британская тепловая единица) на фунт (приблизительно 4000-13350) (9304-31052 кДж/кг) полученного лигнина может быть повышено смешиванием его с компонентом чисто сгорающих нехлорированных пластмасс MSW. Технология, способная отделять нехлорированную пластмассу от хлорированной пластмассы (например, PCV (полихлорвинила)), известная как Vinyl Cycle^TM, продается National Recovery Technologies, Nashville, Tenessee. Технология Vinyl Cycle^TM описана в Патенте США N 5 260 576, ее содержание полностью приведено здесь в виде ссылки. Этот составной лигнино-пластмассовый материал может также сжигаться как бойлерное топливо, таким образом еще более понижая стоимость энергии описанного процесса получения молочной кислоты.

Любые неорганические материалы, остающиеся после вышеупомянутого процесса просеивания, могут быть гранулированы и использованы коммерчески как добавки в строительные материалы.

Настоящее изобретение является полностью автоматизированным, требующим только рутинного наблюдения в конце каждой смены операции. Полностью автоматизированная технология просеивания устраняет необходимость антисанитарной сортировки вручную.

Настоящее изобретение позволяет создать установку с полностью нулевым выбросом. Все здания могут быть полностью закрытыми. Все загрязнители воздуха и воды могут быть задержаны и вместе обработаны. Все материалы, входящие в оборудование, могут быть обработаны и превращены в коммерчески работающие материалы.

Эти и другие применения и преимущества станут очевидными из последующих описаний и спецификаций проекта.

Таблица 1 детализирует состав сухих городских твердых отходов (MSW), как установлено Environmental Protection Agency (Агентством защиты окружающей среды).

Настоящее изобретение разработано для получения твердых отходов, таких как детализированы в таблице 1, городских твердых отходов, которые получают со свалок, и осадка сточных вод, предпочтительно в форме затвердевшего фильтрата сточных вод. Два последних типа сырья будут иметь состав, отличный от представленного в таблице 1, однако это не повлияет на их применение в описанном изобретении. Скорость, с которой твердые отходы могут быть обработаны посредством системы, сильно зависит от размера населенного пункта, который будет обслуживать настоящее изобретение. Система может переработать от 25 до 125 т/ч или более того. Оборудование может быть масштабировано соответственно.

Материалами, которые не перерабатываются, являются вредные отходы, взрывчатые и инфекционные отходы. Система способна обрабатывать холодильники, стиральные машины, сушильные устройства, газовые плиты, металлические остатки автомобилей, крупные материалы, мелкие промышленные отходы и стандартные городские твердые отходы. Настоящая система разработана для извлечения пластмасс, стекла, резины, черных металлов и цветных металлов из твердых отходов.

Грузовые машины разгружают отходы на большой транспортер, такой, как может быть получен у E&H Systems, который пересекает длину первого строения молотковой дробилки. Затем используют магнитный кран с дистанционным управлением для удаления всех металлических объектов. Эти удаленные объекты помещают в автоматизированную систему предварительного дробления для уменьшения размеров. Когда уменьшение размеров завершено, отходы вновь вносят в систему, в собирающие бункеры с целью брикетирования на стандартном упаковочном прессе.

Барабанный грохот, обычно полученный из таких источников, как MacLanahan Corporation, затем используют для того, чтобы автоматически открыть упаковки, удалить мелкие примеси и измельчить стеклянные материалы.

Материал в потоке для получения молочной кислоты транспортируют через серию из пяти магнитных сепараторов, которые будут удалять практически все черные металлы. Этот, так сказать, поток отходов, который состоит в основном из металлических и целлюлозных компонентов, доставляется из барабанного грохота к серии наклонных транспортеров, каждый из которых имеет устройство магнитного сепаратора, таких как барабанный или ленточный, которые хорошо известны. Выходной конец каждого транспортера поддерживается на высоте, превышающей вход в каждый последующий транспортер, так что материал, проходя магнитное просеивание, подвергается перемешиванию под действием силы тяжести при переходе с одного транспортера на другой, повышая таким образом количество извлеченных магнитном оставшихся черных металлов на последующем магнитном сепараторе. Строение транспортера таково, что оно будет обеспечивать полностью автоматизированное выделение черных металлов в центральную зону. Этот тип транспортера также обеспечивает перемешивание материалов для гарантии удаления 98% всех черных металлов. Выделенные черные металлы падают в вертикальный желоб и транспортируются из устройства в собирающий бункер для вторичного использования.

Оставшийся материал затем транспортируют к сепаратору с использованием вихревых токов, такой как Eriez Ferrous Metal Separator. Сепаратор с использованием вихревых токов применяют для автоматического удаления материалов из цветных металлов, включая батарейки.

Сепаратор с использованием вихревых токов помещают после магнитных сепараторов так, чтобы черные металлы не повредили оборудование сепаратора с использованием вихревых токов. Наличие любых материалов черных металлов в/или на сепараторе с использованием вихревых токов будет приводить к серьезному и дорогостоящему повреждению сепаратора с использованием вихревых токов. Оставшиеся материалы отходов переносят на транспортере в молотковую дробилку, которая уменьшает размер материала до размера приблизительно от -3” до -4”. Уменьшение размера материала способствует процессу получения молочной кислоты.

Молотковая дробилка будет включать кожух для защиты от взрыва для устранения потенциальных взрывов, связанных с пылью.

Поток материала может быть разделен на два различных пути: процесс получения молочной кислоты и путь получения гумуса. Распределение отходов между двумя системами зависит от точного объема отходов, поступающих в оборудование.

Как обсуждалось выше, сырье, состоящее из осадка сточных вод или затвердевшего фильтрата сточных вод, в норме могут обходить описанный выше процесс сортировки и непосредственно обрабатываться концентрированной серной кислотой для обработки в системе получения молочной кислоты.

Процесс, применяемый в настоящем изобретении, исчерпывающе описан ниже со ссылками на чертеж.

Общее представление схемы процесса
Уровень тяжелых металлов, обнаруженный в целлюлозном компоненте осадка сточных вод (и лепешках, состоящих из него) или MSW, может значительно различаться в зависимости от источника отходов. Например, гидролизат, образованный из целлюлозного компонента некоторых образцов MSW, полученных из городских или высокоиндустриализированных областей, как было показано, загрязнен тяжелыми металлами до такой степени, что ингибировал бы процесс ферментации молочной кислоты или загрязнял бы полученную впоследствии молочную кислоту. Поэтому эти типы образцов MSW могут быть обработаны с целью снижения в них содержания тяжелых металлов перед гидролизом для того, чтобы избежать загрязнение ферментационной среды. С другой стороны, было обнаружено, что удаление тяжелых металлов из менее загрязненных образцов может быть осуществлено посредством эффективного ионообменного процесса после гидролиза целлюлозного сырья.

Следующее обсуждение описывает два процесса, которые могут быть использованы для снижения содержания тяжелых металлов в целлюлозном компоненте пищевых отходов. Один – который снижает содержание тяжелых металлов перед гидролизом, и другой – после гидролиза. Какой из процессов использовать, может быть установлено на основе уровня загрязнения тяжелыми металлами, который обнаружен в сырье.

А. Процесс автоматизированной обработки MSW
Стадия 1: Предварительная обработка
Ссылка 1 A/1B-11
Цель:
Целью процесса предварительной обработки является отделить тяжелые металлы, которые могут загрязнить полученную молочную кислоту или ингибировать ферментацию гидролизованного целлюлозного компонента MSW и/или осадка сточных вод, путем смешивания поступающего измельченного целлюлозного компонента с разбавленной серной кислотой. Твердые вещества затем прессуют, а жидкости обрабатывают известью, создавая гипс как побочный продукт. Затем гипс удаляют, а оставшиеся твердые вещества подготавливают для расщепления на сахара в системе для гидролиза.

Образец, обработанный согласно настоящему процессу, который практически не содержит следовых количеств металлов, является таковым, в котором содержание этих металлов снижено по меньшей мере на приблизительно 70%.

Описание:
Бункер для необработанного сырья (ссылка 1A и 1B) получает сырье с 85-90%-ного чистого органического материала в предварительно измельченном состоянии до размера частиц 2” (5/8” х 2”). Каждый бункер содержит приблизительно 25 т материала, что грубо равно 2-1/2-дневному поступлению сырья. Материалы, не содержащие тяжелые металлы в определяемом количестве, не требуют предварительной обработки, поэтому их хранят отдельно в бункере 1B.

Материал транспортируют из бункера 1A с помощью большого транспортера в дозирующий бункер (ссылка 2). Дозирующий бункер распределяет необработанное сырье в камеру для предварительной обработки (ссылка 3), где разбавленная серная кислота (приблизительно 1-10% по массе) смешивается с сырьем при приблизительно 40-100^oC. Это позволяет растворить тяжелые металлы и хлориды (хлориды металлов и, возможно, органические хлориды) из сырья. Затем материал транспортируют на шнековом конвейере к винтовым прессам (ссылки 5A и 5B), способным удалить около 60-80% содержащейся жидкости, таким образом отделяя растворимый компонент от нерастворимого компонента. Рекомендуется вторичное промывание для удаления любых остаточных кислот (ссылка 5B). Твердые вещества из винтового пресса затем поступают в конвейерную сушильную установку (ссылка 6) при скорости подачи приблизительно 3,25 т/ч. Конвейерная сушильная установка еще более снижает содержание влаги в сырье до приблизительно 5-10%. Высушенный нерастворимый компонент, имеющий легкую пушистую консистенцию, пневматически переносят в бункер для хранения обработанного сырья (ссылка 7).

Жидкости из винтового пресса по трубопроводу перекачивают обратно в резервуар для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4) для повторного использования. Кроме того, разбавленную кислоту из системы для регенерации кислоты (ссылка 17) по трубопроводу подают в резервуар для хранения разбавленной кислоты. Тяжелые металлы и осадок из резервуара для хранения переносят в резервуар для нейтрализации (ссылка 8). Жидкость в резервуаре для нейтрализации смешивается с известью и закачивается в бельтинг-пресс (ссылка 10), где удаляется гипс. Оставшуюся нейтрализованную жидкость, состоящую из H₂O и частиц, затем пропускают через задерживающий частицы фильтр и возвращают в собирающий резервуар для воды (ссылка 11) для повторного использования в системе.

Как обсуждалось ниже, альтернативный ионообменный процесс для удаления в основном тяжелых металлов включает проведение стадии гидролиза, описанной ниже, и выделение не растворимого в воде лигнина. Обнаружено, что почти все тяжелые металлы связываются с лигнином.

Стадия 2: Гидролиз
Ссылка 12-16, 31, А, В, С
Цель:
Целью процесса гидролиза является разрушение молекулярной структуры сырья до сахаров посредством смешивания материала с концентрированной (приблизительно от 65 до 93%, предпочтительно около 70%) серной кислотой. Раствор сахара/кислоты/воды готовят за определенный период времени, после которого удаляют твердые вещества. Раствор направляют в систему для регенерации кислоты для сепарации.

Описание:
Предварительно обработанное сырье дозируют из бункера для хранения (ссылка 7 или 1B) в систему для гидролиза (ссылка 12), где приблизительно 70%-ная концентрированная серная кислота автоматически подается в соотношении приблизительно 1: 1. Если не указано иначе, все соотношения и процентное содержание, указанные здесь, основаны на соотношении масса:масса. Там, где указано соотношение приблизительно 1:1 включает композиции, содержащие от 60: 40 до 40: 60 по массе смеси. Предпочтительно соотношение концентрированной серной кислоты и предварительно обработанного сырья приблизительно от 45:55 до 55:45 по массе.

Материал смешивают в течение приблизительно 2-25 мин, предпочтительно около 10 мин и направляют в варочные котлы (ссылка 13) вместе с водой, нагретой до температуры около 88^oC. Этот раствор состоит из соотношения 2:1 (приблизительно 2 ч. воды на приблизительно 1 ч. гидролизованной смеси по массе). Этот материал медленно перемешивают, поддерживая постоянную температуру около 96^oC в течение приблизительно 1-4 ч. В этих условиях целлюлоза и гемицеллюлоза превращаются в глюкозу и ксилозу соответственно. В конце этого периода содержимое варочных котлов переносят в собирающий резервуар (ссылка 14), чтобы обеспечить перезагрузку варочных котлов. Собирающий резервуар стабилизирует температуру материала и регулирует поток на фильтр-пресс (ссылка 15).

Материал из собирающего резервуара затем фильтруют, например, закачивая его в фильтр-пресс (ссылка 15), который удаляет суспендированные твердые вещества с образованием фильтрата. Твердые вещества могут быть распылены, промыты и возвращены в сушильную установку (ссылка 6) для использования как бойлерное топливо. Затем фильтрат перекачивают из фильтр-пресса в резервуар для регенерации и хранения кислоты (ссылка 16).

Примечание: отработанная вода из резервуара для хранения отработанной воды (ссылка 31) может быть использована как заменитель чистой воды в системе гидролиза (ссылка 12). Все патогены, присутствующие в отработанной воде, уничтожаются в системе гидролиза. Высокое содержание азота в отработанной воде сохраняется, фактически устраняя необходимость добавления соединений азота, таких как аммиак (питательный компонент, применяемый в процессе ферментации молочной кислоты).

Стадия 3: Регенерация кислоты
Ссылки 16-19
Цель:
Целью процесса регенерации кислоты является выделение серной кислоты из раствора сахара/кислоты/воды для получения содержащего кислоту раствора и содержащего сахар раствора. Концентрированную серную кислоту и воду затем вторично применяют в системе. Когда сахара и вода удалены из раствора, их подают по трубопроводу в резервуары для ферментации с целью ферментации в молочную кислоту.

Существует множество хорошо известных способов выделения серной кислоты из водного потока, каждый из которых может быть применен в практическом использовании изобретения. Например, водный поток может быть пропущен через фильтр с активированным углем, на котором остаются сахара, и промыт водой для отмывания оставшейся кислоты. Адсорбированный сахар может быть затем элюирован промыванием нагретым спиртом. Cм. M. R.Moore and 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, стр. 27-49, содержание которого включено здесь в виде ссылки. Однако этот способ отделения серной кислоты от cахаров не является предпочтительным, поскольку спирт должен быть выпарен из полученного раствора сахара перед ферментацией, что добавляет другую стадию, требующую ввода энергии. Могут также возникать проблемы с переносом кислоты между циклами адсорбции и десорбции, которые могут быть улучшены применением впуска азота между циклами. Возможно также возникновение проблем с потоком спирта (этанола), который не насыщается при 70^oC, приводя к снижению насыщения сахаром. Более низкие скорости потока этанола и увеличенное время цикла десорбции усиливает десорбцию cахаров, что дает вытекающие потоки, которые на 95-100% насыщены сахаром.

Более предпочтительно возможное применение ионообменных смол для разделения кислоты и сахара на содержащий кислоту поток и содержащий сахар поток. Такие смолы включают сильно кислотные катионообменные смолы Amberlite типа “GEL”, например IR 120 PLUS функциональная серная кислота, которую продает Aldrich Chemical Company. Сахар адсорбируется на сильно кислотной смоле, приводя к образованию содержащего кислоту потока, который может быть повторно использован. Адсорбированные сахара затем выделяют элюцией со смолы чистой водой. Cм. M.R.Moore and 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, стр. 30-39, содержание которого включено здесь в виде ссылки. Устройство, которое обеспечивает непрерывное разделение содержащих кислоту и сахар потоков, продается Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Модель ISEP LC2000), в которой использована сильно кислотная ионообменная смола (Finex CS16G, размер 310 мк). Такие устройства описаны, например, в Патенте США NN 4 522 726 и 4 764 276, содержание которых полностью приведено здесь в виде ссылки.

Также возможно разделить кислоту и сахар, используя растворитель, который селективно экстрагирует и удаляет кислоту из водного раствора сахара. Cм. M.R.Moore and 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, стр. 39-49, содержание которого включено здесь в виде ссылки. Разделение может быть проведено на экстракционной колонке Карра, имеющей тарелки с обратно поступательным движением. Колонка имеет принимающие резервуары на каждом конце для разделения растворителя и гидролизата. Смешивание выполняется тефлоновыми тарелками, соединенными с мотором. Раствор кислоты-сахара вносят в верхнюю часть колонки, которая опускается в колонку, где водный раствор внутри нее смешивается с растворителем. Растворитель вносят в нижнюю часть колонки. Водный раствор, содержащий сахар, выходит из нижней части колонки, тогда как содержащий кислоту раствор растворителя выходит из верхней части. Кислота может быть затем выделена из растворителя, например, отгонкой растворителя или промыванием растворителя дистиллированной водой. Устройство и растворитель для непрерывного отделения кислоты от водных растворов сахара получают, например, от Glitsch, Inc., Parsippany, NJ.

Ожидается, что поток сахара, полученный любым из этих процессов сепарации, будет содержать остаточную кислоту. Предпочтительна нейтрализация остаточной кислоты известью или аммиаком до pH приблизительно от 4,5 до 7,5.

Описание:
Жидкость, содержащую приблизительно 10% сахара, 10% кислоты и 80% воды, закачивают из резервуара для регенерации и хранения кислоты (ссылка 16) в систему регенерации кислоты (ссылка 17), которая разделяет жидкость на раствор кислоты в воде и раствор сахар в воде. Раствор сахара в воде закачивают в Собирающий резервуар (ссылка 19), раствор регенерированной кислоты/воды закачивают в испаритель (ссылка 18), где воду удаляют из кислоты выпариванием и возвращают в резервуар для хранения воды (ссылка 29A). Удаление воды доводит концентрацию кислоты до ее исходного уровня около 70%. Это позволяет возвратить кислоту из испарителя в резервуар для хранения концентрированной кислоты (ссылка 30) для повторного использования в системе.

Стадия 4: Ферментация
Ссылки 19-24
Цель:
При необходимости перед ферментацией раствор сахар/вода/следы кислоты может быть обработан гидроксидом кальция для удаления ингибиторов ферментации молочной кислоты, таких как ионы сульфата, фенольные соединения и фурфурол, как описано McCaskey Т.A., et al., Appl. Biochem. Biotech. 45-46:555 (1994). Более того, оптимальные условия ферментации, включая температуру инкубирования, скорость инокуляции, время ферментации и pH, для используемых молочнокислых бактерий, могут быть установлены рутинным экспериментальным путем (i.d.).

Целью процесса ферментации является сконцентрировать раствор сахара и смешать его с молочнокислыми бактериями для образования молочной кислоты. Молочнокислые бактерии, которые здесь используются, означают любой микроорганизм, способный ферментировать источник углерода с образованием молочной кислоты. Более того, фраза “коммерчески приемлемая форма молочной кислоты”, которая используется здесь, означает любую соль молочной кислоты, которая может быть продана или коммерчески использована. Раствор сахара может быть сконцентрирован до приблизительно 1-20% выпариванием (например, с применением тепла и/или вакуума) или с помощью фильтра обратного осмоса.

Когда ферментация завершена, молочнокислые бактерии могут быть удалены перед обработкой раствора молочной кислоты.

Описание:
Из собирающего резервуара (ссылка 19) сахар, воду и следовые количества кислоты (менее приблизительно 0,1%) прокачивают через фильтр обратного осмоса (ссылка 20) для удаления части воды в растворе и доведения концентрации сахара до около 1- 20%. Аммиак может быть добавлен и pH тщательно контролируется для гарантирования того, что требуемый баланс pH около от 4,5 до 7,5 поддерживается для оптимальной ферментации. В этот момент молочнокислые бактерии и, если необходимо, любые питательные вещества, важные для ферментации молочнокислых бактерий, могут быть добавлены (Prescott and Dunn, Industrial Microbiology, 3rd Ed., McGraw-Hill Book Company, Inc. (1959), стр. 304-330), смешаны и закачаны в собирающий резервуар (ссылка 23) и впоследствии в резервуары для ферментации (ссылка 24). Охлаждающий змеевик (ссылка 27) помогает поддерживать требуемую температуру приблизительно 25-50^oC для ферментации. После завершения ферментации ферментированную жидкость дозированно подают на фильтр и в собирающий резервуар (ссылка 25), где удаляют молочнокислые бактерии и подают их по трубопроводу в резервуар для хранения бактерий. Оставшуюся жидкость дозированно вносят в собирающий резервуар (ссылка 25), где она ожидает обработку.

Стадия 5: Обработка молочной кислоты
Ссылки 25-26
Цель:
Целью обработки молочной кислоты является очистка и концентрирование раствора молочной кислоты, полученной в процессе
ферментации.

Описание:
Раствор молочной кислоты, полученный в процессе ферментации, может быть обработан известью и сконцентрирован в испарителе (ссылка 18), затем закачан в кристаллизаторы (выпарные аппараты), где могут быть получены кристаллы лактата кальция. Ионообменные смолы предпочтительно могут быть использованы для концентрирования и очистки молочной кислоты, полученной в процессе ферментации. Например, могут быть использованы ионообменные смолы Amberlite, получаемые от Sigma Chemical Co., St. Louis, MO. Более предпочтительно может быть также использовано устройство, описанное, например, в Патентах США NN 4 522 726 и 4 764 276, содержание которых здесь полностью приведено в виде ссылки, которое обеспечивает непрерывные концентрирование и очистку молочной кислоты из ферментационного раствора.

B. Ионообменный процесс для удаления тяжелых металлов из MSW
Неожиданно было обнаружено, что уровень загрязнения тяжелыми металлами, типично определяемый в MSW и осадке сточных вод, является достаточно низким, поэтому ассоциированные тяжелые металлы в основном остаются связанными с нерастворимой фракцией, получаемой после кислотного гидролиза целлюлозного компонента. В связи с этим концентрации растворимых тяжелых металлов, остающихся в гидролизате, намного ниже уровней, которые могут значительно загрязнять полученную молочную кислоту или нарушать ферментацию. Основываясь на этом наблюдении, настоящее изобретение далее касается эффективного процесса постгидролизного удаления тяжелых металлов из целлюлозного компонента MSW и/или осадка сточных вод.

Стадии обработки сырья подобны описанным здесь выше, за исключением того, что удаление тяжелых металлов из предварительно измельченного сырья откладывается на период после стадии гидролиза. В таком случае стадия, включающая предварительную обработку целлюлозного материала разбавленной серной кислотой, может быть опущена, устраняя таким образом необходимость вторичного промывания и занимающую много времени и энергоемкую стадию сушки предварительно обработанного сырья. Поэтому вместо предварительной обработки предварительно измельченного сырья разбавленной серной кислотой его непосредственно вводят в систему гидролиза, куда автоматизированно вносят приблизительно 70%-ную серную кислоту в соотношении около 1:1 (кислота/образец). Эту суспензию затем перемешивают при 30-80^oC предпочтительно в течение приблизительно 2-20 мин или более предпочтительно в течение приблизительно 2- 15 мин, затем ее вносят в варочные котлы, где суспензию разводят водой, имеющей температуру приблизительно от 80 до 100^oC, пока соотношение жидкость-твердые вещество не будет составлять 5:1, а концентрация серной кислоты не станет приблизительно 12%. Материал перемешивают, поддерживая постоянную температуру приблизительно 80-100^oC в течение 1-4 часов. В этих условиях превращение целлюлозы и гемицеллюлозы в глюкозу и ксилозу является 87-100%.

Когда гидролиз завершен, содержимое варочных котлов переносят в собирающий резервуар, чтобы обеспечить перезагрузку варочных котлов. Собирающие резервуары поддерживают температуру гидролизата и регулируют его поток на фильтр-пресс, где удаляют суспендированные твердые вещества с образованием фильтрата. Фильтрат разделяют на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, и раствор, содержащий сахар, обрабатывают для получения молочной кислоты.

Нерастворимый компонент, собранный с фильтр-пресса, высушивают, необязательно смешивают с компонентом нехлорированной пластмассы MSW и используют как бойлерное топливо для получения энергии, например для вырабатывания электричества, которое может быть продано или использовано в операциях обрабатывающего оборудования. Если требуется, уровень тяжелых металлов, ассоциированных с нерастворимым компонентом, может быть снижен перед сжиганием обработкой 1 – 10%-ным солевым раствором с последующим промыванием водой.

Для лучшего понимания описанного изобретения даны следующие примеры, которые приведены здесь только в целях иллюстрации и не предназначены для того, чтобы ограничивать описанное изобретение. Полный текст всех заявок, патентов и публикаций, цитированных выше и ниже, может быть найден по приведенным ссылкам на них.

Пример 1. Удаление тяжелых металлов из MSW предварительной обработкой разбавленной серной кислотой
Образец городских твердых отходов (включая все твердые вещества) анализируют на содержание тяжелых металлов. Результаты представлены в таблице 2.

20 г образца MSW в 200 г 2%-ой водной серной кислоты нагревают с обратным холодильником в течение 2 ч. Твердые остатки фильтруют, промывают и представляют на анализ (таблица 3).

Эти данные показывают, что простое промывание разбавленной, горячей кислотой эффективно снижает уровни тяжелых металлов в MSW.

Пример 2. Удаление тяжелых металлов из MSW ионобменным процессом
Образцы MSW смешивают вместе, получая композиционный образец. Затем четыре образца берут из композиционного образца и анализируют на содержание целлюлозы, лигнина и золы, используя следующую процедуру.

Композиционные образцы MSW высушивают до содержания влаги меньше чем 1% в микроволновой печи и затем просеивают через сито с размером отверстий равным 20. Затем образцы смешивают с равным количеством (по массе) 10%-ной серной кислоты и нагревают в течение двух часов при приблизительно 100^oC. После нагревания жидкость удаляют фильтрацией и твердый остаток собирают, промывают, сушат и взвешивают. Потеря массы из-за обработки 10%-ной серной кислотой представляет собой содержание гемицеллюлозы в образцах MSW. Объединенные твердые остатки затем перемешивают с 70%-ной серной кислотой и помещают в реактор, содержащий 5 ч. воды на 1 ч. твердого остатка, и нагревают при примерно 100^oC в течение 3 ч в микроволновой печи. Твердый остаток затем фильтруют из суспензии и определяют содержание глюкозы. Отфильтрованные твердые остатки затем сушат, нагревают до примерно 600^oC и определяют содержание золы. Содержание лигнина в каждом образце определяют по разнице массы золы, содержащейся в образце, и полной массы образца.

Результаты, представленные в таблице 4, показывают, что композиционный образец является гомогенным в отношении целлюлозы, лигнина, золы и гемицеллюлозы.

100 г образца MSW и 100 г (соотношение кислота: образец 1:1) 70%-ной серной кислоты полностью перемешивают до тех пор, пока не образуется черная паста. Температуру поддерживают примерно 30^oC в течение 20 мин перемешивания. Затем реакционную смесь добавляют к воде, предварительно нагретой до примерно 88^oC, получая соотношение воды к твердым остаткам 5:1 и концентрацию серной кислоты приблизительно 12%. Затем суспензию нагревают при приблизительно 100^oC в течение примерно 2-3 ч до окончания процесса гидролиза. После завершения реакции жидкость гидролизата и твердый осадок разделяют и анализируют на содержание углеводов и тяжелых металлов.

Анализ гидролизных твердых осадков
Твердые осадки, полученные в процессе гидролиза, анализируют на содержание целлюлозы, лигнина и золы, используя вышеописанную процедуру. Результаты представлены в таблице 5.

Эти результаты четко демонстрируют, что условия гидролиза данного изобретения являются достаточными для значительного снижения содержания целлюлозы в целлюлозных MSW и/или осадке сточных вод.

Анализ гидролизатной жидкости
Гидролизатную жидкость нейтрализуют известным объемом гидроксида натрия. Нейтрализованный образец затем анализируют на содержание глюкозы, используя глюкозный анализатор YSI модель 20. Результаты этой процедуры показывают, что гидролизат содержит приблизительно 10% сахара (скорректировано для разбавления). Теоретический выход сахара составляет 10,4%. Ошибки в анализе и разложение некоторого количества глюкозы наиболее вероятно объясняют различия.

Анализ гидролизата и нерастворимого компонента на содержание тяжелых металлов
Первоначальный композиционный образец MSW, твердые осадки гидролизата и жидкость гидролизата (содержание тяжелых металлов гидролизата рассчитано на сухую массу) анализируют для определения уровней меди, цинка, хрома, никеля и железа. Результаты этого анализа представлены в таблице 6.

Первоначальное предгидролизное сырье MSW содержит примерно ожидаемый уровень тяжелых металлов. Однако неожиданно нерастворимый осадок, полученный после стадии гидролиза, содержит намного большие концентрации тяжелых металлов, чем ожидаемые на основе исследований предварительной обработки. Хотя заявители не хотели бы быть связанными определенной теорией, очевидно, что твердые осадки могут быть частично окислены в процессе реакции гидролиза, превращающей их в низкосортные ионобменные смолы, которые удерживают тяжелые металлы. Осадок удерживает свыше 90% меди, 55% хрома и 20-30% цинка, никеля и железа. Более того, ожидается, что большая часть тяжелых металлов в гидролизате будет переходить с кислотным потоком в процессе разделения кислоты/сахара, еще больше снижая содержание тяжелых металлов. Образец, обработанный в соответствии с представленным ионообменным процессом, который содержит практически все тяжелые металлы, удаленные из гидролизата, является образцом, который содержит примерно 90% меди, примерно 55% хрома и примерно 20-30% цинка, никеля и железа, удерживаемых в нерастворимом компоненте.

Пример 3. Влияние тяжелых металлов на гидролиз
Следующую процедуру применяют для определения, будет ли влиять повышение количества Си, Zn, Cr, Ni и Fe в рециркулированной кислоте на гидролиз целлюлозы MSW и/или осадка сточных вод. Хлопчатобумажную корпию, целлюлозный материал, который не содержит никаких тяжелых металлов, гидролизуют, используя вышеописанную процедуру, за исключением того, что сульфаты Си, Zn, Cr, Ni и Fe добавляют к 70%-ной кислоте в 20-кратных концентрациях по сравнению с предполагаемыми на основе данных, представленных в таблице 6. Превращение целлюлозы в глюкозу измеряют и сравнивают с превращением, полученным без добавления тяжелых металлов (контроли). Проводят повторные реакции, и процент превращения целлюлозы в глюкозу для образцов, содержащих тяжелые металлы, составляет 85 и 87% по сравнению с 86 и 87% для контролей. Результаты этих экспериментов показывают, что концентрации этих тяжелых металлов, превышающие до 20-кратных уровней ожидаемые в жидком компоненте гидролизата MSW, не влияют существенно на гидролиз.

На основании этих результатов ясно, что стадия предварительной обработки для удаления тяжелых металлов из MSW или осадка сточных вод не всегда необходима для предотвращения проблем с загрязнением тяжелыми металлами, так как тяжелые металлы, обычно обнаруживаемые в сырье, в значительной степени могут быть удалены с твердым осадком, полученным в процессе стадии гидролиза. Однако для образцов MSW и/или осадка сточных вод с высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами может быть необходимо предварительно обработать целлюлозное сырье или гидролизат перед ферментацией, как описано здесь.

Пример 4. Удаление тяжелых металлов из гидролизата перед ферментацией
Присутствие избыточных количеств тяжелых металлов в гидролизате может нарушать процесс ферментации или загрязнять полученную молочную кислоту. Поэтому в случае, когда избыточные тяжелые металлы определяются в гидролизате, можно применять для их удаления следующую процедуру.

Известь добавляют к гидролизату, пока значение pH не достигнет 10,5 – 11. Гипс и избыток извести затем фильтруют из суспензии и измеряют концентрацию тяжелых металлов в гидролизате. Количество тяжелых металлов в гидролизате снижается в соответствии с результатами, представленными в таблице 7.

Результаты, представленные в таблице 7, демонстрируют, что добавление извести эффективно снижает концентрацию тяжелых металлов в гидролизате. Следует также отметить, что 80% – 90% меди и хрома удаляются добавлением извести. Поэтому, если получен гидролизат, такой как показан в таблице 7, который содержит концентрацию тяжелых металлов, достаточно большую для жесткого ингибирования процесса ферментации или загрязения полученной молочной кислоты, то добавление извести позволяет решить эту проблему.

Пример 5. Удаление тяжелых металлов из осадка, полученного после гидролиза
Если требуется, следующая процедура может быть использована для снижения уровня тяжелых металлов, связанных с нерастворимым компонентом, полученным после гидролиза до сжигания. Нерастворимый компонент собирают и промывают 1%-ным раствором NaCI при комнатной температуре. Один раз промытый, нерастворимый компонент отделяют от раствора NaCl и измеряют количество связанных тяжелых металлов. Количество тяжелых металлов, связанных с нерастворимым компонентом, уменьшается в соответствии с результатами, представленными в таблице 8.

Эти результаты демонстрируют, что уровень тяжелых металлов, связанных с нерастворимым компонентом, полученным после гидролиза, может быть снижен солевым промыванием перед сжиганием в виде топлива.

Пример 6. Отделение сахаров от серной кислоты
В следующем примере применяют прибор ISEP LC200, использующий смолу Finex CS16G с размером частиц 310 мкм, полученный от Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland FL, для отделения сахаров от серной кислоты из раствора 4,5% сахара/4,2% (мас.) кислоты.

Объем смолы составляет 0,03455 м³ (1,22 фут³). Подача раствора сахара/кислоты составляет 0,082 BV (объемы слоев)/ч. Смолу промывают 1,65 галлонами воды/галлон сырья. Результаты представлены в таблице 9.

Таким образом, оборудование ISEP способно эффективно отделять сахара от серной кислоты, обеспечивая рециркуляцию серной кислоты в процессе.

Пример 7. Анализ лигниновых и гипсовых материалов, полученных в процессе гидролиза
Для того чтобы определить физические и химические характеристики лигниновых и гипсовых материалов, полученных заявленными процессами гидролиза, типовые образцы MSW сортируют, измельчают и гидролизуют в соответствии с настоящим изобретением. Полученный лигнин анализируют, следуя тест-стандартам ЕРА и ASTM (Американское общество по исследованию металлов и Агентство по охране окружающей среды США), для определения его физических и химических характеристик до и после обеззоливания. Там указано, что лигнин анализируют в соответствии с процедурой токсических характеристик выщелачивания (Toxicity Characteristic Leaching Procedure -TCLP), которая включает 18-часовую экстракцию образца, либо уксусной кислотой, либо раствором ацетата натрия, и последующий анализ выщелоченного продукта на примеси, включая металлы, пестициды и полулетучие органические соединения. Детали TCLP перечислены в “Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods, ЕРА Publication SW-846, содержание которого полностью включено здесь в виде ссылки. Результаты этого анализа представлены в таблице 10.

Результаты, представленные в таблице 10, демонстрируют, что лигнин, полученный по заявленной процедуре гидролиза, имеет приемлемые уровни загрязнений и неожиданно высокий уровень БТЕ/фунт. Поэтому лигнин, полученный при переработке целлюлозного компонента MSW и/или осадка сточных вод в соответствии с данным изобретением, представляет собой ценный источник топлива.

Полученный гипс также анализируют в соответствии с стандартами ЕРА и ASTM (Агентство по охране окружающей среды США и Американское общество по исследованию металлов). Результаты этого анализа представлены в таблице 11 и показывают, что гипс, полученный заявленным процессом, подходит для применения в качестве добавки в строительные материалы или для других подходящих целей.

Пример 8. Получение молочной кислоты из MSW
Общий процесс данного изобретения представлен более детально в следующем примере.

Бункер для хранения необработанного сырья (ссылка 1A/1B)
Описание:
Эти установки загружают пищевыми отходами, содержащими 85-90% чистого органического материала. Материалы, которые могут быть использованы в качестве сырья, включают переработанные хлопчатобумажные отходы, просо прутьевидное, бумажную пульпу, текстильные остатки бытовых отходов, сельскохозяйственные отходы, отходы сахарной свеклы, отходы сахарного тростника, целлюлозный компонент городских твердых отходов (MSW) и осадка сточных вод и любое другое аналогичное сырье, обладающее требуемым содержанием органических веществ. Целлюлозный компонент MSW или любого другого сырья, состоящий из крупных частиц, должен быть измельчен до размера частиц 2” или (5/8” x 2”. В зависимости от сырья каждый бункер будет содержать приблизительно 25 т материала, что эквивалентно двум с половиной дням (2-1/2) поступления. Материал, который должен быть переработан в процессе предварительной обработки разбавленной серной кислотой, будет храниться в бункерах – ссылка 1A; материал, который не требует предварительной обработки, будет храниться в бункерах – ссылка 1B.

Загрузка:
Пополняется по мере необходимости. Система получения молочной кислоты спроектирована для переработки 10 т сырья в сутки. При подаче в бункер материала в процессе загрузки в среднем скорость подачи составляет 18,92 кг/мин (41,7 фунтов/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Материал для дозирующего резервуара: 18,92 кг/мин (41,7 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Бункер для хранения необработанного сырья сконструирован из модулей высотой 10′. Модули конструируются из щитов 12 размера из сварочной стали и скрепляются болтами вместе для различных требований к объему.

Каждый бункер имеет площадь хранения приблизительно 2-1/2 дня (применяя 240,2775 кг/м³ (15 фунт/фут³) в качестве стандарта). Вместимость хранения может изменяться в зависимости от сырья, присутствующего в бункере.

Дозирующий резервуар (ссылка N 2)
Описание:
Материал из бункера для хранения необработанного сырья (ссылка 1A) дозируют со скоростью 18,92 кг/мин (41,7 фунт в минуту) в камеру для предварительной обработки (ссылка 3) системой, задающей различную скорость (материал из бункера для хранения 1 В не требует предварительной обработки). Дозирующий резервуар позволяет точно контролировать объем сырья, подающегося в камеру для предварительной обработки (ссылка 3).

Загрузка:
Материал из бункера для хранения необработанного сырья 1A: 18,92 кг/мин (41.7 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Материал для камеры для предварительной обработки: 18,92 кг/мин (41,7 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Дозирующий резервуар сконструирован из щитов 12 размера из сварочной стали и содержит бункер для пищевых отходов с системой шнекового транспортера для получения однородного потока в камеру для предварительной обработки (ссылка 3).

Дозирующий резервуар имеет приблизительную емкость 18,97 м³ (670 фут³) (1/2 дня, применяя 240,2775 кг/м³ (15 фунт/фут³) в качестве стандартной плотности.

Вместимость хранения может изменяться в зависимости от сырья, присутствующего в бункере.

Камера для предварительной обработки (ссылка N 3)
Описание:
Необработанное сырье дозированно вводят в камеру для предварительной обработки со скоростью 18,92 кг/мин (41,7 фунтов/мин). Разбавленную серную кислоту (концентрация 1 – 2%) вводят из резервуара для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4) при 40 – 100^oC в камеру со скоростью 113,4 кг/мин (250 фунтов/мин), при одновременном перемешивании с сырьем. Соотношение смеси составляет приблизительно 4:1 – 6:1 (четыре – шесть фунтов (1,8 – 2,7 кг) 1 – 2%-ной концентрированной серной кислоты на каждый фунт (0,4536 кг) сырья). В течение непрерывного процесса введения поддерживают время удерживания в смешивающей камере 10 мин, чтобы обеспечить отделение тяжелых металлов от необработанного сырья. Обработанное сырье непрерывно дозированно вводят в Первичный винтовой пресс (ссылка 5A) со скоростью 132,3 кг/мин (291,7 фунтов/мин).

Загрузка:
Сырье: 18,92 кг/мин (41.7 фунтов/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Разбавленная кислота (1%-2%): 1 13,4 кг/мин (250 фунтов/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Материал для Первичного винтового пресса (ссылка 5A): 132,3 кг/мин (291.7 фунтов/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Камера для предварительной обработки состоит из шнекового конвейера с предохраняющим от утечки желобом. Камера сконструирована из кислотоустойчивых материалов и коррозионно-стойких уплотнений. Материал, поданный транспортером, имеет время удерживания в камере для предварительной обработки 10 мин и соответственный размер (приблизительно 6,096 м (20 футов) в длину).

Камера для предварительной обработки имеет примерную вместимость 1,889 м³ (66,7 фут³ (500 галлонов)), вместимость может изменяться в зависимости от сырья, присутствующего в бункере.

Резервуар для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка N 4)
Описание:
Хранение разбавленной серной кислоты (концентрация 1-2%). Разбавленную серную кислоту подают по трубопроводу в камеру для предварительной обработки (ссылка 3) со скоростью 113,4 кг/мин (250 фунтов/мин). Рециклизованную разбавленную серную кислоту, регенерированную из первичного винтового пресса (ссылка 5A), возвращают со скоростью 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (в расчете на возврат влаги 75%). Резервуар для хранения разбавленной серной кислоты оборудован сливным клапаном для удаления части раствора и подачи его по трубопроводу со скоростью 12,4 кг/мин (27,4 фунтов/мин) в резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8). Резервуар для хранения разбавленной серной кислоты спроектирован на приблизительно 8000 галлонов.

Загрузка:
Рециклизованная разбавленная кислота: 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Свежеприготовленная разбавленная кислота: 16,3 кг/мин (36,0 унтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Свежеприготовленная вода: 24,5 кг/мин (54,0 фунтов/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Жидкость для камеры для предварительной обработки (ссылка 3): 113,4 кг/мин (250 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Жидкость для резервуара для разбавленной серной кислоты/нейтрализации известью (ссылка 8): 27,4 фунтов/мин (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Резервуар для хранения разбавленной серной кислоты сконструирован из кислотоустойчивой смолы премиум/изо. и снабжен верхним и боковым проходами для персонала и лестницей с эпокси-покрытием без предохранительной сетки.

Резервуар для разбавленной серной кислоты имеет вместимость 30,302 м³ (1070 фут³ (8000 галлонов)).

Первичный винтовой пресс (ссылка N 5A)
Описание:
Нейтрализованное сырье перегружают в первичный винтовой пресс со скоростью 132,3 кг/мин (291,7 фунтов/мин) из камеры для предварительной обработки (ссылка 3). Регулируемая скорость сжатия позволяет удалить 60-80% разбавленной серной кислоты со скоростью приблизительно 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (в расчете уровень удаления влаги 75%). Затем разбавленную серную кислоту возвращают в резервуар для хранения разбавленной кислоты (ссылка 4) для повторного использования. Действием винтового пресса сжимают твердые остатки, которые затем распыляют и транспортируют во вторичный винтовой пресс (ссылка 5B) посредством перемешивающего шнекового транспортера с входными отверстиями для воды, позволяющими промыть материал, пока он транспортируется во вторичный винтовой пресс (ссылка 5B).

Загрузка:
132,3 кг/мин (291,7 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Жидкость для резервуара для хранения разбавленной серной кислоты: 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Твердые остатки для вторичного винтового пресса: 47,2 кг/мин (104 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Первичный винтовой пресс сконструирован из коррозионно-стойких материалов и должен иметь время удерживания приблизительно 10 мин. Требуется минимум 60% экстракция жидкости.

Вторичный винтовой пресс (ссылка N 5B)
Описание:
Нейтрализованное сырье по транспортеру передают из Первичного винтового пресса (ссылка 5A) во Вторичный винтовой пресс со скоростью 47,2 кг/мин (104 фунта в минуту). Воду подают по трубопроводу из собирающего резервуара для воды (ссылка 29B) в шнековый транспортер со скоростью 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) и смешивают с твердыми остатками из первичного винтового пресса (ссылка 5A). Смешивание твердых остатков и воды позволяет удалить последние следы серной кислоты из твердого материала. Вторичный винтовой пресс сжимает смесь, позволяя удалить 60%-80% воды со скоростью приблизительно 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин). Затем воду возвращают в собирающий резервуар для воды (ссылка 29B). Действием Вторичного винтового пресса сжимают твердые остатки, которые затем распыляют и подают транспортером в сушильную установку (ссылка 6).

Загрузка:
Твердые остатки из первичного винтового пресса (ссылка 5A): 47,2 кг/мин (104 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Вода из собирающего резервуара для воды (ссылка 29B): 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Твердые остатки для сушильной установки: 47,2 кг/мин (104 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Вода в собирающего резервуара для воды (ссылка 29B): 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Вторичный винтовой пресс сконструирован из коррозионно-стойких материалов и должен иметь время удерживания приблизительно 10 мин. Требуется минимум 60% экстракция жидкости.

Сушильная установка (ссылка N 6)
Описание:
Материал получают со скоростью приблизительно 47,2 кг/мин (104 фунтов/мин) из Вторичного винтового пресса (ссылка 5B) с содержанием влаги приблизительно 30-50%. Сушильная установка имеет номинальные значения потока и вместимости 4,00 т/ч, давая продукт с содержанием влаги приблизительно 5%-10%. Высушенный материал имеет слегка вспушенную консистенцию. Затем высушенный материал пневматически подают транспортером в резервуар для хранения обработанного сырья (ссылка 7).

Загрузка:
Твердые остатки из вторичного винтового пресса (ссылка 5B): 47,2 кг/мин (104 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Твердые остатки для бункера для обработанного сырья (ссылка 7): 20,4 кг/мин (45,0 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Потеря жидкости в результате процесса сушки: 26,8 кг/мин (59,1 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Пропускная способность ТНР – 4,00.

Согласование с проектными требованиями к воздуху, температуре и времени удерживания, изменяющихся для подходящих лимитов высушивания и охлаждения.

С приемлемыми воздушными контролями для многолопастных вентиляторов, воздушных пробок и работы во внутренних каналах.

Плетеную или шлицованную плоскую площадку конструируют для соответствия требованиям смеси продуктов.

Стандартная конструкция (не требуется конструкция для сортирования пищевого продукта).

Двухпроходная конструкция, разделенная на зоны, полностью контролирующая высушивание, смешивание продукта для однородности и контроль потери тепла.

Бункер для хранения обработанного сырья (ссылка N 7)
Описание:
Обработанное сырье пневматически подается транспортером из сушильной установки (ссылка 6) в резервуар для хранения со скоростью 20,4 кг/мин (45,0 фунтов/мин). Резервуар сконструирован, чтобы вмещать 25 т сырья (поступление – примерно два с половиной (2-1/2) дня). Материал дозированно вносят в систему для гидролиза (ссылка 12) с точной скоростью 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин).

Загрузка:
Твердые остатки из сушильной установки (ссылка 6): 20,4 кг/мин (45,0 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Твердые остатки для системы гидролиза (ссылка 12): 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Спецификации:
Резервуар для хранения обработанного сырья сконструирован из щитов размера 12 коррозионно-стойкой сварочной стали и имеет вместимость примерно 2-1/2 дня площади хранения (применяя 240,2775 кг/м³ (15 фунт/фут³) в качестве стандарта).

Вместимость хранения может изменяться в зависимости от плотности сырья, находящегося в бункере. В бункере можно поддерживать уровень влажности 5-10%, требуемой для сырья.

Резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка N 8)
Описание:
Растворы тяжелых металлов и частицы оседают на дно резервуара для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4). Разбавленную серную кислоту (концентрация 1-2%) вместе с примесями подают по трубопроводу со дна резервуара для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4) в резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты со скоростью 12,5 кг/мин (27,5 фунтов/мин). Еженедельно загрязненный раствор кислоты обрабатывают 462,7 кг (1020 фунтами) извести. Известь реагирует с кислотой, захватывая тяжелые металлы, образуя гипс. Жидкость подают в бельтинг-пресс для гипса (ссылка 10) со скоростью 64,8 кг (142,8 фунтов/мин).

Загрузка:
Раствор из резервуара для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4): 12,5 кг/мин (27,5 фунта/мин) (8 часов в сутки, 5 дней в неделю).

Известь из резервуара для хранения извести (ссылка 9): 462,7 кг (1020 фунтов) извести вручную добавляют в резервуар раз в неделю. В то время, как все 462,7 кг (1020 фунтов) добавляют один раз, в среднем известь добавляют со скоростью 0,95 кг/мин (2,1 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Выход:
Раствор для гипсового бельтинг-пресса (ссылка 10): 64,8 кг (142,8 фунта/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Спецификации:
Смола премиум/изо., верхний и боковой проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием (без предохранительной сетки), с вместимостью 8000 галлонов, плоское дно с номинальной высотой 10’4”IDx16’7” с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Резервуар для хранения извести (ссылка N 9)
Описание:
В этом резервуаре хранят известь для периодической нейтрализации и захвата тяжелых металлов из разбавленной серной кислоты. Известь в либо жидкой, либо сухой форме вручную добавляют в резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8) с приблизительной скоростью 0,95 кг/мин (2,1 фунта) в минуту (462,7 кг (1020 фунтов) в неделю).

Загрузка:
Известь: заменяют, если необходимо.

Выход:
Известь для резервуара для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8): 462,7 кг (1020 фунтов) сухой извести вручную добавляют в резервуар для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8) один раз в неделю. В то время, как все 462,7 кг (1020 фунтов) добавляют один раз, в среднем известь добавляют со скоростью 0,966 кг/мин (2,13 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Спецификации:
Если известь загружают насыпью, резервуар содержит 680,4 кг (1500 фунтов) извести в сухой форме со спуском для ручной разгрузки.

Если она подается в мешках, резервуар должен быть очищен и мешки с сухой известью складывают на плитки конвейера.

Гипсовый бельтинг-пресс (ссылка N 10)
Описание:
Жидкость закачивают из резервуара для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8) в гипсовый бельтинг-пресс со скоростью 64,8 кг (142,8 фунтов/мин). Гипс отделяют от нейтрализованной жидкости и подают транспортером в собирающий резервуар со скоростью 1,77 кг/мин (3,9 фунта в минуту). Нейтрализованную жидкость подают по трубопроводу со скоростью 61,96 кг/мин (136,6 фунтов/мин) в резервуар для хранения нейтрализованной воды (ссылка 11).

Загрузка:
Раствор из резервуара для нейтрализации разбавленной серной кислоты (ссылка 8): 64,8 кг (142,8 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Выход:
Гипс: 1,77 кг/мин (3,9 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Вода для резервуара для хранения нейтрализованной воды (ссылка 11): 63,01 кг/мин (138,9 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Спецификации:
Бельтинг-пресс высокого давления с зажимающими роликами для удаления воды из нейтрализованной смеси и отделения воды от гипса. Получают продукт с содержанием влаги приблизительно 50%.

Резервуар для хранения нейтрализованной воды (ссылка 11)
Описание:
Отфильтрованную жидкость из резервуара для хранения воды (ссылка 29A) и гипсового бельтинг-пресса (ссылка 10) дозированно разливают в резервуар для хранения нейтрализованной воды, когда требуется поддержать баланс разбавленной серной кислоты, необходимой в процессе предварительной обработки. Резервуар для хранения воды имеет вместимость 3000 галлонов.

Загрузка:
Вода из гипсового бельтинг-пресса (ссылка 10): 61,96 кг/мин (136,6 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 1 раз в конце недели).

Вода из резервуара для хранения воды (ссылка 29A): 12,07 кг/мин (26,6 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Вода для резервуара для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4): 24,5 кг/мин (54,0 фунтов/мин) (8 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Изофталлевая смола, верхний и боковой проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием (без предохранительной сетки), с размерами для вместимости 8000 галлонов и номинальными значениями размеров 7’6” ID x 10′ высотой. Плоское дно как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Система для гидролиза (гидролизатор) (ссылка N 12)
Описание:
Задачей системы для гидролиза является разложение твердого сырья на целлюлозу и гемицеллюлозу. Сырье дозированно вводят из любого из резервуаров для хранения (ссылка 7 или 1B) со скоростью 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин). Концентрированную серную кислоту (70%-ной концентрации) автоматически вводят в гидролизатор со скоростью 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин) из резервуара для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка 30). В системе непрерывного введения сырье и кислота непрерывно смешиваются в течение постоянного времени – приблизительно десяти минут. Два материала образуют гель, который выгружают из гидролизатора со скоростью 25,2 кг/мин (55,6 фунтов/мин) в варочные котлы (ссылка 13). Гидролизатор автоматически промывают водой температурой 88^oC для очистки емкости и переносят любой оставшийся осадок в варочный котел. Дозированное пропускание пищевых отходов через систему для гидролиза, промывание системы и наполнение варочного котла (ссылка 13) занимают приблизительно один час. Система для гидролиза работает один час и наполняет варочный котел. Затем система отдыхает в течение одного часа перед тем, как начать процесс снова для наполнения варочного котла.

Загрузка:
Сырье из резервуаров для хранения (ссылка 7 или 1B): 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Концентрированная серная кислота из резервуара для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка 30): 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Выход:
Гель для варочного котла (ссылка 13): 25,2 кг/мин (55,6 фунтов/мин) (24 ч в сутки 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Спецификации:
Система для гидролиза состоит из шнекового транспортера с желобом, защищающим от протекания.

Камера сконструирована из кислотоустойчивых материалов и предохраняющих от коррозии уплотнителей.

Транспортируемый материал имеет время удерживания 10 мин в системе для гидролиза и соответствующий размер (приблизительно (4,6 м (15 футов в длину)).

Система для гидролиза имеет приблизительную вместимость 25,2 кг/мин (55,6 фунтов/мин).

Варочный котел (количество 2) (ссылка N 13)
Описание:
Каждый варочный котел работает независимо, сконструирован из полиэтиленовых полимеров и имеет размеры для вместимости 1250 галлонов каждый (приблизительно 6′ в диаметре на 6′- 8” высоты). Каждый котел снабжен мешалками и регистратором тепла для поддержания приблизительной температуры 95 – 99^oC, требующейся для реакции. Каждый резервуар имеет полиуретановую изоляцию толщиной 2” для минимизации потери тепла. Гидролизованный материал помещают в 790 галлонов 88^oC воды. Вода течет в варочный котел из водоподогревателя (ссылка 32) со скоростью 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин) (13,3 галлона в минуту). Соотношение продукта в варочном котле составляет от двух до четырех частей воды, одна часть 70%-ной концентрированной серной кислоты и одна часть сырья. Время удерживания в варочном котле составляет два часа, плюс один час – время наполнения и один час – время выгрузки. Целью двух часов нахождения в котле является дальнейшее расщепление материала пищевых отходов и превращение целлюлозы в сахара. В конце двухчасового периода нахождения в котле резервуар выгружают со скоростью 75,6 кг/мин (166,7 фунтов/мин) в собирающий резервуар N 1 (ссылка 14). После того, как он выгружен, резервуар готов к получению продукта из системы для гидролиза (ссылка 12).

Загрузка:
Гель из системы для гидролиза (ссылка 12): 25,2 кг/мин (55,6 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Вода из водоподогревателя (ссылка 32): 50,4 кг/мин (III фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Выход:
Жидкий продукт для собирающего резервуара N 1 (ссылка 14): 75,6 кг/мин (166,7 фунтов/мин) (24 часа в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Спецификации:
6’ID x 80” высотой, изо. смола, вогнутое дно, стальные опоры для 2′ клиренса, отфланцованный верх с привинченной крышкой, проход для персонала 18” QA, стальное устройство, поддерживающее мешалку, регистратор тепла для поддержания температуры 88^oC, полиуретановая изоляция толщиной 2”.

Собирающий резервуар N 1 (ссылка N 14)
Описание:
Каждый варочный котел (ссылка 13) выгружают в этот резервуар со скоростью 75,6 кг/мин (166,7 фунтов) в минуту в течение одного часа. Благодаря 2-часовому времени нахождения в Варочном котле (ссылка 13) имеется один час отдыха между загрузками собирающего резервуара N 1. Собирающий резервуар позволяет материалу остыть и обеспечивает возможность загрузки Варочного котла новым материалом. Резервуар имеет вместимость 600 галлонов, сконструирован из полиэтилена и не имеет изоляции. Размер резервуара соответствует загрузке Фильтр-пресса (ссылка 15) при постоянной скорости потока 37,8 кг/мин (83,3 фунтов/мин).

Загрузка:
Жидкость из варочного котла (ссылка 13): 75,6 кг/мин (166,7 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного часа работы и одного часа отдыха).

Выход:
Жидкость для фильтр-пресса (ссылка 15): 37,7 кг/мин (83 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
42”I. D. х 82” высотой, изо. смола, дно в виде 30^o конуса, стальные опоры для 2′ клиренса, куполообразный (закрытый) верх с проходом для персонала 18”QA. Плоское дно минимум как с четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Фильтр-пресс (ссылка N 15)
Описание:
Материал из собирающего резервуара N 1 (ссылка 14) по трубопроводу подают на фильтр-пресс со скоростью 37,7 кг/мин (83 фунта в минуту). Мембранный фильтр-пресс используют для удаления суспендированных твердых веществ из жидкой смеси. Полученные твердые вещества имеют содержание влаги приблизительно от 30 до 50%, и их помещают со скоростью 2,4 кг/мин (5,2 фунта в минуту) в резервуар для сбора (ссылка А) лигнина, где они ожидают промывания. Жидкий материал из пресса по трубопроводу подают со скоростью 35,4 кг/мин (78 фунтов/мин) в резервуар для хранения и регенерации кислоты (ссылка 16).

Загрузка:
Жидкость из собирающего резервуара N 1 (ссылка 14): 37,7 кг/мин (83 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Твердые вещества для резервуара для сбора лигнина (ссылка А): 2,4 кг/мин (5,2 фунтов/мин) (24 часа в сутки, 5 дней в неделю).

Жидкость для резервуара для хранения и регенерации кислоты (ссылка 16): 35,4 кг/мин (78 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Мембранный фильтр-пресс для приема 37,7 кг/мин (83 фунтов/мин) жидкости. Дополнен рамой пресса, системой контроля PCL, поддонами для капель, пакетом мембранных пластин с панелью, включающей ручную – автоматическую регуляцию, электропроводкой и т.п.

Резервуар для хранения и регенерации кислоты (ссылка N 16)
Описание:
Жидкости из фильтр-пресса закачивают в резервуар для хранения и регенерации кислоты со скоростью 35,4 кг/мин (78 фунтов/мин). Резервуар для хранения и регенерации кислоты обеспечивает работу системы регенерации кислоты (ссылка 17) в течение 24 часов в сутки, семь дней в неделю (стадия предварительной обработки и процесс гидролиза работают 5 дней в неделю). Резервуар для хранения и регенерации кислоты разработан для того, чтобы хранить 19000 галлонов (2-дневный объем) жидкого продукта для системы регенерации кислоты (ссылка 17). Резервуар для хранения этого размера просто позволяет системе выделения кислоты (ссылка 17) работать по выходным. Жидкий продукт по трубопроводу подают в систему регенерации кислоты (ссылка 17) со скоростью 25,3 кг/мин (55,8 фунтов/мин).

Загрузка:
Жидкость из фильтр-пресса (ссылка 15): 35,4 кг/мин (78 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю).

Выход:
Жидкость для системы регенерации кислоты (ссылка 17): 25,3 кг/мин (55,8 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
11”- 9”I. D. x 24’2” высотой, изо. смола, верхний и боковой проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием (без предохранительной сетки). Плоское дно с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Система для регенерации кислоты (ссылка N 17)
Описание:
Жидкости из резервуара для хранения и регенерации кислоты (ссылка 16) закачивают в систему регенерации кислоты со скоростью 25,3 кг/мин (55,8 фунтов/мин). Воду также закачивают в систему регенерации кислоты из резервуара для хранения воды (ссылка 29A) со скоростью 53,5 кг/мин (118 фунтов/мин). В системе регенерации кислоты приблизительно 96-99% серной кислоты и 92-99% сахаров выделяют и разделяют на два различных потока продуктов. Раствор серной кислоты (теперь сконцентрированный до 5%-ной серной кислоты) закачивают со скоростью 5,270.83 (116,2 фунтов/мин в испаритель (ссылка 18). Если проводят процесс предварительной обработки, раствор кислоты закачивают в резервуар для хранения разбавленной серной кислоты (ссылка 4) со скоростью 16,3 кг/мин (36,0 фунтов/мин) и в испаритель со скоростью 36,3 кг/мин (80 фунтов/мин). Раствор сахара (сконцентрированный до 9-12% содержания сахаров) закачивают со скоростью 26,4 кг/мин (58,1 фунтов/мин) в собирающий резервуар N 2 (ссылка 19) для последующего введения в фильтр обратного осмоса (ссылка 20).

Загрузка:
Жидкость из резервуара для хранения и регенерации кислоты (ссылка 16): 25,3 кг/мин (55,8 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Вода из резервуара для хранения воды (ссылка 29A): 53,8 кг/мин (118,5 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Раствор сахара для собирающего резервуара N2 (ссылка 19) 25,0 кг/мин (55,1 фунта в мин.) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Раствор кислоты для испарителя (ссылка 18): 52,76 кг/мин (116,2 фунта в мин) (часы 8-24, 5 дней в неделю, и 24 ч в сутки в выходные).

Во время 8-часовой операции процесса предварительной обработки:
Загрузка:
Жидкость из резевуара для хранения и регенерации кислоты (ссылка 16): 25,3 кг/мин (55,8 фунтов/мин). (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Вода из резевуара для хранения воды (ссылка 29A): 53,8 кг/мин (118,5 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Раствор сахара для собирающего резервуара N2 (ссылка 19) 25,0 кг/мин (55,1 фунта в мин.) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Раствор кислоты для испарителя (ссылка 18): 36,3 кг/мин (80 фунтов/мин.) (часы 0-8, 5 дней в неделю).

Раствор кислоты для резевуара для хранения разбавленной кислоты (ссылка 4): 16,3 кг/мин (36 фунтов/мин) (часы 0-8,5 дней в неделю).

Спецификации:
Ионообменную систему, разработанную для обработки раствора сахара и кислоты в воде в течение 24 ч в сутки, 7 дней в неделю получают от Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model No. ISEP LC2000). Применяют сильно кислотную ионообменную смолу (Finex SC16G, размер 310 мкм) от Advanced Separation Technologies.

Испаритель (ссылка N 18)
Описание:
Раствор кислоты закачивают со скоростью 52,7 кг/мин (116,2 фунта в мин) из системы регенерации кислоты (ссылка 17). Воду из серной кислоты выпаривают, обеспечивая возвращение концентрации кислоты 70% (ее исходное состояние). Концентрированную кислоту закачивают со скоростью 3,8 кг/мин (8,3 фунта в минуту) в резевуар для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка 30) для повторного использования. Выпаренную воду улавливают и конденсируют в испарителе и по трубопроводу подают со скоростью 48,9 кг/мин (107,9 фунтов/мин) в резевуар для хранения воды (ссылка 29) для повторного использования в системе. В течение 8 ч, когда работает процесс предварительной обработки, объемы на этой установке следующие: 1) загрузка раствора кислоты: 36,3 кг/мин (80 фунтов/мин), 2) выход концентрированной кислоты: 2,6 кг/мин (5,7 фунтов/мин), 3) выход воды: 33,8 кг/мин (74,5 фунтов/мин).

Загрузка:
Раствор кислоты из системы регенерации кислоты (ссылка 17): 52,7 кг/мин (1 16,2 фунтов/мин) (часы 8 – 24,5 дней в неделю и 24 ч в сутки по выходным).

Выход:
Раствор концентрированной кислоты для резервуара для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка 30): 3,8 кг/мин (8,30 фунтов/мин) (часы 8 -24, 5 дней в неделю и 24 ч в сутки по выходным).

Вода для резевуара для хранения воды (ссылка 29): 48,9 кг/мин (107,9 фунтов/мин) (часы 8 -24, 5 дней в неделю и 24 ч в сутки по выходным).

Во время 8-часовой операции процесса предварительной обработки:
Загрузка:
Раствор кислоты из системы регенерации кислоты (ссылка 17): 36,3 кг/мин (80 фунтов/мин) (часы 0-8,5 дней в неделю).

Выход:
Раствор концентрированной кислоты для резервуара для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка 30): 2,6 кг/мин (5,7 фунтов/мин) (часы 0-8,5 дней в неделю).

Вода для резевуара для хранения воды (ссылка 29): 33,8 кг/мин (74,5 фунтов/мин) (часы 0-8,5 дней в неделю).

Спецификации:
Плоский испаритель или его эквивалент для удаления H₂O из кислоты в потоке жидкости, возвращающий H₂SO₄ к концентрации минимум 70%.

Собирающий резервуар N2 (ссылка N 19)
Описание:
Раствор сахара подают по трубопроводу из системы регенерации кислоты (ссылка 17) со скоростью 26,4 кг/мин (58,1 фунтов/мин) в собирающий резервуар N2. Резевуар сконструирован для получения раствора сахара в воде из системы регенерации кислоты (ссылка 17) и обеспечивает источник непрерывного потока раствора в Фильтр обратного осмоса (ссылка 20). Раствор сахара подают по трубопроводу из собирающего резервуара (вместимость 600 галлонов) на Фильтр обратного осмоса со скоростью 26,4 кг/мин (58,1 фунт в минуту).

Загрузка:
Раствор сахара из системы регенерации кислоты (ссылка 17): 26,4 кг/мин (58,1 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Раствор сахара для фильтра обратного осмоса (ссылка 20): 26,4 кг/мин (58,1 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
48” I. D. x 80” высотой, Изо. смола, плоское дно, закрытый верх с проходом для персонала 18”QA. Плоское дно с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Фильтр обратного осмоса (ссылка N 20)
Описание:
Раствор сахара подают по трубопроводу из собирающего резервуара N 2 (ссылка 19) на фильтр обратного осмоса со скоростью 26,4 кг/мин (58,1 фунт в минуту). Задачей Фильтра обратного осмоса является повышение концентрации сахара в растворе. Фильтр повышает концентрацию сахара от 1% сахара до приблизительно 20% сахара. Затем раствор сахара по трубопроводу подают в систему уравновешивания аммиака и pH со скоростью 15,7 кг/мин (34,1 фунт в минуту). Экстрагированную воду закачивают в резевуар для хранения воды (ссылка 29A) со скоростью 10,9 кг/мин (24,0 фунтов/мин).

Загрузка:
Раствор сахара из собирающего резервуара N2 (ссылка 19): 26,4 кг/мин (58,1 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Раствор сахара для системы уравновешивания аммиака и pH (ссылка 21): 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Вода для резевуара для хранения воды (ссылка 29A): 10,9 кг/мин (24 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Система для нано-фильтрации, сконструированная специально для концентрирования раствора сахара в воде.

Система для уравновешивания аммиака и pH (ссылка N 21)
Описание:
Система для уравновешивания аммиака и pH содержит резервуар для хранения аммиака и встроенные инжекторы для введения аммиака в раствор сахар. Раствор сахара по трубопроводу подают в систему для уравновешивания аммиака и pH со скоростью 15,4 кг/мин (34 фунта в минуту) из фильтра обратного осмоса (ссылка 20). Точные количества аммиака автоматически вводят в раствор с приблизительной скоростью 0,021 кг/мин (0,047 фунтов/мин), тогда как баланс pH строго контролируют. Аммиак стабилизирует баланс pH на уровне приблизительно 6, создавая условия для реакции молочнокислых бактерий с сахарами. Полный процесс имеет место, когда раствор течет со скоростью 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) в систему для введения молочнокислых бактерий (ссылка 22).

Загрузка:
Раствор сахара из фильтра обратного осмоса (ссылка 20): 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Аммиак из резервуара для хранения аммиака: 0,045 кг/мин (0,1 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Требуемый свежеприготовленный аммиак: 219,5 кг/неделю (484 фунта в неделю).

Выход:
Раствор сахар/аммиак для системы для введения молочнокислых бактерий (ссылка 22): 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Устройство для контроля величины для введения точных количеств аммиака в линию потока сахара, воды и следов кислоты. Устройство содержит датчики баланса pH для контроля баланса pH, передающие информацию на контрольный инжектор для добавления нужного для баланса аммиака в потоке.

Система для введения молочнокислых бактерий (ссылка N 22)
Описание:
Система для введения молочнокислых бактерий является системой на линии, подобной системе уравновешивания аммиака и pH (ссылка 21). Система для введения молочнокислых бактерий содержит резервуар для хранения молочнокислых бактерий Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc или Lactobacillus и встроенный инжектор для введения молочнокислых бактерий в раствор сахара и аммиака. Раствор сахара подают по трубопроводу в систему для введения со скоростью 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) из системы уравновешивания аммиака и pH (ссылка 21). Точные количества молочнокислых бактерий, выбранных из видов Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei и Lactobacillus leichmannii и Streptococcus lactis, автоматически вводят в раствор с приблизительной скоростью 0,39 кг/мин (0,85 фунта в мин). Полный процесс введения молочнокислых бактерий имеет место, когда раствор течет со скоростью 15,9 кг/мин (35 фунтов/мин.) в собирающий резервуар N3 (ссылка 23).

Загрузка:
Раствор сахара и аммиака из системы уравновешивания аммиака и pH (ссылка 21): 15,4 кг/мин (34 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Молочнокислые бактерии из резевуара для хранения: 0,39 кг/мин (0,85 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Свежеприготовленные молочнокислые бактерии при необходимости: не установлено. Если все бактерии могут быть задержаны системой фильтра (ссылка 25), потребуется очень мало свежеприготовленных бактерий.

Выход:
Раствор сахара, аммиака и бактерий для собирающего резевуара N3 (ссылка 23): 15,9 кг/мин (35 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Устройство для контроля величины для введения точных количеств бактерий в линию потока сахара и воды для ферментации. Вместимость 1000 галлонов, 6’I. D. x 5’6”высоты, изо. смола, плоское дно, закрытый верх, лестница с эпокси-покрытием (без предохранительной сетки).

Собирающий резервуар N3 (ссылка N 23)
Описание:
Раствор сахара, аммиака и бактерий по трубопроводу подают в собирающий резервуар N3 (ссылка 23) из системы для введения молочнокислых бактерий (ссылка 22) со скоростью 15,9 кг/мин (35 фунтов/мин). Собирающий сосуд сконструирован, чтобы вмещать 3000 галлонов раствора. Размер собирающего резервуара делает возможным наполнение резевуара для ферментации (ссылка 24) собранным за целый день раствором за 12 ч. Раствор передают по трубопроводу из собирающего резервуара N3 в резевуар для ферментации (ссылка 24) со скоростью 31,8 кг/мин (70 фунтов/мин) за 12 ч.

Загрузка:
Раствор сахара, аммиака и бактерий из системы для введения молочнокислых бактерий (ссылка 22): скорость 15,9 кг/мин (35 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Раствор сахара, аммиака и бактерий для резервуара для ферментации (ссылка 24): 31,8 кг/мин (70 фунтов/мин) (12 ч/сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Вместимость 3000 галлонов, 7′ 6”I.D. x 10′ – 1” высотой, prem/iso смола w/покрытие Nexus, включая 24” боковой и верхний проходы для персонала и лестницы с эпокси-покрытием (без предохраняющей сетки).

Резевуар для ферментации (количество – 3) (ссылка N 24)
Описание:
Раствор сахара, аммиака и бактерий по трубопроводу подают из собирающего резервуара N3 (ссылка 23) в резевуар для ферментации со скоростью 31,8 кг/мин (70 фунтов/мин). Резевуар для ферментации имеет вместимость 6500 галлонов. Когда резевуар для ферментации наполняется, смесь нагревают до приблизительно от 25 до 50^oC для того, чтобы начать реакцию ферментации. Во время процесса ферментации сахара конвертируются в молочную кислоту молочнокислыми бактериями. Тепло будет генерироваться реакцией, когда она начинается. Охлаждающий змеевик (ссылка 27) используют для поддержания температуры смеси приблизительно от 25 до 50^oC, препятствуя таким образом возрастанию тепла. После завершения ферментации в резевуаре для ферментации ферментированный раствор по трубопроводу передают на бактериальный фильтр и собирающий резервуар (ссылка 25) со скоростью 190,4 кг/мин (419,8 фунтов/мин) в течение приблизительно 12 ч. Резервуар для ферментации затем очищают паром и готовят для другой загрузки.

Загрузка:
Раствор сахара, аммиака и бактерий из собирающего резервуара N3 (ссылка 23): 31,8 кг/мин (70 фунтов/мин) (12 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Ферментированный раствор для бактериального фильтра и собирающего резервуара (ссылка 25). 190,4 кг/мин (419,8 фунтов/мин) (2 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Вместимость 6500 галлонов, 10′ – 4” I.D. x 11” высотой, изо.смола, плоское дно, боковой и верхний проходы для персонала 24”, закрытые сверху, и лестница с эпокси-покрытием (без защитной сетки).

Фильтр для молочнокислых бактерий и собирающий резервуар (ссылка N 25)
Описание:
Фильтр для молочнокислых бактерий и собирающий резервуар состоят из задерживающего фильтра для захвата бактерий и возвращения их в систему для введения молочнокислых бактерий (ссылка 22) и собирающего резервуара для регуляции потока в устройство для обработки молочной кислоты (ссылка 26) и для обеспечения короткого времени удаления из резевуаров для ферментации (ссылка 24) (приблизительно 2 ч). Раствор молочной кислоты по трубопроводу подают из резевуара для ферментации (ссылка 24) на бактериальный фильтр со скоростью 190,4 кг/мин (419,8 фунтов/мин). Задерживающий фильтр удаляет бактерии из раствора и закачивает бактерии в систему для ввода (ссылка 22) со скоростью 4,6 кг/мин (10,2 фунтов/мин). Оставшийся раствор молочной кислоты по трубопроводу подают в собирающий резервуар со скоростью 185,8 кг/мин (409,6 фунта в мин). Бактериальный фильтр и собирающий резервуар регулируют поток раствора молочной кислоты в устройство для обработки молочной кислоты (ссылка 26) со скоростью 15,4 кг/мин (34 фунта в мин).

Загрузка:
Раствор из резевуара для ферментации (ссылка 23): 190,4 кг/мин (419,8 фунтов/мин) (2 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Бактерии для системы введения бактерий (ссылка 22): 4,6 кг/мин (10,2 фунтов/мин) (2 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Вместимость 6500 галлонов, 10′ – 4” I.D. x 11′ высотой, изо. смола, плоское дно, 24” боковой и верхний проходы для персонала с закрытым верхом и лестница с эпокси-покрытием (без предохраняющей сетки).

Устройство для обработки молочной кислоты (ссылка N 26)
Описание:
Устройство для обработки молочной кислоты может быть любым процессом и/или устройством, пригодным для концентрирования и очистки молочной кислоты, полученной в процессе ферментации. Например, раствор молочной кислоты, полученный при ферментационном процессе, может быть обработан известью и сконцентрирован в испарителе (ссылка 18), затем закачан в кристаллизаторы, где могут быть получены кристаллы лактата кальция. Предпочтительно ионообменные смолы могут быть использованы для концентрирования и очистки молочной кислоты, полученной в процессе ферментации. Например, могут быть использованы ионообменные смолы Amberlite, получаемые от Sigma Chemical Co., St. Louis, MO. Более предпочтительно может быть использовано устройство, описанное, например, в Патентах США NN 4 522 726 и 4 764 276, содержание которых полностью введено здесь в виде ссылки, которое обеспечивает непрерывные концентрирование и очистку молочной кислоты из ферментированного раствора.

Охлаждающий змеевик (ссылка N 27)
Описание:
Охлаждающий змеевик является основным теплообменником для нагревания и удаления тепла из резевуаров для ферментации (ссылка 24). Змеевик использует тепло пара от бойлера для того, чтобы начать реакцию ферментации. После того, как реакция началась, охлаждающий змеевик использует охлажденную воду из лагуны для удаления тепла из резевуаров для ферментации. Охлаждающий змеевик поддерживает температуру резевуара для ферментации (ссылка 24) приблизительно от 25 до 50^oC.

Загрузка:
Вода из лагуны: по потребности(24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Пар из бойлера: 344, 5 кПа (50 фунтов psig) по потребности Выход:
Вода для лагуны: по потребности(24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Пар для бойлера: 344, 5 кПа (50 фунтов psig) по потребности
Спецификации:
Необходимую воду для охлаждающего змеевика доставляют по потребности.

Необходимый пар для бойлера для охлаждающего змеевика подают по потребности.

Резервуар для хранения молочной кислоты (ссылка N 28)
Описание:
Выделенную молочную кислоту по трубопроводу подают в резервуар для хранения молочной кислоты со скоростью 2,1 кг/мин (4,6 фунтов/мин.) (используя 100 галлонов на тонну пищевых отходов как стандарт). Резервуар для хранения молочной кислоты освобождают каждую неделю в автоцистерну с приблизительной скоростью 154 кг/мин (340 фунтов/мин). Все цистерны для хранения сертифицированы ASME (Американское общество по исследованию металлов) и превосходят любую и все государственные и местные нормы и промышленные инструкции, а также ЕРА (Агентство по охране окружающей среды США) и все другие учреждения, связанные с охраной окружающей среды. В связи с содержащимся материалом определяют 110% барьер герметичности, как установлено нормами и инструкциями для улавливания любых потерь или очистки материала.

Загрузка:
Молочная кислота из системы обработки (ссылка 26): 2,1 кг/мин (4,6 фунтов/мин) (24 ч/сутки, 7 дней в неделю).

Выход:
Молочная кислота для автоцистерн: 154 кг/мин (340 фунтов/мин) (2 ч в сутки, раз в неделю).

Спецификации:
10’4”x 13’5” высотой, Premium 470 смола/изо., плоское дно, закрытый верх, боковой и верхний проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием. Плоское дно с минимум четырьмя зажимами и повышающими опорами.

Резервуар для хранения воды (ссылка N 29A)
Описание:
Чистую воду, используемую в процессе получения молочной кислоты, процессе предварительной обработки и в оборудовании, хранят в резевуарах для хранения воды. Вода по трубопроводу будет подаваться в различные места, как необходимо. Примерные потоки воды перечислены ниже:
Загрузка:
Вода из фильтра обратного осмоса (ссылка 20): 10,9 кг/мин (24 фунтов/мин) (24 час в сутки, 7 дней в неделю).

Вода из испарителя (ссылка 18): 33,8 кг/мин (74,5 фунтов/мин) (часы 0 – 8,5 дней в неделю).

Вода из испарителя (ссылка 18): 48,9 кг/мин (107,9 фунтов/мин) (часы 8-24 и по выходным).

Свежая вода: 183600 кг (408000 фунтов) в неделю.

Выход:
Вода для резервуара для хранения нейтрализованной воды (ссылка 11): 12,07 кг/мин (26,6 фунтов/мин) (8 ч в день, 5 дней в неделю).

Вода для водоподогревателя (ссылка 32): 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование 1 ч работы и одного ч отдыха).

Вода для системы регенерации кислоты (ссылка 17): 53,5 кг/мин (118 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 7 дней в неделю).

Спецификации:
11′-9”I. D. x 31′-7” высотой, изофталлевая смола, верхний и боковые проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием и защитная сетка. Плоское дно с минимум четырьмя с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами. Приблизительная вместимость резервуара составляет 25600 галлонов.

Резервуар для хранения воды (ссылка N 29B)
Описание:
Воду, циркулирующую в процессе предварительной обработки, хранят в резервуаре для хранения воды (ссылка 29B). Воду используют для удаления любых следов тяжелых металлов и кислоты, остающейся в предварительно обработанных пищевых отходах. Воду подают по трубопроводу в вторичный винтовой пресс (ссылка 5B) со скоростью 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин). Затем воду возвращают из вторичного винтового пресса со скоростью 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин). Периодически вода может нуждаться в нейтрализации приблизительно 90,7 кг/мин (20 фунтами) извести. Тестирование будет определять точное число дней между нейтрализациями.

Загрузка:
Вода из вторичного винтового пресса (ссылка 5B): 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч/сут, 5 дней в неделю).

Выход:
Вода для вторичного винтового пресса (ссылка 5B): 85,05 кг/мин (187,5 фунтов/мин) (8 ч/сут, 5 дней в неделю).

Спецификации:
(3000 галлонов) 7′-6”I.D, x 10′-1” высотой, прем/изо.смола w/покрытие Nexus, включая 24” боковой и верхний проходы для персонала и лестницу с эпокс-покрытием (без защитной сетки). Плоское дно с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами.

Резервуар для хранения концентрированной серной кислоты (ссылка N 30)
Описание:
Резервуар для хранения концентрированной серной кислоты служит емкостью для хранения 70%-ной концентрированной серной кислоты, применяемой в процессе. Резервуар принимает концентрированную кислоту из испарителя (ссылка 18) со скоростью 2,6 кг/мин (5,7 фунтов/мин) в течение 8 ч операции системы предварительной обработки и 3,8 кг/мин (8,3 фунтов/мин) в течение остающихся 16 ч операции и по выходным. Концентрированную серную кислоту по трубопроводу подают из резевуара для хранения концентрированной серной кислоты в систему для гидролиза (ссылка 12) со скоростью 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин), при чередовании одного ч работы насоса и одного ч отдыха. Резервуар для хранения концентрированной серной кислоты сертифицирован ASME (Американское общество по исследованию металлов) и превосходит любую и все государственные и местные нормы и промышленные инструкции, а также ЕРА (Агентство по охране окружающей среды США) и всеми другими учреждениями, связанными с охраной окружающей среды. В связи с содержащимся материалом определяют 110% барьер герметичности, как установлено нормами и инструкциями для улавливания любых потерь или очистки материала.

Загрузка:
Концентрированная серная кислота из испарителя (ссылка 18): 2,6 кг/мин (5,7 фунтов/мин) (часы 0 – 8,5 дней в неделю).

Концентрированная серная кислота из испарителя (ссылка 18): 3,8 кг/мин (8,30 фунтов/мин) (часы 8- 24,5 дней в неделю и по выходным).

Серная кислота требуемой концентрации: 10206 кг (22500 фунтов) в неделю.

Выход:
Концентрированная серная кислота для системы гидролиза (ссылка 12): 12,6 кг/мин (27,8 фунтов/мин) (24 ч в сутки, 5 дней в неделю, чередование одного ч работы насоса и одного ч отдыха).

Спецификации:
10’4”ID x 16’7”высотой, премиум/изо смола, верхний и боковой 24” проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием и предохранительной сеткой. Плоское дно с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами. Приблизительная вместимость резервуара составляет 10400 галлонов.

Резервуар для хранения сточной воды (необязательно) (ссылка N 31)
Описание:
Городские сточные воды или их осадок могут быть использованы как заменитель воды, добавляемой в варочные котлы (ссылка 13). Все бактерии и патогены уничтожаются серной кислотой и температурой > 93^oC.

Содержание любых твердых веществ, присутствующих в сточной воде, минимально и в свою очередь не снижает значение БТЕ лигнина. Высокое содержание азота в сточных водах не только играет роль питательного компонента для молочнокислых бактерий, но также снижает количество аммиака, которое также является источником азотного питания, требующегося для правильного хода ферментации. Сточные воды (если употребляются) будут закачиваться по трубопроводу в водоподогреватель (ссылка 32) со скоростью 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин).

Загрузка:
Сточные воды из источника доставляются в массе, как требуется. Если бы сточные воды применяли исключительно без чистой воды как состав, требования были бы 181440 кг (400000 фунтов) в неделю. В среднем скорость доставки была бы 25,2 кг/мин (55,6 фунтов/мин) (24 ч/сут, 5 дней в неделю).

Выход:
Сточная вода для водоподогревателя (ссылка 32): 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин) (24 ч/сут, 5 дней в неделю, чередование одного ч работы насоса и одного ч отдыха).

Спецификации:
10’4”ID x 16’7” изофталевая смола, верхний и боковой 24” проходы для персонала, лестница с эпокси-покрытием (без предохранительной сетки). Плоское дно с как минимум четырьмя зажимными кронштейнами и поднимающими опорами. Приблизительная вместимость резервуара составляет 10400 галлонов.

Водоподогреватель (ссылка N 32)
Описание:
Чистую воду из резервуара для хранения воды (ссылка 29A) по трубопроводу подают в водоподогреватель со скоростью 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин.) (если используют отработанную воду, жидкость закачивается по трубопроводу из резевуара для хранения отработанной воды (ссылка 31) с той же скоростью. Воду нагревают до приблизительно 88^oC и подают по трубопроводу в Варочные котлы (ссылка 13) со скоростью 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин), чередование одного ч работы насоса и одного ч отдыха.

Загрузка:
Вода из резервуара для хранения воды (ссылка 29A) или резевуара для хранения отработанной воды (ссылка 31): 50,4 кг/мин (III фунтов/мин) (24 ч/сут, 5 дней в неделю, чередование одного ч закачивания и одного ч отдыха).

Выход:
Вода для варочного котла (ссылка 13): 50,4 кг/мин (111 фунтов/мин) (24 ч/сут, 5 дней в неделю, чередование одного ч закачивания и одного ч отдыха).

Резервуар для хранения лигнина (ссылка N А)
Описание:
Простой резервуар для хранения, где распыленный лигнин хранят до ручной транспортировки материала в зону промывания и нейтрализации. Лигнин удаляют из фильтр-пресса (ссылка 15) со скоростью 2,4 кг/мин (5,2 фунтов/мин). Лигнин вручную загружают в вторичный винтовой пресс (ссылка 5B), где его промывают, а затем высушивают в сушильной установке (ссылка 6) с приблизительной скоростью 7,1 кг/мин (15,6 фунтов/мин). После высушивания лигнин имеет значение БТЕ/фунт приблизительно 10000 – 13350 (23260-31052 кДж/кг), и его доставляют в резевуар для хранения бойлерных пищевых отходов (ссылка В).

Загрузка:
Лигнин из фильтр-пресса (ссылка 16): 2,4 кг/мин (5,2 фунтов/мин) (24 ч/день, 5 дней в неделю, ручная операция).

Выход:
Лигнин для вторичного винтового пресса (ссылка 5B): 7,1 кг/мин (15,6 фунтов/мин) (во время 8-16 ч, 5 дней в неделю).

Спецификации:
Передвижные бункеры для хранения, размеры приблизительно 6′ x 6′ x 5′ при вместимости приблизительно 5,098 м³ (180 фунт³).

Бойлерный резервуар для хранения сырья (ссылка N В)
Описание:
Простой резервуар для хранения лигнина и деревянных обрезков. Смесь лигнин/деревянные обрезки или лигнин/нехлорированная пластмасса служит бойлерным топливом. Лигнин подают на транспортере к бойлерному резервуару для хранения пищевых отходов со скоростью 7,1 кг/мин (15,6 фунтов/мин). Скорость, с которой сжигается бойлерное топливо, будет составлять приблизительно 7,2 кг/мин (15,8 фунтов/мин) при образовании пара 1723,7 кг (3800 фунтов) пара/ч.

Загрузка:
Лигнин из сушильной установки (ссылка 6): 7,1 кг/мин (15,6 фунтов/мин) (8 ч/день, 5 дней в неделю).

Деревянные обрезки: по требованию (в зависимости от выхода лигнина).

Выход:
Бойлерное топливо для бойлера (ссылка С): 7,2 кг/мин (15,8 фунтов/мин) (24 ч/день, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Бункер для хранения бойлерных пищевых отходов, размеры приблизительно 10′ x 10’x 16′ для вместимости приблизительно 45,312 м³ (1600 фут³).

Бойлер (ссылка N С)
Описание:
Герметизированный бойлер используют для получения пара и горячей воды для системы. Элементами системы, требующими пар и горячую воду, являются варочный котел (ссылка 13); система регенерации кислоты (ссылка 17); резевуары для ферментации (ссылка 24). Парогенератор разработан для сжигания максимум 430,9 кг (950 фунтов) в час топлива, представленного лигнином/деревянными обрезками, для получения приблизительно 1723,7 кг (3800 фунтов) пара/ч, доставляемого при 861,845 кПа (125 PSIG).

Загрузка:
Топливо для бойлера из бойлерного резервуара для хранения сырья (ссылка В): 7,2 кг/мин (15,8 фунтов/мин) (24 ч/день, 7 дней в неделю).

Выход:
Пар: 1723,7 кг (3800 фунтов) пара/ч (24 ч/день, 7 дней в неделю).

Спецификации:
Система бойлера включает систему подачи топлива, систему тангенциальной топки, бойлерные резервуары высокого давления HRT, механический пылеуловитель, вытяжной вентилятор и вытяжную трубу, системы возврата конденсата и бойлерную систему подачи, подающий насос бойлера и системы контроля, контрольную панель и систему подачи химических веществ и мягчителя воды.

Краткое описание системы обработки твердых отходов
Процесс обработки твердых отходов, осадка отходов и шинных остатков и получения пригодных для применения коммерческих продуктов представляет собой систему с нулевым выбросом. Процесс является полностью закрытым и с контролем запахов. Вся вода фильтруется и очищается и все запахи и пыль улавливаются и фильтруются.

Хотя настоящий пример описывает процесс на 10 т/день, он может быть легко масштабирован до 50-1000 т/день. При этом будут изменены скорости и/или число часов, которое процесс будет вести в день.

Теперь, имея полное описание изобретения, будет понятно для ординарных опытных работников, что оно может применяться в сфере подобных типов операций, а также других параметров, без влияния на область изобретения или какое-либо его оборудование.

Формула изобретения

1. Способ получения молочной кислоты из городских твердых отходов, предусматривающий ферментацию молочнокислых бактерий, отличающийся тем, что сначала получают городские твердые отходы, затем удаляют из них шины, крупные части черных и цветных металлов, пластмассы и стекла и получают целлюлозный компонент, потом измельчают полученный целлюлозный компонент и обрабатывают его разбавленной серной кислотой при 40 – 100^oС, растворяя тем самым оставшиеся тяжелые металлы и получая растворимый и нерастворимый компоненты, после этого отделяют растворимый компонент от нерастворимого компонента, затем высушивают полученный нерастворимый компонент, обрабатывают его при соотношении 1:1 по массе концентрированной серной кислоты и нерастворимого компонента и получают частично гидролизованную смесь, потом разбавляют полученную частично гидролизованную смесь водой при 80 – 100^oС, после этого перемешивают полученную разбавленную смесь при 100^oС и получают разложившийся материал, после чего удаляют твердые вещества из полученного разложившегося материала и получают фильтрат, затем разделяют фильтрат на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, потом концентрируют раствор, содержащий сахар, до 1-20%-ной концентрации сахара, доводят рН полученного концентрированного раствора, содержащего сахар, до 4,5 – 7,5 после чего ферментируют полученный раствор молочнокислыми бактериями и получают раствор, содержащий молочную кислоту, после этого
обрабатывают полученный раствор и получают коммерчески приемлемую форму молочной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимый компонент отделяют от нерастворимого компонента в винтовом прессе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воды используют отработанные или сточные воды, содержащие азот.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложившийся материал фильтруют через фильтр-пресс.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрат разделяют на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, непрерывной хроматографией посредством ионообменных мембран.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрат разделяют на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, непрерывной противоточной хроматографией посредством ионообменных мембран.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор, содержащий сахар, концентрируют до 1-20% содержания сахара посредством фильтра обратного осмоса.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН концентрированного раствора, содержащего сахар, доводят до 4,5 – 7,5 посредством добавления аммиака.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коммерчески приемлемую форму молочной кислоты получают посредством удаления молочнокислых бактерий из раствора фильтрацией.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную частично гидролизованную смесь разбавляют водой при 80 – 100^oС с получением раствора, содержащего 4-6 мас.ч. воды на 1 мас.ч. частично гидролизованной смеси.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой концентрированной серной кислотой высушенный нерастворимый компонент смешивают с осадком сточных вод или лепешкой фильтрата осадка сточных вод.

12. Способ получения молочной кислоты из городских твердых отходов, предусматривающий ферментацию молочнокислых бактерий, отличающийся тем, что сначала получают городские твердые отходы, затем удаляют из них шины, крупные части черных и цветных металлов, пластмассы и стекла и получают целлюлозный компонент, потом измельчают полученный целлюлозный компонент и обрабатывают его 1-10%-ной серной кислотой в течение 0,25-4,0 ч при 40 – 100^oС, растворяя тем самым оставшиеся тяжелые металлы и получая растворимый и нерастворимый компоненты, после этого отделяют растворимый компонент от нерастворимого компонента посредством винтового пресса, затем высушивают полученный нерастворимый компонент, обрабатывают его при соотношении 1:1 по массе концентрированной серной кислоты и нерастворимого компонента в течение 10 мин при 30 – 80^oС и получают частично гидролизованную смесь, потом разбавляют полученную частично гидролизованную смесь водой при 80 – 100^oС и получают раствор, содержащий 4 – 6 мас.ч. воды на 1 мас.ч. частично гидролизованной смеси, после этого перемешивают полученную разбавленную смесь в течение 1 – 4 ч при 100^oС и получают разложившийся материал, после чего фильтруют полученный разложившийся материал посредством фильтр-пресса и получают фильтрат, затем разделяют фильтрат на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, непрерывной хроматографией с применением ионообменных мембран, потом концентрируют раствор, содержащий сахар, до 1-20%-ной концентрации сахара посредством фильтра обратного осмоса, доводят рН полученного концентрированного раствора, содержащего сахар, до 4,5 – 7,5 аммиаком, после чего ферментируют полученный раствор молочнокислыми бактериями при 25 – 40^oС и получают раствор, содержащий молочную кислоту, затем фильтруют молочнокислые бактерии из полученного раствора, после этого обрабатывают фильтрованный раствор и получают коммерчески приемлемую форму молочной кислоты.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что перед обработкой указанной концентрированной серной кислотой высушенный нерастворимый компонент смешивают с осадком сточных вод или лепешкой фильтрата осадка сточных вод.

14. Способ получения молочной кислоты из городских твердых отходов, предусматривающий ферментацию молочнокислых бактерий, отличающийся тем, что сначала получают городские твердые отходы, затем удаляют из них шины, крупные части черных и цветных металлов, пластмассы и стекла и получают целлюлозный компонент, потом измельчают полученный целлюлозный компонент и обрабатывают в соотношении приблизительно 1:1 серной кислоты и твердого компонента по массе и получают частично гидролизованную смесь, после этого разбавляют полученную частично гидролизованную смесь водой при 80 – 100^oС, затем перемешивают полученную разбавленную смесь при 100^oС для получения разложившегося материала, потом удаляют твердые вещества и все тяжелые металлы из полученного разложившегося материала и получают фильтрат, затем разделяют фильтрат на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, потом концентрируют раствор, содержащий сахар, до 1-20%-ной концентрации сахара, доводят рН полученного концентрированного раствора, содержащего сахар, до 4,5 – 7,5, после чего ферментируют полученный раствор молочнокислыми бактериями при 25 – 40^oС и получают раствор, содержащий молочную кислоту, после этого обрабатывают фильтрованный раствор и получают коммерчески приемлемую форму молочной кислоты.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что полученную частично гидролизованную смесь разводят водой при 80 – 100^oС с получением раствора, содержащего 4 – 6 мас.ч. воды на 1 мас.ч. частично гидролизованной смеси.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что перед обработкой указанной концентрированной серной кислотой измельченный целлюлозный компонент смешивают с осадком сточных вод или лепешкой фильтрата сточных вод.

17. Способ получения молочной кислоты из целлюлозного компонента городских твердых отходов, предусматривающий ферментацию молочнокислых бактерий, отличающийся тем, что сначала измельчают целлюлозный компонент городских твердых отходов, потом проводят гидролиз кислотой полученного целлюлозного компонента и получают растворимый и нерастворимый компоненты, после этого разделяют полученный растворимый компонент от полученного нерастворимого компонента, затем разделяют растворимый компонент на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар, непрерывной хроматографией с применением ионообменных мембран, потом концентрируют раствор, содержащий сахар, до 1-20%-ной концентрации сахара посредством фильтра обратного осмоса, доводят рН полученного концентрированного раствора, содержащего сахар, до 4,5 – 7,5 аммиаком, после чего ферментируют полученный раствор молочнокислыми бактериями при 25 – 40^oС и получают раствор, содержащий молочную кислоту, затем удаляют молочнокислые бактерии из раствора, потом обрабатывают фильтрованный раствор и получают коммерчески приемлемую форму молочной кислоты, после чего высушивают полученный нерастворимый компонент и сжигают сухой полученный нерастворимый компонент в качестве бойлерного топлива для получения энергии.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что перед сжиганием сухой полученный нерастворимый компонент смешивают с нехлорированной пластмассой.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что перед гидролизом указанной кислотой целлюлозный компонент смешивают с осадком сточных вод или лепешкой фильтрата сточных вод.

20. Способ по пп.1, 12 или 14, отличающийся тем, что нерастворимый компонент, полученный после полного гидролиза целлюлозного компонента городских твердых отходов, высушивают и сжигают в качестве бойлерного топлива для получения энергии.

21. Способ по пп.1, 12, 14 или 17, отличающийся тем, что молочнокислые бактерии выбраны из группы, состоящей из Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc и Lactobacillus.

22. Способ по пп.1, 12, 14 или 17, отличающийся тем, что молочнокислые бактерии выбраны из группы видов, состоящей из Lactobacillus arabinosus, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus xylosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei и Lactobacillus leichmannii и Streptococcus lactis.

Приоритет по пунктам:
07.12.1994 по пп.1-10, 12, 14, 15, 17, 18, 20 – 22;
14.04.1995 по пп.11, 13, 16 и 19.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.12.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006 БИ: 11/2006