[发明专利]从附着的不溶固体中分离有机材料并转化成有用产物的设备与方法

说明书

优先权要求

本申请是申请号为10/717,076的美国专利申请的部分继续申请(continuation-in-part)，其按照35 U.S.C.§119(e)的规定转而要求于2003年3月28日提交的申请号为60/458,520的美国临时申请的优先权的权益，这两篇文献通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明一般涉及废物的处理，所述废物包含附着于不溶固体如骨材料的有机物质。典型的废物包括动物部分、食品加工废物和城市污水污泥。更具体地，本发明一般涉及用于将这些废物质转化成商业上有用的产物，如燃料油、肥料和专用有机化学品(specialty organic chemical)的设备和方法。

背景技术

长期以来人们认识到，许多由人类社会产生的废产物最终能够被分解成少量的具有自己内在价值的简单的有机物质。如果这种转化能以高能效的方式在足够大的规模实现，那么可能对社会有巨大的益处。

大多数活质(living material)以及家庭和商业应用中使用的大多数合成有机物，包含多种组合物的以碳为基础的聚合物。在适当的条件下，大多数这样的物质(包括木材、煤、塑料、轮胎和动物废物)将分解成气态产物、油和碳的混合物。物质，如农业废物，可能还包含分解成矿产的无机物。几乎所有这些产物，无机的或者有机的，可以在有益的宿主中和通常可获利的应用过程中获得新生。

从其它无用的废物中制造有用材料的原理不仅仅是要呼吁:废物的循环利用对于不断增长的人口应对21世纪的挑战的进程非常重要。人类面对的两个主要挑战是应对地球资源的有限供给和减少全球变暖对环境日益增加的威胁。事实上，很快得到普遍接受的想法是，全球变暖可以通过循环利用生物圈中以碳为基础的物质来减缓，而不是从地下油类、天然气和煤矿中引入新的碳源。

然而，到今天，生产大量主要包括有机物质的废产物的工业，在处理和储存这些废物以及最大限度地利用这些废物方面，面临着巨大的挑战。

一个恰当的案例是，全世界的食品加工工业每年都产生几十亿磅的富含有机物的废物。这些废物与动物和植物产品的加工有关，包括火鸡、鱼、鸡、猪和牛的加工废物和饲养废物(husbandry waste)。食品加工工业继续增长，其成员在利用他们的废产物进行某些生产时面临着巨大的经济和环境压力。这些废产物产生了很多严重的问题。这些问题之一是通过填埋(landfilling)、土地利用或者消化食品废物产生温室气体，如二氧化碳和甲烷，没有任何其它的益处。理想情况下，食品工业必须采取有效而且经济的方法处理它们的废物，不排放有气味或者有害的污染物。

最近，很多领域中无用副产物的仓储成本正在显著增长。可以用来饲养农业牲畜的废产物的种类越来越受到控制。例如，在欧洲的BSE/CJD(疯牛病/雅各布病)的恐慌之后，很多废产物仅仅被储存起来，等待合适的结局。很明显，有额外紧急的需要，以找到清洁处理和使用这些物质的可接受的方法。优选地，需要发现将食品加工废物转化成有用的、高价值产物的方法。

寻找处理替代方法的另外的驱动力是废水处理法规的联合强制执行和污水超量罚款(sewage surcharge)的增加。食品加工工业必须寻找有成本效益的(cost-effective)技术，以提供它们的废水和固体(湿)废物的预处理或者完全处理。在历史上，位于城市设施中或者毗邻城市设施的食品加工设备依赖于用于废水处理和处置的本地公有的处理工厂(POTWs)。渐渐地，因为强制执行更加严格，这种方法变得越来越不可行。遵守废水处理规定的压力增大。建立新POTWs和升级POTWs的财政资助的减少也表明这种方法的吸引力减弱。因此，食品加工工业在如何有效地处理其不可食用的产物方面的压力越来越大。

耐久性化学物(persistent chemical)，比如二噁英(dioxin)的生物积累，和威胁生命的疾病，比如疯牛病(BSE)传播的可能性，是对食品加工者和同样对食品消费者的另一个威胁。通过将食品加工残余物重新喂养家畜(farmanimal)，这种威胁被大大加剧。食品加工工业需要经济的解决方法来打破此循环。

此外，城市和地区下水道管理机构正在要求行业降低有机生化需氧量(biochemical oxygen demand)(BOD)，化学需氧量(COD)和下水道上的固体负载。由于含有大量的悬浮固体、氨和蛋白质化合物的高强度的食品加工废水中通常存在高BOD浓度，所以食品加工工业正受到额外的严格审查。食品加工设备需要有成本效益而且是专用的处理技术，来有效地处理它们的废水和固体废物。