СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АБСОРБИРУЮЩИХ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF PROCESSING ABSORBING HYGIENIC PRODUCTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу переработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий.
Под термином «абсорбирующие гигиенические изделия», в общем, понимаются абсорбирующие изделия одноразового применения, такие как детские подгузники, абсорбирующие прокладки, используемые при недержании, женские гигиенические прокладки, подстилки для кровати и т.д.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Абсорбирующие гигиенические изделия обычно изготавливаются из самых различных материалов, в число которых входят листы пластикового материала, целлюлозная масса, суперабсорбирующие полимеры, листы нетканых материалов и т.д.
Абсорбирующие гигиенические изделия содержат высококачественные материалы, такие как пластик и целлюлоза, при этом желательно эти материалы перерабатывать для их использования в новом производственном цикле либо для выработки энергии.
В настоящее время использованные абсорбирующие гигиенические изделия утилизируются в виде недифференцированных отходов, отправляемых на мусорные свалки. Компоненты использованных абсорбирующих гигиенических изделий не перерабатываются главным образом потому, что различные материалы (целлюлозные волокна, суперабсорбирующие полимеры, листы пластикового материала и т.д.) тесно взаимосвязаны, и чтобы эти материалы отделить, необходимо полностью разрушить изделия. Кроме того, использованные абсорбирующие гигиенические изделия содержат органические отходы жизнедеятельности и бактерии, при этом потребуется провести стерилизацию изделий, перед тем как материалы переработать.
По вышеуказанным причинам использованные абсорбирующие гигиенические изделия не включены в список перерабатываемых отходов, для которых выполняется дифференцированный сбор.
По существующим оценкам, абсорбирующие гигиенические изделия составляют примерно 2-3% общей массы твердых городских отходов. Однако там, где выполняется дифференцированный сбор с высокой степенью дифференциации отходов (с долей дифференцированных отходов, превышающей 60% от общей массы), процентное содержание абсорбирующих гигиенических изделий относительно оставшейся части, образованной недифференцированной остаточной долей, возрастает примерно до 20%.
Высокое процентное содержание абсорбирующих гигиенических изделий относительно остаточной доли неперерабатываемых отходов делает крайне желательным наличие оборудования и способов, позволяющих обрабатывать абсорбирующие гигиенические изделия с целью повторного использования их компонентов эффективным и экономически целесообразным способом.
Известные в настоящее время технологии для переработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий являются неудовлетворительными. Первая известная технология предполагает выполнение промывки использованных абсорбирующих гигиенических изделий водой, щелочью и мылом и отделение целлюлозы от пластика в процессе промывочной операции. Примеры такой технологии раскрыты в документах WO 94/20668 и WO 96/27045.
В документе US5292075 описан способ, при котором грязные абсорбирующие гигиенические изделия предварительно измельчаются. Измельченный материал далее промывается в моечной машине, содержащей перфорированный цилиндрический барабан, удерживающий пластиковый материал внутри себя. Материал, содержащий целлюлозную пульпу, затем подвергается дегидратации.
Данные технологии обработки абсорбирующих гигиенических изделий на практике трудно реализовать, поскольку промывочная вода будет содержать большое количество загрязняющих веществ, таких как гелифицированные суперабсорбирующие полимеры и органические остатки, которые трудно утилизировать. Высушивание целлюлозы после промывки, кроме того, влечет за собой значительные затраты энергии.
Дополнительная сложность связана с тем, что использованные абсорбирующие гигиенические изделия обычно выбрасываются в сложенном и закрытом виде, образуя упаковку, при этом наружный слой пластика изделий образует непроницаемый барьер. Если изделия обрабатываются в том виде, в котором они были выброшены, непроницаемый наружный слой не позволяет провести эффективную стерилизацию изделий. С другой стороны, предварительная обработка, описанная в документе US5292075, приводит к необходимости измельчать изделия при высоком содержании органических отходов жизнедеятельности, бактерий и загрязняющих веществ.
В документе JP 2004113915 описан способ обработки подгузников, содержащих полимеры-абсорбенты, при этом использованные подгузники закладываются в закрытый сосуд под давлением вместе с древесными опилками. Внутри сосуда подгузники обрабатываются паром при высокой температуре и под высоким давлением в течение заданного времени. Обработка паром выполняется под давлением 15-25 атмосфер при температуре 150-250°C. В этом документе предполагается использовать абсорбирующие гигиенические изделия после упомянутой обработки в качестве удобрений вслед за ферментацией.
В документе WO 2010/065088 описан автоклав для обработки твердых городских отходов, предусматривающий высушивание отходов с использованием пара. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, содержит цилиндрический роторный автоклав, оснащенный, по меньшей мере, одним люком, который может быть открыт для обеспечения доступа в автоклав и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в автоклаве, входное отверстие для «соприкасающегося» пара, входящего в непосредственное соприкосновение с отходами, содержащимися внутри автоклава, множество прямолинейных лопаток, выполненных с возможностью пропускания «несоприкасающегося» пара, выступающих от внутренней поверхности автоклава, которые снабжаются паром, не входящим в соприкосновение с отходами. Данное устройство позволяет проводить стерилизацию твердых городских отходов и высушивание отходов в процессе обработки в автоклаве. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, разработано для обработки недифференцированных твердых городских отходов и не содержит конкретных идей о том, как осуществить стерилизацию, высушивание и разделение компонентов абсорбирующих гигиенических изделий.
ЗАДАЧА И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в создании способа обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, который позволит осуществить стерилизацию, высушивание и разрушение использованных абсорбирующих гигиенических изделий с целью проведения переработки компонентов.
Согласно настоящему изобретению вышеуказанная задача решается с помощью способа по п.1 формулы изобретения.
Формула изобретения составляет неотъемлемую часть замысла изобретения, представленного в настоящем описании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение будет описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные исключительно в качестве неограничивающих примеров, где:
- на Фиг.1 показан вид в перспективе ротационного автоклавного устройства для обработки отходов;
- на Фиг.2 показан вид в перспективе в сечении автоклава, представленного на фиг.1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг.1 показано ротационное автоклавное устройство для обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, обозначенное позицией 10. Устройство 10 содержит неподвижную конструкцию 12, несущую цилиндрический автоклав 14, совершающий вращение вокруг своей продольной оси A. Устройство 10 содержит приводное устройство (не показано), приводящее автоклав 14 во вращение вокруг оси A. Опорная конструкция 12 может быть оборудована исполнительными механизмами 16 для изменения наклона автоклава 14 относительно горизонтальной оси, что позволяет автоклаву 14 совершать наклон между положением загрузки/выгрузки и рабочим положением. Автоклав 14 имеет два конца, при этом, по меньшей мере, один из них заканчивается люком, который может быть открыт для обеспечения доступа во внутреннее пространство автоклава и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления во внутреннем пространстве. В представленном примере предусмотрены два открывающихся люка 18, 20, которые могут быть использованы, например, для загрузки в автоклав изделий, требующих обработки, и для выгрузки обработанных изделий. По альтернативному варианту может быть обеспечен единственный открывающийся люк, используемый как для загрузки, так и для выгрузки.
Устройство 10 содержит контур нагрева и создания повышенного давления в автоклаве 14 с целью нагрева абсорбирующих гигиенических изделий до температуры стерилизации.
На фиг.2 показан схематичный вид в сечении автоклава 14. На фиг.2 можно видеть, что автоклав 14 имеет внутреннюю поверхность 22, разграничивающую объем, в котором проводится обработка. В автоклаве 14 расположено множество каналов 24, образующих часть внутренней поверхности 22. Каналы 24 проходят параллельно продольной оси A и соединены на своих противоположных концах с соответствующими коллекторами для введения и выведения греющего пара. Пар, поступающий по каналам 24, не соприкасается с обрабатываемыми изделиями, содержащимися во внутреннем объеме автоклава 14, а потому именуется «несоприкасающимся паром».
Люки 18, 20 оборудованы соответствующими поворотными соединителями 34, 36 для входа и для выхода греющего пара, поступающего от парогенератора 38. Поток греющего пара можно разделить на поток несоприкасающегося пара 42, проходящего по каналам, расположенным на внутренней стенке автоклава 14, и поток соприкасающегося пара 44, который приходит в непосредственное соприкосновение с обрабатываемыми изделиями и создает повышенное давление во внутреннем объеме автоклава 14. На выходном соединителе 36 поток несоприкасающегося пара 42 и поток соприкасающегося пара 44 разделяются и обрабатываются по отдельности, например, как описано в документе WO 2010/065088.
Как правило, абсорбирующие гигиенические изделия содержат абсорбирующую сердцевину из целлюлозных волокон и суперабсорбирующих полимеров. Абсорбирующая сердцевина обычно заключена между двумя листами пластикового материала, соединенными вместе. Как правило, задний лист является непроницаемым, в то время как верхний лист является пористым. Обычно использованные абсорбирующие гигиенические изделия складываются так, чтобы заключить изделие в форме упаковки в пределы непроницаемого заднего листа. Обычно предусмотрены адгезивные полоски, чтобы зафиксировать изделие в сложенном виде. Органические отходы жизнедеятельности, таким образом, заключены внутри уплотненного листа непроницаемого пластикового материала.
Настоящее изобретение предлагает проведение обработки абсорбирующих гигиенических изделий в том виде, в котором они собраны, т.е. когда они сложены с образованием упаковки, без какой-либо предварительной обработки по развертыванию изделий.
Для проведения эффективной стерилизации и высушивания в процессе обработки в автоклаве 14 необходимо добиться разрушения изделий, так чтобы подвергнуть воздействию температуры стерилизации все органические вещества в каждой точке внутри автоклава 14. Разрушение абсорбирующих гигиенических изделий абсолютно необходимо для проведения стерилизации в полном объеме, а также для отделения пластика и целлюлозных волокон друг от друга.
В процессе работы автоклав 14 загружается партией абсорбирующих гигиенических изделий. Затем автоклав 14 герметично закрывается и в нем нагнетается давление посредством соприкасающегося пара. Одновременно автоклав нагревается посредством несоприкасающегося пара внутри каналов 24. После того как автоклав нагрет и в нем повышено давление, он приводится во вращение вокруг оси A.
Обнаружено, что низкие рабочие температуры в автоклаве 14 недостаточны для того, чтобы изделия раскрылись, в то время как чрезмерно высокие температуры приводят к сморщиванию верхних листов пластикового материала, что создает проблемы при отделении, а это, с одной стороны, ставит под угрозу эффективность способа стерилизации, а с другой стороны, приводит к тому, что материал на выходе из автоклава 14 становится непригодным к использованию. Лишь использование промежуточных температур позволяет раскрыть изделия, не разрушая их, а также позволяет подвергнуть обработке целлюлозные волокна и органические жидкости, поглощенные ими.
Конкретнее, было обнаружено, что пластиковые задние листы абсорбирующих гигиенических изделий претерпевает сморщивание при температурах, превышающих 150°C, в то время как температура, равная примерно 138°C, достаточна для расплавления клея, который удерживает абсорбирующие гигиенические изделия соединенными вместе, что позволяет раскрыть изделия и подвергнуть стерилизации соприкасающимся паром в оптимальном режиме.
Кроме того, температуры, превышающие 140°C, позволяют разрушить пластиковые мешки, в которых могут содержаться абсорбирующие гигиенические изделия.
Настоящее изобретение предусматривает проведение обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий в ротационном паровом автоклаве, обеспечивающем два или более одновременных температурных режима.
В ротационном автоклаве, работающем под давлением, с двумя каналами подачи пара пар, находящийся в непосредственном соприкосновении с отходами, может вводиться в автоклав и выводиться из него так, чтобы поддерживать предпочтительный температурный режим в соответствии с содержимым. Обнаружено, что данная предпочтительная температура лежит в пределах от 138 до 152°C. В действительности было обнаружено, что при температурах, существенно превышающих 150°C, наружная оболочка абсорбирующих гигиенических изделий претерпевают сморщивание, в то время как температура 138°C достаточна для того, чтобы вызвать течение клея, удерживающего абсорбирующие гигиенические изделия вместе, что позволяет раскрыть изделия и подвергнуть их внутреннюю часть воздействию соприкасающегося пара. Данный температурный диапазон позволяет провести полную стерилизацию в отношении микроорганизмов, присутствующих в абсорбирующих гигиенических изделиях. Кроме того, температуры, превышающие 138°C, позволяют соприкасающемуся пару разрушить мешки, в которых могут содержать абсорбирующие гигиенические изделия.
Несоприкасающийся пар внутри каналов 24, изолированный от отходов, используется для создания «горячих точек» на стенке автоклава, вызывающих повреждение и приводящих к пластическому течению пластиковых задних листов абсорбирующих гигиенических изделий, предохраняя, однако, пластиковые листы от сморщивания. Упомянутые горячие точки образуют точки локализованного плавления клея, создающего отверстия в пластиковых листах и ослабляющего наружные оболочки так, что воздействие «взбалтывания» внутри ротационного автоклава приводит к разрыву наружных оболочек, разрушению изделий и полному обнажению абсорбирующих сердцевин для доступа к ним соприкасающегося пара. Когда пластиковые задние листы повреждены, абсорбирующие сердцевины из целлюлозных волокон и суперабсорбирующих полимеров, заключенные в пластиковые листы, легко отделяются от пластиковых листов под воздействием встряхивания внутри автоклава. Обнаружено, что температура стенки автоклава 14, необходимая для получения упомянутых эффектов, составляет от 160 до 200°С, предпочтительно от 165 до 175°С. Температура, равная примерно 170°С, соответствует температуре разложения пластикового материала, образующего верхние листы абсорбирующих гигиенических изделий.
Двойной температурный режим позволяет полностью разрушить абсорбирующие гигиенические изделия внутри автоклава 14. Таким образом, исчезает необходимость в предварительной обработке измельчением изделий, которая подвергает операторов и окружающую среду воздействию зловонных запахов и загрязнению элементами, содержащимися в абсорбирующих гигиенических изделиях.
Полное разрушение изделий в процессе обработки в автоклаве позволяет высушивать и проводить стерилизацию изделий за более короткое время. При условии, что содержимое автоклава находится в увлажненном состоянии, непосредственное воздействие на горячие точки стенки приводит к мгновенному выделению пара при давлении, существующем в автоклаве. Данный перепад температур обеспечивает относительно высокий уровень теплообмена. Если давление пара превышает температуру/давление насыщения, избыточный пар выводится наружу, что обеспечивает возможность высушивания также в ходе этапа нагрева. После обработки в автоклаве получают высушенную и стерильную деструктурированную массу, главным образом образованную пластиком и целлюлозными волокнами. Далее высушенная и стерильная деструктурированная масса проходит через сетчатый фильтр, на котором пластик и целлюлозные волокна отделяются.
Разумеется, при сохранении сущности изобретения, детали конструкции и варианты осуществления могут изменяться в широких пределах без отхода от объема настоящего изобретения, определяемого последующей формулой изобретения.