Комплексная переработка смешанных ТБО

Опубликовано Редактор 20-01-2007 (13169 прочтений)

Выбрасывая мусор, мы не освобождаемся от него, даже если он потом уничтожается на мусоросжигательных заводах или захоранивается на свалках. Мусор возвращается к нам загрязненной атмосферой, отравленными почвами и водами. Не уничтожение и захоронение, а переработка отходов – вот главная задача, сочетающая в себе и экономическую выгоду, и решение экологических проблем. Технология комплексной переработки несортированных смешанных бытовых отходов - это перспективная альтернатива дорогостоящим и экологически опасным способам переработки ТБО.

Как известно, зарубежные мусоросортировочные комплексы (в основном европейских производителей), купленные по весьма солидным ценам и установленные в некоторых регионах России, в большинстве случаев, к сожалению, не работают. И проблема не в том, что у них плохое качество, нет - просто рассчитаны они на работу с сырьем, поступающим после раздельного сбора мусора. Большинство этих заводов весьма успешно работают в странах, где уже десятилетиями отлажена система раздельного сбора и транспортировки мусора. К сожалению, в России, да и почти на всем постсоветском пространстве, такая система не создана. По мнению ведущих специалистов-коммунальщиков, экологов, санитарных врачей и психологов, данную проблему не удастся решить в ближайшие 15–20 лет. Следовательно, это необходимо сделать российским конструкторам и технологам, хорошо знающим как саму проблему, так и менталитет населения.

Технология комплексной переработки несортированных смешанных бытовых отходов

Предлагаемая ООО «Экологический Альянс» технология комплексной переработки несортированных смешанных бытовых отходов – перспективная альтернатива дорогостоящим и экологически опасным способам переработки ТБО. Эта технология решает вопросы возврата в производство металла, полимеров, макулатуры, стекла и других вторичных материалов.

К преимуществам данной технологии относятся:

автоматизация процесса при приеме и загрузке ТБО (наличие подающих склизов-воронок), которая дает возможность устранить ручной труд и не применять подающие конвейеры;
интенсивная аспирация ТБО во время их грохочения;
грохот принципиально новой конструкции, которая позволяет разделить поток ТБО по фракционному составу, объему и плотности.

Это дает возможность увеличить отбор вторичного сырья до 40-45 % от общей массы ТБО (макулатура, полимеры, пластики, стекло, металлы, текстиль и другие вторичные материалы);

система пожаротушения в барабане-грохоте;
барабан-грохот, устанавливаемый в технологической схеме ниже уровня разгрузки ТБО;
система обеззараживания ТБО до поступления на линию сортировки;
сепарация черных металлов, происходящая при помощи магнитных барабанов до поступления ТБО на сортировочные столы;
многоконвейерная система сортировочных столов, увеличивающая возможность отбора полезных фракций до 40–45%.

Технологический комплекс сортировки (рис. 1) содержит следующие объекты:

площадки для проезда спецавтотранспорта;
контрольно-пропускной пункт;
дезинфекционный барьер-ванна с дезинфекционным раствором;
весовая платформа с навесом;
эстакада подъезда автотранспорта для разгрузки ТБО;
основной производственный корпус;
складские помещения хранения вторичного сырья;
площадки для подъезда и загрузки автопоездов вторсырьем;
очистные сооружения.

Технологическое оборудование комплекса сортировки располагается в основном производственном корпусе и состоит из:

приемного склиза-воронки;
механической щетки;
подъемно-поворотных устройств для удаления крупно-габаритных изделий и материалов (КГИ) массой до 1000 кг;
операторской кабины;
насосной гидростанции;
барабана-грохота;
системы аспирации над склизом-воронкой;
кожуха барабана-грохота с системой аспирации; обеззараживания и пожаротушения;
специальных ультрафиолетовых светильников на кожухе барабана-грохота для обеззараживания ТБО внутри него;
конвейеров ленточных желобчатых наклонных для удаления и загрузки подгрохотной фракции ТБО;
самовыгружающихся бункеров-накопителей подгрохотной фракции ТБО;
конвейеров ленточных желобчатых наклонных для перемещения подгрохотной фракции ТБО с установленными размерами от 40 до 250 мм на сортировочные столы с приводными барабанами-металлосепараторами;
конвейера ленточного горизонтального для сбора и удаления лома черных металлов;
конвейера для отбора лома черных металлов от барабанов-металлосепараторов;
площадки для обслуживания наклонных конвейеров;
площадки для обслуживания приводов наклонных конвейеров;
сортировочной кабины;
сортировочных столов шириной от 500 до 1200 мм для сортировки предметов полезных фракций установленных размеров от 40 до 250 мм;
окон сортировочных универсальных;
отделений предварительного складирования вторсырья для: макулатуры (МС-6 и МС-11), светлой и темной полимерной пленки, ПЭТФ-бутылок; смешанного пластика,
тряпок, алюминиевых банок и стеклобоя;
пластинчатого конвейера для перемещения вторсырья;
площадки для обслуживания приводов сортировочных столов;
ленточного наклонного конвейера для удаления балластной части ТБО;
реверсивного бункера-склиза для загрузки балластной части ТБО в компакторы;
электронных тензометрических весов для автоматического взвешивания спрессованного вторсырья;
рольганга для перемещения спрессованных тюков вторсырья в складское помещение;
кабинета начальника комплекса;
бункера-накопителя для загрузки пресса вторичным сырьем;
электрощитового отсека;
ультрафиолетовых светильников для обеззараживания ТБО, проходящих по наклонным конвейерам;
гидравлического горизонтального пресса.

Описание технологического процесса

Поступающий на комплекс переработки мусор, доставляемый мусоровозами, подлежит предварительному взвешиванию на весовой. Весь въезжающий на территорию комплекса автотранспорт проходит взвешивание. После разгрузки или загрузки, при выезде он повторно взвешивается, а затем автоматически происходит составление данных о массе и объеме привезенных отходов, автотранспорте, их доставившем, времени прибытия и времени нахождения на территории комплекса. Эти данные автоматически заносятся в систему управления комплексом. Въезжающие мусоровозы проходят дозиметрический контроль в целях выявления несанкционированного транспортирования радиоактивных отходов на линию ручной сортировки.

Для регулирования потоков движения автотранспорта перед въездом на территорию комплекса и выездом из него предусмотрены два шлагбаума, работа которых регулируется из контрольно-пропускного пункта КПП посредством видеонаблюдения (видеокамер).

При выезде любого транспорта с территории комплекса в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями колеса автомобилей обеззараживаются в ванне с дезинфицирующим раствором.

Прошедшие КПП и весовую платформу мусоровозы (контейнеровозы) направляются в приемное отделение основного здания сортировки отходов. Приемное отделение отходов расположено на высоте 3 м от уровня пола здания, что позволяет быстро разгружать отходы из автомобилей, а также контейнеров методом разгрузки в приемный бункер – склиз-воронку. Для удобства маневрирования и подъезда к приемному отделению предусмотрена эстакада для подъезда и подъема транспорта. Приемное отделение имеет размеры, позволяющие одновременно принимать два автомобиля, движение которых регулируется оператором приёмки отходов.

В целях сокращения времени разгрузки, а также содержания приемного отделения в состоянии, соответствующем санитарно-гигиеническим требованиям охраны труда, техники безопасности и пр., предусмотрена механическая сметная щетка. После разгрузки мусоровоза в склиз-воронку часть мусора остаётся на бетонном полу, что порой препятствует разгрузке следующего мусоровоза. Механическая щетка позволяет оператору приемки быстро произвести уборку территории от оставшегося мусора непосредственно из операторской кабины.

В целях предотвращения попадания в барабан-грохот крупногабаритных изделий и материалов (КГИ, КГМ) предусмотрено крановое подъёмно-поворотное устройство для изъятия попавших в бункер – склиз КГИ.

Прошедшие через склиз-воронку отходы в соответствии с разработанной технологией и регламентом поступают в барабан-грохот для механизированного сепарирования и последующей сортировки (механизированной и ручной). Предлагаемая технология переработки основана на том, что поступающие отходы принимаются специальным устройством (склизом-воронкой), позволяющим переместить их в барабан- грохот без системы транспортеров, эксплуатация и обслуживание которых требует немалых затрат. Склиз направляет отходы,выгружаемые непосредственно из автомобиля-мусоровоза (контейнеровоза), в сепарирующий барабан-грохот. Склиз-воронка сконструирован таким образом, что не имеет движущихся частей и деталей, которые могут подвергаться ускоренному износу, коррозии, механическому заклиниванию и пр.

Поступающие в барабан-грохот отходы сразу же интенсивно перемещаются в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом происходит их резкое разделение из спрессованного состояния, в котором отходы находились при складировании и транспортировке в мусоровозах (контейнеровозах) с подпрессовкой. В головной приемной части грохота расположены реборды с верхними режущими кромками определенной конфигурации, которые позволяют разрезать мешки с мусором, частично разрывать картонную и полиэтиленовую тару. Количество и расположение реборд, их высота и угол наклона позволяют регулировать скорость прохождения массы отходов внутри барабана-грохота, что также существенно влияет на возможность принимать выгружаемые отходы в расчётных объёмах.

Конструкция грохота имеет расширение от входного окна, имеющего форму круглого конуса меньшего диаметра и плавно переходящего в многогранную призму. Она изготовлена из металла расчетной толщины, позволяющей, при необходимости, выдерживать большие ударные нагрузки от тяжелых предметов, а также во время вращательного движения грохота быстро отводить поступающие отходы от входного отверстия вглубь барабана-грохота. Конструкция барабана-грохота обладает очень высоким коэффициентом «прозрачности», позволяющим при относительно небольших линейных размерах сит с установленными ячейками сепарировать (просеивать) практически все фракции заданных параметров.

Проходя первую зону барабанной призмы грохота, поступившие отходы, постоянно перемещаясь в линейном направлении на выход, встряхиваются на ребрах призмы, бумажные и полимерные мешки разрываются и разрезаются. Фрагменты отходов, переваливаясь через реборды, перекатываются и трутся друг о друга, при этом от них отделяются прилипшие мелкие предметы, песок и пыль.

Очищенные таким образом отходы перемещаются во вторую зону барабана-грохота, выполненную в виде решетки с размером ячейки между ребрами до 16 мм. Решетка изготовлена из металлической полосы толщиной 4 мм и шириной от 20 до 40 мм, установленной на «ребро». Благодаря высокой степени проницаемости, решетка может линейно перемещать другие сортируемые отходы, фракционный размер и масса которых больше установленных размеров ячеек решетки.

Просеянные сквозь ячейки решетки мелкие фракции мусора (песок, щебень, отсев, остатки пищевых отходов и т.п.) просеиваются на конвейерную ленту желобчатого ленточного транспортера, размещенного под барабаном-грохотом под расчетным углом к оси вращения, и отводятся по ней на перегрузку на другой желобчатый наклонный конвейер и далее в бункер-накопитель. Приводной барабан желобчатого ленточного конвейера выполнен из магнитного материала (либо имеет внутренний электромагнит), благодаря которому в момент прохождения резиновой ленты с отходами притягиваются практически все черные металлы, сепарируются и перемещаются в отдельный бункер, находящийся непосредственно под конвейером. В предлагаемом варианте предусмотрено улавливание таких предметов и фрагментов мусора как иголки, гвозди, шурупы, болты, гайки, батарейки пальчиковые, скрепки и пр.

Очищенные от металла мелкие отходы в дальнейшем предполагается использовать для рекультивации полигона, либо применять в качестве составной части компостируемой органической массы.

Перемещенные мелкие фракции отходов по конвейерам попадают в саморазгружающиеся бункеры-накопители. По мере накопления мелких отходов в бункерах–накопителях происходит их опорожнение на самосвал или тракторную тележку.

Конструкции склиза-воронки и барабана-грохота оснащены устройством воздушной сепарации, позволяющим в период их работы отводить образующуюся пыль и газы через циклон и газоочистку.

В целях пожарной безопасности в пространстве между барабаном - грохотом и его защитным кожухом предусмотрен подвод водопроводных труб с форсунками, что позволяет оператору -приемщику при воспламенении отходов потушить их, и установлены специальные пеносодержащие контейнеры-баллоны, производящие автоматическое тушение при возгорании отходов.

Третья зона барабана-грохота оборудована так же, как и вторая, с той лишь разницей, что решетка имеет ячейку размером от 40 мм. Установленные размеры ячейки дают возможность отсеивать из отходов все предметы и материалы, величина которых находится взаданных пределах. По расчётам, это большая часть пищевых отходов, листва, органика, мелкие стеклянные пузырьки и осколки стекла, металлические и пластиковые пробки от бутылок, мелкая макулатура, батарейки и прочие предметы и фрагменты изделий, составляющих мусор.

Четвертая зона с решеткой, размеры ячейки которой предусмотрены в пределах 65 мм, предназначена для просеивания и отвода более крупных ,чем во второй и третьей зонах, предметов и фрагментов мусора. Размеры ячейки сита позволяют отсеять такие предметы как пластиковые бутылки и пузырьки, пробки, алюминиевые банки из под напитков, газовые баллончики, упаковка от пищевых продуктов, пищевые отходы, древесные отходы, коробки от медикаментов, одноразовая посуда, тюбики от паст и бытовой химии, предметы кухонной утвари и проч. Предметы, прошедшие сквозь решетку, через специальный бункер-склиз подаются на наклонный желобчатый ленточный конвейер, приводной барабан которого изготовлен из магнитного материала и выполняет функции металлосепаратора, а далее - на конвейер сортировочного стола, расположенный в сортировочной кабине. Предварительно прошедшие встряхивание и отбор черного металла предметы сортируют вручную, чтобы извлечь полезные фракции вторсырья. Рабочие, занимающиеся ручной сортировкой, отбирают предметы определенной морфологии и бросают их в сортировочные окна с откидными крышками, находящимися в нижней части окна.

Неотсортированные отходы («хвосты») далее перемещаются на промежуточный ленточный желобчатый конвейер для размещения в бункерах- накопителях со склизным реверсивным механизмом, направляющим отходы попеременно в бункеры-накопители, расположенные над компакторами. Компакторы предназначены для подачи и подпрессовки «хвостов» в контейнеры, после чего они вывозятся контейнеровозами на полигон захоронения или дальнейшую переработку. Пятая и шестая зоны барабана-грохота выполняют функции, аналогичные функциям четвертой зоны, с той лишь разницей, что решетки имеют ячейки соответственно 100 и 150 мм.

Последовательное увеличение размера ячеек решеток (сит) позволяет производить постепенное отделение и отвод на сортировочные столы фракций ТБО строго определенных размеров. Поступившие на сортировочный стол предметы имеют относительно одинаковые размеры, что позволяет их удалять с максимальной производительностью и безопасностью для рабочего-сортировщика. Практически исключается попадание на эти столы (четвертая-шестая зоны) таких морфологических составляющих мусора, как макулатура и полимерные пленки, средне- и крупногабаритные материалы, которые занимают большую площадь и объём на конвейере сортировки и не позволяют эффективно и быстро отбирать полезные вторичные материалы.

Слой отходов на конвейере сортировки минимальный (не более 100–150 мм), что дает возможность сортировщикам визуально быстро определять полезные вторичные материалы и отбирать их в соответствующие отделения предварительного складирования (камеры-накопители). Скорость конвейеров сортировки настраивается таким образом, что проходящие по нему полезные фракции практически полностью изымаются и не попадают в дальнейшем на захоронение. Объем изъятия вторсырья на конвейерах предварительной и конечной сортировки может достигать 85-95 % по тем материалам, которые требуется или намечено отбирать.

Устройство барабана-грохота оснащено ультрафиолетовыми светильниками, закрепленными на кожухе барабана. Благодаря этим светильникам, в процессе грохочения мусора внутри барабана он обеззараживается от патогенных бактерий и микроорганизмов, присутствующих на поверхности отходов. Для того, чтобы массы отходов эффективно обеззараживались практически со всех сторон, достаточно 8–12 минут. Данное устройство дает возможность устранения прямого контакта рабочих-сортировщиков с грязными, потенциально зараженными отходами и приводит проект в соответствие c требованиями Ростехнадзора, Роспотребнадзора, санитарно-гигиеническим требованиям техники безопасности и охраны труда.

Точность расчетов параметров барабана-грохота в целях максимально эффективного его применения на начальной фазе приема и переработки отходов зависит от морфологического состава поступающего мусора. Длина барабана, его диаметр, форма вращающегося тела (от круглого сечения до многогранных призм), количество зон сепарации, а также проектные размеры ячеек сит (решеток) могут быть в дальнейшем изменены. Это зависит только от морфологического состава поступающих отходов, требуемой степени отбора полезных вторичных материалов и общей мощности комплекса переработки.

Накопленные в отделениях предварительного складирования вторичные материалы периодически сдвигаются погрузчиком на пластинчатый конвейер, подающий их на гидравлический горизонтальный пресс для прессования в тюки заданных размеров, формы и массы. Предлагаемая проектом технология позволяет вручную сортировать отходы на высоких скоростях, т.к. попавшие на конвейер фрагменты мусора уже имеют выдержанные заданные размеры и располагаются на ленте конвейера слоем, высота которого не превышает высоту самих фрагментов (фракций). Это очень важно, поскольку при непрерывном движении ленты конвейеров проблематично определять в общей массе мусора те предметы, которые необходимо отобрать, так как они могут быть скрыты от визуального контакта другими предметами, если слой отходов на конвейере высокий. В технологических линиях других комплексов, работающих в России, слой отходов порой достигает более 250–300 мм, и в результате полезные материалы не успевают отбирать из общего потока отходов, вследствие чего те попадают на захоронение.

Предлагаемая настоящим проектом схема полностью исключает потерю полезных фракций, потому что все предметы располагаются на ленте конвейера в один слой и хорошо различимы на расстоянии. Это обстоятельство позволяет подобрать на практике (при осуществлении пуско-наладочных работ) максимально возможные режимы движения ленты и соответственно увеличить пропускную способность всей линии.

В соответствии с техническим заданием может быть предусмотрен отбор полезных морфологических компонентов в виде вторичного сырья по следующим категориям:

макулатура (картон МС-6, бумага сборная МС-11);
пленка полиэтиленовая ПВД (светлая и темная);
ПЭТФ (бутылки и упаковка из полиэтилентерефталата);
смешанные пластики (сборные полимеры типа ПНД, АБС, полипропилена, ПВХ);
тряпьё, ветошь, текстиль;
лом цветных металлов (алюминиевые банки из-под напитков, провод электротехнический и т. д.);
стеклобой.

Взвешивание тюка происходит автоматически, данные подаются на главный пульт оператора. Оператор контролирует работу пресса в зависимости от номенклатуры и массы запрессованного вторичного сырья в смене. Предусмотрено видеонаблюдение за процессом прессования и взвешивания сырья. Выходящие из пресса тюки проталкивают ранее вышедшие тюки и поступают на неприводной рольганг, служащий для перемещения готовых к отправке тюков из помещения завода к склизу, расположенному на внешней площадке под навесом. Предусмотренное проектное решение позволяет, используя мощности горизонтального пресса, транспортировать изготовленные тюки из помещения завода без привлечения погрузчиков.

Работу всего технологического процесса комплекса обеспечивают следующие системы:

силового энергообеспечения;
общего и местного электроосвещения;
водоснабжения и канализации;
приточно-вытяжной вентиляции;
ультрафиолетового обеззараживания;
пылевой и газовой аспирации;
кондиционирования воздуха;
воздушной «завесы»;
внешнего и внутреннего видеонаблюдения;
пожарной сигнализации;
автоматизации процессов, с выводом данных на дисплей;
охранной сигнализации;
внутренней радиосвязи;
очистки ливневых вод и фильтрата.

Технологические и технические решения, внедренные в проекте, в настоящий момент наиболее прогрессивны при работе с «российским» мусором.

Применение на практике рассмотренных в статье основных идей и способов работы дало возможность достигнуть положительных результатов в производственных и экономических показателях на некоторых мусоросортировочных заводах России.

ООО «Экологический Альянс»