Мусоросортировочные предприятия

Пристальный взгляд на наши бытовые отходы показывает, что значительная их часть состоит из таких материалов, как, например, стекло, бумага, пластмассовые бутылки и консервные банки. Для них, вполне целесообразным становится восстановление, т.е. вторичная переработка (рециклинг).

Очевидно, было бы здорово, если бы существовала такая дешевая технология, которая позволяла бы извлекать из потока отходов все полезные материалы нужного качества. Однако, несмотря на бурное развитие всевозможных способов сортировки и обогащения материалов, создать такую технологию пока не удалось. В связи с чем, приходится искать компромисс между экономической целесообразностью и чистой окружающей средой (в той части, где на неё воздействуют твердые бытовые отходы). Одним из продуктов такого компромисса стали мусоросортировочные предприятия (МСП), или, как их называют на западе, - Material Recovery Facilities (MRF).

Мусоросортировочные предприятия (МСП) – промышленные предприятия, обрабатывающие твердые отходы производства и потребления (как смешанные, так и собранные раздельно), с целью извлечения полезных и ценных материалов для продажи, или последующей обработки или переработки (например, в качестве топлива или для биологической обработки). Меры по повышению качества извлекаемых материалов и снижению их стоимости привели к широкому использованию автоматических средств сортировки и обработки материалов.

Обследование американских мусоросортировочных предприятий в 1997 году выявило, что всего был 421 завод, из них 363 принимали сортированные отходы, и только 58 принимали смешанные бытовые отходы.

Одна четверть новых МСП принимает или смешанные отходы или разделенные (смешанные ТБО и упакованные в мешки отдельные виды отходов). То же обследование показывало, что средняя производительность новых "чистых" МСП повысилась на 30% по сравнению с 1995 годом и составляет до 81 тонн в день (25,000 т/год), тогда как среднее новое "грязное" МСП обрабатывает 600 тонн в день (почти 200,000 т/год).

В 2001 году в США было 480 МСП, которые имели среднюю производительность 130 т/сут. Из них 43 предприятия обрабатывали смешанные ТБО - средняя производительность около 675 т/сут.

Мусоросортировочные предприятия, сортирующие смешанные твердые бытовые отходы, называют "грязными". Те предприятия, которые сортируют твердые отходы, собираемые раздельно по видам, называют "чистыми". Оба типа мусоросортировочных заводов могут быть объединены в систему управления твердыми бытовыми отходами, в той или иной комбинации.

Мусоросортировочные предприятия для смешанных коммунальных отходов ("грязные")

Такие предприятия производят большие количества RDF и низкокачественного вторичного сырья, при этом достигают показателей извлечения не более чем 20%, тогда как примерно половина отходов используется как топливо, называемого за рубежом Refuse-Derived Fuel (RDF), а треть - компостируется. Некоторые муниципалитеты предпочитают такой метод обработки коммунальных отходов, когда затраты на раздельный сбор оказываются слишком высокими, а также там, где жители не склонны участвовать в раздельном сборе мусора.

Мусоросортировочные заводы для смешанных ТКО предназначены для обработки отходов жилого, коммерческого и промышленного сектора. Уровни загрязнения могут быть высокими, а некоторые компоненты требуют специальную обработку. Основные операции сортировки включают грохочение, магнитное разделение и ручную сортировку. Применение оптической сортировки себя не оправдывает (слишком грязные материалы). В потоке смешанных отходов остатки составляют примерно 85% от поступающих смешанных твердых отходов. Значительная доля остатков состоит из горючих и биоразлагаемых материалов. Например, если производство вторичного топлива (RDF) интегрировано в восстановление материалов из смешанных отходов, объем остатка может быть уменьшен до 15-25% от входного.

Основное преимущество "грязного" мусоросортировочного завода в том, что нет дополнительных затрат на организацию раздельного сбора отходов, а уровень восстанавливаемости (извлечения) материалов зависит от сортировщиков на заводе, а не от готовности жителей участвовать в раздельном сборе мусора.

Тем не менее, основной недостаток в том, что восстановленные материалы не такие же чисты, как восстановленные из раздельно собираемых отходов, поскольку они были в контакте с загрязнителями, особенно пищевыми остатками. Это значительно усложняет поиск рынков сбыта и, как следствие, приводит к низкой рентабельности. Много "грязных" мусоросортировочных предприятий построено в США, но дело в том, что бытовые отходы в США имеют низкое содержание пищевых остатков из-за широкого использования устройств измельчения кухонных отходов, встроенных в слив моек, а также компостирования пищевых отходов.

Более высокое содержание органических отходов в Европе и России означает то, что "грязные" мусоросортировочные предприятия наименее пригодны в качестве метода для восстановления материалов из потока отходов. Есть примеры, когда "грязные" мусоросортировочные заводы, построенные для приема и обработки несортированных коммунальных отходов, в последствии реорганизовывались для обработки отдельных видов отходов, потому что продолжительное время оказывались убыточными.

"Грязные" мусоросортировочные предприятия также используются для получения продукта для компостирования. Однако такой компост - низкого качества и это ограничивает потенциальный рынок для продукта. Альтернативная форма "грязного" МСП - завод, который производит "мусорное" топливо (RDF), который выделяет металлы и компостируемую часть.

Мусоросортировочные предприятия для раздельно собранных отходов ("чистые")

Они предназначены для обработки отдельных компонентов (алюминиевые банки, например) или смеси отдельных компонентов (например, смешанную упаковку - жесть, стекло и алюминий). Например, бумага, смешанная с другими материалами в процессе обработки на МСП очищается и сортируется по сортам, как того требует рынок. По такому принципу были построены многие производственно-заготовительные предприятия (ПЗП) во времена СССР.

Работа "чистого" мусоросортировочного завода обычно основана на одном из двух процессов:

• "простая технология", где фактически вся сортировка осуществляется вручную (технология может включать электромагнитные сепараторы, чтобы извлекать стальные консервные банки). Такая технология имеет низкую капитальную стоимость, но высокие эксплуатационные затраты.
• "сложная технология", при которой широко используется механизированная сортировка и обработка материалов, например, оборудование для отделения стеклянных бутылок от пластиковых. Это приводит к более высокой капитальной стоимости, и хотя эксплуатационные затраты при этом ниже, в некоторых случаях все еще приходится прибегать к ручному труду, чтобы обеспечит высокое качество продукта.

Потенциальное преимущество простой технологии в том, что при этом значительно легче реагировать на изменения рыночных условий. Например, сортировщикам может быть указано, чтобы они отбирали другие материалы, в то время как оборудование, разработанное для определённой цели, не может быть легко модифицировано.

"Чистые" мусоросортировочные предприятия могут иметь несколько степеней сепарации и обрабатывающих линий для обработки нескольких потоков. Метод сбора отходов также повлияет на процесс сортировки. Если программа раздельного сбора мусора у источника проводиться успешно, технологии сортировки позволяют выделить до 90% вторичного сырья.

Для "чистых" мусоросортировочных предприятий характерно высокое качество конечных материалов и низкая степень загрязнения, что обеспечивает высокую ликвидность продукции и, следовательно, хорошую рентабельность.

Экономика мусоросортировочных заводов

Трудно дать должную оценку капитальным и эксплуатационным затратам типичного мусоросортировочного предприятия. Производительность мусоросортировочных предприятий (с точки зрения тонн отходов обработанных за день) влияет на стоимость необходимого сортировочного оборудования и капитальные затраты. Эксплуатационные расходы будут зависеть от количества извлекаемых материалов.

Инвестиции в мусоросортировочные заводы, даже самые большие, вряд ли должны превышать 5-6 миллионов долларов. Мусоросортировочное предприятие, организованное по простой технологии может стоить 250 тыс. долларов и менее. Основной риск для МСП - качество продукции, устойчивость рынков сбыта, и цены, которые могут быть получены для этой продукции.

Важно, чтобы мусоросортировочное предприятие выдавало высококачественный материал, чтобы поддерживать свои рынки сбыта. Для "чистого" МСП, это потребует хорошего управления качеством в течение всего процесса обработки, чтобы минимизировать количество загрязняющих веществ, которые должны быть удалены из получаемых продуктов. Соответствие действующим стандартам и техническим условиям гарантирует стабильность качества продукта.

Техническое оснащение мусоросортировочных комплексов

Ряд оборудования, используемого на мусоросортировочных предприятиях, представлен в таблице 1. Конвейеры (главным образом ленточные конвейеры) являются самым распространенным элементом. Также часто используются измельчители, дробилки, магнитные сепараторы, грохоты и уплотнители (например, пакетировочные прессы). Подвижной состав, используемый на МСП, обычно включает фронтальные погрузчики, вилочные погрузчики и грузовики.

Таблица 1.

Стационарное оборудование, применяемое в составе мусоросортировочного предприятия

Оборудование для перемещения материалов	Ленточный конвейер Винтовой конвейер Пластинчатый конвейер Ковшовый элеватор Скребковый конвейер Пневматический конвейер Вибрационный конвейер Вскрыватель мешков
Оборудование для разделения	Магнитный сепаратор Электродинамический сепаратор (вихревого тока) Дисковый грохот Барабанный грохот Вибрационный грохот Качающийся грохот Движущийся цепной занавес Воздушный классификатор Оптические системы сортировки
Оборудование, уменьшающее размер	Шредер консервных банок Дробилка стекла Измельчитель пластмасс Перфоратор пластмасс Уплотняющее оборудование Уплотнитель консервных банок Установка для сплющивания консервных банок Пакетировочный пресс Гранулятор
Оборудование для создания благоприятной среды	Система сбора пыли Устройства подавления шума Система подавления запаха Обогреватель, вентиляция и воздушный кондиционер
Прочее оборудование	Стационарный бункер хранения Напольные весы для паллет или контейнеров Автомобильные весы Конвейерные весы

Мусоросортировочное предприятие для смешанных отходов должно включать процесс вскрытия мешков (бумажных и пластиковых) для освобождения содержимого. Для смешанных отходов иногда применяют барабанные грохоты с ножами, чтобы прокалывать и разрывать мешки. МСП, принимающие сортированные отходы, которые упакованы в мешки, также требуют аналогичные процессы.

Сортировочная станция является сердцем МСП. Хотя некоторые мусоросортировочные заводы полностью автоматизированы, большинство использует ручной труд для разделения материалов. Отбираемые с конвейера вторичное материалы сбрасываются в накопительные бункеры под сортировочной площадкой (комнатой). Когда бункер наполняется, его заменяют пустым.

Когда собирается достаточное количество отобранных материалов, они поступают в пакетировочный пресс, в котором они уплотняются и обвязываются в кипы, которые затем передаются на склад.

Один тюк макулатуры весит примерно одну тонну и сохраняет от вырубки приблизительно 17 деревьев. Кипы пластмасс весят около 400 кг, а алюминиевых банок почти 700 кг. На многих мусоросортировочных заводах консервные и алюминиевые банки остаются на конвейере. На выходе стальные банки отделяются с помощью магнитных сепараторов, а алюминиевые – с помощью сепараторов вихревого тока (электродинамических).

Пример схемы "чистого" МСП, использующего "сложную технологию", представлена на рисунке 1. Проект процесса допускает, что отходы поступают на МСП как в сортированном виде (алюминиевые банки, например), так и в смешанном (т.е. смешано несколько видов: алюминий, пластик и бумага). Если система раздельного сбора отходов работает успешно, МСП может восстановить 90% и более входного компонента.

Часто люди путают обработку отходов, связанную с извлечением ценных материалов, с рециклингом (вторичной переработкой). Хотя извлечение материалов и является важным шагом на пути материального рециклинга, есть дальнейшая цепь промышленных процессов необходимых для закрытия цикла (имеется в виду круговорот материалов). Фактически, мусоросортировочные предприятия являются связующим звеном между отходами и вторичным сырьем. Тем не менее, это только полдела - должен также существовать рынок сбыта для вторичного сырья, иначе все усилия будут потрачены впустую.