Технологии утилизации и переработки отходов (стр. 6 )

2.1 Выбор и обоснование способа утилизации

Выбор варианта утилизации ТБО при проектировании должен основываться на экологических, экономических и социальных факторах для условий конкретного населенного пункта и конкретного времени. Ранее зачастую рассматривались четыре основных способа утилизации: размещение на специально оборудованных санитарно-технических полигонах, сжигание на мусоросжигательных заводах (МСЗ), компостирование (после сортировки отходов и удаления балластных фракций каким-либо способом), мусоропереработка на заводах МПЗ (с пиролизом части фракций, богатых углеродом или без него; с компостированием пищеотходов), подробнее см. [3, 4, 7]. Общее, достаточно приближенное сопоставление отдельных способов утилизации указано в табл. 2.1 [3] или [4]. Приведенная в таблице цифра величины остатков несгоревших отходов (шлака) для МСЗ (до 40 - 60 %) характерна для южной зоны РФ осенью. Расходы на переработку одной тонны ТБО для мусоропереработки (с учетом продажи продукта переработки - чистого углерода, т. н. пирокарбона, и части макулатуры, пластиков) может составлять 15 - 20 долларов США на 1 тонну.

При выборе способа утилизации необходимо учитывать и современное состояние систем ЖКХ, а также возможности экономики страны. Стоимость захоронения на полигоне в настоящее время составляет величину 5 - 8 долларов, а сжигания - до 100 долларов за тонну. Это, в первую очередь, объясняется большой стоимостью энергоносителей, потребный для сжигания расход которых в последнее время увеличился в связи с необходимостью обеспечения большей полноты сгорания и снижения диоксиновой опасности [4 – 12]. Отсутствие сортировки мусора населением и систем раздельного сбора ТБО усложняет внедрение качественных заводских технологий мусоропереработки (МПЗ). Все это (вместе с экономическими факторами) заставляет на настоящем этапе в России отдавать предпочтение полигонам, несмотря на сложность выделения необходимых земель в городах и невозможность отчуждения их в прилегающих сельских районах. В последние годы в РФ ежегодно под полигоны отводится около 10000 га (т. е. 100 км2 - величина, почти равная одной трети площади такого города, как Ростов н/Д). Для миллионного города (типа Ростова н/Д) в год требуется выделять около 1,5 га при глубине складирования 8 - 10 м.

Уменьшение величины нарушенных полигоном земель может быть достигнуто измельчением ТБО или их брикетированием (прессованием). Это, конечно, повышает стоимость утилизации на 30 - 60 %, но позволяет существенно (в 2 - 3 раза) увеличить срок службы полигона или сократить потребную площадь [3, 4, 7, 12]. Измельчение (или брикетирование) производится на специальных мусороперегрузочных станциях, куда ТБО привозится малыми маневровыми мусоровозами. Наиболее целесообразно предусматривать создание перегрузочных станций по районам города для 150000 - 300000 жителей. Станции должны иметь линии предварительной сортировки конвейерного типа с электромагнитом для отбора черных металлов, сепаратором для цветных металлов и системой отбора крупногабаритных отходов. Для брикетирования необходим мощный специальный пресс (дм измельчения - молотковые дробилки или мельницы). При брикетировании потребляется несколько больше энергии, чем при измельчении, но по всем остальным показателям оно выгоднее.

На мусоросортировочных станциях возможно организовать извлечение отдельных компонентов отходов с целью их повторного использования. Уже имеются технологии и оборудование для реализации извлечения полезных фракций отходов.

Для извлечения черного металлолома из ТБО и компоста применяют подвесные ленточные электромагнитные сепараторы ПС-120М.

Сепаратор (рис. 2.1) состоит из рамы, электромагнита, ведомого и ведущего барабанов, верхних, поддерживающих ленту барабанов, разгрузочной ленты, привода. Натяжение разгрузочной ленты производят перемещением ведомого барабана по отношению к раме.

Рис. 2.1 Подвесной ленточный электромагнитный сепаратор ПС-120М:

1 – рама; 2 – верхний промежуточный барабан; 3 – электромагнит;

4 – разгрузочная лента; 5 – привод; 6 – ведущий барабан; 7 – ведомый барабан;

8 – натяжной винт

Вращение ведущего барабана осуществляется цепной передачей от привода, состоящего из электродвигателя и редуктора. Электромагнит питается током от выпрямительной станции, выполненной в отдельном блоке. Сепаратор подвешивают над технологическим конвейером для сортировки отходов.

Металлолом притягивается из зоны действия магнитного поля в зону разгрузки. При эксплуатации железоотделителя ПС-120М с выпрямительной станцией ВС-10 следует (для повышения эффективности извлечения черного металлолома, особенно из золы мусоросжигательного завода) работать на максимальной силе тока.

Для извлечения из ТБО лома цветных металлов Киевским ОКБ линейных двигателей совместно с ВНИИкоммунмашем разработан и серийно выпускается сепаратор цветных металлов КМ-203А.

Сепаратор включает в себя индукторную систему, состоящую из одного большого и двух малых индукторов, систему вентиляции (охлаждения), систему электрооборудования и металлоконструкции.

Система электрооборудования содержит блок батарей для компенсации реактивной мощности линейных двигателей (индукторов).

Электрооборудование обеспечивает индивидуальное включение линейных двигателей индукторной системы, системы вентиляции и тепловую защиту. Несущая металлоконструкция обеспечивает установку индукторов в рабочем положении, регулировку зазора между активной поверхностью линейных двигателей и лентой конвейера.

На обмотки индукторов подается трехфазный ток промышленной частотой 50 Гц.

Бегущее электромагнитное поле создает электродинамическую силу, выталкивающую фракции цветного металла. Извлеченный металл попадает в течки, расположенные с обеих сторон от ленты конвейера.

Для извлечения полимерной пленки на мусоросортировочных станциях может применяться сепаратор КМ-204А (рис. 2.2), предназначенный для очистки компоста от балластных пленочных материалов. Он состоит из нагнетательного вентилятора, сепарирующей камеры, ленточного конвейера, расположенного внутри камеры, всасывающего вентилятора с диффузором, циклона и фильтра тонкой очистки.

Рис. 2.2 Принципиальная схема горизонтального пневматического сепаратора пленки КМ-204А:

1 – поддув воздуха; 2 – подача компоста; 3 – камера сепарации;

4 – тканевый фильтр; 5 – диффузор; 6 – циклон; 7 – шлюзовой затвор;

8 – пленка; 9 – очищенный от пленки компост; 10 – всасывающий вентилятор

Нагнетательный вентилятор подает воздух в зону перегрузки компоста с одного конвейера на другой. Зона перегрузки находится внутри закрытой камеры. У выхода из камеры, над лентой конвейера расположен всасывающий диффузор, соединенный системой воздуховода с циклоном и всасывающим вентилятором.

При перегрузке компост продувается струей воздуха. Более легкие (пленка) фракции оседают медленнее и оказываются на ленте конвейера сверху над компостом. Эти фракции засасываются диффузором и по системе воздуховодов перемещаются в циклон, где оседают и через шлюзовой затвор выгружаются в тележку.

Для измельчения крупных фракций отходов предназначена молотковая дробилка с вертикальным валом КМ-001 (рис. 2.3). Дробилка состоит из загрузочного бункера, выполненного в виде усеченного конуса, цилиндрического корпуса, ротора с билодержателями и билами, разгрузочного диска и привода. Все узлы дробилки с приводом смонтированы на общей станине.

Рис. 2.3 Дробилка для компоста КМ-001:

1 – верхний диск; 2 – подшипник; 3 – била с билодержателями; 4 – вал ротора;

5 – разгрузочный диск; 6 – цилиндрический корпус; 7 – клиноременная передача; 8 – фланцевой электродвигатель

Ротор установлен внутри корпуса вертикально и вращается в подшипниковых опорах. Вращение ротора осуществляется от фланцевого электродвигателя с вертикальным валом через клиноременную передачу.

Корпус выполнен в виде цилиндра с внутренним диаметром 1216 мм и состоит из трех частей: полуцилиндра и двух секторов по 90° каждый. Секторы укрепляются на осях и имеют возможность поворота, что обеспечивает раскрытие корпуса.

В верхней расточке корпуса крепят восемь сменных футеровочных плит из марганцовистой стали Г13Л, предназначенных для защиты корпуса от истирания.

Для защиты билодержателей от износа над рабочей зоной ротора расположены верхние оребренные полудиски. Для эвакуации дробленого отхода под рабочей зоной ротора расположены нижние оребренные полудиски. Наличие оребрения позволяет более эффективно направлять материал в рабочую зону и удалять его после дробления.

Рабочим органом дробилки, активно измельчающим отходы, являются молотки (билы), выполненные из стали марки Ст.40 с наплавкой из порошковой стали ПП-АН-170.

Для измельчения твердых и среднетвердых хрупких материалов, какими являются полимерные материалы, используют измельчители ИЩ-01 (рис. 2.4) и ИРВ-02.

Они предназначены для грубого измельчения (в том числе для предварительного измельчения отходов фенопластов).

Наибольший размер загружаемых материалов (кусков) составляет 70 мм. Измельчение производится до крошки, максимальный размер которой 15 мм.

Процесс измельчения происходит в дробильной камере прочными дробильными щеками, изготовленными из износоустойчивой стали.

Ширина зазора между подвижной и неподвижной щеками определяет размер получаемой крошки.

Измельчитель может использоваться в режиме непрерывного или периодического дробления.

Рис. 2.4 Измельчитель ИЩ-01:

1 - корпус; 2 - неподвижная дробящая плита; 3 - подвижная дробящая плита; 4 - загрузочный бункер; 5 - электрический шкаф; 6 - ящик

Измельчитель ИРВ-02 (рис. 2.5) позволяет измельчать отходов термопластичных материалов, в т. ч. стеклонаполненных, а также полимерных бутылок.

В корпусе измельчителя установлены два неподвижных ножа, калибровочная решетка и ротор с подвижными ножами.

Загрузка отходов производится сверху через приемный бункер.

Измельченный материал высыпается через установленную внизу калибровочную решетку.