Демьянова В.С., Овчаренков Э.А. Процессы и аппараты переработки твердых бытовых отходов - файл n1.doc

приобрести
Демьянова В.С., Овчаренков Э.А. Процессы и аппараты переработки твердых бытовых отходов
скачать (7021.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc7022kb.24.08.2012 02:30скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Пензенский государственный

университет архитектуры и строительства

В.С. Демьянова, Э.А. Овчаренков

Процессы и аппараты переработки

твердых бытовых отходов


Рекомендовано Редсоветом университета

в качестве учебного пособия для студентов

направления 280200 «Защита окружающей среды»

специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды»


Пенза 2008


УДК 628. 4. 08 (075. 8)

ББК 30. 69 я73

Д30

Рецензент – кандидат технических наук,

профессор Ю.С. Кузнецов
Демьянова В.С.

Д30. Процессы и аппараты переработки твердых бытовых отходов: Учебное пособие по выполнению курсового и дипломного проектирования / В.С. Демьянова, Э.А. Овчаренков. – Пенза: ПГУАС, 2007. – с. 80
Учебное пособие содержит основные положения по проектированию предприятий по сортировке и переработке твердых, в том числе бытовых отходов. В пособии приведены рекомендации по выбору вариантов технологического процесса переработки отходов, методика расчета их количества, а также представлены аппараты и оборудование для их переработки. Изложена последовательность выполнения курсового проекта.

Учебное пособие подготовлено на кафедре "Инженерная экология" и предназначено для выполнения курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» в рамках раздела «Техника и технология переработки и утилизации отходов» и выпускных квалификационных работ бакалавров и специалистов по направлению 280200 «Защита окружающей среды



© Пензенский государственный университет архитектуры и строительства.

© Демьянова В.С., Овчаренков Э.А.2008



ISBN

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………………..….

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..….

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В СФЕРЕ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ……………………………………

1.1. Общие сведения об отходах……………………………………………………

1.2. Правовые основы в сфере обращения с отходами…………………………..

1.3.Основные процессы и аппараты по переработке твердых

отходов …………………………………………………………………….

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА………………………………………………………..

2.1. Состав и содержание курсового проекта…………………………………..

2.2. Основная часть. Процессы и аппараты переработки отходов…………….

2.2.1. Выбор и обоснование технологического процесса

переработки твердых бытовых отходов……………………………..

2.2.2. Описание процесса переработки отходов……………………………

2.2.3. Режим работы предприятия………………………………………….

2.2.4. Расчет производительности по

технологическим переделам……………………………………………

2.2.5. Расчет и выбор основного технологического

оборудования и аппаратов…………………………………………….

2.2.6. Ведомость оборудования……………………………………………..

2.2.7. Расчет потребности в энергетических ресурсах……………………

2.2.8. Оценка воздействия на окружающую среду…………………………

3. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ

БЫТОВЫХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ АЭРОБНОГО

БИОКОМПОСТИРОВАНИЯ……………………………………………..

3.1. Основная часть. Процессы и аппараты переработки отходов…………….

3.1.1. Выбор и обоснование технологического процесса

переработки твердых бытовых отходов………………………………

3.1.2. Описание процесса переработки отходов…………………………….

3.1.3. Режим работы предприятия……………………………………………

3.1.4. Расчет производительности по технологическим переделам………..

3.1.5. Расчет и выбор основного технологического

оборудования и аппаратов………………………………………………..

3.1.6. Ведомость оборудования…………………………………………………

3.1.7. Расчет потребности в энергетических ресурсах……………………..

3.1.8. Оценка воздействия на окружающую среду………………………….

4. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПЕРЕРАБОТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ…………………………….

4.1. Основная часть. Процессы и аппараты переработки отходов……………....

4.1.1. Выбор и обоснование технологического процесса переработки

крупногабаритных бытовых отходов………………………………….

4.1.2. Описание процесса переработки…………………………………………

4.1.3. Режим работы технологической линии по переработке

крупногабаритных бытовых отходов…………………………………….

4.1.4. Расчет производительности по технологическим переделам……….....

4.1.5. Расчет и выбор основного технологического

оборудования и аппаратов………………………………………………

4.1.6. Ведомость оборудования…………………………………………………

4.1.7. Расчет потребности в энергетических ресурсах…………………………

4.1.8. Оценка воздействия на окружающую среду…………………………….

5. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И ОТРАБОТАВШЕЙ СВОЙ СРОК

БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ…………………………………………………………..

5.1. Основная часть. Процессы и аппараты переработки отходов……………....

5.1.1. Выбор и обоснование технологического процесса

переработки……………………………………………………………….

5.1.2. Описание процесса переработки отходов………………………………

5.1.3. Режим работы технологической линии по

переработке отходов……………………………………………………..

5.1.4. Расчет производительности по технологическим переделам……….....

5.1.5. Расчет и выбор основного технологического

оборудования и аппаратов………………………………………………

5.1.6. Ведомость оборудования…………………………………………………

5.1.7.Расчет потребности в энергетических ресурсах…………………………

5.1.8. Оценка воздействия на окружающую среду

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ…………………………….

СПИСОК ИСПОЛЬЗЛВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………………

ПРЕДИСЛОВИЕ
Курсовое и дипломное проектирование являются важной составной частью профессиональной подготовки инженеров-экологов направления 280200 «Защита окружающей среды» специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды».

Цель курсового проектирования – закрепить теоретический материал изучаемой дисциплины, привить студентам навыки аналитического мышления. Правильная и целесообразная постановка цели и задач курсового проекта позволяет студентам приобрести практические навыки, научить квалифицированно выполнять и обосновывать наиболее рациональные технические решения при выборе способа переработки отходов.

Выполнение дипломного проекта является обобщающим и заключительным этапом подготовки специалиста. Творчески используя проектные и нормативные материалы, студент при выполнении дипломного проекта, расширяет теоретические и практические навыки, самостоятельно разрабатывает наиболее прогрессивные технологические процессы и аппараты защиты окружающей среды. Все это способствует подготовке инженера-эколога к самостоятельной работе на производстве.

Настоящее пособие посвящено комплексу вопросов, связанных с разработкой и проектированием техники и технологии переработки твердых отходов, в том числе бытовых отходов, образующихся в результате жизнедеятельности человека.

Разработка техники и технологии переработки и использования отходов производства и потребления относится к числу наиболее сложных экологических проблем. За рубежом существует разветвленная сеть стандартов, жестко определяющих возможность переработки тех или иных отходов по той или иной технологии в зависимости от наличия в них конкретных токсичных компонентов. С этой целью производится комплексная предварительная экспериментальная оценка отходов для дальнейшей их переработки и использования в качестве вторичных материальных ресурсов (ВМР).

В России проблема комплексной переработки и использования отходов производства и потребления начала интенсивно рассматриваться с 1975 г. В настоящее время происходит накопление значительного научно-технического и хозяйственного опыта использования перспективных методов обращения с отходами.

В связи с этим задачей пособия является систематизация, закрепление и расширение знаний студентов в области техники и технологии переработки отходов, что позволит им самостоятельно решать инженерные задачи проектирования предприятий по сбору, сортировке и переработке отходов.
ВВЕДЕНИЕ
Твердые, в том числе бытовые отходы (ТБО), являются многотоннажными отходами, образующимися в результате жизнедеятельности людей. ТБО представляют собой смесь сложного морфологического состава. В составе бытовых отходов присутствует: бумага – до 25 %, стекло – до 10 %, полимеры – до 15 %, металлы – до 5 %. Из твердых бытовых отходов можно выделить, переработать и вторично использовать до 15 % вторичного сырья. Для регионов, не имеющих специализированных полигонов по обезвреживанию и захоронению отходов, а также мусоросортировочных заводов, создание сети предприятий по переработке отходов является решением части проблемы создания системы экологически безопасного обращения с отходами.

Проблема бытовых отходов в настоящее время становится все более актуальной по целому ряду причин:

- объемы бытовых отходов непрерывно возрастают как в абсолютном выражении, так и на душу населения;

- состав отходов усложняется, включая в себя все большее количество экологически опасных элементов;

- отношение населения с возрастающей экологической грамотностью к традиционным методам сбора мусора становится все более отрицательным;

- экономика управления отходами усложняется, стоимость утилизации отходов возрастает;

- возникновение новых технологий утилизации отходов, в том числе современных систем разделения, использование отходов как вторичного сырья для нового производства.

Для создания потенциала вторичных ресурсов на базе твердых бытовых отходов необходима система комплексного управления отходами, подкрепленная и обеспеченная законодательными актами, позволяющими заинтересовать в создании такой системы и ее результатах, как производителей, так и потребителей продукции вторичных ресурсов.

Решение проблемы обращения с бытовыми отходами является актуальной для каждого муниципального образования, поскольку затрагивает комплекс вопросов, связанных с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки территорий населенных пунктов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения. Основными направлениями по обеспечению комплексного управления твердыми бытовыми отходами являются:

- селективный покомпонентный сбор отходов у населения в местах образования с последующей доводкой продукции сбора на специализированных брикетирующих или тюкующих установках;

- селективный пофракционный сбор в местах образования «коммерческих отходов», образующихся в нежилых секторах населенных пунктов (рынки, магазины, учреждения) с последующим извлечением из них ценных компонентов комбинированными методами ручной и механизированной сортировки;

- сортировка на мусоросортировочных предприятиях.

Комплексное решение проблемы окажет положительный эффект на санитарно-эпидемиологическую обстановку на территориях муниципальных образований и позволит рационально использовать отходы, которые лишь в небольших количествах подвергаются вторичному использованию и в большей части вывозятся на полигоны ТБО.

Реализация системы управления твердыми бытовыми отходами на территориях муниципальных образований позволит:

- экономить средства местных бюджетов на захоронение отходов на полигонах;

- снизить плату за негативное воздействие на окружающую среду;

- сохранить экологическую систему поселений;

- создать новые рабочие места.

Экологическая эффективность реализации системы управления твердыми бытовыми отходами на территориях муниципальных образований заключается в следующем:

- в создании нормативно-правовой базы в сфере обращения с бытовыми отходами на всех уровнях управления;

- в уменьшении и локализации негативного воздействия отходов на окружающую среду;

- в сокращении отчуждения земель под полигоны ТБО;

- в экономии сырья и топливно-энергетических ресурсов за счет вовлечения отходов в хозяйственный оборот;

- во внедрении и создании рынка новых эффективных экологически безопасных технологий и оборудования по переработке и обезвреживанию отходов.

Социальный эффект заключается в снижении воздействия фактора загрязнения окружающей среды на здоровье населения и создании дополнительных рабочих мест в период строительства и эксплуатации объектов по переработке и обезвреживанию отходов.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СФЕРЕ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ
1.1. Общие сведения об отходах
Анализ и обработка статистических данных показывают, что в среднем на каждого жителя РФ вырабатывается (накапливается) до 15 т различных твердых отходов в год. Промышленные отходы составляют – 45%; отходы, образующиеся на очистных сооружениях систем водоснабжения и водоотведения – 31%; ТБО – около 17%; осадки ливневых очистных сооружений – около 4,8%; отходы от зеленого хозяйства города – около 2,17%; радиоактивные отходы – около 0,03%.

Высокий темп роста накопления твердых отходов объясняется невысокой степенью их утилизации. Так, степень утилизации инертных отходов, к которым относятся вскрышные породы, золы, отдельные виды строительных отходов и др. составляет примерно 25…30%. Уровень утилизации опасных отходов еще ниже – менее 20…25%.

Отходы представляют собой неоднородные по химическому составу, сложные поликомпонентные смеси веществ, обладающих разнообразными физико-механическими свойствами. Воздействие отходов на окружающую среду зависит от их качественного и количественного состава (рис.1.1). В связи с этим вопросы подготовки и переработки отходов производства и потребления приобретают особое значение. В отходы потребления входят изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. К отходам потребления относят ТБО, образующиеся в результате жизнедеятельности людей.

Источниками образования твердых бытовых отходов являются:

- жилые индивидуальные и многоэтажные дома;

- хозяйственные учреждения, магазины, культурные заведения, предприятия общественного питания, гостиницы, бензоколонки;

- коммунальные службы (снос и строительство зданий, уборка улиц, зеленое строительство, парки, пляжи);

- учреждения (вузы, школы, дошкольные учреждения, больницы, тюрьмы).

Наиболее сложной задачей является утилизация ТБО, образующихся в жилых и общественных зданиях в результате жизнедеятельности населения. Примерный состав отходов, образующихся в жилых и общественных зданиях в крупных городах, приведен на рис. 1.2.



Рис. 1.2. Примерный состав ТБО, образующихся в жилых и общественных зданиях


Объемы накопления ТБО и их морфологический состав разнообразны и зависят от экономических условий региона, климатических зон, времени года и многих других факторов (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Состав твердых бытовых отходов России и США

№ п/п

Компоненты ТБО

Содержание (% по массе)

Россия

США

1

2

3

4

1.

Бумага, картон

20,85

40

2.

Пластмасса

6,5

8,0

3.

Пищевые отходы

46,55

7,4

4.

Дерево

2,15

3,6

5.

Металл черный

1,8

6,5

6.

Металл цветной

0,35

2

7.

Кости

1,2

1,0

8.

Кожа, резина

0,35

2,5

9.

Текстиль

3,2

2,1

10.

Стекло

4,75

6,0

11.

Камни, керамика

0,85

1,9

12.

Другое

11,49

19


Изменение морфологического состава ТБО в зависимости от климатических зон для условий России приведено в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Морфологический состав ТБО различных климатических зон



Компонент


Компонентный состав ТБО по климатическим зонам, %


Средняя

Южная

Северная

Пищевые отходы

35…45

40…49

32…39

Бумага, картон

32…35

22…30

26…35

Дерево

1…2

1…2

2…5

Черный металлолом

3…4

2…3

3…4

Цветной металлолом

0,5…1,5

0,5…1,5

0,5…1,5

Текстиль

3…5

3…5

4…6

Кости

1…2

1…2

1…2

Стекло

2…3

2…3

4…6

Кожа, резина

0,5…1

1

2…3

Пластмасса

3…4

3…6

3…4

Прочее

1…2

3…4

1…2

Отсев

5…7

6…8

4…6


Средняя зона охватывает такие области как Московская, Костромская, Рязанская, Тамбовская, Пензенская, Липецкая, Воронежская. Южная зона включает Ростовскую область, Краснодарский край, Астраханскую и Волгоградскую области. К северной зоне относятся Мурманская, Архангельская, Вологодская области. В качестве примера, на территории Пензенской области (по состоянию на 1. 01.2007г. ) накоплено 1978 тысяч тонн отходов, из них 27,4 % - бытовые отходы, при этом перерабатывается всего лишь 0,36 %.

В развитых странах образуется от 0,365 до 1,1 т ТБО в год на душу населения. В Москве норма накопления ТБО составляет 1м3, или 0,25 т, а в среднем по России – 0,195 т на 1 человека в год.

Раздельный сбор отходов осуществляется, в основном, в организациях и на предприятиях городской местности. Неиспользуемые отходы – это сотни тысяч тонн выведенных из хозяйственного оборота безвозвратно теряемых материальных ресурсов, многими видами которых регионы не располагают.

В ряде городов и районов полигоны ТБО не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для ТБО». Основными нарушениями являются: отсутствие подъездных дорог с твердым покрытием, дезинфицирующих ванн, складирование мусора без обустройства изоляционных слоев, отсутствие контрольных скважин за качеством грунтовых вод. На территориях городов и населенных пунктов растет количество несанкционированных свалок мусора и бытовых отходов, что приводит к загрязнению почвы, грунтовых вод, атмосферного воздуха. Стихийные свалки мусора образуются также около территорий дачных поселков, садоводческих обществ, гаражных кооперативов. При этом зачастую вместо вывоза мусора на полигоны практикуется сжигание отходов.

На технологию и организацию сбора, транспортировку и параметры оборудования мусороперерабатывающих заводов большое влияние оказывает фракционный состав ТБО - процентное содержание массы компонентов, проходящих через сита с ячейками различного размера (табл. 1.3). Для размещения ТБО ежегодно отводится около 10 тыс. га вполне пригодных для других целей земель, особо ценных тем, что они располагаются вблизи городов и могли бы использоваться под сады и огороды, загородные дома отдыха и т.п. В то же время, в среднем из одной тонны отходов можно получить около 410 кг компоста, 50 кг первого отсева грубых элементов и металлолома, 250 кг второго отсева (стекло, ткань, древесина, пластмасса). Около 70 % всех отсевов можно использовать для выработки тепла.

Таблица 1.3

Ориентировочный морфологический и фракционный состав ТБО

Компонент

Фракционный состав ТБО, %

Размер фракций, мм

более 250

150…250

100…150

50…100

менее 50

1

2

3

4

5

6

Пищевые отходы

-

0…1

2…10

7…12,6

17…21

Картон, бумага

1…3

3…5

6…8

4…6

2…4

Дерево

0,4

0,3

0,35

0,5

0…0,6

Металл

-

0…0,3

0,3…0,55

0,6..0,8

0,3…0,5

Текстиль

0,2…0,4

0,7…0,9

0,3…0,5

0,2…0,4

0…0,9

Кости

-

-

-

0,3…0,5

0,5…0,7

Стекло

-

0…0,3

0,3…1

1…2

1…1,45

Кожа, резина

-

0…0,1

0,05…0,1

0,1…0,15

-

Пластмасса

0…0,2

0,5…1

1…2

1…2

0,2…1,3

Отсев

-

-

-

-

4…6

Другое

0,5…2

2…4

1…2

0,5…1

1…3,34



Примечание: в табл. 1.3. не вошли сведения о крупногабаритных отходах (мебель, холодильники, обрезки деревьев, крупная упаковочная тара и т.п.), т.е. ТБО, не вмещающиеся в стандартные (0,75 м3) контейнеры и собираемые отдельно.
Таким образом, главным и наиболее рациональным направлением в устранении многих видов отходов является их утилизация – использование как «утильного» (вторичного) сырья в производстве различных материалов. В связи с этим необходима разработка совершенных и наиболее эффективных методов переработки различных видов отходов. В общем случае это экономически выгодно, т.к. при этом по сравнению с использованием традиционного природного сырья исключаются затраты на геологоразведочные работы, на строительство и эксплуатацию карьеров, снижается себестоимость продукции и, вместе с этим, решаются экологические проблемы.

При решении вопросов переработки отходов в готовую продукцию к числу главных (зачастую, еще нерешенных) проблем относят следующие:

- достоверность определения количества и запасов основных видов отходов и содержащихся в них компонентов;

- недостаточная изученность технологических свойств отходов для их рационального использования;

- отсутствие достаточно эффективных экономических стимулов для переработки и утилизации накопленных отходов;

- недоработка вопросов ценообразования на вторичное сырье;

- отсутствие должного государственного экологического учета и контроля образования отходов производства и их использования, организации отвалов и свалок, оценки ущерба окружающей среде, прогноза развития ситуации в этой области и др.

Кроме того, наличие в твердых бытовых отходах быстро разлагающихся органических соединений, болезнетворных бактерий обусловливает необходимость быстрейшего удаления отходов из населенных пунктов и их обезвреживание.

Применяемая в настоящее время традиционная схема сбора отходов требует кардинального изменения. Во всем мире важнейшим эффективным направлением в области обращения с ТБО является организация раздельного сбора утильных компонентов ТБО и их сортировка. Финансовые вложения в решение проблемы бытовых отходов должны быть ориентированы на создание наиболее прогрессивной модели управления отходами на основании научно-обоснованной стратегии управления ТБО.

Принципиально возможны три взаимодополняющих направления сепарации ТБО:

- селективный покомпонентный сбор отходов у населения в местах образования с последующей доводкой продукции сбора на специализированных брикетирующих или тюкующих установках;

- селективный пофракционный сбор в местах образования «коммерческих отходов», образующихся в нежилых секторах населенных пунктов (рынки, магазины, учреждения) с последующим извлечением из них ценных компонентов комбинированными методами ручной и механизированной сортировки;

- сортировка на мусоросортировочных предприятиях.

Для регионов, не имеющей специализированных полигонов по обезвреживанию и захоронению отходов и мусоросортировочных заводов, создание сети предприятий по переработке отходов является решением части проблемы создания системы экологически безопасного обращения с отходами.
1.2. Правовые основы в сфере обращения с отходами
Обращение с отходами включает следующие общие элементы деятельности:

- предупреждение образования отходов;

- документирование деятельности по обращению с отходами производства и потребления;

- организацию и контроль за процессами сбора, сортировки, обезвреживания, транспортирования, размещения, хранения отходов;

- организацию и контроль процессов утилизации инертных отходов;

- организацию и контроль процессов удаления опасных отходов;

- обязательный надзор за трансграничными перемещениями отходов, местами их удаления и процессами безопасной ликвидации отходов на этапах их технологического цикла;

- информатизацию процессов обращения с отходами;

- обеспечение безопасности обращения с отходами по ГОСТ 12.0.00, и ГОСТ 30774.

Деятельность в сфере управления отходами регламентируется Федеральным законом «Об отходах производства и потребления».

Федеральный закон определяет правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека и окружающую природную среду, а также вовлечения таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.

Федеральный закон состоит из нескольких статей и включает правовое регулирование в области обращения с отходами; основные принципы государственной политики и полномочия Федеральных органов Российской Федерации и субъектов Российской Федерации в области обращения с отходами; лицензирование деятельности по обращению с опасными отходами на территориях городских и других поселений; нормирование, учет и отчетность в области обращения с отходами; основные принципы экономического регулирования в области обращения отходами; государственный, производственный и общественный контроль за деятельностью в области обращения с отходами, а также виды ответственности за нарушение законодательства Российской Федерации в области обращения с отходами.

Основными принципами государственной политики в области обращения с отходами являются:

- охрана здоровья человека, поддержание или восстановление благоприятного состояния окружающей среды и сохранение биологического разнообразия;

- научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов в целях обеспечения устойчивого развития общества;

- использование новейших научно-технических достижений для реализации малоотходных и безотходных технологий;

- комплексная переработка материально-сырьевых ресурсов для уменьшения количества отходов;

- использование методов экономического регулирования деятельности в области обращения с отходами в целях уменьшения количества отходов и вовлечения их в хозяйственный оборот;

- доступ в соответствии с законодательством Российской Федерации к информации в области обращения с отходами;

- участие в международном сотрудничестве Российской Федерации в области обращения с отходами.

Практика управления отходами выявила необходимость использования ряда специфических понятий и определений с целью обращения с отходами. Рассмотрим некоторые из них. К основным видам деятельности с отходами относятся:

обращение с отходами – деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов;

размещение отходов – хранение и захоронение отходов. В свою очередь:

хранение отходов – содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания и использования;

захоронение отходов – изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую природную среду;

использование отходов – предусматривает применение отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг или для получения энергии;

обезвреживание отходов – обработка отходов, в том числе их сжигание и обеззараживание на специализированных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду.

Основными принципами экономического регулирования в области обращения с отходами являются:

- уменьшение количества отходов и вовлечение их в хозяйственный оборот;

- платность размещения отходов;

- экономическое стимулирование деятельности в области обращения с отходами.

Для осуществления этих принципов разрабатываются федеральные и региональные целевые программы, в которых намечены меры по уменьшению количества отходов, их использованию, обезвреживанию и размещению с учетом состояния окружающей природной среды и уровня социально-экономического развития территорий. Плата за размещение отходов устанавливается по дифференцированным ставкам, установленным с учетом экологической обстановки на соответствующих территориях и на основании базовых нормативов, определяемых Правительством Российской Федерации. Экономическое стимулирование осуществляется посредством понижения размера платы за размещение отходов тем производителям, которые внедряют технологии, обеспечивающие уменьшении количества отходов. Возможно также для них применение ускоренной амортизации основных производственных фондов.

В соответствии с законом «Об отходах производства и потребления» основными операциями по обращению с отходами промышленности являются следующие:

сбор отходов – удаление отходов из мест образования и накопления с целью последующего их использования;

заготовка отходов – осуществление сбора, закупки, предварительной обработки и накопления отходов специализированными заготовительными организациями;

переработка отходов – механическое, физико-химическое (в том числе термическое) или биологическое преобразование отходов в полезные составляющие, пригодные для повторного использования.

Весьма важной является начальная стадия – первичная обработка отходов, на которой организуются следующие операции:

• сепарация промышленных отходов для выделения ценных компонентов, которые могут быть возвращены в данное производство;

• классификация отходов с разделением их по видам, фракциям, маркам, составу, состоянию и т.п.;

• концентрирование и накопление отходов по видам;

• надлежащее хранение некоторого запаса отходов;

• физико-химическая обработка: тонкий помол (для усреднения по составу и повышения химической активности), термообработка (до температур дегидратации, декарбонизации, выгорания органической части, пиролиза и т.п.), грануляция (быстрое охлаждение расплавов для аморфизации структуры и раздробления на гранулы), растворение (частичное или полное), кристаллизация и т.п.;

• биохимическая обработка органических отходов: компостирование, окисление, разложение и т.п.

Политика Европейского Союза по обращению с отходами изложена в его стратегии «Управление отходами» и воплощена в Рамочной директиве по отходам (75/442/ЕЕС) и дополняющей ее Директиве по опасным отходам (91/689/ЕЕС), а также в Правиле о перевозках отходов (259/93).

Политика Европейского Союза включает четыре взаимосогласованных принципа для управления отходами:

- предотвращение образования отходов и сокращение их вредности. Если это невозможно, отходы должны многократно использоваться, перерабатываться или использоваться как источник энергии. В конце обращения отходы нужно безопасно удалить (например, сжечь или направить на специальные полигоны для захоронения);

- достижение автономности обращения с отходами. Отходы, произведенные в пределах ЕС, которые не могут рециркулироваться или использоваться для получения топлива, должны перерабатываться и удаляться в пределах границ государств-членов либо границ ЕС;

- приближение объектов переработки или удаления отходов к источнику их образования;

- ответственность производителя, который должен учитывать весь жизненный цикл продукции (ее веществ. компонентов), пока она не станет отходом.

В некоторых случаях производство отдельных видов продукции из вторичного сырья (отходов) значительно проще и дешевле, чем из первичного природного сырья. Например, энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья почти в 20 раз, а стали – в 10 раз ниже, чем из природных руд. Зачастую и капитальные вложения в переработку вторичного сырья в 3…4 раза ниже, чем при переработке первичного.
1.3. Основные процессы и аппараты по переработке твердых отходов
В мировой практике известны более 20 методов обезвреживания, переработки и утилизации твердых отходов. Методы обезвреживания и переработки отходов до конечной цели можно разделить на ликвидационные (решающие в основном санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решающие как санитарно-гигиенические, так и задачи использования вторичных материальных ресурсов).

Переработка отходов – технологическая операция или совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов товарной продукции.

Утилизация отходов – более широкое понятие, чем переработка, так как включает все виды их использования, в том числе в качестве топлива для получения тепла и энергии, а также для полива земель в сельском хозяйстве, закладки выработанного горного пространства и т.д.

Обезвреживание отходов – технологическая операция или совокупность операций, в результате которых первичное токсическое вещество или группа веществ превращается в нейтральные нетоксичные и неразлагающиеся соединения.

Централизованная переработка отходов представляет собой совокупность операций по сбору, транспортированию и переработке отходов на специализированном производственном участке.

Локальная переработка отходов представляет собой совокупность операций по переработке отходов, осуществляемых в зоне действия производственной установки, на которой образуются отходы.

Выбор технологии обезвреживания отходов зависит от состава и свойств ТБО, а также факторов, среди которых определяющими должны быть охрана окружающей среды и здоровья населения, экономическая целесообразность.

По технологическому принципу методы переработки твердых отходов подразделяются на механические, биологические, химические термические и смешанные (рис. 1.3).



К механическим методам относятся: дробление, измельчение, истирание.

К биологическим – окисление в аэротенках, окисление в биофильтрах, аэробное биотермическое компостирование и т.д.

К химическим методам относятся – методы преобразования отходов под воздействием химических компонентов.

К термическим методам относят – сжигание, пиролиз некомпостируемых фракций, слоевое сжигание неподготовленных отходов и др.

Ниже приведено краткое описание методов переработки отходов.

Механические методы. Утилизация промышленных отходов связана с необходимостью либо их разделения на компоненты с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида. Для многих твердых промышленных отходов, утилизация которых не связана с необходимостью проведения фазовых превращений или воздействия химических реагентов, но которые не могут быть использованы непосредственно, применяются в основном механические методы подготовки, такие как измельчение. Обычно грубое измельчение называют дроблением, тонкое и сверхтонкое – помолом.

По размеру кусков исходного отхода и конечного продукта процесс измельчения условно подразделяется на несколько классов, исходя из которых производится выбор оборудования (табл.1.4).

Таблица 1.4

Классификация методов измельчения

Класс измельчения

Размер кусков

до измельчения, мм

Размер кусков

после измельчения, мм

Дробление:

– крупное

– среднее

– мелкое


1000

250

20


250

20

1…5

Помол:

– грубый

– средний

– тонкий

– коллоидный


1…5

0,1…0,04

0,1…0,02

<0,1


0,1…0,04

0,005…0,015

0,001…0,005

<0,001


Измельчение. Измельчение твердых промышленных отходов и разделение их по крупности на фракции является одним из основных процессов подготовки отходов к утилизации и имеет важнейшее значение для обеспечения высокого качества готового продукта. Технология измельчения включает круг вопросов и проблем, связанных с исследованием путей и возможностей совершенствования существующих и создания новых процессов измельчения и со­ответствующих этим процессам аппаратов - измельчителей. Целью таких исследований является снижение стоимости измельчения, уменьшение удельных затрат энергии, износа и металлоемкости измельчителей, увеличение их долговечности и удобства эксплуатации. Учитывая, что стоимость основной массы сырья для производства готовой продукции сравнительно высока, технико-экономический фактор играет осо­бую роль в теории измельчения.

Главной из перечисленных задач является необходимость получения измельченного отхода, удовлетворяющего следующим требованиям: а) получение продукта заданного зернового состава: б) требуемая удельная поверхность; в) оптимальная конфигурация зерен; г) необходимая прочность.

Измельчение материалов производится несколькими методами – раздавливанием, раскалыванием, ударом, изломом и истиранием (рис. 1.4).




Рис. 1.4. Методы измельчения: а – раздавливание;

б – раскалывание; в – удар; г – излом; д — истирание


Раздавливание материала наступает после перехода напряжений за предел прочности на сжатие.

Раскалывание кусков происходит в результате их расклинивания и последующего раз­рыва вследствие возникновения в них напряжений от растяжения.

Ударное дробление – результат действия динамических нагрузок с возникновением в материале сжимаю­щих, растягивающих, изгибающих и сдвиговых напряжений.

Излом куска происходит в результате его изгиба.

При истирании внешние слои куска подвергаются деформации сдвига и постепенно срезаются скользящими рабочими поверхностями измельчителя вследствие перехода касательных напряжений за пределы прочности.

В зависимости от физико-механических свойств материалов выбирают следующие методы измельчения (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Методы измельчения отходов

Материал

Метод переработки

1

2

Прочный и хрупкий

Раздавливание, удар, излом

Прочный и вязкий

Раздавливание, истирание

1

2
Окончание табл. 1.5


Хрупкий, средней прочности

Удар, раскалывание, истирание

Вязкий, средней прочности

Истирание, удар, раскалывание


Существуют различные схемы измельчителей (рис. 1.5).

Процесс измельчения используют для получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций круп­ностью менее 5 мм. При переработке твердых отходов используют агрегаты грубого и тонкого измельчения: стержневые, шаровые и ножевые мельницы, дезинтеграторы, дисковые и кольцевые мель­ницы, бегуны. В качестве несущей среды при сухом измельчении чаще всего применяют воздух, реже дымовые или инертные газы, а при мокром - воду. Измельчение отходов пластмасс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах (криогенное измельчение).

Работа А, затраченная при дроблении или измельчении на разрушение исходного материала, прямо пропорциональна вновь образованной поверхности F:

А = k1?F, (1.1)

где k1коэффициент пропорциональности;

?Fприращение поверхности.

Степень дробления i выражает отношение размеров кусков подлежащего дроблению dH и кусков раздробленного материала dK:

i = dH / dK. (1.2)

Работа внутренних сил упругости при отсутствии потерь равна работе внешних сил, вызвавших упругую деформацию тела:

А = , (1.3)

где о - напряжение, возникающее при деформации;

V - объем деформированного тела;

Е - модуль упругости (модуль Юнга).

Работа измельчения одного куска размером D равна

А = k2D3, (1.4)

где k2 - коэффициент пропорциональности.

В обобщенном виде работа, затрачиваемая на деформацию раз­рушаемых кусков и образование новых поверхностей, равна

А = , (1.5)

где - коэффициенты пропорциональности;

?V – деформированный объем;

?Fвновь образованная поверхность.

В чистом виде работа при дроблении пропорциональна среднегеометрическому между объемом V и вновь обнаженной (образованной) поверхностью S:

А = kБ(VS), 6)

где кБ - коэффициент Бонда.





Рис. 1.5. Принципиальные схемы измельчителей

I – дробилки; а – щековая; б – конусная; в – валковая; г – шнековая; д – молотковая; II – мельницы; а – шаровая; б – шаровая вибрационная; в – дезинтегратор; г – аэробильная; д – струйная; е – бегуны; 1 – материал; 2 - воздух



Классификация и сортировка (сепарация) отходов. В ряде слу­чаев переработка измельченных отходов должна сопровождаться их разделением на фракции по крупности. Для разделения кусковых и сыпучих материалов применяют различные способы:

- разделение под действием гравитационно-центробежных сил.
Грохочение представляет собой процесс разделения на классы по крупности различных по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях (колосниковых решет­ках, решетах, проволочных сетках, щелевидных ситах).

Основным показателем грохочения является его эффективность Е, определяемая отношением количества подрешетного продукта к его общему количеству в исходном материале, % :

, (1.7)

где и - содержание нижнего класса в исходном материале и надрешетном продукте, %.

При гравитационном и центробежном способах разделение из­мельченных продуктов на классы или выделение целевого продукта осуществляется методом раздельного высаживания частиц из несу­щей среды под действием гравитационно-инерционных или гравита­ционно-центробежных сил. Разделение сыпучих материалов под действием гравитационно-инерционных сил производится в газовых осадителях и гидравлических классификаторах, а под действием гравитационно-центробежных сил - в сепараторах циклонного ти­па, с вращающимися лопастями и т.п.

В том случае, если отходы могут содержать металлические включения, их обычно пропускают через магнитный сепаратор (например, с движущейся лентой). В магнитном поле, создаваемом с помощью электромагнитов, происходит отделение магнитных ме­таллов от органической части отходов.

Для укрупнения мелкодисперсных частиц твердых отходов ис­пользуют механотермические процессы обработки твердых отходов: методы окускования (компактирования) с применением приемов гранулирования, таблетирования, брикетирования и высоко­температурной агломерации.

Окускование отходов. Наряду с методами уменьшения размеров кусковых материалов и их разделения на классы крупности в рекуперационной технологии твердых отходов распространены методы, связанные с укрупнением мелкодисперсных частиц, использующие приемы гранулирования, таблетирования, брикетирования и высо­котемпературной агломерации.

Гранулирование и таблетирование эти методы включают большую группу процессов формирова­ния агрегатов шарообразной или цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов и т.п. с целью уменьшения их объема и облегчения транспортирования и складирования перед окончательной переработ­кой.

Для гранулирования порошков используют ротационные (бара­банные, тарельчатые, центробежные) и вибрационные грануляторы различных конструкций. Барабанные грануляторы получили большое распространение, но их важным недостатком является невозможность получения гранулята узко фракционного состава. Для этого исполь­зуют тарельчатые (дисковые) грануляторы окатывания, позволяющие получать гранулят близкий по составу к монодисперсному.

Для гранулирования порошков и паст часто используют чер­вячные прессы (экструдеры) различной конструкции. Получаемая при прессовом гранулировании (таблетировании) продукция представляет собой таблетки различной формы и размеров или жгуты.

Способность гранулируемых материалов к уплотнению и формова­нию характеризуют значениями коэффициентов их гранулируемости:

, (1.8)

где и – текущая и исходная плотность гранулируемого материала, т/м2;

– предел прочности гранул при сжатии, Па;

Рпл - давление уплотнения, Па.

В зависимости от значений К1 и К2 появляется возможность обоснованно рекомендовать метод гранулирования для данного материала: чем больше значения К1 и К2, тем меньшими усилиями обеспечивается требуемая степень уплотне­ния материала.

Брикетирование применяют для укрупнения и придания опре­деленной формы дисперсным материалам с целью обеспечения луч­ших условий транспортирования, хранения или использования в каче­стве готовой продукции. Брикетирование осуществляется без связую­щего при давлении прессования более 80 МПа, а с добавлением свя­зующего - при давлениях 15-25 МПа. Перед брикетированием матери­ал подвергают грохочению (классификации), дроблению (если нужно), сушке, охлаждению и другим операциям. Для этого используют штем­пельные (давление прессования 100-200 МПа), вальцовые и кольцевые (до 200 МПа) прессы различных конструкций.

Прессование при высоких давлениях - один из способов улучшения условий эксплуатации полигонов (свалок). Уплотненные отходы дают меньшее количество фильтрата и газовых выбросов, при этом снижается вероятность возникновения пожаров, эффективнее используется земельная площадь полигона.

К методам термической переработки и утилизации твердых отходов относятся:

- слоевое сжигание неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках;

- слоевое и камерное сжигание специально подготовленных отходов в виде гранулированного топлива (освобожденного от балластных составляющих и имеющего постоянный фракционный состав) в топках энергетических котлов и цементных печах;

- пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Метод слоевого сжигания неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках наиболее распространен. В соответствии с этим методом помимо выполнения санитарно-гигиенических мероприятий можно получить тепловую или электрическую энергию, сократить до минимума расстояние между местом сбора отходов и мусоросжигательным заводом (МСЗ), значительно экономить земельные площади. При поступлении на МСЗ мусоровозы взвешивают на платформенных автоматических весах, затем по эстакаде мусоровозы поступают для разгрузки в приемное помещение, где происходит выгрузка одновременно нескольких мусоровозов в бункер-накопитель. Из бункера - накопителя мусор с помощью мостового крана поставляется в загрузочный желоб питателя печи. Питатель распределяет мусор по колосниковой решетке, где происходит сжигание, постоянное перемешивание и постепенное перемещение вниз. Сжигание мусора завершается приблизительно на 2/3 длины решетки, а на оставшейся части мусор, превратившийся в шлак, постепенно охлаждается под действием подаваемого в топку воздуха. Шлак составляет около 25% по массе от общего количества сжигаемых отходов. Структурная схема технологии слоевого сжигания представлена на рис. 1.6.


Горячий шлак падает в бункер, а затем в бак с водой, в котором охлаждается до 80….90 оС. Из бака шлак удаляется толкателем в желоб, из которого, уже охлажденный, поступает на ленточный транспортер, далее через виброполотно для удаления металлических частиц, которые удаляются в специальные емкости, а освобожденный шлак поступает по ленте в шлаковый отсек бункера-накопителя.

Некоторые виды отходов при сжигании выделяют токсичные, канцерогенные и ядовитые вещества, являющиеся прямой угрозой здоровью людей и, приносящие вред окружающей природной среде, в связи с этим, не все виды органических отходов могут быть подвержены переработке по такой технологии.

По прогнозам специалистов слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов в топках котлов или цементных печах в ближайшее десятилетие получат широкое применение.

В настоящее время в США и Великобритании проводятся работы по переработке отходов в гранулированное топливо, которое длительное время можно хранить и транспортировать на относительно большие расстояния. Технологический процесс получения такого топлива на первой ступени подготовки отходов состоит из двух операций: дробления отходов и последующей сепарации черных металлов. Однако, получаемое по такой схеме переработки отходов, топливо содержит значительное количество балластных фракций и имеет низкое качество. В связи с этим, необходимо использовать дополнительные аппараты, механизмы и агрегаты, позволяющие обогащать, гранулировать и брикетировать топливо из отходов. Принципиальная схема переработки отходов в гранулированное топливо представлена на рис. 1.7.

Измельченное и прошедшее воздушную сепарацию гранулированное топливо, по виду напоминает мягкое конфетти. Многие котельные установки, оборудованные устройствами для удаления шлака и летучей золы, нуждаются лишь в небольшой модернизации для работы на таком топливе.

При проектировании котельных установок совместного сжигания гранулированного и природного топлива необходимо учитывать свойства топлива: теплоту сгорания, элементный состав, включая N, S, F, Cl, состав шлака, температуру его плавления и т.д.

Пиролизу подвергается некомпостируемая часть бытовых отходов (НБО), включающая резину, кожу, пластмассу, дерево и т.д., которая не может быть переработана в компост. Схема пиролиза отходов показана на рис. 1.8.

Пиролиз (иногда называемый деструктивной перегонокой ) представляет собой процесс термического разложения отходов без доступа или при недостатке кислорода, в результате которого происходит расщепление органической массы, рекомбинация продуктов расщепления с образованием термодинамически стабильных веществ: твердого осадка, смол и пиролизного газа.

В результате пиролиза происходит распад органического материала и синтез новых продуктов. Обе стадии процесса взаимно связаны и протекают одновременно. При этом, в определенный промежуток времени в зависимости от температуры и времени может превалировать та или другая стадия. Количество и состав продуктов пиролиза зависит от состава отходов и температуры разложения. Общую схему пиролиза можно представить следующим образом:
Твердые отходы + Q =твердый остаток + жидкие продукты + газы+Q1 ,
где Q – дополнительное топливо,

Q1 – вторичное топливо.


На первой стадии НБО поступают в сортировочное отделение, далее в приемный бункер пиролизной установки. Для бесперебойной работы пиролизной установки необходим двухсуточный запас хранения отходов. Из приемного бункера отходы с помощью грейферного ковша подают в промежуточный бункер, днищем которого служит пластинчатый питатель, предназначенный для загрузки отходов в реактор.

В печи пиролизной установки при температуре 500….550 оС без доступа воздуха происходит термическая деструкция (пиролиз) НБО. В результате образуется парогазовая смесь, содержащая в своем составе летучие вещества, пары смол и твердый углеродсодержащий продукт – пирокарбон.


Для использования тепла горения углеводородов и перевода ряда химических веществ (меркаптан, сероводород, циановодород и т.д.) в безвредные элементы предусматривают их дожиг в специальной камере при температуре 100 оС в потоке отходящих от печей пиролиза газов.

Полученный в печи пирокарбон с температурой 450….500 оС поступает в холодильный барабан, где охлаждается до 40….50 оС, и далее по ленточному конвейеру подается на размол, предварительно пройдя электромагнитный сепаратор для извлечения остатков черного металла, и затем поступает на полигональное сито, для отделения крупных камней, а далее подвергается помолу. Измельченные частицы размером до 5 мм и менее поступают на сепарацию для извлечения оставшихся частиц цветных металлов, а пирокарбон направляют на расфасовку и затем на склад готовой продукции. Отсортированные частицы цветных металлов накапливаются в контейнерах.

Еще одним из наиболее применяемых методов переработки твердых бытовых отходов является компостирование, которое можно разделить на:

- аэробное компостирование ТБО в промышленных условиях;

- аэробное компостирование ТБО в полевых условиях;

- анаэробное компостирование ТБО.

Переработка отходов на компост – достаточно совершенный прием их обезвреживания и последующего использования.

Технологический процесс аэробного компостирования ТБО в промышленных условиях (рис.1.9.) полностью механизирован.

Твердые бытовые отходы доставляются мусоровозами и разгружаются в приемные бункеры с днищами, выполненными в виде пластинчатых питателей. Из приемных бункеров отходы разгружают на ленточные конвейеры, по которым они направляются в сортировочный корпус, оснащенный грохотами, электромагнитными и аэродинамическими сепараторами, производящими первичную сортировку поступающих отходов.

Крупные некомпостируемые фракции (картонные ячейки, бумага, текстиль и т.п.) или так называемые некомпостируемые отходы (НБО) ссыпают на конвейер и направляют в бункер балласта.

Просеянный материал по конвейерам подается на технологическую линию, проходя последовательно сепараторы черного, цветного металла и аэросепараторы, выделяющие легкие фракции – пленку и бумагу. Легкая фракция отправляется потребителю, либо при отсутствии его - на пиролиз. Отсортированный черный металл конвейерами подается в бункер металла и далее на пресс. Цветной металл по конвейерам подается в бункеры – накопители.

Отсортированные отходы, предназначенные для компостирования, по конвейерам подают в загрузочные устройства биотермических барабанов, где происходит биотермический процесс обезвреживания отходов благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быстро гниющие органические вещества разлагаются, образуя компост.

Разгружают биобарабаны на ленточные конвейеры, которые, перегружаясь на другие конвейеры, доставляют компост в сортировочный корпус, в котором установлены баллистические стеклосепараторы (конвейеры с быстрым движением ленты – 2….7 м/с) с пневмоотсевом пленки и инерционные грохоты. Отсортированный материал с помощью разделительной воронки помещается в различные отсеки. Тяжелые частицы (стекло, камни), обладающие большей инерцией, перемещаются в дальний отсек, а легкие фракции (компост обладающие большей инерцией, летят в дальний отсек, а легкие фракции () котором установлены баллистические стеклосепараторы с ) ссыпаются в ближний.

Далее компост попадает на мелкое сито (10…15 мм) инерционного грохота, после прохода которого компост окончательно очищается от балластных фракций.

Стекло и мелкий балласт ссыпаются в тележки-прицепы, а компост по системе конвейеров подается на складские площадки. Далее с помощью бульдозеров формируют штабеля компоста, которые периодически перелопачивают и при необходимости увлажняют. Время дозревания компоста на складе обычно составляет не менее 2 месяцев при высоте штабеля до 2 м. Хранение дозревшего компоста – 3 месяца при высоте штабеля до 5 м.

В городах с населением 50 тыс. жителей и более при наличии вблизи города свободных территорий применяют аэробное компостирование ТБО в полевых условиях.



При правильно организованном полевом компостировании получают компост, обеспечивая защиту от загрязнений почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод.

Существуют две принципиальные схемы полевого компостирования:

- с предварительным дроблением ТБО;

- без предварительного дробления ТБО.

В первом случае ТБО измельчают специальными дробилками; во втором – измельчение (менее эффективное) происходит за счет естественного разрушения при многократном «перелопачивании» компостируемого материала. Не измельченные фракции отделяют на контрольном грохоте.

Установки полевого компостирования, оснащенные дробильно-сортировочным оборудованием для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства
(рис. 1.10). Измельчение ТБО осуществляется в молотковых дробилках или в небольших биотермических барабанах. Время нахождения материала в барабане не более 1 сут при вращении его с частотой до 3,5 мин -1 и более. Барабан обеспечивает достаточное для дальнейшей обработки измельчение ТБО за 1200….2000 оборотов, или 6….10 ч. Затем полученный материал поступает на сито барабанного грохота с ячейками диаметром 38 мм. При полевом компостировании ТБО, доставляемые на полевой стан, разгружают в приемный бункер или на выровненную площадку. Бульдозером или специальными машинами формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.



Для предотвращения рассеивания легких фракций мусора, интенсивного размножения насекомых и устранения неприятного запаха поверхность штабеля укрывают слоем торфа, зрелого компоста или грунта толщиной около 0,2 м.

В процессе компостирования влажность материала интенсивно снижается, поэтому наряду с «перелопачиванием» и принудительной аэрацией для повышения активности биотермического процесса штабеля увлажняют.

В последние годы ведутся работы по метановому сбраживанию ТБО. Во Франции апробирована в производственных условиях технология переработки ТБО в анаэробных условиях с получением горючего газа и органических удобрений. Схема переработки ТБО методом анаэробного компостирования показана на рис. 1.11. Технологический процесс переработки заключается в следующем. Твердые бытовые отходы разгружают в приемный бункер, откуда грейферным краном их подают на питатель, а затем в коническую дробилку с вертикальным валом. Из дробилки измельченные ТБО перегружают на ленточный конвейер, проходящий под электромагнитным сепаратором, предназначенным для извлечения черного металлолома. Очищенные от черного металлолома отходы подают в метантенк вместимостью 500 м3 , где их выдерживают в анаэробных условиях 10….16 сут. при температуре 25 оС с целью его сбраживания. В результате из каждой тонны отходов получают около 120….140 м3 биогаза, часть которого из метантенка поступает в газгольдер, а другую часть компрессором через уравнительную камеру подают под давлением под слой перерабатываемых отходов с целью перемешивания сбраживаемой массы.

Отработанную твердую фракцию выгружают и затем подают в шнековый пресс для частичного обезвоживания. Затем обезвоженная твердая фракция поступает в разрыхлитель и оттуда в цилиндрический грохот, в котором материал разделяют на массу, используемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

Из 1 т бытовых отходов в среднем может быть получено: 410 кг органических удобрений влажностью 30 %, 50 кг металлолома и балластных фракций, извлекаемых магнитным сепаратором и отбрасываемых дробилкой, 250 кг крупного отсева, отделяемого и отбрасываемого цилиндрическим грохотом, 170 кг составляют газовые потери и фильтрат.

При сжигании биогаза без предварительной очистки выделяется 23400 кДж/м3 тепла, или после его очистки от примесей диоксида углерода и сероводорода – 35600 кДж/м3.

Методом анаэробного компостирования могут быть переработаны некоторые виды отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности.




2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации