СПОСОБ УДАЛЕНИЯ, СОРТИРОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2001 года по МПК B03B9/06 B65F5/00 B09B5/00 

Изобретение относится к области удаления, сортировки и переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и может быть использовано в установках для их комплексной переработки и обогащения в городах Российской Федерации.

В настоящее время в России около 99% образующейся массы ТБО удаляется мусоровозами на полигоны захоронения, расположенные, как правило, на значительном расстоянии от города. Для снижения расходов на удаление практикуется двухэтапное удаление ТБО: из мест накопления ТБО удаляются собирающими мусоровозами на мусороперегрузочные станции (МПС), где подвергаются уплотнению (компактированию, прессованию), перегружаются в средства для удаления к местам захоронения. В ряде случаев на МПС применяют сортировку для извлечения утильных компонентов.

Известен способ сортировки ТБО (А.С. Матросов. Управление отходами. Изд-во "Гардарики", М., 1999, с. 121,123), включающий ручной выбор тех или иных ценных компонентов с ленты тихоходного конвейера, на котором "разделяется и предварительно извлекается часть черного металлолома (особенно крупнокускового), а также удаляются текстильные компоненты и крупные фрагменты полиэтиленовой пленки, перекрывающие отходы на конвейере и затрудняющие их ручной отбор". Для повышения эффективности ручной сортировки отходы предварительно разделяются на несколько фракций по крупности.

Недостатки этого способа: сложность его практической реализации (ТБО искусственно делятся по крупности на несколько потоков, каждый из которых требует своего оборудования) и малая надежность оборудования (из-за присутствия в ТБО текстильных компонентов они плохо поддаются грохочению по крупности в барабанных грохотах, забивая отверстия). Как следствие - небольшой выход полезной продукции - всего 12-14% от исходного.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ удаления (вывоза), сортировки и переработки ТБО, включающий удаление ТБО из мест образования собирающими мусоровозами, ручную и механизированную сортировку отходов с извлечением утильных элементов и их уплотнение (Л. Г. Федоров. Тенденции развития мусороперегрузочных станций в Московском регионе. Научно-технический журнал "Чистый город", 1998, N 2, с. 8-9).

К недостаткам известного способа следует отнести невысокую эффективность удаления ТБО собирающими мусоровозами без дифференцирования источников образования и крайне низкую эффективность последующего извлечения из ТБО на МПС утильных элементов, поскольку существенная часть ТБО из домовладений (на их долю приходится 60% всех образующихся ТБО) удаляется в запакованном виде (в пакетах, коробках и т.п.), в связи с чем ручная сортировка тех или иных компонентов из потока ТБО затруднена. Кроме того, ТБО из жилого сектора содержат 30-45% пищевых и растительных остатков, загрязняющих другие компоненты и сообщающих ТБО специфический неприятный запах. Ручной контакт с ТБО из жилого сектора противоречит санитарно-эпидемиологическим требованиям. Степень уплотнения ТБО без их дифференцирования невысока.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности удаления, сортировки и переработки ТБО.

Поставленная техническая задача решается таким образом, что в способе удаления, сортировки и переработки ТБО, включающем удаление ТБО из мест образования мусоровозами, ручную и механизированную сортировку отходов и их переработку методом уплотнения, удаление ТБО осуществляют раздельно из жилого и нежилого сектора города, сортировке подвергают отходы из нежилого сектора, а уплотнению - отходы из жилого сектора города совместно с хвостами сортировки отходов нежилого сектора города. Кроме того, ручную сортировку ТБО осуществляют на ленте тихоходного конвейера со скоростью - от 0,05 до 0,5 м/с, а механизированную - на ленте конвейера, движущегося со скоростью от 0,8 до 1,2 м/с, причем совместное уплотнение хвостов сортировки и ТБО из жилого сектора осуществляют при содержании хвостов в смеси отходов от 50 до 95%. При этом удаление ТБО из жилого сектора осуществляют мусоровозами с объемом кузова от 3,5 до 10 м³, а удаление ТБО из нежилого сектора - мусоровозами с объемом кузова от 10 до 20 м³.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В результате проведенных исследований была установлена возможность оптимизации системы удаления, сортировки и переработки ТБО на основе организации несмешивающихся потоков отходов на стадии их удаления из жилого (домовладения) и нежилого (коммерческие и торговые предприятия, административные и учебные заведения и др.) сектора города, раздельной доставки их на перерабатывающий комплекс, что создает благоприятные условия для сортировки отходов из нежилого сектора города (отходы обогащены макулатурой и характеризуются низким содержанием пищевых и растительных остатков) и совместного уплотнения хвостов сортировки и отходов из жилого сектора города. При этом удаление ТБО из жилого сектора осуществляется малотоннажными мусоровозами (объем кузова от 3,5 до 10 м³), а удаление ТБО из нежилого сектора - мусоровозами с объемом кузова от 10 до 20 м³, причем сортировку ТБО осуществляют в разноскоростном режиме (ручную - при скорости конвейера 0,05-0,5 м/с, механизированную - при скорости конвейера 0,8-1,2 м/с), а совместное уплотнение хвостов сортировки и ТБО из жилого сектора осуществляют при содержании хвостов сортировки в смеси отходов не менее 50%.

Изобретение поясняется чертежами, где на:
фиг. 1 изображена технологическая схема сортировки и уплотнения ТБО;
фиг. 2 - влияние состава отходов на их уплотнение.

Пример конкретной реализации описываемого изобретения.

Исследования проводились на пробах ТБО из жилого и нежилого сектора города, а также на их смесях.

Исходный материал удаляется из нежилого сектора города на сортировку ТБО (фиг. 1). С помощью методов ручной и механизированной сортировки из ТБО, транспортируемых ленточными конвейерами, выделяют ценные компоненты (макулатура, стекло, пластмассы, дерево, текстиль, металлы). Выход полезной продукции - 40% от исходных ТБО из нежилого сектора, выход хвостов - 60%.

Разработанный режим выделения полезной продукции из ТБО нежилого сектора города (ручная сортировка - на ленте тихоходного конвейера при скорости транспортируемого потока отходов 0,05-0,5 м/с, механизированная сортировка - на ленте конвейера при скорости 0,8-1,2 м/с) способствует эффективному обогащению ТБО с высокими технологическими показателями. В табл. 1 приведены данные, подтверждающие обоснованность описываемого технического решения в части сортировки ТБО.

Анализ полученных результатов показывает, что только при оптимальных условиях сортировки ТБО достигается высокое извлечение компонентов в полезную продукцию (см. табл. 2): макулатуры - 90, стекла - 80, ПЭТФ-бутылок - 80, полимерной пленки - 50, дерева - 50, черного металла - 90, цветного металла - 80, текстиля - 80. При выходе за верхний и нижний пределы скоростного режима возрастают потери компонентов в хвостах. Это связано с тем, что в описываемом способе решен вопрос оптимальной подготовки потока отходов к извлечению металлов: при перегрузке хвостов ручной сортировки с ленты тихоходного конвейера (0,05-0,5 м/с) на ленты, движущиеся с большей скоростью (0,8-1,2 м/с) материал разрыхляется, разъединяется и уменьшается толщина транспортируемого слоя отходов. В итоге реализуется практически монослойная подача отходов в процесс сортировки металлов, что в свою очередь обеспечивает повышение извлечения металлов в продукт с наименьшим загрязнением примесями. На стадии ручной сортировки максимальное извлечение компонентов достигается при скорости конвейера 0,05-0,1 м/с.

Хвосты сортировки представляют собой достаточно однородный по крупности (преимущественно - 200 мм) материал, не содержащий негабаритов и подготовленный для уплотнения без использования операций дробления.

Эксперименты показали (фиг. 2), что уплотнение хвостов сортировки совместно с ТБО из жилого сектора обеспечивает, при определенном соотношении отходов, лучшее уплотнение материала при неизменном усилии толкающей плиты уплотняющего устройства. Так, при содержании хвостов в смеси уплотняемых отходов не менее 50%, масса уплотненных в контейнере отходов возрастает почти на 20% по сравнению с уплотнением смешанных ТБО, удаляемых из города без организации раздельных потоков из жилого и нежилого сектора.

Повышение степени уплотнения объясняется тем, что при совместном уплотнении отходов снижается объем, занимаемый воздухом из-за изменения состава и крупности подвергаемых уплотнению отходов (табл. 3), в частности существенно снижается содержание в уплотняемых отходах ПЭТФ-бутылок, стеклянной и жестяной тары, громоздких предметов и пр.

При реализации способа раздельного удаления отходов из жилого и нежилого сектора с целью их последующей селективно-коллективной обработки оптимизируется система удаления ТБО: для удаления ТБО из жилого сектора используются мусоровозы с объемом кузова от 3,5 до 10 м³, для удаления отходов из нежилого сектора - с объемом кузова от 10 до 20 м³. Использование малотоннажных мусоровозов для удаления ТБО из жилого сектора города существенно облегчает обслуживание контейнерных площадок для сбора ТБО и способствует улучшению состава уплотняемых отходов (в малотоннажные мусоровозы практически не попадают КГМ - крупногабаритные и несминаемые материалы, что повышает эффективность последующего уплотнения). Удаление на сортировку отходов из нежилого сектора большегрузными мусоровозами оптимизирует подготовку отходов к сортировке (при относительно небольшом числе поступающих мусоровозов создаются лучшие условия для инспектирования потока отходов и их порционной подаче в процесс).

Таким образом, существенные отличия способа характеризуются новизной совокупности существенных признаков - изменением порядка выполнения известных операций и приемов: раздельный сбор и организация несмешивающихся потоков ТБО из жилого и нежилого сектора с направлением отходов из нежилого сектора на сортировку, а ТБО - из жилого сектора на уплотнение совместно с хвостами сортировки обеспечивает более высокий положительный эффект по сравнению с прототипом (результат - повышение работоспособности оборудования сортировки при одновременном упрощении технологии, повышение степени уплотнения отходов при неизменном усилии прессования). В итоге минимизируются затраты на удаление ТБО, увеличивается оборачиваемость собирающих мусоровозов, получается коммерческая прибыль от реализации продукции, минимизируется количество отходов, т.е. решаются важнейшие городские задачи.

Описываемый способ, реализуемый при проектировании, строительстве и эксплуатации комплексов по сортировке и уплотнению ТБО, имеет большую значимость для экономического и социального развития российских городов.

Весьма важно, что участок пакетирования и брикетирования готовой продукции, входящий в состав комплекса, может принимать для обработки часть отходов из пунктов приема вторсырья (макулатура, алюминий) и из компактных источников (макулатура), а участок сортировки ТБО может принимать на доводку отходы, селективно собранные в контейнерах у населения.

При производительности комплекса по сортировке и уплотнению ТБО 150 тыс. т/год, обслуживающего город (или часть города) с населением около 0,8 млн. жителей, уплотнению подвергается 60 тыс.т ТБО, удаляемых преимущественно малотоннажными мусоровозами, на сортировку поступает 90 тыс.т ТБО, удаляемых из нежилого сектора города большегрузными мусоровозами; хвосты сортировки уплотняются совместно с ТБО из жилого сектора (содержание хвостов в смеси - около 50%). Выход полезной продукции - около 40% от сортируемых отходов (около 25% от исходного). Сокращение на 25% количества ТБО, направляемых на захоронение и сжигание, не требующее больших капитальных вложений, - практическое решение важнейших эколого-экономических задач российских городов (в первую очередь, региона Москвы).

Использование: удаление, сортировка и переработка твердых бытовых отходов (ТБО). Технический результат: повышение эффективности технологических операций переработки ТБО. Сущность изобретения: ТБО из жилого и нежилого сектора города удаляются раздельно. Отходы из нежилого сектора города подвергаются сортировке, а отходы из жилого сектора - уплотнению совместно с хвостами сортировки. Ручную сортировку ТБО осуществляют при скорости конвейера от 0,05 до 0,5 м/с, а механизированную - при скорости конвейера от 0,8 до 1,2 м/с. Совместное уплотнение хвостов сортировки и ТБО из жилого сектора осуществляют при содержании хвостов сортировки в смеси отходов от 50 до 95 %. Удаление ТБО из жилого сектора осуществляют мусоровозами с объемом кузова от 3,5 до 10 м³, а удаление ТБО из нежилого сектора - мусоровозами с объемом кузова от 10 до 20 м³. 3 з.п.ф-лы, 3 табл., 2 ил.

1. Способ удаления, сортировки и переработки твердых бытовых отходов (ТБО), включающий удаление отходов из мест их образования, ручную и механизированную сортировку отходов и их переработку методом уплотнения, отличающийся тем, что удаление ТБО осуществляют раздельно из жилого и нежилого сектора города, сортировке подвергают отходы из нежилого сектора, а переработке методом уплотнения - отходы из жилого сектора города совместно с хвостами сортировки отходов нежилого сектора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ручную сортировку ТБО осуществляют на ленте тихоходного конвейера со скоростью от 0,05 до 0,5 м/с, а механизированную - на ленте конвейера, движущегося со скоростью от 0,8 - 1,2 м/с. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что совместное уплотнение хвостов сортировки и ТБО из жилого сектора осуществляют при содержании хвостов сортировки в смеси отходов от 50 до 95%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление ТБО из жилого сектора осуществляют мусоровозами с объемом кузова от 3,5 до 10 м³, а удаление ТБО из нежилого сектора - мусоровозами с объемом кузова от 10 до 20 м³.