СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРОДСКИХ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (ТБО) Российский патент 2003 года по МПК B03B9/06 B09B3/00 

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

В настоящее время в России около 99% образующейся массы ТБО подвергается захоронению. В то же время в Европе запланирован к 2010 г. отказ от полигонного захоронения ТБО за счет их вовлечения в промышленную переработку. Совершенно очевидно, что такой же путь, только более растянутый во времени, предстоит пройти и России. Сложное экономическое положение в стране предопределяет необходимость разработки способов поэтапного решения проблемы ТБО на основе их вовлечения в промышленную переработку с минимальными затратами, с одновременным решением вопросов ресурсосбережения и экологической безопасности.

Известна комплексная переработка ТБО, предусматривающая предварительную сортировку отходов с выделением ценных компонентов, полупродуктов (обогащенных фракций) и хвостов, с последующей переработкой полупродуктов термическим и биотермическим методами (Шубов Л.Я., Залепухин Р.В. Концепция промышленной переработки твердых бытовых отходов: необходимость создания и принципы построения. Санкт-Петербург, в сб. "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". Доклады на III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 1998, т.1, с. 48-59).

Основные недостатки известного способа переработки всей массы образующихся ТБО, без их разделения на жилой и нежилой сектор:
- отсутствует раздельная сортировка отходов жилого и нежилого сектора города, что не обеспечивает комплексного использования ТБО как техногенного сырья;
- потеря на стадии сортировки многих ценных компонентов (извлекаются только металлы, выделение и практическое использование других ценных компонентов затруднено вследствие их сильной загрязненности при сортировке всей массы образующихся ТБО);
- пониженная эффективность механизированной сортировки, особенно грохочения ТБО, вследствие присутствия крупных волокнистых и пленочных компонентов (отверстия грохотов забиваются, выход подрешетного продукта снижается);
- пониженная эффективность выделения (удаления) из ТБО опасных и некоторых балластных компонентов (например, отработанных сухих гальваноэлементов), что снижает экологичность как термической, так и биотермической обработки обогащенных фракций ТБО вследствие загрязнения отходящих газов и компоста (в первую очередь тяжелыми металлами).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки городских твердых бытовых отходов (ТБО), включающий сортировку ТБО нежилого сектора отдельно от жилого с получением неметаллических и металлических ценных компонентов и хвостов, подвергаемых термообработке (RU 2164447 С1, опубл.27.03.2001). Этот способ имеет два основных недостатка:
- отсутствует переработка жилого сектора, отдельно от нежилого, что приводит к потерям ценных компонентов и не обеспечивает комплексного использования ТБО.

- переработка методом уплотнения хвостов сортировки отходов нежилого сектора города совместно с отходами жилого сектора города не решает задачи материально-энергетической утилизации отходов, их обезвреживания и снижения количества отходов, направляемых на захоронение.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности сортировки и, следовательно, степени материально-энергетической утилизации отходов, снижение расходов на переработку ТБО.

Поставленная техническая задача решается таким образом, что в способе комплексной переработки городских ТБО, включающем сортировку ТБО нежилого сектора отдельно от жилого с получением неметаллических и металлических ценных компонентов и хвостов, подвергаемых термообработке, согласно предложенному изобретению из ТБО жилого сектора выделяют черные и цветные металлы, биоразлагаемую фракцию крупностью от - 60 до - 100 мм, подвергаемую биотермической обработке с получением продукта ферментации, и горючую фракцию в виде текстиля и макулатуры крупностью от +60 до + 100 мм, при этом термической обработке подвергают горючую фракцию ТБО жилого сектора города совместно с хвостами ТБО нежилого сектора, а из продукта ферментации выделяют грохочением опасные компоненты крупностью от - 60 до + 40 мм и фракцию крупнее 60 мм, подвергаемую термической обработке.

Кроме того, для термической обработки горючей фракции сортировки отходов жилого сектора и хвостов сортировки отходов нежилого сектора города применяют метод сжигания-газификации.

В результате проведенных исследований была установлена возможность оптимизации комплексной переработки городских ТБО на основе раздельного обогащения отходов жилого и нежилого сектора города, что позволяет существенно повысить извлечение ценных компонентов, удалить опасные компоненты.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена принципиальная технологическая схема комплексной переработки ТБО.

Способ осуществляется следующим образом.

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

Исходный материал направляется раздельно на сортировку из жилого и нежилого сектора города.

Из отходов нежилого сектора города, транспортируемых ленточными конвейерами, с помощью методов ручной и механизированной сортировки выделяют ценные компоненты (макулатура, стекло, пластмассы, дерево, текстиль, металлы). Выход полезной продукции - около 16 % от всей образующейся массы городских ТБО (40 % от массы отходов нежилого сектора), выход хвостов - около 24 % (на долю отходов нежилого сектора города приходится около 40 % от исходных ТБО).

Эксперименты показывают, что сортировка ТБО с целью извлечения ценных компонентов без дифференцирования источников образования отходов (жилой и нежилой сектор) характеризуется низкой эффективностью: выход полезной продукции не превышает 5-6 % от образующейся массы городских ТБО. Объясняется это тем, что ручная сортировка большинства компонентов из потока общей массы городских отходов затруднена (значительная часть отходов удаляется в запакованном виде, пищевые и растительные остатки загрязняют другие компоненты и сообщают ТБО специфический неприятный запах и т.п.); кроме того, ручной контакт с ТБО при содержании в них более 10 % пищевых и растительных остатков противоречит санитарно-эпидемиологическим требованиям (типичное содержание в общей массе ТБО пищевых и растительных остатков составляет 20-40 %).

Из отходов жилого сектора города, транспортируемых ленточными конвейерами, с помощью методов механизированной сортировки выделяют черные и цветные металлы, горючую фракцию (направляется на термическую обработку) и биоразлагаемую фракцию (направляется на биотермическую обработку).

Выделяемая горючая фракция формируется из текстильных компонентов, легких (макулатурообразующих) компонентов крупностью от + 60 до + 100 мм. Выход горючей фракции зависит от крупности выделяемой биоразлагаемой фракции: от - 60 мм до - 100 мм. Выбор крупности разделения зависит от конкретных практических условий: спроса на продукцию, производительности оборудования и пр. В классе - 60 мм (- 100 мм) концентрируются пищевые и растительные остатки (биоразлагаемые отходы).

В табл. 1 и 2 приведены данные, подтверждающие обоснованность описываемого технического решения в части сортировки отходов жилого сектора города, в том числе по крупности (по классу 60 мм и 100 мм).

Как видно из табл. 1 и 2, состав обогащенных фракций, выделяемых в процессе сепарации ТБО из жилого сектора города, пригоден для их экологически безопасной термической и биотермической обработки.

В табл.3 и 4 приведен состав продуктов и хвостов сортировки отходов нежилого сектора города.

Табл. 3 показывает, что выход полезной продукции составляет 40 % от исходных ТБО нежилого сектора города.

Из табл.4 следует, что состав хвостов удовлетворяет требованиям термической обработки (хвосты содержат преимущественно горючие компоненты, не содержат опасных компонентов).

Разработанный способ комплексной переработки ТБО позволяет эффективно использовать для термической обработки горючей фракции сортировки отходов жилого сектора и хвостов сортировки отходов нежилого сектора процесс сжигания-газификации в плотном слое кускового материала, разработанный в России. Этот процесс из всех известных является экологически наиболее чистым. Как показала практика, основной недостаток процесса - повышенное гидравлическое сопротивление прохождению в реакторе синтез-газа (высота реактора - 7,5 м) как следствие повышенного содержания в отходах мелкой фракции, приводящей к повышению насыпной массы материала. Выделение из ТБО жилого сектора города биоразлагаемой фракции крупностью - 60 мм (- 100 мм), в которой сконцентрированы пищевые и растительные остатки (см. табл.1 и 2) существенно оптимизирует процесс газификации, способствуя повышению теплотворной способности газифицируемой массы и снижению насыпной массы газифицируемых отходов (и, соответственно, снижению гидравлического сопротивления прохождению газа).

Таким образом, способ обеспечивает по сравнению с прототипом повышение выхода ценных компонентов с 5-6 % до 19-20 % от исходных ТБО, повышение эффективности последующей термической и биотермической обработки за счет выделения фракций отходов оптимального состава, повышение экологической безопасности промышленной переработки ТБО, оптимизацию термического процесса.

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

Суммарные удельные капитальные затраты на реализацию способа находятся на уровне 300 долл./т ТБО (вместо 600 долл./т по традиционной технологии).

Способ комплексной переработки городских твердых бытовых отходов (ТБО) содержит сортировку ТБО нежилого сектора отдельно от жилого с получением неметаллических и металлических ценных компонентов и хвостов, подвергаемых термообработке. Из ТБО жилого сектора выделяют черные и цветные металлы, биоразлагаемую фракцию крупностью от -60 до -100 мм, подвергаемую биотермической обработке с получением продукта ферментации, и горючую фракцию в виде текстиля и макулатуры крупностью от +60 до +100 мм. Термической обработке подвергают горючую фракцию ТБО жилого сектора города совместно с хвостами ТБО нежилого сектора. Из продукта ферментации выделяют грохочением опасные компоненты крупностью от -60 до +40 мм и фракцию крупнее 60 мм, подвергаемую термической обработке. Изобретение повышает степень материально-энергетической утилизации отходов, снижает расходы на переработку ТБО. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

1. Способ комплексной переработки городских твердых бытовых отходов (ТБО), включающий сортировку ТБО нежилого сектора отдельно от жилого с получением неметаллических и металлических ценных компонентов и хвостов, подвергаемых термообработке, отличающийся тем, что из ТБО жилого сектора выделяют черные и цветные металлы, биоразлагаемую фракцию крупностью от -60 до -100 мм, подвергаемую биотермической обработке с получением продукта ферментации, и горючую фракцию в виде текстиля и макулатуры, крупностью от + 60 до +100 мм, при этом термической обработке подвергают горючую фракцию ТБО жилого сектора города совместно с хвостами ТБО нежилого сектора, а из продукта ферментации выделяют грохочением опасные компоненты крупностью от -60 до +40 мм и фракцию крупнее 60 мм, подвергаемую термической обработке. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для термической обработки горючей фракции сортировки отходов жилого сектора и хвостов сортировки отходов нежилого сектора города применяют метод сжигания-газификации.