СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ОТХОДОВ Российский патент 2004 года по МПК B09B3/00 

Изобретение относится к способу разделения смеси отходов.

Смеси отходов необходимо разделять с целью осуществления возможности использования различных фракций соответствующим образом. Цель способа разделения, который должен быть применен, состоит в разделении смеси на индивидуальные типы веществ настолько, насколько это возможно. К сожалению, смеси отходов представляют собой в этом аспекте исключительно сложные для разделения смеси веществ. Постоянно изменяющийся состав отходов вызывает необходимость в способах, которые были бы способны приспосабливаться к гетерогенности многокомпонентной смеси “отходов” перед ее разделением. Необходимы способы, которые были бы чувствительны к плотности вещества, при этом среды-носители могут представлять собой газы или жидкости.

Известные в настоящее время способы и устройства становятся тем более дорогостоящими, чем выше степень чистоты веществ, которые необходимо отделить. Использование веществ ограничивается степенью чистоты вещества и рыночной ценой, которая может быть достигнута, в сравнении с исходными сырыми материалами.

При переработке бытовых отходов остаются остаточные фракции, которые должны быть либо транспортированы на свалку, либо сожжены и транспортированы на свалку. В соответствии с будущими законами, утилизация отбросов на свалках связана с содержанием остаточных органических веществ менее чем 3% в строительных отходах и менее чем 5% в домашних бытовых отходах. В порядке достижения таких показателей выбор инертных веществ и переработка горючих веществ связана с сопутствующим риском существующих выбросов и с эрозией, которая также присутствует при этом.

Используемая в настоящее время биологическая и механическая переработка отходов после извлечения полезных веществ в виде отдельных фракций предназначена в основном для уменьшения содержания органических веществ в отходах для достижения требуемых значений 3% или соответственно 5% остаточных органических веществ. Однако достижение таких результатов на мусороперерабатывающих заводах требует значительных площадей, поскольку биологическая деградация органических веществ, которые являются устойчивыми по отношению к деградации, происходит очень медленно (от 6 до 8 месяцев) и отходы в течение этого периода подвергаются техническим исследованиям и контролю. Иногда за этим следует разделение веществ с помощью известных способов сортировки во влажном состоянии (приблизительно 30%).

WLB Wasser, Luft und Boden, 11-12/1995, страница 60, представляют способ механической и биологической переработки отходов с использованием отходов, содержащих органические вещества. Он представляет собой динамический процесс механической и химической аэробной переработки отходов с использованием многостадийного интенсивного бактериального разложения в барабане для бактериального разложения.

DE-OS 4434611 описывает способ биологической и механической переработки, с помощью которого поступающие отходы просеиваются, измельчаются и гомогенизируются. Затем отходы подвергаются бактериальному разложению в процессе биологической деградации. После бактериального разложения подвергшийся бактериальному разложению продукт разделяется на органическую и неорганическую фракции.

DE-PS 3248494 описывает способ получения топлива с помощью мусоросжигательного завода для переработки отходов. В порядке предоставления возможности получения топлива, свободного от вредных веществ, и с улучшенными энергетическими свойствами, бытовые отходы разделяют на первом барабанном сите на выходной поток и вещества, проходящие сквозь сито. Выходной поток подвергают извлечению металлов. После компостирования в биологическом реакторе вещества, прошедшие через сито, разделяются на втором барабанном сите на мелкодисперсную фракцию, получаемую в виде компоста, и на выходной поток.

Проблема, которая должна быть решена с помощью настоящего изобретения, состоит в предложении способов рассмотренного выше типа, которые обеспечивают то, чтобы негорючие вещества, содержащиеся в отходах, не достигали бы мусоросжигательного завода и не извлекались бы в качестве отбросов для транспортировки на свалку, если при этом они содержат более чем 3% или соответственно 5% органических веществ.

В соответствии с первым аспектом, эта проблема решается с помощью отличительных особенностей, описанных в п.1 формулы изобретения. Если это применимо после измельчения и/гомогенизации, смесь обрабатывают биологически, то есть компостируют и/или стабилизируют при вынужденной вентиляции. Это имеет место преимущественно в закрытом контейнере. После этого компоненты обработанной таким образом смеси разделяют на горючую фракцию и негорючую фракцию. Разделение осуществляют таким образом, что негорючая фракция содержит менее чем 5% органических веществ. Биологическая обработка, другими словами, компостирование и/стабилизация, предпочтительно осуществляется в форме так называемого интенсивного бактериального разложения. Интенсивное бактериальное разложение предпочтительно осуществляется в течение периода времени от пяти до десяти, более предпочтительно - в течение периода времени от шести до восьми дней, наиболее предпочтительно - в течение периода времени в семь дней. Материал предпочтительно сушат в конце периода интенсивного бактериального разложения. Это следует за тем, что интенсивное бактериальное разложение предпочтительно заканчивается при сушке. Выделенная таким образом негорючая фракция, которая также может быть названа инертной фракцией, может содержать минеральные вещества и/или металлы, содержащие железо, или металлы, не содержащие железа.

Дальнейшие преимущественные варианты осуществления способа описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Разделение фракций имеет место с помощью просеивания сквозь сито и в дополнение с помощью пневматического разделения, последнее осуществляется после просеивания. В дополнение к этому разделение фракций может иметь место с помощью сортировки в жидкости. Сортировка в жидкости производится после просеивания и пневматического разделения.

Дополнительное преимущественное исполнение характеризуется тем фактом, что смесь рециклируют перед биологической переработкой и измельчением и/или гомогенизацией. Является особенным преимуществом, если смесь используют вместо или в дополнение к веществу, получаемому после просеивания. Рециклирование смеси, таким образом, предпочтительно имеет место после просеивания, более предпочтительно - перед биологической обработкой и измельчением и/или гомогенизацией.

Способ по настоящему изобретению может осуществляться в устройстве для биологической обработки смеси отходов. Устройство состоит из закрытого контейнера с принудительной вентиляцией и приспособления для последующего разделения смеси на горючую фракцию и негорючую фракцию; предпочтительно приспособление содержит сито и/или пневматический сепаратор и/или устройство для сортировки в жидкости.

Предпочтительно используется измельчающее устройство и/или гомогенизирующее устройство. Является также преимущественным использование устройства для рециклирования вещества.

Дальнейшее решение рассмотренной выше проблемы, для которой испрашивается патентная защита, отражено отличительными особенностями п.5 формулы изобретения. Компоненты смеси (если они пригодны к употреблению после гомогенизации) разделяют на горючую фракцию и негорючую фракцию. После этого горючую фракцию обрабатывают биологически, а именно, компостируют и стабилизируют при вынужденной вентиляции. Это имеет место предпочтительно в закрытом контейнере. Разделение фракций осуществляют таким образом, чтобы негорючая фракция содержала менее чем 5% органических веществ.

Разделение фракций имеет место предпочтительно с помощью флотационно-седиментационного сепаратора.

Кроме того, является преимущественным гомогенизировать смесь перед разделением на горючую фракцию и негорючую фракцию.

Способ, согласно настоящему изобретению, может осуществляться в устройстве для разделения смеси отходов. Устройство содержит приспособление для разделения смеси на горючую фракцию и негорючую фракцию, предпочтительно флотационно-седиментационный сепаратор, и устройство для биологической обработки горючей фракции, представляющее собой закрытый контейнер с принудительной вентиляцией. Кроме того, предпочтительно предусматривается устройство для измельчения и/или устройство для гомогенизации.

Оба решения по настоящему изобретению позволяют достигнуть того, что негорючие вещества (например, камни, керамика, стекло, металлы и другие тяжелые вещества), содержащиеся в отходах, не достигают мусоросжигательного завода и не попадают на свалку как отходы с содержанием органического вещества более чем 3% (для строительных отходов) и 5% (для бытовых отходов), и что негорючие вещества в горючей фракции уменьшаются до менее чем 10% масс. Это обеспечивается с помощью высокой степени точности разделения, которая может быть достигнута с помощью решений по настоящему изобретению, при условии, что влага и легко биологически деградируемые органические вещества удаляются из отходов.

При осуществлении вариантов способа по настоящему изобретению могут быть использованы существующие заводы по переработке отходов, имеющие устройства для разделения, в частности, узлы с ситами, узлы пневматического разделения, узлы гравитационного разделения, узлы центробежного разделения и/или узлы флотационного разделения.

Решения по настоящему изобретению делают возможным разделение инертных и органических фракций за более короткий период, чем в настоящее время (около одной недели) перед и/или после биологического разложения легко биологически деградируемых органических веществ из высушенных отходов (отходы предпочтительно сушатся до остаточной влажности ниже 15%) с помощью сочетания сухой сортировки и сортировки в жидкости. Кроме того, является возможным фиксировать безвредные материалы, связанные с веществами, в виде нерастворимого осадка, или (если они подвижны) удалять их во время процесса промывки, и после разделения с помощью механических и биологических средств удалить их, чтобы утилизировать их из жидкой среды отдельно в концентрированном состоянии.

Примеры изобретения иллюстрируются ниже с помощью прилагаемых чертежей, где

фиг.1 изображает схематически вариант устройства для осуществления первого варианта способа, согласно настоящему изобретению; и

фиг.2 - схематически вариант устройства для осуществления второго варианта способа, согласно настоящему изобретению.

В примере, иллюстрируемом с помощью фиг.1, отходы, другими словами, смесь отходов, измельчается и гомогенизируется. За этим следует “биологическая сушка”. Эта операция может включать компостирование и/или стабилизацию. В закрытом контейнере при вынужденной вентиляции. Полученное таким образом вещество подвергают просеиванию. Мелкозернистую фракцию и фракцию средней крупности отбирают в пневматический сепаратор. Пневматическая сепарация мелкозернистой фракции и фракции средней крупности могут иметь место по отдельности. Пневматическая сепарация дает сухую органическую мелкозернистую фракцию и фракцию сухого горючего консервата. Другая фракция подвергается сортировке в жидкости. Процесс сортировки в жидкости, таким образом, имеет место после просеивания и установки разделения для биологически высушенного консервата. Процесс сортировки в жидкости дает влажную инертную фракцию. Жидкость отбирается через трубопровод с помощью узла водной обработки. Процесс сортировки в жидкости и водная обработка отделяет влажную фракцию с древесными и органическими веществами.

Крупнозернистая фракция, отделяемая при просеивании, разделяется на сухую горючую фракция (консерват) и сухую инертную фракцию. Сухая горючая фракция (консерват) также включает сухую органическую мелкозернистую фракцию.

После просеивания имеет место рециклирование крупнозернистой фракции (сухая инертная фракция и горючая фракция консервата). Рециклирование также может иметь место перед измельчением и гомогенизацией. Рециклирование имеет место с помощью центробежного разделения, ручной сортировки, магнитной сепарации, визуального разделения или с помощью других соответствующих процессов.

В примере, иллюстрируемом на фиг.2, исходные отходы (смесь исходных отходов) прежде всего, измельчается и гомогенизируется, а впоследствии вводится в седиментационно-флотационный сепаратор. Осадки, выделенные в нем, образуют фракцию влажных инертных веществ. Эта фракция подвергается процессу промывки, таким образом приводя к получению влажной фракции промытых инертных веществ, которые могут вывозиться на свалку без каких-либо ограничений.

Суспендированный материал разделяется в флотационно-седиментационном сепараторе, и вещества, выделенные в процессе промывки, вводятся в первый пресс. Получаемая при этом вода возвращается в седиментационно-флотационный сепаратор. Вещества извлекаются из первого пресса и вводятся в первый закрытый контейнер для бактериального разложения, где они компостируются и биологически сушатся при вынужденной вентиляции. Это приводит к получению сухой фракции промытых органических веществ, которая может быть использована для производства органических удобрений или в качестве топлива.

Флотирующие вещества, выделенные в первом седиментационно-флотационном сепараторе, вводятся во второй пресс, а оттуда - во второй закрытый контейнер для биологического разложения, где они компостируются и биологически сушатся при вынужденной вентиляции с получением, таким образом, сухой фракции отходов и консервата, который пригоден для сжигания и/или утилизации в качестве отбросов на свалке. Воду, получаемую в прессах и в контейнерах для бактериального разложения, обрабатывают и возвращают в седиментационно-флотационный сепаратор. Обработку воды осуществляют аэробным или анаэробным способом.

Фиг.2 иллюстрирует процесс сортировки перед биологическим разложением легко деградируемых органических веществ. Разница между фиг.2 и фиг.1 состоит в том, что только часть потока (например, от около 0-40 мм до 0-60 мм), получаемого после биологического разложения легко деградируемого органического вещества и разделения сухого консервата с помощью просеивания и пневматическим способом, отбирается для разделения в жидкости на фиг.1. В случае фиг.2 все отходы подвергаются разделению в жидкости перед тем, как имеет место биологическая сушка. Выбор способа также зависит от степени влажности и/или степени грануляции исходных отходов. Хорошо известно, что микробная деградация предполагает заданную влажность и, что эта влажность не всегда присутствует в отходах в достаточной степени.

Промывка инертных веществ осуществляется таким способом, что более легкие частицы выпускаются из схемы циркуляции воды для промывки в суспендированном состоянии и удаляются с помощью просеивания в жидкости и/или гравитационного разделения. Разделению флотирующих фракций может способствовать флотация. Дополнительное преимущество состоит в том, что с помощью контроля температуры и рН промывочной жидкости становится возможным контролировать содержание тяжелых металлов в растворе. Вещества, производимые вследствие процесса, способны смешиваться лучшим способом, чем в настоящее время, с другими веществами для идентичного совместного использования или могут быть добавлены к ним (например, производство строительных материалов, производство топлива и тому подобное).

В способах и устройствах по настоящему изобретению для разделения отходов может быть использовано просеивание или пневматическая, седиментационная, флотационная сепарация. Компоненты различных веществ с приблизительно одинаковой плотностью могут быть разделены на горючую и негорючую фракции перед и/или после биологической стабилизации в боксе для бактериального разложения. Это может быть сделано при степени чистоты вещества, превышающей 95%. В результате разделения является возможным производство инертных веществ с содержанием органических веществ менее чем 3% (для свалок категории 1) и с содержанием органических веществ менее чем 5% (для свалок категории II). Фракция горючих веществ может содержать менее чем 10% минеральных компонентов.

После разделения с помощью просеивания в жидкости суспендированная фракция флотационной жидкости может быть использована в чистых условиях в качестве органического удобрения и/или топлива. То количество остаточной фракции, которое не может быть рециклировано, может быть упаковано в пакеты в виде сухого консервата. Сухой консерват может быть сожжен сам по себе, или в пакетах, или в брикетах. Части-компоненты полученных веществ могут смешиваться с другими веществами. Сортировка в жидкости может иметь место перед биологической сушкой отходов. Но она также может иметь место после биологической сушки отходов. Сортировка в жидкости тяжелой фракции биологически высушенных отходов может иметь место после просеивания, после разделения просеиванием и центрифугированием, или после разделения просеиванием, разделения центрифугированием и/или пневматического разделения, в результате чего гидрофобный элемент, производимый в результате биологической сушки, способствует разделению флотирующих горючих компонентов отходов.

Изобретение относится к вопросам экологии и может быть использовано при переработке отходов, предусматривающей разделение их смеси на фракции. Способ разделения смеси отходов по одному варианту включает измельчение смеси, ее биологическую обработку путем компостирования в закрытом контейнере при принудительной вентиляции и ее разделение на горючую и негорючую фракции. В процессе биологической обработки смесь сушат до менее 15% влажности, а разделение на горючую фракцию и негорючую фракцию осуществляют путем просеивания и последующего пневматического разделения, при этом полученная негорючая фракция содержит менее 5% органических веществ. Способ по другому варианту включает измельчение смеси и разделение ее на горючую и негорючую фракции, причем смесь разделяют до обеспечения содержания в негорючей фракции менее 5% органических веществ. Затем горючую фракцию подвергают биологической обработке компостированием и стабилизацией в закрытом контейнере при принудительной вентиляции. Способ обеспечивает более эффективную переработку отходов за счет ограничения количества отходов, транспортируемых на свалку. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ разделения смеси отходов, включающий измельчение смеси, биологическую обработку смеси путем компостирования в закрытом контейнере при принудительной вентиляции и разделение смеси на горючую и негорючую фракции, отличающийся тем, что в процессе биологической обработки смесь сушат до менее 15% влажности, а разделение на горючую фракцию и негорючую фракцию осуществляют путем просеивания и последующего пневматического разделения, при этом полученная негорючая фракция содержит меньше, чем 5% органических веществ.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение фракций осуществляют также путем сортировки в жидкости.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что смесь гомогенизируют перед биологической обработкой.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что смесь рециклируют перед биологической обработкой и измельчением, и/или гомогенизацией, и/или вслед за просеиванием.5. Способ разделения смеси отходов, состоящий в том, что смесь измельчают и разделяют на горючую фракцию и негорючую фракцию, отличающийся тем, что смесь разделяют до обеспечения содержания в негорючей фракции меньше, чем 5% органических веществ, и затем горючую фракцию подвергают биологической обработке путем компостирования и стабилизации в закрытом контейнере при принудительной вентиляции, в конце бактериального разложения смеси ее высушивают до менее 15% влажности.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что разделение фракций осуществляют с помощью седиментационно-флотационного сепаратора.7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что смесь гомогенизируют перед разделением на горючую фракцию и негорючую фракцию.

Приоритет по пунктам: