безводный способ переработки твердых бытовых отходов и строительного мусора и линия для реализации этого способа

Формула изобретения

1. Безводный способ переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и строительного мусора (СМ), включающий подачу исходного материала, первичную сортировку по крупности, в процессе которой крупные фрагменты отделяют с помощью защитной сетки и удаляют на измельчение и разборку, и основную сортировку на перерабатываемые составные части, отличающийся тем, что резину и автопокрышки, отделенные с помощью защитной сетки, измельчают в крошку на станках, затем из массы резиновой крошки отделяют частицы металлокорда методом магнитной сепарации, из этой же массы крошки отделяют частицы капронового корда посредством пневмосортировки, полученные составляющие: резиновую крошку, металлокорд и капроновый пух утилизируют в качестве сырья для перерабатывающей промышленности, большую часть ТБО и СМ, просеянную через ячейки сетки, подвергают поверхностной обработке капельным методом с помощью дезинфицирующего раствора, затем сортируют, по крайней мере, на 12 перерабатываемых составных компонентов, которые селективно отделяют с помощью агрегатов, установленных по ходу движения сортировочного конвейера, при этом легкую фракцию извлекают, разделяют на составные части, затем прессуют в кипы и отправляют на перерабатывающие предприятия, стекло извлекают, грузят в контейнер и отправляют на переработку, отсортировывают черные металлы, затем цветные металлы и отправляют на переработку, тяжелую неметаллическую фракцию транспортируют от сортировочного конвейера на измельчение и затем используют в качестве наполнителей для бетона, в конце процесса основной сортировки и одновременной утилизации твердых бытовых отходов, строительного мусора и пищевых отходов, после их измельчения получают однородную смесь с включением твердых частиц с максимальными размерами до 2 мм, которую вторично дезинфицируют, в результате чего получают почвенную смесь, пригодную для рекультивации выведенных из оборота земель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дезинфицирующего раствора применяют дезинфицирующее средство ССД-200.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что 12 перерабатываемых компонентов составляют: макулатура, текстиль, пленочные полимеры, металлы черные и цветные, древесина, стекло, камни, керамика, кирпичный бой, резина и автопокрышки, композитные материалы, пищевые отходы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкую фракцию, которую составляют макулатура, текстиль, пленочные полимеры, проволока, жесть, извлекают с помощью игольчатых барабанов со смещенным валом, транспортируют по пневмовоздуховоду в аэроколонну, где разделяют на составные части.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупные фрагменты черных металлов извлекают с основного сортировочного конвейера с помощью электромагнитного поперечного конвейера, а мелкие фрагменты черных металлов - с помощью магнитных барабанов с боковых вспомогательных транспортеров.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цветные металлы извлекают с помощью индукционных ловушек при подаче в смеситель.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяжелую неметаллическую фракцию, которую составляет камень, кирпичный бой, безвредные пластмассы, транспортируют после сортировочного конвейера с помощью поперечного транспортера на измельчение в дробилки.

8. Линия для переработки твердых бытовых отходов и строительного мусора, содержащая приемное устройство, сортировочный конвейер, транспортеры, агрегаты для извлечения отдельных составных компонентов ТБО и СМ, отличающаяся тем, что приемное устройство выполнено в виде гидравлического опрокидывателя с бункером дозатором, над которым расположена защитная сетка для отделения крупнофракционных отходов, внутри которого расположен наклонный подающий транспортер, сортировочный конвейер выполнен в виде бесконечной ленты и состоящий из отдельных пластин, на которых установлены вертикальные зубья и горизонтальные пальцы, с возможностью образования решетчатого приспособления между пальцами рядом расположенных пластин, под верхней частью ленты сортировочного конвейера установлены лотки для вывода мелкофракционных отходов по обе стороны сортировочного конвейера на боковые вспомогательные транспортеры, при этом по всей длине сортировочного конвейера над ним установлены агрегаты по извлечению отдельных компонентов ТБО и СМ, такие, как: игольчатые барабаны во смещенным валом для отбора легкой фракции, поперечный электромагнитный конвейер для отбора крупных фрагментов черных металлов с основного сортировочного конвейера, магнитные барабаны для отбора мелких фрагментов черных металлов с боковых вспомогательных транспортеров, индукционные ловушки для отбора цветных металлов, причем линия в целом выполнена из отдельных легкотрансформируемых модулей и снабжена станками для измельчения авторезины и дальнейшего разделения ее на составные части, дезинфицирующим устройством, выполненным в виде бака с избыточным давлением и форсункой, аэроколонной для разделения легкой фракции на составные части и смесителем для перемешивания органической составляющей в виде пищевых отходов со строительными пылевидными отходами.

9. Линия по п.8, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена лабораторией для проведения экспресс-анализов, системой подсчета и контроля ТБО и СМ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых отходов (далее по тексту ТБО), в частности к сортировке и одновременной утилизации ТБО и строительного мусора (далее - СМ), и может быть использовано на мусороперерабатывающих предприятиях.

Известен способ аэросепарации ТБО, заключающийся в подаче исходного материала в вертикальный поток газа с последующей перечисткой твердой фракции в горизонтальном потоке газа (1) (см. а.с. СССР N 784916, кл. В 03 В 9/06, публ. 07.12.80).

К недостаткам данного способа относится то, что:

а) исходный материал предполагается подавать при минимальной влажности, повышение влажности приводит к резкому ухудшению качества сортировки,

б) происходит смешивание компонентов легкой фракции: в макулатуру попадают пленочные материалы и наоборот,

в) требуется применение дорогостоящих фильтров, в противном случае резко повышается запыленность окружающей среды,

г) требуется предварительная отсортировка ТБО,

д) не производится разделение твердой фракции ТБО и СМ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ переработки твердых бытовых отходов, который включает первичное разделение материалов на грохоте на фракции крупнее 200 х 250 мм, извлечение из надрешетного продукта металла и разделение по морфологическому составу на балласт, пищевые отходы, текстиль, бумагу и пленку. Из-под решетного продукта извлекают бумагу, пленочные и текстильные материалы размером фракций крупнее 100х100 мм, которые присоединяют к соответствующим материалам, извлеченным из надрешетного продукта первичного разделения, и перерабатывают в гранулированное топливо, оставшийся очищенный подрешетный продукт разделяют на упругий и неупругий компоненты, последние из которых перерабатывают в биобарабане, сушат до влажности не более 30% (2) (см. а.с. СССР N 1754228, кл.МПК В 07 В 9/00, опубл. 15.08.92 г.).

Некоторые недостатки этого способа аналогичны предыдущим: происходит смешивание компонентов легкой фракции, например, в макулатуру попадают пленочные материалы и наоборот, требуется применение дорогостоящих фильтров, в противном случае, резко повышается запыленность окружающей среды.

Кроме того, существенные недостатки данного способа заключаются в том, что некомпостируемый балласт направляют на пиролиз или сжигание, что приводит к вредным выбросам в атмосферу и также ухудшает окружающую среду.

В известном способе отсутствуют: эффективная утилизация авторезины и пищевых отходов, а также дезинфекция токсичных отходов переработки.

Предлагаемый способ переработки ТБО и СМ направлен на устранение вышеописанных недостатков.

Преимущества и одновременно технический результат данного способа перед известными заключаются в том, что:

1. Способ экологически чист: нет газовых выбросов, не образуются вторичные токсичные отходы благодаря применению дезинфекции, а также значительно уменьшается запыленность окружающей среды.

2. Способ позволяет эффективно утилизовать пищевые отходы, жировые частицы от которых не растворяют, а смешивают с земельно-песчано-пылевидной смесью, получая почвенную смесь, пригодную для рекультивации выведенных из оборота земель.

3. Способ экономичен, так как не требует применения дорогостоящих фильтров, прессов глубокого прессования, инспираторов, что значительно снижает себестоимость сортировки ТБО.

4. Способ самоокупаем, так как производится одновременная утилизации ТБО и СМ, в ходе которой как легкая, так и тяжелая фракции сортируются до моносырья, пригодного в перерабатывающей промышленности и имеющего коммерческую ценность, в частности, впервые предлагается утилизация авторезины на три компонента, использующихся в перерабатывающей промышленности.

5. Способ является контролируемым, что позволяет быстро выявлять и локализовывать инфекционные очаги, радиоактивные и токсичные загрязнения.

Для решения поставленных задач способ переработки ТБО и СМ после первичной сортировки по крупности посредством защитной сетки предусматривает в процессе основной сортировки поверхностную обработку капельным методом с помощью дезинфицирующего раствора большей части ТБО и СМ. Капельный метод заключается в распылении серебросодержащего дезинфицирующего раствора ССД-200 под давлением через форсунки с регулируемым по времени расходом.

Способ предусматривает также разделение ТБО и СМ на 12 перерабатываемых составных компонентов, которые селективно отделяют с помощью агрегатов, установленных по ходу движения сортировочного конвейера. При этом:

- легкую фракцию, т.е. макулатуру, текстиль, пленочные полимеры, проволоку, жесть извлекают с помощью игольчатых барабанов со смещенным валом, транспортируют по пневмовоздуховоду в аэроколонну, где разделяют на составные части;

- крупные фрагменты черных металлов извлекают с основного сортировочного конвейера с помощью электромагнитного поперечного конвейера, а мелкие фрагменты черных металлов - с помощью магнитных барабанов с боковых вспомогательных транспортеров;

- цветные металлы извлекают с помощью индукционных ловушек при подаче в смеситель.

Согласно предлагаемому способу авторезину измельчают в крошку на станках, затем из массы резиновой крошки отделяют частицы металлокорда методом магнитной сепарации, из этой же массы крошки отделяют частицы капронового корда посредством пневмосортировки, полученные составляющие: резиновую крошку, металлокорд и капроновый пух утилизируют в качестве сырья для перерабатывающей промышленности.

Легкую фракцию извлекают с конвейера, разделяют на составные части, затем прессуют в кипы и отправляют на перерабатывающие предприятия.

Стекло извлекают, грузят в контейнер и отправляют на переработку.

Отсортировывают черные металлы, затем цветные металлы и отправляют на переплавку.

Тяжелую неметаллическую фракцию, а именно: камень, кирпичный бой, безвредные пластмассы, транспортируют после сортировочного конвейера с помощью поперечного транспортера на измельчение в дробилки и затем используют в качестве наполнителей для бетона.

В конце процесса основной сортировки и одновременной утилизации ТБО, строительного мусора и пищевых отходов, после их измельчения, получают однородную почвенную смесь, включающую твердые частицы с максимальными размерами до 2 мм, которую вторично дезинфицируют, в результате чего получают почвенную смесь, пригодную для рекультивации выведенных из оборота земель.

Таким образом, предложенный способ позволяет избавиться от огромных полигонов-сборников ТБО и СМ и в краткий срок разобрать и переработать ранее накопленные залежи.

Для реализации вышеописанного способа сконструирована линия сортировки ТБО и СМ (далее по тексту "ЛС-Н"). Наиболее близким техническим решением применительно к устройству является технологическая линия сортировки бытовых отходов (далее - "ТЛСБ") согласно патенту России N 2140328, кл В 03 В 9/06, опубл. 27.10.99 г.

"ТЛСБ" включает подъездную эстакаду для разгрузки отходов, приемный бункер, выполненный с решеткой для отделения крупных включений, подающий конвейер, выполненный со скребками и грунтозацепами, металлоуловитель, устройство для предварительной сортировки отходов, выполненное в виде горизонтального двойного конвейера, состоящего из коаксиально расположенных и кинематически связанных внешнего рабочего органа из бесконечной прутковой решетки для отделения крупнофракционных отходов и внутреннего несущего органа в виде бесконечной ленты для подачи мелкофракционных отходов на наклонный конвейер, водный сепаратор для окончательной сортировки отходов, резервуар-отстойник, насос для подачи пульпы, насос для подачи оборотной воды из отстойника в водный сепаратор (3).

Недостатки данного технического решения, линии "ТЛСБ", следующие:

а) сборно-насыпная эстакада является элементом стационарной системы, что при изменении размещения оборудования приводит к дополнительным расходам на разборку эстакады. В линии "ЛС-Н" применен гидравлический опрокидыватель с бункером, что позволяет перемещать весь узел за короткое время,

б) спаренный конвейер, примененный в "ТЛСБ", очень неэффективное устройство, требующее частой остановки системы для его очистки, что приводит к нестабильности ее работы. В линии "ЛС-Н" вместо этого применяется сортировочный конвейер с двусторонними лотками, что позволяет зачищать конвейер, не останавливая линию.

Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, - это повышение эффективности сортировки на данной линии при одновременном удешевлении как самого процесса, так и стоимости оборудования, легкость монтажа линии, удобство в эксплуатации, высокая технологичность и упрощенная схема сортировки: опрокидыватель - сортировочный конвейер, в то время как в прототипе линия имеет более длинную цепочку: эстакада, бункер, транспортер, тяговый конвейер, причем при разгрузке с внутреннего транспортера ТБО попадает на внутреннюю часть внешнего транспортера, что приводит к разбросу ТБО вокруг линии и требует дополнительных затрат по уборке.

Для решения поставленных задач линия сортировки ТБО и СМ (сокращенно: "ЛС-Н" содержит приемное устройство, выполненное в виде гидравлического опрокидывателя с бункером-дозатором, внутри которого расположен наклонный подающий транспортер. Сортировочный конвейер выполнен в виде бесконечной ленты и состоит из отдельных пластин, на которых установлены вертикальные зубья и горизонтальные пальцы. Пальцы рядом расположенных пластин образуют решетчатое приспособление, сквозь которое проваливаются мелкофракционные отходы и попадают на лотки, выводящие их по обе стороны конвейера за его пределы на боковые вспомогательные транспортеры.

По всей длине сортировочного конвейера над ним установлены агрегаты по извлечению отдельных составных компонентов ТБО и СМ, как то:

а) игольчатые барабаны со смещенным валом для отбора легкой фракции,

б) поперечный электромагнитный конвейер для отбора крупных фрагментов черных металлов с основного сортировочного конвейера,

в) магнитные барабаны для отбора мелких фрагментов с боковых вспомогательных транспортеров,

г) индукционные ловушки для отбора цветных металлов.

При этом линия, в целом, выполнена из отдельных, легко трансформируемых модулей и снабжена специальными станками по утилизации авторезины, дезинфицирующим устройством, выполненным в виде бака с избыточным давлением и форсунки, аэроколонной для разделения легкой фракции на составные части и смесителем органически земляной смеси.

Использование в комплексе лаборатории для проведения экспресс-анализов, системы подсчета и контроля ТБО и СМ позволяет быстро выявлять очаги инфекции, радиоактивные и токсичные источники заражения, производить быструю локализацию, а также определять их происхождение.

Низкая энергоемкость (30 - 40 кВт) на линию допускает применение автономных источников питания. Плавные нагрузки позволяют длительную эксплуатацию линии. Принципиально новая схема компоновки "ЛС-Н" позволяет осуществлять 100%-ную сортировку и утилизацию ТБО и СМ. Линия изготовлена в виде модулей, что позволяет легко и быстро монтировать ее в полевых условиях.

На фиг. 1 изображена линия с двумя сортировочными конвейерами для раздельного приема ТБО и СМ.

На фиг. 2 - фрагмент сортировочного конвейера.

На фиг. 3 - сортировочный конвейер при вертикальном разрезе.

Линия для переработки ТБО и СМ содержит приемное устройство, представляющее собой гидравлический опрокидыватель 1 с бункером-дозатором 2, внутри которого расположен подающий ленточный транспортер 3. Над бункером 2 расположена защитная сетка 4. Сразу за бункером 2 расположено дезинфицирующее устройство 5, представляющее собой бак с избыточным давлением и форсункой для распыления раствора.

Сортировочный конвейер 6 выполнен в виде бесконечной ленты, двигающейся по замкнутому контуру. Лента 6 собрана из отдельных пластин 7, на которых установлены вертикальные зубья 8 для разрыва пакетов и горизонтальные пальцы 9. Пальцы 9 рядом расположенных пластин 7 образуют между собой решетчатое приспособление. Под верхней частью ленты 6 расположены лотки 10, выводящие мелкофракционные отходы по обе стороны конвейера на боковые вспомогательные транспортеры 11, двигающиеся параллельно основной ленте.

По всей длине сортировочного конвейера 6 по обе его стороны предусмотрены рабочие места 12 для операторов и над конвейером установлены следующие агрегаты: игольчатые барабаны 13 со смещенным валом для отбора легкой фракции, поперечный электромагнитный конвейер 14 для отбора крупных фрагментов черных металлов, над лентами боковых транспортеров 11 установлены магнитные барабаны 15 с сильными магнитами для сбора мелких фрагментов черных металлов, в конце боковых транспортеров 11 установлены рамки индукционных ловушек 16 для c6qpa цветных металлов.

Станки 17 для утилизации авторезины могут быть установлены в любом месте, куда авторезина поступает с защитной сетки 4.

За сортировочным конвейером 6 установлен поперечный транспортер 18 для подачи неметаллической тяжелой фракции в дробилки 19.

За боковыми транспортерами 11 расположены шнековые транспортеры 20, подающие смесь ТБО в смеситель 21.

В линии предусмотрены компрессор 22, пневмовоздуховод 23 и аэроколонна 24 для разделения легкой фракции на составные части, а также лаборатория для проведения экспресс-анализов и система контроля и подсчета ТБО и СМ (не показаны).

Для раздельного приема ТБО и СМ линия в одном из вариантов изготовления, представленном на фиг. 1, содержит два приемных устройства, два дезинфицирующих устройства, две ветви сортировочного конвейера со всеми агрегатами по извлечению составных компонентов.

Технология действия линии сортировки "ЛС-Н".

Доставляемые на мусороперерабатывающее предприятие ТБО и СМ принимаются мастером-приемщиком после осмотра и взятия проб направляются в приемный бункер-дозатор 2. Транспорт с ТБО и СМ при помощи опрокидывателя 1 вываливает отходы на защитную сетку 4 с ячейкой 25 х 25 см, на которой задерживаются крупные фрагменты отходов (кирпичная кладка, куски бетона, бревна, авторезина и т.п.) и в дальнейшем удаляются рабочими бункера при помощи кран-балки в цех переработки на дробление, распиловку, разборку. Авторезина направляется на станки 17 для ее утилизации.

Большая часть ТБО и СМ, просеянная через сетку 4, подвергается поверхностной обработке дезинфицирующим раствором капельным методом. В качестве дезинфицирующего средства применяют ССД-200. Данный препарат практически полностью уничтожает болезнетворные микроорганизмы, является безвредным даже при попадании в окружающую среду, что подтверждается ТУ 9336-002-06694038-97, введено с 1 июля 1997 года и гигиеническим сертификатом 061 РЦ 04 238 П 00297 М8 от 5 мая 1998 года (3).

Далее эта часть ТБО и СМ попадает на ленточный транспортер 3, имеющий поперечные захваты высотой 6-8 см и шагом 0,15 м. В бункере 2 производится определение объема вываленных отходов при помощи системы подсчета и контроля ТБО и СМ. Ленточный транспортер 3 подает ТБО и СМ на сортировочный конвейер 6, на котором производится основная сортировка. При выходе через специальные окна пакеты, кульки за счет протягивания разрываются с помощью зубьев 8 и содержимое равномерным слоем распределяется по конвейеру. Мелкие фрагменты проваливаются сквозь решетчатое приспособление, образованное пальцами 9, и по лоткам 10, на обе стороны от оси конвейера, попадают на боковые вспомогательные транспортеры 11 и отправляются на дальнейшую переработку.

По обе стороны сортировочного конвейера установлены по четыре рабочих места 12 для операторов, следящих за сортировкой и одновременно производящих выборку стеклобоя и крупных фрагментов пищевых отходов, которые отправляют через специальный лоток на нижний конвейер.

Далее при движении сортировочного конвейера 6 игольчатые барабаны 13 извлекают легкую фракцию ТБО (макулатура, текстиль, пленочные полимеры, проволока, жесть), и с помощью компрессора 22 по пневмовоздуховоду 23 она подается в аэроколонну 24 для разделения на составные компоненты и последующего прессования в кипы и отправки на перерабатывающие предприятия. Поперечный электромагнитный конвейер 14 извлекает с основного сортировочного конвейера 6 крупные фрагменты черных металлов. Магнитные барабаны 15 извлекают мелкие фрагменты черных металлов с боковых транспортеров 11, в конце которых с помощью индукционных ловушек 16 извлекаются цветные металлы.

Тяжелая неметаллическая фракция (камень, кирпичный бой, безвредные пластмассы) после сортировочного конвейера 6 попадает на поперечный транспортер 18 и направляется в дробилки 19 на измельчение и дальнейшую утилизацию. Мелкие фрагменты бумаги, пленки и т.п. в конце сортировочного конвейера 6 сдуваются при помощи сжатого воздуха в специальные емкости.

После выборки цветных металлов с боковых вспомогательных транспортеров 11 при помощи шнековых транспортеров 20 ТБО подаются в смеситель 21, где производится смешивание органической составляющей пищевых отходов со строительными пылевидными отходами и вторичная обработка дезинфицирующим раствором, что исключает распространение каких-либо инфекций. В результате получают почвенную смесь, пригодную для рекультивации выведенных из оборота земель.