Основні технологічні операції

Технології попередньої підготовки ТПВ. Прибуваючі на завод сміттєвози після зважування направляють у прийомне відділення, у якому забезпечують швидке їхнє розвантаження, рівномірну і безупинну подачу ТПВ; періодичне повне спорожнювання ємностей, їхнє промивання і дезінфекцію.

Рівномірність подачі ТПВ забезпечують необхідним обсягом і конструкцією прийомного бункера і використанням пластинчастих живильників для подачі матеріалу з бункера на стрічковий конвеєр. Довжину прийомного бункера, обладнаного пластинчастим живильником, вибирають у залежності від числа прийомних посад.

Пристрій прийомних посад залежить від виду і типу застосовуваного сміттєвозу.

На кожен бункер, оснащений пластинчастим живильником, проектують 2 чи 3 розвантажувальних посади. Вид і кількість посад уточнюють у залежності від складу парку сміттєвозу конкретного міста. Стінки бункера для запобігання зависання на них ТПВ виконують вертикальними чи з кутом нахилу до обрію не 70-80°. Нижня частина бункера примикає до полотнини живильника через гумове ущільнення. Шар ТПВ на живильнику не більш 2.5...3 м. Корисний обсяг бункера (на три розвантажувальних посади), обладнаного живильником КМ-303, складає 100…120м³.

Над бункерами встановлюють підвісної бруківки кран із грейферним захопленням для перевантаження ТПВ з резервного бункера в приймальні і для видалення великогабаритних предметів. Проникненню запахів і пилу перешкоджає герметизація приміщення (ворота з ущільненнями, що закриваються після закінчення завантаження), місцевий відсос у прийомного бункера, витяжна вентиляція.

Технологія біотермічного аеробного компостування. Біотермічний процес знешкодження і переробки ТПВ здійснюють, як правило, у горизонтальних чи вертикальних обертових барабанах. Біотермічне розкладання органічної речовини відбувається в результаті дії сапрофітних аеробних мікроорганізмів, здатних виділяти при біохімічних реакціях обміну речовини визначена кількість тепла. Вимагається для біотермічного процесу мікрофлора мається в необхідних кількостях у ТПВ. Активізацію життєдіяльності забезпечують за рахунок збільшення питомої поверхні при здрібнюванні ТПВ; аерація компостуємої маси в обсягах 0.2...0.8 м³ на 1 кг. матеріалу, що переробляється, перемішування матеріалу; підтримки вологості маси не нижче 45 і не вище 60%; теплоізоляції, що сприяє збереженню тепла, що виділяється, і підйому температури компостуємого матеріалу.

Неодмінною умовою знешкодження ТПВ є витримка компостуємого матеріалу не менш 12 ч при температурі не менш 50°С. Поряд з температурою важливим знешкоджуючим фактором є антибіотичні речовини (які витворяються при біотермічному процесі мікробами-антагоністами), що володіючи літичними і бактерицидними властивостями, придушують розвиток патогенної чи мікрофлори викликають її загибель.

Умовно процес біотермічного компостування розділяють на три фази. Перша характеризується прискореним розмноженням мезофільних організмів з температурним оптимумом розвитку 20/35 °С. Джерелом енергії для бактерій служать органічні сполуки, що розкладаються легко, що містяться в основному в харчових відходах. У процесі їхньої життєдіяльності виділяється теплова енергія, що сприяє нагріванню компостуємої маси до 50°С. Підвищення температури створює сприятливі умови для розвитку термофільних організмів (друга фаза), у результаті життєдіяльності яких збільшується виділення за, прискорюються процеси розмноження органічної речовини. Температура компостуємого матеріалу підвищується до 50...70 °С. У залежності від зовнішніх умов перша фаза протікає від одного до декількох днів, а друга - до двох місяців. При двох-тридобовому циклі в компостуємом матеріалі встигає початися лише друга фаза, а температура підвищується до 55...70 °С. Завершується ця фаза в штабелях на площадці чи дозрівання в закритому ґрунті, при використанні одержуваного на заводах матеріалу як біопаливо для теплиць.

Третя фаза відзначається повільним спадом температури, що свідчить про використання органічних сполук, які легко розкладуються. У цій стадії термофільна мікрофлора переходить у стан спор, частково відмираючи, а мезофільна починає знову розмножуватися завдяки тому, що володіє більш різноманітною і могутньою ферментативною системою, за допомогою якої розкладаються більш стійкі органічні сполуки (клітковина і лігнін).

При знешкодженні побутових відходів відбувається не тільки розпад органічної речовини, але і його синтез - утворення гумінових з'єднань, що поліпшують якість органічного добрива. Усього за цикл аеробного біотермічного компостування зміст органічної речовини в компостуємом матеріалі знижується (по сухій масі) на 18...26%, у тому числі в біобарабані на 2...2…2,5%(у залежності від тривалості перебування в ньому ТПВ й активності біотермічного процесу), інша органіка губиться в штабелях і теплицях.

Нижча теплота згоряння органічної речовини ТПВ на пальну масу коливається в межах кДж/кг. (Це енергія, що виділяється при повному окислюванні за винятком енергії, витраченої на випар вологи, що утворилася при окислюванні водню,). З урахуванням вологості при розкладанні 1% сухої речовини на 1 кг робочої речовини губиться маса:

де W_р - вологість ТПВ, % (наприклад, при кг)

При розкладанні 1% сухої маси ТПВ виділяється енергія, рівна 19000·0.0055=104 кДж/кг. З урахуванням утрат на неповне окислювання (виділення метану й інших газів) при розкладанні 1% органічної речовини при W_р=40...50% виділяється енергія, рівна 80...100 кДж/кг.

Питома теплота компостування - кількість тепла, що виділяється на 1 кг. компостуємого матеріалу, q, Дж/кг, може бути орієнтовно визначене по формулі:

де m₂ - відсоток розкладання органічної речовини за час його перебування в біобарабані.

Інтенсивність виділення тепла компостуємим матеріалом N_в, кВт, визначають по формулі:

де Р_річ - річна продуктивність барабана, кг;

К₂ - коефіцієнт використання біобарабану за часом, рівний 0.8...0.85.

Орієнтовані значення N_в для біобарабана КМ-101А 140-70 кВт, для КМ-102Б 235-280 кВт. Це тепло витрачається на розігрів компостуємого матеріалу, підігрівши повітря, яке аерується, випар вологи, а також губиться через зовнішню поверхню біобарабана. Таким чином, рівняння теплового балансу біобарабана має наступний вид:

де N_к - тепло, що витрачається на підігрів компостуємого матеріалу, Вт;

N_а - те ж, на підігрів повітря, який аерується, Вт;

N_б - тепло, що втрачається через неізольовану поверхню біобарабана;

N_т - те ж, через ізольовану поверхню біобарабана;

N_w - тепло, затрачуване на випар вологи.

де С_ТПВ - питома теплоємність ТПВ, С_ТПВ =21.9 W(%) +2000;

W(%) - вологість компосту;

Т_к - температура вихідного з барабана компосту, °С;

Т_ТБВ - температура ТПВ, що надходить в барабан, °С;

К_з - відношення маси повітря, що аерується до маси компостуємого матеріалу, дорівнює 0.2...0.8;

С_р - питома теплоємність повітря при постійному тиску,

С_р = 1000 Дж/(кг град);

Та – температура повітря, що аерується, °С;

Т_ср - середня температура матеріалу в біобарабані, °С, дорівнює 50...55 °С;

Т_нар - температура навколишнього повітря для біобарабану, °С;

φ_п - питома теплота паротворення, 2.25·10⁶ Дж/кг;

ΔW - зниження вологості компостуємого матеріалу за рахунок випару, залежить від К_з і Т_к;

S₁ - площа поверхні біобарабану без теплоізоляції, м²;

К₄ - коефіцієнт теплопередачі металевої поверхні біобарабана, Вт/(м² град), без обліку теплоізоляції футеровочного шаруючи компостуємого матеріалу (враховується в запас), дорівнює 12 Вт/(м² град);

S - площа поверхні теплоізолятора, м²;

α - коефіцієнт теплообміну ізолятора, Вт/(м² град);

Q_с- продуктивність біобарабану, кг/доб.

Біотермічне аеробне компостування може супроводжуватися осередковим аеробним процесом. Анаеробні явища можуть бути зв'язані з недостатньою аерацією окремих зон біобарабана чи тривалим складуванням ТПВ до їхньої подачі в біобарабани. Аерація поряд з інтенсивним перемішуванням і здрібнюванням матеріалу сприяє аерації окремих зон, зниженню вологості компостуємого матеріалу, що важливо для наступного просівання, сепарації і дроблення компосту, що найбільше ефективно здійснюються на матеріалі з вологістю не більш 50 %.

У зимовий період з метою зниження втрат тепла в біобарабан подають мінімальна кількість повітря - 0.2...0.3 м на 1 кг матеріалу, що переробляється, а осінній (при надходженні ТПВ підвищеної вологості) подачу повітря збільшують до 0.8 м³ на 1 кг.

На вітчизняних заводах прийнятий дводобовий цикл перебування компостуємого матеріалу в біобарабані. Для забезпечення надійного перемішування і здрібнювання компостуємого матеріалу в біобарабані необхідно за час дводобового циклу барабану зробити не менш 2000 оборотів. Вихідний з біобарабану матеріал має такий фракційний склад: менш 20 мм - 60-70%; 20-60 мм - 14-18%, 60-300 мм -15-20%; понад 300 мм - 1%. Містяться в ТПВ окремі волокнисті включення (дріт, текстиль, мотузки) можуть бути в біобарабані скачуватися у великі окатиші, що 2-3 рази на місяць необхідно видаляти з барабана.

У процесі знешкодження ТПВ в біобарабанах збільшується щільність компостуємого матеріалу за рахунок стирання папера, картону і харчових відходів. У біобарабан надходять ТПВ щільністю 160-230 кг/м³, у вигрузочного торця їхня щільність досягає при дводобовому циклі переробки 700 кг/м³ Середня щільність маси, що знаходиться в біобарабані, складає 500-600 кг/м³.

При недостатньо активному біотерміному процесі (температура у всіх крапках нижче 50°С) можливе обмеження аерації з підігрівом повітря, що аерується, до 60°С и обертання з більшою швидкістю у внезавантажений період. При завантаженні попередньо спорожненого біобарабану (після ремонтів) необхідно протягом перших двох-чотирьох доби не відкривати сегментний затвор і не вести розвантаження матеріалу. Доцільно пуск біобарабану під навантаженням вести наприкінці тижня перед вихідним днем для того, щоб перші порції ТПВ перед вивантаженням знаходилися в біобарабані 4 доб., що зв'язано з більш повільним підйомом температури матеріалу, завантаженого в остиглий барабан.

Технологія контрольного сортування прокомпостируваного матеріалу. Для контрольного сортування прокомпостируваних ТПВ використовують бінарні сепаратори (класифікатори), що розділяють матеріал на два потоки, Як код сепарації використовують геометричні розміри фракцій. Метою контрольного сортування є очищення компосту від баластових некомпостуємих фракцій, що мають великі геометричні розміри. Для бінарного сепаратора вхідний потік являє собою суміш двох компонентів «X» і «У», що повинні бути розділені цим сепаратором.

У розглянутому випадку компонента умовно розділяють на фракції, розміри яких у двох вимірах чи більше менше контрольного значення (45 чи 60 мм). Інтенсивність подачі суміші на вхід сепаратора дорівнює Х_о й У_о, причому Х_о+У_о=П (продуктивність сепаратора). Інтенсивність виходу компонентів у першому потоці Х_о+ΔУ, у другому – У₁+ΔХ, де Х₁+ΔХ=Х_о, а В₁+ΔУ=У_о. Ефективність сепарації в загальному випадку визначають двома показниками: відновленням і чистотою.

Відновлення - це відношення маси витягнутої фракції до загального змісту цієї фракції в потоці.

Для фракцій «X» відновлення (виражене в %), визначають по формулі:

чи

Для фракцій «У» відповідно

Чистота - це відношення маси, що міститься у вихідному потоці «чистої» фракції, до загальної маси матеріалу у вихідному потоці.

Для першого потоку Р_(х)=/Х₁/(Х₁+ΔУ)/100

Для другого потоку Р_(у)=/У₁/(У₁+ΔX)/100

Для повної і точної характеристики сепаратора вимагаються обидва показники - відновлення і чистота. Для розглянутого випадку ефективність визначають одним параметром - відновленням. У дрібному відсіванні після гуркоту не можуть виявитися фракції, що перевищують розміри сит, чистота дрібної фракції дорівнює 100%.

Приведені формули не враховують того, що при просіванні компостируваного матеріалу гуркіт працює не тільки як сепаратор, але і як дробарка: неміцні прокомпостирувані фракції при тривалому просіванні розламуються і проходять крізь отвори сит.

Для контрольного сортування прокомпостируваного матеріалу в даний час на усіх вітчизняних сміттєпереробних заводах використовують обертові похилі барабанні класифікатори, оснащені ситами з круглими отворами.

Барабанні класифікатори мають більшу опірність до засмічення, на них легше монтувати пристрою для механічного очищення сит. У барабанному ситі компост переміщається по внутрішній поверхні, поки не попадає в осередок. Шлях часточки компосту залежить від кута нахилу, діаметра і швидкості обертання сита, а також від ступеня заповнення перетину. При різній швидкості обертання можливі три варіанти поводження сепарируємого матеріалу:

ü перекочування кожної часточки по ситу без відриву від його поверхні;

ü переміщення типу «водоспад» (при значно великій швидкості обертання), коли часточка піднімається вище осі обертання і вільно падає по параболічній траєкторії на поверхні сита;

ü «прилипання» часточки компосту до поверхні сига за рахунок відцентрової сили і припинення сепарації.

Природно, оптимальним є другий варіант роботи барабанного гуркоту, тому що при першому варіанті мала продуктивність, а при третьому ефективність сепарації прагне до нуля, сепаратор працює, як центрифуга.

За час перебування в гуркоті матеріал повинний зробити не менш 6 оборотів усередині сита. Оптимальна швидкість обертання контрольних класифікаторів для імпоста дорівнює:

при діаметрі 2 м-11...12;

при діаметрі 2.5 м-10...11.

Істотний вплив на продуктивність барабанних класифікаторів робить вологість поділюваного матеріалу. Ефективне просівання здійснюється при вологості знешкоджуваної маси не більш 45...50 %. При більшій вологості компост налипає на сита гуркоту, перешкоджаючи нормальному протіканню процесу. Для забезпечення стабільної роботи гуркоту потрібно не рідше одного разу в зміну, а при вологості компостуємої маси понад 50% не рідше 2-х раз у ціну очищати сита. Крім того, при великій вологості дрібні частки компосту скачуються, сліпаються у великі окатиші і відсіваються разом з великими некомпостуємими фракціями.

З урахуванням сезонних коливань складу відходів і вологості маси, що сортується, вихід компосту (відношення Х₁/П) близько 70%, ефективність просівання (відношення X₁/Х_о) 80-90%. Для забезпечення таких показників в умовах підвищеної вологості приходиться знижувати навантаження (П) на гуркіт.

Технологія витягу чорного металобрухту. Чорний металобрухт витягають із ТПВ, що транспортуються технологічними конвеєрами, а також з компосту і відсівання за допомогою підвісних стрічкових саморозвантажних електромагнітних залізовидалювачів (сепараторів). Висота підвіски і сила живильного струму стрічкових магнітних сепараторів можуть регулюватися, у широких межах можна застосовувати магнітне поле. Оптимальне магнітне поле вибирають з умови витягу з ТПВ економічно і технологічно виправданого металобрухту. При занадто великій напруженості електромагнітного полючи буде витягатися практично весь метал, але разом з ним і немагнітні фракції, що приведе до неприпустимого засмічення металобрухту. Напруженість магнітного полючи в 20 кА/м достатня для витягу порожніх консервних банок, 40 кА/м для частково заповнених, 80 кА/м - для витягу в будь-якому ступені заповнених банок. Сепаратор підвішують якнайнижче, але так, щоб стрічка сепаратора і «прилиплі» до неї матеріали не стосувалися самих великих частин ТПВ чи компосту. Напруженість магнітного полючи в товщі сепарируємого матеріалу повинна бути 56 кА/м. Підвищенню ефективності електромагнітної сепарації сприяють зниження товщини шаруючи сепарируємого матеріалу, попереднє просівання, а також ворошіння матеріалу. Сепаратори, установлені після сміттєспалювальних печей, для витягу банок, заповнених мокрою золою, повинні забезпечувати напруженість магнітного полючи близько 80 кА/м.

Чорний металобрухт, витягнутий із ТПВ (до їхнього завантаження в біобарабани), в основному складається з консервних банок і добре пакетується, витягнутий зі знешкоджуваної маси, компосту і відсівання (вторинна сепарація) не пакетується заможна, тому що сильно забруднений і містить дрібні фракції. Для ефективного пакетування перед пресуванням чорний металобрухт, відібраний на різних ділянках заводу, змішують. На різних стадіях знешкодження і переробки ТПВ витягають чорного металобрухту, % маси: із ТПВ (до завантаження в біобарабани) - 50-60; з компосту - 10; з відсівання з гуркоту - 20. Якщо чорний метал до біобарабана не відокремлюють, його витягають з відсівання 60-70 і з компосту -20% Усього витягають 90% міститься в ТПВ чорного металобрухту.

Технологія витягу кольорового металобрухту. Кольоровий металобрухт зміст якого в ТПВ досягає 0.2...0.3%) витягають з компосту великого чи відсівання з ТПВ.

Під стрічкою транспортера розташовують багатофазну обмотку індукторної системи, що створює електромагнітне поле, що біжить, що наводить у фракціях кольорового металу ЭДС. Напрямок послідовний розташованих обмоток перпендикулярно руху стрічки транспортера. При проходженні транспортера над сепаратором фракції кольорового металу під дією що біжить полючи переміщається поперек стрічки і скидаються в спеціальні бункери.

Сепаратор кольорового металу розташовують у схемі заводу тільки після сепаратора чорного металу.

Технологія сепарації скла. Сепарацію скла роблять з метою збагачення компосту (за рахунок зменшення змісту в ньому баластових фракцій) і для зменшення зносу змінних елементів дробарки для компосту. На вітчизняних заводах МПБО застосовують сепаратори, що відокремлюють стекли й інші баластові фракції двох типів: балістичні і пневматичні.

У балістичних сепараторах як код використовують пружність поділюваних фракцій. Сепарируєму масу розганяють транспортером чи спеціальним метальником до визначеної швидкості і направляють убік відбивної плити. Установленої під кутом 35-50° до потоку. Менш пружні фракції відскакують плити на меншу відстань. Тверді, пружні (стекло, камені, кісти) фракції відскакують далі і збираються в спеціальний бункер. Відстань відскоку й ефективність сепаратора залежать від вологості компостуємого матеріалу й інтенсивності його надходження. У залежності від вологості відновлення скла в балістичному сепараторі складає 20-60%, утрата компосту - 1-3% (відновлення компосту - 97-99%).

У пневматичних сепараторах як код сепарації використовують парусність (швидкість витання в потоці повітря) поділюваних фракцій. Пневматичні сепаратори використовують для очищення компосту від баластових фракцій, що мають як велику, так і меншу швидкість витання в порівнянні з основною масою компосту.

Пневмосепаратор являє собою вертикальну робочу шахту (мал.), у яку через шлюз подають сепарируємий матеріал. У висхідному постійному потоці повітря матеріал розділяється на двох фракцій. При необхідності поділу на більше число фракцій улаштовують кілька шахт. Вертикальні робочі шахти сепаратора, у яких відбувається поділ баласту, виконують зиґзаґоподібними з метою більш рівномірного заповнення робочого перетину шахти сепарируємим матеріалом. Ефективність роботи пневмосепаратора істотно залежить від вологості сепарируємого матеріалу. Найбільша вологість компосту не повинна перевищувати 48%. При відділенні легких баластових фракцій відбувається втрата пилуватих фракцій компосту (3...4% маси компосту). При відділенні важких баластових фракцій відбувається втрата 2...4% компосту.

Технологія складування компосту. Споживання компосту носить сезонний характер, тому склад повинний мати місткість у межах 3-4-х місячної продуктивності заводу. Компост складують на відкритих площадках з бетонним покриттям, технологія залежить від способу наступного використання компосту. Компост, призначений для використання як органічне добриво. Укладають у штабелі без ущільнення висотою 2-3 м, забезпечуючи тим самим аерацію компосту. Ширина штабеля поверху 3 м. Регулярний полив забезпечує найкращу вологість компосту 40-45%, заповнюючи утрати вологи. При необхідності компост перелопачують. Компост, призначений для використання як біопаливо. З наступним перевантаженням, складують у штабелі висотою 5 м з пошаровим ущільненням, що знижує його аерацію. Матеріал не перелопачують і не воложать. Для підвищення надійності знешкодження компостуємого матеріалу доцільно короткочасне (до моменту підйому температури до 60 °С) дозрівання в штабелях висотою 2-3 м матеріалу, призначеного і як біопаливо, з наступним перевантаженням у штабелі, що ущільнюються, для припинення біотермічного процесу.

Дата добавления: 2015-07-18