З твердими побутовими відходами

Утилізаційні методи поводження

Під час оброблення ТПВ рекомендується підготувати ТПВ до подальшого використання чи поводження шляхом сортування, брикетування, магнітної сепарації, дроблення і подрібнення тощо.

Сортування ТПВ. Під час сортування ТПВ рекомендується проводити механічний розподіл відходів за їх фізико-хімічними властивостями, технічними складовими, товарними показниками тощо з метою підготовки ТПВ для їх перероблення, утилізації чи захоронення. Сортування доцільно здійснювати на сортувальних комплексах із подальшим переробленням. На рис. 4.15 наведена принципова схема переробки ТПВ з утилізацією цінних компонентів.

Сортування відходів здійснюється на сміттєсортувальних підприємствах (ССП). ССП – промислові підприємства, що обробляють тверді відходи виробництва та споживання (як змішані, так і зібрані окремо), з метою отримання корисних і цінних матеріалів для продажу, або подальшої обробки або переробки. Залежно від структури і ступеня механізації підприємства виділяють ручне, механізоване та напівавтоматичне сортування. Механізоване сортування здійснюється з використанням системи конвеєрів, брикетувальних пресів, дробарок, сепараторів чорних і кольорових металів, аеросепараторів. Ряд обладнання, що використовується на ССП, представлений у табл. 4.14.

Рис. 4.15 – Принципова схема переробки ТПВ з утилізацією

цінних компонентів.

Конвеєри (головним чином стрічкові конвеєри) є найпоширенішим елементом. Також часто використовуються подрібнювачі, дробарки, магнітні сепаратори, грохоти та ущільнювачі (наприклад, пакетувальні преси).

ССП має включати процес розкриття мішків (паперових і пластикових) для звільнення вмісту. Для змішаних відходів іноді застосовують барабанні грохоти з ножами, щоб проколювати і розривати мішки. Деякі ССП повністю автоматизовані, більшість використовує ручну працю для розділення компонентів ТПВ. Відібрані з конвеєра матеріали скидаються в накопичувальні бункери під сортувальним майданчиком. Коли бункер наповнюється, його замінюють порожнім.

Достатня кількість відібраних матеріалів надходить в пакетувальний прес, в якому вони ущільнюються і зв'язуються у тюки, які потім передаються на склад.

Рекомендовані способи механізованого сортування ТПВ наведені у табл. 4.15.

Таблиця 4.14 – Стаціонарне обладнання сміттєсортувального підприємства

Напрям використання	Обладнання
Обладнання для переміщення матеріалів	Стрічковий конвеєр Гвинтовий конвеєр Пластинчастий конвеєр Ковшовий елеватор Скребковий конвеєр Пневматичний конвеєр Вібраційний конвеєр Скривач мішків
Обладнання для розділення компонентів ТПВ	Магнітний сепаратор Електродинамічний сепаратор Дисковий грохот Барабанний грохот Вібраційний грохот Рухома ланцюгова завіса Повітряний класифікатор Оптичні системи сортування
Обладнання, яке зменшує розмір	Шредер консервних банок Дробарка скла Подрібнювач пластмас Перфоратор пластмас
Ущільнююче обладнання	Ущільнювач консервних банок Пакетувальний прес Гранулятор
Обладнання для створення сприятливого середовища	Система збору пилу Пристрої приглушення шуму Система придушення запаху Обігрівач, вентиляція, повітряний кондиціонер
Інше обладнання	Стаціонарний бункер зберігання Підлогові ваги для палет або контейнерів Автомобільні ваги Конвеєрні ваги

Типовий ССП працює за наступною схемою (рис. 4.16): ТПВ доставляють на сортування великогабаритними сміттєвозами (10-15 т). ТПВ надходять до прийомного бункеру, що розташований нижче нульової відмітки, звідки подаються на конвеєрну стрічку сортування, яка розташована в спеціальній закритій заскленій 100–метровій галереї з посиленим освітленням, пило осадженням та кондиціюванням повітря, що створює для обслуговуючого персоналу, який працює на постах ручного відбору, комфортні умови праці. Робочі пости ручного відбору знаходяться у додатково ізольованих кабінках.

Таблиця 4.15 – Рекомендовані способи механізованого

сортування ТПВ

Компонент ТПВ	Рекомендовані способи механізованого вилучення
Чорний метал	Електромагнітна сепарація
Кольоровий метал	Вилучення за допомогою змінного магнітного поля; електродинамічна обробка
Папір	Пневматичний поділ фракцій за швидкістю витання у потоці повітря; гідропульпування та осадження тонковолокнистих фракцій;
Текстиль	«Сухе» вилучення на циліндричних грохотах; сепарація з використанням збереження міцності (на відміну від паперу) під час змочування та перетирання
Синтетична плівка	Пневматичний поділ за швидкістю витання у потоці повітря; сепарація з використанням збереження міцності під час змочування та перетирання; електростатична сепарація
Скло	Мокра сепарація у циклонах; сепарація у метальних пристроях з плитою відбиття за пружністю та балістичними властивостями

Продуктивність однієї лінії сортування – від 10 до 50 т/год (від 100 до 50 тис. т/рік). Конвеєр, крім ручних постів сортування оснащений також магнітним сепаратором (для відбору чорного металобрухту) та грохотом (для відсіву дрібної фракції). Відібрані в якості вторинної сировини компоненти скидаються в люки і надходять у накопичувальні ємності, що стоять на нижній відмітці. Під днищем цих ємностей проходять горизонтальні конвеєрні стрічки, які здійснюють подачу вторсировини на ущільнення і пакетування. Ущільнення і пакетування ТПВ та вторсировини здійснюється на двох окремих потужних канальних пресах безперервної дії (посилення від 40 до 140 тонн) з наступним обмотуванням дротом (вторсировина) або стрічкою (залишки ТПВ).

Один тюк макулатури важить приблизно 1 т і зберігає від вирубування приблизно 17 дерев. Тюк відходів пластмас важить близько 400 кг, а алюмінієвих банок – майже 700 кг. На багатьох ССП консервні та алюмінієві банки залишаються на конвеєрі. На виході сталеві банки відокремлюються за допомогою магнітних сепараторів, а алюмінієві – за допомогою сепараторів вихрового струму (електродинамічних).

Впровадження сортувальних комплексів доцільно здійснювати паралельно із впровадженням роздільного збирання, враховуючи необхідність підвищення якості та вартості прийняття на перероблення окремих компонентів ТПВ.

Рис. 4.16 – Структурна схема комплексу сортування та пресування ТПВ і баланс компонентів (% від загальної маси).

В Україні нині налічується 10-12 таких комплексів. Результатом їхньої роботи є диференціація сміття на різні фракції (наприклад, на заводі компанії «Грінко» таких фракцій 18) для подальшого перепродажу кінцевим переробникам. На цих СПС сортується не більше 5% всього українського сміття. Окупність сортувальної лінії вартістю 4-5 млн. євро становить 8-10 років. Європейський досвід показує, що, враховуючи вартість проекту, землі, дозвільної документації, продаж відсортовані вторсировини окупає витрати на його сортування лише на 30-40%. Останнє повинні дотувати держава або спеціальні екологічні фонди, які наповнюються виробниками тари та упаковки. В Україні поки таких дотаційних програм немає. Фахівці зазначають: щоб сміттєва галузь отримала перспективу розвитку, держава повинна забезпечити ринкову тарифну політику, гарантувати стабільне забезпечення відходами підприємств і виробити програми субсидування інвесторів. В іншому випадку переробці і далі буде піддаватися лише 5-10% усього виробленого в країні сміття, а решта залишиться гнити на звалищах.

Брикетування ТПВ. Брикетування ТПВ рекомендується здійснювати на спеціальних пресах з питомим тиском не менше 20 кг/см². Брикетуванню підлягають компоненти ТПВ, отримані або при роздільному зборі відходів, або в результаті сортування загального потоку відходів на сміттєсортувальних лініях. Ущільнення сприяє зменшенню займаного об’єму в 5- 6 разів і приводить до економії місця при зберіганні і транспортуванні для подальшої переробки.

Піроліз та газифікація ТПВ. Піроліз та газифікація ТПВ – методи термічної переробки, альтернатива традиційному спалюванню. Обидва ці методи використовують, щоб термічно розкласти відходи та отримати гази з високою теплотворністю, які потім можна спалити, щоб отримати енергію.

Піроліз – спосіб нагрівання органічних речовин до відносно високих температур без доступу повітря, який супроводжується розкладанням високомолекулярних сполук на низькомолекулярні (рідку і газоподібну фракції), коксуванням і смолоутворенням. В результаті процесу пролізу утворюються газоподібні продукти - пар і паливний горючий газ, які можна розділити і використовувати в самому процесі термічної обробки ТПВ або поза ним. При цьому викид газоподібних продуктів в атмосферу різко знижується. При піролізі утворюються продукти, які можуть знайти застосування в господарській діяльності: газоподібне паливо (~ 30-40%), твердий вуглецевий залишок (30-40%) і смола (20-30%). В якості побічного продукту утворюється підсмольна вода. Твердий вуглецевий залишок (пірокарбон), в якому вміст вуглецю складає 30-40%, використовується як замінник низькосортних графітів, заповнювач в асфальтобетонних сумішах, низькосортне паливо, сорбент. Смола використовується як паливо, складова асфальтобетонних сумішей, сировина для добування хімічних сполук. Підсмольна вода використовується як антисептичний засіб, зокрема для просочення шпал.

Залежно від температури реалізації розрізняють три види піролізу:

1 ) низькотемпературний, або напівкоксування (макс. 450-550 °С), для якого характерний мінімальний вихід газів, максимальна кількість смол та твердих залишків;

2) середньотемпературний, або середньотемпературне коксування (до 800 °С), яке характеризується помірним виходом газу із зменшеною кількістю смол і масла;

3) високотемпературний, або коксування (900-1050 °С), для якого характерний максимальний вихід газів та мінімальна кількість смол.

З підвищенням температури знижується вихід рідких і збільшується – газоподібних продуктів. Тому низькотемпературний піроліз зазвичай проводять для отримання первинної піролізної смоли і твердого залишку. Основне завдання високотемпературного піролізу - отримання високоякісного пального газу.

Процес піролізу є енергозатратним процесом і піролізний газ, що складається від 80% до 98% з СО, Н₂, СН₄, СО₂ з нижчою теплотою згоряння 5,4-6,3 МДж/м³, який виробляється при протіканні процесу, повністю витрачається на підтримання необхідної температури. При цьому утворюється до 200 кг/т шлаку.

Позитивні сторони процесу піролізу полягають у тому, що парниковий ефект емісії істотно зменшений, тому що процес відбувається без кисню. Крім того, менш леткі важкі метали залишаються у коксі, а більш леткі уловлюються в очисних установках і обробляються як небезпечні матеріали.

Обсяг енергії, яка повертається, – приблизно 200-400 кВт∙год на тонну відходів.

Для успішного ходу процесу піролізу потрібно забезпечити певні і незмінні параметри дії процесу, такі як температура і тиск, а також гомогенність матеріалів у використовуваній сировині. Під час процесу важко зберігати співвідношення одержуваних продуктів (гази, смола і кокс). Піроліз не вважається енергоефективним методом, так як багато енергії витрачається на проведення процесу.

Процес газифікації – це термохімічне розкладання органічної речовини на газоподібні продукти при неповному окисленні.

Сутність газифікації полягає в обробці речовин, що містять вуглець, при температурі 600-1100 °С водяною парою, киснем (повітрям) або діоксидом вуглецю. У результаті відповідно парової, кисневої, вуглекислотної або комбінованої конверсії вугілля утворюється суміш новостворених (водень, оксид вуглецю) і вихідних газів. Ця суміш (генераторний газ, синтез-газ), що включає продукт неповного окислення вугілля (оксид вуглецю), а також водень, має відновний потенціал і використовується як газоподібне паливо. Синтез-газ може містити туман рідких смолянистих речовин, однак його відновний потенціал практично виключає наявність в ньому оксидів сірки та азоту.

Генераторний газ, отриманий при газифікації на повітряному або паро-повітряному дутті, внаслідок значного вмісту азоту має низьку
(3,5 - 6 МДж/м³) теплоту згоряння. Він зазвичай використовується за місцем отримання в низькотемпературних технологічних процесах.

Газ паро-кисневої конверсії більш калорійний (до 16 МДж/м³),тому може застосовуватися як технологічне паливо для високотемпературних печей і транспортується на значні відстані від газогенераторної станції. Він є також цінною хімічною сировиною (вміст Н₂ і СО доходить до 70%).

Розрізняють пряму і зворотну газифікацію.

При прямому способі газифікації дуття подається знизу через отвори колосникових грат, а одержуваний генераторний газ забирається зверху, вимушено проходячи через весь шар газифікованої органічної речовини, несучи з собою велику кількість твердих механічних частинок і смол, які виходять при термічному розкладанні органічної речовини. Тобто генераторний газ при прямому процесі за своєю забрудненістю і неможливістю очищення до вимог що пред'являються до чистоти газу, який працює в двигунах внутрішнього згоряння, не може застосовуватися в газопоршневих електростанціях. Такий газ без попереднього остудження, може застосовуватися тільки в пароводогрійних котлах.

У зворотному процесі газифікації дуття подається в зону горіння, відбір генераторного газу йде знизу, при цьому смоли розкладаються на горючі газові складові. Отриманий генераторний газ при зворотному процесі газифікації набагато чистіше, ніж газ, отримуваний при прямому процесі, він не містить механічних домішок і смол і, в результаті, може застосовуватися у вигляді палива на електростанціях.

Газифікація відходів вигідніша, ніж піроліз, бо створює тільки газоподібні продукти і дає більше енергії – 500-600 кВт∙год/т відходів.

Дата добавления: 2014-12-16