Способ переработки бытовых отходов

 

Изобретение относится к промышленным способам комплексной переработки бытовых отходов с выделением пригодных для вторичного использования составляющих и получения высококачественного удобрения при экологически чистом производстве. Способ переработки бытовых отходов включает разделение на грохоте по фракционному составу, осуществляемое в потоках горячего воздуха с одновременным просушиванием и разрыхлением отходов, последующую переработку надрешетной фракции осуществляемую ручной сортировкой, переработку подрешетной фракции, осуществляемую путем первоначального извлечения черных металлов, ручной сортировки для отделения бумаги, пластмассы, стеклотары, текстиля, крупного стеклобоя, консервных банок, ветоши, крупного цветного металлолома, отделение на центробежном грохоте камней, песка, щебня, дробления до фракции не более 20 мм, извлечение цветного металла, измельчения до фракции 0,07-0,1 мм, удаление частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и подачи их на пиролиз, компостирование оставшейся органической составляющей с получением экологически чистого удобрения и биогаза. Предложенное изобретение позволяет обеспечить комплексную переработку БО с возможностью вторичного использования большинства составляющих и получения высококачественного удобрения при экологически чистом производстве. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к промышленным способам комплексной переработки бытовых отходов с выделением пригодных для вторичного использования составляющих и получения высококачественного удобрения при экологически чистом производстве.

Известен способ переработки бытовых отходов, включающий их сортировку с получением полезных материалов, а именно: макулатуры, стекла, пластмассы, древесины, мануфактуры, металла в количестве 4-25% от сортируемых твердых бытовых отходов (ТБО) и хвостов, с последующим уплотнением методом прессования хвостов сортировки совместно с частью исходных ТБО при содержании хвостов в смеси отходов от 25 до 75% (см. патент RU 2164446, МПК⁷ В 03 В 9/06, В 65 F 5/00, В 09 В 5/00).

Недостатком известного способа является наличие участка ручной сортировки, являющегося вредным производством. Кроме того, известный способ направлен в основном на уменьшение объема свалки ТБО с получением минимального количества (4-25%) полезных составляющих для вторичного использования.

Известен способ обработки бытовых отходов (БО), в котором первоначально производят предварительную ручную сортировку отходов путем отбора вторично используемых (макулатура, текстиль, черные и цветные металлы, стекло, пластмасса) вредных и минеральных составляющих. Оставшиеся отходы подвергают самоизмельчению, отделяют сжигаемую часть, а несжигаемую часть подвергают просеиванию на крупную и мелкую фракции. Затем обе фракции подвергают сортировке путем отбора вредных, повторно используемых и минеральных материалов и сепарации черных и цветных металлов. Крупную фракцию после сортировки и сепарации направляют на сжигание, а мелкую фракцию компостируют, при этом компост аэрируют для отбора остатков пленки и просеивают для отбора биологически неактивных частиц (см. патент RU 2161542, МПК⁷ В 09 В 3/00, В 03 В 9/06, F 23 G 5/00).

Недостатком известного способа является наличие вредного для здоровья человека производства - участка предварительной ручной сортировки БО. Кроме того, способ предусматривает сжигание крупной фракции, что ведет к нарушению экологии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ переработки БО, включающий разделение по фракционному составу на надрешетную и подрешетную фракции на грохоте с размерами ячеек (200х250) ± 50 мм, извлечение металлолома из обеих фракций с помощью постоянного или бегущего магнитных полей, последующую переработку подрешетной фракции во вращающемся биобарабане в компост, извлечение из компоста на барабаном грохоте балласта крупнее 40-50 мм (стекла, камней, пробок) и отправку его на сжигание, извлечением из него черного и цветного металлолома, пленки. Измельчение оставшегося компоста до крупности не более 20 мм, складирование его в штабеля и выдерживание в течение 2-3 месяцев для дозревания. Выделение из надрешетной фракции (НФ) сначала крупногабаритных составляющих размеров свыше 300 мм извлечение из них металла, дерева, пластмассы, бумаги. Разделение оставшейся НФ по морфологическому составу на балласт, пищевые отходы, текстиль, бумагу и пленку. Пищевые отходы направляют в биобарабан для компостирования, а балласт на пиролиз или сжигание. Текстиль, бумагу и пленку объединяют из обеих фракций, измельчают до крупности не более 60 мм сушат, повторно измельчают до 20 мм и брикетируют для сжигания (см. a.c.SU 1585019, МКИ⁵ В 07 В 9/00).

Недостатками известного способа являются экологически грязное производство, обусловленное подачей БО из бункера в барабанный грохот, где БО разрыхляются и сортируются по крупности, выделяя в окружающую среду вредные газы с неприятным запахом, затрудняющие работу обслуживающего персонала. Кроме того, частичное измельчение бытовых отходов в барабанном грохоте на первом этапе и измельчение в молотковых дробилках подрешетной фракции перед компостированием ведет к засорению компоста боем стекла и пластмассы, извлечение которых из компоста является трудоемкой операцией. Известный способ в основном направлен на получение топливных брикетов, т.е. на сжигание БО, а также на получение компоста, но очень трудоемким способом, заключающимся в первоначальном двухдневном выдерживании в биобарабане подрешетной фракции и пищевых отходов надрешетной фракции и выдерживании компоста на складе в течение 2-3 месяцев до окончательного дозревания его, что требует больших затрат на содержание складских отапливаемых помещений большой площади.

Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение комплексной переработки БО с возможностью вторичного использования большинства составляющих, получения высококачественного удобрения при экологически чистом производстве.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки БО, включающем разделение на грохоте исходного материала по фракционному составу на надрешетную и подрешетную фракции, извлечение черного и цветного металлолома из разделенных фракций и последующую переработку разделенных фракций, разделение на грохоте по фракционному составу осуществляют в потоках горячего воздуха с одновременным просушивание и разрыхлением отходов, последующую переработку надрешетной фракции осуществляют ручной сортировкой, а переработку подрешетной фракции осуществляют путем первоначального извлечения черных металлов, ручной сортировки для отделения бумаги, пластмассы, стеклотары, текстиля, крупного стеклобоя, консервных банок, ветоши, крупного цветного металлолома, отделения на центробежном грохоте камней, песка, щебня, дробления до фракции не более 20 мм, извлечения цветного металла, измельчения до фракции 0,07-0,1 мм, удаления частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и подачи их на пиролиз, компостирования оставшейся органической составляющей с получением экологически чистого удобрения и биогаза.

Кроме того, разделение по фракционному составу на надрешетную и подрешетную фракции осуществляют на грохоте с размером ячеек 0,6 м х 0,6 м в потоках воздуха, прогретого до температуры 120-150^oС.

Кроме того, извлечение черных металлов из подрешетной фракции осуществляют в три ступени электромагнитным сепаратором выполненным в виде разгрузочной ленты с электромагнитом.

Кроме того, дробление подрешетной фракции до размера частиц не более 20 мм осуществляют на дробилках рвуще-разбивочного типа.

Кроме того, извлечение цветных металлов из измельченной подрешетной фракции с размером частиц не более 20 мм осуществляют в три ступени на электродинамическом сепараторе.

Кроме того, измельчение подрешетной фракции до размера частиц 0,07-0,1 мм осуществляют на мельнице.

Кроме того, удаление частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и другой неорганики из фракции с размером частиц 0,07-0,1 мм осуществляют в диэлектрическом сепараторе.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отличительных от него признаков, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "НОВИЗНА".

Анализ технических решений показал, что заявленная совокупность признаков, обеспечивающая максимальную утилизацию БО с получением наибольшего количества пригодных для вторичного использования составляющих и получения высококачественного удобрения при экологически чистом производстве неизвестна из уровня техники и, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".

В способе переработки БО, включающем на первой стадии обеззараживание, устранение неприятного запаха БО за счет подачи в приемный бункер горячего воздуха (120-150^oС) через окна в стенках приемного бункера, разрыхляющего и просушивающего БО, обеспечиваются условия для экологически чистого производства переработки БО, а именно: после удаления черного металлолома условия достаточно безвредные для отбора вручную из подрешетной фракции крупных БО бумаги, стеклотары, крупного стеклобоя, пластмассовых изделий, консервных банок, ветоши, крупного цветного металлолома, что позволяет при выполнении последующей операции измельчения предотвратить засорение компостной составляющей стеклобоем, боем пластмассы, т.е. получить высококачественный компост и при этом материалы, пригодные для вторичного использования.

Кроме того, увеличивается объем извлекаемых материалов для вторичного использования за счет извлечения одних и тех же составляющих на разных этапах реализации способа.

Кроме того, удачно выполненная последовательность операций, при которой операции измельчения БО введены только за операциями отбора фракций, засоряющих компостируемую составляющую, а также проведение операций измельчения в два этапа дает возможность эффективно отделить на первом этапе цветной металлолом и легко его спрессовать для вторичного использования, а на втором этапе получить порошок неорганических включений в виде частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и других частиц и отправить их на термическое разложение в пиролизный цех без загрязнения экологии и практически полностью очистить компостируемую составляющую от неорганики, то есть получить высококачественное удобрение.

Способ, обеспечивающий комплексную переработку отходов при экологически чистом производстве с получением высококачественного удобрения, найдет широкое применение в промышленности, и поэтому заявленное техническое решение соответствует критерию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".

На чертеже схематично представлена технологическая линия переработки БО, иллюстрирующая предлагаемый способ переработки отходов.

Для осуществления предлагаемого способа переработки БО технологическая линия мусороперерабатывающего мини-завода содержит эстакаду, приемный бункер 1 с вибрационной площадкой-сеткой с ячейкой 0,6 м х 0,6 м и окнами для воздуховодов горячего воздуха, накопитель 2 бытовых отходов размером свыше 0,6 м, транспортер 3 для подачи БО размеров свыше 0,6 м в цех сортировки, конвейер 4 для транспортировки БО размером 0,6 м и меньше, электромагнитный сепаратор 5, приемник черного металлолома, конвейер 6 в цехе ручной сортировки, грохот центробежный 7, дробилка 8 (до фракции 20 мм), накопитель фракции 20 мм, конвейер 9, электродинамический сепаратор 10, мельница 11 (до фракции 0,07-0,1 мм), конвейер 12, диэлектрический сепаратор 13 (для отделения неорганики - стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги), приемники неорганики, конвейер 14 для органической составляющей, биоприемник 15, биореактор 16, газгольдер 17, центрифуга 18.

Технологический цикл переработки БО по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.

Бытовые отходы машинами по эстакаде подают на вибрационную площадку-сетку с ячейкой 0,6 м х 0,6 м приемного бункера 1, на которой разрыхляются и отсортировываются. БО размером 0,6 м и менее проваливаются в нижний отдел бункера, а размером больше 0,6 м по виброплощадке скатываются в накопитель 2, откуда доставляются транспортером 3 в цех сортировки. БО размером менее 0,6 м в нижней части приемного бункера 1 разрыхляются, просушиваются за счет подачи воздуховодами горячего воздуха (120-150^oС) через окна приемного бункера 1 и поступают на конвейер 4 слоем не более 20 см. Затем БО подаются в электромагнитный сепаратор 5, где в три приема полностью освобождаются от черного металлолома. Электромагнитный сепаратор 5 представляет собой разгрузочную ленту с электромагнитом. Отходы черных металлов, перемещающиеся на конвейре 4, попадая под действие электромагнитного поля, притягиваются к разгрузочной ленте электромагнитного сепаратора 5 и подаются в приемник металлолома. БО, прошедшие электромагнитную обработку, подаются на конвейер 6 с двух сторон которого располагаются рабочие. Рабочие вручную отбирают с конвейера 6 крупные БО, а именно: бумагу, стеклотару, крупный стеклобой, пластмассовые изделия, консервные банки, ветошь, крупный цветной металлолом, и направляют их в цех упаковки для вторичного использования. Далее БО подают на грохот центробежный 7. Под действием центробежной силы наиболее легкие предметы прижимаются к стенкам грохота, а тяжелые предметы - камни, песок, щебень сбрасываются через центр грохота для использования, например, в дорожном строительстве. Затем БО подают к дробилке 8, устроенной по методу рвуще-разбивочного типа, где БО разрываются валами и разбиваются о штырь до фракции размером не более 20 мм и проваливаются через сетку с размером ячеек 20 х 20 мм в накопитель, остальная масса БО подается на дробление вторично на дробилку 8. Измельченную фракцию БО с размером частиц не более 20 мм подают в электродинамический сепаратор 10, которым удаляют с конвейера цветной металлолом. Для более тщательной очистки БО от цветного металлолома установлено три электродинамических сепаратора 10. Далее БО подают в мельницу 11, где измельчают до фракции размером 0,07-0,1 мм и в виде порошка подают в диэлектрический сепаратор 13, создающий диамагнитное поле. БО поляризуются. Поляризованные частицы стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и другой неорганики выталкивают из основной массы БО и подают на конвейеры для дальнейшей транспортировки в пиролизный цех для термического разложения. Очищенную органическую составляющую БО подают в цех компостирования для переработки, а именно: смешивают с водой в биоприемнике 15 и подают в биореактор 16 для переработки в удобрение с получением биогаза, поступающего в газгольдер 17. Для получения удобного для транспортировки удобрения из него удаляют влагу с помощью центрифуги 18.

Формула изобретения

1. Способ переработки бытовых отходов, включающий разделение на грохоте исходного материала по фракционному составу на надрешетную и подрешетную фракции, извлечение черного и цветного металлолома из разделенных фракций и последующую переработку разделенных фракций, отличающийся тем, что разделение на грохоте по фракционному составу осуществляют в потоках горячего воздуха с одновременным просушиванием и разрыхлением отходов, последующую переработку надрешетной фракции осуществляют ручной сортировкой, а переработку подрешетной фракции осуществляют путем первоначального извлечения черных металлов, ручной сортировки для отделения бумаги, пластмассы, стеклотары, текстиля, крупного стеклобоя, консервных банок, ветоши, крупного цветного металлолома, отделения на центробежном грохоте камней, песка, щебня, дробления до фракции не более 20 мм, извлечения цветного металла, измельчения до фракции 0,07-0,1 мм, удаления частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и подачи их на пиролиз, компостирования оставшейся органической составляющей с получением экологически чистого удобрения и биогаза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение по фракционному составу на надрешетную и подрешетную фракции осуществляют на грохоте с размером ячеек 0,6 м х 0,6 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение на грохоте по фракционному составу осуществляют в потоках воздуха, прогретого до 120-150^o С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение черных металлов из подрешетной фракции осуществляют в три ступени электромагнитным сепаратором, выполненным в виде разгрузочной ленты с электромагнитом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дробление подрешетной фракции до размера частиц не более 20 мм осуществляют на дробилках рвуще-разбивочного типа.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение цветных металлов из измельченной подрешетной фракции с размером частиц не более 20 мм осуществляют в три ступени на электродинамическом сепараторе.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение подрешетной фракции до размера частиц 0,07-0,1 мм осуществляют на мельнице.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление частиц стекла, пластмассы, мануфактуры, бумаги и другой неорганики из фракции с размером частиц 0,07-0,1 мм осуществляют в диэлектрическом сепараторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1