Пути переработки твердых бытовых отходов методом биологического компостирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА БИОЛОГИЧЕСКОГО КОМПОСТИРОВАНИЯ

Метод биотермического компостирования в мировой практике начали применять в двадцатые годы, когда была доказана возможность обезвреживания ТБО за 20….30 суток в аэробных условиях. Разработанные в тридцатые годы биотермические барабаны превратили аэробное биотермическое компостирование в широко применяемую промышленную технологию обезвреживания и переработки ТБО. Используя комплекс технологических мероприятий, можно нормализовать содержание в компосте микроэлементов, в том числе солей тяжелых металлов. Из ТБО извлекается лом черных и цветных металлов.

При подготовке отходов к компостированию около 25….30 % из них не подлежат компостированию. Эти материалы сжигают на компостных заводах или подвергают пиролизу для получения тепловой энергии или пирокарбона, применяемого в металлургии, или вывозят на полигоны ТБО для захоронения. Для уменьшения объемов ТБО и их обезвреживания должна выполняться следующая последовательность технологических операций:

- сепарация исходных ТБО;

- утилизация выделенных компонентов;

- обезвреживание ТБО;

- сепарация компостируемой массы.

Основная операция по технологии обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов - аэробное биотермическое компостирование. Технология промышленная, механизированная, ускоренная, экологически безопасная.

Для строительства завода по механической переработке ТБО в компост необходимы следующие оптимальные условия: наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе 20….50 км и размещение завода у границ города на расстоянии до 15….20 км от центра сбора ТБО при численности обслуживающего населения не менее 300 тыс. человек. Проектируемые технологические процессы переработки предназначены для ускоренного механизированного обезвреживания и переработки ТБО с целью получения полезных продуктов, используемых в народном хозяйстве: компост, лом черных и цветных металлов, топливные гранулы, текстиль товарный, полимеры.

Технологическая линия по обезвреживанию и переработке твердых бытовых отходов (рис.3.1.)включает следующие модули:

- приемный блок с разворотной площадкой;

- блок первичной сортировки;

- блок биотермического компостирования;

- блок вторичной сортировки;

- блок стеклосепарации;

- дробильный блок;

- блок подготовки компоста для продажи населению;

- склад компоста.

Бытовые отходы доставляются на завод кузовными мусоровозами: МКЗ - 10, КО - 415, КО - 413, КО - 424, КО - 431, МКТ - 110, МКТ - 150, грузоподъемностью 3 и 9 т.

биологическое компостирование бытовые отходы

Приемный блок с разворотной площадкой. На разворотной площадке, после маневрирования, мусоровозы (2) разгружаются. Разгрузка происходит в приемном блоке (4), на пластинчатые питатели (5), имеющие ширину 2,06 м и длину 14,6 м. Скорость движения пластин настила питателя 0,06….0,16 м/с. Возле каждого бункера предусмотрены два разгрузочных поста, исключающих непроизводительное скопление мусоровозов при разгрузке. К пластинам питателей приваривают металлические штыри для лучшего захвата подаваемого материала. Перед выходом из бункеров установлены специальные балки с зубьями для разрушения образующихся сводов мусора и регулирования толщины выходящего слоя отходов. Крупногабаритные отходы изымаются и складываются в установленные рядом автоприцепы с помощью захвата, подвешенного к кран-балке (3). С питателя, равномерно, ТБО перегружаются на ленточные конвейеры (6), имеющие ширину 1200 мм, которые транспортируют отходы в блок первичной сортировки.

Блок первичной сортировки. С ленточных конвейеров (6), транспортирующих ТБО из приемного блока, отходы поступают в сортировочный корпус, оснащенный грохотами (7), электромагнитными сепараторами (8), производящими первичную сортировку поступающих отходов.

С помощью конвейеров, подающих отходы из приемного корпуса, загружают цилиндрические грохоты КМ-202А. Диаметр сита грохота 2,5 м, длина 7,3 м. Размер ячеек сит 150….250 мм, частота вращения грохота 15 мин ^-1 , паспортная производительность до 25 т/ч.

Крупные некомпостируемые фракции (картонные ячейки, бумага, текстиль и т.п.) или так называемые некомпостируемые отходы (НБО) ссыпают на конвейер (6) и направляют в бункер балласта (9) и далее автотранспортом (12) вывозятся на полигон для захоронения.

Черный и цветной металл выбирают электромагнитными сепараторами (8).

Весь отобранный в цехе черный металл конвейерами подается в бункер металла (10) и далее на гидравлический пакетировочный пресс БВ-1330 (11). Пакеты металла выходят по двум рольгангам на площадку, оборудованную кран-балкой грузоподъемностью 1 т с электромагнитной шайбой М-23А, где пакеты складируют и затем отгружают потребителям. Производительность одного пресса 3 т/ч.

Цветной металл по конвейерам поступает в бункера-накопители.

Очищенная компостируемая масса, конвейерами транспортируется в блок биотермического компостирования.

Блок биотермического компостирования. Отсортированные отходы, предназначенные для компостирования, по конвейерам подают в загрузочные устройства биотермических барабанов (19), выполненных в виде вращающихся цилиндров марки КМ-102А.

Биотермический процесс обезвреживания отходов происходит благодаря активному росту групп термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Каждая группа, выполняя определенную функцию, способствует формированию трофической структуры, меняющейся с течением времени по мере созревания компоста. Важным и определяющим моментом процесса компостирования является изменение температуры (рис. 3.2).

Максимум температуры соответствует выравниванию скоростей тепловыделения и теплопотерь. Кривая снижения температуры характеризует стабильное состояние компоста, при котором легко усваиваемые соединения распались, основная потребность в кислороде удовлетворена, а материал перестал плохо пахнуть. Выделяют четыре стадии компостирования - мезофильная, термофильная, стадия остывания и заключительная стадия.

Масса отходов сама разогревается до температуры 68 ^оС, при которой болезнетворные микроорганизмы погибают, и масса отходов обезвреживается.

Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быстро гниющие органические вещества разлагаются, образуя компост.

Ежедневно каждый биобарабан (19) загружается на ? полезного объема свежими отходами и одновременно разгружается. Таким образом, свежие отходы, загружаемые в барабан, попадают в среду с активным биотермическим процессом, что сокращает цикл их компостирования до двух суток. Пропускная способность каждого барабана от 50 до 120 т/ч.

Для обеспечения принудительной аэрации на корпусе биобарабана (19) установлены вентиляторы-наездники (20), которые подают свежий воздух в толщу находящихся в нем отходов. Количество подаваемого воздуха регулируется по зонам в зависимости от температуры и влажности материала. Оптимальная влажность для ускоренного процесса компостирования 40….45 %. Снаружи биобарабан покрывают слоем теплоизоляционного материала для сохранения требуемого температурного режима.

Биобарабан выполняет практически две функции: обеспечение в компостируемой массе требуемого биотермического процесса и механическое истирание отходов. Выходящий продукт по внешнему виду совсем не похож на исходный мусор.

Компост из биобарабанов выгружается на конвейеры (6), которыми транспортируется в блок вторичной сортировки.

Блок вторичной сортировки. Компост конвейерами (6) подается во вращающиеся грохоты (7) с ячейками сит O45 мм. Балластные фракции, размером более 45 мм из сит грохотов поступают на конвейеры (6). Далее железоотделителями (8) извлекается лом черных металлов, который через приемные бункеры-накопители (10) поступает в прессовые установки (11), прессуется и отправляется потребителю. Сепараторами цветных металлов, извлекается лом цветных металлов, который попадает в контейнеры. По мере накопления лом цветных металлов отправляется потребителям. Очищенные от черного и цветного металлолома балластные фракции конвейерами (6) подаются в бункер балласта (9) и далее автотранспортом (12) вывозятся на полигон для захоронения.

Фракции компоста, размером менее 45 мм, из грохотов (7) поступают на конвейеры (6), где из компоста железоотделителями (8) извлекается лом черных металлов, который через приемные бункеры - накопители (10) поступает в прессовые установки (11), прессуется и отправляется потребителям вторсырья.

1-2 - стадия начала гибели грибков; 2-3 - стадия гибели грибков; 3 - выравниванию скоростей тепловыделения и теплопотерь; 3-4 - стадия восстановления популяции грибов; 4-5 - стадия появления почвенных животных.

Очищенный от металла компост поступает в пневматический сепаратор пленки (13). При перегрузке компост продувается струей воздуха. Более легкие фракции полимерной пленки оседают медленнее и оказываются на ленте конвейера сверху над компостом. Далее пленка проходит зону разряжения и через диффузор по системе воздуховодов и циклоны выгружается в контейнер и по мере накопления отправляется потребителям. Очищенный от металла и пленки компост конвейерами транспортируется в блок стеклосепарации.

Блок стеклосепарации. Компост транспортерами подается в баллистические сепараторы стекла (14) (конвейеры с быстрым движением ленты - 2….7 м/с). Материал летит в двойную воронку, разделенную перегородкой на два отсека. Тяжелые частицы (стекло, камни), обладающие большей инерцией, летят в дальний отсек, а легкие фракции (компост) ссыпаются в ближний. Упругие балластные фракции стекла попадают в балласт и далее конвейерами транспортируются в бункер накопитель, через который загружаются в контейнеры и по мере накопления отправляются потребителям.

Неупругая масса компоста конвейерами транспортируется в дробильный блок.

Дробильный блок. Компост конвейерами подается в молотковые дробилки (15). На первой стадии дробления в результате отскока от молотков балластные фракции подаются на конвейер и транспортируются в контейнера. Далее, по мере накопления, автотранспортом отправляются для захоронения на полигон. На второй стадии компост измельчается молотками и подается на конвейер с последующей транспортировкой на склад компоста (16) либо в отделение подготовки компоста для продажи населению.

Блок подготовки компоста для продажи населению. Компост с конвейера плужным сбрасывателем с электроприводом подается в инерционный грохот. Просеянный компост, освобожденный от балластных фракций, отправляется потребителям. Балластные фракции отводящим конвейером подаются в контейнеры и по мере накопления автотранспортом отправляются на полигон для захоронения.

Склад компоста. Компост с конвейера плужными сбрасывателями разгружается на складскую площадку в заданном месте. При помощи бульдозеров формируются штабели, которые периодически ворошатся и при необходимости увлажняются.

Бомльшую часть территории, отводимой под размещение мусороперерабатывающего завода, занимают складские площадки для дозревания и хранения компоста.

Примерное время дозревания компоста на складе обычно не менее 2 мес при высоте штабеля до 2 м, а хранение дозревшего компоста - 3 мес при высоте штабеля до 5 м.

Упаковочное отделение. В этом отделении производится упаковка компоста (17) в специальные герметичные пакеты, для дальнейшего удобного складирования готового удобрения.

Склад упакованного материала. Склад (18) необходимо располагать непосредственно у транспортных путей, вблизи основных потребителей и разгрузочных средств, чтобы сократить объем погрузочно-разгрузочных работ.

Отгрузка компоста в качестве биотоплива осуществляется по потребности непосредственно после производственного цикла, а в качестве удобрения - по мере его дозревания.

Предусмотрен радиационный контроль, поступающих на переработку ТБО.

Глава 2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И АППАРАТОВ БИОЛОГИЧЕСКОГО КОМПОСТИРОВАНИЯ

Необходимое количество аппаратов и оборудования определяется в соответствии с рекомендациями, приведенными в разделе 2. Ниже приведен расчет основного оборудования по сортировке, дроблению, биотермическому компостированию.

Приемный блок.

Пластинчатый питатель.

М _n = 14,4 т/ч / 50 т/ч • 0,92 = 0,3.

Количество пластинчатых питателей, подлежащих установке - 1 шт.

Блок первичной сортировки.

Грохот (КМ-202А).

М _n = 14,15 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,6.

Количество грохотов, подлежащих установке - 1 шт.

Отделитель черного металла (ПС-120М).

М _n = 0,23 т/ч / 8 т/ч • 0,92 = 0,03.

Количество металлоотделителей, подлежащих установке - 1 шт.

Блок биотермического компостирования.

Биотермический барабан.

М _n = 13,6 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,59.

Количество биобарабанов, подлежащих установке - 1 шт.

Блок вторичной сортировки.

Грохот (КМ-201А).

М _n = 4,5 т/ч / 25т/ч • 0,92 = 0,19.

Количество грохотов подлежащих установке - 1 шт.

Отделитель черного металла (Ш65-63М).

М _n = 0,0015 т/ч / 8 т/ч • 0,92 = 0,0002.

Количество металлоотделителей, подлежащих установке - 1 шт.

Сепаратор цветного металла.

М _n = 0,0036 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,0002.

Количество сепараторов цветного металла, подлежащих установке - 1 шт.

Пневматический сепаратор пленки.

М _n = 0,024 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,001.

Количество сепараторов пленки, подлежащих установке - 1 шт.

Сепаратор стекла.

М _n = 0,05 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,0022.

Количество сепараторов стекла, подлежащих установке - 1 шт.

Дробильный блок.

Молотковая дробилка.

М _n = 3,44 т/ч / 25 т/ч • 0,92 = 0,15.

Количество молотковых дробилок, подлежащих установке - 1 шт.

Прессовое отделение.

Исходя из технологической целесообразности, в процессе переработки пакетирующий пресс необходим в первичной и вторичной сортировке, количество пакетирующих прессов принимаем равным 2 шт.

Пакетирующий пресс.

М _n = 0,0015 т/ч / 3 т/ч • 0,92 = 0,0005.

Количество пакетирующих прессов, подлежащих установке - 1 шт.

Расчет бункеров.

Бункер для накопления НБО.

V = 7,7 м³/ч / 0,9 = 8,6.

Количество бункеров принимаем 9 шт.

Бункер-накопитель черного металла.

V = 0,028 м³/ч / 0,9 = 0,03.

Количество бункеров-накопителей, подлежащих установке 1 шт.

Бункер-накопитель цветного металла.

V = 0,0002 м³/ч / 0,9 = 0,00022.

Количество бункеров-накопителей, подлежащих установке 1 шт.

Бункер-накопитель пленки.

V = 0,026 м³/ч / 0,9 = 0,029.

Количество бункеров, подлежащих установке 1 шт.

Бункер-накопитель стекла.

V= 0,019 м³/ч / 0,9 = 0,02.

Количество бункеров, подлежащих установке 1 шт.

Расчет склада компоста.

S = (1730 м³/с • 90 с /1,9 м) • 1,5 • 1,3 = 159797 м².

Требуемая площадь под складирование компоста - 159797 м².

Ведомость оборудования предприятия показана в табл. 3.6.

Расчет потребности в энергетических ресурсах

Расчет расхода электроэнергии для каждой группы электродвигателей ведется по форме, прилагаемой в табл. 3.7.

Таблица 3.7Форма расчета потребляемой электроэнергии

Полученные результаты по расчету потребности в энергетических ресурсах (топливо, электроэнергия) сведены в табл. 3.8.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. - М.: НИИМАШ, 1982. - 96 с.

2. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. - М.: Экономика, 1986. - 229 с.

3. Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. - М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

4. Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

5. Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

6. Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) - М.: Машиностроение, 1995. - 176 с.

7. Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - С.150-152.

8. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. - М.: Экономика, 1986. - 344 с.

9. Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. - М.: Металлургия, 1994. - 224 с.

10. Сокуренко А.В., Шеремет В.А., Кекух А.В. Опыт утилизации железосодержащих шламов и вторичной окалины // Сталь. 2006. №1. - С.82-85.

Размещено на Allbest