Способ обработки бытовых отходов

 

Изобретение относится к промышленным способам обработки бытового мусора, схемам разделения бытовых отходов. В способе обработки бытовых отходов первоначально производят предварительную сортировку отходов путем отбора повторно используемых, вредных и минеральных составляющих. Подвергают оставшиеся отходы самоизмельчению, отделяют сжигаемую часть, 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 подвергают компостированию. Результат компостирования аэрируют для отбора остатков пленки и просеивают для отбора биологически неактивных частиц. При сжигании получают тепловую и электрическую энергию. Технический результат - получение удобрения с пониженным содержанием вредных веществ, увеличение количества вторично перерабатываемых веществ и материалов, снижение вредных выбросов при сжигании. 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к промышленным способам обработки бытового мусора, схемам разделения бытовых отходов.

Известно достаточно много способов сортировки и обработки бытового мусора.

В а.с. СССР N 1727914, пр. 13.09.89, кл. В 03 В 9/06 "Сортировочная мусороперегружающая станция" мусор воздушным путем загружается и затем пересыпается, перемешивается и одновременно аэрируется. Возбуждается к жизни аэробная микрофлора мусора, разогревающая массу до 25-50^oC. Мусор сепарируется - крупные частицы, мелкие частицы. Далее крупные частицы измельчаются. Затем производится магнитная и электродинамическая сепарация. Уплотненная масса мусора направляется либо на изготовление компоста, либо на пиролиз.

В а.с. СССР N 1039597, кл. В 03 В 9/06 "Устройство для очистки компоста от пленочных материалов" и в а.с. СССР N 784916 "Способ аэросепарации твердых бытовых отходов" решаются частные задачи выделения макулатуры и пленочных материалов аэросепарацией.

В а. с. СССР N 1818147, кл. В 03 В 9/06 "Линия сортировки бытовых отходов" реализуется ручной способ сортировки.

По заявке Великобритании N 2262246, кл. В 03 В 9/06 "Способ удаления опасных отходов" при наличии высокоценных отходов производится выделение топлива, рафинирование или дистилляция. При обработке органических отходов, непригодных для сжигания - детоксикация, нейтрализация, разрушение эмульсии и детоксикация. Если органические отходы пригодны для сжигания, их направляют на смешивание, чтобы выровнять состав отходов.

По заявке Франции N 269504, кл. В 03 В 9/06 "Способ сортировки бытового мусора с отделением пластмассы, стекла, металла и органических продуктов, используемых для приготовления компоста" отходы загружаются в бункер с водой. Плавающую на поверхности пластмассу собирают. Стекло и металл падают в фильтр. В конечной фазе цикла пропускают остающийся продукт.

В заявке Германии N 4325948, кл. В 03 В 9/06 "Способ выделения ценных материалов из бытового мусора" выделяют магнитные составные части, смесь предварительно измельчают, а затем с целью окончательного измельчения подвергают воздействию ударной нагрузки. Затем мусор подвергают обработке воздухом и термической обработке.

Заявка Франции N 2687061, кл. В 03 В 9/06 "Способ обработки бытовых и органических отходов физико-химическим и термическим путем с целью получения продуктов с восстановленной инертностью и стабильностью" сначала отходы подвергаются выборочному отбору далее используемых материалов, а затем остатки подвергаются химической, термической и физической обработке с помощью порошкообразных реактивов.

В патенте ЕПВ N 511176, кл. В 03 В 9/06 "Способ и устройство для криодекструкции твердого бытового мусора" мусор сильно охлаждают и затем в твердом состоянии измельчают.

Рассмотренные способы направлены на достижение одной цели - более полная переработка отходов, но используют различные приемы и операции.

Наиболее близким аналогом является заявка Германии N 4222379, кл. В 03 В 9/06 "Способ и устройство для обработки бытового мусора и промышленных отходов".

Известный способ включает предварительную сортировку отходов на перерабатываемые и повторно используемые составляющие, отделение черных и цветных металлов, измельчение оставшихся отходов, отделение сжигаемой части, просеивание отходов на крупную и мелкую фракции, выделение фракций, содержащих вредные вещества, сжигание части отходов, очистку дымовых газов, связывание золы и получение тепловой и электрической энергии при сжигании. В способе используют процессы измельчения, выделения металла, механического грохочения, воздушной сепарации и сушки. Фракции, свободные от вредных веществ, используют повторно, а из фракций, содержащих вредные вещества, получают необходимую для процесса энергию. Образующиеся дымовые газы и грубую золу очищают и используют повторно. Отходы, образующиеся при очистке дымовых газов, а также прочие отходы кальцинируют.

Способ по прототипу решает важную задачу - комплексную переработку отходов путем разделения на части, содержащие вредные отходы и не содержащие таковых. Однако эта задача может быть решена и другим способом.

Предлагаемый способ решает задачу комплексной переработки отходов с возможностью вторичного использования большинства фракций, получения высококачественного удобрения, не содержащего вредных отходов в состоянии, опасном для производимой сельскохозяйственной продукции и человека и сжигания части мусора для получения тепловой и электрической энергии.

Сформулированная задача решается за счет того, что в способе обработки бытовых отходов, включающем предварительную сортировку отходов на перерабатываемые и повторно используемые составляющие, отделение черных и цветных металлов, измельчение оставшихся отходов, отделение сжигаемой части, просеивание отходов на крупную и мелкую фракции, выделение фракций, содержащих вредные вещества, сжигание части отходов, очистку дымовых газов, связывание золы и получение тепловой и электрической энергии при сжигании, при предварительной сортировке дополнительно отбирают повторно используемые, вредные составляющие - краскосодержащие емкости, электрические батареи и аккумуляторы упаковки лекарств, и минеральные составляющие (например, булыжники, камни, щебенка и пр.), измельчение оставшихся отходов производят методом самоизмельчения, после отделения сжигаемой части несжигаемую часть подвергают просеиванию на крупную и мелкие фракции, обе фракции подвергают сортировке путем отбора вредных, - гальванические элементы, пузырьки из-под лекарств, повторно используемых и минеральных материалов и сепарации черных и цветных металлов, крупную фракцию после сортировки и сепарации направляют на сжигание, а мелкую фракцию подвергают компостированию, результат компостирования аэрируют для отбора остатков пленки и просеивают для отбора биологически неактивных частиц, сжигаемые части и фракции перед сжиганием подвергают дополнительной сортировке для отбора материалов, дающих вредные выбросы в процессе сжигания.

При извлечении повторно используемых составляющих отбирают макулатуру, текстиль, черные и цветные металлы, стекло, пластмассы.

В частном случае самоизмельчение производят путем вращения отходов при одновременном перемешивании.

После самоизмельчения отделяют сжигаемую часть в виде свернутых гибких частей отходов как, например, веревок, длинных пленок, кабелей, проволоки.

Несжигаемую часть подвергают просеиванию на крупную и мелкие фракции, например на ситах. Размер отсортированных частей может быть мелкой фракции - менее 50 мм, крупной - от 50 до 300 мм.

Компостирование, в частности, производят путем ферментации в биореакторах и выдержки на площадках хранения для созревания.

В частности после сжигания производят связывание золы, например, путем гранулирования.

Для того, чтобы вести в дальнейшем переработку пластмасс, отобранные пластмассы дробят и собирают в замкнутых боксах запаса для обеспечения естественной биоферментации биологических компонентов.

Операция самоизмельчения является одной из ключевых в данном способе. При вращении и перемешивании твердые, тяжелые и острые частицы отходов действуют в виде собственно элементов измельчения. Разрезаются пластмассовые пакеты, разрывается бумага и измельчаются биогенные части (например, кухонные и садовые отходы). Операция самоизмельчения не аналогична часто применяемой операции измельчения отходов. При измельчении мусора, например, в дробилках, вредные вещества дробятся на мелкие фракции и обязательно попадут в компост, который применяют в качестве удобрения в виде рассеянных частиц. При самоизмельчении вредные в экологическом отношении материалы не дробятся, в рассматриваемом способе далее повторно извлекаются, но даже если мелкие элементы и попадут в компост, то не будут рассеяны по его объему. Более того, они сохранятся в состоянии, которое является наилучшим, так как не раздробленный вредный мусор хуже усваивается корнями растений.

При реализации способа проявляются его новые, неочевидные свойства.

Во первых, за счет комплексной сортировки отходов, отбора вторично используемых материалов и фракций, отбора вредных составляющих, проводимого для компостируемой части отходов дважды, отказа от дробления отходов и перехода к щадящей операции самодробления, и последних операций: аэрирования и просеивания для отбора биологически неактивных частиц компоста, удается получить удобрение, содержащее вредные вещества в малом количестве и отвечающем агрохимическим требованиям.

Во вторых, увеличивается количество вторично перерабатываемых веществ и материалов за счет нескольких стадий из извлечения от отходов на разных этапах реализации способа.

В третьих, получение дополнительной энергии за счет сжигания части отходов, причем при сжигании не наносится вред окружающей среде, так как отбираются материалы, дающие вредные выбросы в процессе сжигания.

Изобретение поясняется схемой выполнения способа обработки бытовых отходов.

После разгрузки бытовых отходов они попадают на сортировочные конвейеры, где производят предварительную сортировку. При сортировке отбирают повторно используемые, вредные и минеральные составляющие, в частности макулатуру, текстиль, черные и цветные металлы, стекло, пластмассы, краскосодержащие емкости, электрические батареи и аккумуляторы, упаковки лекарств.

Самоизмельчение может производиться, например, в мельницах самоизмельчения. При самоизмельчении производится освобождение и уменьшение объема отходов, а также в отделение гибких отходов. Во время вращения мельницы содержание улавливается ножами и разгрузочными планками, переворачивается. Твердые, тяжелые и острые частицы, содержащиеся в отходах, действуют собственно как элементы измельчения. Разрываются пластмассовые пакеты с отходами, рвется бумага, потерявшая твердость в силу наличия в отходах влаги. Через некоторое время, благодаря вращению мельницы, происходит свертывание гибких частей отходов, например, веревок, кабелей пленки, проволоки в жгут, который затем и направляется на сжигание, но перед сжиганием удаляют составляющие, которые могут выделять вредные вещества при сжигании в атмосферу.

После самоизмельчения несжигаемая часть подвергается просеиванию, например, в барабанном сите, где формируются две фракции: крупная - надрешеточная (от 50 до 300 мм) и мелкая фракция, подрешеточная - менее 50 мм.

Обе фракции снова подвергают сортировке путем отбора вредных, повторно используемых и минеральных материалов и сепарации черных и цветных металлов. Черные и цветные металлы устраняются, например, с помощью магнитных сепараторов. Преимущество устранения металлов после самоизмельчения состоит в том, что через сепараторы проходит меньшее количество отходов, они уже измельчены, что делает их извлечение более эффективным. Отбор вредных, повторно используемых и минеральных материалов производится на конвейерных лентах. Особое внимание на данной операции обращается на отбор гальванических элементов, пузырьков из-под лекарств. Отбор пластмасс на данной операции может производиться и с помощью воздушного сепараирования.

Компостирование мелкой, очищенной от вредных и повторно используемых материалов, фракции производится в биореакторах при постоянной подаче подогретого воздуха и перемешивании. При этом происходит стимуляция жизнедеятельности микроорганизмов, результатом которой является активный биотермический процесс. В ходе этого процесса температура поднимается до 60^oC, что способствует гибели болезнетворных бактерий. Для того, чтобы компост превратился в полноценное удобрение, его выдерживают на площадках хранения для созревания.

После созревания компост еще раз аэрируют для отбора остатков пленки и просеивают для отбора достаточно крупных, биологически неактивных частиц. Эти финишные операции способствуют повышению качества компоста.

Сжигаемые части и фракции также подвергают дополнительной обработке. Отбирают составляющие, которые при сжигании могут дать вредные газовые выбросы в атмосферу. К ним относятся, в частности, некоторые виды пластмасс. Для улучшения процесса сжигания может потребоваться дробление, которое выполняется с помощью дробилок.

После сжигания производят связывание золы, например, смешивая золу с цементом и небольшим количеством воды для получения гранул. При этом получается ценный строительный материал, и зола не рассеивается и не загрязняет окружающую среду.

Тепловая и электрическая энергия вырабатывается на известном, серийном оборудовании и может использоваться, в том числе для обеспечения процесса переработки бытовых отходов.

Связывание золы, например, путем гранулирования может производиться смешиванием с цементом и небольшим количеством воды.

Отобранные пластмассы дробят, затем собирают в замкнутых боксах запаса для обеспечения естественной биоферментации биологических компонентов. После чего возможно их вторичное использование.

Предлагаемый способ обеспечивает комплексную переработку бытовых отходов, часть которых можно вторично использовать в качестве разнообразного вторичного сырья, высококачественного удобрения и строительных материалов. Кроме того, процесс обеспечивает получение тепловой и электрической энергии.

Формула изобретения

1. Способ обработки бытовых отходов, включающий предварительную сортировку отходов на перерабатываемые и повторно используемые составляющие, отделение черных и цветных металлов, измельчение оставшихся отходов, отделение сжигаемой части, просеивание отходов на крупную и мелкую фракции, выделение фракций, содержащих вредные вещества, а сжигание части отходов, очистку дымовых газов, связывание золы и получение тепловой и электрической энергии при сжигании, отличающийся тем, что при предварительной сортировке дополнительно отбирают повторно используемые, вредные составляющие - краскосодержащие емкости, электрические батареи и аккумуляторы, упаковки лекарств и минеральные составляющие, измельчение оставшихся отходов производят методом самоизмельчения, после отделения сжигаемой части несжигаемую часть подвергают просеиванию на крупную и мелкие фракции, обе фракции подвергают сортировке отбора вредных - гальванические элементы, пузырьки из под лекарств, повторно используемых и минеральных материалов и сепарации черных и цветных металлов, крупную фракцию после сортировки и сепарации направляют на сжигание, а мелкую фракцию подвергают компостированию, результат компостирования аэрируют для отбора остатков пленки и просеивают для отбора биологически неактивных частиц, сжигаемые части и фракции перед сжиганием подвергают дополнительной сортировке для отбора материалов, дающих вредные выбросы в процессе сжигания.

2. Способ обработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что при извлечении повторно используемых составляющих отбирают макулатуру, текстиль, черные и цветные металлы, стекло, пластмассы.

3. Способ обработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что самоизмельчение производят путем вращения отходов при одновременном перемешивании.

4. Способ обработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что после самоизмельчения отделяют сжигаемую часть в виде свернутых гибких частей отходов.

5. Способ обработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что при просеивании выделяют мелкую фракцию менее 50 мм и крупную 50 - 300 мм.

6. Способ обработки бытовых отходов по п.1, отличающийся тем, что при компостировании производят ферментацию в биореакторах и результат ферментации выдерживают на площадках хранения для созревания.

7. Способ обработки бытовых отходов по п.2, отличающийся тем, что после сжигания производят связывание золы путем гранулирования.

8. Способ обработки бытовых отходов по п. 1, отличающийся тем, что отобранные пластмассы дробят и собирают в замкнутых боксах запаса для обеспечения естественной биоферментации биологических компонентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1