Способ сортировки бытовых отходов на легкие и тяжелые составляющие

 

Изобретение относится к сортировке бытовых отходов на легкие и тяжелые составляющие, в частности к отделению бумажных и пластмассовых составляющих от общей массы отходов, и может быть использовано на мусороперерабатываюших заводах. Технический результат - увеличение степени отделения легких составляющих от тяжелых составляющих и сокращение продолжительности операции сортировки по времени. В рабочей камере, заполненной водой, устанавливают сепаратор роторного типа. Процесс сортировки проводят путем вращения сепаратора, при этом число оборотов вращения сепаратора берут таким, чтобы возникающие при вращении центробежные силы образовали по поверхности вращения воды параболоид вращения с высотой, равной 1/2-2/3 высоте сепаратора. 1 ил.

Изобретение относится к области сортировки бытовых отходов на легкие и тяжелые составляющие, в частности к отделению бумажных и пластмассовых составляющих от общей массы отходов, и может быть использовано на мусороперерабатывающих заводах коммунального хозяйства.

Известны способы отделения легких составляющих /ЛС/ - это макулатура, полиэтиленовые и пластмассовые изделия от тяжелых составляющих /ТС/ - металлических банок, стекла, костей, камней и прочего мусора. Способы основаны на аэросепарации исходной массы отходов путем подачи их в поток воздуха, перемещающийся в вертикально установленном аппарате снизу вверх со скоростью более 100 метров в секунду /Патент CШA 3897339, кл. 209-75; Способ аэросепарации твердых бытовых отходов, А. С. СССР 784916, МКИ В 03 В 9/06, 07.12.80 г., БИ. 45/.

Недостатками способов являются низкая эффективность, поскольку отделяется не более 40% ЛС, и большое потребление электроэнергии, связанное с использованием энергоемких воздуходувок.

Наиболее близким по технической сущности является способ сортировки бытовых отходов, включающий операцию гидросепарации ЛС от ТС /Способ утилизации городских отходов и установка для его осуществления, Патент РФ 2067027 С1, МКИ В 03 В 9/06, 7/00, 27.09.96 г., БИ 27/. Операция отделения ЛС от ТС проводится в стационарном режиме в рабочей камере, заполненной водой, и основана на разделении отходов по разнице в удельных весах. Поскольку ЛС по удельному весу легче воды, они всплывают над поверхностью. Их в этот момент снимают и отправляют на операцию утилизации. ТС отходов опускаются на дно рабочей камеры и оттуда выгружаются в бункер-распределитель для последующей сортировки и утилизации.

Основными недостатками прототипа являются: 1) низкая эффективность, степень отделения ЛС от общей массы отходов составляет не более 45%; 2) большая продолжительность по времени операции отделения ЛС от ТС, равная 2,5-3 часам. Данные недостатки способа делают его экономически нецелесообразным для промышленного внедрения.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности способа сортировки бытовых отходов за счет увеличения степени отделения ЛС от ТС и сокращения продолжительности операции сортировки.

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем отделение ЛС от ТС в водной среде, отделение ЛС от ТС проводят во вращающемся сепараторе роторного типа, установленном в рабочей камере, заполненной водой, при этом число оборотов вращения сепаратора берут таким, чтобы возникающие при вращении центробежные силы образовали на поверхности вращения воды параболоид вращения с высотой, равной 1/2-2/3 высоты сепаратора.

Приведенные отличительные признаки в предлагаемом изобретении, найденные опытным путем, способствуют увеличению степени отделения ЛС от ТС до 80-85% и позволяют сократить время операции сортировки в 3-4 раза /уменьшить продолжительность с 2,5-3 часов до 30-40 минут/. Увеличение степени отделения ЛС от ТС и сокращение продолжительности операции достигаются в результате того, что оказавшиеся во вращающемся сепараторе все составляющие бытовых отходов попадают под действие центробежных сил вращения, сил скоростного напора потоков воды вращающегося параболоида и сил гравитации, характерных водной среде. При этом возникающие и постоянно действующие силы отличаются друг от друга незначительно. Под действием данных сил ТС приобретают смешанные /турбулентные/ движения: вращательные, линейные, возвратно-поступательные в плоскости вращения сепаратора. Кроме таких турбулентных движений, каждая составляющая перемещается под действием сил гравитации по спирали вниз внутри параболоида. В результате таких турбулентных движений они ускоренно и практически полностью освобождаются от прилипших и смешанных с ними бумаг, полиэтиленовых пленок, пластмассовых изделий. Достигнув дна сепаратора, ТС выбрасываются центробежными силами через выгрузочные отверстия в рабочую камеру. ЛС, отделившись от ТС, всплывают наверх и под действием данных сил также приобретают турбулентные движения. В результате таких турбулентных движений они, как и ТС, ускоренно и полностью освобождаются от ТС и перемещаются вниз по образующей поверхности параболоида и собираются на дне его. Оттуда ЛС снимаются и направляются на операцию утилизации.

Опытами было установлено, что при высоте параболоида меньше 1/2 высоты сепаратора, ТС и ЛС находятся в ламинарном движении. Центробежные силы и силы скоростного напора не могут создавать вихревые движения и преодолевать силы смачивания и прилипания, возникающие между ЛС и ТС. В результате этого степень отделения ЛС от ТС составляет не более 30-40%, а время сепарации равняется 2-3 часам. Для более полного отделения ЛС от ТС необходимо операцию сепарации повторить 2-3 раза. При установке в сепараторе высоты параболоида вращения воды более 2/3 высоты сепаратора начинают преобладать центробежные силы и силы скоростного напора потоков воды. Под действием этих сил ЛС не успевают отделиться от ТС и вместе с ними в слипшемся виде увлекаются к стенке сепаратора, где под действием центробежных сил удерживаются на ней, а затем выносятся вместе в рабочую камеру. Степень отделения ЛС от ТС при таком режиме сортировки не превышает 50-60%, а время сортировки составляет 1,5-2 часа.

Предлагаемый способ сортировки бытовых отходов на ЛС и ТС осуществляют на лабораторной установке. На фиг.1 представлена схема такой установки, состоящей из: 1 - рабочей камеры; 2 - сепаратора; 3 - воды; 4 - привода вращения; 5 - загрузочного бункера; 6 - выгрузочных отверстий в сепараторе.

Процесс отделения ЛС от ТС осуществляют следующим образом. В рабочую камеру 1 заливают воду 3 /температурой 10-25^oС/, включают привод вращения 4. Число оборотов вращения сепаратора 2 устанавливают таким, чтобы внутри него получился параболоид вращения с высотой, равной 1/2-2/3 Н, где Н - высота сепаратора 2 /см. фиг.1/. Затем из загрузочного бункера 5 в сепаратор 2 загружается порция бытовых отходов. Попав в сепаратор 2, все составляющие бытовых отходов оказываются под действием сил скоростного напора потоков воды параболоида, центробежных сил вращения и сил гравитации, характерных для водной среды. В результате действий данных сил ТС и ЛС приобретают турбулентные движения, благодаря которым происходит ускоренное и почти полное отделение ЛС от ТС. В течение 30-40 минут ТС опускаются на дно сепаратора 2 и выносятся через выгрузочные отверстия 6 в рабочую камеру 1. ЛС в течение 30-40 минут освобождаются от ТС и по наклонной образующей параболоида поступают на дно, откуда их снимают специальными съемниками и отправляют на операцию утилизации.

Условие проведения сортировки представлено примером. Исходным сырьем служили бытовые отходы, состоящие из: 1) макулатуры /бумаг разных видов/ - 25% вес. ; 2) полиэтиленовых и пластмассовых составляющих /пленки, пакеты, изделия, игрушки, бутылки, баночки и пр./ - 20% вес.; 3) пищевых отходов - 15% вес.; 4) тяжелых составляющих /металлические банки, стекло, кости, кожа и пр. отходы/ - 40% вес.

Пример.

В рабочую камеру 1 заливают воду 3, включают привод вращения 4 и устанавливают такое число оборотов вращения сепаратора 2, которое обеспечивает получение параболоида вращения воды 3 с высотой 1/2-2/3 Н. Из загрузочного бункера 5 в сепаратор 2 загружается порция исходных бытовых отходов. С этого момента начинается процесс отделения ЛС от ТС. По мере накопления ЛС на дне параболоида их переодически снимают. С окончанием поступления на дно параболоида вращения ЛС процесс сортировки считается законченным. Продолжительность для данного технологического режима составляет 30-40 минут. Расчет материального баланса дает следующие значения: степень извлечения ЛС составляет 80-85%, из них макулатура составляет 90-92%, а полиэтиленовые и пластмассовые отходы - 75-80%.

Таким образом, как видно из примера, предлагаемый способ сортировки бытовых отходов на ЛС и ТС позволяет более эффективно осуществлять процесс отделения ЛС от ТС. Повышение эффективности связано с увеличением степени отделения ЛС от ТС до 85% /увеличение более 2 раз/ и сокращением продолжительности операции сортировки по времени с 2,5-3 часов до 30-40 минут.

Формула изобретения

Способ сортировки бытовых отходов на легкие и тяжелые составляющие, включающий отделение легких составляющих от тяжелых составляющих в водной среде, отличающийся тем, что отделение легких составляющих от тяжелых проводят во вращающемся сепараторе роторного типа, установленном в рабочей камере, заполненной водой, при этом число оборотов вращения сепаратора берут таким, чтобы возникающие при вращении центробежные силы образовали по поверхности вращения воды параболоид вращения с высотой, равной 1/2-2/3 высоты сепаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1