Способ оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов

Авторы патента:

Коротаев Владимир Николаевич (RU)

Ильиных Галина Викторовна (RU)

Базылева Яна Вадимовна (RU)

Борисов Дмитрий Леонидович (RU)

Куликова Юлия Владимировна (RU)

Вайсман Яков Иосифович (RU)

Слюсарь Наталья Николаевна (RU)

Полыгалов Степан Владимирович (RU)

G01N19/00 - Исследование материалов механическими способами (G01N 3/00-G01N 17/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2613589:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к способам определения компонентного (морфологического) состава и свойств твердых коммунальных отходов (ТКО) с использованием оптико-механической сортировки и предназначено для достоверной оценки ТКО как сырья с целью последующей переработки. Способ оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов (ТКО) включает отбор проб ТКО, отделение компонентов первой пробы оптико-механической сортировкой, замер площади и массы каждого компонента пробы. Согласно формуле изобретения массу и место отбора первой анализируемой пробы с неопределенным составом выбирают в зависимости от категорий компонентов, причем первую пробу предварительно сортируют на два типа, а именно не подлежащих и подлежащих оптико-механической сортировке. Не подлежащие сортировке компоненты взвешивают, а у оставшихся компонентов определяют площадь оптико-механической сортировкой и массу каждого компонента в отдельности, после чего вычисляют коэффициент К перевода единиц площади в единицы массы. Далее осуществляют обработку последующих проб ТКО с разных мест отбора в количестве не менее 30. Затем компоненты, не подлежащие оптико-механической сортировке, взвешивают, а для компонентов, подлежащих оптико-механической сортировке, с учетом вычисленных ранее коэффициентов К и величин площадей соответствующих компонентов указанных проб ТКО определяют массу каждого из компонентов и с учетом массы не подлежащих оптико-механической сортировке компонентов и массы остальных компонентов осуществляют расчет компонентного состава всех проб ТКО и оценку потенциала ТКО как сырья. Техническим результатом является получение высокой статистической достоверности и низкой погрешности при оценке компонентного состава твердых коммунальных отходов с широким перечнем компонентов, что позволяет достоверно оценивать их как сырье для последующей переработки и использования содержащихся в нем компонентов. 4 табл.

Изобретение относится к способам определения компонентного состава и свойств твердых коммунальных отходов (ТКО) с использованием оптико-механической сортировки и предназначено для достоверной оценки ТКО как сырья с целью последующей переработки.

Компонентный состав характеризует соотношение отдельных компонентов ТКО, выраженное в процентах к общей массе.

Известен способ определения компонентного (морфологического) состава ТКО (ТБО) гравиметрическим методом (ПНД Ф 16.3.55-08. Количественный химический анализ почв. Твердые бытовые отходы. Определение морфологического состава гравиметрическим методом, 2008) (http://www.waste.ru/modules/documents/item.php?itemid=216).

Недостатками указанного способа являются низкая масса анализируемой пробы (2 кг) и однократное выполнение ее исследований. На практике в действительности высокая гетерогенность ТКО и значительные колебания их состава во времени требуют систематического отбора и анализа значительно больших масс проб. Кроме того, перечень компонентов строго регламентирован, т.е. всего не более 15, а именно бумага, картон, текстиль, стекло, пластмасса, пищевые отходы, камни, кости, резина, кожа, древесина, металлический лом цветной и черный, уличный смет и прочее, что не отвечает изменившейся структуре потребления товаров. Поэтому известный способ не является достоверным.

Наиболее близким к заявляемому является способ оценки компонентного состава ТКО, который предлагает анализ компонентного (морфологического) состава ТКО (ТБО) путем отбора одной модельной пробы отходов с известным составом, разделение ее на отдельные компоненты, взвешивание и вычисление их процентного соотношения. Разделение отходов на компоненты осуществляют вручную или с использованием оптико-механической сортировки, при этом программный блок сканирующей системы осуществляет сбор статистических данных о площади материалов (Г.В. Ильиных, Д.Л. Борисов, С.В. Полыгалов, Я.В. Базылева. Исследование морфологического состава модельных проб ТБО с использованием оптико-механической сортировки, журнал «Экология и промышленность России», апрель 2014, с. 24-28).

Технический результат заключается в получении высокой статистической достоверности и низкой погрешности при оценке компонентного состава твердых коммунальных отходов с широким перечнем компонентов, что позволяет достоверно оценивать их как сырье для последующей переработки и использования содержащихся в нем компонентов.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов (ТКО), включающему отбор проб ТКО, отделение компонентов первой пробы оптико-механической сортировкой, замер площади и массы каждого компонента пробы, согласно формуле изобретения массу и место отбора первой анализируемой пробы с неопределенным составом выбирают в зависимости от категорий компонентов, причем первую пробу предварительно сортируют на два типа, а именно не подлежащих и подлежащих оптико-механической сортировке, при этом не подлежащие сортировке компоненты взвешивают, а у оставшихся компонентов определяют площадь оптико-механической сортировкой и массу каждого компонента в отдельности, после чего вычисляют коэффициент К перевода единиц площади в единицы массы, далее осуществляют обработку последующих проб ТКО с разных мест отбора в количестве не менее 30, затем компоненты, не подлежащие оптико-механической сортировке, взвешивают, а для компонентов, подлежащих оптико-механической сортировке, с учетом вычисленных ранее коэффициентов К и величин площадей соответствующих компонентов указанных проб ТКО определяют массу каждого из компонентов и с учетом массы не подлежащих оптико-механической сортировке компонентов и массы остальных компонентов осуществляют расчет компонентного состава всех проб ТКО и оценку потенциала ТКО как сырья.

От выбора первой анализируемой пробы зависит статистическая достоверность способа, поэтому массу и место отбора первой пробы с неопределенным составом следует выбирать в зависимости от категорий компонентов. Ниже в таблице 1 приведены экспериментальные данные, согласно которым осуществляют выбор массы анализируемой пробы:

Количество последующих проб ТКО должно составлять 30 и выше, что зависит от назначений исследований и перечня определяемых компонентов, при этом, чем неоднороднее материал, тем большее число проб должно быть.

Теоретически необходимое число проб находят из соотношения:

где

N - необходимое число проб;

t_α - коэффициент Стьюдента;

- стандартное отклонение единичных результатов анализа от их общего среднего (чем неоднороднее материал, тем больше значение), %;

D_n - нормированная погрешность анализа, %.

Коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности 95% принят равным 1,96. Стандартное отклонение единичных результатов анализа от их общего среднего рассчитывают по результатам предыдущих исследований состава отходов, а для исследований, проводимых впервые, его принимают равным 28-31%. Нормированную погрешность анализа при исследованиях компонентного состава ТКО принимают равной 10%.

Таким образом, общее количество проб для получения достоверных результатов компонентного состава отходов составляет не менее 30. Использование количества проб менее 30 не обеспечит погрешность анализа, равную 10%.

Для сезонных исследований необходимо анализировать до 5 проб в день при охвате всех дней недели. Места отбора и выполнение отбора проб указаны в Таблице 2.

Оптико-механическая сортировка позволяет распознавать материалы с помощью системы датчиков и сенсоров, работающих в ближней инфракрасной и видимой области спектра. Программный блок сканирующей системы собирает статистические данные о площади проходящих под ним материалов, расположенных на перемещающемся конвейере. В конце конвейера поток ТКО проходит над блоком пневматических клапанов, которые в соответствии с программой и сигналом, поступающим от сканера, выдувают нужный компонент (Г.В. Ильиных, Д.Л. Борисов, С.В. Полыгалов, Я.В. Базылева. Исследование морфологического состава модельных проб ТБО с использованием оптико-механической сортировки, журнал «Экология и промышленность России», апрель 2014, с. 24, столбец 3).

Заявляемый порядок операций позволяет осуществлять оценку компонентного состава ТКО с погрешностью не более 10% и определять компонентный состав и свойства ТКО с минимальными временными и трудовыми затратами.

Способ осуществляется следующим образом.

Отбор первой пробы с неопределенным составом осуществляют в зависимости от категорий компонентов (Таблица 1). Далее первую пробу подвергают сортировке на 2 типа компонентов - не подлежащих оптико-механической сортировке (стекло, камни, кости, металлы и т.п.) и подлежащих указанному типу сортировки (бумага, картон, пластмасса, пищевые отходы, древесина и т.п.). Не подлежащие сортировке компоненты взвешивают. У остальных компонентов определяют площадь и массу каждого компонента в отдельности.

Затем осуществляют вычисление коэффициента К. Коэффициент К служит для перевода измеренных площадей каждого из компонентов в массу.

Далее следует обработка последующих проб ТКО с разных мест отбора в количестве не менее 30, при этом места отбора и порядок выполнения отбора проб соответствуют Таблице 2.

После замера площадей каждого компонента при оптико-механической сортировке с учетом вычисленного ранее К и величин площадей компонентов указанных проб ТКО определяют массу каждого из компонентов и с учетом массы не подлежащих оптико-механической сортировке компонентов и массы остальных компонентов осуществляют расчет компонентного состава всех проб ТКО. По результатам расчетов оценивают потенциал ТКО как сырья.

Пример

Была проведена оценка компонентного состава отходов, собранных в Ленинском районе г. Перми. Для этого отбор первой пробы осуществляли непосредственно после разгрузки мусоровоза методом квартования, когда отходы, выгруженные на площадку, разделяли на 4 сектора. Из двух противоположных секторов отбирали пробу массой 168 кг.

Далее первую пробу вручную разделяли на 2 типа компонентов.

1 тип - это стекло, камни, кости, металлы и т.п., т.е. те, которые не распознаются оптико-механической сортировкой. Эти компоненты отбирали и в отдельности взвешивали. Результаты взвешивания:

стекло - 16,3 кг; камни - 11,1 кг; кости - 3,6 кг; металлы - 14,5 кг; пищевые отходы - 39,3 кг; прочее - 25,4 кг.

Остальную массу ТКО 2-го типа весом 57,8 кг, содержащую бумагу, картон, пластмассу, текстиль и древесину отправляли на оптико-механическую сортировку. При этом ТКО помещали на движущийся конвейер, равномерно распределив компоненты, оптический прибор распознавал материалы с помощью системы датчиков и сенсоров VIS и NIR, работающих в ближней инфракрасной и видимой области спектра. Программный блок сканирующей системы собирал статистические данные о площади проходящих под ним материалов. В конце конвейера поток ТКО проходил над блоком пневматических клапанов, которые в соответствии с программой и сигналами, поступающими со сканера, выдували нужный компонент в соответствующий контейнер. Затем содержимое всех контейнеров взвешивали. Результаты взвешивания:

бумага - 12,8 кг; картон - 14,7 кг; пластмасса - 18,3 кг; текстиль - 5,4 кг; древесина - 6,6 кг.

Площади каждого из компонентов по показаниям программного блока, составили:

Бумага - 66,3062 м²;

Картон - 73,7658 м²;

Пластмасса - 25,9355 м²;

Текстиль - 22,6329 м²;

Древесина - 32,5362 м².

Коэффициенты К, вычисленные для каждого компонента, были следующими:

К_бумага=5,17; К_картон=5,03; К_{пластмасса}=1,42; К_{текстиль}=4,77; К_{древесина}=4,88.

Далее были отобраны 35 проб по указанной выше методике, вес каждой пробы составил 168 кг. В табл. 3 представлены массы компонентов, не подлежащих сортировке.

На основании площадей и коэффициентов перевода К были вычислены массы компонентов, подлежащих сортировке. Результаты представлены в таблице 4.

Результаты расчета следующие:

Стекло - 9,1%;

Камни - 5,9%;

Кости - 2,2%;

Металлы - 8,7%;

Пищевые отходы - 24,3%;

Прочее - 16,3%;

Бумага - 7,5%;

Картон - 8,6%;

Пластмассы - 10,4%;

Текстиль - 3,1%;

Древесина - 4,0%.

Результат расчетов показывает, что в составе исследуемых отходов имеются ценные компоненты, в том числе металлы, бумага, картон в достаточном количестве, чтобы их извлечь и отправить на вторичную переработку.

Способ оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов (ТКО), включающий отбор проб ТКО, отделение компонентов первой анализируемой пробы оптико-механической сортировкой, замер площади и массы каждого компонента пробы,

отличающийся тем, что

массу и место отбора первой анализируемой пробы с неопределенным составом выбирают в зависимости от категорий компонентов, причем первую пробу предварительно сортируют на два типа, а именно не подлежащих и подлежащих оптико-механической сортировке, при этом не подлежащие сортировке компоненты взвешивают, а у оставшихся компонентов определяют площадь оптико-механической сортировкой и массу каждого компонента в отдельности, после чего вычисляют коэффициент К перевода единиц площади в единицы массы, далее осуществляют обработку последующих проб ТКО с разных мест отбора в количестве не менее 30, затем компоненты, не подлежащие оптико-механической сортировке, взвешивают, а для компонентов, подлежащих оптико-механической сортировке, с учетом вычисленных ранее коэффициентов К и величин площадей соответствующих компонентов указанных проб ТКО определяют массу каждого из компонентов и с учетом массы не подлежащих оптико-механической сортировке компонентов и массы остальных компонентов осуществляют расчет компонентного состава всех проб ТКО и оценку потенциала ТКО как сырья.

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно горизонтальной оси подвески в вертикальной плоскости.

Трибометр // 2559798

Изобретение относится к испытательным и обкаточным стендам. Трибометр состоит из предметного стола, ограничивающей рамки, заполняемой пробой насыпного груза, навески и тягового органа для предметного стола с прибором для определения его тягового усилия.

Способ испытания на сжимаемость пористой материальной среды и устройство для его осуществления // 2555529

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности.

Устройство для испытания грунтов // 2548063

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения распределения реактивных нормальных напряжений грунтовых оснований по площади приложения нагрузки, необходимых для расчета внутренних усилий в теле фундаментов, и может быть использовано для определения деформационных характеристик грунтов.

Способ оценки области линейности механических свойств материалов при деформировании // 2546712

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний.

Способ определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов и устройство для его реализации // 2540459

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок.

Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия // 2498271

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к определению коэффициента сцепления транспортного средства с дорожным покрытием. Метод заключается в измерении параметров дорожного покрытия непосредственно на транспортном средстве с учетом его параметров.

Способ механического испытания на сплющивание с анализом акустико-эмиссионных сигналов // 2497109

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений.

Способ изучения первичной рекристаллизации // 2496103

Использование: для изучения первичной рекристаллизации. Сущность: заключается в том, что осуществляют нагартовку образца и повышение его температуры до температуры прохождения рекристаллизации, при этом к образцу прикладывают постоянную нагрузку, приводящую к упругой деформации, а при повышении температуры фиксируют изменение модуля упругости, находят на зависимости изменения модуля упругости в функции температуры зону повышения градиента модуля упругости, продолжают линию, предшествующую началу зоны смены градиентов модуля упругости, продолжают линию после завершения зоны смены градиентов модуля упругости до пересечения с линией, предшествующей зоне смены градиентов модуля упругости, и идентифицируют абсциссу этой точки с температурой начала рекристаллизации.

Устройство лазерного вибропреобразователя // 2496102

Использование: для лазерной вибродефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов. Сущность: заключается в том, что устройство лазерного вибропреобразователя содержит корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом лазерного излучения, соединенным с преобразователем, при этом преобразователь выполнен в виде подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующие между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту, обеспечивающие зазор.

Устройство определения состояния контакта опорного валика конвейерной ленты // 2618767

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для определения состояния контакта опорного валика конвейерной ленты с конвейерной лентой во время ее перемещения. Представленное устройство содержит датчик давления (5), имеющийся на вращающейся поверхности (2а) измерительного валика (2), который вращается в контакте с внутренней периферийной поверхностью (16) конвейерной ленты (15), натянутой между шкивами, и определяет силу сопротивления (f), возникающую при перемещении конвейерной ленты (15) по измерительному валику (2); датчик углового положения (6), определяющий угловое положение на вращающейся поверхности (2а), датчик давления (5). Получаемые с датчиков данные передаются за пределы измерительного валика (2) последовательно беспроводным путем с помощью блока передачи (8), установленного на измерительном валике (2), и принимаются приемником (9). Технический результат заключается в возможности точного определения состояния контакта между конвейерной лентой и опорными валиками. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Пуленепробиваемые однонаправленные ленты/изделия с жесткой структурой и низким значением глубины отпечатка и способы их изготовления // 2627374

Изобретение относится к пуленепробиваемым волокнистым композитам и касается пуленепробиваемых однонаправленных лент или изделий с жесткой структурой и низким значением глубины отпечатка и способов их изготовления. Пуленепробиваемый волокнистый композит содержит множество смежных слоев на основе волокон, причем каждый слой на основе волокон содержит синтетические волокна с высоким модулем упругости при растяжении, характеризующиеся наличием поверхностей, которые, по меньшей мере, частично покрыты полимерным материалом, при этом указанные волокна преимущественно не содержат защитного покрытия волокон так, что указанный полимерный материал находится преимущественно в непосредственном взаимодействии с поверхностями волокон, при этом указанный волокнистый композит характеризуется значением динамического модуля упругости, которое превышает значение динамического модуля упругости сопоставимого волокнистого композита, характеризующегося наличием поверхностей волокон, которые преимущественно покрыты защитным покрытием волокон, при этом указанное защитное покрытие волокон расположено между поверхностями волокон и полимерным материалом. Описаны также способы изготовления пуленепробиваемого композита. Изобретение обеспечивает создание композитов с улучшенными свойствами устойчивости к воздействию пуль и осколков, в частности улучшенными значениями динамического модуля упругости, что коррелирует с низкой глубиной отпечатка композита. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл.

Система управления технологическим процессом, периферийное устройство для использования в ней (варианты) и способ планирования действий // 2637060

Изобретение относится к технологическим процессам. Периферийное устройство для использования в системе управления технологическим процессом содержит процессор; память; функциональный блок для инициализации запланированных действий и модуль планирования. Процессор получает введенное время и действие от главного устройства, подключенного через каналы передачи данных к периферийному устройству. Введенное время и действие указывает на запланированное время выполнения запланированного действия или последовательности действий. В запланированное время и без дополнительной передачи данных от главного устройства, автоматически выполняют запланированное действие или последовательность действий. Формируют состояние инициализации, которое передается на главное устройство, и состояние инициализации, которое сохраняется в локальной памяти периферийного устройства. Состояние инициализации указывает на выполнение процесса инициализации действия или последовательности действий. Сокращается время обмена данными. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для определения фрикционных характеристик материалов // 2638393

Изобретение относится к технике для определения физико-механических свойств сыпучих материалов, в частности их фрикционных характеристик. Заявленное устройство для определения фрикционных характеристик сыпучих материалов содержит корпус с приводом вращения вертикального вала регулируемой частоты, силоизмеритель, а также чашку и обойму, расположенные соосно, первая из которых соединена с валом, а вторая взаимодействует с силоизмерителем, при этом обойма свободно центрируется по чашке и выполнена с одной или несколькими неподвижными перегородками, расположенными вдоль ее оси. Технический результат - обеспечение точности результатов исследований фрикционных характеристик сыпучих материалов: коэффициента внутреннего трения покоя и коэффициента внутреннего трения движения одного сыпучего материала, коэффициента взаимного трения покоя и коэффициента трения движения разных сыпучих материалов, а также коэффициента трения покоя и коэффициента трения движения разных сыпучих материалов о различные жесткие материалы, а также упрощение конструкции устройства, а также обеспечение гарантированного сдвига и точного замера силы сдвига в зазоре между чашкой и обоймой за счет исключения при измерении неконтролируемого сдвига проб относительно обоймы и/или чашки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.