Компостирование ТБО на мусороперерабатывающих заводах

Для городов с большим количеством населения или для районов, объединяющих ряд небольших городов и сел, целесообразно создавать мусороперерабатывающие заводы (МПЗ) [4-9].

Основная задача МПЗ - обеззараживание ТБО и их переработка с выделением всех не компостируемых включений для дальнейшей утилизации, сжигания или складирования на полигонах. В связи с этим целесообразно создавать МПЗ в комплексе с полигонами не утилизируемых ТБО и мусоросжигательными заводами.

Как правило, на МПЗ применяют аэробный метод обезвреживания ТБО (компостирование), который может быть дополнен следующими технологиями:

- вывоз части ТБО на полигоны (ликвидационно - биологический метод);

- сжигание части ТБО на мусоросжигательных заводах (ликвидационно - термический метод);

- сжигание части ТБО на МСЗ с использованием полученного тепла (ути-лизационно - термический метод);

- термическая обработка ТБО без доступа воздуха (пиролиз) с утилизацией газов и других продуктов пиролиза (утилизационно - термический метод).

При использовании указанных выше технологий на МПЗ возможно по­лучение следующих ценных компонентов твердых бытовых отходов - черные и цветные металлы, стекло, пластмассы, сырье для картонных фабрик, продукты пиролиза, тепло и органические удобрения (компост) [4,8].

Принципиальная технологическая схема мусороперерабатывающего завода приведена на рисунке 4.13.

Мусороперерабатывающие заводы при всем разнообразии технологических и кон­структивных схем имеют оборудование для трех основных техноло­гических стадий, обеспечивающих законченный цикл обезврежи­вания ТБО: для приема и предварительной подготовки ТБО; био­термического аэробного компостирования; окончательной обработ­ки и складирования компоста. На комплексных заводах, кроме того, предусматривают сжигание или пиролиз отделившихся при предва­рительной и окончательной обработке ТБО не компостируемых фрак­ций.

Переработка ТБО на МПЗ включает следующие основные операции.

Вначале осуществляется технологическая подготовка ТБО. Прибывшие на МПЗ мусоровозы взвешивают и направляют в приемное отделение, представляющее собой закрытое помещение, оборудованное [7]:

- воротами с резиновыми уплотнителями для защиты окружающей среды от пыли, мух, крыс и запахов;

- приемными бункерами (два - три рабочих, один резервный) для обеспечения непрерывной подачи ТБО в дальнейшие технологические процессы при неравномерной разгрузке мусоровозов;

1 — кран-балка с грейферным ковшом; 2 — мусоровоз; 3 — приемный бункер для ТБО; 4 — дозирующий бункер; 5 — пластин­чатый питатель; 6 — подъемный кран с магнитной шайбой для металлолома; 7 — рольганг; 8 — магнитный сепаратор; 9 — бункер металлолома; 11 — вращающийся биотермический барабан; 12 — перемещающийся венти­лятор; 13 — котельная, работающая на биогазе; 14 — вытяжной вентилятор; 15 — штабеля компоста на площадке для дозревания; 16 — измельчитель компоста; 17 — грохот; 18 — автоприцеп (вагончик) для сбора отсева с грохота.

Рисунок 4.13 - Технологическая схема непрерывного компостирования ТБО с аэробным окислением органических отходов во вращающемся биотермическом барабане [8]

- мостовым краном с грейфером, обеспечивающим перегрузку ТБО из бункера в бункер, а также удаление негабаритных включений из бункеров;

- системами пожаротушения и освещения;

- системой влажного пылеподавления и водопроводом для мойки и дезинфекции бункеров;

- системой принудительной вытяжной вентиляции, обеспечивающейотрицательное давление в приемном отделении и подачу воздуха из приемного отделения в биобарабаны;

- рамами или постами подъездов, обеспечивающими безопасную разгрузку мусоровозов;

- системой непрерывного удаления ТБО из рабочих бункеров, обеспечивающей непрерывность подачи ТБО и дозировку;

- системой отделения крупногабаритных фракций, не поддающихся компостированию (изделия размером более 400 мм из дерева, картона, пластмассы, ветки, текстиль и металлолом).

Крупногабаритные фракции ТБО после сепарации на грохотах и извлечения черных металлов удаляют на полигон или мусоросжигательный завод, так как большая часть крупных фракций представлена изделиями из дерева, картона и текстиля.

В дальнейшем идет процесс обеззараживания ТБО в биотермических барабанах. После сепарации ТБО подают во вращающиеся биотермические барабаны (диаметр > 4 м, длина – 40 - 60 м), где в течение 2 - 3 дней происходит их обеззараживание. Температура в барабане достигает 60 - 75 °С, что обеспечивает обеззараживание обрабатываемых отходов путем уничтожения патогенной микрофлоры. Ускоренный биотермический процесс на начальной стадии компостирования осуществляется за счет перемешивания ТБО при вращении барабана (не менее 1000 оборотов в сутки) с соблюдением оптимальных условий процесса, приведенных выше.

Обязательным условием обеззараживания твердых бытовых отходов является их выдержка не менее 12 ч при температуре, губительной для патогенной микрофлоры. Этот процесс в зависимости от состава и крупности ТБО регулируется сроком их пребывания в биобарабане, скоростью вращения барабана, объемом вдуваемого воздуха и др.

В биобарабанах за 2 - 3 суток успевают завершиться первая и вторая фазы компостирования, т.е. разогрев ТБО сначала до температуры 30 - 35 °С мезофильной микрофлорой, а затем до температуры 60 - 70 °С термофильной микрофлорой, а также, что является главным, ускоренным обеззараживанием ТБО. Третья фаза уже проходит за пределами МПЗ на площадках компостирования. Таким образом, весь процесс дальнейшей механической переработки ТБО на МПЗ производится с обеззараженными твердыми отходами [4].

После обработки ТБО в биобарабанах изменяется его фракционный состав: фракции менее 20 мм уже составляют 60- 70 %; фракции 20 - 60 мм – 14 - 18 %; фракции 60 - 300 мм - 1,5 - 2 % и фракции 300 - 400 мм – 1 - 2 %, т.е. наблюдается существенное измельчение ТБО. Плотность изменяется от 190-230 кг/м³ вначале биобарабана до 700 кг/м³ после прохождения биобарабана при увеличении пористости компостируемой массы.

Затем производится цикл механической переработки.

Контрольная сортировка обеззараженных ТБО производится для очистки компоста от крупных фракций, которые не компостируются. Сортировку выполняют на сепараторах (барабанных грохотах) непрерывного действия с постоянной загрузкой и разгрузкой ТБО. Кроме этого, в процессе сортировки происходит дробление ТБО, что также имеет немаловажное значение для процесса компостирования.

Извлечение черных металлов происходит в трех узлах технологической линии [7]:

- до биобарабанов после сепарации, выделяющей самые крупные фракции (крупнее 400 мм), из ТБО извлекается до 50 - 60 % всего металла, попавшего в ТБО (это относительно чистый металл, который легко пакетируется);

- после биобарабанов, после сепараторов, освобождающих компост от крупных включений (250 - 400 мм), производится улавливание черных металлов из потока «крупных» фракций (крупнее 250 мм);

- после биобарабанов, после сепараторов происходит улавливание черных металлов из потока «мелких» фракций компоста (мельче 250 мм).

На современном уровне развития утилизационных технологий можно извлекать 90 - 95 % черного металла, входящего в твердые бытовые отходы. Черные металлы извлекают из ТБО с помощью подвесных электромагнитов, расположенных над конвейерной линией, перемещающей ТБО.

Важной стадией в процессе переработки является извлечение цветных металлов. Обычно ТБО содержат до 0,2 - 0,3 % цветных металлов, фракционный состав этих включений - менее 250 мм. Извлечение цветных металлов произ­водится после извлечения черных металлов в потоке обеззараженного ТБО, имеющего фракции менее 250 мм. Для извлечения цветных металлов под лентой конвейера, транспортирующего компост к сепараторам мелкого балласта (стекло, кости, камни, куски пластмассы, обувь и другие включения, прошедшие через ячейку сепаратора 250 мм), устанавливают многофазное индукторное электрическое устройство, создающее бегущее электромагнитное поле. Это переменное магнитное поле наводит на куски цветных металлов электродвижущую силу, вектор которой направлен перпендикулярно к оси движущейся ленты с ТБО. При прохождении ленты транспортера над сепаратором цветных металлов под действием бегущего электромагнитного поля куски цветных металлов перемещаются к краю ленты транспортера и сбрасываются с нее.

Извлекаются также балластные включения. Удаление балласта из компоста возможно двумя способами - баллистическим и пневматическим.

Баллистический способ осуществляется следующим образом. Разгоняют ленту конвейера, на которой лежит компост, и резко изменяют направление ее движения. Компост по инерции летит в том же направлении и сталкивается с отражающей вертикальной стенкой, установленной на пути полета компоста под углом 35 - 50° к вертикальной плоскости движения. Ударившись о стенку, компост падает в подставленный контейнер.

Пневматический способ осуществляют следующим образом. В шахту вертикального металлического короба сваливают компост, содержа­щий балласт. Встречный поток воздуха подхватывает легкие небольшие фракции компоста и уносит их в гидроциклон, где концентрируется обогащаемый материал. Более тяжелые фракции балласта преодолевают сопротивление вертикального воздушного потока и сваливаются в сборный контейнер, установленный у основания вертикальной шахты. Задавая в батарее таких сепараторов различные скорости витания, можно отбирать балласт различных размеров и массы.

После удаления балласта компост измельчают (размер частиц <10 мм) и направляют в специальную камеру, где, подхваченный сильной струей воздуха, он подбрасывается вверх и осаждается на горизонтальную ленту конвейера, движущуюся у дна камеры. Первыми падают самые тяжелые фракции, последними - пластинки пластмассовой пленки, раздробленной до размеров менее 1 см². В результате на движущейся ленте образуются два слоя - нижний, состоящий из тяжелых фракций компоста, и верхний, состоящий из легких фракций, представленных в основном кусочками пленки.

В конце движения конвейерной ленты установлен всасывающий «пылесос», который втягивает легкую пленку. «Тяжелый» компост, избавленный от пленки на 65 - 70 %, сбрасывается в приемные контейнеры и вывозится на площадки в штабеля дозревания компоста. В этих штабелях завершается его дозревание и компост становится ценным органическим удобрением.

По мере потребности компост из штабелей отправляют потребителям. Выделенный магнитными сепараторами черный металлолом поступает на пакетировочный пресс, а затем в виде спрессованных бло­ков на склад готовой продукции [7,8].