Способ переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье
METHOD FOR PROCESSING MUNICIPAL SOLID WASTE INTO SECONDARY RAW MATERIALS

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для переработки, сортировки и дезинфекции твердых бытовых отходов (ТБО), в том числе и в комплексной переработке захоронений ТБО.
Известен способ изготовления топливных брикетов из твердых бытовых отходов (Патент RU №2567861, заявл. 18.04.2014, опубл. 10.11.2015 г. Бюл. №31, кл. C10L 5/46 (2006.01)). Способ включает сортировку ТБО с выделением горючей массы, измельчение выделенной из ТБО горючей массы, сушку, подогрев измельченного материала, формирование из измельченного материала гранул, при этом сортировка исходных ТБО с выделением горючей массы осуществляется гидрохимическим способом, измельчению подвергается масса с влажностью 40 - 55%, подогрев массы осуществляется в интервале температур 550-1000°С, энергообеспечение производства топливных брикетов производится полностью за счет скрытой внутренней энергии горючей массы ТБО, в качестве связующего при формировании брикетов используется смолистый конденсат, выделенный из газообразных продуктов термического распада горючей массы, нагретой до температуры 550 - 1000°С.
Недостатками аналога являются малоэффективный процесс сортировки в форме сухого механического рассеивания твердых бытовых отходов, необходимость в двойном процессе измельчения, а также относительно невысокая теплотворность топливных гранул.
Известен также способ производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов (Патент RU №2405027, заявл. 10.08.2010, опубл. 27.11.2010 г. Бюл. №33, кл. C10L 5/48 (2006.01)). Способ заключается в том, что на первом этапе осуществляют сортировку промышленных и бытовых отходов на три группы: первая группа содержит крупногабаритные металлические объекты, шнуры и опасные вещества, которые удаляются из общей массы исходных объектов для изготовления твердого топлива и впоследствии утилизируются; вторая группа содержит крупногабаритные промышленные и бытовые отходы; третья группа содержит отходы, которые по габаритным размерам меньше 150 мм; на втором этапе осуществляют первый этап обработки промышленных и бытовых отходов для уменьшения их габаритных размеров менее 150 мм, при этом отходы второй группы помещают в шнековую дробилку; на третьем этапе осуществляют второй этап обработки промышленных и бытовых отходов, в процессе которого отходы второй и третьей групп попадают в горизонтальную установку разбивания для уменьшения их объема; на четвертом этапе в полученные в горизонтальной установке разбивания отходы добавляют известь, затем осуществляют формовку круглых брикетов при высоких давлении и температуре, сушку полученных круглых брикетов с образованием конечного продукта диаметром 15-30 мм, длинной 30-259 мм, калорийностью свыше 6000 ккал/кг и температурой горения свыше 1100°С.
Недостатками данного способа являются осуществление предварительной сортировки ТБО без экологической обработки, использование высокого давления и температуры для формирования брикетов, приводящее к выделению токсичных газов, значительно ухудшая экологическую обстановку, а также пористая структура брикетов, за счет которой происходит поглощение влаги и нарушение целостности брикетов при транспортировке и хранении.
Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существующих признаков относится способ переработки твердых бытовых отходов в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера (Патента RU №2479622, заявл. 14.03.2012 опубл. 20.04.2013 г. Бюл. №11, кл. C10L 5/46(2006.01)). Способ включает сортировку исходных ТБО таким образом, что вначале отсеивают такие негорючие фракции, как элементы питания, камни, осколки стекла и фаянса, затем извлекают вторичные материалы, в том числе черные и цветные металлы, а оставшуюся массу предварительно измельчают до фракции 50-100 мм, сушат до влажности 5 - 10% и затем измельчают до фракции 8-10 мм, после чего измельченное сырье подогревают до 160-200°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул. Недостатками вышеописанного изобретения, устраняемыми заявляемой полезной моделью, являются предварительная сортировка негорючих материалов без экологической обработки, неоднократная сушка и обработка оставшейся массы ТБО при низких температурах, что значительно повышает время сушки, сложность конструкции, выражающаяся в необходимости применения дополнительного оборудования для измельчения ТБО, а также повышенное выделение вредных газов при применении дополнительной экструзии, что в значительной мере ухудшает экологическую обстановку.
Анализ известных решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость создания экологических способов переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье для промышленного производства.
Технический результат изобретения заключается в снижении капитальных эксплуатационных затрат на переработку твердых бытовых отходов во вторичное сырье.
Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата в способе переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье, включающем измельчение отходов, сушку, дальнейшую прессовку, которые осуществляются без предварительной сортировки во вращающемся сушильном барабане, установленном с возможностью регулирования скорости вращения и оснащенном цилиндрическими катками, которые за счет вращения обеспечивают перемешивание, измельчение, резание, дробление и прессование твердых бытовых отходов при воздействии теплоносителя с регулируемой температурой 100-500°С, направляя при этом сухие измельченные легкие фракции воздушным потоком в камеру сгорания, увеличивая коэффициент полезного действия процесса, а остальные фракции впрессовывают в термопластические отходы, закапсулированные с остатками более легких фракций по возрастанию удельного веса.
Предлагаемый способ представлен на технологической схеме и осуществляется с использованием устройства, содержащим подъемный механизм 1 с конвейером 2 и транспортером 3, обеспечивающим загрузку ТБО в сушильный барабан 4. Устройство включает вентилятор 5 камеры сгорания 6. Сушильный барабан 4 оснащен цилиндрическими катками 7. Посредством воздуховода 8 образованный пар в процессе переработки ТБО подается в конденсатор 9. Кроме того устройство оснащено вытяжным вентилятором 10, циклоном 11, дозаторами 12 для складирования и отборщиком тяжелых фракций 13.
Пример осуществления способа.
Переработка ТБО производится без предварительной сортировки, происходит загрузка ТБО в модуль, где сушка, перемешивание, прессование и измельчение осуществляется при регулируемой температуре 100-500ºС в сушильном барабане с вращающимися цилиндрическими катками (барабанами), которые осуществляют перемешивание, дробление, прессовку бытовых отходов, а также капсулирование измельченного ТБО, причем при сушке в указанном температурном диапазоне выделяется пар, который в дальнейшем дезинфицирует отходы и подается с помощью воздушного потока на конденсатор, где и оседает в виде дистиллированной воды. Оставшиеся от прессования и капсулирования сухие измельченные легкие фракции (бумага, пищевые отходы, ткань, кожа и т.д.) и отработанный теплоноситель подаются воздушным потоком в камеру сгорания, что повышает коэффициент полезного действия, при этом вытяжной вентилятор модуля более мощным воздушным потоком выносит в циклон по возрастанию удельного веса остальные фракции термопластичных отходов, прессованных и закапсулированных с остатками более легких фракций ТБО.
Технологический процесс с использованием устройства осуществляется следующим образом. Бытовые отходы загружают на подъемный механизм 1, конвейером 2 подают на транспортер 3 и загружают в сушильный барабан 4. Одновременно включается вентилятор 5 камеры сгорания 6. Сушильный барабан 4 начинает вращаться, скорость вращения регулируется, бытовые отходы начинают перемешиваться, измельчаться, резаться, дробиться, прессоваться цилиндрическими катками 7. Под воздействием теплоносителя происходит сушка и выпаривание воды из бытовых отходов. Пар, образующийся от нагрева полученной воды теплоносителем до 100-500°С подается под действием воздушного потока от вентилятора 5 по воздуховоду 8 в конденсатор 9, где преобразуется в дистиллированную воду, одновременно дезинфицируя бытовые отходы.
Сушка ТБО при температуре 100-500°С необходима для того, чтобы удалить из бытовых отходов влагу и продезинфицировать их. Выбранный температурный интервал в предлагаемом изобретении обосновывается тем, что в зависимости от состава и влажности поступивших твердых бытовых отходов происходит регулирование скорости сортировки и измельчения при осуществлении процесса переработки.
После окончания сушки до 2-3% влажности и прессования измельченного ТБО с термопластичными пластмассами, остатки измельченных легких фракций (бумага, кожа, кости, ткань) подают отработанным теплоносителем по воздуховоду 8 в камеру топки 6, где сгорают, повышая коэффициент полезного действия Оставшиеся фракции MOD-материала (the Material Obtained from Debris), представляющие собой измельченные отходы ТБО, впрессованные в термопластические отходы (полиэтилен, пластмассы и т.д.), подаются вращающимся сушильным барабаном 4 к выходу. Включается основный мощный вытяжной вентилятор 10 и выносит оставшиеся фракции в циклон 11 и в дозаторы 12 для складирования, тяжелые фракции при этом попадают в отборщик тяжелых фракций 13.
По сравнению с прототипом, предложенный способ переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье позволит значительно снизить капитальные эксплуатационные затраты на переработку твердых бытовых отходов с обеспечением благоприятной экологической обстановки.