Гидросепаратор твёрдых бытовых отходов (ТБО) для сепарации ТБО в проходящем через аппарат потоке воды
HYDROSEPARATOR OF SOLID DOMESTIC WASTES (SDW) FOR SEPARATION OF SDW IN WATER FLOW PASSING THROUGH APPARATUS

Изобретение относится к области техники для коммунального хозяйства и может использовано для разделения (сепарации) ТБО с пригородную свалок и полигонов на гидросепараторах Жарвина с целью:
а) разделение ТБО старых свалок и полигонов на группы однотипных материалов, удобных для переработки и вторичного использования.
б) ликвидация этих свалок и полигонов, освобождение земель из-под них для продуктивного использования.
Изобретение позволяет повысить эффективность сепарации ТБО многолетних полигонов и старых свалок за счет разделения дезинтегрированных фрагментов ТБО по скорости их осаждения в проходящем вдоль гидросепаратора потоке воды, не отравляя при этом диаксинами и фуранами воздушный бассейн вокруг Заводов для сепарации, переработки и вторичного использования ТБО, так как процесс переработки ТБО не применяет мусоросжигание. Процесс сепарации не загрязняет продуктами разложения ТБО сточные воды, выводимые из технологического процесса, так как использует глубокую очистку технологической воды.
Уровень техники. Известны устройства, например, «Установка для мойки зернового материала, гидросепаратор, для отделения примесей и способ отделения примесей от зернового материала», патент RU 2161070 С, Заявка: 99118061/13, от 17.08.1999, дата начала отсчета срока действия патента: 17.08.1999, опубликовано: 27.12.2000, Бюл. №36, Заявитель: Государственное предприятие "Красноярский машиностроительный завод".
Изобретение относится преимущественно к пищевой промышленности, в частности к мойке зерна и его очистке от примесей при подготовке для выпечки хлебобулочных изделий из диспергированного зерна. Установка для мойки зернового материала содержит моечную ванну с наклонным дном, шнек, установленный над дном, средство для подачи обрабатываемого материала в виде распределительной решетки. Над ванной под распределительной решеткой установлен первый гидросепаратор со средством для подачи разделительной жидкости, под его сливом размещен второй гидросепаратор, и его слив направлен противоположно сливу первого гидросепаратора. В первом гидросепараторе зерновой материал через распределительную решетку поступает в зону турбулизированного нисходящего потока, где перемешивается струями разделительной жидкости, более крупные частицы оседают на решето, а более мелкие проваливаются в донную полость
В установке для мойки зернового материала, содержащей моечную ванну с наклонным дном в виде части цилиндрической поверхности с разгрузочным окном в верхней части дна и по крайней мере с одним сливным окном, шнек, установленный над дном между разгрузочным окном и противолежащей ему торцевой стенкой ванны, привод шнека, средство для подачи обрабатываемого материала, установленный над ванной под средством для подачи обрабатываемого материала, первый гидросепаратор со средством для подачи разделительной жидкости, снабженный корпусом со сливом, и размещенный под его сливом второй гидросепаратор, снабженный корпусом со сливом, новым является то, что в отличие от прототипа второй гидросепаратор установлен таким образом, что его слив направлен противоположно сливу первого гидросепаратора.
Рассматривая прототип, (по патенту RU 2161070 С) нужно отметить, что он хотя и относительно близко подходит по внешним критериям устройства к гидросепаратору, представленному по заявке авторов, но содержит ряд принципиальных конструктивных особенностей, делающих его не приемлемым для целей настоящего изобретения.
Во-первых, нам нужно разделить поступающие на гидросепаратор ТБО на пять групп родственных материалов, для удобства и технологической осуществимости их дальнейшей переработки, а в прототипе материал разделяется только на две части: зерно и его загрязнители. Даже камешки и мякина не отделяются друг от друга, так как целью прототипа является только очистка зерна от загрязняющих включений. Это неприемлемо для целей настоящего изобретения. Поэтому в предлагаемом авторами гидросепараторе последовательно оседающие в гидросепараторе или всплывающие в нем в силу различной плотности компоненты ТБО распределяются на пять фракций и выносятся двумя придонными транспортерами, задним и левым, магнитным сепаратором, выделяющим магнитные материалы, поступающие с заднего придонного транспортера, а также правым транспортером, принимающим биосоставляющие ТБО, после их вычерпывания нижним вычерпывателем; пленочные и другие пластиковые составляющие ТБО, удаляемые из ванны верхним вычерпывателем, отделяются от случайно попавших в эту фракцию биосоставляющиех ТБО электростатическим сепаратором, разделяющим эти фракции по их электростатическим свойствам.
Во-вторых, крупная фракция материала (зерно), удаляется из прототипа шнеком, что не приемлемо для наших целей устройства, и в заявляемом гидросепараторе наиболее тяжелые фракции удаляются из аппарата цепным пластинчатым транспортером, чтобы осевшие на него ТБО распределились по поверхности магнитного сепаратора равномерно, и этим повышается эффективность разделения поступающего на него магнитного и немагнитного материала.
В третьих, в патентуемом гидросепараторе уровень жидкой фазы регулируется датчиком уровня 11, см. Фиг. 1, и регулятором уровня жидкости 12 в аппарате, а также регулятором скорости, на чертеже не показан, прохождения технологической воды вдоль гидросепаратора, а в прототипе это не применяется, так как роль регулятора уровня жидкости и удаления легких фракций играет трубка перелива. Это требует избыточной подачи воды в прототип, что неприемлемо для патентуемого аппарата, так как у него скорость прохождения воды в аппарате является определяемым фактором технологического процесса, и строго регулируется подающей воду в аппарат и выводящей из аппарата воду аппаратурой.
В четвертых, в прототипе применяется два гидросепаратора, различных по конструкции, а патентуемый гидросепаратор все технологические функции выполняет в единственном числе.
И главное, прототип не использует проходящий вдоль аппарата поток воды, а гидросепарация осуществляется в основном с помощью вертикального перемещения водных потоков, зерна и его загрязнителей, а в патентуемом гидросепараторе оседание с разной скоростью ТБО различной плотности происходит в проходящем горизонтально вдоль аппарата потоке воды, и это основа технологического процесса гидросепарации и определяющая парадигма конструкции.
Сущность изобретения состоит в том, что различные фракции ТБО резко отличающиеся по плотности, имеющие различную скорость осаждения в проходящем вдоль гидросепаратора от загрузки к выгрузке потоке воды, а также имеющие различные магнитные и электростатические свойства фракций ТБО, разделяются (сепарируются) в патентуемом изобретении с помощью описанных ниже устройств.
Главными составными частями патентуемого гидросепаратора являются: (см. фиг. 1): подъемник скиповый 1, дезинтегратор 2, устройство загрузочное 3, ванна гидросепаратора 4, транспортер задний 5 и транспортер левый 6, транспортер правый 7, вычерпыватель верхний 8 и вычерпыватель нижний 9, сепаратор магнитный 10, дробилка щековая 11, датчик уровня 12, регулятор уровня 13
Загрузка дезинтегрированных на примерно равные по площади фрагменты ТБО осуществляется устройством загрузочным 3 сверху посередине аппарата. Перемещаясь вместе с потоком воды, фрагменты ТБО тонут в проходящем потоке воды с различной скоростью. Самые тяжелые (черные и цветные металлы, камни, кирпичи, куски бетона и прочий тяжелый строительный мусор) тонут первыми и оседают на расположенный на дне транспортер задний 5, который выносит их наверх в заднюю часть аппарата на поверхность сепаратора магнитного 9. Магнитные материалы притягиваются к поверхности сепаратора магнитного 10 и уходят в одну сторону, а немагнитные соскальзывают в другую сторону и доставляются в дробилку щековую 11, где камни, кирпичи, тяжелый строительный мусор дробятся на более мелкие фрагменты, и, попадая на виброгрохот, уходят в подрешетку. Они затем используются вторично, в основном, как наполнители. Цветные металлы сминаются в щековой дробилке 11 не измельчаясь, и не проходят через ячейки виброгрохота, выделяясь в отдельную группу весьма ценных материалов.
Более легкие материалы (плотные пластмассы, стекло, керамика, куски плотной резины и т.д.), поступая из загрузочного устройства 3 на сепарацию в поток проходящей через аппарат воды, тонут в потоке несколько медленнее, и оседают на транспортер левый 6. Они поднимаются со дна на левую сторону сепаратора в небольшом количестве, и дальше их удобно сортировать ручной разборкой или робототехникой.
Полиэтиленовые фрагменты, поликарбонатные части изделий, и т.п. не тонут в воде. Они плывут по поверхности потока к выгрузке, и удаляются из гидросепаратора вычерпывателем верхним 8, чтобы затем поступить, после электростатического сепаратора (на чертеже не показан) на термопереработку. Биоматериалы (бумага, картон, фрагменты дерева, ткани и т.д.) размокшие еще при многолетнем нахождении на свалке или полигоне, приобретают свойства деревянного топляка, т.е. они не тонут и не всплывают полностью, а витают между дном и поверхностью. Их удаляют из гидросепаратора вычерпывателем нижним 9, и размещают на правостороннем транспортере 7, чтобы после доочистки на электростатическом сепараторе использовать в качестве биоудобрений, после обеззараживания в термобарабанах и дозревания в буртах, а также кондиционирования высококачественными минеральными и органическими добавками.
Вычерпыватель нижний 9, представляет собой конструкцию, напоминающую невод, конечно более короткий и выполненный из металлических элементов, функционирующий, в основном, в отличие от невода, в вертикальной плоскости. Основными частями вычерпывателя нижнего 9 являются верхнее и нижнее крылья с устройством типа кошеля в центре между ними. Вычерпыватель нижний 9 движется в направляющих, задающих траекторию его хода, с которыми связан удерживающими шипами. Направляющие и шипы позволяют вычерпывателю 9, при своем поступательном движении, подныривать под плывущие выше пластиковые пленки, тем самым отделяя их от биоматериалов ТБО. Дальнейшее движение верхнего крыла вычерпывателя 9 вперед и вниз, определяемое геометрией направляющих, позволяют вычерпывателю нижнему 9 захватывать витающие в передней части гидросепаратора биоматериалы. Вначале направляющие вычерпывателя нижнего 9 направляют верхнее его крыло в плоскость раздела слоев пластиковых пленок и биоматериалов ТБО, затем при своем движении верхнее крыло огибает область сосредоточения биосоставляющих ТБО и становится как бы нижним крылом вычерпывателя 9, а центральная его часть, т.е. кошель, захватывает очередную порцию биосоставляющих ТБО. При означенном движении вычерпывателя нижнего 9, его второе крыло становится как бы верхним, а порция биосоставляющих ТБО полностью захватывается вычерпывателем нижним 9. Правый борт ванны на ширине вычерпывателя нижнего 9 выполняется наклонным под углом, для удобства удаления биоматериалов ТБО из ванны 4 на транспортер правый 7. Захватывающее движение вычерпывателю нижнему 9 задает тянуще - толкающий механизм (на чертеже не показан). Когда верхнее и нижнее крылья вычерпывателя нижнего 9 подойдут к выходу из ванны 4, его движение перестраивается; захватывающее движение прекращается, а вступает в действие выдергивающее движение с помощью выдергивающего механизма (на чертеже не показан). Пластины, создающие поверхность крыльев вычерпывателю нижнему 9 имеют обечайки с закрепленными на них прочными сетками, для того, чтобы отделять технологическую воду от выносимых на правый транспортер биоматериалов ТБО и не заливать его и обслуживающую площадку гидросепаратора.
Так порция биосоставляющих ТБО удаляется из ванны 4 и поступает на транспортер правый 7. После этого цикл захвата и удаления биосоставляющих ТБО вычерпывателем нижним 9 из передней части ванны 4 повторяется.
Нужно отметить, что процесс отделения биоматериалов, составляющих до 40% объема ТБО, от слоя плывущих по поверхности воды пластмасс, наиболее вредоносной части ТБО, является кульминацией процесса сепарации ТБО и определенная сложность вычерпывателя нижнего 9, оправдывается его важной функцией.
Изобретение позволяет сепарировать, переработать и вторично использовать миллиарды тонн ресурсных веществ, накопленных по России в виде твердых бытовых отходов, (всего в России накоплено 85 млрд. тонн отходов), ликвидировать все полигоны и свалки, ввести в хозяйственный оборот миллионы гектаров испорченных сгнившими бытовыми отходами ценных пригородных земель. Устройство, описанное в настоящем изобретении, работает по системе «ноль отходов».