СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СМЕШАННЫХ ОТХОДОВ В ПОЛЕЗНЫЕ ПРОДУКТЫ
METHOD FOR INTEGRATED PROCESSING OF MIXED WASTES INTO USEFUL PRODUCTS

Изобретение относится к области переработки смешанных отходов в полезные продукты и может быть использовано на организованных мусороперерабатывающих производственных площадках, оборудованных для переработки жидких и твердых отходов с получением полезных продуктов.
Отходы в настоящее время представляют собой одну из ведущих экологических проблем во всем мире. Переработка отходов, с возможностью использования их энергетического потенциала, без нанесения экологического ущерба окружающей среде, представляет собой сложную энерготехнологическую проблему.
Существует большое количество способов для переработки разных органических и неорганических отходов в полезные продукты, в частности, RU №2421288 C1, оп. 2006 г, (исходное сырье - осадки сточных вод); RU №2446112 С2, оп. 2012 г. (сырье - сточные воды и органический мусор); RU №2484024 С2, оп.10.06.2013 г. (сырье - осадки сточных вод, грунт загрязненный тяжелыми металлами и нефтепродуктами, дробленые отходы строительства и сноса); RU №2497784 С1, оп. 10.11.2013 г. (сырье - илы станций водоподготовки); RU №2549719 С1, оп. 2015 г. (отходы сельскохозяйственного производства); RU 2595172 С1, оп. 2016 г. (сырье - буровые шламы); RU №2647918 С1, оп. 2017 г. (сырье - птичий помет); RU №2688536 С1, оп. 21.05.2019 г. (золошлаковые, нефтесодержащие отходы и осадки сточных вод); RU №2690557 С1, оп. 04.06.2019 г (сырье - грунтовые и древесные отходы IV-V классов опасности); RU №2702708 С1, оп. 09.10.2019 г. (сырье - малоопасные почвогрунты); RU №2703809 С1, оп. 22.10.2019 г. (сырье - промышленные отходы, загрязненные нефтепродуктами).
Общим недостатком вышеуказанных способов переработки отходов является то, что они осуществляют утилизацию только от одного до максимума трех видов сырья, и не более, а результатом переработки являются, в основном, технические почвогрунты.
Также известен способ обеззараживания, обезвреживания и переработки отходов в полезные продукты, технологическая линия которого включает многоэтапную утилизацию исходного сырья, содержащего осадки сточных вод, грунт от вскрышных работ, загрязненный тяжелыми металлами и нефтепродуктами, дробленные отходы строительства и сноса. В качестве полезных продуктов по указанному способу получают гуминовые и грунтовые удобрения, искусственную биологическую почву и искусственный, дисперсный, технический почвогрунт (RU, №2484024 С2, CO2F 11/02, оп. 2013 г.).
Указанный способ решает задачи дезинфекции и дегельминтизации отходов с получением в конечном итоге почвовостанавливающих удобрений и почвогрунтов. Однако способ расходный, т.к. в процессе переработки используют огромное количество химических реагентов (гидрат окиси калия или натрия, соли сернокислого цинка, низинный торф) и энергозатратный, что обусловлено использованием электроплазменной установки и высокоскоростного диссольвера (гомогенизатор-диспергатор).
Наиболее близкими по технической сущности и принят заявителем в качестве прототипа, является известный способ комплексной переработки смешанных отходов в полезные продукты (RU, №2279934 C1, В09В 3/00, оп. 20.07.2006 г.)
В указанном способе переработке подвергают смешанные отходы, содержащие твердые отходы, как бытовые, строительный мусор и отходы промышленного производства. Способ включает приемку, экспресс-анализ на выявление опасных отходов, разделение на четыре потока, при этом I поток включает крупной фракцию отходов, II поток - мелкую часть отходов I потока и фрагменты среднего размера, III поток - фрагменты с размерами менее чем фрагменты II потока, а IV поток - мелкую фракцию размерами до 1 см. Далее осуществляют в каждом потоке отдельную переработку отходов с получением полезных и вторичных продуктов, последние из которых одних потоков используют в качестве компонентов в переработке в других потоках. Технология переработки отходов в каждом потоке многостадийная и включает: мойку, дезинфекцию, дегельминтизацию, отделение черных и цветных металлов, сортировку, измельчение, объединение потоков, обработку химическими реагентами, пульпообразование, выделение минеральной части, активацию электромагнитным полем, обезвоживание и гранулирование.
Однако указанный способ сложный, длительный, экономически затратный по электроэнергии и по использованию многочисленных химических реагентов. Кроме того, способ ограничен возможностями использования, поскольку позволяет осуществить переработку только 3-х видов твердых отходов.
Задачами и техническими результатами предлагаемого изобретения являются создание простого способа переработки как твердых, так и жидких отходов, а также способа более экономичного в части электропотребления и по использованию эффективных и не дорогих химических материалов, а использование приема рекуперации полезных и вторичных продуктов переработки отходов в том или ином потоке переработки позволяет получить как серию почвогрунтов, так и побочного сырья, качество которых позволяет широко использовать в хозяйственных целях.
Указанные результаты достигаются тем, что в известном способе комплексной переработки смешанных отходов в полезные продукты, который включает приемку, экспресс-анализ, разделение отходов на потоки, переработку отходов в каждом отдельном потоке, получая при этом полезные и вторичные продукты, последние из которых одних потоков используют в качестве компонентов в переработке отходов в других потоках, в предложенном способе переработке подвергают как твердые, так и жидкие отходы, разделяют отходы на пять потоков, а полезные продукты так же, как и вторичные продукты, одних потоков используют в качестве компонентов при переработке потоков в других потоках, причем, при переработке отходов по первому потоку, вначале проводят осреднение исходных отходов, при этом в смесь отходов добавляют песок, и вторичные продукты в виде отсева мелкой фракции грунта III-IV класса опасности со второго потока и в виде мелкой фракции дробленого строительного отхода с пятого потока, а затем в осредненную смесь вводят золошлаковые отходы, связующие и сорбирующие реагенты, осуществляют отверждение, дробление и выдержку полученного полезного продукта, по второму потоку, вначале проводят просеивание с выделением грунта IV-V классов опасности, а затем выделенный грунт смешивают с сорбирующим реагентом, добавляют вторичный продукт в виде мелкой фракции дробленого строительного отхода с пятого потока, получая при этом полезный продукт, по третьему потоку, вначале осуществляют смешивание отходов с связующим и сорбирующим реагентами, добавляют вторичный продукт в виде измельченных древесно-растительных отходов с четвертого потока, проводят сепарацию с выделением крупных включений, а затем осуществляют сушку смеси, измельчение и гранулирование, получая при этом побочное сырье, по четвертому потоку, вначале осуществляют дробление с измельчением, а затем измельченную смесь смешивают с полученными готовыми продуктами в виде биокомпонента с третьего потока и в виде универсального грунта со второго потока, получая при этом полезный продукт, по пятому потоку, вначале осуществляют сортировку с выделением побочного сырья, а затем в оставшиеся отходы добавляют вторичные продукты в виде просеянного грунта крупной фракции со второго потока, вторичный продукт в виде крупных гранул, полученный после сушки и измельчения отходов с третьего потока, и древесно-растительные отходы III кл. опасности с четвертого потока, и далее осуществляют дробление смеси, получая при этом побочное сырье.
Также отличиями является то, что исходные отходы разделяют на потоки по свойствам, компонентному составу и происхождению и что по первому потоку перерабатывают жидкие и пастообразные отходы, содержащие углеводороды, отходы добычи и переработки полезных ископаемых и золосодержащие отходы, по второму - сыпучие отходы, содержащие много кремнезема и неорганических веществ, по третьему - пастообразные отходы, в виде осадков сточных вод, ила и навоза, по четвертому - отходы сельского хозяйства и древесно-растительные отходы, по пятому - крупнодисперсные отходы, образующиеся при демонтаже сооружений. Кроме того, в качестве связующих реагентов используют негашеную известь и цемент, а в качестве сорбирующего реагента - «Глауконит-К».
Предлагаемый способ комплексной переработки смешанных отходов в полезные продукты реализуется следующим способом.
Переработку отходов проводят на подготовленном земельном участке (производственная площадка), разделенном на несколько технологических площадок, на которых размещают техническое оборудование, предназначенное для выполнения заданных технологических процессов и операций для получения полезных и вторичных продуктов. Производственную площадку выбирают с учетом аэроклиматической характеристики, рельефа местности, закономерностей распространения промышленных выбросов в атмосфере, с подветренной стороны по отношению к жилым и рекреационным зонам.
Смешанные отходы доставляют на площадку переработки автосамосвалами, а осадки сточных вод и свежий навоз привозят илососными машинами, оборудованными мобильными вакуумными устройствами. При приемке отходов на площадке осуществляют контроль массы (объема) принимаемых отходов, и проводят входной радиологический контроль дозиметром - радиометром ДРБП-03. Отходы грунта III, IV и V классов опасности складируют раздельно в разные штабели. На площадке имеются склады для хранения химических материалов, используемых при переработке отходов («Глауконит-К», цемент, известь) и технической воды. Кроме того, на площадке осуществляют мойку колес грузового транспорта и смонтированы системы дренажа и аккумулирования поверхностного стока.
Сыпучие отходы и другие инертные материалы помещают в специально складские объекты - штабели, а жидкие и пастообразные отходы с высокой влажностью складируют в стальные контейнеры или в специальный механизированный склад с подвижным полом. Для накопления вторичных продуктов, получаемых в процессе комплексной переработки отходов, используют специальные бункеры - накопители.
Отходы разделяют на потоки по свойствам, компонентному составу и происхождению. По первому потоку перерабатывают золосодержащие отходы, а также и жидкие и пастообразные, которые образуются при добыче полезных ископаемых и содержат углеводороды; по второму - сыпучие отходы грунта, которые образуются при проведении вскрышных работ и содержат много кремнезема и других неорганических веществ; по третьему - пастообразные отходы, которые образуются в результате жизнедеятельности человека и животных (ил, навоз) и осадки сточных вод (ОСВ); по четвертому - древесно-растительные отходы (твердые дисперсные отходы растительного происхождения, содержащие природные полимеры, как целлюлозу и лигнин); по пятому - строительные отходы (крупнодисперсные отходы, образующиеся при демонтаже сооружений).
К примеру реализации заявленного способа, дополнительно представлено графическое изображение технологического процесса комплексной переработки смешанных отходов в виде структурной схемы (рис. 1), имеющее информационное сопровождение способа в целом и в каждом из потоков.
В качестве полезных продуктов по предлагаемому способу получают серию техногрунтов, которые имеют разные оценочные показатели, обуславливающие область их применения. Получаемые техногрунты сертифицированы по ГОСТу и имеют торговую марку, так, техногрунт, полученный с первого потока имеет марку «ЭТГ-Т1», со второго - «ЭТГ-Т2», с четвертого - «ЭТГ-Б». Основные характеристики полезных продуктов в виде техногрунтов представлены в таблицах 1 и 2.
Кроме производимых техногрунтов в процессе комплексной утилизации отходов, получают побочное сырье, в частности, с третьего потока в виде гранулированного биокомпонента, а с пятого потока получают щебень, лом черных и цветных металлов, бой железобетонных изделий, лом кирпичной кладки и полимерное сырье.
При переработке отходов по первому потоку вначале проводят осреднение исходных отходов, исключая при этом золошлаковые отходы. Для чего в смесь добавляют песок, вторичные продукты в виде мелкой фракции отсева грунта III-IV класса опасности, и мелкой фракции дробленого строительного отхода со второго и пятого потоков соответственно. Перемешивание производят непосредственно на участке временного накопления отходов в стальных контейнерах ковшом экскаватора. Осреднение проводят с целью снижения влажности и приведение отходов к однородному состоянию. В усредненные отходы добавляют золошлаковые отходы, реагенты в виде цемента, негашеной извести и сорбирующий реагент «Глауконит-К» (минерал из группы алюмосиликатов по ТУ 20.14.71-002-36700285-2-19). Количество вносимых реагентов зависит от исходного содержания углеводородов в перерабатываемых отходах, а количество сорбента «Глауконит-К» определяют опытным путем по значению интегральной токсичности водной вытяжки получаемого техногрунта в соответствии с ПНД Ф Т14.1:2:3:4.11-2004. В случае если значение интегральной токсичности водной вытяжки исходной смеси отходов не превышает 20, сорбирующий материал не добавляют.
Смешивание компонентов производят в двухвальном смесителе, позволяющим получить смесь высокого качества по степени однородности. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при получении полезного продукта по первому потоку представлены в таблице 3. Время смешивания компонентов в грунтосмесителе не менее одной минуты. Далее проводят отверждение смеси, которое проходит от двух до 2 до 4-х часов, после чего грунтосмесь выдерживают еще не менее двух суток. Отвердевшую грунтосмесь подвергают дроблению на экскаваторе с просеивающим ковшом, который позволяет получить сыпучий гранулометрический материал. После дробления почвогрунт выдерживают на воздухе в течение не менее двух суток, в результате чего происходит его дозревание.
Полученный полезный продукт с первого потока в виде технического почвогрунта и с торговой маркой «ЭТГ-Т1» применяют по назначению, в частности для рекультивации полигонов и прочих объектов размещения отходов (шламовых амбаров и т.д.) в том числе несанкционированных. Кроме того, применяют для вертикальной планировки и рекультивации карьеров, горных выработок, отсыпки кустовых площадок и межпромысловых дорог, а также других объектов, расположенных на землях промышленного назначения.
При переработке отходов по второму потоку проводят просеивание грунта с выделением из нее вторичного продукта в виде грунта крупной фракции и грунта III-IV кл. опасности. Оставшийся грунт фракция IV-V кл. опасности смешивают с компонентами в виде сорбирующего компонента «Глауконит-К» и с вторичным продуктом в виде мелкой фракции (меньше 20 мм) дробленого строительного отхода с пятого потока. Перемешивание полученной смеси осуществляют в специальных грунтосмесительных установках до получения высокого качества по однородности.
Количество сорбента «Глауконит-К» так же, как и по первому потоку, определяют опытным путем по значению интегральной токсичности водной вытяжки получаемого технического универсального почвогрунта в соответствии с ПНД ФТ14.1:2:4.10-2004. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при получении полезного продукта по второму потоку представлены в таблице 3.
Почвогрунт со второго потока с торговой маркой «ЭТГ-Т2» применяют для технической рекультивации оврагов, карьеров, выемок или при вертикальной планировке и поднятии уровня почвенного покрова, а также при разных землеустроительных работах по реконструкции и обустройству территорий.
При переработке отходов по третьему потоку вначале осуществляют смешивание отходов со связующим и сорбирующим реагентами, добавляют вторичный продукт в виде измельченных древесно-растительных отходов с четвертого потока, проводят сепарацию с выделением крупных включений (засор), а затем осуществляют сушку смеси, измельчение и гранулирование, получая при этом побочное сырье в виде биокомпонента, используемого для получения биологического почвогрунта с маркой «ЭТГ-Б». Количество связующего и сорбирующего реагентов определяют экспериментально-опытным путем с корректировкой по рецептуре получаемого полезного продукта марки «ЭТГ-Б».
При переработке отходов по четвертому потоку при переработке отходов по четвертому потоку, вначале осуществляют дробление с измельчением, а затем измельченную смесь смешивают с полученными готовыми продуктами в виде биокомпонента с третьего потока и в виде универсального грунта со второго потока, получая при этом полезный продукт в виде биологический почвогрунт марки «ЭТГ-Б». Дробление проводят на установке типа WEIMA HWV 250, а измельчение на установке типа WEIMA WL4 или аналогичной с получением отходов в виде мелкодисперсной массы. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов при получении полезного продукта по четвертому потоку представлены.
Полученный полезный продукт с четвертого потока в виде биологического почвогрунта и с торговой маркой «ЭТГ-Б» применяют по назначению, в частности, при рекультивации нарушенных земель, окультуривания глинистых, плохо дренированных земель для создания благоприятного водно-воздушного режима и необходимой для растений структуры почвы, улучшения плодородия и структуры почвы, в качестве компонентов почвенных смесей, а также в качестве удобрения на бедных почвах.
При переработке отходов по пятому потоку, вначале осуществляют сортировку с выделением побочного сырья, а затем в оставшиеся отходы добавляют вторичные продукты в виде просеянного грунта крупной фракции со второго потока, вторичный продукт в виде крупных фракций (засор), полученного после сушки и измельчения отходов с третьего потока, и древесно-растительные отходы III кл. опасности с четвертого потока, и далее осуществляют дробление смеси, получая при этом побочное сырье.
Основным побочным сырьем по пятому потоку является щебень двух фракций (20-40 мм и 40-80 мм), используемый для применения в качестве наполнителей для бетонов и растворов различного назначения. После сортировки по указанному потоку получают побочное сырье в виде лома черных и цветных металлов, боя железобетонных изделий и лома кирпичной кладки, а также полимерное сырье. Каждое выделенное побочное сырье используют в хозяйственных целях, например, для усиления насыпей и искусственных возвышений рельефа при вертикальной планировке территорий, а полимерное сырье отправляют на использование в специализированном производстве.
Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить простую, экономичную и комплексную переработку жидких и твердых отходов разных видов. Кроме того, обеспечить приемом рекуперирования полезных и вторичных продуктов одних потоков в качестве компонентов в других потоках и получить при этом полезные продукты в виде разных по структуре техногрунтов, в том числе и биологический, который только начинает входить в широкое использование. Кроме полезных продуктов по способу получают побочное сырье, которое успешно используется в хозяйственных целях. Оптимальный баланс минеральных веществ в технических и биологическом почвогрунтах позволяет успешно реализовать их на рынке потребителя с торговыми марками «ЭТГ-Т1», «ЭТГ-Т2» и «ЭТГ-Б».