ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СОРТИРОВКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Область применения
Полезная модель представляет собой совокупность взаимосвязанных устройств и механизмов, обеспечивающих автоматизированную сортировку твердых бытовых отходов, и экологическую безопасность их утилизации. Может также найти применение при предварительной сортировке отходов на мусоросжигательных заводах и при компонентной рассортировки отходов производства.
Уровень техники
В мировой практике используются различные методы сборки, транспортировки и переработки твердых бытовых отходов (ТБО). Сочетание ручных методов сортировки с механизированными сортировочными установками позволяет отобрать макулатуру, текстиль, стекло и пластик, черные и цветные металлы.
Однако для смешанного мусора, который собирается на территории Российской Федерации и других странах СНГ, реализация сортировки мусора по типу на мусороперерабатывающих заводах уже невозможна.
В большинстве регионов Российской Федерации, СНГ и мира существует проблема переполненных полигонов ТБО (свалок). Традиционные способы сбора и утилизации отходов требуют больших площадей для новых полигонов и увеличения тарифов за вывоз ТБО, взимаемых с населения.
Между тем предпринимаются попытки усовершенствовать процесс сбора и утилизации, опираясь на опыт стран, имеющих технические и организационные способы решения этой проблемы.
Осуществляются меры для улучшения практической пригодности мест первичного сбора мусора. Строятся навесы для защиты от атмосферных осадков, мусорные баки оснащаются крышками. Однако использование мусоропроводов в жилых домах и повсеместное применение мусоровозов с прессованием приводят к уничтожению или резкому снижению стоимости вторичного сырья, содержащегося в твердых бытовых отходах.
В некоторых регионах построены или строятся мусоросортировочные заводы и сортировочно-перегрузочные станции, мусоросжигательные заводы. Но деятельность этих предприятий из-за несистемного подхода не решает существующих проблем. Ключевым положением к пониманию ситуации является то, что процесс сбора, сортировки и последующей утилизации мусора не систематизирован и не имеет единого управляющего и заинтересованного лица. Контроль над системой обращения с отходами принадлежит государству, точнее - администрациям муниципальных образований, которые организуют в точном соответствии со своими обязанностями лишь два крайних этапа - первичный сбор мусора и его утилизацию на полигоне (свалке). Промежуточное звено между этими этапами реализуется в рамках мелких предприятий, чьи интересы и возможности не простираются дальше простой транспортировки.
Между тем, население заинтересовано только в своевременном вывозе мусора, муниципалитет выполняет узкие обязанности по вывозу и утилизации отходов, а привлеченные организации осуществляют транспортировку ТБО. Результаты работы такой системы обращения с отходами проявляются в виде экологических катастроф на местах складирования и захоронения отходов (свалках мусора). Кроме того, подобная практика приводит к потерям колоссальных материальных ресурсов в виде вторичного сырья. По причине экономической неэффективности системы растут тарифы за вывоз ТБО, при этом величина тарифов рассчитывается администрациями муниципальных образований на основе «обобщенных» и «усредненных» данных.
Все возможные изменения идут только в одном направлении - количественном. Больше мусорных площадок, больше персонала, больше свалок. Однако, повышение тарифов за вывоз ТБО, повсеместное загрязнение почвы и грунтовых вод, потеря огромных территорий, занятых под гниющие и горящие свалки, невосполнимое истощение традиционных источников сырья приводит к необходимости качественно иного решения проблемы.
Для качественных изменений необходимо принципиально иное - комплексное решение задачи, подразумевающее наличие промежуточного этапа между первичным сбором мусора и его дальнейшей утилизацией и переработкой. На этом промежуточном этапе должна осуществляться сортировка мусора по типу.
Известен способ сбора, транспортировки и сортировки бытовых отходов при котором рассортированные бытовые отходы не прессуются и транспортируются в исходном виде, что обеспечивает сохранение мусора, как сырья (DE 19520466).
Известен способ сбора, транспортировки и сортировки бытовых отходов при котором бытовые отходы транспортируются на первичные приемно-сортировочные пункты, а непригодные к переработке остатки накапливаются в контейнере, что уменьшает загрязнение окружающей среды (RU 2238157).
Наиболее близким аналогом заявленной системы является патент RU 2261831 на систему для сбора и удаления бытовых отходов, включающую в себя приемный накопитель из нескольких контейнеров, отдельных для каждого вида отходов, сортировочное устройство, включающее приемный пункте предварительной сортировкой на смешанные и сортированные отходы, и технологическое оборудование, включающее линию ручной сортировки смешанных отходов по видам, линию для уплотнения металлических и полиэтиленовых отходов, линию дробления, емкости для упаковки и транспортные средства, отличающуюся тем, что сортировочное устройство, включающее взвешивающее устройство, накопитель, технологическое оборудование и дополнительные службы, размещены в отдельных помещениях внутри расположенного на территории обслуживаемого жилмассива закрытого строительного комплекса, а линия для дробления содержит устройство для дробления пенопласта и устройство для дробления стеклобоя. Недостатком всех известных решений является то, что процесс сортировки отходов по типу либо осуществляется полностью вручную, либо вообще не осуществляется. Кроме того, в процессе ручной сортировки отходов процесс сортировки происходит в сложных производственных условиях, поскольку отходы испускают весьма токсичные газы. Эффективность работы человека в таких условиях крайне низкая.
Технический результат: обеспечивается большая автоматизация процесса сортировки отходов за счет снижения ручного труда; обеспечивается снижение процента смешения различных типов отходов между собой; обеспечивается облегчение условий процесса сортировки персоналом.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что производственно-технологический комплекс, включающий в себя участки приемки бытовых отходов, на которые бытовые отходы не прессуются и транспортируются в исходном виде, сортировочный цех, ленточные конвейеры для транспортировки отходов между различными участками и цехами, отличающийся тем, что между участком приемки бытовых отходов и сортировочным цехом расположен участок сушки и измельчения отходов, выполненный из вращающегося цилиндра с не менее чем двумя полостями, внутренняя полость которого выполнена в виде граненого стакана с решетчатыми боковыми поверхностями, содержащие отверстия, а внутренняя поверхность полости цилиндра содержит выступы, образующие спираль Архимеда таким образом, что при вращении цилиндра обеспечивается поступательное перемещение отходов вдоль цилиндра; выступы являются полыми, в их боковых гранях выполнены отверстия, с функцией подачи горячего воздуха во внутреннюю полость цилиндра. Цилиндрический модуль расположен под уклоном 7-10 градусов.
Производственно-технологический комплекс включает в себя три участка: приемки (1), сушки (2), сортировки (3) (см. Фиг.1).
На первом участке вручную в приемном цехе (4) производится визуальный осмотр поступающих бытовых отходов, изъятие из них крупногабаритных предметов и разрезание (разрывание), в случае необходимости, пластиковых пакетов; погрузка отходов на ленточный напольный конвейер (5).
Неоднородная масса отходов доставляется ленточным контейнером (5) на второй участок (2), представляющего собой (см. Фиг.2) внутреннюю полость вращающийся цилиндра (14), выполненного в виде граненого стакана с решетчатыми боковыми поверхностями, через отверстия в которых мелкие фракции отходов выпадают на внутреннюю поверхность цилиндрического модуля (15).
Внутренняя поверхность цилиндрического модуля содержит выступы (13), образующие спираль Архимеда, что обеспечивает поступательное перемещение отходов вдоль цилиндра. Эти выступы являются полыми, в их боковых гранях имеются отверстия, через которые во внутреннюю полость цилиндра поступает горячий воздух, который может подаваться, например, в полость внешнего цилиндрического модуля (15) из воздуховода (11), в который под давлением нагнетается воздух из насоса (10). В процессе соприкосновения отходов с горячим воздухом происходит сушка отходов. Вращение обоих цилиндров может быть осуществлено, например, посредством электромотора (12), который передает вращающийся момент посредством шестерней или цепей на ободы и шестерни, связанные с цилиндрами. Благодаря внутреннему (14) и внешнему (15) цилиндрам они могут быть выполнены не связанными между собой, что позволяет осуществлять разные скорости вращения внутреннего (14) и внешнего (15) цилиндров в зависимости от целей и задач, глубины осушки.
Цилиндрический модуль (цилиндры (14, 15)) можно располагать под уклоном 7-10 градусов, чтобы облегчить сваливание мусора и исключить его накапливание в нем. Вращение цилиндра с выступами перемещает отходы, причем по мере их высушивания, отсортировываются мелкие фракции, которые на выходе из цилиндра поступают на ленточный конвейер (6) третьего участка (3), где осуществляется механическая или ручная сортировка. По обеим сторонам конвейера для механической обработки могут быть установлены манипуляторы (механические руки) (7), которые с помощью технического зрения и другого сопутствующего оборудования, осуществляют изъятие из массы перемещаемых конвейером отходов (хвостов) пластмассовых изделий и других материалов, подлежащих утилизации. Изъятые отсортированные отходы могут манипуляторами (7) помещаться на конвейеры (8), которые в баки (9) сваливают отходы тех или иных материалов по типу.
Распознавание манипуляторами мусора (в основном металла) может осуществляться с использованием микроконтроллеров, управляющих работой манипуляторов, и датчиков, запускающих их на захват определенного типа мусора. Например, на крупные фракции металлов микроконтроллер может сориентировать работу манипулятора при сигнале от металлодетектора. Мелкие фракции металлов могут быть отобраны автоматическим магнитным сепаратором. Манипуляторы могут быть также настроены на отбор фракций заданного размера.
Неотсортированный манипуляторами (7) мелкий мусор, не содержащий металлов, далее по конвейеру (6) направляется на ручную сортировку, которая в отличие от известных сортировок вручную не требует большого числа персонала, либо брикетируется и отвозится на свалки. Это позволяет снизить ручной труд и повысить степень автоматизации процесса сортировки отходов.
За счет того, что обеспечивается разделение крупных фракций отходов на более мелкие, снижается процент смешения различных типов отходов между собой. Это существенно ускоряет и облегчает ручную сортировку, а также то, что после сушки отходов их токсичный запах снижается, и это позволяет эффективнее задействовать персонал для ручной сортировки.