Технология предварительной подготовки ТБО
Прибывающие на завод мусоровозы после взвешивания направляют в приемное отделение, в котором:
- обеспечивают быструю их разгрузку;
- равномерную, непрерывную подачу ТБО при периодической разгрузке мусоровозов;
- быструю ликвидацию огня при возгорании привозимого материала;
- периодическое полное опорожнение приемных емкостей, их промывку и дезинфекцию;
- предотвращение проникания пыли, запаха, а также мух и грызунов за пределы приемного отделения.
Этим требованиям отвечают получившие распространение закрытые приемные отделения, внутрь которых въезжает мусоровоз для разгрузки на специально оборудованных (приемных) постах. Устройство приемных постов зависит от типа применяемого мусоровоза. Например, для мусоровозов самосвального типа разгрузочные посты представляют собой рамку, ограждающую бункер, к которой мусоровоз подходит задним ходом и сгружает ТБО. Для разгрузки контейнерных мусоровозов устраивают тупиковые и транзитные платформы, оборудованные трапами для безопасной прочистки контейнеров.
Для быстрой разгрузки мусоровозов проектируют необходимое число приемных постов п, которое определяют по формуле
n = ПсутtК1/(ЕТ).
где Псут — суточная производительность завода по приему ТБО, т; t — продолжительность полного цикла разгрузки мусоровоза (с учетом времени заезда и выезда), ч; К1—коэффициент, учитывающий неравномерность прибытия мусоровозов (равен 1,5); Е — масса ТБО, перевозимых за один рейс, т; Т — продолжительность работы приемного отделения (в течение сут.), ч.
Полученные значения п округляют до большего целого. Равномерность подачи ТБО обеспечивают необходимым объемом и конструкцией приемного бункера и использованием пластинчатых питателей для подачи материала из бункера на ленточный конвейер. Длину приемного бункера, оборудованного пластинчатым питателем, выбирают в зависимости от числа разгрузочных постов.
На каждый бункер, оснащенный пластинчатым питателем, проектируют 2 или 3 разгрузочных поста. Вид и количество постов уточняют в зависимости от состава парка мусоровозов конкретного города. Стенки бункера для предотвращения зависания на них ТБО выполняют вертикальными или с углом наклона к горизонту не менее 70...800. Нижняя часть бункера примыкает к полотну питателя через резиновое уплотнение. Слой ТБО на питателе не более 2,5... 3 м. Полезный объем бункера (на три разгрузочных поста), оборудованного питателем КМ-303, составляет 100...120 м2. При необходимости на каждые два приемных бункера проектируют один резервный. Вместимость резервного бункера Vрез, м3, рассчитанного на прием ТБО в период, не совпадающий по времени с загрузкой биобарабана, определяют по формуле
Vрез = Псут (Т – Тз)/Тϒ — mVп.б,
где ϒ — плотность поступающих ТБО, т/м3; т — число приемных бункеров; Vп.б — вместимость приемного бункера, м3; Тз — продолжительность периода загрузки биобарабана (в течение суток), ч.
Над бункерами устанавливают подвесной мостовой кран с грейферным захватом для перегрузки ТБО из резервного бункера в приёмные и для удаления случайно попавших в ТБО крупногабаритных предметов. Проникновению запахов и пыли препятствуют герметизация помещения (ворота с уплотнениями, закрываемые после окончания загрузки), местный отсос у приемного бункера, вытяжная вентиляция, обеспечивающая при закрытых воротах в приемном отделении отрицательное давление. Пожаробезопасность обеспечивается системой огнетушения.
Технология биотермического аэробного компостирования. Биотермический процесс обезвреживания и переработки ТБО осуществляют, как правило, в горизонтальных вращающихся барабанах. Биотермическое разложение органического вещества происходит в результате жизнедеятельности сапрофитных аэробных микроорганизмов, способных выделять при биохимических реакциях обмена веществ определенное количество тепла. Требующаяся для биотермического процесса микрофлора имеется в необходимых количествах в ТБО. Активизацию ее жизнедеятельности обеспечивают за счет:
- увеличения удельной поверхности при измельчении ТБО;
- аэрации компостируемой массы в объемах 0.2...0.8 м3 на 1 кг перерабатываемого материала;
- перемешивания материала;
- поддержания влажности массы не ниже 45 и не выше 60 %;
- теплоизоляции, способствующей сохранению выделяющегося тепла и подъему температуры компостируемого материала.
Создавая условия затрудненной теплоотдачи, удается поднять температуру обезвреживаемого материала до 55...60°С, которая губительно действует на большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов и личинки мух. Непременным условием обезвреживания ТБО является выдержка компостируемого материала не менее 12 ч при температуре не менее 50 °С. Наряду с температурой важным обеззараживающим фактором являются антибиотические вещества (продуцируемые при биотермическом процессе микробами-антагонистами), которые, обладая литическими и бактерицидными свойствами, подавляют развитие патогенной микрофлоры или вызывают ее гибель.
Условно процесс аэробного биотермического компостирования разделяют на три фазы. Первая характеризуется ускоренным размножением мезофильных микроорганизмов с температурным оптимумом развития 20...35°С. Источником энергии для бактерий служат легко разлагаемые органические соединения, содержащиеся в основном в пищевых отходах (углеводы, органические кислоты, белки). В процессе их жизнедеятельности выделяется тепловая энергия, способствующая нагреву компостируемой массы до 50 °С. Повышение температуры создает благоприятные условия для развития термофильных микроорганизмов (вторая фаза), в результате жизнедеятельности которых увеличивается выделение тепла, ускоряются процессы разложения органического вещества. Температура компостируемого материала поднимается до 50...70вС. В зависимости от внешних условий первая фаза протекает от одного до нескольких дней, а вторая —до двух-трех месяцев. При двух-трехсуточном цикле в компостируемом материале успевает лишь начаться вторая фаза, а температура повышается до 55...60°С. Завершается эта фаза в штабелях на площадке дозревания или в закрытом грунте, при использовании получаемого на заводах материала в качестве биотоплива для теплиц.
Третья фаза — медленное падение температуры свидетельствует об использовании легкоразлагаемых органических соединений. В этой стадии термофильная микрофлора переходит в состояние спор, частично отмирая, а мезофильная начинает вновь размножаться благодаря тому, что обладает более разнообразной и мощной ферментативной системой, с помощью которой разлагаются более стойкие органические соединения (клетчатка и летний).
При обезвреживании бытовых отходов происходит не только распад органического вещества, но и его синтез — образование гуминовых соединений, улучшающих качество органического удобрения. Всего за цикл аэробного биотермического компостирования содержание органического вещества в компостируемом материале снижается (по сухой массе) на 18...26 %, в том числе в биобарабане на 2,..2,5% (в зависимости от продолжительности пребывания в нем ТБО и активности биотермического процесса); остальная органика теряется в штабелях или теплицах.
Низшая теплота сгорания органического вещества ТБО на горючую массу колеблется в пределах Q = 18...22 МДж/кг (это энергия, выделяющаяся при полном окислении, за вычетом энергии, израсходованной на испарение, образовавшейся при окислении водорода влаги). С учетом влажности при разложении 1 % сухого вещества на 1 кг рабочего вещества теряется масса
m1 = 0,01 (100 — Wp)/100,
где Wp — влажность ТБО, % [например, при Wp = 45% m1=0,01х(100—45)/100=0,0055 кг].
При разложении 1 % сухой массы ТБО выделяется энергия, равная 19000·0,0065=104 кДж/кг. С учетом потерь на неполное окисление (выделение метана и других газов) при разложении 1 % органического вещества (сухой массы ТБО) при Wp=40…50 % выделяется энергия, равная 80... 100 кДж/кг.
Удельная теплота компостирования (количество тепла, выделяющегося на 1 кг компостируемого материала) q (Дж/кг) может быть ориентировочно определена по формуле
q = (160…190) 103 m2 (100 - Wp)/100,
где m2 — процент разложения органического вещества за время его пребывания в биобарабане.
Интенсивность выделения тепла компостируемым материалом Nв, кВт, определяют по формуле
Nв = Пгод q /(365·24·3600·1000К2).
где Пгод — годовая производительность биобарабана, кг; К2 — коэффициент использования биобарабана по времени, равный 0,8...0,85.
Ориентировочные значения Nв, для биобарабана КМ-101А 140... 70 кВт, для КМ-102Б 235...280 кВт. Это тепло расходуется на разогрев компостируемого материала, подогрев аэрирующего воздуха, испарение влаги, а также теряется через наружную поверхность биобарабана.
Уравнение теплового баланса биобарабана имеет вид
Nв = Nк + Nа + Nи + Nб + Nт
где Nк — тепло, расходуемое на подогрев компостируемого материала, Вт; Nа — то же, на подогрев аэрирующего воздуха, Вт; Nи — тепло, затрачиваемое на испарение влаги; Nб—тепло, теряемое через неизолированную поверхность биобарабана; Nт — то же, через изолированную поверхность биобарабана.
Для обеспечения оптимальных условий жизнедеятельности аэробной микрофлоры в биобарабаны необходимо подавать воздух из расчета 0.2...0.8 м3 на 1 кг обезвреживаемых ТБО. В процессе аэробного разложении выделяются СО2 и Н20. Эффективная аэрация обеспечивает содержание СО2 в компостируемой массе не более 5...10 %, щелочную реакцию среды фильтрата из компоста.
Биотермическое аэробное компостирование может сопровождаться очаговым анаэробным процессом. Анаэробные явления могут быть связаны с недостаточной аэрацией отдельных зон биобарабана или длительным складированием ТБО до их подачи в биобарабаны. Аэрация наряду с интенсивным перемешиванием и измельчением материала способствует ликвидации анаэробных зон. Аэрация способствует также снижению влажности компостируемого материала, что важно для последующего грохочения, сепарации и дробления компоста, которые наиболее эффективно осуществляются на материале с влажностью не более 50 %.
В зимний период с целью снижения потерь тепла в биобарабан подают минимальное количество воздуха — 0,2...0,3 м3 на 1 кг перерабатываемого материала, а в осенний (при поступлении ТБО повышенной влажности) подачу воздуха увеличивают до 0,8 м3 на 1 кг.
На отечественных заводах принят двухсуточный цикл пребывания компостируемого материала в биобарабане. Для обеспечения надежного перемешивании и измельчения компостируемого материала в биобарабанах необходимо за время двухсуточного цикла барабану совершить не менее 2000 оборотов. Выходящий из биобарабана материал имеет такой фракционный состав:
- менее 20 мм — О0...70%;
- 20...60 мм —14...18 %;
- 60...300 мм —15...20 %;
- свыше 300 мм — 1...2 %.
Содержащиеся в ТБО отдельные волокнистые включения (проволока, текстиль, веревки) могут в биобарабане скатываться в крупные окатыши, которые 2...3 раза в месяц необходимо удалять из барабана.
В процессе обезвреживании ТБО в биобарабанах увеличивается плотность компостируемого материала за счет истирания бумага, картона в пищевых отходов. В биобарабан поступают ТБО плотностью 160...230 кг/м3, у выгрузочного торца их плотность достигает при двухсуточном цикле переработки 700 кг/м3. Средняя плотность массы, находящейся в бвобарабане, составляет 500...600 кг/м3.
Увеличение длительности пребывания в биобарабанах компостируемой массы влажностью выше 50 % приводит к существенному повышению плотности, достигающей 1000 кг/м». При выгрузке из биобарабана увеличивается пористость компостируемой массы, а ее плотность снижается до 600...600 кг/м3.
При недостаточно активном биотермическом процессе (температура во всех точках ниже 50 °С) возможно ограничение аэрации с подогревом аэрирующего воздуха до 60 оС и вращение с большей скоростью во внезагрузочный период. При загрузке предварительно опорожненного биобарабана (после ремонтов) необходимо в течение первых двух — четырех суток не открывать сегментный затвор и не вести разгрузку материала. Целесообразно пуск биобарабана под нагрузкой вести в конце недели перед выходным днем (или санитарными днями) для того, чтобы первые порции ТБО перед выгрузкой находились в биобарабане 4 сут., что связано с более медленным подъемом температуры материала, загруженного в остывший биобарабан.
Технология контрольной сортировки прокомпостированного материала. Для контрольной сортировки прокомпостированных ТБО используют бинарные сепараторы (грохоты), разделяющие материал на два потока. В качестве кода сепарации используют геометрические размеры фракций. Целью контрольной сортировки является очистка компоста от балластных некомпостируемых фракций, имеющих, как правило, большие геометрические размеры. Для бинарного сепаратора входной поток представляет собой смесь двух компонентов «X» и «Y», которые этим сепаратором должны быть разделены.
В рассматриваемом случае компоненты условно разделяют не на «компостируемые» и «некомпостируемые», а на фракции, размеры которых, по крайней мере в двух измерениях, больше или меньше контрольного значения (45 или 60 мм). Интенсивность подачи смеси на вход сепаратора равна Х0 и Y0, причем Х0+ Y0=П (производительность сепаратора). Интенсивность выхода компонентов в первом потоке Х1+∆Y, во втором — Y1+∆Х, где Х1+∆Х= Х0, а Y1+∆Y= Y0. Эффективность сепарации в общем случае определяют двумя показателями: восстановлением и чистотой.
Восстановление—это отношение массы извлеченной фракции к общему содержанию этой фракции в потоке.
Для фракции «X» восстановление (выраженное в процентах) определяют по формуле
В(х) = (Х1/Х0)100 или В(х) = [(Х0-∆Х)/Х0]100.
Для фракции «У» соответственно
B(y) = (Y1/Y0)100.
Чистота — это отношение массы, содержащейся в выходящем потоке «чистой» фракции, к общей массе материала в выходящем потоке.
Для первого потока
P(х) = [Х1/(Х1-∆Y)]100;
Для второго потока
P(y) = [Y1/(Y1-∆X)]100.
Для полной и точной характеристики сепаратора требуются оба показателя — восстановление и чистота. Для рассматриваемого случая эффективность определяют одним параметром — восстановлением. В мелком отсеве после грохота не могут оказаться фракции, превышающие размеры сит, чистота мелкой фракции равна 100 %.
Приведенные формулы не учитывают того, что при грохочении прокомпостированного материала грохот работает не только как сепаратор, но и, в некоторой мере, как дробилка: непрочные прокомпостированные фракции при длительном грохочении разламываются и проходят сквозь отверстия сит.
Для контрольной сортировки прокомпостированного материала в настоящее время на всех отечественных мусороперерабатывающих заводах используют вращающиеся наклонные барабанные грохоты, оснащенные ситами с круглыми отверстиями.
В первые годы эксплуатации на Ленинградском заводе МПБО использовались для контрольной сортировки плоские виброгрохоты с перфорированными ситами, в том числе и полинарные, разделяющие смесь на три фракции. Плоские виброгрохоты, но со струнными ситами, применялись на Московском спецзаводе № 1, оборудованном фирмой ТРИГА. Сита плоских виброгрохотов быстро засоряются бумагой и крупноволокнистыми материалами, что существенно снижает эффективность грохочения.
Барабанные грохоты обладают большей «сопротивляемостью» к засорению, на них легче монтировать устройства для механической очистки сит. В барабанном сите компост перемещается по внутренней поверхности, пока не попадает в ячейку. Путь частички компоста зависит от угла наклона, диаметра и скорости вращения сита, а также степени заполнения сечения. При различной скорости вращения возможны три варианта поведения сепарируемого материала:
- перекатывание каждой частички по ситу практически без отрыва от его поверхности;
- перемещение типа «водопад» (при значительно большой скорости вращения), когда частичка поднимается выше оси вращения в свободно падает по параболической траектории на поверхность сита;
- «прилипание» частички компоста к поверхности сита за счет центробежной силы я прекращение сепарации.
Естественно, оптимальным является второй вариант работы барабанного грохота, так как при первом варианте мала производительность, а при третьем эффективность сепарации стремится к нулю, сепаратор работает как центрифуга. Оптимальную скорость вращения определяют следующим образом.
Критическая скорость вращения барабанных сит диаметром 2 и 2,5 м в соответствии с формулой (2) равна:
Оптимальная скорость вращения сита находится в пределах 0,36...0,45 критической. Отношение оптимальной скорости сита к критической зависит от степени заполнения сечения барабанного грохота. Чем выше заполнение сечения, тем большая скорость вращения необходима для обеспечении метания частиц (второй вариант) внутри сита.
Большое влияние на эффективность грохочения и производительность грохота оказывает угол наклона оси вращения сита к горизонту. Чем больше угол наклона, тем меньше времени находится материал в грохоте, а следовательно, выше его производительность, но ниже эффективность грохочения. Эффективность грохочения незначительно меняется при изменении угла наклона от 0 до 60. При дальнейшем увеличении угла наклона эффективность сепарации резко падает.
За время пребывания в грохоте материал должен совершить не менее в оборотов внутри сита. Оптимальная скорость вращения, применяемых в СССР контрольных грохотов для компоста равна)
- при диаметре 2м— 11...12;
- при диаметре 2,6 м — 10...11.
При скорости вращения 10...12 об/мин время пребывания материала в грохоте 30...36 с. Масса материала в грохоте при производительности 12...15 т/ч 120...140кг. При плотности материала 140 кг/м3 объем материала в грохоте составляет 0,86...1 м3.
Площадь сегмента S1 в среднем сечении грохота при длине его рабочей части 4 м равна 0,22...0,25 м2. При производительности 18...20 т/ч S2 — 0,3...0,33 м2. Такая степень заполнения сечения (0,25/4,9—0,13) соответствует оптимальному режиму грохочения.
Существенное влияние на производительность барабанных грохотов оказывает влажность разделяемого материала. Эффективное грохочение осуществляется при влажности обезвреживаемой массы не более 45...50 %. При большей влажности компост налипает на сита грохота, препятствуя нормальному протеканию процесса. Для обеспечения стабильной работы грохота требуется не реже одного рвав в смену, а при влажности компостируемой массы свыше 50 % не реже двух раз в смену очищать сита. Кроме того, при большой влажности мелкие частицы компоста скатываются, слипаются в крупные окатыши и отсеиваются вместе с крупными некомпостируемыми фракциями.
С учетом сезонных колебаний состава отходов и влажности сортируемой массы выход компоста (отношение х1/п) около 70 %, эффективность грохочения (отношение х1/х0) 80...90 %. Для обеспечения таких показателей в условиях повышенной влажности приходится снижать нагрузку (п) на грохот.
Социальные сети