Технические средства для сбора и удаления твердых бытовых отходов
Системы мусороудаления из зданий можно разделить на оборудованные и не оборудованные мусоропроводами. В зданиях без мусоропроводов отходы выносятся вдворовые мусоросборники или мусоровозы. Специальные системы мусороудаления предусматривают в следующих зданиях: 1) жилых и общественных выше пяти этажей; 2) вгостиницах на 100 мест и более; 3) вдвухэтажных и выше зданиях больниц на 250 коек и более; 4) родильных домах на 130 коек и в учебных заведениях выше трех этажей.
Система мусороудаления включает в себя мусоропровод и мусороприемную камеру. Конструкция мусоропровода состоит из следующих элементов: 1) дефлектор; 2) вентиляционный канал; 3) верхнее помещение; 4) ерш для прочистки канала; 5) ручная лебедка; 6) заслонка; 7) канал (ствол) мусоропровода; 8) клапан загрузочный; 9) бункер для приема мусора; 10) нижнее помещение; 11) шибер; 12) контейнер.
Мусоропровод располагают на площадках отапливаемых лестничных клеток или в подсобных помещениях. Расстояние от квартир и комнат до ближайшего загрузочного клапана не должно превышать 25 м. Ствол мусоропровода не должен сужать установленные нормами пути эвакуации людей или препятствовать открыванию дверей и окон.
Ствол мусоропровода должен быть гладким, без уступов, трещин и раковин, поэтому его изготавливают из асбестоцементных безнапорных труб. Все соединения мусоропровода должны быть влагостойкими, дымо- и воздухонепроницаемыми. В нижней части мусоропровода должно быть установлено шиберное устройство, а выход ствола в мусороприемную камеру должен иметь эффективную систему вентиляции, оборудован промывочным и прочистным устройством.
Загрузочный клапан мусоропровода должен иметь размеры, исключающие выброс предметов, габариты которых превышают внутренний диаметр ствола. Ковш загрузочного ствола должен быть съемным, легко открываться и иметь плотный притвор с упругими прокладками, исключающим проникновение воздуха и дыма.
Мусороприемная камера должна удовлетворять следующим санитарным нормам: 1) размещаться на отметке 0,00; 2) габариты и установка должны обеспечивать возможность установки и обслуживания необходимого количества мусоросборников: 3) стены камеры должны быть облицованы керамической плиткой; 4) пол бетонный (водонепроницаемый) с приямком или трапом, соединенными с канализацией; 5) камера должна иметь водопровод с краном и шлангом для промывки мусоросборников и помещения камеры и другие требования.
Для сбора и временного хранения отходов применяют металлические контейнеры разной емкости. Так, для обслуживания мусоропроводов используются металлические сборники типа КСК-1 (контейнер сборный металлический) емкостью 0,3 и 0,6 м3. Для сбора мусора используют металлические контейнеры емкостью 0,1; 0,3; 0,55 (для пищевых отходов и смета) и 0,75 м3.
На территории домовладений должны быть выделены специальные участки для установки сборников отходов, к которым должен быть удобный подъезд для транспорта. Площадка для размещения контейнеров должна быть открытой, с асфальтовым покрытием. Она должна быть удалена от жилых домов и мест отдыха на расстояние не менее 20 м и не более 100 м. На одной площадке не допускается устанавливать более 5 контейнеров вместимостью 0,75 м .
Расчетное число сменяемых контейнеров для сбора ТБО определяют следующим образом:
где QГ - годовое накопление ТБО, м /год;
k1, k2, k3 - коэффициенты, учитывающие соответственно неравномерность накопления отходов (k1 =1,5), количество контейнеров, находящихся в ремонте (k2 =1,05), заполнение контейнеров (k3 =0,9);
t - периодичность удаления отходов, сут.;
V - емкость контейнера, м3;
K4 - коэффициент, который зависит от числа контейнеров на платформе, периодичности вывоза и количества рейсов в сутки (табл. 4.2).
Таблица 4.2
Значение коэффициентаk4
Периодичность | Число рейсов в сутки | ||||||
вывоза ТБО | |||||||
Ежедневно Через 1 день Через 2 дня | 2,0 1,5 1,33 | 1,5 1,25 1,77 | 1,33 1,17 1,11 | 1,25 1,13 1,08 | 1,2 1,1 1,07 | 1,17 1,08 1,06 | 1,14 1,07 1,04 |
Число несменяемых контейнеров определяется по формуле
В последнее время для сбора и временного хранения ТБО используют крупногабаритные сменяемые контейнеры, которые входят в комплект специальных мусоровозов типа КО-413 на шасси ГАЗ-53, МСЛ-323 (ЗИЛ-130), КУБО-137 (МАЗ-5334), КО-415А (КамАЗ-53213) и др. В состав этих комплексов входит шасси автомобиля, контейнеры емкостью 8, 12, 17 и 24 м3, а также приспособления для погрузки и разгрузки контейнеров. Подъем контейнера на раму автомобиля и его опускание на землю происходит с помощью гидроцилиндра и канатно-блочной системы.
Для вывоза сменных контейнеров небольшой емкости (0,55-0,75 м ) используют специальные контейнерные мусоровозы типа М-30А на шасси автомобиля ГАЗ-53, которые оборудуются кранами для погрузки контейнеров и специальными опрокидывающимися платформами для их разгрузки (рис. 4.2).
Для обслуживания несменяемых контейнеров применяются мусоровозы, имеющие специальные приспособления их для механизированной загрузки, уплотнения, перевозки и разгрузки ТБО (рис. 4.3). К ним относятся КО-413 на шасси автомобиля ГАЗ-53 и КО-415 (КамАЗ-53213). Эти мусоровозы имеют кузов емкостью 7,5 и 24 м соответственно, подъемный манипулятор и гидравлический механизм уплотнения мусора.
Рис. 4.2. Общий вид контейнерного мусоровоза М-ЗОА:
1- кран; 2 - контейнер; 3 - опрокидыватель; 4 - основание платформы;
5,6,7 - управление; 8 - коробка отбора мощности; 9 - шасси
Рис. 4.3. Общий вид контейнерного мусоровоза КО-413:
1 - кузов; 2 - манипулятор; 3 - толкающая плита;
4 - механизм опрокидывания кузова; 5 - задний борт
Число мусоровозов, которое нужно для вывоза ТБО, определяют по формуле
где Qсут - суточная производительность мусоровоза, m3;
kи - коэффициент использования парка машин.
Суточная производительность рассчитывается по формуле
МПС собирающими мусоровозами типа 53М, КО-413, МЗО-Аи др.; 2) перегрузка отходов на МГТС из собирающих в транспортные мусоровозы с 2-3-кратным уплотнением и 3) перевозку отходов от МПС до мест их обезвреживания.
где R - число рейсов в сутки; q - количество ТБО, перевозимых за один рейс, м . Число рейсов определяется по формуле |
где Т- продолжительность смены, ч;
Тп-з - подготовительно-заключительное время, ч;
То - время нулевых пробегов от гаража до места работы и обратно, ч;
Т'погр , Т'разгр - время погрузки и разгрузки, ч;
Tпроб - время пробега от места погрузки до места выгрузки и обратно, ч.
4.4.3. Характеристика двухэтапной схемысбора и удаления твердых бытовых отходов
С ростом городов возрастает не только объем накоплений ТБО, но и увеличивается расстояние их вывоза в места обезвреживания. В результате увеличивается количество мусоровозов, их пробег, расход топлива, и, следовательно, растут затраты в систему санитарной очистки городов. Одним из направлений решения этой проблемы является переход на двухэтапный вывоз ТБО с организацией специальных мусороперегрузочных станций (МПС) и транспортных крупногабаритных мусоровозов типа ТМ-199М (рис. 4.4) на шасси тягача КамАЗ-54112 с полуприцепом ОдАЗ-9379 и ОдАЗ-9385 емкостью 38 и 44 м3, ТМ-353 и КО-416 на базе тягача КамАЗ-54112 с полуприцепом ОдАЗ-9385 емкостью 41 и 44 м3, МАЗ-504В с полуприцепом МАЗ-5205А емкостью 55 м3, МАЗ-6422 с полуприцепом МАЗ-9398 емкостью 60 м3.
Технология двухэтапного удаления отходов предусматривает выполнение трех основных операций: 1) сбор и вывоз отходов до
Рис. 4.4. Транспортный мусоровоз ТМ-199М:
1 - пультуправления; 2 - лебедка; 3 - толкающаяплита; 4 - кузов;
5 - верхняя крышка, 6 - задний борт; 7 - запорное устройство
Сама МПС - это инженерное сооружение, оснащенное специальным оборудованием для принятия, загрузки и уплотнения отходов в мусоровозы (рис. 4.5). По объему перегружаемых ТБО станции могут быть разбиты на три группы: малые — до 100 тыс. м3/год, средние - от 100 до 300 тыс. м /год,крупные - свыше 300 тыс. мэ/год.
Основным элементом станции является модуль: М-1 - вертикальный, для прямой перегрузки из кузова в кузов; М-2 - вертикальный, с бункером и секторным затвором; М-3 - вертикальный, с накопительным и дезинфицирующим бункерами; М-4 - горизонтальный, с накопительным бункером; М-5 - горизонтальный, с накопительным бункером и магнитной сепарацией. Количество модулей зависит от расчетной производительности станции (от 1 до 10).
Таким образом, применяемые способы сбора и вывоза ТБО можно обобщить в следующих схемах:
1) вывоз ТБО кузовными мусоровозами с загрузкой из малых
(квартирных) мусоросборников;
2) вывоз ТБО контейнерными мусоровозами со сменой тары;
3) вывоз ТБО кузовными мусоровозами с механизированным
опорожнением несменяемых контейнеров;
Рис. 4.5. Общая схема МГТС:
1 - накопительный бункер; 2 - транспортный мусоровоз,
3 - выталкивающая плита; 4 - уплотняющая плита:
5 - собирающий мусоровоз
4) вывоз ТБО с применением съемных кузовов-контейнеров;
5) вывоз ТБО через мусороперегрузочные станции.
Первая и вторая схемы имеют малую производительность и могут применяться только при малоэтажной застройке, т. е. низкой плотности населения, как правило, в городах до 100 тыс. человек. Применение третьей и четвертой схем наиболее целесообразно в средних городах с застройкой от 5 до 16 этажей и небольшим расстоянием до мест обезвреживания. Применение съемных кузовов в 1,8—2 раза повышает производительность мусоровозов. При больших расстояниях вывоза мусора (более 20-25 км) необходимо использовать пятую схему с МПС.
4.5. Обезвреживание твердых бытовыхотходов
4.5.1. Классификация методов обезвреживания твердых бытовых отходов
Выбор методов обезвреживания и переработки ТБО для конкретного города определяется необходимостью охраны здоровья населения и защиты окружающей среды. При этом следует учиты-
вать географические, климатические, градостроительные, экологические и экономические условия осуществления тех или иных методов обезвреживания ТБО.
Известно более 20 методов обезвреживания ТБО, по каждому из которых имеется от 5 до 10 технологических схем, способов переработки и типов сооружений. Поэтому выбор метода обезвреживания ТБО - задача технико-экономического проектирования.
По цели методы обезвреживания делятся на ликвидационные, с помощью которых решают в основном санитарно-гигиенические проблемы, и утилизационные, применяя которые решают и задачи экономии ресурсов за счет вторичного использования материалов, извлеченных из ТБО.
Классификация методов обезвреживания ТБО по технологическому принципу позволяет выделить биологические, термические, химические, механические и смешанные, комбинированные способы переработки ТБО.
Наибольшее распространение получили следующие методы переработки ТБО:
• ликвидационный биолого-механический, осуществляемый
путем складирования ТБО на полигонах (14-100%);
• ликвидационный термический, при котором отходы сжига-
ются (до 70%);
• утилизационный биологический, предусматривающий компо-
стирование отходов (до 18% от всей массы ТБО).
Так, например, в нашей стране при накоплении 50-60 млн т ТБО в год 97% всех ТБО складируется на полигонах, 2% сжигается и 1% компостируется. В США при накоплении 235 млн т ТБО в год 85% складируется, 14% сжигается. В Японии в год накапливается 32 млн т ТБО, из которых 45% складируется, 45% сжигается, 9,8% компостируется.
Выбор метода обезвреживания ТБО в конкретном городе зависит от местных условий и осуществляется на базе технико-экономического сравнения вариантов с обязательным учетом требований санитарно-гигиенических норм.
4.5.2. Региональныесхемы санитарной очистки городов
В настоящее время наблюдается развитие небольших населенных мест, группирующихся вокруг крупных городов. Поэтому це-
лесообразно создание единой системы санитарной очистки всех населенных пунктов с использованием дорожной сети региона. Применяют три схемы размещения сооружений по обезвреживанию и переработке ТБО.
Первая схема базируется на применении простейших сооружений - высоконагруженных полигонов складирования ТБО на грунт. Эта схема может быть использована при любой численности обслуживаемого населения при наличии свободного участка с основанием на водоупорных грунтах, с уровнем грунтовых вод ниже 3 м от поверхности, обеспечением грунтом или инертными отходами для изоляции ТБО, размещением на расстоянии до 15 км от центров сбора, 10 км до аэродромов и выполнении других условий. Характерной особенностью схемы является создание единого периферийного полигона. При увеличении расстояния от пунктов сбора ТБО до полигона свыше 30 км эта схема дополняется мусо-роперегрузочными станциями.
Вторая схема основана на применении промышленных методов биотермической переработки ТБО в компост. Основными условиями применения данной схемы являются: 1) наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе 20 км; 2) размещение завода с подветренной стороны на расстоянии до 15 км от центров сбора ТБО; 3) численность обслуживаемого населения свыше 350 тыс. человек. Наиболее распространенным является вариант схемы, при котором завод механизированной переработки бытовых отходов (ЗМПБО) находится в центре региона при максимальном расстоянии доставки ТБО до 25 км. В схеме предусматривается полигон для обезвреживания некомпостируемых отходов. Возможны варианты схемы с периферийным расположением ЗМПБО вблизи сельскохозяйственных потребителей компоста и двухэтапным вывозом ТБО.
Третья схема основана на применении промышленных методов термической переработки, сжигания ТБО. Основными условиями строительства мусоросжигательных заводов (МСЗ) следует считать: 1) обеспечение гарантированными потребителями тепловой энергии; 2) размещение завода в пределах городской застройки (в промзоне) и радиусом доставки ТБО 7-15 км; 3) численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек. Схема обеспечивает полное обезвреживание ТБО и получение дополнительного эффекта за счет реализации тепловой энергии. Схема может быть
дополнена полигоном для обезвреживания несжигаемых отходов. Возможны варианты схемы с двухэтапным вывозом ТБО через МПС.
4.5.3. Полигоны твердых бытовых отходов
Простейшими и наиболее распространенными сооружениями по обезвреживанию ТБО являются полигоны, на которых происходит складирование отходов на грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения атмосферы, почвы прилегающих территорий, поверхностных и грунтовых вод, а также полную санитарно-эпидемиологическую безопасность для населения города. На полигонах происходит длительный процесс разложения органических отходов в аэробных и анаэробных условиях, который в верхних слоях заканчивается через 15-20 лет, а в нижних слоях -через 50-100 лет.
Основные требования к размещению полигона следующие: 1) удаление от жилой застройки не менее чем на 500 м - санитарно-защитная зона; 2) удаление от аэродромов не менее 10 км; 3) удаление от автомобильных дорог не более 500 м; 4) грунт основания -глина или тяжелые суглинки; 5) уровень грунтовых руд не более 2 м; 6) высота складирования не менее 10 м; 7) площадь земельного участка выбирается исходя из условий его эксплуатации не менее 15-20 лет.
Требуемая площадь участков для высоконагруженных полигонов S, га, на стадиях предварительных расчетов может быть определена по формуле
Формула
где Ч - численность населения города за расчетный срок (Т) эксплуатации полигона, тыс. чел.
В табл. 4.3 приведены размеры требуемой площади полигона в зависимости от высоты (глубины) и численности обслуживаемого населения. Теоретическую вместимость полигона на расчетный срок определяют по формуле
где Н1, Н2 - нормы накопления ТБО по объему на первый и последний годы эксплуатации, м3/ (чел. год);
Ч1, Ч2 - количество обслуживаемого полигоном населения в первый и последний год эксплуатации, чел;
Т - продолжительность эксплуатации полигона, лет;
k1 , k2 - коэффициенты, учитывающие соответственно уплотнение ТБО в процессе эксплуатации за срок Т и объем наружных изолирующих пластов.
Таблица 4.3 Ориентировочная площадь полигона твердых бытовых отходов, га
Числен- | Срок | Высота (глубина складирования), м | Удель- | |||||
ность населения, тыс. чел. | эксплуатации, лет | ная площадь, м2/чел | ||||||
5/160 | - | - | - | - | - | 2,0 | ||
8,5/180 | 6,6/170 | - | - | - | - | 1,3 | ||
12,5/200 | 8,5/180 | 7,5/175 | - | - | - | 0,75 | ||
61/325 | 41/280 | 31/240 | 23/225 | 20/215 | - | 0,4 | ||
121/450 | 81/360 | 61/325 | 45/300 | 35/270 | 31/240 | 0,31 |
где Ш - ширина участка складирования, м;
Шв - то же верхней площадки, определяемая удвоенным радиусом разворота мусоровоза и правилом его размещения не ближе 10 м от откоса.
Следовательно, минимальная ширина Шв= 9 · 2 + 10 · 2 = 38 м. Для большегрузных мусоровозов минимальная ширина площадки 45 м.
Фактическая вместимость полигона с учетом уплотнения рассчитывается по формуле усеченной пирамиды
где S1, S2, S3 - площади полигона на уровне земли, верхней площадки и дна котлована, м2 (рис. 4.6).
* В числителе - площадь полигона, в знаменателе - площадь санитарно-защитной зоны, включая и полигон.
Основным сооружением полигона является участок складирования ТБО. Различают три основных типа участков: плоские, овражные и карьерные. На плоских участках полигонов, принимающих более 120 тыс. м ТБО в год, применяют высотную схему. Высоту полигона над уровнем земли определяют из условия заложения внешних откосов 1:4 и необходимости иметь верхнюю площадку, обеспечивающую безопасную работу мусоровозов и другой техники:
Рис. 4.6. Схема высотного полигона ТБО:
1 - наружная изоляция; 2 - промежуточная изоляция; 3 - ТБО; 4 — дорога;
5 - водоупорное основание; 6 - верхняя площадка; Н - высота складирования;
h - толщина слоя ТБО; Нк - глубина котлована
Потребность в изолирующем материале определяют по формуле
Оптимальным решением по обеспечению полигона изолирующими материалами является отрытие котлована в основании полигона глубиной
Объем ТБО на полигоне в уплотненном состоянии составит |
Конструкция полигона должна исключить миграцию токсичных веществ из ТБО в грунтовые воды и открытые водоемы. Для этого основание должно быть влагонепроницаемым, а по контуру полигона должна быть создана водоупорная стенка, смыкающаяся с основанием.
На полигоне выполняются следующие основные работы: прием, складирование, уплотнение и изоляция ТБО. Мусоровозы принимают у рабочей карты, разбитой на две части, на одной из которых разгружаются мусоровозы, а на другой работают бульдозеры и уплотнители. Складируемые отходы сдвигаются на рабочую карту бульдозерами, разравниваются тонким слоем 0,3-0,5 м и уплотняются 2- и 4-кратными проходами бульдозеров или катками-уплотнителями. Операция повторяется до достижения общей высоты рабочего слоя, равного 2 м. Каждый законченный рабочий слой изолируется летом ежесуточно, а зимой через три дня слоями грунта, золы или шлака высотой 0,15-0,25 м на заполненной карте с последующим уплотнением. Укладка каждого нового, слоя начинается минимум через год, что необходимо для равномерности уплотнения и выхода газов.
По достижению проектной отметки укладка ТБО заканчивается, полигон закрывается. Участок рекультивируется для последующего использования. Закрытые полигоны могут быть использованы под лесопосадки, зоны отдыха, луга и пашни через один год после закрытия, открытые склады топлива и строительных материалов -3 года, огороды и фруктовые сады - 15 лет. Использование закрытых полигонов под капитальное строительство и прокладку подземных коммуникаций запрещается.
Основным мероприятием при рекультивации участков закрытых полигонов является создание изолирующего слоя. Часть его (до 50% нижнего слоя) может быть выполнена из золы и шлака ТЭЦ и котельных, работающих на угле и торфе. За закрытыми участками
полигонов организуется наблюдение. Это связано с процессами, которые происходят в толще полигона. В уплотненном слое ТБО идут медленные процессы разложения, минерализации и обезвреживания ТБО, которые сопровождаются выделением теплоты и биогаза. Процесс анаэробного разложения органических веществ при оптимальном увлажнении (40-60%) длится около 100 лет. За этот период вырабатывается 200-400 м~ биогаза с 1 т ТБО, в том числе за первые 10 лет более 50%. Биогаз, как правило, содержит 40-60% метана, 30-45% углекислого газа, 0,1-0,3% сероводорода и может иметь теплоту сгорания 3500-6000 ккал/м . Поэтому в период рекультивирования возможна организация сбора, очистки и использования биогаза в качестве топлива. Для этого устраивают систему шахт, скважин и коллекторов, с помощью которых собирают биогаз. Полнота сбора биогаза зависит от газопроницаемости верхнего изолирующего слоя: чем она выше, тем меньше можно собрать биогаза.
Период выдержки закрытого участка полигона после его использования должен быть не менее одного года. Решение по отводу рекультивированного участка под пашню, огороды и сады подлежат согласованию с санитарно-эпидемиологической службой. При этом содержание вредных веществ в пробах почвы сравнивается с ПДК и средним их содержанием в естественной незагрязненной почве.
4.5.4. Мусороперерабатывающие заводы
Промышленная переработка и обезвреживание ТБО осуществляются на мусороперерабатываюших заводах. Эти заводы работают по технологии аэробного биотермического компостирования, при котором ТБО вступают в естественный круговорот веществ в природе, в результате чего отходы обезвреживаются и превращаются в компост - ценное органическое удобрение или биотопливо для теплиц. Кроме того, при этой технологии из ТБО извлекаются черные и цветные металлы, стекло для вторичного использования в промышленности.
Современные МПЗ при всем разнообразии технологических и конструктивных схем имеют оборудование, обеспечивающее: 1) прием и предварительную подготовку ТБО; 2) биотермическое аэробное компостирование; 3) окончательную обработку и скла-
дарование компоста;4) сжигание некомпостируемых отходов. В зависимости от выбранного оборудования и числа технологических линий МПЗ проектируются на переработку от 300 тыс. до I млн м3 ТБО в год (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Схема мусороперерабатывающего завода:
1 - приемные и резервные бункера; 2 - грейферный кран; 3 - пластинчатые
питатели; 4 - электромагнитные сепараторы; 5 - транспортеры; 6 - пресса
для металлолома; 7 - биотермические барабаны; 8 - грохота; 9 - транспортеры
ТБО; 10-детекторы цветных металлов; 11 -штабеля компоста
Для биологического аэробного компостирования применяют один из следующих видов оборудования: 1) горизонтальный вращающийся барабан; 2) многоэтажные башенные установки с активным и пассивным перемешиванием материалов; 3) вертикальные биотермические башни со шнековой загрузкой; 4) камеры со сплошными или сетчатыми стенами с перемешиванием или без перемешивания материалов.
Технология предварительной подготовки включает в себя взвешивание и разгрузку прибывающих мусоровозов, равномерную
подачу ТБО. Над бункерамиустанавливают грейферный кран, обеспечивающий перегрузку ТБО из резервного бункера в приемные. В перспективе МПЗ могут оснащаться первичным грохотом для предварительного отсева крупногабаритных предметов (более 300 мм).
Биотермический процесс аэробного компостирования осуществляется в горизонтальных вращающихся барабанах диаметром 4-5 м, длиной 30, 60 или 75 м. Требующаяся для биотермического процесса микрофлора находится в органических остатках. Активизация их жизнедеятельности обеспечивается за счет: 1) увеличения удельной поверхности при измельчении ТБО; 2) аэрации компостируемой массы за счет подачи воздуха в объеме 0,2-0,8 и. на 1 кг ТБО; 3) перемешивания материалов (не менее 2000 оборотов за двухсуточный период обезвреживания); 4) поддержания влажности ТБО не ниже 45 и не выше 60%; 5) теплоизоляции, для сохранения выделяющегося тепла биохимических реакций на уровне 50-60°С.
Непременным условием обезвреживания ТБО является выдержка компостируемого материала при температуре не менее 50°С в течение 12 часов. Эта температура губительно воздействует на большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов иличинки мух. Важным обеззараживающем фактором являются антибиотические вещества, продуцируемые микробами-антагонистами и обладающие бактерицидными свойствами.
На отечественных заводах принят двухсуточный цикл переработки ТБО, который обеспечивает полное их обеззараживание. В процессе обеззараживания плотность компостируемого материала увеличивается со 160-200 кг/м3 до 700 кг/м3 в конце цикла обработки.
Очистка компоста от балласта некомпостируемых фракций производится в сепараторах (грохотах), разделяющих материал на два потока. В качестве кода сепарации используют геометрические размеры фракций смеси. Так, выходящий из биобарабана материал имеет такой фракционный состав: менее 20 мм (60-70%), 20-60 мм (14-18%), 60-300 мм (15-20%), свыше 300 мм (1-2%). На отечественных МПЗ применяют разные сепараторы и грохота, но наибольшей сопротивляемостью к засорению обладают барабанные грохота, в которых компост перемещается по внутренней поверх-
ности, пока не попадет в ячейку. Оптимальной считается скорость вращения барабана 10-12 об/мин. При этом время пребывания материала в барабане составляет 30-35 с.
Технология извлечения черных металлов из ТБО, транспортируемых технологическими контейнерами до загрузки в биобарабан, а также из компоста и отсева предусматривает установку подвесных, ленточных саморазгружающихся электромагнитных сепараторов. Высота подвески и сила питающего тока устанавливаются так, чтобы напряженность магнитного поля в толще сепарируемого материала была 56 кА/м, что достаточно для извлечения не только пустых, но и частично заполненных консервных банок. Черный металлолом, извлеченный из ТБО, в основном состоит из консервных банок и хорошо пакетируется. Всего извлекается до 90% содержащегося в ТБО черного металлолома.
Для извлечения цветных металлов под лентой транспортера располагают многофазную обмотку индукторной системы, создающей бегущее магнитной поле, которое наводит в цветных металлах электродвижущую силу, которой присуще собственное магнитное поле. Взаимодействие двух магнитных полей вызывает перемещение цветных металлов поперек ленты и сбрасывание их в специальные накопительные бункеры. Сепараторы цветных металлов устанавливают только после сепараторов черных металлов.
Сепарация стекла производится либо на баллистических, либо на пневматических сепараторах. В баллистических сепараторах в качестве кода сепарации используют упругость разделяемых фракций. При этом сепарируемую массу разгоняют транспортером или специальным метателем до определенной скорости и направляют на отражательную плиту, установленную под углом 30-35° к потоку. Менее упругие фракции отскакивают от плиты на меньшие расстояния, чем твердые (камень, стекло, керамика), которые собираются в накопительном бункере. В пневматических сепараторах в качестве кода сепарации используют парусность, или скорость витания в потоке воздуха, разделяемых фракций. В вертикальных се-парационных шахтах происходит отделение компоста от более тяжелых фракций (камней, стекла и керамики), которые поступают в накопительные бункеры. В горизонтальных сепараторах производят отделение полиэтиленовой пленки от компоста.
По технологическим требованиям на компост, используемый в сельскохозяйственном производстве, стекло должно быть измельчено до фракций менее 3 мм. Для этого используют молотковые мельницы, в которых происходит дробление компоста.
Потребление компоста носит сезонный характер, поэтому необходимо предусмотреть склад вместимостью, равной трех-четырех-месячной производительности МПЗ. Компост рекомендуется складировать на открытых площадках с твердым бетонным покрытием. Компост, который будет использоваться как органическое удобрение, складируется штабелями шириной до 3 м и высотой до 2 м без уплотнения. Компост, предназначенный для использования в качестве биотоплива, складируется штабелями высотой до 5 м с послойным уплотнением. Материал не увлажняют и не перелопачивают. Заложение откосов штабелей 1:1, или под углом 45°. Длина штабеля 30 м. Разрыв между ними для проезда 3-5 м.
4.5.5. Мусоросжигательные заводы
В состав ТБО входят дерево, бумага, картон, резина, кожа и другие компоненты, которые обладают определенной энергетической ценностью. Элементарный состав ТБО включает в себя, как правило, горючие компоненты в виде углерода, водорода и серы, кислород и азот, а также балласт в виде воды и золы, представленной минеральными частицами ТБО. Поэтому возникла идея термического обезвреживания ТБО, во-первых, путем сжигания неподготовленных или обогащенных отходов в мусоросжигательных установках, в топках котлов или печей, во-вторых, за счет пиролиза отходов в специальных реакторах в бескислородной или бедной кислородом среде. При сжигании и пиролизе ТБО достигается: 1) полное обезвреживание отходов в кратчайшие сроки; 2) экономия топливно-энергетических ресурсов за счет использования энергетического потенциала отходов; 3) уменьшение площадей, занимаемых установками и сооружениями обезвреживания отходов; 4) сокращение расстояния вывоза отходов и другие преимущества. Применение этих методов обеззараживания ТБО целесообразно при следующих условиях: 1) необходимости быстрого обезвреживания отходов; 2) отсутствии свободных
площадей иод полигоны игарантированных потребителей компоста и биотоплива; 3) повышенных санитарных требованиях к обезвреживанию отходов и др.
Энергетическая ценность ТБО определяется их элементарным
составом, который по горючей массе, т. е. без влаги и золы, вклю
чает в себя Сг= 51,3%, Нг = 6,6%, Nr = 0,2%, Sr = 0,2%, (У = 41,7%.
Теплота сгорания рабочей массы ТБО может быть определена по
формуле Д. И. Менделеева
Qнр = 81CP + 300Hp - 26(Op - Sp) - 6(9HP + Wp).
Здесь Ср, Нр, Ор, SP,WP - элементарный состав рабочей массы ТБО, %.
Коэффициенты в этой формуле равны тепловому эффекту, который сопровождает те или иные физико-химические превращения. Элементарный состав и, следовательно, теплота сгорания ТБО не постоянны в течение года. Поэтому для поддержания процесса сжигания ТБО необходимо предусмотреть подачу энергетического топлива - природного газа или мазута. Кроме того, мусоросжигательные заводы с утилизацией теплоты необходимо размещать вблизи от гарантированныхпотребителей теплоты. Технологические схемы МСЗ (рис. 4.8), оборудованные котлами, включают в себя следующие узлы:
• приемное отделение,предназначенное для разгрузки и вре-
менного хранения ТБО и оборудованное приемным бункером (10),
мостовым краном с грейферным ковшом (7);
• мусоросжигательный агрегат (9) с бункером (11), устройст-
вом топливоподачи, слоевой топкой с обратнопереталкивающей,
опрокидывающей или наклонно-переталкивающей колосниковой
решеткой (8);
• котлом утилизации (2) с радиационными и конвективными
поверхностями нагрева;
• тягодутьевое устройство с вентилятором первичного и вто-
ричного воздуха, дымососом и дымовой трубой (4);
• газоочистное устройство с золоуловителем (3);
• шлакозолоудаляющее устройство с механизмом шлакоуда-
ления (7), транспортером (5), магнитным сепаратором и складом
шлака (6).
Рис. 4.8. Технологическая схема МСЗ
Приезжающие на МСЗ мусоровозы взвешивают на весах и разгружаются в приемный бункер. Из этого бункера ТБО подаются краном в бункер топки мусоросжигающего устройства, откуда отходы подаются на стол питателя, который равномерно загружает отходы на колосниковую решетку. Топка оборудуется обратнопереталкивающей, опрокидывающей, вилковой или наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой. Решетка имеет специальный привод, обеспечивающий обратнопоступательное движение колосников, что обеспечивает подачу 15-30% горящей массы отходов навстречу движущемуся слою, создавая дополнительные очаги зажигания. Создаваемый шурующий эффект хорошо перемешивает отходы, что способствует равномерному их выгоранию. Скорость перемещения решетки регулируется в зависимости от теплотехнической характеристики ТБО. Отдельные колосники имеют специальные отверстия, через которые подается воздух с температурой 110-170°С, необходимый для горения ТБО.
Топка мусоросжигающего агрегата блокируется с котлом-утилизатором. Уходящие из топки продукты горения поступают в вертикальные газоходы котла, где они пять-шесть раз меняют направление движения, что способствует сепарации золы и повышению эффективности теплопередачи от дымовых газов к поверхностям нагрева котла. Для утилизации тепла отходящих продуктов горения за котлом устанавливается воздухоподогреватель, в котором подогревается воздух, идущий на подсушку и горение отходов, а также
экономайзер для подогрева питательной воды, поступающей в котел. Коэффициент полезного действия котлов утилизаторов МСЗ составляет 60-70%. В среднем из 1 т отходов можно получить 1,5 т пара при давлении 1,0-1,3 МПа и температуре 160-180°С.
Топочные газы на выходе из топки содержат 1,5-3 t/cm3 летучей золы, что приводит в абразивному износу поверхностей нагрева и загрязнению окружающей среды. Снижения абразивного износа добиваются установкой специальных котлов с разряженным шагом труб. Для очистки дымовых газов от золы они проходят через электрофильтры, которые улавливают до 94—97% летучей золы. Дымовые трубы высотой 50 м обеспечивают рассеивание продуктов сгорания в окружающей среде с соблюдением концентр