Полігон для утилізації твердих побутових відходів

Корисна модель стосується утилізації відходів і може бути використана при проектуванні, будівництві, експлуатації та рекультивації полігонів твердих побутови х відходів (ТПВ). Відомим є спосіб сумісного складування ТПВ та рідких побутови х відходів (РПВ) на спеціальних полігонах, при якому ведуть будівництво водогазонепроникних ізолюючих екранів в основі сміттєзвалища, в середині масиву та на його поверхні. В масив сміттєзвалища зливають РПВ, для їх утилізації та активізації біологічних процесів розкладу органічних речовин, відходи ущільнюють, а потім при рекультивації звалища масив дегазують [див. Патент США №4442901, кл. Е21В43/22, 17.04.1984 та В.В. Разнощик и др. Усовершенствованные полигоны для обезвреживания городских отходов, ПБГ, №31-71, 1971, стр. 12-15]. Недоліком відомого засобу є низька ефективність сумісної утилізації ТПВ та РПВ в наслідок того, що не повністю використовуються фізико-хімічні властивості відходів, а також залишається небезпека забруднення довкілля продуктами різноманітних хімічних реакцій, що відбуваються спонтанно. Заявникам невідомі конструкції систем для утилізації ТПВ, які можна було взяти за аналог. У основу корисної моделі покладена задача створення полігону для утилізації ТПВ, що забезпечує без попереднього сортування повну цілеспрямовану утилізацію ТПВ та відходів, що вміщують вуглець, а саме: сільськогосподарських, біомулу, целюлозно-паперових, текстильних, деревообробки, харчової промисловості та інших, без використання зовнішніх енергоносіїв шляхом виробництва альтернативних енергоносіїв, електричної, теплової енергії, та різноманітних товарних продуктів на невеликому за розміром промисловому майданчику без шкідливого впливання на екологічний стан довкілля. Рішення поставленої задачі досягається тим, що полігон для утилізації твердих побуто вих відходів (ТПВ) містить послідовно з'єднані поміж собою блок виявлення високотоксичних та радіоактивних відходів, бункер ТПВ з відсіком для приймання відходів, що вміщують вуглець, блок магнітної сепарації, блок роздроблення негабаритів, блок пролізу з газгольдером піролізного газу, ємкостями вуглеводневих піролізних рідин та ємкостями піролізної води, відділом високотемпературної утилізації та утилізатором тепла, блок газифікації з відділом переробки попелу й шлаку та відділом брикетування та заскловання попелу та шлаку, газгольдер генераторного газу, з відділом сепарації генераторного газу, когенератором, відділом сепарації вихлопних газів та фільтром очищення вихлопних газів, крім того, відділ високотемпературної утилізації напряму з'єднаний з відділом сепарації генераторного газу, який у свою чергу з'єднаний додатково з блоком газифікації. Бункер ТПВ через відсік для приймання відходів, що вміщують вуглець, додатково з'єднаний з блоком газифікації. Блок газифікації через ємкості вуглеводневих піролізних рідин та ємкості піролізної води додатково з'єднаний з блоком пролізу. Запропонована корисна модель має наступні переваги. Виключає потрапляння високотоксичних та радіоактивних відходів до полігону у наслідок ретельного контролю, який здійснюють у блоці виявлення високотоксичних та радіоактивних відходів. Завдяки застосуванню блоку магнітної сепарації повністю вилучає магнітні матеріали з ТПВ. Застосування блоків роздроблення негабаритів, піролізу і газифікации дозволяє без попереднього сортування здійснити знезараження ТПВ та одержати з них альтернативні енергоносії у вигляді піролизного та генераторного газів, нафтоподібних вугле водневих піролізних рідин, палива для двигунів вн утрішнього згоряння та пірокарбону (напівкоксу). Забезпечує здійснення усіх технологічних процесів у автоенергетичному режимі, базуючись на альтернативних енергоносіях, які виробляються, і використання гозоподібних, рідких та твердих продуктів утилізації у вигляді товарних продуктів. Наприклад: газів замісників метану та пропан-бутану, оксиду вуглецю, водню, вуглекислого газу, рідкісних газів, сполук сірки та хлору, сольвенту, ксілолу, толуолу, бензолу, пірокарбону та (напівкоксу). Крім того, виробництво із золи та шлаку р удних концентратів кольорових та рідкісних металів, будівельних матеріалів, керамічних та шлакосіталових виробів, значно зменшує займану площу, або повністю виключає необхідність у майданчиках для складування ПТВ, що надає позитивного впливу на економіку. Не потребує застосування спеціальних засобів запобігання від процесів розповсюдження у навколишньому середовищі забруднюючих речовин при зберіганні частини відходів, яка підлягає складуванню, завдяки тому, що їх попередньо брикетують, а поверхню піддають осклованню, а також від процесів накопичення фільтратних вод та виключає необхідність їх очистки. За допомогою когенератору та утилізатору тепла дає змогу виробляти теплову та електричну енергію, якої більш чим достатньо для забезпечення власних потреб полігону, а залишок спрямовують зовнішнім споживачам. Знижує, майже до нуля, шкідливий вплив на довкілля та санітарно-гігієнічні умови завдяки використанню продуктів аспірації у складі газів дуття у блоці газифікації. Сприяє організації нових виробництв та робочих місць, позитивно впливає на соціальну обстановку у регіоні застосування. Результатом корисної моделі є забезпечення цілеспрямованої повної утилізації ТПВ у автоенергетичному режимі з одночасним виробництвом альтернативних енергоносіїв, теплової, електричної енергії та цілої низки товарних продуктів з позитивними економічними, екологічними, санітарно-гігієничними та соціальними ефектами. У основу корисної моделі покладена задача створення полігону ТПВ, що забезпечує без попереднього сортування повну цілеспрямовану утилізацію ТПВ та відходів, що вміщують вуглець, а саме: біомулу, відходів бумажно-картонної, цукрової, харчової, м'ясомолочної промисловості, сільськогосподарських та інших, без використання зовнішніх енергоносіїв з виробництвом електричної, теплової енергії, та різноманітних товарних продуктів на невеликому за розміром промисловому майданчику без шкідливого впливання на екологічний та санітарно-гігієничний стан оточуючого середовища. Оснащення полігону ТПВ блоком виявлення високотоксичних та радіоактивних відходів запобігає їх потраплянню на переробку. Застосування блоку магнитної сепарації дозволяє залучити до використання цінні метали та сплави. Використання блоку роздроблення негабаритів виключає необхідність будь якої сортування ТПВ. Застосування блоку піролізу для утилізації ТПВ забезпечує одержання альтернативних газоподібних, рідких та твердих енергоносіїв, а на їх базі, теплової та електричної енергії, необхідних для проведення усіх технологічних процесів утилізації. Оснащення відділом високотемпературної утилізації дає можливість здійснити повний розклад та знезараження шкідливих речовин при відповідних температурах. Виповнення блоку піролізу з утилізатором тепла дозволяє використовувати надлишкову теплову енергію для одержання теплової та електричної енергії. Використання блоку газифікації забезпечує утилізацію продуктів реакції піролізу, викидів з власної системи аспірації полігону та відходів, що вміщують вуглець, в тому числі, що насичені водою, з отриманням генераторного газу та попелу зі шлаком. Застосування відділу переробки попелу та шлаку дає можливість виробляти рудні концентрати кольорових та рідкісних металів, будівельні матеріали, керамічні та шлакосіталові вироби. Оснащення відділом брикетування та осклування забезпечує зменшення об'єму утилізованих відходів та робить їх такими, що не бояться впливу процесів ерозії. Застосування у складі полігону відділу сепарації генераторного газу уможливлює одержання оксиду вуглецю, водню, азоту, вуглекислого, та рідкісних газів, різноманітних сполук сірки, хлору, тощо. Оснащення полігону когенератором забезпечує виробництво теплової та електричної енергії, а в сполученні із відділом сепарації вихлопних газів, одержання вуглекислого газу, азоту та рідкісних газів. Використання фільтру очищення вихлопних газів виключає потрапляння у довкілля будь яких шкідливих викидів. Уся сукупність істотних ознак запропонованого рішення дає можливість без використання зовнішньої енергії здійснювати повну утилізацію ТПВ при максимальному отриманні корисних товарних продуктів із непотрібних, шкідливих та небезпечних речовин з виключенням негативного впливу на довкілля при покращенні соціального становища у регіоні застосування. Запропонованого полігона для утилізації ТПВ схематично представлено на Фіг. Полігон складається із блоку виявлення високотоксичних та радіоактивних відходів - 1, бункеру ТБО - 2 з відсіком для приймання відходів, що вміщують вуглець - 3, блоку магнітної сепарації - 4, блоку роздроблення негабаритів - 5, блоку піролізу - 6 з газгольдером піролізного газу - 7, ємкостями вуглеводневих піролізних рідин - 8, ємкостями піролізної води - 9, відділом високотемпературної утилізації - 10 та утилізатором тепла 11, блоку газифікації - 12 з відділом переробки попелу та шлаку - 13, відділом брикетування та заскловання попелу та шлаку - 14, газгольдером генераторного газу - 15, відділом сепарації генераторного газу - 16, когенератором - 17, відділом сепарації вихлопних газів - 18 та фільтром очищення вихлопних газів - 19. Усі технологічні блоки та відділи з'єднують поміж собою відповідними транспортними засобами - конвеєрами або трубопроводами та іншими необхідними інженерними комунікаціями. Полігон працює за таким чином. ТПВ, що надійшли на утилізацію, перевіряють на наявність у них високотоксичних та радіоактивних речовин у блоці виявлення високотоксичних та радіоактивних відходів - 1. У разі виявлення їх присутності, ТПВ не розвантажують, а повертають постачальнику, відповідно що до правил поводження із високотоксичними та радіоактивними речовинами. Далі, ТПВ подають у бункер - 2. Потім ТПВ подають у блок магнітної сепарації - 4, відділяють магнітні матеріали, які направляють споживачам, а ТПВ, після роздроблення негабаритних матеріалів у блоці - 5, потрапляють у блок піролізу - 6. Процес піролізу проводять у автоенергетичному режимі, застосовуючи горючі продукти піролізу чи газифікації. Продукти піролізу, а саме, піролізний газ, подають у газгольдер піролізного газу - 7, вугле водневі рідини накопичують у ємкостях вуглеводневих рідин - 8, у ємкості піролізної води - 9 зливають піролізну воду. Пірокарбон з усіма твердими залишками направляють на газифікацію у блок газифікації - 12, або споживачам. Отримані піролізні газ та вуглеводневі рідини використовують як паливо у блоці піролізу - 6, відділі високотемпературної утилізації - 10, а потім, завдяки застосуванню утилізатора тепла - 11, одержують теплову та електричну енергію і направляють споживачам. Вихлопні гази з відділку високотемпературної утилізації - 10 перед викидом у довкілля, направляють до відділку сепарації вихлопних газів - 18. Піролізну воду, що містить шкідливі речовини, знезаражують у відділку високотемпературної утилізації - 10, або використовують як присадку для проведення процесу газифікації пірокарбону у блоці газифікації - 12. У блоці газифікації - 12 провадять утилізацію пірокарбону та речовин із відсіку відходів, що вміщують вуглець - 3. Для забезпечення процесу газифікації у блок газифікації - 12, також подають гази дуття у вигляді повітря відпрацьованого у системі аспірації технологічного обладнання полігону. Крім того, у блок газифікації 12 подають вуглекислий газ з відділу сепарації вихлопних газів - 18. Завдяки відділу переробки попелу та шлаку - 13 одержують у вигляді товарних продуктів будівельні матеріали, керамічні та шлакоситалові вироби, рудні концентрати різноманітних металів, у тому числі, кольорових та рідкісних. Тверді продукти газифікації, на які немає сьогоденного попиту, брикетують та після поверхневого заскловання у відділі брикетування та заскловання попелу та шлаку - 14, направляють на складування. Генераторний газ, одержаний у блоці газифікації - 12, спрямовують до газгольдеру генераторного газу - 15, звідки подають у відділок сепарації генераторного газу - 16 у якому отримують оксид вуглецю, водень, азот, вуглекислий газ, сполуки сірки, хлору та рідкісні гази, або, після виділення сполук сірки та хлору, використовують у когенераторі - 17, завдяки чому виробляють теплову та електричну енергію. Вихлопні гази когенератора - 17 надсилають до відділу сепарації вихлопних газів - 18 за рахунок чого одержують рідкісні гази, вуглекислий газ та азот, потім до фільтру очищення вихлопних газів - 19 і далі на вихлоп у до вкілля. Найменування та напрямки руху стр уменів ТПВ та продуктів утилізації, що вказані на Фіг. такі: А® - ТПВ; М® - оксид вуглецю; В® - високотоксичні та радіоактивні відходи; N® - водень; С® - магнітні матеріали; О® - азот; D® - піролізний газ; Р® - вуглекислий газ; Е® - вуглеводневі піролізні рідини; Q® - рідкісні гази; F® - теплова енергія; R® - сполуки сірки та хлору; S—> - безпечний вихлопний газ; G® - електроенергія; Н® - пирокарбон; Т® - гази дуття, та продукти аспірації; І® - будівельні матеріали; U® - вихлопний газ; J® - керамічні вироби; V® - заскловані брикети з попелу та шлаку; К® - шлакоситалові вироби; W® - піролізна вода. L® - рудні концентрати; Усе вищевказане, у цілому, забезпечує зменшення земельної ділянки під полігоном ТПВ, скорочує відстань перевезення від населеного пункту, надає можливість здійснити повну та керовану утилізацію відходів з виробництвом різноманітних альтернативних енергоносіїв, палива для двигунів, розчинників, сировини та матеріалів для металургійної, хімічної, нафтопереробної, машинобудівної та інши х галузей господарства, при повному виключенні негативного впливу на екологію, санітарно-гігієнічні умови та соціальну сферу регіону застосування.