Спосіб автономного енергозабезпечення комплексу з переробки і утилізації муніципальних відходів

1. Спосіб автономного енергозабезпечення комплексу з переробки і утилізації муніципальних відходів, який включає процес сортування відходів за якісними показниками якнайменше на дві групи, де одна група відходів піддається процесу деструкції, а друга група піддається процесу зброджування з використанням природної асоціації мікроорганізмів-анаеробів, який відрізняється тим, що 3 камери реактора пролізу, при цьому рециркуляційна колона у верхній частині обладнана дозатором подачі твердого гранульованого теплообмінного матеріалу та циклоном, вхід якого з'єднаний із верхньою частиною рециркуляційної колони, а вихід - з вихідним конденсатором. Недоліками відомого технічного рішення є те, що його робота здійснюється за допомогою зовнішніх енергоносіїв (електроживлення, природній газ, тощо), розігрів реакторів для здійснення процесу пролізу у зазначеному температурному режимі характеризується утворенням шкідливих побічних продуктів та ймовірність їх витоку у повітря. Як наслідок, це технічне рішення є екологічно небезпечним бо не забезпечує утилізацію небезпечних побічних продуктів, які утворюються в результаті цього процесу, оскільки запропонована робоча температура не знищує таких токсичних речовин, як діоксини та фурани. Відомий спосіб утилізації твердих побутових відходів і отримання органічного добрива [Патент Російської Федерації на винахід № 2201911, C05F 11/08, C05F 9/00, 2003 р.]. Суть цього технічного рішення полягає в тому, що тверді побутові відходи обробляють мікроорганізмами, після чого заселяють культурою дощових черв'яків. У якості мікроорганізмів для обробки відходів використовують суспензію аеробних термофільних мікроорганізмів, які додають при температурі 55-69 °С. У якості культур дощових черв'яків використовують черв'яків роду Eisenia, виду foetida та червоний каліфорнійський гідрид. Недоліками відомого способу є те, що він може бути придатний лише для виготовлення одного виду добрива, це компост. При цьому використання такої сировини, як, наприклад, побутові харчові відходи лише для виготовлення компосту є економічно нераціональним, оскільки ця сировина може бути використана більш ефективно, якщо при більш вдосконалених процесах її обробки можливе отримання такого цінного енергоресурсу, як біогаз. Найближчим до технічного рішення, що заявляється є спосіб переробки промислових і побутових відходів та пристрій для його здійснення [Заявка PCT/UA 2008/000053, міжнародна публікація WO 2009048439 від 16.04.2009 р.]. Відомий пристрій має декілька зон температурних режимів від 200-550 °С до 850-950 °С. Крім того, до розплаву можуть додаватися у якості каталізаторів метали, їх окисли, солі або гідрати окислів. Також у зону високотемпературної переробки можуть подавати водяну пару та/або вуглецевий газ, а для регенерації розплаву до відходів додають двоокис кремнію. Таким чином процеси спалювання відбуваються у прискореному режимі, що підвищує економічну ефективність спалювання відходів, а використання високотемпературних режимів спалювання допомагає деструкції молекулярних зв'язків фтор та компонентів з вмістом хлору. Недоліками відомого способу та пристрою для його здійснення є те, що він є залежним від зовнішніх енергоносіїв (електроживлення, природній газ, тощо). Для забезпечення відомого пристрою необхідним температурним режимом необхідна 58957 4 значна кількість енергоресурсів, що стає економічно не вигідним у застосування, наприклад, у житлово-комунальному господарстві. Метою корисної моделі, що заявляється, є вдосконалення способів автономізації енергозабезпечення пристроїв для утилізації та переробки муніципальних відходів шляхом підвищення економічних показників у використанні та підвищення екологічної безпеки. Суть корисної моделі полягає в тому, що заявляється спосіб автономного енергозабезпечення комплексу з переробки та утилізації змішаних муніципальних відходів, який має сортувальну станцію, ділянку деструкції та біотехнологічну ділянку. Кожна з цих ділянок виконує певну функцію у переробці та утилізації відходів. До складу сортувальної станції входять сортувальна лінія, обладнання для подрібнення твердих відходів, обладнання для пресування, цех переробки та виготовлення будівельних матеріалів. До складу ділянки деструкції входять деструктори, обладнання для очистки і зріджування газу, установки каталітичної переробки вуглеводнів, ректифікаційний комплекс та резервуарний парк. Ділянка деструкції виробляє компоненти дизельного пального і бензину та зріджений газ. До складу біотехнологічної ділянки входять біогазова станція, цех по виготовленню органічних добрив, підрозділ остаточного захоронения відходів. Біотехнологічна ділянка виробляє біогаз, тверді та рідкі органічні добрива. Технічний результат досягається тим, що в якості енергозабезпечення комплексу з переробки та утилізації змішаних муніципальних відходів є газодизель-генератор, паливом для якого є метан та дизельне пальне власного виробництва. Об'єм електроенергії, що виробляється газодизельгенератором, є достатнім для забезпечення власних потреб комплексу. Також, у якості пального для деструкторів використовується біогаз власного виробництва, що поступає з біогазової станції та газ, що вироблений в результаті сепарації газів, що отримані на деструкторах. Таким чином, комплекс з переробки та утилізації змішаних промислових та побутових відходів має автономне енергозабезпечення за рахунок енергоресурсів власного виробництва. Запропонований спосіб автономного енергозабезпечення комплексу з переробки та утилізації змішаних муніципальних відходів забезпечує незалежність від зовнішнього енергопостачання. Незалежність комплексу від зовнішнього енергопостачання гарантує знешкодження небезпечних побічних продуктів, що забезпечує комплексу високу екологічну безпеку в процесі експлуатації. Корисна модель може бути реалізована наступним чином. Комплекс з переробки та утилізації муніципальних відходів з автономним енергозабезпеченням "ГЕФЕСТ" (умовна назва) має типову структуру, що обумовлено технологічними процесами. До складу комплексу входять сортувальна станція, ділянка деструкції та біотехнологічна ділянка. До складу сортувальної станції входять контрольно-пропускний пункт, вагова, санітарний пост, 5 диспетчерський пункт, сортувальна лінія, ділянка подрібнення, ділянка пресування, цех будівельних матеріалів, склади готової продукції, склади напівфабрикатів, побутові приміщення персоналу. До складу ділянки деструкції входять деструктори, підрозділ очистки і зрідження газу, ректифікаційний комплекс, установка каталітичної переробки вуглеводнів, резервуарний парк, підрозділ обліку та відпуску готової продукції. Біотехнологічна ділянка складається з біогазової станції, підрозділ органічних добрив, підрозділ остаточного захоронения. Сортувальна лінія включає послідовно розміщені транспортер, гуркіт, стіл для ручного сортування, магнітний сепаратор, шредер і прес, що рухається, підрешітна секція гуркоту сполучена з повторним гуркотом, вихід якого сполучений з повітряним вібраційним сепаратором, лінія відведення органічних відходів якого сполучена з системою анаеробного зброджування, а лінія відведення неорганічних відходів включає магнітний сепаратор для відбору чорних металів і механічний сепаратор для відбору кольорових металів. Сміттєвози доставляють відходи на ділянку сортування які після зважування завантажуються в приймальний бункер завантажувального живильника, звідки по транспортеру вони потрапляють в обертальний гуркіт з великими вічками. Великі фракції відходів з гуркоту по стрічковому транспортеру потрапляють на рухомий стіл для ручного сортування, де вручну відбирають сухі відходи, такі як: папір, картон; пластмаси; текстиль; ПЕТтара; гумотехнічні відходи. Після відбору відходів з вмістом хлору ці матеріали подрібнюються на шредері і поставляються на ділянку деструкції. Відходи з вмістом хлору переробляються високотемпературним піролізом. Решта відходів проходить під магнітним сепаратором, який відбирає чорні метали, та механічним для відбору кольорових металів, які роздільно потрапляють в прес. Підрешітний продукт гуркоту з підрешітної секції потрапляє в повторний гуркіт, з обертального сита якого він подається на повторну додаткову сепарацію в повітряному вібраційному сепараторі та розділюється на вологі органічні відходи (харчова органіка), окремо відходи деревини та важкі неорганічні (будівельне сміття, склобій, відсів, тощо). Забруднене повітря з повітряного вібраційного сепаратора проходить очищення в гідроциклоні, а відсів з гідроциклону надходить в систему анаеробного бродіння. Відсортовані відходи подрібнюються до технологічно придатного стану та поступають для подальшої переробки. Деструктор блочного типу призначений для низькотемпературної (до + 550 °С) деструкції відходів різних типів без доступу повітря при тиску не більше 0,3 кгс/см2. Сировиною для деструктора є пластикові, гумотехнічні, картонно-паперові та текстильні відходи. В процесі деструкції отримується газ, рідка фракція та сажа технічна. Процес деструкції відбувається в змінних герметичних реакторах при певних технологічних температурах, в якості палива використовується газ, що пос 58957 6 тупає з біогазової станції. Частина газу поступає автоматично на газодизель-генератор з когенераційною установкою в якості палива, основна частина газу на зріджувальну установку, рідка фракція на ректифікаційний комплекс в якості напівфабрикату для подальшої переробки. Після завершення процесу деструкції, реактор переміщується на ділянку очистки, де очищується від технічної сажі. Деструктор складається з печі, змінних реакторів, трубопроводів, насадної колони конденсаторів, системи фільтрів та охолодження газів. На установку піролізу для утилізації небезпечних відходів для термічної переробки можуть подаватися не перероблені відходи з усіх ділянок комплексу: медичні відходи, пластики з вмістом хлору. Для утилізації медичних і високотоксичних відходів та відходів, які містять хлор застосовується високотемпературний (1200-1500 °С) процес під назвою ПЛАЗЕР, який забезпечує переробку без емісії в навколишнє середовище діоксинів, смол, фенолів, аерозолів та інше. Пароплазмова конверсія забезпечує гарантовану переробку матеріалів у всьому об'ємі реактора. Отриманий в результаті синтез-газ відрізняється високою якістю і не вимагає застосування додаткових заходів по його очищенню. Шлаковий розплав гранулюють і направляють на виробництво будівельних матеріалів, а металевий розплав використовують для виготовлення сплавів, лігатур, тощо. Кислі складові нейтралізуються в камері нейтралізації шляхом уприскування в реакційний об'єм содового розчину. Оксиди азоту NOX відновлюються на 85 % в спеціальній камері відновлення у присутності карбаміду. Контроль і підтримання температури потоку газів здійснюється в камерах постійно. Діоксини і фурани повністю знищуються в камері згорання за рахунок високої робочої температури. В системі утилізації тепла і пилового газоочищення передбачені операції підігріву технологічного повітря, охолодження диму перед подачею на фільтр з утилізацією тепла або без неї і очищення диму від пилу. В своєму складі комплекс має компресор для перекачування та стискування газу, який виробляється на біогазовій станції та деструкторах, установку для очищення газу для отримання очищених легких вуглеводнів, що утворюються при деструктивній переробці різних гумотехнічних, пластикових і текстильних відходів, підйомне обладнання, пристрої для очищення реакторів, газгольдери, резервуари для зберігання світлих та темних нафтопродуктів, установку каталітичної переробки вуглеводнів, ректифікаційний комплекс для отримання окремих бензинових і дизельних фракцій. Газодизель-генератор призначений для довготривалої постійної роботи на автономних електростанціях, як в режимі автономної, так і паралельної роботи між собою та промисловою електромережею та тепловою мережею при когенерації. Газодизель-генератори (двопаливні), які використовуються у складі комплексу, працюють на природному, генераторному, піролізному газах 7 58957 та біогазі, шахтному метані, а також на дизпаливі, флотському та тепловозному паливі, очищеній піролізній рідкі фракції. Комплекс має біогазову установку. В системі анаеробного зброджування відбувається розпад органічної частини відходів. Принцип переробки відходів полягає в зброджуванні без доступу повітря з використанням природної асоціації мікроорганізмів-анаеробів. Під дією анаеробних штамів бактерій відбувається розкладання біомаси, продуктами якого є органічні добрива та біогаз. Основним технологічним апаратом біогазової ділянки є ферментер з мішалкою, барботером і термостатичною системою охолодження і нагріву. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 8 Кількість біореакторів (ферментерів) визначається від умови забезпечення безперервного вивантаження органічних добрив. Органічні відходи проходять через роторний подрібнювач і подаються в черговий біореактор, туди ж подається і вода в необхідній кількості. З отриманої біосуміші бактерії виділяють біогаз, який направляється в газгольдер. Отже, технічне рішення, що заявляється, може бути реалізовано в умовах існуючого рівня техніки за допомогою стандартного обладнання вітчизняного та/або закордонного виробництва. Таким чином, корисна модель, що заявляється, є промислово придатною. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601