Комплекс з управління утилізацією муніципальних відходів

Реферат: Комплекс з управління утилізацією муніципальних відходів, який має сортувальний, енергетичний та виробничий блоки, що оснащені сортувальною станцією, деструктором і біогазовою установкою. При цьому енергозабезпечення комплексу відбувається шляхом використання біогазу власного виробництва та/або газу власного виробництва, що отриманий в процесі деструкції, та/або дизельного палива власного виробництва. Додатково має адміністративно-територіальний блок, блок депонування, який складається з сміттєзвалища та/або полігону, ділянки компостування, ділянки біоремедіації, ділянки сепарації. UA 95961 U (12) UA 95961 U UA 95961 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології переробки муніципальних відходів і може використовуватись у житлово-комунальному господарстві країни. Відома установка для термічної переробки побутових відходів (Патент Російської Федерації на винахід № 2303746, F23G 15/14, 2007 р.). Суть цього технічного рішення полягає в тому, що установка для термічної переробки побутових відходів має приймально-розвантажувальний пристрій, послідовно розташовані за ним сміттєспалювальний котел з топкою, топічною камерою і хвостовими поверхнями нагріву, двоступеневий газоочисний пристрій, котелутилізатор з камерою, пристрій повторювального нагріву, за рахунок спалювання газового палива, димових газів, що поступають із вказаного газоочисного пристрою, та хвостовими поверхнями нагріву і димарем. Двоступеневий газоочисний пристрій з коефіцієнтом очищення по фтор та хлорвмісним компонентам 99,99 % виконано у вигляді послідовно з'єднаних циклона та газоочисного пристрою хімічного очищення газів. Пристрій вторинного перегріву димових газів виконано у вигляді циклонного пристрою для спалювання газового палива, що забезпечує нагрівання газів до температури 1300-1400 °C та повного спалювання продуктів, що не повністю знищені. Котел-утилізатор має у камері додатково встановлений автоматичний пальник для спалювання газового пального, що забезпечує при температурі 1200 °C повну деструкцію молекулярних зв'язків вторинних діоксинів і фуранів, які утворюються у хвостовій поверхні нагріву сміттєспалювального котла. Недоліками відомого пристрою є не тільки його залежність від зовнішніх енергоносіїв (електроживлення, природній газ, тощо), але й найбільш суттєво впливає на застосування пристрою той фактор, що для реалізації відомого технічного рішення необхідна земельна ділянка промислового призначення та розвинена логістична служба для постачання сировини, тобто, побутових відходів до місця переробки, що впливає на собівартість зведення та експлуатації відомого пристрою. Відомі спосіб переробки промислових і побутових відходів та пристрій для його здійснення (Заявка PCT/UA2008/000053, міжнародна публікація WO 2009048439 від 16.04.2009 р.). Відомий пристрій має декілька зон температурних режимів від 200-550 °C до 850-950 °C. Крім того, до розплаву можуть додаватися як каталізатори 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, природний газ тощо). Для забезпечення відомого пристрою необхідним температурним режимом необхідна значна кількість енергоресурсів, що стає економічно не вигідним у застосування, наприклад, у житлово-комунальному господарстві. Також, найбільш суттєво впливає на застосування пристрою така обставина, що для реалізації відомого технічного рішення необхідна земельна ділянка промислового призначення та розвинена логістична служба для постачання сировини, тобто побутових відходів до місця переробки. Найближчим до технічного рішення, що заявляється, є комплекс з переробки та утилізації муніципальних відходів з автономним енергозабезпеченням (Патент України на корисну модель № 59338, В09В 3/00, 2011 p.). Технічний результат від застосування цього комплексу досягається тим, що в якості енергозабезпечення є газодизель-генератор, паливом для якого є метан та дизельне пальне власного виробництва. Об'єм електроенергії, що виробляється газодизель-генератором, є достатнім для забезпечення власних потреб комплексу. Також, у якості пального для деструкторів використовується біогаз власного виробництва, що поступає з біогазової станції та від сепарації газів, що отримуються на деструкторах. Недолік відомого комплексу полягає в тому, що для реалізації цього технічного рішення необхідна земельна ділянка промислового призначення та розвинена логістична служба для постачання сировини, тобто побутових відходів до місця переробки, що впливає на собівартість зведення та експлуатації відомого комплексу. Задачею корисної моделі, що заявляється, є вдосконалення комплексів для управління утилізацією муніципальних відходів шляхом підвищення екологічної безпеки, економічних та логістичних показників у використанні. Суть корисної моделі полягає в тому, що заявляється комплекс для управління утилізацією муніципальних відходів, який представляє собою систему взаємопов'язаних виробничих блоків, що розміщені безпосередньо на очищених земельних ділянках вже існуючого сміттєзвалища ("старого" сміттєвого полігону). Комплекс складається з адміністративно-територіального блока, 1 UA 95961 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 блока депонування, блока системного збору відходів, а також з сортувального, енергетичного та виробничого блоків. Кожний блок має власну систематизовану структуру ділянок. Кожна з цих ділянок виконує певну функцію у переробці та утилізації відходів. Технічний результат досягається тим, що в результаті отриманого тепла та електроенергії, що вироблені з переробки твердих муніципальних відходів шляхом деструкції та біотехнологій, відбувається скорочення викидів звалищних газів. При цьому, біоремедіація сміттєвого полігону, який може безперервно приймати муніципальні відходи на переробку та утилізацію, дозволяє звільняти земельні ділянки полігону та суттєво знизити навантаження навколишнього середовища від забруднюючих факторів. Діяльність комплексу, що заявляється, забезпечує безперервне існування сміттєвого полігону без розширення його кордонів, а у деяких випадках навіть звуження кордонів, без завдання шкоди навколишньому середовищу, без шкідливих викидів від деструкції твердих побутових відходів та без складних логістичних схем із збирання, зберігання, переробки та утилізації муніципальних відходів будь-якого хімічного та біологічного складу. Комплекс, що заявляється, розміщується безпосередньо на "старому" сміттєвому полігоні. Всі блоки, що складають комплекс, збудовані на площах, які звільнені та очищені від сміття за допомогою біоремедіації. Як енергозабезпечення комплексу з переробки та утилізації змішаних муніципальних відходів є газодизель-генератор, паливом для якого є метан та дизельне пальне власного виробництва, які здобуті в результаті процесів деструкції. Об'єм електроенергії, що виробляється газодизель-генератором, є достатнім для забезпечення власних потреб комплексу. Також, як пальне для деструкторів використовується біогаз власного виробництва, що надходить з біогазової ділянки та газ, що вироблений в результаті сепарації газів, що отримані на деструкторах. Таким чином, комплекс, що заявляється, дозволяє якісно та ефективно управляти і контролювати процеси накопичення, переробки та утилізації муніципальних відходів. Запропонований комплекс є незалежним від зовнішнього енергопостачання. Незалежність комплексу від зовнішнього енергопостачання гарантує знешкодження небезпечних побічних продуктів, що забезпечує комплексу високу екологічну безпеку в процесі експлуатації, а біоремедіація дозволяє контролювати кордони сміттєвого полігону та знешкоджувати шкідливі викиди у навколишнє середовище. На кресленні "Схема взаємодії блоків комплексу" зображена схема взаємодії блоків комплексу для управління утилізацією муніципальних відходів. Комплекс для управління утилізацією муніципальних відходів має типову структуру, що обумовлено технологічними процесами. До складу комплексу входять блок депонування, блок системного збору відходів, а також з сортувальний, енергетичний та виробничий блоки. Адміністративно-територіальний блок (1) складається з органів виконавчої влади, комунальних підприємств та профільних інститутів. Блок (2) депонування складається з сміттєвого звалища (наприклад, "старого" полігону), ділянки компостування, ділянки біоремедіації, ділянки сепарації. Блок (3) системного збору відходів складається з ділянки спецавтотранспорту та механізмів, сміттєперевантажувальної станції, пунктів приймання автопокришок, контейнерів для будівельного сміття, контейнерів харчових відходів, ділянки вуличного сміття, ділянки контейнерів житлових районів, ділянки контейнерів із сміттям промислових підприємств, ділянки відходів супермаркетів та торговельних центрів, ділянки медичних відходів, ділянки побутової техніки та ділянки небезпечних відходів. Блок (4) рециклінгу, який являє собою сортувальну станцію. До складу сортувальної станції входять: ділянка приймання відходів, ділянки сортування, подрібнення та пресування, а також ділянка біоремедіації та очищення фільтрату. Енергетичний блок (5) складається з ділянки інсинерації та плазмолісу, ділянки тригенерації (забезпечення комплексу електроенергією, теплом, водою, холодом), ділянки синтетичного палива, ділянки альтернативної енергетики (вітрогенератор, сонячний колектор, тепловий насос, газогенератор, дизель-генератор). Виробничий блок (6) складається з виробничих цехів, лабораторії інноваційних ресурсозберігаючих технологій, складу вторинної сировини та складу готової продукції. Приклад реалізації корисної моделі. Отже, корисна модель, що заявляється, може бути реалізована наступним чином. На території "старого" сміттєвого полігону або у безпосередній близькості до нього організовують та/або збирають блоки 2, 3, 4, 5 та 6. Всю територію полігону поділяють на квадрати та визначають графік очищення відповідних квадратів від сміття та подальшої біоремедіації. Очищені квадрати полігону знову використовують для звалища. 2 UA 95961 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спецавтотранспортом 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; ПЕТ-тара; 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 надходять для подальшої переробки. Деструктор блочного типу призначений для низькотемпературної (до + 55 °C) деструкції 2 відходів різних типів без доступу повітря при тиску не більше 0,3 кгс/см . 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 поступає з біогазової станції. Частина газу надходить автоматично на газодизель-генератор з когенераційною установкою як паливо, 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 °C) 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), 3 UA 95961 U 5 10 15 20 25 30 які використовуються у складі комплексу, працюють на природному, генераторному, піролізному газах та біогазі, шахтному метані, а також на дизпаливі, флотському та тепловозному паливі, очищеній піролізній рідкій 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. 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. Функція решти блоків, які не мають детального опису, не потребує додаткового пояснення для загального розуміння організації їх роботи у складі комплексу, що заявляється. Отже, технічне рішення, що заявляється, може бути реалізовано в умовах існуючого рівня техніки за допомогою стандартного обладнання вітчизняного та/або закордонного виробництва. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Комплекс з управління утилізацією муніципальних відходів, який має сортувальний, енергетичний та виробничий блоки, що оснащені сортувальною станцією, деструктором і біогазовою установкою, при цьому енергозабезпечення комплексу відбувається шляхом використання біогазу власного виробництва та/або газу власного виробництва, що отриманий в процесі деструкції, та/або дизельного палива власного виробництва, який відрізняється тим, що додатково має адміністративно-територіальний блок, що складається з органів виконавчої влади, комунальних підприємств та профільних інститутів; блок депонування, що складається з сміттєзвалища та/або полігону, ділянки компостування, ділянки біоремедіації, ділянки сепарації. 2. Комплекс з управління утилізацією муніципальних відходів за п. 1, який відрізняється тим, що блок депонування, сортувальний, енергетичний та виробничий блоки формуються безпосередньо в межах сміттєзвалища та/або полігону, а адміністративно-територіальний блок формують шляхом залучення до управління утилізацією муніципальних відходів організацій і підрозділів за звичайним місцезнаходженням у регіоні. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького,45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4