Ирина Новикова - Туалеты, компосты, утилизация отходов

Главным элементом пиролизной установки является реактор, который состоит из шахтной печи и швельшахты. Смешивание пиролизных и дымовых газов позволяет избежать система эвакуации газов. В верхнюю часть реактора поступают бытовые отходы, которые спускаются через швельшахту в нижнюю часть реактора. Полученные продукты поступают в конденсатор, где из них выделяется влага и смола. Дымовые газы, пройдя через систему газоочистки, выводятся в атмосферу.

В процессе пиролиза происходит высокоэффективное обезвреживание бытовых отходов, которые впоследствии используют в качестве топлива и сырья для химической промышленности и народного хозяйства.

Посредством переработки бытовых отходов в анаэробных условиях получают горючий газ и органическое удобрение. Выпуская 8000 т бытовых отходов в год, завод обслуживает около 25 тыс. человек.

Бытовые отходы сваливают в приемный бункер, оттуда они через питатель поступают в дробилку. Проходя через ленточный конвейер, измельченные бытовые отходы очищаются от черного металла. Очищенная масса поступает на несколько суток в метантенк, в котором происходит сбраживание органического вещества. Из тонны бытовых отходов выделяется около 170 кг (130 м3) газа, который содержит:

– метан (65 %);

– органическое удобрение (410 кг, влажность 30 %);

– металлолом (50 кг);

– крупный отсев (250 кг);

– газовые потери и фильтрат (120 кг).

Вместе с бытовыми отходами завод перерабатывает сельскохозяйственные отходы и отходы пищевой промышленности.

Новый метод в решении проблемы утилизации бытовых отходов – это их брикетирование (рис. 55). Брикетирование давно применяется в промышленности и сельском хозяйстве. Оно представляет собой простейшую и экономичную форму упаковки.

Рис. 55. Оборудование для брикетирования бытовых отходов: 1 – загрузочный бункер-накопитель; 2 – панель управления процессом брикетирования; 3 – непрерывная подача материала с дозатором и транспортным шнеком; 4 – гидравлическое управление для поддержания плотности брикета при смене материала; 5 – камера прессования с двумя компрессорами и сенсорами, контролирующими все параметры для оптимального режима прессования; 6 – компактная конструкция для достижения максимальной стабильности.

В процессе переработки происходит уплотнение бытовых отходов, что приводит к уменьшению их объема. Это, в свою очередь, экономит средства, выделяемые для хранения и транспортировки мусора.

Основным материалом для брикетирования служит бумажное и тряпичное сырье. Технология работы с ним не представляет особой сложности, так как оно гомогенно по составу. Некоторые затруднения возникают при брикетировании коммунальных отходов из-за их неоднородности. Осложняет работу наличие песка, стекла и камня, а также присутствие кислот, растворителей и лаков.

Решение проблемы утилизации бытовых отходов должно сводиться к 3 основным принципам: экономичность, технологичность и экологичность.

Технология брикетирования заключается в следующем: бытовые отходы без предварительной сортировки поступают на специальный пресс, где начинается их уплотнение и автоматическая обвязка проволокой. Брикет имеет форму параллелепипеда размером примерно 1100 х 1100 х 2000 мм и весом около 2500 кг.

При поступлении на полигон брикеты обычно складываются рядами по 5 блоков высотой 5,5 м и засыпаются 20-сантиметровым слоем земли. Плотность бытовых отходов в брикетах высокая, провалы или серьезные деформации не наблюдаются. Прессовочные станции могут располагаться и на полигонах, и в пределах города.

Преимущества брикетирования бытовых отходов:

– в несколько раз увеличивается время эксплуатации свалки. При использовании метода брикетирования на одной и той же территории можно разместить на 120 % больше бытовых отходов, чем в обычных условиях;

– в брикетах бытовых отходов отсутствует влажность и кислород. Вследствие этого образуется малое количество биогаза (например, метана) и других неприятных и вредных запахов;

– значительно уменьшается количество слоя грунта, необходимого для укладки. Его требуется в 10 раз меньше, чем на обычных свалках;

– исчезает проблема разброса ветром бытовых отходов (например, бумаги и пластика);

– практически полностью устраняется опасность возгорания мусора;

– благодаря высокой плотности брикетов количество провалов на свалках уменьшается;

– работы, проводимые на свалке, становится легче контролировать;

– вследствие уменьшения площади свалки сокращается количество нелегальных завозов или сборов мусора;

– упрощается транспортировка, так как полученные брикеты успешно можно перевозить на обычных грузовиках, что повышает эффективность работы и сокращает количество необходимой техники;

– возможно брикетирование объемных отходов (мебель, матрацы, двери, бочки и др.);

– брикеты (рис. 56) можно использовать как удобрение и топливо.

Рис. 56. Брикеты.

Метод брикетирования можно совмещать с другими способами утилизации бытовых отходов (например, с методом сжигания). Полигоны приобретают чистый и ухоженный вид, что не вызывает отрицательного отношения к ним жителей близлежащих населенных пунктов. В будущем полигон, при условии захоронения на нем брикетов, может использоваться как парк, спортивная площадка и т. д.

Больше половины бытовых отходов приходится на бумагу и пищевые отходы, в которых содержится огромное количество целлюлозы. Посредством гидролиза из целлюлозы можно получить этиловый спирт (этанол).

Бытовые отходы предварительно измельчаются и поступают в сепаратор, где происходит их разделение на легкие и тяжелые фракции. Легкая часть, состоящая преимущественно из целлюлозы, еще раз измельчается и поступает в реактор, где и происходит гидролиз.

Гидролиз проводят при высокой температуре, что способствует увеличению выхода этилового спирта, а также значительно ускоряет весь процесс. В процессе гидролиза образуются сахара, которые сбраживаются, и получается раствор этилового спирта. Впоследствии он очищается и дополнительно перегоняется в 95 %-ный спирт.

Во время гидролиза наблюдаются 2 реакции:

– целлюлоза преобразуется в сахар;

– сахар под воздействием кислоты распадается.

Нужные для гидролиза температуру и концентрацию кислоты определяют с помощью расчетов, от которых зависит выход сахара.