Технологии и способы переработки твердых бытовых отходов

Контрольная работа

Технологии и способы переработки твердых бытовых отходов

Содержание

1. Характеристика отходов

Классификация отходов

2. Современные методы переработки твердых городских отходов

Состав ТБО

Методы подготовки и переработки отходов (мусороперерабатывающие заводы)

Методы уменьшения габаритов отходов

Методы укрупнения размеров отходов

Методы обогащения отходов

Термические методы переработки отходов

Мусоросжигание (мусоросжигательные заводы)

Проблемы и особенности термических методов переработки ТБО

Диоксины

Рециклинг и восстановление материалов

Анаэробное сбраживание

Переработка отходов материалов и изделий на основе резины

Литература

1. Характеристика отходов

Отходы - это все вещества или предметы, от которых стремится избавиться их владелец. Удаление отходов предполагает определенный технологический процесс, включающий сбор, транспортировку, переработку, складирование и обеспечение их безопасного хранения. Основными источниками отходов являются:

жилые регионы и бытовые предприятия, поставляющие в ОС бытовой мусор, отходы жизнедеятельности, отходы столовых, гостиниц, магазинов и др. предприятий сферы обслуживания

промышленные предприятия, являющиеся поставщиками газообразных, жидких и твердых отходов, в которых присутствуют те или иные вещества, влияющие на загрязнение и состав почвы

теплоэнергетика дает помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля высокое содержание пыли (сажи), несгоревших частиц NO_x, SO_x и радиоактивных элементов (уран)

с/х загрязняет почву перенасыщением удобрений и ядохимикатов, применяемыми в строго определенном количестве для защиты растений от бактерий и повышает урожайность, на полях ежегодно рассеивается более 500·10⁶ т минеральных удобрений и около 4·10⁶ т ядохимикатов; типовой свиноводческий комплекс, например, на 108 тыс. голов дает около 10⁶ м³ навозных стоков, т.е. по эффекту загрязнения почвы равен городу с населением 150 тыс. человек.

транспорт - при работе ДВС интенсивно выделяется NO_x, Pb, углеводороды и др. вещества, оседающие в конечном итоге на почве и поглощающиеся растениями; в выхлопных газах автомобилей содержится порядка 40 химических веществ, большинство из которых токсично; следы свинца находят в растениях, находящихся в 100 м от трассы; в прилегающих к дорогам поверхностях почвы обнаружены также никель, цинк и др. тяжелые металлы.

Процесс естественного самоочищения в природе происходит достаточно медленно и лишь в тех случаях, когда в этом процессе активно участвуют бактерии, грибы, простейшие микроорганизмы и т.п. О масштабах химических загрязнений можно судить по следующим данным: в промежутке 1870-1970 гг. на земную поверхность осело более 20·10⁹ т шлаков, 3·10⁹ т золы, выбросы цинка и сурьмы составили более 600·10³ т, мышьяка 1,5·10⁶ т, кобальта - более 0,9·10⁶ т; ежегодно от переработки и добычи минерального сырья образуется около 8,5·10⁹ т твердых отходов. Особую опасность для ОС представляют радиоактивные отходы. Следствие Чернобыльской аварии является загрязнение огромной площади европейской части России, Украины, Белоруссии и Части Европы Cs-137.

Классификация отходов

Общепринятой классификации отходов производства пока не разработано. Однако ряд основных принципов деления отходов уже используется, что соответствует требованиям ГОСТ 24-916-83 "ресурсы материальные вторичные".

Классификация применяется по различным признакам и характеристикам: - степени опасности (токсичности); отраслевому происхождению; производству и потреблению; агрегатному состоянию-рис.1.

Рис. 1

Классификацию по агрегатному состоянию можно представить более развернуто:

Рис. 2

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала классификацию медицинских отходов, которая официально принята ООН. Эта классификация включает перечень токсичных и опасных компонентов промышленных отходов. Среди них такие вещества, как мышьяк и его соединения, фармацевтические препараты, канцерогенные полициклические и ароматические галогенорганические соединения, ртуть и ее соединения и многие другие. В мировой практике существует несколько методов оценки опасности промышленных отходов. Одним из наиболее удобных является метод, разработанный компанией ЕРА, позволяющий определить наиболее рациональный способ обращения с отходами, который может быть представлен в виде следующей схемы, представленной на рисунке 3.

По ряду признаков можно характеризовать отходы как вторичные материальные ресурсы (ВМР). Это прежде всего характеристики, которые можно измерить и определить эффективные направления их использования. В принципе такие отходы могут быть объединены в две группы:

твердый бытовой отход городской

группа свойств, являющихся важным показателем для данного вида отходов, измерение которых обязательно для определения традиционных путей их использования

группа новых отходов и новых свойств, измерение которых необходимо для нахождения нетрадиционных путей использования конкретного отхода материала

Из 12 млрд. т ископаемых материалов и биомассы, применяемых за год мировой экономикой, только 9 млрд. (7.5%) преобразуется в материальную продукцию в процессе производства. Более 80 % этого количества потребляется и входит в основные оборотные материальные фонды и резервы всех отраслей народного хозяйства, т.е. в основном возвращается в производство. Таким образом, из 120 млрд. т вещества, вовлекаемого в производство и потребление 94% поступает в ОС в виде отходов.

К особо опасным отходам для ОС и здоровья людей относят около 600 веществ и соединений, в том числе:

пестициды

радиоактивные отходы, образующиеся на АЭС и на предприятиях, использующих радионуклиды

ртуть и ее соединения

мышьяк и его соединения, содержащиеся в отходах металлургических производств и ТЭС

соединения свинца, встречающиеся особенно часто в отходах нефтеперерабатывающей и лакокрасочной промышленности

элементы питания или источники постоянного тока

неиспользованные медикаменты

источники химических средств защиты растений, антикоррозионных средств, клеев, косметики

остатки средств бытовой химии

средства для очистки, дезодоранты, пятновыводители и др.

Рис. 3 Классификация опасности промышленных отходов (компания ЕРА)

2. Современные методы переработки твердых городских отходов

Состав ТБО

При изучении современных БО создается впечатление, что они состоят из бумаги и картона. Это объясняется малой плотностью: 20-70 кг/м³, а практически эти компоненты составляют от общего числа отходов 25-40 %. Пищевые отходы имеют плотность 500 кг/м³, влажность 70-90 %, она определяет и влажность других составляющих ТБО. Значительная часть отходов представлена мелкими фракциями (менее 16 мм), (земли, пищевые отходы, песок). Плотностью до 800 кг/м³. особую группу ТБО составляют крупногабаритные БО (старая мебель, холодильники).

Таблица 1

Данные среднегодового морфологического анализа ТБО по ряду городов России и зарубежным странам:

Существенные различия в количестве стекла и металлов от 2,7 до 13,1, от 2,2 до 7,4 соответственно. Видно, что морфологический состав отходов городов России значительно отличается от состава зарубежных ТБО.

Данные по Москве в период с 1928 по 1999 гг.:

На соотношение составляющих ТБО значительное влияние оказывает ряд факторов: степень благоустройства жилищного фонда, сезоны, вид топлива, наличие и развитие промышленности, общественное питания, торговли. Особенно заметны различия в содержании пищевых отходов, стекла, металлов, отсева.

Характеристика компонентов ТБО по параметрам

Сравнительный анализ количества видов отходов выглядит следующим образом:

прослеживается тенденция к сокращению процентного соотношения, а следовательно, массы и объема пищевых отходов

увеличивается процент полимерных материалов

увеличивается содержание бумаги и картона за счет общего роста упаковочных материалов

прослеживается тенденция к снижению количества металлов в составе ТБО

процент содержания и объем остальных компонентов ТБО изменяется незначительно.

Главным критерием при выборе метода переработки отходов является снижение количества непригодных для дальнейшего использования вторичных продуктов и увеличение извлечения компонентов, пригодных во вторичном употреблении, при этом метод должен позволять перерабатывать большие объемы отходов.

В основу всех существующих методов заложены два способа переработки отходов:

утилизация (включая переработку);

сжигание с утилизацией энергии,

компостирование,

рециклинг и восстановление материалов, включая установки по утилизации,

анаэробное сбраживание,

складирование;

полигоны, включая подъем земли.

Складирование на полигоне

Складирование на полигоне связано с размещением материалов отходов на инженерно оборудованном участке, который можно оборудовать в месте выемки минералов или карьере, либо же на поверхности земли с использованием подъема грунта. Так же, как непосредственное депонирование необработанных отходов, полигон является конечным маршрутом депонирования остатков любых процессов переработки, которые классифицируются как контролируемые отходы.

В настоящее время считается, что на полигонах размещается более 90% не обработанных и контролируемых отходов. В будущем при использовании более эффективных средств переработки отходов полигоны, которые будут принимать остатки от процессов переработки, продолжат оставаться единственным реальным выбором, когда все возможности по сокращению их количества и рециклингу будут реализованы, поэтому полигоны необходимо дополнительно оборудовать и ввести лицензирование и следить за выполнением ряда требований, предъявляемых к устройству полигона, таких как [19]:

Полигон не должен заливаться паводковыми водами, т.е. он должен располагаться на определенной высоте по расположению к близлежащим водоемам, чтобы при их разливе вода не попадала на территорию полигона и не размывала отходы.

Складирование и хранение ТБО должно производиться на подготовленное водонепроницаемое основание так, чтобы в процессе многолетней работы грунт был плотным (желательно выбрать участок с толстым слоем глины не менее 5 м), что защитит от просачивания фильтрата в грунтовые воды.

Полигон должен быть окружен лесными массивами и направление преобладающей розы ветров должно быть таким, чтобы воздух с поверхности полигона не мог попасть на близлежащие населенные пункты.

Высота слоя закладки отходов не должна превышать 2 м. Уплотненные ТБО должны покрываться промежуточным слоем, который бы препятствовал уносу ветром мелких и легких фракций, а также препятствовал бы выходу на свободную поверхность развивающихся насекомых.

ТБО должны складироваться, храниться и перемещаться на заранее спланированные участки, места размещения отходов отмечаются на карте полигона. Под определенные виды отходов должны отводится конкретные участки.

Размер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона не менее 500 м.

Проблемы окружающей среды, связанные с развитием полигонных участков, включают в себя те из них, которые появляются в процессе разработки, эксплуатации и восстановления; от процессов разложения, которые происходят в полигоне, и от использования мусороперегрузочных станций. Основные проблемы включают в себя:

транспортные перевозки отходов к месту размещения;

визуальные неудобства связаны главным образом с периодом эксплуатации полигона, они оказывают влияние на местную топографию и растительность. Полигонное депонирование в карьерах или других разработках минералов могут привести к минимизации визуальных воздействий по сравнению со схемами полигонов с поднятием земли, так как работы проводятся ниже уровня земли и зона более легко экранируется. Создание экранирующих насыпей и посадки деревьев и растений вокруг границ участка или чувствительных зон, благоприятное размещение участка и необходимые меры по восстановлению должны в будущем снизить эти неблагоприятные воздействия. Депонирование на полигонах в бывших разработках минералов или в карьерах или поднятие земли на участке бывших загрязненных почв может предоставить возможность для восстановления или реставрации земли.

загрязнение воздуха при размещении разлагающихся материалов, которые содержатся в бытовых отходах на полигонах, должно привести к образованию биогаза, в его состав входит метан, диоксид углерода, водород и следовые концентрации сероводорода. Метан и диоксид углерода являются важнейшими парниковыми газами.

загрязнение воды обусловлено образованием фильтрата при просачивании дождевых осадков, грунтовых и поверхностных вод. Такой фильтрат содержит растворенные химические соединения из отходов, которые возникают как часть процессов деградации. Он имеет возможность загрязнять любые соседние поверхностные и грунтовые воды, с которыми он вступает в контакт. Однако современные полигоны должны обладать сооружениями, которые обеспечат контроль за образованием фильтрата так, чтобы минимизировать потенциальное воздействие на окружающую среду.

запахи тревожат как лиц, обслуживающих полигоны, так и местных жителей. Имеется два главных источника запахов: первый из них - это разложение свежих отходов, а второй связан с биогазом. Запах, возникающий при разложении отходов, может быть весьма значительным в открытых зонах, хотя ежедневное покрытие свежим грунтом ограничивает выделение запахов от отходов, а постепенное восстановление участка может значительно снизить эти воздействия. Запахи, связанные с биогазом, могут контролироваться путем его сбора и высокотемпературного факельного сжигания.

пыль может образовываться в течение всего срока эксплуатации полигонов, где забораниваются сухие мелкие отходы, а также вследствие движения транспортных средств и оборудования, работающего на участке. Снизить выделение пыли можно путем увлажнения сухих мелких отходов и использования дуговых распылителей воды по трассам движения машин.

появление вредителей, мух, птиц и грызунов можно контролировать лишь правильной эксплуатацией и надзором после окончания эксплуатации полигона.

Доминирующая роль полигонов, как средства для хранения отходов, связана главным образом с экономическими выгодами и совместимостью с существующей политикой размещения отходов, где полигоны обеспечивают условия для повторных разработок минерального сырья. Однако, как следствие ужесточения природоохранного законодательства и более жесткие технические требования к инженерным полигонам, требования долговременного мониторинга и мер предосторожности по окончании эксплуатации, затраты на захоронение отходов возрастали, и, вероятно, будут продолжать возрастать в будущем. Такие требования снизят экономическую выгоду.

Другие виды обработки могут применяться к отходам перед их размещением, включая распыление и упаковку в кипы, они не оказывают влияния на какое-либо снижение общего количества отходов для размещения, хотя преимущества могут быть связаны с тем, что они могут оказаться полезным для лучшего контроля окружающей среды на полигонах.

Как было сказано выше, в г. Таганроге складирование отходов на полигоне является основным и единственным способом размещения отходов из группы бытовых и промышленных, включая строительные отходы, которые не были соответственно переработаны. Однако городская свалка не является продуманным инженерным сооружением, позволяющим безопасно хранить отходы, а предлагаемые усовершенствования, включая проект зарубежных компаний по предварительному брикетированию отходов, не внесут существенных улучшений.

Методы подготовки и переработки отходов (мусороперерабатывающие заводы)

Методы подготовки и переработки отходов могут быть: механические, термические, биотехнологические, физико-химические и др.

К механическим методам, применяемым для подготовки твердых отходов, относятся следующие: методы уменьшения размеров частиц мусора (дробление; грохочение; помол), методы укрупнения (гранулирование; таблетирование; брикетирование; спекание), методы обогащения (уплотнение, фильтрование, отсадка в тяжелых средах, гидравлическая сепарация; и воздушная сепарация). Термические методы (пиролиз; переплав; обжиг; огневое обезвреживание; спекание; сушка и т.п.).

К физико-химическим методам относятся: экстрагирование; выщелачивание; кристаллизация; вымораживание; магнитная сепарация; плазмохимическое спекание; флотация.

Методы уменьшения габаритов отходов

1. Дробление с помощью копров.

Используют дробильные машины. Под измельчением (дроблением) понимают процессы разделения твердых тел на части, сопровождающиеся упруго и пластической деформацией размельчаемого тела с образованием новых его поверхностей. Процесс измельчения осуществляется несколькими способами, в том числе раздавливанием.

2. Механизм раздавливания можно представить в виде схемы:

Процесс дробления зависит от структуры кристаллической фракции, поэтому он неуправляем с точки зрения влияния выхода необходимых фракций. Следовательно, для извлечения товарной (необходимой) фракции применяется рассев, а плюсовые фракции отправляются на додрабливание.

3. Раскол применяется для особо твердых материалов.

. Излом применяется для дробления кусков отходов, имеющих большое отношение длины к толщине и высокую твердость.

5. Истирание: в этом способе наряду с приложением осевой нагрузки происходит перемещение верхней плиты вращением в горизонтальной плоскости (усилие + движение). Этот способ применяется для дробления относительно хрупких материалов, но не обладающих высокой прочностью.

6. Удар применяется для прочных и хрупких материалов

Операция дробления используется для получения из крупных кусков материалов фракций размером до 5 мм (максимум). Метод применяется, например, для отвалов отходов, фосфогипса, строительных материалов, металлургических и иных шлаков, вышедших из употребления резинотехнических изделий и т.д. операция дробления характеризуется высокой энергоемкостью и производительностью. Одним из параметров процесса дробления является степень измельчения, которая определяется отношением размера тела дробления к конечному его диаметру:

Различают стадии крупного, среднего и мелкого дробления:

Для дробления используется специальное оборудование. На стадии крупного дробления - копровые механизмы, механические ножницы, дисковые, ленточные пилы, взрыв, шаровые мельницы. Средний помол осуществляется на конусных, валковых, роторных, молотковых и щековых дробилках. Выбор оборудования зависит от упругости твердых тел, размеров, от требований к конечной степени измельчения.

7. Взрыв применяется для раздрабливания крупных (1,5 м и более) высокопрочных отходов. Технология разрушения глыб методом взрыва заключается в следующем: производится расчет необходимого количества взрывчатки для эффективного и полного раздрабливания глыбы, с помощью буров сверлятся отверстия в глыбе, в которые закладывается взрывчатка (тол, тротил) бризантного типа; в отверстия для взрывчатки вставляется взрывчатка с электрическим детонатором.

1 - глыба, 2 - электродетонатор, 3 - взрывчатка.

Механизмы дробления

1) Валковая дробилка

Два вала вращаются друг навстречу другу и степень дробления загружаемого материала и степень дробления определяется отношением габаритов входной щели к минимальному зазору между валками.

Валковые дробилки бывают с двумя активными валками или с одним активным валком, а другим пассивным. Зазор между валками регулируется специальным пружинным устройством.

2) Дисковые дробилки: когда диски вращаются друг к другу, в этом устройстве реализуется преимущественно механизм дробления твердых тел изломом.

3) Молотковые дробилки.

Разрушение материалов в ней осуществляется ударом молотков 1 шарнирно закрепленных на роторе. Материал загружается в горловину 3 и после его разрушения с помощью молотков до необходимого размера фракций просыпается через лимитирующую решетку 4.2 - бронированные плиты. В данной конструкции хорошо реализуется принцип "не дроби ничего лишнего". Используется преимущественно для среднего и мелкого дробления. Размеры продукта дробления определяются как шириной щелей, так и радиальным зазором между молотками и решеткой. Реализуется ударный механизм дробления, и она служит для дробления твердых, но хрупких материалов. Окружная скорость молотков 25-35 м/с. Степень измельчения L=10-15. У молотковых однороторных дробилок отношение ее длины к диаметру составляет 0,5-0,85. Ширина зазора β=3-5 мм. Конструкция дробилки проста, надежна и высокопроизводительна.

). Дезинтеграторы. Дезинтегратор служит для осуществления мелкого дробления и помола.

Конструкция состоит из двух соосно-смонтированных роторов-клетей 1,3, которые вращаются в противоположном направлении относительно друг друга. Разрушение материала, загружаемого через течку 2 осуществляется с реализации ударного механизма пальцами, закрепленными на плитах ротора. Обороты дезинтеграторов, как правило, более 1000 оборотов в минуту.

) Мельницы. Измельчение, помол реализуется преимущественно в шаровых дробилках - мельницах. Габариты их достигают нескольких метров в длину и высоту. Дробление, как правило, проводится в жидкой среде с выводом пульпы из шаровой мельницы.

В качестве дробящих тел используют шары диаметром 30-120 мм из чугуна и стали, которые загружаются внутрь мельницы. Иногда вместо шаров используют стержни длиной 100-300 мм и диаметром около 30 мм. Их называют цильпепсами. Дробление осуществляется путем вращения садки, при этом шары перемещаются относительно друг друга, а шары, поднятые вверх падают вниз и также способствуют дроблению материала. Загрузка материала осуществляется периодически или непрерывно. С целью увеличения ресурса мельницы и совмещения дробления материала с выщелачиванием процесс ведут в водных растворах. Пульпа периодически и непрерывно выгружается на конвейер и направляется на дальнейшую переработку. Недостатком является неизбежное повышенное содержание железа в пульпе, за счет истирания мелющих тел. Такие мельницы обеспечивают измельчение при сухом и мокром помоле до 0,074 мм.

Методы укрупнения размеров отходов

Окускование.

Окускование - укрупнение размеров отходов. Технология применяется для укрупнения фракционного состава отходов строительных материалов, зол ТЭС, отвальных производств, отходов цемента, сажи, пыли, шламов и т.п.

Гранулирование.

Гранулирование - это формирование фракций шарообразной и цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов. Выполняется окатыванием или прессованием. Окатывание производится в ротационных, центробежных, тарельчатых, лопастных, барабанных грануляторах. Производительность процесса зависит от состояния исходных материалов, расхода связующих, температуры процесса и конструктивных параметров установки. Наиболее распространены барабанные грануляторы, имеющие производительность до 70 тонн/час, простую конструкцию, надежность в работе, однако эти аппараты не обеспечивают возможности получения узкого фракционного состава гранул.

Тарельчатые грануляторы:

Производительность 70-125 тонн/час. С помощью привода 1 приводится во вращение чаша 2, в которую непрерывно загружается шлам. С целью обеспечения лучшего окатывания на поверхность пыли подается вода из форсунок. Чаша вращается и за счет проскальзывания загружаемого шлама осуществляется окатывание частиц, так как чаша наклонена в одну сторону, по мере приобретения необходимой массы окатыши выгружаются из нее в промежуточные емкости. Для получения более однородного фракционного состава и размера гранул используется их грануляция прессованием. Наибольшее распространение для этой цели получили валковые грануляторы. Их часто совмещают с дробилками. Производительность валковых грануляторов 5-100 тонн/час. С целью укрупнения используют также брикетированные машины, где формирование брикетов осуществляется приложением давления на прессе с добавками связующего и без. На процесс влияет состав, влажность, температура, удельное давление и прессование материала. Перед брикетированием материал проходит классификацию. Преимущественно для этого применяют штемпельные высокопроизводительные прессы.

Типовая схема укрупнения материалов:

Тг - тарельчатая грануляция

Шг - шнековая грануляция.

Грохоты - большие сита, в которых в качестве просеивающего материала используют колосники.

Спекание.

Спекание применяется для обработки пыли, окалины, шламов и т.д. Для проведения процесса спекания предварительно подготавливают шихту, включая основной материал, до 6-7% твердого топлива и 5-8% воды. Материал размещают на решетках и помещают в печи с продувкой газом, вызывающим воспламенение шихты при температуре 1000-1400°С. Спеченный агломерат дробят, сортируют; производительность обжиговых агрегатов до 500 тонн/час.

Методы обогащения отходов

Обогащение применяется при переработке отходов, содержащих ценные минеральные вещества, черные и цветные металлы. Процесс используется для повышения относительного процентного содержания ценного компонента. Осуществляется обогащение различными методами, основанными на использовании сил гравитации, магнитных и электрических свойств материалов.

Гравитационные методы основаны на объемном разделении материалов в жидкой и воздушной среде частиц различных размеров, плотности.

Отсадка - разделение минеральных зерен под действием сил гравитации в вертикальной струе воды либо газа, проходящей через решета отсадочных машин. Отсадке подвергают частицы крупностью 0,5-100 мм для нерудных и 0,2-40 для рудных. При отсадке крупного материала формируется слой толщиной 5-10 диаметров частиц. В процессе отсадки материал расслаивается, при этом в нижнем слое концентрируется наиболее тяжелые частицы, а в верхнем легкие и мелкие. При последующей разгрузке получают обогащенные материалы. Производительность отсадочных машин зависит от плотности материала и конструктивных характеристик аппарата.

Обогащение в тяжелых средах (суспензиях): этой технологией разделяют материалы в зависимости от их плотности в гравитационном или центробежном поле в суспензии или жидкости. В качестве тяжелых жидкостей используются ZnCl₂, CaCl₂, хлорное олово. Для поддержания устойчивой суспензии в нее добавляется до 3 % глины или применяют смесь утяжелителей.

Флотационное обогащение применяется для повышения концентрации полезного продукта в промежуточном продукте за счет использования явления смачивания, прилипания, адгезии пузырей воздуха и всплывания их из пульпы. Флотационные установки работают с подачей воздуха в нижнюю часть пульпы с предварительным насыщением жидкой фракции воздухом, а также с целью повышения эффективности используются электрофлотаторы. Когда газовая фаза в жидкости в виде кислорода образуется за счет электролитического разложения воды. Удаление пенной части с поверхности пульпы осуществляется механизм с помощью специальных лопаток. Обогащение руд концентратом можно осуществить механизм путем, например, с использованием винтовых сепараторов, которые применяют для слоя пульпы толщиной 6-15 мм. Сепаратор представляет собой винтовой желоб с внутренней поверхностью специального профиля. При движении пульпы в сепараторе по спирали сверху вниз тяжелые частицы концентрируются у внутреннего края спирали, легкие - у наружного. Производительность винтовых сепараторов 0,3-12 тонн/час при диаметре желоба 0,5-1,2 м. Количество витков спирали 4-6 по высоте. Модификацией винтовых сепараторов являются шлюзы, которые имеют более широкий желоб и меньший угол наклона спирали. Иногда желоб может суживаться к концу. Производительность шлюзовых сепараторов 0,9-5,5 тонн/час; угол наклона спирали 15-20°.

Магнитная сепарация используется для отделения слабомагнитных материалов от сильномагнитных. Сильномагнитными свойствами обладают материалы, содержащие окислы железа, никеля, марганца. Слабомагнитные обогащают в сильномагнитных полях. Для сильномагнитных материалов достаточно слабых полей 70-160 кА/м. Поведение зерен обрабатываемых материалов постоянно в магнитном поле определяется их магнитной проницаемостью, а в переменном поле зависит от остаточной индукции. Перед магнитной сепарацией материалы подвергают дроблению, сортировке, классификации. Аппараты бывают различной конструкции с использованием двух - или многополюсных магнитов. В зависимости от степени измельчения исходного материала, а также от того, магнитный или немагнитный материал является товарной фракцией, устройство установок различно. Для обеспечения высокой производительности в конструкцию обязательно входит конвейер.

Трибоадгезионная сепарация основана на различии адгезии материала наэлектризованного трением частиц и зависит от способности электризоваться.

Баллистическая сепарация:

Сепарация трением:

Термические методы переработки отходов

Применяются для утилизации различных видов отходов. Заключаются в обработке отходов в тепловом поле прямыми источниками нагрева, СВЧ-нагревом. При этом продукты термического разложения подвергаются оксидированию с образованием нетоксичных, газообразных, жидких или твердых продуктов. Применяют их с целью предварительной обработки, высокотемпературной обработки и обезвреживания, очистки от горючих, в том числе газов составляющих с целью инициирования процессов сгорания отходов с последующей рекуперацией тепла, а также при получении ряда товарных продуктов. Для обезвоживания и полного сжигания термические методы способствуют эффективному уменьшению массы и объема отхода и, как правило, не требуют большого расхода электричества, а наоборот позволяют утилизировать часть тепла. Одним из видов термической обработки является пиролиз - разложение материала при высоких температурах без доступа воздуха. Преимущественно применяется для обработки отходов, содержащих токсичные составляющие (отходов пластмасс, резины, шламов гальванических производств). В результате переработки получается технологический газ и минеральные продукты. Метод относительно экологичен и безопасен для ОС.

Переплав и обжиг. Переплаву подвергают отвалы, шламы, содержащие металлы и другие легкоплавкие компоненты. Обжиг применяют для переработки железосодержащих шламов и пыли, шлаков.

Плазменное обезвреживание применяется для обработки трудно горючих и несгораемых соединений. Считается, что токсичные вещества 1,2 классов опасности, содержащие органические соединения, пестициды, фтор-, фосфор-, серосодержащие соединения, отравляющие вещества могут быть полностью обезврежены только плазменными методами, степень переработки достигает 99,9999. температура в пределах 5000°К. в высокотемпературную струю плазмы вводят исходные вещества в жидком виде, пастообразном или порошковом. Вещества при этом разлагаются до атомов, молекул, ионов. Регулируя температуру состав газов можно добиться необходимых результатов переработки. В настоящее время существуют стационарные и передвижные плазменные генераторы, установки.

Мусоросжигание (мусоросжигательные заводы)

Сжиганию подвергаются практически все виды промышленных и бытовых отходов. Мусоросжигание представляет собой сжигание отходов с образованием газообразных продуктов и остатков. Имеется три основных типа мусоросжигающих устройств [20]:

предназначенные только для снижения объема отходов;

предназначенные для снижения объема отходов, а также для выработки тепла и/или электроэнергии с использованием отходов только как топлива (установки для преобразования отходов в энергию);

предназначенные для снижения объема отходов, а также для выработки тепловой и электрической энергии с использованием отходов, как части потока топлива (топливо, полученное из отходов).

Имеется ряд различных методов мусоросжигания, включая сжигание в кипящем слое, на неподвижных колосниковых решетках, на подвижных колосниковых решетках, модульного типа и с вращающимся подом. Процесс включает в себя контролируемый выброс очищенных продуктов сгорания в атмосферу с утилизацией энергии или без нее. Сжигание топлива, полученного из отходов, включает в себя дополнительную стадию, связанную с обработкой потока отходов, заключающуюся в сортировке и измельчении для получения заданных размеров и физических свойств, а затем в получении гранул устойчивого материала, который может быть использован, например, как заменитель угля в отопительных котлах.

Значительная выгода может быть получена при выработке электроэнергии за счет утилизации тепла, образующегося при сжигании. Например, мусоросжигательный завод с годовой производительностью 500 тыс. т может вырабатывать более 40 МВт, это удовлетворит потребности 25 тыс. жителей.

В процессе мусоросжигания образуются остатки, требующие размещения, причем при сжигании твердых бытовых отходов образуется около 30% по весу (10% по объему) от первоначального поступившего количества отходов.

Основными остатками от сжигания являются:

нелетучая (грубая) зола (около 29% по объему), которая представляет собой, главным образом, стекло, керамику, плавленый металл, большие куски кладки и двигателей; сюда может входить также несгоревший материал; летучая (тонкая) зола (около 1% по весу), включая частицы, удаленные из газов и содержащие главным образом силикаты, оксиды и тяжелые металлы; твердые вещества от очистки дымовых газов (0,4-2% по весу, в зависимости от процесса газоочистки); черные металлы (составляют 4% по объему от поступающих на сжигание отходов).

Проводятся исследования по возможности рециклинга золоостатков.