Лабораторное исследование и обоснование параметров химических соединений тбо и жидких отходов с получением новых материалов

Обоснование параметров миксера для ускорения процессов химических реакций смешивания твердых и жидких отходов производства

В настоящее время в г. Караганде весь объём образующихся твердых бытовых отходов (в дальнейшем ТБО) вывозятся и хранятся без сортировки и переработки, на городских свалках[26,52-63].

По данным областного управления охраны окружающей среды на 1 января 2007 года на свалках захоронено 4,4 тыс. тонн ТБО, а в 2008 году планируется вывезти около 900 тыс. тонн.

Такое количество мусора способствует созданию антисанитарной, экологически опасной обстановки в области. Поэтому возникла необходимость проектирования и строительства мусороперерабатывающего завода, с возможностью сортировки, переработки и утилизации отходов.

Анализ морфологического состава показывает (таблица 3.1), что в кубичес­ком метре ТБО по г. Караганда содержится: 36% бумаги, 14% пищевых отходов, 6% текстильных изделий, 4% металла, 4% стекла, 9% пластмассы и полимера содержащих отходов. Причем доля полимерных отхо­дов в общей массе растет.

Таблица 3.1 – Морфологический состав ТБО на 01.01. 2007 г.

Классификация ТБО	% от всего объема ТБО*
Европа	СНГ	США	РК	г.Караганда
Бумага	24,7	20-36	38,0	36,0	36,0
Пищевые отходы	37,8	20-38	25,0	13,0	14,0
Дерево	-	1-4	-	4,0	3,0
Текстиль	7,8	3-6	-	6,0	6,0
Кости	-	2,5	-	4,0	4,0
Металлолом	2,8	2-4	8,0	4,0	4,0
Стекло	2,8	5-7	7,0	4,0	4,0
Пластик	8,0	8,9	8,0	9,0	9,0
Продолжение таблицы 3.1
Прочие (негабаритные пред-меты, химические и строи-тельные отходы, резины, шины и др.)	16,1	10-35,5	15,0	24,0	20,0
Итого

 

* По данным экологической службы ОАО РМУКХ Октябрьского района Карагандинской области.

 

Ущерб населению и народному хозяйству Республики Казахстан нарастает, как в силу антисанитарного состояния мусорных свалок, так и вследствие коррозии труб коммунальных сетей (отопление, водоснабжение и канализации) и достигает миллиардов тенге в год. Коррозии коммунальных сетей (трубопроводов отопления, водоснабжения и ка­нализации) создает перерасход воды и тепла; ответное загрязнение по­даваемой по трубе воды и грунтовых вод, химическую активацию среды грунта, которая разрушает трубопроводы с внешней стороны. Сточные воды и грунтовые воды, загрязненные в результате контакта с промыш­ленными и бытовыми отходами, отрицательно влияют на химический состав почвы, и размещенных на ней и в ней конструкций инженерных сетей, зданий и сооружений.

Возрос выпуск изделий из первичных полимеров и их композиций, выпускаемых в виде тары и емкостей различного назначения, предметов быта, обихода и технических деталей. По данным Карагандинского коммунального транспортного управления ежемесячно на общегородскую свалку поступает свыше 980 тонн полимерных, пластмассовых, промыш­ленно-бытовых отходов, в том числе и в других городах Республики Казахстан, которые загрязняют природную среду, так как сроки разложе­ния их составляют свыше 200 лет.

Основные задачи исследования:

а) Необходимо разработать специальную конструкцию миксера, которая моделирует химические соединения ТБО всех морфологических составов и жидких промышленных отходов;

б) Полное описание отходов по морфологическим составам с учетом веса в граммах, температуру и давления в миксере, которые получается в виде различных соединениях пульпы;

в) Получить различные пульпы;

г) Полученные пульпы из миксера путем соединения различных отходов строительства (измельченные штукатурные отходы, кирпичи, асфальтобетонные отходы, опилки, прессованных плиток, резины, хлопчатобумажных тканей, полимеры, полипропилен, полистиролы, песок и др.) путем их соединения при экструдировании, прессовании получить новые материалы;

д) Выбранные новые материалы оформить с целью сертификаций в лабораторных центрах.

В странах СНГ (Россия, Украина, Белоруссия и др.), в странах дальнего зарубежья (США, Япония, Германия и др.) не занимаются комплексной переработкой ТБО с целью извлечения полимерных компонентов ТБО с последующим их использованием для получения вторичных полимерных изделий и покрытий. В этих странах превалирует тенден­ция к сжиганию ТБО с целью получения тепловой энергии и электроэнергии.

По разработкам новых решений нами направлены 18 заявок на патент Республики Казахстан по вышеуказанным направлениям работ. По­лучено 10 инновационных патентов.

В результате химических реакций при высоких температурах до 200 градусов Цельсия и повышенных давлениях до 40 атмосфер происходит целый спектр молекулярных процессов, в которых полимеры, текстиль, резины, органические и другие материалы расширяются и все живые микроорганизмы, существовавшие в отходах, такие как, бактерии и грибки погибают. Все газы и пары, образующиеся в ходе химического процесса, перерабатываются в газоочистительной системе и используются для получения тепловой энергии.

Практически в окружающую среду не поступают никакие опасные вещества, а химический процесс не даёт никаких побочных продуктов, других выделенных компонентов.

Техническим результатом изобретения является поточность технологических процессов дробления и измельчения всех компонентов ТБО до размеров 1-10 мм, а также химизация твёрдых и жидких отходов при исключении человека на всех стадиях операции в качестве технологического оборудования используются серийные технические средства с учётом измеряющего устройства при измельчении всех морфологических составов твёрдых хозяйственно-бытовых отходов.

На рисунке 3.1показаны технологические процессы переработки твёрдых бытовых и жидких промышленных отходов.

Поступающие на переработку мусоровоза 1 со всеми морфологическими составами ТБО предварительно освобождают от крупногабаритных и железосодержащих изделий размерами: длина 500 мм, ширина 300 мм, высота 200 мм, неподвергаемых пластической деформации строительных железобетонных отходов посредством грейфера 3 на разгрузочной площадке 2. Освобождённые от крупных компонентов ТБО разрезают механическими ножницами 4 на скребковом конвейере 5, где одновременно подсушивают, освобождая их от избытка влаги. Испаряющаяся влага, насыщенная запахами и газами, удаляется через дымосос с нейтрализацией.

Высушенные ТБО подают в накопительный бункер 6, который сглаживает цикличность поступления ТБО, откуда они порционно и последовательно поступают на ленточный конвейер 7, затем на предварительную дробилку 8, затем грузовым электромагнитом 9 с транспортируемого по конвейеру 10 ТБО осуществляется извлечение железосодержащих материалов, после этого компоненты ТБО размерами до 80 мм, поточно поступают на первичное дробление 11, где проходят дробление до размеров 40 мм, после поточно поступают через конвейер 12 на вторичное дробление 13, и измельчение до размеров 1-10 мм. На этом завершается операция дробления ТБО, осуществляемая с помощью зубчатых, валковых и молотковых дробильных установок и измельчителя 14.

В дальнейшем начинается химический способ переработки ТБО путём поступления жидких отходов из специальных автомашин жидкими химическими отходами, такими как шламы гальванопроизводства, кислая смолка, фусты коксохимии, ртутный шлам, отходы нефтепродуктов, лаков, красок, эмалей, смолы, соединения цинка, хрома, свинца, кислоты, и другими жидкими промышленными отходами 15 в миксер 16.

 

 

Рисунок 3.1 – Технологические процессы утилизации твёрдых и жидких промышленных отходов