Машины для уплотнения твердых бытовых и промышленных отходов. Техноло

Таблица 2

Ориентировочный морфологический и фракционный состав ТБПО в России, мас. %

21

Примечание. Под благоустроенными жилыми домами подразумеваются дома с газом, центральным отоплением, водопроводом, канализацией; под неблагоустроенными – дома с местным отоплением на твердом топливе, без канализации; под общественными зданиями – детские сады, ясли, школы, вузы, столовые, магазины, зрелищныеиспортивныесооружения.

22

Влажность отходов зависит как от соотношения содержащихся в них основных компонентов и их влажности, так и условий их хранения в местах сбора, времени года и погодных условий.

Компрессионная способность характеризует способность отходов изменять плотность (уменьшаться в объеме) в зависимости от приложенного удельного давления. Степень уплотнения отходов зависит от морфологического и фракционного состава, величины приложенного давления, а также влажности отходов.

На рис. 5 показаны экспериментально полученные на прессе компрессионные характеристики для образца ТБПО с различной начальной влажностью.

23

Рис. 5. Экспериментальные компрессионные характеристики ТБПО: р – удельное давление пресса; V – объем образца ТБПО; d – плотность ТБПО; W – влажность образцов

Как видно из представленных графиков, при удельном давлении около 125 кПа (1,25 кг/см2) объем образца отходов уменьшается примерно в 3 раза и достигается плотность около 600 кг/м3 за счет дробления (ломки) различного рода емкостей, коробок и пр. Удельное давление в 370 кПа (3,7 кг/см2) обеспечивает достижение плотности образца 800 кг/м3, что связано с интенсивным выдавливанием из отходов влаги. При удельном давлении 10 МПа (100 кг/см2) и более плотность возрастает до 1000 кг/м3; спрессованный до такого состояния материал на некоторое время стабилизируется, так как содержащейся в нем влаги недостаточно для активной жизнедеятельности микроорганизмов, а доступ кислорода в массу затруднен.

Из графика видно, что удельное давление гусеничного бульдозера, равное0,2–0,35 кг/см2, обеспечиваетуплотнениеотходовдо 400 кг/м3.

Достижение более высоких плотностей отходов в полигонных условиях их захоронения возможно только с применением специальных уплотняющих машин с кулачковыми вальцами, обеспечивающими удельное давление более 25 МПа (250 кг/см2).

Особые свойства ТБПО обусловлены их механической, структурной связностью за счет волокнистых фракций (проволока, тек-

24

стиль и т.д.), а также адгезии, т.е. сцепления из-за наличия влажных липких компонентов. Отмеченное обстоятельство приводит к налипанию (наматыванию) отходов на поверхность вальцов уплотняющих машин, что заставляет предусматривать в их конструкции наличие специальных приспособлений, обеспечивающих очистку межкулачкового пространства уплотняющих вальцов.

За счет наличия твердых балластных фракций (отходы железобетонных конструкций, стекло, кирпич и пр.) ТБПО обладают абразивностью – свойством истирать соприкасающиеся с ними взаимоперемещающиеся поверхности. Это требует применять для изготовления кулачков и бандажа вальцов уплотняющих машин сталей высокой износоустойчивости.

Фильтрат отходов содержит различные соли и имеет высокую влажность. ТБПО оказывают на металлические конструкции машин активное коррозирующее, разрушающее воздействие. Этот факт должен учитыватьсяпри проектировании и изготовлениикомпакторов.

Твердые бытовые и промышленные отходы, складируемые на полигоне ТБПО, представляют собою многофазную сложную анизотропную систему, включающую компоненты не только минерального, но и органического, техногенного происхождения. Из-за их биологической и химической активности плотность отходов, складируемых на полигоне, является функцией времени. По этой причине принято различать следующие типы плотности отходов: плотность закладки, плотность отложения, последующая плотность и плотность устойчивого состояния (табл. 6).

Плотность закладки равна плотности, которую имеют отходы сразу после их укладки и уплотнения на рабочей карте полигона. Это зависит от характеристик смеси отходов, применяемой технологии их укладки, характеристик и типов уплотняющих машин. Три последних фактора тесно взаимосвязаны.

Плотность отложения равна плотности, достигаемой в процессе эксплуатации полигона. Плотность отложения зависит от плотности закладки и высоты отложения отходов, а также от биологохимических и химико-физических процессов, происходящих в толще отложения, и степени его статического уплотнения.

25

Последующая плотность равна плотности после окончания эксплуатации полигона и зависит от скорости протекания и завершения химико-физических процессов и биолого-химической минерализации компонентов отложения отходов.

Плотность устойчивого состояния соответствует окончанию стабилизации закрытого полигона, когда плотность отложения отходов стабилизируетсяинеизменяется.

Главнымусловиемполучениявысокойплотностизакладкиотходовна полигонеТБПОявляетсяприменениесовременнойтехнологииихукладки.

Закладка отходов – это заполненное отходами максимально возможной плотности проектное пространство их размещения при эксплуатации полигона ТБПО.

Размещение отходов с их максимально возможной плотностью предусматривает последовательное выполнение следующих видов работ: перемещение отходов с разгрузочной площадки на рабочую карту; укладка отходов на рабочей карте; дробление (размельчение), перемешивание и уплотнение уложенного слоя отходов на рабочей карте для получения закладки отходов максимальной плотности.

Одним из важнейших условий получения высокой плотности закладки отходов на полигоне является применение современных способов их укладки на рабочей карте. При любом методе укладки

26

принципиально важной в современной технологии эксплуатации полигона ТБПО является необходимость выполнения операций измельчения (дробления) и перемешивания отходов для получения их устойчивой смеси и максимального уплотнения.

В мировой практике при работе уплотнителей используются следующие методы укладки отходов на рабочей карте: тонкослойная укладка отходов с незначительным, пологим (более 1:5) уклоном плоскости закладки (так называемый площадной метод); тонкослойная укладка отходов на наклонной поверхности рабочей карты (с уклоном не круче 1:4); укладка отходов в отвал.

Метод тонкослойной укладки отходов на плоскости рабочей карты (рис. 6) предусматривает выполнение следующих технологических операций: перемещение отходов на рабочую карту с укладкой их слоем толщиной около 0,5 м; дробление, измельчение и перемешивание отходов в слое; уплотнение слоя укладки отходов многократным (не менее 10 раз) проходом уплотнителя по одному следу до толщины слоя 0,2–0,3 м.

Рассмотренный метод обеспечивает наивысшую возможную степень уплотнения отходов в закладке; коэффициент эффективности этого метода уплотнения (по К. Виемеру) KЭ = 1 [22].

Перемещение– дробление– измельчение– уплотнение

0,3 м новая закладка

max 2 м Слоиизолирующегогрунта

Слоистаройзакладкиотходов

Рис. 6. Метод тонкослойной укладки отходов на плоскости рабочей карты («площадной метод»)

Метод тонкослойной укладки отходов на наклонной поверхно-

сти рабочей карты имеет две разновидности: укладка на наклонной поверхности снизу вверх (метод надвига, рис. 7); укладка на наклонной поверхности сверху вниз (метод сталкивания, рис. 8).

27

Уплотнение– измельчение– дробление– перемещение

max 2 м

Слоистаройзакладкиотходов

Слоиизолирующегогрунта

Рис. 7. Метод тонкослойной укладки отходов на наклонной поверхности рабочей карты (укладка снизу вверх, «надвиг»)

Уплотнение– измельчение– дробление– перемещение

Рис. 8. Метод тонкослойной укладки отходов на наклонной поверхности рабочей карты (укладка сверху вниз, «сталкивание»)

При рассматриваемом методе выполняются те же операции, что и при методе тонкослойной укладки. Отличие состоит в том, что отходы располагают на наклонной плоскости рабочей карты с уклоном не круче 1:4–1:5. Высота образующейся послойно уплотненной закладки отходов формируется 2 м. После достижения ширины вершины закладки отходов, равной ширине рабочей карты, поверхность закладки покрывают слоем изолирующего грунта или иного подходящего материала толщиной 0,15–0,20 см.

Коэффициент эффективности этого метода уплотнения (по К. Виемеру) KЭ = 0,95.

28

Метод укладки отходов в отвал рекомендуется использовать при размещении на полигоне преимущественно малосыпучих или трудно поддающихся раздроблению (размельчению) отходов.

При этом перемещенные с разгрузочной площадки на рабочую карту отходы, после частичного измельчения и перемешивания их уплотнителем, отправляются в отвал (рис. 9).

Коэффициент эффективности этого метода укладки отходов (по К. Виемеру) KЭ = 0,75.

Перемещение – дробление – сдвигание в отвал

Слоиизолирующегогрунта

max 2 м Слоистаройзакладкиотходов

Рис. 9. Метод укладки отходов в отвал (укладка без обработки)

Для уплотнения отходов могут использоваться гусеничные бульдозеры. Согласно теоретическим и экспериментальным данным профессора К. Виемера максимально достижимая плотность закладки отходов при использовании в качестве уплотнителя гусеничного бульдозера зависит всего от трех переменных:

1)KЭ – коэффициент эффективности, учитывающий метод укладки отходов;

2)m – масса уплотняющей машины, кг;

3)– исходная плотность смеси отходов, т/м3.

Для = 0,2 т/м3 (плотность ТБПО, принимаемая в отечественных нормативах при проектировании полигонов) и массы машин от 15 до 35 т получаем следующие значения возможных максимально достижимых плотностей закладки отходов по К. Виемеру (табл. 7).

29

Практические рекомендации по эффективному использованию уплотнителя (компактора) при эксплуатации полигона ТБПО. Уплотнители типа РЭМ-25, как и их зарубежные аналоги, разработаны специально для обработки преимущественно отходного грунта. Их нельзя использовать для разработки традиционных грунтов в естественном залегании, например для выемки таких грунтов с целью использования в качестве изолирующих материалов; здесь должны применяться экскаваторы, гусеничные бульдозеры и иные виды землеройной техники. Работа уплотнителя должна производиться только на предварительно уплотненных поверхностях рабочих карт полигона.

Из-за высокого удельного давления уплотнителя на опорную поверхность его категорически запрещается использовать, из-за угрозы безвозвратной потери, на болотистых грунтах, а также на глубоких слоях неуплотненных, сильно влажных и рыхлых отходов.

Для получения максимального уплотнения ТБПО с применением уплотнителей (компакторов) необходимо учитывать следующие практические рекомендации.

30