Управление отходами. Сбор транспортирование прессование сортировка

Рис. 93. Система, разделяющая ТБО на два потока: 1 – волокнистые материалы (бумага, картон); 2 – пластмассы (ПЭТ, ПП)

Рис. 94. Система, разделяющая ТБО на три потока: 1 – ПНД, тетрапак; 2 – остаток; 3 – ПЭТ

Рис. 95. Система, разделяющая ТБО на два потока по цвету: 1 – цветное (ПЭТ цветной); 2 – остаток (ПЭТ прозрачный)

211

Оборудование фирмы PELLENC способно делить компоненты по химическому составу и по цвету. Основные направления использования:

−отделение от общего потока определённого компонента (бумага, пластик, металл, дерево и т.д.);

−разделение потока пластика на компоненты (ПЭТ, ПП, ПЕ, ПНД);

−очищение потока пластика от загрязняющих веществ;

−очищение потока RDF (энергетической фракции) от загрязняющих ве-

ществ.

Распознавание металлов осуществляется с помощью датчика металла, расположенного под конвейерной лентой системы сортировки (рис. 96).

Рис. 96. Устройство для распознавания металлов

Немецкая компании RTT/STEINERT производит автоматические системы сортировки на основе использования рентгеновского и инфракрасного излучения.

Рентгеновское излучение способствует распознаванию материалов независимо от их поверхности. Технология разделяет различные вещества на основе их атомной плотности и таким образом формирует потоки материалов различного типа. Технология разделения материалов с помощью электрического источника рентгеновских лучей используется в системе X-Ray, которая позволяет отделить легкие металлы от тяжелых, ПВХ из пластмассы, отходы древесины от камня, алюминиевые отливки от сплавов и рудных полезных ископаемых (рис. 97).

ТБО движутся по конвейеру тонким слоем. При прохождении через источник рентгеновского излучения они распознаются и классифицируются в доли секунды на основе параметров, запрограммированных в программном обеспечении системы. Импульсы от камеры рентгеновского излучения подаются к клапанам сжатого воздуха, и происходит разделение компонентов.

212

Взависимости от задач система способна распознать компоненты величиной

внесколько миллиметров.

Рис. 97. Система с рентгеновским распознаванием материалов: 1 – входящий поток ТБО; 2 – камера рентгеновского излучения; 3 – клапан сжатого воздуха

Система UniSort® компании RTT/STEINERT использует ближнее инфракрасное распознавание (рис. 98) и точно определяет компоненты размером до 4 мм. Система эффективно работает для отделения отдельных пластмасс из общего потока, смешанных пластиков из электронного лома.

Рис. 98. Система с инфракрасным распознаванием материалов: 1 – входящий поток ТБО; 2 – датчик инфракрасного излучения; 3 – клапан сжатого воздуха

В данном случае ТБО также идут по конвейеру тонким слоем. При прохождении через источник инфракрасного излучения они распознаются и классифицируются в доли секунды на основе параметров, запрограммированных в программном обеспечении системы. Импульсы от датчика инфракрасного излучения подаются к клапанам сжатого воздуха, и происходит разделение компонентов.

213

Работа системы UniSort® основана на способности материалов поглощать волны разного спектра. На основе этого определяется молекулярная структура материала. Система применяется для выделения пластмасс, древесины, бумаги и текстиля, она способна отделять выборочно ПЭТ (полиэтилентерефталата) от полиамида (ПА), поликарбоната (ПК).

Работа оборудования для сортировки ТБО немецкой компании TITECH основана на использовании технологии сканирования DUOLINE®. В зависимости от целей сортировки технология основывается на применении рентгеновского излучения или сенсоров длинноволновой ИК-области (NIR technology).

Технология разделения материалов с помощью электрического источника рентгеновских лучей используется в системе TITECH x-tract, которая формирует широкополосное излучение в диапазоне от 80 до 160 кэВ. Это излучение проникает в обрабатываемый материал и после ослабления регистрируется камерой рентгеновского излучения, оснащенной датчиком DUOLINE® с двумя независимыми каналами различной спектральной чувствительности (рис. 99). Поступающее от камеры изображение анализируется с помощью высокоскоростного механизма обработки рентгеновских лучей TITECH. Это позволяет определять атомную плотность материалов независимо от их толщины.

Рис. 99. Принцип работы автоматической системы сортировки ТБО [96]: 1 – подача несортированного материала; 2 – камера рентгеновского излучения; 3 – источник рентгеновского излучения; 4 – разделительная камера; 5 – баллон сжатого воздуха

Система TITECH x-tract® способна распознавать хлорсодержащие отходы ПВХ и отходы огнестойких пластмасс с содержанием тяжелых металлов на основе их атомной плотности. В результате при получении топлива из от-

214

ходов обеспечивается почти 100%-ное извлечение нежелательных материалов.

Инфракрасное распознавание обеспечивает двойное сканирование материала при каждом проходе, что позволяет достигать высокой степени отбора материалов. Сканирующий модуль может быть оснащен двумя различными сенсорами для различных областей спектра. Сенсор, работающий с длиной световой волны, близкой к ИК-области спектра (NIR), и сенсор, работающий в диапазоне частот видимого света (VIS), улавливают характерное отражение спектра материала с высоким оптическим разрешением. Это позволяет различать материалы по специфическому для каждого материала спектру излучения.

Компания TITECH предлагает несколько установок с подобным принципом работ. Одной из них является TITECH finder, которая предназначена для отделения металлических частиц повышенной чистоты от особо сложных с точки зрения состава и размера гранул материалов, а также для извлечения металлов из смешанных потоков, состоящих из отходов и металлических примесей. Принцип работы оборудования TITECH finder представлен на рис. 100.

Рис. 100. Принцип работы автоматической системы сортировки ТБО [96]: 1 – подача несортированного материала; 2 – электромагнитный датчик; 3 – дополнительный датчик NIR; 4 – разделительная камера; 5 – баллон сжатого воздуха

В системе TITECH finder используется технология обработки изображения SUPPIXX®, обеспечивающая высокое качество сортировки благодаря повышенной чувствительности и точности. Установленные в системе датчики способны обнаруживать мельчайшие токопроводящие частицы в потоке насыпного материала. Технология обработки изображения SUPPIXX® служит

215

для улучшения разрешения цифровых сигналов, поступающих от датчиков. Это позволяет с высокой точностью определять положение мельчайших частиц, чтобы затем с максимальной чистотой отделять их от общего потока.

Установки для утилизации автомобилей, например, способны извлекать значительную часть черных и цветных металлов из измельченных кузовов. Однако доля неизвлеченных цветных металлов и нержавеющей стали составляет до 10 %. Система TITECH finder с установленными в ней датчиками повышенной чувствительности способна обнаруживать мельчайшие металлические частицы и отделять их с помощью струи сжатого воздуха от потока измельченных отходов. К таким частицам относятся мелкая и легковесная фракция, а также отходы с вихревыми токами. В результате обеспечивается высокая эффективность переработки смешанных металлов, а поток изоляционных материалов практически не содержит металлических примесей.

Другая система под названием TITECH combisense представляет собой специализированную машину для выделения чистых фракций металла из потока смешанных отходов, содержащих металл.

Технология идентификации, используемая в машинах TITECH combisense, состоит из датчика повышенной чувствительности и цветной камеры с высоким разрешением и цветовой избирательностью. Машина собирает несколько характеристик материала одновременно. Уникальная эффективная система цифровой обработки образов объединяет эту информацию с точным положением на уровне пикселей. Это позволяет точно идентифицировать разные материалы (рис. 101).

Рис. 101. Принцип работы автоматической системы сортировки ТБО [96]: 1 – подача несортированного материала; 2 – электромагнитный датчик; 3 – цветная видеокамера; 4 – разделительная камера; 5 – баллон сжатого воздуха

216

В блоке подсветки используется передовая технология светодиодов с жидкостным охлаждением, обеспечивающая устойчивые и повторяющиеся результаты сортировки.

Самой универсальной системой для сортировки ТБО компании TITECH является установка TITECH autosort. Это многофункциональная система сортировки, предназначенная для извлечения различных материалов из смешанного или однородного потока отходов, сортировки упаковочных материалов, бумаги, бытовых отходов и решения других задач сортировки, требующих наличия точной информации о характеристиках и цвете материала.

Принцип работы установки показан на рис. 102. Поступающий для сортировки материал 1 равномерно подается по транспортеру к области работы сенсоров. Материал определяется с помощью сенсоров NIR или VIS 2. В конце транспортера находится один или два пневмомодуля, снабженные рядом пневмодюз. После распознавания нужного для сортировки компонента отходов через расчетное время открываются необходимые дюзы, и распознанный компонент отстреливается из потока с помощью сжатого воздуха. Таким образом из потока отходов можно выделить две или три (при условии установки второго пневмомодуля) фракции 3.

Рис. 102. Принцип работы автоматической системы сортировки ТБО [96]: 1 – подача несортированного материала; 2 – электромагнитный датчик; 3 – разделительная камера; 4 – баллон сжатого воздуха

Чувствительность датчиков каждой из систем сортировки TITECH и точечное воздействие воздушных струй на движущийся с большой скоростью поток отходов обеспечивают высокую чистоту отбираемого вторичного сырья, высокую производительность, универсальность по видам обрабатываемых отходов.

217

Датчики обладают способностью перенастраиваться и «обучаться» при изменении входящего потока отходов, появлении новых компонентов вторичного сырья и изменении вида отбираемого вторичного сырья. Технология эффективна как при «положительной», так и при «отрицательной» сортировке.

При наличии информации о возможных конфигурациях систем сортировки возникает возможность выбора технологической схемы для решения конкретных задач. Российские ТБО в большинстве случаев являются смешанными, поэтому перед основной сортировкой должны проходить стадии предварительной подготовки и сортировки с целью повышения эффективности отбора и качества отбираемого вторичного сырья.

Основное оборудование, которое используется для предварительной подготовки и сортировки ТБО, представлено в табл. 28.

В среднем ТБО содержат около 5–8 % крупногабаритных отходов (КГО), но бывают случаи, когда бытовые отходы в основном объёме крупногабаритные. При этом необходимо начать предварительную подготовку ТБО к сортировке с дробления отходов. Недостатком при этом является загрязнение компонентов вторичного сырья органической фракцией, качество которого в дальнейшем снижается. Недостатком дробления также является волновой поток ТБО, в связи с чем необходим контейнер-дозатор для последующего равномерного распределения отходов. Эксплуатационные затраты использования дробилки достаточно высоки (около 15 % от общих капитальных затрат), что связано с наличием быстроизнашивающихся элементов – ножей, которые требуют заточки через каждые 30 тыс. т ТБО (1000 ч работы). Ножи подвергаются заточке 2–3 раза, затем необходима смена всего вала, стоимость которого составляет 30 тыс. евро [97].

218

Бытовые отходы, содержание КГО в которых не превышает 8 %, доставляются на МСЗ обычно в пакетах. Это определяет целесообразность включения в технологическую схему на первом этапе машины для разрывания пакетов с предварительным ручным отбором КГО. Машина содержит дозатор, что исключает необходимость дополнительного контейнера-дозатора. Такая машина хорошо подходит для автоматической сортировки, так как у неё высокая производительность (около 35 т/ч) и сравнительно невысокие эксплуатационные затраты на обслуживание (5 % от капитальных затрат).

В общем виде схема сортировки отходов с использованием автоматической системы оптической сортировки на примере оборудования фирмы TITECH (Германия) представлена на рис. 103 [22].

Рис. 103. Схема оптической сортировки отходов (на примере оборудования фирмы TITECH (Германия) [22]: Titech NIR – машина для оптической сортировки ТБО (ширина: 2,8 м, 2 м, 1 м, 0,6 м); ПЭТ – полиэтилéнтерефталáт; ПП – полипропилен; ПЕ – полиэтилен; РДФ – горючая фракция ТБО

219

Смешанные ТБО содержат мелкую фракцию (до 35 %), которая может снизить эффективность сортировки в дальнейшем и качество отбираемого ВС, поэтому её необходимо отделять. Отделение этой фракции на 95 % может быть обеспечено барабанным грохотом или наклонным виброситом. Стоимость и производительность их примерно одинаковая, но затраты на ремонт у барабанного грохота в два раза ниже, поэтому использовать его предпочтительнее. Барабанный грохот способен разделить ТБО на три фракции.

Фракция < 70 мм – это в основном органические отходы, которые содержат мелкие включения плёнки, стекла и металла. Такая фракция может быть отправлена на полигон захоронения ТБО как отход, либо из неё можно извлечь мелкие включения и после этого использовать в качестве пересыпного слоя или для рекультивации на полигоне. С помощью магнитного и вихревого сепараторов из данной фракции можно извлечь металлы. Целесообразность этого определяется содержанием металлов в мелкой фракции.

Фракция > 320 мм может подвергаться ручной сортировке или отправляться на дробление с возвратом в барабанный грохот. Остатки размещаются на полигоне захоронения ТБО.

Фракция в интервале от 70 до 320 мм содержит основной объём вторичного сырья, сортировать который вручную сложно и экономически невыгодно. Поэтому здесь появляется необходимость применения оптического оборудования.

Подготовленный отход для сортировки необходимо разделить на потоки с целью упрощения дальнейшего процесса сортировки, что обеспечит высокую производительность и чистоту отбора вторичного сырья.

Оптическое оборудование TITECH autosort с помощью инфракрасного распознавания способно отделить весь пластик от общего потока, разделяя его на пластик/не пластик. После этого каждый поток сортируется раздельно. Пластик с помощью баллистической сепарации делится на плоский и объёмный с точностью до 95 % и сортируется на компоненты с помощью оптической сортировки: плёнку, пластик, полиэтилен, полипропилен, ПЭТ-бутылки. Сортировка может происходить как по химическому составу пластика, так и по цвету.

Поток не пластика проходит магнитную и вихревую сепарацию, где отделяется чёрный и цветной металл. Далее вместо ручной сортировки лучше использовать оптическую, при которой смешанная бумага отделяется с точностью до 93 %. Смешанную бумагу при необходимости можно разделить на виды.

Отходы от обоих потоков могут быть переработаны во вторичное топливо (РДФ) для замещения угля и газа в цементной и сталелитейной промышленности. Это экономически оправдано при отпускной стоимости 1 т РДФ бо-

220