Введение к работе
Биоразлагаемые отходы (пищевые и растительные остатки и т.п.) концентрируются в двух видах коммунальных отходов: в твердых бытовых отходах (ТБО, образуются в жилищах) и в отходах кухонь и предприятий общественного питания.
Коммунальные отходы по содержанию в них пищевой фракции можно рассматривать как мощный сырьевой источник для получения специфических продуктов, пригодных для использования в сельском хозяйстве, животноводстве и других отраслях.
В РФ значительная часть пищевых и растительных отходов попадает в ТБО и вывозится на захоронение или сжигание. Например, в Москве при годовом количестве образующихся ТБО около 4 млн. т на долю пищевой фракции приходится до І млн.т. Попадая в мусоросжигательную печь, пищевая фракция существенно снижает калорийный потенциал сжигаемых отходов и увеличивает выход недожога; попадая на объекты захоронения, биоразлагаемые отходы увеличивают неконтролируемый выход биогаза, относящегося к парниковым.
Работы по извлечению из ТБО пищевой фракции, а также по селективному сбору пищевых отходов в различных источниках образования до настоящего времени в России не проводятся, хотя актуальность их очевидна.
Для утилизации биоразлагаемых органических отходов в сельском хозяйстве или животноводстве требуется их обязательное глубокое обогащение, поскольку даже фракция селективного сбора пищевых и растительных отходов содержит до 10% посторонних примесей (стекло, керамика, пластмассы, металлы, кожа, резина и др.). Универсальная технология очистки пищевой фракции от примесей должна быть рассчитана на вовлечение в переработку наиболее сложного сырьевого объекта - ТБО и концентрацию пищевой фракции в самостоятельном продукте, пригодном для хранения, транспортировки и дальнейшего использования либо переработки.
Базовой основой разработки технологии глубокой очистки пищевых отходов от механических примесей являются исследования, проведенные в ВИВРе и развитые в РГУТиС, в соответствии с которыми пищевая фракция ТБО концентрируется в нижнем продукте грохочения (класс -70 * -100мм) - после извлечения из исходных ТБО значительной части легких компонентов, черных и цветных металлов, волокнистых компонентов. Содержание пищевых и растительных отходов в нижнем продукте грохочения, независимо от размера отверстия грохота (в пределах 70-^100мм) составляет 60-65%. Для утилизации такого продукта необходимо решение технической задачи удаления из него механических примесей, сведя к минимуму потери пищевой фракции.
Цель настоящей работы - изыскание и использование на практике наиболее эффективных технологических процессов, повышающих комплексность использования коммунальных отходов, на основе изучения закономерностей сепарации биоразлагаемых компонентов ТБО и получения продуктов, пригодных для утилизации.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
исследование состава отходов и оценка их обогатимости;
повышение эффективности технологических операций глубокого обогащения биоразлагаемой фракции коммунальных отходов путем направленного регулирования свойств и характеристик подвергаемых сепарации отходов;
установление зависимостей технологических показателей сепарации биоразлагаемой фракции коммунальных отходов от влияющих факторов;
разработка технологической схемы глубокого обогащения биоразлагаемой органической фракции коммунальных отходов (на основе системного объединения отдельных технологических операций).
Методы исследований: экспериментально-статистические методы; гранулометрический и морфологический анализ продуктов сепарации; физические методы сепарации отходов, изменения их крупности и влажности; исследование химического состава продуктов сепарации.
Научная новизна защищаемых положений:
выявленные зависимости технологических параметров извлечения из ТБО биоразлагаемой органической фракции и ее очистки от примесей от способа сепарации отходов, режима процесса и регулируемых физических свойств отходов как сырья для сепарации;
выявленные закономерности влияния направленного реіулирования характеристик разделяемых компонентов (путем изменения их влажности и крупности) на способность подвергаться глубокой сепарации;
системное объединение технологических операций сепарации отходов в единую технологию глубокого обогащения биоразлагаемой фракции ТБО и ее выделения в высококачественный продукт (в качестве критерия оптимизации процесса использованы технологические критерии - извлечение, содержание, выход).
Практическая значимость и реализация результатов работы: 1. Выявлены основные закономерности сепарации биоразлагаемой фракции ТБО, позволяющие обоснованно выбрать наиболее эффективные разделительные процессы и системно их объединить в технологическую схему.
-
Разработана технология сепарации биоразлагаемой фракции коммунальных отходов, обеспечивающая их рациональное использование как техногенного сырья. Предложены методы интенсификации процесса сапарации на основе регулирования характеристик отходов на входе в технологический процесс.
-
Разработаны способ и аппарат для гравитационной сепарации техногенного сырья.
Основные защищаемые положения
1. Установленные закономерности процесса сепарации биоразлагаемой фрак
ции ТБО и сформулированные на их основе требования к аппаратам, технологи
ческим режимам и качеству обогащаемого сырья, из которых наиболее значимы
ми являются:
зависимость технологических показателей сепарации от режимных параметров процесса, условий подачи отходов в процесс, характеристик сепарируемого материала, конструкции некоторых сепарирующих устройств;
влияние направленного регулирования характеристик разделяемых компонентов на интенсификацию процесса сапарации.
2. Технология глубокого обогащения биоразлагаемой фракции коммунальных
отходов в виде комбинации различных процессов, системно связанных между со
бой, существенно повышающая комплексность использования техногенного
сырья.
Апробация работы
Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на всероссийских межвузовских научно-технических конференциях: Инновационный проект ФГОУВПО «РГУТиС» (г. Сергиев-Посад, 2008г.), «Современные проблемы туризма и сервиса» (РГУТиС, 2009-2011), «Наука Сервису» (РГУТиС, 2010); демонстрация на выставке «Expropriority-2010» (подана заявка на патент «Обогащение и переработка твердых коммунальных отходов»).
Публикации
По результатам исследований опубликовано 12 статей, в т.ч. 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации.
