Закономерности сепарации твердых бытовых отходов в технологиях их комплексной переработки
При вовлечении ТБО в промышленную переработку в качестве техногенного сырья по аналогии с комплексной переработкой многокомпонентных природных сырьевых материалов (руд, горно-химического сырья, угля и пр.), особую роль играют обогатительные процессы как подготовительные операции, позволяющие выделить фракции отходов, состав которых в наибольшей степени удовлетворяет требованиям последующих… Читать ещё >
Содержание
- 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (ТБО) КАК ОБЪЕКТА СЕПАРАЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ
- 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТБО
- 2. 1. Анализ современного состояния и тенденций развития мировой практики переработки ТБО
- 2. 1. 1. Термические методы переработки ТБО
- 2. 1. 1. 1. Методы термической переработки ТБО при температурах, не до- 19 статочных для плавления шлака
- 2. 1. 1. 1. 1. Слоевое сжигание ТБО на подвижных колосниковых решетках
- 2. 1. 1. 1. 2. Сжигание отходов в барабанных печах
- 2. 1. 1. 1. 3. Сжигание отходов в аппаратах кипящего слоя
- 2. 1. 1. 1. 4. Сжигание-газификация в плотном слое кускового материала без принудительного перемешивания и перемещения материала
- 2. 1. 1. 2. Высокотемпературные методы термической обработки ТБО
- 2. 1. 1. 2. 1. Способы, не требующие подвода дополнительной энергии и использования кислорода
- 2. 1. 1. 2. 2. Способы, требующие использования кислорода
- 2. 1. 1. 2. 3. Способы, требующие дополнительных затрат энергии
- 2. 1. 2. Переработка ТБО методами аэробной и анаэробной ферментации
- 2. 1. 2. 1. Аэробная ферментация (компостирование)
- 2. 1. 2. 1. 1. Исследование и нормирование качества компоста
- 2. 1. 2. 1. 2. Сырье для аэробной ферментации
- 2. 1. 2. 2. Анаэробная ферментация
- 2. 1. 3. Сортировка и комплексная переработка ТБО
- 2. 1. 3. 1. Селективный сбор и ручная сортировка ТБО
- 2. 1. 3. 2. Механизированная сортировка и комплексная переработка ТБО
- 2. 1. 4. Другие способы переработки ТБО
- 2. 1. 1. Термические методы переработки ТБО
- 2. 2. Обоснование построения технологии переработки ТБО в виде комбинации различных процессов (комплексная переработка)
- 2. 2. 1. Экономическая оценка технологий
- 2. 2. 2. Экологическая оценка технологий
- 2. 3. Обоснование выбора технологий для комплексной переработки ТБО
- 2. 3. 1. Технология сортировки ТБО (подготовка к комплексной переработке)
- 2. 3. 2. Термические технологии
- 2. 3. 3. Биотермические технологии
- 2. 3. 4. Технологии обезвреживания отходов промышленной переработки ТБО
- 2. 1. Анализ современного состояния и тенденций развития мировой практики переработки ТБО
- 3. 1. Извлечение ферромагнитного металлолома и его разделение
- 3. 1. 1. Технология получения коллективного магнитного концентрата
- 3. 1. 2. Технология разделения коллективного концентрата с выделением в самостоятельные продукты черного и оловосодержащего металлолома
- 3. 2. Извлечение неферромагнитного металлолома
- 3. 2. 1. Теоретические аспекты технологии электродинамической сепарации в бегущем магнитном поле
- 3. 2. 1. 1. Изучение бегущего магнитного поля
- 3. 2. 1. 2. Изучение поведения неферроматнитных электропроводных компонентов твердых бытовых отходов в бегущем магнитном поле
- 3. 2. 2. Отработка технологических параметров электродинамической сепарации
- 3. 2. 1. Теоретические аспекты технологии электродинамической сепарации в бегущем магнитном поле
- 3. 3. Извлечение легкой (макулатуросодержащей) фракции и ее разделение
- 3. 3. 1. Теоретические аспекты аэросепарации ТБО
- 3. 3. 2. Аэросепарация исходных ТБО
- 3. 3. 2. 1. Аэросепарация твердых бытовых отходов в горизонтальном потоке воздуха
- 3. 3. 2. 2. Аэросепарация твердых бытовых отходов в вертикальном потоке воздуха
- 3. 3. 2. 3. Технологическая схема извлечения макулатуры методом аэросепарации
- 3. 3. 2. 4. Изучение аэродинамических характеристик воздушных сепараторов
- 3. 3. 3. Обогащение легкой фракции твердых бытовых отходов методом аэросепарации
- 3. 3. 3. 1. Экспериментальное изыскание оптимальных параметров процесса аэросепарации макулатуры и полимерной пленки
- 3. 3. 3. 2. Обоснование выбора метода математического описания процесса разделения макулатуры и полимерной пленки
- 3. 3. 3. 3. Математическое моделирование процесса аэросепарации макулатуры и полимерной пленки
- 3. 3. 4. Доводка обогащенной легкой фракции твердых бытовых отходов методом электросепарации
- 3. 3. 4. 1. Выбор методов и экспериментальное определение основных электрических характеристик разделяемых материалов
- 3. 3. 4. 2. Выбор способа зарядки разделяемых компонентов
- 3. 3. 4. 3. Расчет электрических сил при электросепарации легкой фракции твердых бытовых отходов в поле коронного разряда
- 3. 3. 4. 4. Выбор электросепаратора и расчет его параметров
- 3. 3. 4. 5. Отработка технологического режима электросепарации легкой фракции твердых бытовых отходов
- 3. 3. 4. 6. Разработка технологической схемы и схемы цепи аппаратов для обогащения легкой фракции твердых бытовых отходов
- 3. 4. 1. Сепарация по крупности
- 3. 4. 2. Тонкая сепарация биоразлагаемых компонентов от примесей различными методами
- 3. 5. 1. Поисковые исследования и выбор метода и аппаратуры для сепарации
- 3. 5. 2. Обоснование метода математического описания процесса извлечения из потока ТБО текстильных компонентов
- 3. 5. 3. Экспериментальное изучение влияния технологических параметров на показатели сепарации. Уточнение элементов конструкции сепаратора
- 3. 5. 4. Разработка модели сепаратора для извлечения га ТБО текстильных компонентов
Закономерности сепарации твердых бытовых отходов в технологиях их комплексной переработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В настоящее время мировое потребление природных ресурсов уже соизмеримо с запасами полезных ископаемых. Вместе с тем из всего объема сырьевых материалов, изымаемых человечеством у природы, в полезные для общества продукты превращается не более 10%. Все остальное переходит в загрязняющие природную среду отходы, одним из видов которых являются мйоготоннажные отходы потребления — твердые бытовые отходы (ТБО).
ТБО представляют собой гетерогенную смесь органических и неорганических компонентов сложного морфологического состава (черные и цветные металлы, макулатура, текстильные компоненты, стеклобой, керамика, пластмасса, пищевые и растительные отходы, камни, кости, кожа, резина, дерево, уличный смет и пр.), многие из которых, в частности, металлы, попадают в категорию отходов после разового использования.
Ежегодно каждый городской житель производит 200−500 кг ТБО. Промедление с удалением и ликвидацией ТБО недопустимо, так как может привести к серьезному загрязнению городов.
Управление ТБО включает в себя организацию их сбора, удаления (транспортировки), переработки на специальных заводах, захоронения, а также реализацию мероприятий по уменьшению количества отходов, направляемых на специальные заводы и на захоронение.
Подавляющее количество ТБО в мировой практике до настоящего времени продолжают вывозить на свалки (полигоны): в СНГ захоронению подвергают около 99% ТБО, в США — около 80%, в Европе — 60−70%. Рост затрат на захоронение ТБО и их доставку к местам захоронения, наличие постоянной экологической опасности, связанной с захоронением больших объемов отходов, а также сложность выделения и обустройства новых свалочных мест стимулируют во всех странах переход к промышленной переработке ТБО как способу, в наибольшей степени учитывающему требования экономики, экологии и ресурсосбережения и решающему в совокупности вопросы обезвреживания, утилизации и ликвидации отходов. Промышленная переработка ТБО делает возможным экономию земельных ресурсов, использование ряда компонентов ТБО (прежде всего металлов, по содержанию которых ТБО сопоставимы с добываемыми рудами) в качестве вторичного сырья, производство из отходов новой продукции (тепловой и электрической энергии, материалов строительного назначения и других), решает экологические проблемы, позволяет сократить расходы на транспортировку отходов. В первую очередь ТБО вовлекаются в промышленную переработку в странах, бедных природными ресурсами и отличающихся малой площадью и высокой плотностью населения, где захоронению подвергают не более 30−35%) ТБО (Швейцария, Япония).
В мировой практике нашли промышленное применение пять методов переработки ТБО:
• термическая’обработка (в основном — сжигание);
• биотермическая аэробная ферментация (с получением удобрения, биотоплива, топлива и др.);
• анаэробная ферментация (с получением биогаза);
• сортировка (с извлечением ценных компонентов и фракций отходов для вторичного использования);
• комплексная переработка (комбинация различных методов: фермента-чч ция-сортировка, ферментация-сортировка-термообработка, сортировкаферментация, термообработка-сортировка, сортировка-термробра-ботка, сортировка-термообработка-ферментация).
Наиболее распространено сжигание (слоевое и в кипящем слое), значительно реже — аэробная ферментация (на последних поколениях заводов — в бассейне выдержки, в туннеле и в боксах). Широкое распространение этих технологий для переработки ТБО обусловлено морфологическим составом ТБО, которые содержат до 70−80% органической (горючей, биоразлагаемой) фракции.
Основная тенденция развития мусоросжигания в мировой практике — переход от прямого сжигания ТБО к сжиганию выделенной из ТБО горючей (топливной) фракции и. переход от сжигания как процесса ликвидации ТБО к сжиганию как процессу, обеспечивающему, наряду с обезвреживанием отходов, генерирование тепловой и электрической энергии. Из новых термических технологий наиболее перспективны процессы, связанные с газификацией отходов.
Основная тенденция развития практики аэробной ферментации («компостирования») — отказ от прямого компостирования исходных ТБО (переход на биообработку фракции, обогащенной пищевыми и растительными отходами) и сокращение (в ряде стран — прекращение) производства из ТБО компоста как продукта для сельскохозяйственного использования вследствие резкого падения спроса на него и ужесточения законодательства (компост из ТБО потенциально является экологически опасным продуктом). Биотермическая аэробная ферментация все чаще используется в качестве процесса ферментативной сушки обогащенной органической фракции ТБО (получение подготовленного топлива, сырья для производства спирта и др.).
В СНГ до 1998 г. применяли два промышленных метода переработки ТБО (без какой-либо их подготовки и предварительной обработки) — прямое сжигание (12 заводов) и прямое компостирование в биобарабанах (9 заводов). Неудовлетворительная работа большинства заводов и их отрицательное экологическое влияние во многом объясняются несовершенством применяемой технологии, мало учитывающей состав и свойства исходного сырья как объекта для сжигания и компостирования и не адаптированной к российским условиям.
Из отечественных технологий, апробированных в укрупненном масштабе, наиболее перспективна паро-воздушная газификация, разработанная Институтом химической физики РАН (Черноголовка) и технология производства строительных материалов на органической основе методом термопрессования отходов после их обработки магнезиальными вяжущими, разработанная М. В. Бирюковым. Однако, обе эти технологии требуют обязательной предварительной подготовки отходов к переработке (сепарации металлов и ряда других компонентов, дробления, повышения теплотворной способности при вовлечении в термообработку и др.), т. е. их применение эффективно в составе комбинированных процессов переработки ТБО.
Отсутствие эффективных отечественных технологий комплексной переработки ТБО сдерживает создание прогрессивной промышленной отрасли их переработки. Несовершенство технологий, применяемых на действующих заводах и закладываемых в проекты ряда новых заводов, связано прежде всего с недооценкой научно обоснованного подхода к их созданию и выбору, а механический перенос западных технологий в российские условия без их адаптации, как показала практика, положительных результатов не дает, поскольку российские ТБО являются значительно более сложным объектом для переработки, чем ТБО западных стран (практическое отсутствие и трудность организации в ближайшем будущем раздельного сбора отходов в местах их образования наряду с несовершенством технологии сбора и вывоза ТБО в России обуславливает высокое содержание в них влаги, негорючих и опасных в экологическом отношении компонентов, большие колебания морфологического состава ТБО во времени).
Изложенное свидетельствует об актуальности задачи создания эффективной научно обоснованной технологии переработки российских ТБО, в полной мере учитывающей их специфический состав, современные эколого-экономические требования, тенденции развития и достижения мировой практики.
В настоящее время, как показывает анализ, не существует какого-либо одного универсального метода переработки ТБО, удовлетворяющего современным требованиям экологии, экономики и ресурсосбережения. В наибольшей степени этим требованиям соответствует комплексная переработка ТБО. Поэтому важнейшим направлением диссертационной работы является создание и выбор комбинированных процессов переработки ТБО, в том числе:
• разработка научно обоснованных принципов их построения;
• выбор и, при необходимости, разработка технологических процессов как составной части в комбинированных технологиях переработки ТБО;
• выявление закономерностей процессов переработки ТБО и разработка на их основе требований к технологическим режимам, аппаратам и устройствам.
При вовлечении ТБО в промышленную переработку в качестве техногенного сырья по аналогии с комплексной переработкой многокомпонентных природных сырьевых материалов (руд, горно-химического сырья, угля и пр.), особую роль играют обогатительные процессы как подготовительные операции, позволяющие выделить фракции отходов, состав которых в наибольшей степени удовлетворяет требованиям последующих технологических переделовпри этом одновременно обеспечивается возможность извлечения ряда ценных компонентов для вторичного использования и удаления опасных компонентов, оказывающих негативное экологическое влияние в процессах дальнейшей переработки. Не случайно на последних Международных форумах (США, Германия) по обогащению полезных ископаемых вопросам обогащения ТБО уделено особое I внимание и посвящены заседания специальных секций.
В связи с изложенным основной задачей дирсертации является разработка и апробация в различных масштабах технологии сепарации ТБО с целыо ее последующей реализации в комплексных малои безотходных или чистых технологиях переработки ТБО.
Работа в значительной части выполнена в соответствии с программой ГКНТ СССР 0.85.08. Задание 02.26 «Создать и внедрить технологический процесс переработки твердых бытовых отходов с рекуперацией ценных компонентов», 1983 г., а также в соответствии с межвузовской научно-технической программой «Эффективные технологии утилизации, обезвреживания и захоронения отходов Н.Т. 485», 1998 г., и с Государственной научно-технической программой Министерства науки и технологий «Технология, оборудование и производства будущего», 1998 г.
Цель работы — научно обоснованное технологическое и эколого-экономическое решение проблемы комплексной переработки ТБО на основе создания и совершенствования методов сепарации, учитывающих специфический состав и физические свойства отечественных ТБО как объекта для переработки.
Идея работы: развитие нового научного направления в технологии обогащенияинтенсификация процессов сепарации ТБО на основе направленного регулирования физических свойств разделяемых компонентов и силового воздействия на них разделительных полей.
Методы исследований: сравнение различных методов переработки ТБО по экономическим критериям, физические методы обогащения ТБО (аэросепарация, электросепарация, магнитная и электродинамическая сепарация, грохочение) в лабораторно-укрупненном, полупромышленном и промыш-ленно-экспериментальном масштабе, гранулометрический и морофологиче-ский анализ ТБО, метод измерения диэлектрической проницаемости компонентов ТБО по величине емкости конденсатора, метод измерения удельного электрического сопротивления компонентов ТБО путем снятия вольт-амперных характеристик, осциллография, метод микрозондирования скоростных полей воздушных потоков с помощью чувствительных элементов термоа-немометрической системы.
Научная новизна:
1. Теоретические основы сепарации ТБО:
• уточнение шкалы обогатимости ТБО, обеспечивающей обоснованный выбор процессов сепарации их компонентов;
• выявленные закономерности влияния направленного регулирования физических свойств (плотности, скорости витания, удельного электрического сопротивления) разделяемых компонентов на их способность подвергаться сепарации в различных силовых полях;
• установленная взаимосвязь характеристик силовых разделительных полей, сепарируемого материала (состав, крупность, -форма, влажность) и потока ТБО (состав, скорость перемещения, толщина слоя, положение компонентов в потоке) с селективностью процессов сепарации- • впервые сформулированные механизмы новых процессов сепарации ТБО, развивающие и углубляющие теорию обогащения твердых сырьевых материалов: механизм интенсификации процесса сепарации цветных металлов в бегущем магнитном поле линейного двигателя как результат усиливающегося взаимодействия первичного магнитного потока с индуцированными в проводнике вихревыми токами при импульсной подаче тока в обмотку линейного двигателямеханизм интенсификации процесса аэросепарации легкой фракции ТБО как результат создания неравномерного поля скоростей горизонтального воздушного потока по высоте аппарата и искусственно усиленного различия компонентов в плотности и скорости витания за счет их увлажнениямеханизм процесса сепарации макулатуры и полимерной пленки в поле коронного разряда под действием электрических сил, обеспечивающих извлечение полимерной пленки в виде непроводящей фракции и макулатуры — в виде проводящей, как результат избирательного регулирования удельного электрического сопротивления разделяемых компонентов путем дискретного увлажнения их поверхности.
2. Обоснование построения принципиальной технологии переработки ТБО в виде комбинации различных процессов, объединяемых рациональной сортировкой отходов, базирующееся на использовании эколого-экономических критериев, учитывающее гетерогенный состав ТБО и задачи их переработки.
Практическая значимость работы;
1. Выявлены закономерности сепарации ТБО, позволяющие обоснованно выбрать и использовать для различных условий их переработки наиболее эффективные разделительные процессы.
2. Обоснован выбор принципиальной технологии переработки ТБО, повышающий ее эколого-экономическую значимость, в виде комбинации различных процессов, объединяемых сепарацией отходов.
3. Разработана, испытана и в промышленно-экспериментальном масштабе (производительность — 15 т/час) освоена технология сепарации ТБО, позволяющая реализовать с ее использованием комплексные малои безотходные или чистые технологии переработки ТБО с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду.
4. На базе научно-практических исследований разработана конструкторская документация на нестандартное оборудование, изготовлены и в про-мышленно-экспериментальных условиях испытаны оригинальные аппараты и устройства для классификации ТБО (аэросепараторы, электросепаратор, сепаратор-тряпкоотделитель), обеспечивающие высокоэффективную сепарацию отходов в технологиях их промышленной переработки.
5. Показана возможность адаптации западных технологий к российским условиям путем предварительной сепарации ТБО с использованием разработанных процессов и аппаратов и выделения фракций отходов, удовлетворяющих требованиям западных технологий.
Реализация результатов работы:
1. Впервые в отечественной практике разработанная технология сепарации ТБО как составная часть их комплексной переработки заложена в проекты заводов нового поколения (4 новых завода и 3 реконструируемых — в Московском регионе и городах Н. Новгород, Минск, Рига, Баку, Пермь, Новочеркасск).
2. Положения диссертации в части реализации предварительной сортировки в технологиях переработки ТБО вошли в обосновывающие материалы к постановлению Правительства Москвы (от 6 ноября 1998 г № 1246-РП), в соответствии с которым на существующих объектах промышленной переработки ТБО должны быть организованы участки сортировки ТБО.
3. Впервые в отечественной практике в промышленно-эксперимен-тальных условиях МПО «Полимер» реализована технология сепарации ТБО.
Основные защищаемые положения:
1. Установленные закономерности процессов сепарации ТБО и сформулированные на их основе требования к аппаратам и технологическим режимам, из которых наиболее значимыми являются:
• зависимость технологических показателей сепарации ТБО от режимных параметров процесса, условий подачи ТБО в процесс, характеристик сепарируемого материала, конструкции сепарирующего устройства;
• зависимость эффективности сепарации ТБО от условий формирования потока ТБО (ступенчатое увеличение скорости по ходу технологического процесса, уменьшение толщины слоя, выделение в голове процесса компонентов, затрудняющих последующую сепарацию).
• влияние направленного регулирования физических свойств разделяемых компонентов и характеристик силовых разделительных полей на интенсификацию процесса сепарации.
2. Новые эффективные методы сепарации ТБО:
• метод разделения коллективного концентрата магнитной сепарации на два товарных продукта (черный и оловосодержащий металлолом) с использованием виброгрохочения на специальной просеивающей поверхности;
• метод электродинамической сепарации цветного металлолома в импульсном режиме, обеспечивающий увеличение силового воздействия бегущего магнитного поля на металл и, как следствие, повышение его извлечения;
• метод последовательной аэросепарации ТБО в вертикальном и горизонтальном потоках воздуха, обеспечивающий повышение выхода легкой фракции за счет доизвлечения более плотных разностей макулатуры (картон, ламинированная бумага);
• метод аэросепарации ТБО в направленно регулируемом скоростном поле воздушного потока, обеспечивающий повышение извлечения легкой фракции и селективности выделения из нее полимерной пленки;
• метод электросепарации легкой фракции ТБО на основе интенсификации процесса регулированием увлажнения поверхности разделяемых компонентов — бумаги и полимерной пленки;
• метод извлечения из потока ТБО текстильных компонентов, использующий их свойство фиксироваться на рабочих элементах специального сепаратора.
3. Новый метод исследования бегущего магнитного поля и поведения в нем неферромагнитных электропроводных компонентов в процессе электродинамической сепарации, основанный на использовании комбинации метал-лоискателя и индуктора линейного двигателя, создающего бегущее магнитное поле.
4. Принципы построения высокоэффективной технологии сепарации ТБО: рациональная подготовка потока ТБО к сепарации (монослойная подача в процесс сортировки), раздельная сепарация легкой и тяжелой фракции, минимизация количества отходов для дробления, выделение в голове процесса компонентов, затрудняющих последующую сепарацию (крупнокусковые и волокнистые компоненты, лом черных металлов).
5. Выбор принципиальной технологии переработки ТБО, повышающий ее эколого-экономическую значимость, в виде комбинации различных процессов, объединяемые рациональной сепарацией отходов.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на:
• Международном конгрессе в ЧССР (Прага), 1981 г.;
• 1-й и 2-й Московской городской научно-практической конференции по охране окружающей природной среды, 1978 и 1982 гг.;
• Всесоюзной конференции «Безотходная технология переработки полезных ископаемых», г. Челябинск, 1982 г.;
• Всесоюзном научно-техническом совещании «Малоотходные технологии — главный фактор охраны окружающей среды», г. Киев, 1983 г.;
• Заседании секции «Электросепарация» Научного совета по проблеме «Сильные электрические поля в технологических процессах — электронно-ионная технология», г. Мытищи, Т985 г.;
• Международном конгрессе «Окружающая среда как средство существования: технологический ответ», г. Москва, 1989 г.;
• Международном семинаре ЮНЕСКО/ЮНЕП/ЮНИДО/ПРООН «Промышленные и токсичные отходы: оценка риска, минимизация образования, переработка и захоронение», г. Москва, 1992 г.;
• Международном семинаре «Санитарная очистка территорий от твердых бытовых и приравненных к ним промышленных отходов» (Международный центр обучающих систем, Комиссия РФ по делам ЮНЕСКО, Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ), г. Москва, 1995 г.;
• Всероссийском семинаре «Экология города: проблемы и решения» («Техническая политика управления ТБО»), г. Москва, 1996 г.;
• Всероссийском семинаре «Экология города: проблемы и решения» («Индустриальные методы переработки отходов производства и потребления»), г. Москва, 1997 г.;
• 3-ей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», г. Санкт-Петербург, 1998 г.;
• Международной конференции «Инженерная защита окружающей среды», г. Москва, 1999 г.
Публикации. Материалы диссертации освещены в 47 публикациях, в том числе в двух монографиях (издательства «Недра», ВИНИТИ), в тридцати статьях (в журналах «Цветные металлы», «Обогащение руд», «Городское хозяйство Москвы», сборниках ВИНИТИ, Механобра, ГП «Экотехпром» и др.), в тезисах докладов на конференциях (в том числе международных).
Основой диссертации являются 30 отчетов о НИР, оригинальность и значимость полученных результатов защищена десятью отечественными охранными документами на изобретения.
Личный вклад автора диссертационной работы:
• обоснование и выбор направления исследовательских и поисковых работ по созданию технологии сепарации ТБО;
• создание экспериментальной базы для исследований и методические разработки;
• постановка и развитие научно-исследовательских работ в области создания отечественной технологии сепарации ТБО;
• проектирование (составление технологического регламента и авторский надзор), промышленно-экспериментальная апробация и освоение технологии сепарации ТБО, обоснование ее системного объединения с другими процессами в схемах комплексной переработки ТБО;
• обоснование выбора и построения принципиальной технологии переработки ТБО;
• разработка на базе научно-практических исследований технических заданий на конструирование нестандартного оборудования для реализации технологии сепарации ТБО;
• использование результатов работы при проектировании новых и реконструкции действующих заводов.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Разработано научно обоснованное технологическое и эколого-экономическое решение проблемы комплексной переработки ТБО на основе создания и совершенствования методов сепарации, учитывающих специфический состав и физические свойства отечественных ТБО как объекта для переработки.
2. Разработана совокупность теоретических положений, развивающих новое научное направление в технологии обогащения ТБО — интенсификация процессов сепарации на основе направленного регулирования физических свойств разделяемых компонентов и силового воздействия на них разделительных полей.
3. Выявлены закономерности сепарации ТБО, позволяющие обоснованно выбрать и использовать для различных условий их переработки наиболее эффективные разделительные процессы:
• зависимость технологических показателей сепарации ТБО от режимных параметров процесса, условий формирования потока ТБО и подачи отходов в процесс, характеристик сепарируемого материала (состав, крупность, форма, влажность), конструкции сепарирующего устройства;
• влияние направленного регулирования физических свойств разделяемых компонентов (плотность, скорость витания, удельное электрическое сопротивление) и характеристик силовых разделительных полей на эффективность и селективность процесса сепарации.
4. Разработаны новые эффективные методы сепарации ТБО:
• метод разделения коллективного концентрата магнитной сепарации на два товарных продукта (черный и оловосодержащий металлолом) с использованием виброгрохочения на специальной просеивающей поверхности;
• метод электродинамической сепарации цветного металлолома в импульсном режиме, обеспечивающий увеличение силового воздействия бегущего магнитного поля на металл и, как следствие, повышение его извлечения;
• метод последовательной аэросепарации ТБО в вертикальном и горизонтальном потоках воздуха, обеспечивающий повышение выхода легкой фракции за счет доизвлечения более плотных разностей макулатуры (картон, ламинированная бумага);
• метод аэросепарации ТБО в направленно регулируемом скоростном поле воздушного потока, обеспечивающий повышение извлечения легкой фракции и селективности выделения из нее полимерной пленки;
• метод электросепарации легкой фракции ТБО на основе интенсификации процесса регулированием увлажнения поверхности разделяемых компонентов — бумаги и полимерной пленки;
• метод извлечения из потока ТБО текстильных компонентов, использующий их свойство фиксироваться на рабочих элементах специального сепаратора.
5. Впервые сформулированы механизмы процессов сепарации ТБО, развивающие и углубляющие теорию обогащения твердых сырьевых материалов:
• механизм интенсификации нового процесса сепарации цветных металлов в бегущем магнитном поле линейного двигателя как результат усиливающегося взаимодействия первичного магнитного потока с индуцированными в проводнике вихревыми токами при импульсной подаче тока в обмотку линейного двигателя;
• механизм интенсификации процесса аэросепарации легкой фракции ТБО как результат создания неравномерного поля скоростей горизонтального воздушного потока по высоте аппарата и искусственно усиленного различия компонентов в плотности и скорости витания за счет их увлажнения;
• механизм сепарации макулатуры и полимерной пленки в поле коронного разряда под действием электрических сил, обеспечивающих извлечение полимерной пленки в виде непроводящей фракции и макулатуры — в виде проводящей, как результат избирательного регулирования удельного электрического сопротивления разделяемых компонентов путем дискретного увлажнения их поверхности.
6. Впервые в отечественной практике разработана, испытана и в промышленно-экспериментальном масштабе (производительность — 15 т/час) освоена технология сепарации ТБО, позволяющая реализовать с ее использованием комплексные малои безотходные или чистые технологии переработки ТБО с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду.
7. На базе научно-практических исследований разработана конструкторская документация на нестандартное оборудование, изготовлены и в промышленно-экспериментальных условиях испытаны оригинальные аппараты и устройства для классификации ТБО (аэросепараторы, электросепаратор, сепаратор-тряпкоотделитель), обеспечивающие высокоэффективную сепарацию отходов в технологиях их промышленной переработки.
8. Впервые в отечественной практике разработанная технология сепарации ТБО заложена в проекты заводов нового поколения (4 новых завода и 3 реконструируемых — в Московском регионе и городах Н. Новгород, Минск, Рига, Баку, Пермь, Новочеркасск).
Список литературы
- Шубов Л.Я. Состояние и тенденции решения проблемы твердых бытовых отходов в мировой практике. / М., ГП «Экотехпром», в сб. «Охрана окружающей среды. Управление отходами в Москве», 1997, с.
- KWU-Umvelttechnik: Die Siemens-Schwel-Brenn-Anlage, «Informationsschrift, Stand 4/90.30. „Techn. Rdsch.“, 1994, 86, № 31,18−20.
- A.c. № 1 783 234 СССР, 1992.32. „Цв. металлургия“, 1993, № 6−7, 8−10.
- Заявка 4 102 210 ФРГ, МКИ5 С 05 F11/00- Licencia-Holding З.А.,№ 4 102 210.6- Заявл. 25.01.91- опубл. 30.07.92.
- Prospect „Gebruder Buhler“ (Швейцария), 1989.77. „Weste Age“, 1987,18, № 10, 65−66,70−72.
- Prospect Newell Dunford Ltd, Tollemache LTD (Великобритания) 1989.
- Технический бюллетень бюро внешншеторговых объединений Западного Берлина. 1986.
- Prospect TRIGA (Франция), 1989.81. „An. edafol. у agrobiol.“, 1989,48, № 3−4, 331−342.
- Заявки Японии № 56−39 938, № 57−56 052, № 57−56 053.83. „Securite Environement“, 1980, № 2, 77−79.84. „Revue Henerale de Thermique“, 1987,26, № 303, 173,222−227.85. „La nechnique moderne“, 1988, 80, № 1,2,49−54.
- Infodechets.: „Environ, ettechn.“, 1991, № 110, 32−3499. „Techn., sci., meth.“, 1992, № 3,143−144 100. „Когай то тайсаку. Journal Environ. Pollution Control“, 1991,27, № 4, 333−342.101. „Recycl. Today. Scrap Market Ed.“, 1992, 30, № 5, 9a-10a
- Конгресс „Окружающая среда как средство существования технологический ответ“ на выставке „Отходы-89 — Новое в переработке отходов“. Москва 13−19 октября 1989 г. 103. „Waste Age“, 1987, 18, № 10, 65−66, 70−72.
- Конгресс „Окружающая среда как средство существования технологический ответ“ на выставке „Отходы-89 — Новое в переработке отходов“. Москва 13−19 октября 1989 г.
- Environment et techniques», 1989, № 91,44,46,48,49.109. «Waste Management and Research», 1985, 3, № 1, 81−88.
- Шубов Л.Я., Ройзман В .Я., Дуденков С. В. Обогащение твердых бытовых отходов. / М., Недра, 1987, с. 1−238 111. «ISWA 88, Proceedings of 11−16 sept., 1988. Copenhagen, Denmark, Vol 2, Sec. 3, 369−376.
- Богданов O.C. и др. Справочник по обогащению руд, т. 1. М., «Недра», 1972.
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Хворостяной С. И. Технология извлечения металлов из твердых бытовых отходов. Цветные металлы, 1984, № 9, с. 91−96.
- Чупахин В.М., Леонов И. Т. Производство жестяной консервной тары. М., 1967.
- А.с. 961 789. Грохот для разделения и сортировки компонентов металлолома. / Дуденков С. В., Шубов Л. Я., Хворостяной С. И., Ройзман В. Я. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1982, № 36
- Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., «Наука», 1966.
- Деркач В.Г. Специальные методы обогащения. М., «Недра», 1966.
- Вольдек А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жид-кометаллическим телом. Л., «Энергия», 1970.
- Начало магнитного транспорта. Под общ. ред. Гейера В. Г., М., «Недра», 1966.
- Микельсон А.Э. и Жейгур Б.Д. Электромагнитная транспортировка тел. Рига, «Зинатне», 1971, с. 171−172.
- Пиотровский Л.М. Электрические машины. Л., «Энергия», 1972.
- Schloemann Е. Application of Ferrites to Environmental Problems. Recovery of Nonferrous Metals from Waste. Proc. ICF, Kyoto, Sept. 29-Oct.2, 1980, Tokyo, Dordrecht, 1982, p. 867−873.
- Парселл Э. Электричество и магнетизм. М., «Наука», 1983.
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я., Хворостяной С. И. Извлечение цветных металлов из твердых бытовых отходов. / Обогащение руд, 1980, № 5, с. 17−18.
- Шубов Л.Я., Ройзман В. Я., Хворостяной С. И. Технология извлечения цветных металлов из твердых бытовых отходов. / М., ЦНИИТЭИМС, «Материально-техническое снабжение, серия 5. Рациональное использование материальных ресурсов, выпуск 4», 1980, с. 21−22.
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я. и др. Твердые бытовые отходы -источник вторичных материальных ресурсов. / ВИНИТИ, Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 1982, № 1−2, с. 119−136.
- Шубов Л.Я., Хворостяной С. И., Ройзман В. Я. и др. Техника и технология извлечения металлов из твердых бытовых отходов. / ЦНИИЦветмет экономики и информации. Вторичная металлургия цветных металлов, 1985, выпуск 1, с. 1−52.
- Гордон Г. М., Пейсахов И. Л. Контроль пылеулавливающих установок. М., 1961, с. 82−90.
- Налимов В.В. «Применение математической статистики при анализе вещества», М., Физматиз, 1960.
- Верещагин И.П. и др. «Основы электрогазодинамики дисперсных систем», М&bdquo- «Энергия», 1974.
- Васильев Н.П. Лабораторные работы по электроматериаловедению. Изд-во «Высшая школа», М., 1973.
- Изаков Ф.Я., Козлов Н. С. Влияние слоя изоляции заземленного электрода на некоторые параметры поля коронного разряда. Труды ЧИМЭСХ, вып. 41, 1969.
- Метод измерения удельного электрического сопротивления порошка. ГОСТ 4668–75.
- Перцовский Е.С. и др. Электропроводимость зерна и зернопродуктов при высоких напряженностях электрического поля. Труды ВНИИЗ, вып. 57, 1967.
- Аропов М.А. и др. Лабораторные работы по технике высоких напряжений. М., «Энергия», 1974.
- Царев И.В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я., Кроткова В. Ф. Твердые бытовые отходы и современное состояние технологии их переработки. / Материально-техническое снабжение. 1977, № 12, с. 69−79
- Шубов Л.Я., Ройзман В. Я., Кроткова В. Ф., Сальникова Т. В. Сбор и переработка бытовых отходов в зарубежных странах./ М., ЦНИИТЭИМС, «Рациональное использование материальных ресурсов», 1978, с. 1−46.
- Шубов Л.Я., Васильева Т. И. Получение кормов из пищевых отходов. / М., ЦНИИТЭИМС, Экспресс-информация, 1978, вып. 24, с. 1−4
- Шубов Л.Я. Переработка бытовых отходов с целью утилизации ценных компонентов. / М., ЦНИИТЭИМС, «Материально-техническое снабжение, серия 5. Рациональное использование материальных ресурсов, выпуск 7», 1979, с. 6−7
- Шубов Л.Я., Ройзман В. Я. Аэросепарация твердых бытовых отходов в вертикальном потоке воздуха. / М., ЦНИИТЭИМС, «Материально-техническое снабжение, серия 5. Рациональное использование материальных ресурсов, выпуск 4», 1980, с. 22−23
- Царев И.В., Шубов Л. Я., Васильева Т. И. Механизированное извлечение пищевой части из твердых бытовых отходов. / М., ЦНИИТЭИМС, «Материально-техническое снабжение, серия 5. Рациональное использование материальных ресурсов, выпуск 4», 1980, с. 23−24
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Сецкий А. С. Ценный источник вторичного сырья. / Городское хозяйство Москвы, 1980, № 10, с. 31−33
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я. Твердые бытовые отходы источник вторичных ресурсов (тезисы доклада на Международном конгрессе в ЧССР). /Прага, в сб. «Санитарная очистка городов», 1981, с. 243.
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я., Кроткова В. Ф. Проблема твердых бытовых отходов и рациональные пути ее решения. / ВИНИТИ, Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 1982, № 1−2, с. 112−119
- Дуденков С.В., Зайцев В. А., Пекелис Г. Л., Шубов Л. Я. Рациональное использование твердых бытовых отходов. / ВИНИТИ, Итоги науки и техники, серия «Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов», 1984, т. 15, с. 3−190
- Дуденков С.В., Шубов Л. Я., Хворостяной С. И. Технология извлечения металлов из твердых бытовых отходов. / Цветные металлы, 1984, № 9, с. 9196
- Шубов Л.Я. Отходы не топливо. / Природа и человек, 1986, № 7, с.32−34
- Шубов Л.Я. Удаление, переработка и рециклизация твердых бытовых отходов. / ВИНИТИ, Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 1986, № 4, с. 43−60
- Шубов Л.Я., Дуденков С. В., Хворостяной С. И. Отработка в полупромышленном и опытно-промышленном масштабе элементов технологии обогащения твердых бытовых отходов. / ВИНИТИ, Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 1986, № 10, с. 59−68
- Шубов Л.Я., Золин С. Н., Шапкина Л. М. и др. Применение электрической сепарации в технологии обогащения отходов производства и потребления. / Л-д, в сб. «Совершенствование процессов электросепарации и конструкций электросепараторов», 1987, с. 124−130
- Шубов Л.Я.. Комплексная переработка твердых бытовых отходов (доклад на Международном конгрессе «Окружающая среда как средство существования: технологический ответ») /Италия, «Отходы 89 новое в переработке отходов», 1989, с. 2−5
- Лебедев В.Н., Шубов Л. Я. О рациональных методах переработки твердых бытовых отходов., М., Экологический вестник Подмосковья, 1993, выпуск № 4(12), с. 8−13
- А.с. 737 026. Сепаратор для сортировки твердых материалов. / Дуденков С. В., Царев И. В., Шубов Л. Я. Ройзман В.Я. и др. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1980, № 20
- А.с. 784 916. Способ аэросепарации твердых бытовых отходов. / Дуденков С. В., Царев И. В., Шубов Л. Я. и др. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1980, № 45
- А.с. 797 772. Способ разделения сыпучего материала в электрическом поле. / Шубов Л. Я. Ройзман В.Я., Дуденков С. В. и др. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1981, № 3
- А.с. 956 015. Способ сортировки сыпучего материала в электрическом поле. / Дуденков С. В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я. и др. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1982, № 33
- А.с. 934 600. Способ электродинамической сепарации. / Бунько В. А., Ла-пицкий В.Н., Шубов Л. Я. и др. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1985, № 45
- А.с. 1 231 683. Способ переработки твердых бытовых отходов. / Дуденков С. В., Шубов Л. Я., Ройзман В. Я. Бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1986, №
- А.с. 1 427 667. Способ переработки отработанных и бракованных люминесцентных ламп. / Михайлов В. К., Пустильник А. И., Шубов Л. Я. и др. Не подлежит публикации.
- А.с. 1 473 197. Устройство для разделения твердых бытовых отходов. / Шубов Л. Я., Милов В. П. и др. Не подлежит публикации.
- А.с. 1 483 725. Способ переработки твердых бытовых отходов. / Шубов Л. Я., Царев И. В., Хворостяной С. И. Не подлежит публикации. ш