- •Харьковская областная государственная администрация
- •Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем
- •Харьковская национальная академия городского хозяйства
- •Кп кх «Харьковкоммуночиствод»
- •В.Н. Бабаев, н.П. Горох, и.В. Коринько
- •Концепция экологизации и энергоресурсосбережения в системе управления отходами мегаполиса Бабаев в.Н., Горох н.П., Коринько и.В.
- •Актуальность проблемы и анализ ситуации.
- •Концепция управления муниципальными отходами.
- •Укрупненная эколого-экономическая оценка промышленных технологий переработки тбо.
- •Экологическая оценка технологий переработки тбо.
- •5. Общие выводы.
- •Литература
- •Проблема муниципальных отходов и рациональные пути ее решения Бабаев в.Н., Горох н.П., Коринько и.В., Кузин а.К., Шубов л.Я.
- •Актуальность проблемы и анализ ситуации.
- •Принципы оптимизации системы санитарной очистки украинских городов.
- •3. Оптимизация сортировки тбо как технологической операции в схемах их сбора и транспортировки.
- •Оптимизация режима сортировки.
- •Термическая переработка в технологиях комплексного управления тбо.
- •Общие выводы.
- •Бабаев в.Н., Горох н.П., Коринько и.В., Кись в.Н.
- •Актуальность проблемы и анализ ситуации.
- •Технология переработки композитных смесевых полимерных отходов.
- •3.Технологическая схема производства по переработке пленочных отходов состоит из следующих стадий:
- •Выводы.
- •Литература
- •Методы аэросепарации легковесных фракций муниципальных отходов Бабаев в.Н., Горох н.П., Коринько и.В., Кись в.Н., Шубов л.Я.
- •1. Актуальность проблемы и анализ ситуации.
- •2. Технологические расчеты принципиальных схем аппаратурного оформления методов аэросепарации.
- •2.1 Основные факторы технологических показателей аэросепарации
- •3. Специальные методы сепарации.
- •4. Общие выводы.
- •Литература
- •2. Тенденция перехода к комплексной промышленной переработке муниципальных отходов.
- •3. Критерии выбора безотходных технологий и экологически безопасных методов переработки отходов.
- •4. Динамика образования тары и упаковки из полимеров в составе тбо.
- •5. Верификация экономической эффективности комплексной переработки отходов.
- •6. Экологические факторы обоснования выбора технологии переработки тбо.
- •7. Оценка потенциально опасных ингредиентов, влияющих на газовые выбросы при термической переработке тбо.
- •Малоотходной переработки тбо
- •Малоотходной переработки тбо (комбинация процессов сортировки, слоевого сжигания и ферментативной сушки)
- •8. Выводы.
- •Литература
- •Технологические основы методов подготовки и
- •Переработки в системе управления
- •Муниципальными отходами
- •Горох н.П.
- •Актуальность проблемы.
- •Оптимальная схема построения технологии сепарации тбо.
- •Основные методы подготовки и переработки в технологической схеме сепарации тбо.
- •3.1 Измельчение отходов.
- •Грохочение.
- •Магнитные способы сепарации.
- •Аэросепарация.
- •Литература
- •База данных об изношенной таре и упаковке
- •Эколого-экономические аспекты и механические свойства в процессах переработки полимерных отходов н.П. Горох
- •Эколого-экономическая эффективность применения полимерных отходов.
- •2. Структурно-химические особенности вторичных полимеров.
- •3. Реология и механические свойства в процессах переработки полимеров.
- •Выводы.
- •Литература
- •Технологические процессы регенерации
- •Полимерных отходов
- •Горох н.П.
- •Актуальность проблемы.
- •Для регистрации потребляемой мощности аппарат снабжен киловаттметром типа д305, а для контроля температуры установлен потенциометр ксп2-005.
- •2.2 Исследование процесса регенерации полиэтилена из пленочных отходов на роторном агломераторе
- •Литература
- •При комплексной утилизации муниципальных отходов Горох н.П.
- •Актуальность.
- •Анализ публикаций.
- •Цель и постановка задачи.
- •Технологичность проектируемых конструкций из полимерных композитов.
- •Перспективы использования вторичных полимерных композиционных материалов.
- •Литература
- •Твердые бытовые отходы: объективная реальность, проблемы накопления и переработки Горох н.П., Коринько и.В., Кись в.Н., Швец л.Н., Ярошенко ю.В.
- •1. Актуальность проблемы и анализ ситуации.
- •2. Административно-правовое регулирование обращения с отходами.
- •3. Принципы оптимизации санитарной очистки.
- •4. Общие выводы.
- •Коринько и.В., Горох н.П., Кись в.Н., Ярошенко ю.В., Юрченко в.А.
- •Горох н.П., Коринько и.В., Швец л.Н., Ткачёв в.А.,
- •Литература
- •Перспективы использования вторичных полимерных материалов из бытовых отходов потребления
- •Коринько и.В., Горох н.П., Пилиграмм с.С.
- •Эколого-экономическая эффективность применения полимерных отходов
- •Структурно-химические особенности вторичных полимеров
- •Реология и механические свойства в процессах переработки полимеров.
- •Выводы.
- •Литература
- •Экологически безопасная переработка отходов органического происхождения методом пиролиза Костенко в.Ф., Тимошенко в.В., Горох н.П.
- •Литература
- •Киотский протокол и проблема газообразных промышленных выбросов в Украине Внукова н.В., Фалько а.И., Шостак ю.Д., Горох н.П.
- •Защита бетона трубопроводов водоотведения полимерными материалами Юрченко в.А., Горох н.П., Кухарская а.В.
- •Введение
- •Анализ публикаций
- •Цель и постановка задачи
- •Испытание защитных покрытий бетона в натурных условиях
- •Литература
- •Перспективы промышленной переработки полимерных отходов как ресурсный сырьевой потенциал энергосберегающих технологий региона Горох н.П., Ляхевич и.Н., Сулима в.В., Пилиграмм с.С.
- •Литература
2. Технологические расчеты принципиальных схем аппаратурного оформления методов аэросепарации.
На поведение легких компонентов ТБО в процессе аэросепарации решающее влияние оказывает подъемная аэродинамическая сила – равнодействующая всех сил (нормальных и тангенциальных), распределенных по поверхности частицы, находящейся в воздушном потоке. Аэродинамическая сила зависит как от параметров частиц (форма, размеры, состояние поверхности, положение в потоке), так и от параметров воздушного потока и пневмосепаратирующей системы в целом (скорость воздуха и ее направление, степень турбулентности, равномерность скоростного потока, ширина струи).
Расчет необходимой скорости воздуха, обеспечивающей разделение ТБО на две фракции – легкую и тяжелую, можно производить приближенно по скорости витания компонентов легкой фракции, вычисляемой с применением графоаналитического метода.
На одиночную частицу, падающую в воздушной среде, действуют сила тяжести, направленная вниз и определяемая объемом V и плотностью ρт твердой частицы:
(2.1)
и вторая сила (архимедова сила, направленная вверх и равная . Ввиду малого значения этой силы ею можно пренебречь; она имеет значение при сепарации в жидкой среде), направленная вверх – сила аэродинамического сопротивления среды Fc, которая выражается квадратичным законом Ньютона:
, (2.2)
где: V – объем частицы (компонента), м3;
и – плотности соответственно компонента и воздуха, кг/м3;
WВ – скорость витания компонента, м/с;
СА – коэффициент лобового сопротивления (аэродинамический коэффициент сопротивления воздуха движению частицы);
– характерный линейный размер компонента, м.
Под скоростью витания понимают конечную скорость, которую приобретает частица (компонент) при свободном падении, когда силы тяжести и сопротивления среды уравновешиваются.
При условии равновесия сил и :
(2.3)
, (2.4)
, (2.5)
где: – толщина пленочного материала (например, макулатуры, полимерной пленки), м.
При аэросепарации используются два основных способа разделения компонентов: в горизонтальном потоке воздуха (направление воздуха перпендикулярно действующей на компоненты силе тяжести) и в вертикальном потоке воздуха (направление воздуха противоположно направлению действующей на компоненты силе тяжести). Соответственно в аэросепараторе компоненты легкой фракции транспортируются воздухом в горизонтальном или вертикальном направлении.
Расчеты позволяют получить выражение для определения теоретической рабочей скорости воздуха в процессе аэросепарации:
– в вертикальном потоке воздуха:
, (2.6)
– в горизонтальном потоке воздуха:
, (2.7)
где: l – смещение частиц в горизонтальном потоке воздуха, равное примерно 20lт, м (lт – линейные размеры частицы);
h – высота рабочей зоны сепарации, м.
Рассчитываемая на основании двух последних выражений теоретическая рабочая скорость воздуха составляет для сепарации ТБО в вертикальном потоке 5 м/с, в горизонтальном – 2,5 м/с. Практически для обеспечения эффективности процесса разделения ТБО на две фракции – легкую и тяжелую скорость воздуха должна быть увеличена в 1,5-2 раза.
Технология аэросепарации муниципальных отходов разработана в ВИВРе (Всероссийском институте вторичных ресурсов, ныне НИЦПУРО – научно-исследовательский центр по проблемам управления ресурсосбережением и отходами, г. Москва).
Укрупненно-лабораторная установка аэросепаратора с вертикальным потоком воздуха (рис. 2.1) включает следующие основные узлы: 1 – дутьевой вентилятор; 2 – заслонку, регулирующую расход воздуха в пределах скорости от 0 до 6,5 м/с; 5 – вертикальную камеру разделения, состоящую из нижней цилиндрической трубы и верхней части, образованной двумя элементами усеченной конической формы; 6 – загрузочное устройство; 7 – осадительную камеру циклонного типа; 8 и 9 – разгрузочные устройства соответственно легкой и тяжелой фракции. Для замера скорости воздуха в рабочей зоне аэросепаратора предусмотрены отверстия.
В соответствии с минимальным диаметром рабочей зоны сепаратора максимальная крупность материала в опытах составляет 160-180 мм. Производительность вертикального сепаратора, как и горизонтального, лимитируется его загрузочным устройством и составляет около 5 кг/мин [3].
1 – дутьевой вентилятор; 2 – заслонка, регулирующая расход воздуха в пределах скорости от 0 до 6,5 м/с; 5 – вертикальная камера разделения, состоящая из нижней цилиндрической трубы и верхней части, образованной двумя элементами усеченной конической формы; 6 – загрузочное устройство; 7 – осадительная камера циклонного типа; 8 и 9 – разгрузочные устройства, соответственно легкой и тяжелой фракции
Рисунок 2.1 – Укрупненно-лабораторный аэросепаратор для сортировки легковесных фракций ТБО в вертикальном потоке воздуха
Аэросепаратор работает следующим образом: воздух с помощью вентилятора 1 через заслонку 2 и узел подвода воздуха 3 подается снизу в цилиндрическую камеру разделения 4 и движется вверх, образуя в ней вертикальный поток. Подлежащий сепарации материал подается загрузочным устройством 6 в зону минимальной скорости (камеру разделения 5), образуемую основаниями элементов усеченной конической формы, где из него вертикальным потоком воздуха выдуваются вещества низкой плотности (преимущественно, макулатура, полимерная пленка, текстиль). Тяжелая фракция выводится из сепаратора снизу цилиндрической части камеры разделения (через разгрузочное устройство 9). Некоторые компоненты легкой фракции, которые при попадании в верхнюю часть камеры разделения 5 не успели отделиться от тяжелой фракции и увлекаются последней вниз, поступают в нижнюю часть камеры разделения 4 в зону большей скорости воздуха и выносятся вверх, попадая в конечном итоге в осадительную камеру 7 установки. Иными словами, конструкция сепаратора предусматривает увеличение скорости вертикального потока воздуха вверх и вниз от зоны разделения (вблизи загрузки материала), обеспечивает чистоту разделения материала на компоненты и полноту их извлечения, то есть эффективность сепарации. При этом соотношение диаметров оснований элементов усеченной конической формы рабочей зоны разделения составляет 1,2:1,5, а соотношение их высот 2:1 (сверху вниз).
Основными факторами, влияющими на технологические показатели аэросепарации, являются скорость воздуха, крупность материала и его влажность. Все три фактора влияют, главным образом на извлечение картона, ламинированной бумаги и текстиля из натуральных волокон.
При аэросеперации в горизонтальном потоке воздуха искусственной смеси ТБО (воздушно-сухое состояние) в легкую фракцию извлекается преимущественно газетная и ламинированная бумага, а также пленочные пластмассы; оптимальная скорость воздуха – около 5 м/с. Содержание макулатуры в легкой фракции достигает 75 % (повышается по сравнению с исходным почти в 2 раза). Извлечение в легкую фракцию всех компонентов с повышением влажности (скорость 5 м/с) монотонно снижается. С повышением влажности селективность процесса аэросепарации несколько возрастает и содержание макулатуры в легкой фракции при влажности 40-50 % возрастает до 80 % (в случае сепарации сухих смесей – 75 %). Состав тяжелой фракции (хвостов) аэросепарации с повышением влажности ТБО несколько изменяется вследствие больших потерь в ней текстильных компонентов и картона.
Аэросепарация ТБО в вертикальном потоке воздуха, по сравнению с разделением в горизонтальном, позволяет получить более чистый по содержа-нию макулатуры продукт, но при значительно меньшем извлечении. При сепарации влажных ТБО в легкую фракцию переходит преимущественно один из видов макулатуры – газетная бумага. Практически извлечение макулатуры снижается с 55 % (воздушно-сухое состояние) до 43 % (влажность 60 %), а содержание возрастает (с 78 до 88 %). Таким образом, селективность процесса аэросепарации в вертикальном потоке воздуха выше, чем в горизонтальном.
Наилучшим образом естественные свойства ТБО как объекта сепарации используются при последовательной аэросепарации в вертикальном и горизонтальном потоке воздуха, когда питанием горизонтального аэросепаратора является тяжелая фракция вертикального. При аэросепарации влажных ТБО уже после первой стадии процесса в значительной степени происходит подсушка материала (содержание влаги снижается на 10-20 %), при необходимости возможно использование подогретого воздуха), что способствует доизвлечению во второй стадии плотных разностей макулатуры (картон, ламинированная бумага). Однако практическая реализация двухстадийной аэросепарации ТБО существенно усложняет объемно-планировочные решения цеха сортировки, поэтому она может включаться в технологические схемы обогащения ТБО в тех редких случаях, когда требуется, например, максимальное извлечение макулатуры для вторичного использования (рис. 2.2). В случае направления легкой фракции на сжигание технологически оправдана одностадийная аэросепарация.
Рисунок 2.2 – Схема двухстадийной аэросепарации
Следует отметить, что процесс аэросепарации, в зависимости от состава сепарируемого сырья и технологических задач, можно регулировать с помощью формирования соответствующих скоростных полей воздушного потока. Так, выбирая необходимый скоростной профиль горизонтального потока воздуха, можно при обогащении легкой фракции, полученной в вертикальном сепараторе, значительно повысить содержание в продукте полимерной пленки.
Наиболее эффективен процесс аэросепарации при скорости горизонтального потока воздуха 0,9 м/с в верхней части камеры разделения и 1,25 м/с – в нижней, причем для интенсификации процесса разделения материалов, близких по плотности и аэродинамическим характеристикам, физические свойства компонентов легкой фракции направленно регулируются увлажнением материала (оптимальная влажность материала – около 40 %).