Проектирование и внедрение предприятия по переработке и производству вторичной продукции из ТБО
- Безродных Татьяна 11А
- 23 сент. 2016 г.
- 10 мин. чтения
Введение:
Сегодня по данным государственной корпорации «Ростехнологии», являющейся крупнейшим участником рынка мусоропереработки в стране, на территории России скопилось более 31 миллиардов тонн неутилизированных отходов. И их количество ежегодно увеличивается более чем на 60 миллионов тонн.
Министерством природных ресурсов России было подсчитано, что на каждого россиянина приходится по 400 килограммов отходов в год. Ну а среднестатистическая российская семья, состоящая из четырех человек, выбрасывает за год около 150 килограмм разного рода пластмасс, примерно 100 кило макулатуры, и около 1000 стеклянных бутылок.
Однако корень мусорной проблемы в России заключается не в постоянном увеличении объемов ТБО, а скорее в неумении властей этими отходами грамотно распорядиться. Данные, имеющиеся у компании «Ростехнологии» свидетельствуют, что не менее 40% от всего накопившегося в стране мусора представляет собой ценное вторичное сырье. Однако в переработку поступает всего лишь около 7—8% бытовых отходов, а остальной мусор просто вывозится на полигоны.
В связи с этим можно утверждать, что наша страна сегодня снова проходит мимо больших денег, поскольку сегодня проекты по мусоропереработке являются мировым трендом, который интересен как бизнесу, так и зарубежным инвесторам. Мировой мусорный рынок сегодня оценивается примерно в 120 млрд долл. А в России переработка отходов, по подсчетам различных компаний, может приносить от 2 до 3,5 миллиардов долларов в год.
Сегодня сферу инвестиций в мусоропереработку можно считать, во-первых, весьма перспективной в виду высокого спроса на вторичное сырье, получаемое на мусороперерабатывающих заводах. Во-вторых, она считается низкорисковым бизнесом — ввиду твердых тарифов на утилизацию ТБО от муниципалитетов.
По этой причине иностранные фонды и компании, которые традиционно очень консервативны в отношении нашей страны, постоянно заявляют о своей готовности финансировать строительство мусороперерабатывающих предприятий в России.
Проблема утилизации твердых отходов промышленного и бытового происхождения приобретает в настоящее время все более острый характер в связи с тем, что объемы генерирования отходов постоянно растут, в то время как темпы их переработки несопоставимо малы. В результате к настоящему времени накоплены сотни миллионов тонн различных твердых отходов, которые необходимо переработать и обезвредить.
Масштабы ежегодного продуцирования и накопления твердых отходов требуют быстрейшего создания мощных перерабатывающих установок производительностью, измеряемой миллионами тонн в год с их промышленным освоением. Это представляется осуществимым на базе уже имеющихся проектов, методов переработки углеродистых материалов и наработок для коксохимической отрасли с их реализацией на существующих предприятиях коксохимической промышленности, на углеобогатительных фабриках, а также на металлургических комбинатах с коксохимическим производством. Ситуация, возникшая в промышленности в связи со снижением потребления кокса и выводом части производственных мощностей коксохимических предприятий из эксплуатации, может быть использована для вовлечения инфраструктуры, мощностей и кадров коксохимических производств в систему переработки твердых органических отходов.
Твердые углеродистые отходы (ТУО), основную массу которых составляют отходы углеобогащения, различные шламы и бытовые отходы являются специфическим видом отходов, имеют высокий энергохимический потенциал и не столь токсичны, как многие виды промышленных твердых отходов. В целом можно сделать их переработку экономически выгодной [1]. Специфика ТУО заключается в том, что в малых количествах они не оказывают заметного влияния на окружающую среду, а в больших скоплениях становятся экологическим бедствием. Поэтому в настоящее время во всем мире активно ведутся исследования и разработки техники и технологий для переработки и обезвреживания ТУО. Их предложение очень быстро нарастает на уровне публикаций и предварительных исследований.
Проблема состоит в том, что доведение этих предложений до практической реализации в промышленности наталкивается на многочисленные трудности финансового, социального и технического характера. Основной технической проблемой, по нашему мнению, представляется переход от обилия различных технологических предложений к реальным конструкциям крупномасштабных агрегатов и машин для переработки ТУО. Создание надежного и эффективного промышленного оборудования - объективно более сложная задача, чем разработка, лабораторные испытания и предложение технологии переработки ТУО.
Применяемые в настоящее время на практике способы решения проблемы твердых отходов в подавляющем большинстве сводятся к пассивным методам, включающим компактирование, капсулирование, захоронение или складирование на полигонах. Активные методы переработки связаны в основном с термическим и другими воздействиями на ТУО, приводящими к их структурно-химическим превращениям. К ним относятся сжигание, пиролиз, термолиз (термическое разложение без доступа воздуха), газификация, катализ, различные биотехнологические процессы и т.д. Из активных методов доминирующим является сжигание, применение которого, однако, не позволяет полностью решить экологические вопросы и тем более обеспечить глубокое использование химического потенциала ТУО.
Аппаратная реализация активных методов переработки ТУО наталкивается на ряд трудностей, главная из которых—это нестабильность физико-механических, химических и теплофизических свойств, что не позволяет непосредственно и эффективно применить для переработки ТУО имеющееся типовое оборудование других производств. В ходе поиска и анализа путей реализации активных способов и средств переработки сформулированы требования к такой технике и технологии, отмечены основные особенности свойств ТУО. Установлено, что только сжигания с утилизацией тепла или только термического воздействия на ТУО явно недостаточно для высокой экологической эффективности и экономичности промышленного процесса утилизации. Необходимо комплексное воздействие, которое состоит из механического, термического и химического и обеспечивает глубокую переработку и утилизацию ТУО. При этом термическое воздействие представляется, как правило, завершающей стадией комплекса воздействий, в результате чего должны быть получены энергия, газообразные и жидкие продукты, строительные материалы.
Глава 1
Тема проекта: "Проектирование и внедрение предприятия по переработке и производству вторичной продукции из ТБО"
Цели и задачи:
Рассмотреть производство пластиковых бутылок
Разобрать переработку пластика
Рассмотреть внедрение переработонного пластика
Предложит модель переработки пластика
Актуальность
В настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов получает актуальность не только в связи с охраной окружающей среды, но и в связи с дефицитом полимерного сырья.
План на лето:
•Рассмотреть новые технологии переработки пластика
•Рассмотреть биоразлогаемые полимеры
•Посещение исследуемых объектов
Исследуемые мною объекты
•Полигон ТБО находящийся в районе поселка Старт
•ИП Жорник
•ООО «Сталкер»
Этапы и методы переработки пластиковых отходов:
Этапы переработки пластика :
•сбор;
•сортировка (по цвету, по качеству, чистые/грязные отходы);
•прессование;
•собственно переработка (резка, промывка, сушка, производство регранулята);
•производство новой продукции.
Способы переработки пластика:
1. Пиролиз
2. Гидролиз
3. Гликолиз
4.метанолиз
5.механический рециклинг
Производство изделий из пластмасс может осуществляться с помощью нескольких методов:
Литье
Вакуум-формование
Выдув
Экструзия
Производство пластиковых бутылок
•Для изготовления пластиковых бутылок требуется полиэтилентерефталат (термопластик), именно он является сырьем. На термопластавтомате из исходного сырья — гранулированного полиэтилентерефталата (ПЭТ) производят преформу
•Нагретую до температуры пластификации преформу, помещают в специальную форму, туда же вставляют стальной стержень. Через оправку поступает воздух, который «стреляет», будучи пущенным под высоким давлением – это приводит к тому, что расплав равномерно распределяется по стенкам формы.
•Охлаждает формы воздух, которым она обдувается.
•Чтобы бутылка была устойчивой, ее дно делается вогнутым, а в нижней части предусматривается выпуклость.
•На заключительном этапе изготовления бутылки нужно удалить все дефекты, которые образуются в результате протекания пластика по трещинам формы.
Оборудование производства
Преформы
Печь
Кварцевая лампа
Машины раздува
Процесс изготовления
•Для изготовления пластиковых бутылок требуется полиэтилентерефталат (термопластик), именно он является сырьем. На термопластавтомате из исходного сырья — гранулированного полиэтилентерефталата (ПЭТ) производят преформу
•Нагретую до температуры пластификации преформу, помещают в специальную форму Через оправку поступает воздух, который «стреляет»,– это приводит к тому, что расплав равномерно распределяется по стенкам формы.
•Охлаждает формы воздух, которым она обдувается.
•Чтобы бутылка была устойчивой, ее дно делается вогнутым, а в нижней части предусматривается выпуклость.
•На заключительном этапе изготовления бутылки нужно удалить все дефекты.
ПНД-выдувной
Области применения ПНД.
Материал используют в производстве пленок, труб для всех видов коммуникаций, в качестве кабельной изоляции, мембран и листов гидроизоляции, конвейерных лент, сеток. Из гранул полиэтилена низкого давления методом выдува получают фасовочные пакеты, тару для бытовой химии, нужд парфюмерии и косметики, всевозможные баки, канистры и пр. Методом литья под давлением производят множество видов продукции – товары для дома, крышки, тарные ящики, мебельную фурнитуру, несколько сотен наименований деталей автомобилей и многое другое.
Полиэтилен Высокого Давления
ПВД необходим при изготовлении различной пленки, например, упаковки для пищевых продуктов, используемой всеми. Кроме того, данный пленочный материал применяется для изготовления изоляционных материалов, незаменимых в строительстве при производстве фундамента, кровли, фасадных работ. Полиэтилен незаменим для элементов инженерных коммуникаций питьевого водоснабжения (трубы, фитинги), а также для защитных оболочек, специализированной тары
Пластик
•Пластиковая упаковка (полиэтилен, полипропилен, полистирол низкой плотности) в России пока не перерабатывается. Можно сдать только тот пластик, который имеет маркировку - цифру 1, 2, 5, 6 в треугольнике из стрелок. Остальные цифры и пластик без цифр не перерабатывается.
•«1» в треугольнике - PET (ПЭТ) - это ПЭТ-бутылки всех цветов, кроме бутылок из-под растительного масла и не прозрачных, встречаются стаканы и крышки из ПЭТа
•«2» в треугольние - это полиэтилен высокого давления НDPE (ПВД) - разного рода канистры, флаконы, бутылочки и т.п.
•«5» в треугольнике - это полипропилен PP (ПП) - емкости для пищевых продуктов, стаканчики коричневого цвета и т.д.
•«6» в треугольнике - это полистирол PS (ПС) - лотки для бумаг, ёмкости от йогуртов, одноразовые стаканчики белого цвета, пенопласт Более подробно на сайте замечательной компании "Сфера экологии" (Москва). Они же могут принять от частного или юридического лица весь маркированный пластик (а также бумагу, алюминий, стекло) на переработку.
Линия по переработке ПЕТ бутылок
На рисунке: 1 — шнек фрикционный, 2 — модуль флотации, 3 — модуль горячей мойки, 4 — динамическая центрифуга, 5 — пневмотранспорт, 6 — циклон, 7 — модуль холодной мойки, 8 — сушилка, 9 — бункер загрузки биг-бэга, 10 — шкаф управления.
Дробилка
Загрузка отходов осуществляется сверху через приемный бункер.
На корпусе дробилки закреплены неподвижные ножи.
Внутри корпуса вращается ротор с установленными на нем ножами.
Измельчённый материал высыпается сквозь сито имеющего
отверстия заданного диаметра.
Шнек фрикционный
Фрикционный наклонный шнек с системой гидросмыва.
С помощью ручного труда рабочих, либо с
использованием грузоподъемных механизмов,
дробленые ПЭТ-хлопья загружаются в шнек и попадают в модуль
флотации (замачивания) с одновременной начальной
отмывкой хлопьев
от сильных загрязнений.
Модуль флоторации
Ванна с наклонным выгрузным шнеком, для замачивания и отмывки ПЭТ-флексов. Используется для отделения сырья от посторонних включений. Колпачки, этикетки и отрывные кольца всплывают на поверхность воды и удаляются. ПЭТ-хлопья при замачивании тонут и поступают со дня ванны в наклонный шнек выгрузки
Модуль горячей мойки
Ванна со встроенными лопатками и системой барботажа, наполненная раствором моющего средства в горячей воде. Совместное воздействие моющего раствора, трения и взаимодействия хлопьев между собой при вращении — обеспечивают хорошую отмывку от загрязнений
Модуль отжима
Центрифуга, соединённая пневмотранспортом с циклоном-накопителем ПЭТ-хлопьев. Обеспечивает жёсткую мойку с помощью специальных сит и лопаток, а также отжим воды из хлопьев. ПЭТ-флексы в процессе мойки поднимаются в верх центрифуги и центробежной силы выталкиваются в пневмотранспорт.
Модуль холодной мойки
Ополаскивает ПЭТ-флексы от моющих средств и при помощи винтов перемешивания осуществляет финальное отделение оставшихся лишних включений.
Модуль сушки
Система трубопроводов, куда порциями подаются ПЭТ-хлопья и осушаются горячим воздухом от электрического воздухонагревателя. Защитные элементы предотвращают перегрев при сборе системы. Влажный воздух выдувается наружу. После сушки ПЭТ-флексы подаются по пневмотранспорту в бункер, откуда загружаются в биг-бэги или другую упаковку.
Система водоочистки сточных вод после моечной линии
Производительность комплекса - 30 тонн/ час. Стоимость очистки 1м³ воды - 7 рублей.
Преимущества системы водоочистки:
окупаемость линии порядка года;
значительно улучшается качество отмывки;
экономия природных ресурсов
Оборудование для очистки воды
Бассейн для хранения сточных вод
Емкость для проведения химической очистки
Накопитель для регулирования уровня PH
Песочный фильтр
Фильтр углеродный
Система для ввода химического реагента
Фильтр-пресс для обезвоживания осадков
Шкаф управления
Внедрение переработанного пластика
ПЭТФ обладает достаточно стабильными механическими свойствами, поэтому вторичный материал на его основе легко поддается переработке. Общемировой объем переработки вторичного ПЭТФ достигает 1 млн. тонн ежегодно. Наиболее распространенным сырьем являются пластиковые бутылки.
Большая часть вторичного ПЭТФ используется для , которые перерабатываются в текстиль или тканевые основы для производства одежды, ковровых покрытий. Также волокна можно использовать как утеплитель (для спальных мешков, зимней одежды и т.д.), наполнитель (например, для мягких игрушек) или в качестве искусственной шерсти.
ПЭТФ-волокна обладают рядом преимуществ по сравнению с другими синтетическими волокнами (например, нейлоновыми). В частности, стойкостью цвета, отсутствием необходимости в специальной химической обработке и лучшим окрашиванием.
Из пластиковых отходов и минеральных наполнителей (песка, золы) возможно изготовление, прочного и долговечного материала. Его можно применять для ремонта бетона из портландцемента. Полимербетон легок, быстро затвердевает и образует прочное сцепление с бетонной поверхностью, его можно быстро наносить и восстанавливать, что очень важно для мостов и полов в производственных помещениях.
Продуктами из переработанного ПЭТФ являются также. Лист применяется для изготовления пластмассовых коробок, которые составляют около 9% от общего объема использования вторичного пластика. Бандажные ленты предназначены в основном для промышленных целей.
Еще одна область применения вторичного ПЭТФ –. Стоит, однако, отметить, что речь в данном случае идет о производстве тары для непродовольственных товаров или упаковке по технологии "бутылка в бутылке" (вторичный материал здесь является промежуточным слоем, а внешний и внутренний слои состоят из первичного полимера).
Полиэтилен
В большинстве случаев при переработке полиэтилена удается достичь максимальной близости качества вторичного материала к первичному. Основная продукция, получаемая из переработанного полиэтилена, следующая:
- пленка для бытовой и промышленной упаковки (пакеты, сумки, мешки для сельскохозяйственных удобрений); - садовая мульчирующая пленка; - емкости различного объема; - ирригационные трубы; - обшивочные панели.
Из полиэтилена низкой плотности изготавливаются , которые в дальнейшем и являются сырьем для вторичной переработки.
Новые технологии переработки
Технология позволяет совместить довольно большую группу отходов пластиков (хотя их переработка и требует разных технологических температур), а затем выпустить готовое изделие полимерного профиля. Из него можно изготавливать и дачную, и садово-парковую мебель, оборудовать детские площадки, конструировать ограждения, вазоны и урны – на что хватит фантазии», - рассказал руководитель предприятия.
Термическая переработка мусора это процесс, при котором предварительно размельченный мусор подвергается термическому разложению. Преимущество, которым обладает данная технология переработки ТБО по сравнению с традиционным сжиганием отходов, заключается, в первую очередь в том, что данная технология более эффективна с точки зрения предотвращения загрязнений окружающей среды.
С помощью термической переработки можно перерабатывать любые составляющие отходов, поскольку при данном способе в мусоре не остается биологически активных веществ, и последующее подземное складирование отходов не наносит вреда окружающей среде. Также при данном способе образуется много тепловой энергии, которую можно использовать для самых различных целей.
Плазменная переработка мусора (ТБО) это самый новый способ утилизации ТБО, который по существу, представляет собой газификацию мусора. Данный способ является наиболее перспективным, поскольку технологическая схема подобного производства не предъявляет каких-либо жестких требований к исходному сырью, и позволяет получить вторичную энергию в виде нагретого водяного пара или горячей воды с подачей их конечному потребителю, и также вторичной продукции в виде гранулированного шлака или керамической плитки.
По сути, это и есть оптимальный вариант комплексной переработки мусора, представляющий собой полную экологически чистую утилизацию отходов с получением тепловой энергии и различных полезных продуктов из самого "бросового" сырья - бытового мусора.
Топливо из полиэтиленовых пакетов
Ученые Иллинойсского центра устойчивых технологий разработали методику, с помощью которой полиэтиленовые пакеты можно переработать в качественное топливо, газ и другие полезные углеводородные продукты. При этом на преобразования пластика тратится значительно меньше энергии, чем из него производится.
Полученный бензин может быть смешан с биотопливом, что в значительной степени улучшит его экологические показатели. Пакеты также могут быть сырьем для изготовления растворителей, воска и смазочных масел. Технология изготовления топлива, придуманная американскими учеными, подразумевает нагревание пакетов в безкислородной камере.
Применение вторичного пластика
Около трети вторичного пластика используется для изготовления волокна для ковров, синтетических нитей, одежды. Остальные направления включают производство листа, пленки, бандажной ленты, обивки для автомобилей.
Приблизительно 70% всего вторичного европейского ПЭТ используется для производства волокон полиэстера. Волокна большого размера используются как утеплитель спортивной одежды, спальных мешков, как наполнитель для мягких игрушек.
Вторичный пластик также используется для изготовления волокон меньшего диаметра. Из них получают искусственную шерсть, используемую для трикотажных рубашек, свитеров и шарфов. Такие ткани могут содержать до 100 % вторичного материала. Например, для изготовления теплого свитера из искусственной шерсти требуется в среднем 25 переработанных ПЭТ-бутылок.
Лист и лента — «классические» продукты из вторичного пластика. Лист производится для изготовления пластмассовых коробок (для фруктов и яиц), которые составляют приблизительно 9% общего объема использования вторичного пластика. Другие области применения вторичного пластика включают упаковку для туалетных принадлежностей и товаров народного потребления, щетины и ворса, которые, в свою очередь, применяются для изготовления бытовых кистей, метел, щеток (обычных и для дорожной уборочной техники). Что касается колодок для изготовления бытовых кистей, щеток, метел, то здесь также используются пластмассовые отходы.
Биоразлагаемые полимеры
Радикальным решением проблемы полимерного мусора, по мнению некоторых специалистов, является создание биоразлагаемых полимеров, которые распадаются на безвредные для живой и неживой природы вещества. Сначала разрабатывались полимеры, способные выдерживать воздействия факторов окружающей среды. Теперь концепция поменялась: сейчас нужны полимеры, которые сохраняют эксплуатационные характеристики в течение срока службы (потребления), а затем претерпевают превращения под действием факторов окружающей среды и включаются в естественный процесс обмена.
Считается, что полимерные материалы на основе растительного сырья (зерновых, древесины, крахмала, полисахаров) разлагаются на полностью безопасные компоненты: воду, диоксид углерода, биомассу и другие естественные природные соединения, т.е. обеспечивают абсолютную экологичность процессов утилизации. К тому же запасы растительного сырья могут возобновляться вечно. Однако все не так просто, как кажется на первый взгляд. Для того чтобы идея биоразложения полимерного материала реализовалась. Необходима совокупность трех основных факторов:
соответствующие условия окружающей среды;
наличие микроорганизмов селективно действующих на полимерный материал;
полимерные материалы определенной химической структуры.
Самый перспективный и многообещающий пластик для химической промышленности – полилактид. Спектр его использования обширен: ламинирование бумаги для упаковки, посуда для микроволновых печей, мешки для отходов одноразовая посуда, упаковка для пищевых продуктов.
Commentaires