Обезвреживание твердых бытовых отходов.
Ликвидация и обезвреживание бытовых отходов является сложной санитарной, технической и экологической проблемой. Наиболее простым и дешевым способом считается вывоз отходов на свалки, однако неорганизованная свалка отходов представляет собой источник загрязнения окружающей среды, а в период эпидемий может стать очагом распространения инфекционных заболеваний. Создание усовершенствованных свалок (полигонов) снижает неблагоприятные последствия такого способа обезвреживания отходов, однако не позволяет использовать их свойства, имеющие определенную ценность.
С этой целью строятся заводы, перерабатывающие бытовые отходы в компост, который можно использовать в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Технология мусороперерабатывающих заводов предусматривает извлечение из бытовых отходов черных, и цветных металлов, стекла, пластмасс, которые могут быть повторно использованы в народном хозяйстве. Возможности использования продуктов переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в качестве топлива открываются в результате освоения нового метода их переработки — пиролиза. Обезвреживание мусора, осуществляемое на мусоросжигательных заводах, позволяет использовать теплоту отходящих при сжигании мусора газов в промышленности и коммунальном хозяйстве города. Однако разработка и осуществление промышленных способов удаления и обезвреживания бытовых отходов связаны со значительными капитальными затратами.
В нашей стране ведутся научные разработки, направленные на совершенствование технологии уборки городских территорий, создание новых методов сбора, удаления и утилизации отходов. Основная цель санитарной очистки городов заключается в обеспечении высокого санитарно-гигиенического состояния жилых районов, улиц, площадей и территорий зеленых насаждений города. Задачами санитарной очистки является сбор, удаление, обезвреживание и переработка бытовых отходов, уборка городских территорий, обеспечение комплексной механизации работ, достижение минимальных трудовых и материальных затрат на санитарную очистку без ущерба для качества выполняемых работ. За последние годы наметилось сокращение доли ручного труда на предприятиях санитарной очистки за счет применения новых типов машин и методов сбора и удаления отходов, выросла материально-техническая база предприятий по очистке, выполнен большой объем работ по оборудованию и благоустройству полигонов для ТБО, введены в эксплуатацию мусороперерабатывающие и мусоросжигательные заводы в целом ряде городов страны.
Городские отходы оказывают вредное влияние не только на окружающую среду - воздух, почву и водные источники, - но и на здоровье людей. Для устранения этого влияния разрабатывают целый комплекс мероприятий, который находит свое отражение в схеме санитарной очистки города. Задачи схемы можно сформулировать следующим образом: выбор наиболее эффективных в санитарном и техническом отношениях мероприятий при минимальных строительных и эксплуатационных расходах, применение наиболее прогрессивных и экономически выгодных в условиях данного города систем и способов сбора, удаления, обезвреживания и использования твердых и жидких отходов с учетом комплексной механизации трудоемких процессов и максимальной экономии материальных, сырьевых и энергетических ресурсов, использование наиболее совершенных методов уборки городских территории, рациональное размещение объектов санитарной очистки и уборки в плане города.
Исходными данными для разработки схем служат генеральный план города и существующее состояние санитарной очистки. В характеристике развития города приводят данные о численности населения, проживающего в благоустроенном и неблагоустроенном жилом фонде, этажности застройки; протяженности и площади улиц, проездов и городских площадей с усовершенствованными покрытиями; системе канализации, размещении и мощности очистных сооружений; размере зеленых насаждений общего пользования; наличии и размерах предприятий коммунального и бытового обслуживания, промышленных предприятий и др.
Существующее состояние санитарной очистки характеризуют: сведения об организационной структуре предприятий уборки, организаций и объемы работ по сбору и вывозу твердых, жидких и пищевых отходов, утвержденные нормы накопления бытовых отходов, способы обезвреживания и использования городских отходов, число и тип применяемого спецавтотранспорта. Д. А. Ярошевским было предложено разрабатывать схему санитарной очистки по следующим разделам:
1. Очистка города от твердых бытовых отходов. Раздел содержит рекомендации по сбору, удалению и обезвреживанию ТБО, которые должны разрабатываться на основе технико-экономического сравнения различных проектных вариантов. В разделе целесообразно выделить следующие подразделы:
1.1. Система и организация работ по санитарной очистке, где решают вопросы введения или совершенствования планово-регулярной системы санитарной очистки, режим работы и периодичность вывоза отходов, распределение функций по санитарной очистке между различными городскими организациями, разделение города по районам очистки.
1.2. Состав, свойства и нормы накопления ТБО, на основании приведенной санитарно-гигиенической характеристики, рассматривают физические и химические свойства ТБО в настоящее время и прогноз их изменения на расчетный срок. Обосновывают принятые на проектные сроки нормы накопления различных видов отходов и определяют объемы накопления на первую очередь и расчетный срок по объектам образования ТБО.
1.3. Система сбора и удаления ТБО. На основании приведенной характеристики и технико-экономической оценки методов сбора и удаления бытового мусора и бытовых отходов учреждений и предприятий обслуживания определяют оптимальные методы очистки.
1.4. Транспортирование ТБО. В соответствии с рекомендуемыми методами сбора и на основании технико-экономического сравнения выбирают схему удаления бытовых отходов, обосновывают выбор типов транспортных средств, определяют потребность в мусорововозах каждого типа, их производительность и число вывозимых отходов, приводят расчеты по определению типа и числа транспортных средств для удаления крупногабаритных отходов. При рассмотрении варианта двухэтапного удаления ТБО обосновывают выбор типов мусороперегрузочных станций, их мощность. Обосновывают выбор пневмотранспорта ТБО, устанавливают район очистки, технологическую схему, рассчитывают мощность системы, протяженность сетей, необходимое оборудование.
1.5. Обезвреживание и утилизация ТБО. Производят технико-экономические расчеты выбора метода обезвреживания с учетом санитарной характеристики, физических и химических свойств бытовых отходов и нетоксичных промышленных отходов и накопления уличного смета.
1.6. Сбор, транспортирование и использование пищевых отходов. Выявляют потребителей пищевых отходов, необходимость в сооружении специальных установок по переработке пищевых отходов и места их размещения в плане города или региона. Определяют тип и число групповых, дворовых сборников и специальных транспортных средств для удаления пищевых отходов.
1.7. Организация сбора и удаления вторичного сырья. В этом подразделе определяют среднегодовое накопление вторичного сырья, обосновывают выбор раздельного сбора, механизированной централизованной сортировки или частичной утилизации на мусоро-перерабатывающих заводах.
1.8. Сбор, удаление и обезвреживание специфических отходов. Рассматривают характеристику специфических отходов и предлагают решение указанных вопросов применительно к их свойствам.
2. Очистка неканализованных районов города от жидких бытовых отходов. Производят расчет количества накапливающихся жидких отходов из неканализованных жилых и общественных зданий, обосновывают выбор методов их удаления и обезвреживания, определяют тип и необходимое число ассенизационных машин, среднее расстояние вывоза, рассчитывают число сливных станций или сооружений для обезвреживания жидких отходов.
3. Удаление, обезвреживание и переработка неутилизируемых инертных промышленных отходов. Дают краткую характеристику состава и свойств неутилизируемых отходов промышленности, их среднегодовое накопление, устанавливают перечень отходов, которые могут обезвреживаться совместно с бытовым мусором.
4. Уборка городских территорий. Приводятся мероприятия по осуществлению механизированной уборки улиц, дорог, тротуаров, территории зеленых насаждений общего пользования и пляжей. Рассматриваются методы уборки микрорайонных территорий, рекомендуются организационные формы проведения работ.
Человек не может жить, не оставляя после себя твердые бытовые отходы (ТБО). Количество их зависит от величины города, характера используемых в нем отопительных систем и вида топлива, от развития сети общественного питания, степени городского благоустройства, местного климата. В среднем принято считать, что на одного жителя в год накапливается 250 кг мусора.
При выборе метода обезвреживания и переработки твердых бытовых отходов в каждом конкретном случае необходимо учитывать состав и свойства твердых бытовых отходов, климатические условия, потребность в органических удобрениях или тепловой энергии, экономические и экологические факторы.
Определяющее влияние на выбор способа обезвреживания отходов оказывает их морфологический состав. По этому признаку они подразделяются на следующие компоненты: бумага, картон; пищевые отходы; дерево; металл (черный и цветной); текстиль; кости; стекло; кожа, резина; камни; полимерные материалы; прочие (неклассифицируемые части); отсев (менее 15 мм). При необходимости добавляется компонент «садовые отходы».
Опыт показывает, что с течением времени состав твердых бытовых отходов существенно меняется. Увеличивается содержание бумажных и синтетических упаковочных материалов. С переходом на централизованное теплоснабжение в крупных городах резко сократилось (практически до нуля) содержание в твердых бытовых отходах угля и шлака.
Фракционный состав (процентное содержание массы компонентов, проходящих через сита с ячейками различного размера) оказывает влияние как на технологию и организацию сбора и транспорта, так и на параметры оборудования мусороперерабатывающих заводов.
В табл. 1.1. приведен фракционный и морфологический состав твердых бытовых отходов, дающий полную информацию о свойствах материала. В таблицу не вошли данные о крупногабаритных отходах (старая мебель, холодильники, стиральные машины, обрезки деревьев, крупная упаковочная тара), т.е. твердых бытовых отходах, не вмещающихся в стандартные (0,75 м3) контейнеры и собираемых отдельно. Фракционный состав твердых бытовых отходов, так же как и морфологический резко меняется по сезонам года и отличается в разных климатических зонах.
Качество получаемого в процессе переработки твердых бытовых отходов органического удобрения или биотоплива зависит от химического состава исходных твердых бытовых отходов (табл. 1.2.).
Важнейшим показателем свойств твердых бытовых отходов является плотность. Плотность твердых бытовых отходов благоустроенного жилого фонда в весенне-летний сезон (в контейнерах) составляет 0,18 - 0,22 т/м3; в осенне-зимний 0,2 - 0,25 т/м3; для различных городов среднегодовое значение 0,19 - 0,23 т/м3.
Значение удельной теплоемкости твердых бытовых отходов важно при расчетах теплотехнических параметров биобарабанов и других устройств для обезвреживания твердых бытовых отходов.
Удельная теплоемкость твердых бытовых отходов и компоста в основном зависит от влажности.
Удельная теплоемкость основных компонентов твердых бытовых отходов, Дж/кг"град (Вода 4190, дерево, картон, бумага 2000-2500, стекло, камни 800-1000, железо 400, алюминий 860).
Твердые бытовые отходы обладают механической (структурной) связностью за счет волокнистых фракций (текстиль, проволока и т.д.) и сцепления, обусловленного наличием влажных липких компонентов. За счет связности твердые бытовые отходы обладают склонностью к сводообразованию. Твердые бытовые отходы не просыпаются на неподвижную решетку с расстоянием между стержнями 20-30 см. Твердые бытовые отходы могут налипать на металлическую стенку с углом наклона к горизонту до 65 - 70°. За счет наличия твердых балластных фракций (фосфор, стекло) твердые бытовые отходы (и компост) обладают аброзивностью - свойством истирать соприкасающиеся с ним взаимоперемещающиеся поверхности.
Твердые бытовые отходы обладают слёживаемостью, т.е. при длительной неподвижности теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого дополнительного внешнего воздействия. Твердые бытовые отходы при длительном контакте оказывают на металлы коррозирующее воздействие, что связано с высокой влажностью, наличием в фильтрате растворов различных солей.
Поэтому при проектировании установок для прессования твердых бытовых отходов необходимо знать компрессионную характеристику материала, т.е. зависимость степени уплотнения твердых бытовых отходов от давления. При повышении давления до 0,3 - 0,5 МПа происходит поломка различного рода коробок и емкостей. Объем твердых бытовых отходов (в зависимости от его состава и влажности) уменьшается в 5 - 8 раз. Плотность возрастает до 0,8 - 1 т/м3. В пределах этой стадии работают прессовые устройства, применяемые при сборе и удалении твердых бытовых отходов.
При повышении давления до 10-20 МПа происходит интенсивное выделение влаги (выделяется до 80 - 90 % всей содержащейся в твердых бытовых отходах воды). Объем твердых бытовых отходов снижается еще в 2 - 2,5 раза при увеличении плотности в 1,3 - 1,7 раза. Спрессованный до такого состояния материал на некоторое время стабилизируется, так как содержащейся в материале влаги недостаточно для активной жизнедеятельности микроорганизмов. Доступ кислорода в массу затруднен. При повышении давления до 60 МПа незначительно снижается объем (в основном за счет выдавливания влаги) и практически не повышается плотность.
Рациональная организация очистки населенных мест от твердых бытовых отходов должна начинаться с жилища или общественных зданий. Учитывая высокую санитарно-эпидемиологическую опасность твердых бытовых отходов, необходимо при хранении их в помещении и на открытой территории не допускать прямого контакта населения и обслуживающего персонала с твердыми бытовыми отходами в процессе погрузочно-разгрузочных работ.
Из квартир мусор может перегружаться либо в мусоровозочный транспорт, либо (при полном благоустройстве здания) - в мусоропроводы, либо в дворовые мусоросборники вместимостью 0,1; 0,6 и 0,75м3. Хранение бытовых отходов в дворовых мусоросборниках не должно длиться более 3 суток, особенно в летний период, когда опасность загнивания отходов и выплода синантропных мух повышается. После опорожнения сборники следует регулярно промывать горячей водой. Целесообразно устраивать под ними уплотненные (бетонированные) площадки, чтобы личинки мух не могли проникнуть в почву.
Расстояние от мусоросборников до жилых помещений должно быть не менее 15 м. От мест отдыха площадки следует отделять полосой зеленых насаждений. Они должны иметь удобный подъезд для мусоровозного транспорта. Хозяйственные площадки проектируются соответственно числу и размерам сборников.
Вместимость мусоросборников определяется объемным весом поступающих твердых бытовых отходов. Рекомендуются емкости вместимостью не более 100 л для кузовных мусоровозов с уплотнением, чтобы двое рабочих могли перенести такой сборник в затаренном состоянии, и контейнеры вместимостью 550, 750л и более - для контейнерных мусоровозов. Один мусоросборник емкостью 80 - 100 л при накоплении мусора в среднем 0,5 м3 на человека в год обслуживает 50 - 60 жителей.
Жилые здания малой этажности (с малым числом жильцов) могут быть оснащены специальными стальными шкафами с закрывающимися дверками и отверстиями для вентиляции. В шкафу, свободно располагаемом у стены здания, размещается один бак для сбора отходов.
В нашей стране применяют три основные группы мусоросборников: баки, переносные металлические мусоросборники - контейнеры, стационарные дворовые мусоросборники. Переносные сборники эксплуатируются по системе несменяемых емкостей, что не дает возможности организовать их регулярную промывку. Более совершенна в санитарном отношении система сменных емкостей, при которой мусоросборники - контейнеры промываются централизованно на специальных пунктах. Сменные контейнеры вместимостью от 550 до 750 л применяются для жилых зданий с большим количеством населения. Погрузка и разгрузка их механизированы. В отличие от дворовых сборников они занимают меньше места и практически не загрязняют дворовую территорию.
В Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова изготовлен контейнер из листовой стали, вес контейнера 100 кг. При опорожнении контейнера 1 раз в сутки один контейнер вместимостью 750 л обслуживает 400 - 500 жителей. Замена таких контейнеров полностью механизирована. В Санкт-Петербурге в опытном порядке были применены металлические контейнеры вместимостью 14000 л. Такие сменные контейнеры с несколькими загрузочными отверстиями дают возможность существенно сократить их число в жилых массивах города. Также в Санкт-Петербурге установлена отечественная опытная партия пластмассовых контейнеров вместимостью 600 л, удобных в эксплуатации, особенно в зимнее время, так как такая конструкция сборников исключает намерзание бытовых отходов к внутренней поверхности. Такими контейнерами укомплектованы мусоровозные машины.
Для небольших городов и поселков, застроенных зданиями пониженной и средней этажности, с низкой концентрацией населения оптимальна планово-поквартирная очистка. Эта система очистки в течение нескольких лет применяется в ряде городов. Преимущество такого способа очистки заключается в том, что в домовладениях бытовые отходы не накапливаются, а ежесуточно (1 или 2 раза в день) выгружаются прямо в мусоровозный транспорт. Такая очистка позволяет решить проблему санитарной охраны внешней среды населенных мест.
В зданиях повышенной этажности (более 5) целесообразно устраивать мусоропроводы (рисунок 1.2.).
Обычно они состоят из вертикального ствола, отводов с приемными устройствами, камер для сбора мусора и вентиляционного канала.
Загрузочные отверстия диаметром 120 - 200 мм могут быть смонтированы на площадках лестничной клетки. Ствол мусоропровода, изготовленный из асбестоцемента, бетона или стали, представляет собой трубу диаметром 400 - 600 мм в зависимости от типа зданий с гладкой внутренней поверхностью. Стальные трубы должны иметь внутри вибропоглощающее покрытие. Крепится мусоропровод при помощи стальных хомутов, которые опираются на междуэтажные перекрытия. Загрузочные клапаны конструируются таким образом, чтобы предотвращать поступление газов из мусоропровода при закрытом положении и при загрузке мусора, а также обеспечивать защиту от шума.
|
Рисунок 1.2 - Мусоропровод
1 - ствол; 2 - загрузочные клапаны; 3 - мусороприемочная камера; 4 -мусоросборники; 5 - бункер; 6 - вентиляционный канал; 7 - «ревизия»; 8 - вход в камеру; 9 - дефлектор; 10 - шибер; 11 - плавающий пол.
Все твердые отходы вывозятся специализированным транспортом в специально отведенные места для обезвреживания и утилизации не реже трех раз в неделю, а в крупных городах ежедневно.
В нашей стране в большинстве городов применяется планово-регулярная, или коммунальная очистка, т.е. отбросы с мест их сбора удаляют в установленные сроки независимо от фактического накопления, без заявок или вывозов транспорта. Мусоросборные машины по определенному маршруту объезжают кварталы города и забирают имеющиеся отходы. В зависимости от местных условий их могут пересыпать из дворовых мусоросборников в кузов машины или вывозить прямо в контейнерах, оставляя взамен пустой контейнер.
В некоторых городах используется так называемая поквартирная очистка, когда жители в установленное время выносят собравшийся у них мусор непосредственно в транспорт очистки.
Для стоянки и обслуживания крупногабаритных уборочных ассенизационных машин, мусоровозов отводят земельные участки из расчета 80 м на одну машину. Под стоянку малогабаритных тротуароуборочных машин отводят земельные участки из расчета 25 м2 на одну машину.
К основным показателям, характеризующим эксплуатационно-технические качества мусоровозов, относятся следующие: вместимость кузова для кузовных мусоровозов; вместимость каждого контейнера и число контейнеров, устанавливаемых на платформе, характеристика спецоборудования, характеристика погрузочных и разгрузочных устройств для контейнерных мусоровозов; грузоподъемность крана, наибольший вылет стрелы и угол поворота, габаритные размеры, полезная грузоподъемность мусоровоза, общая масса машины (без груза); масса спецоборудования.
Для сравнительной характеристики различных моделей мусоровозов разработана следующая методика:
1. Коэффициент использования массы
кт = g / ma
где g - номинальная грузоподъемность автомобиля, т;
mа - собственная масса автомобиля, т.
2. Удельная грузоподъемность
gуд= g / Vk,
где Vk - вместимость кузова, м3
3. Удельная вместимость кузова на 1т грузоподъемности
Vуд = Vk / g
4. Удельная мощность двигателя
Nуд = X / mп,
где X - мощность двигателя;
mп- полная масса автомобиля с полезной нагрузкой, т.
5. Коэффициент компактности
nk = La Ba / Vk,
где La - длина автомобиля, м;
Ва - ширина автомобиля.
На основании многочисленных исследований применяемых у нас марок контейнерных мусоровозов выявлено их определенное преимущество перед кузовными. Значительная собственная масса кузовных мусоровозов и малая вместимость делают их малоэффективными при использовании на большие расстояния. В контейнерных мусоровозах при полной механизации погрузочно-разгрузочных работ отсутствует уплотнение мусора. У кузовных мусоровозов коэффициент использования массы колеблется от 0,52 до 0,78, что явно недостаточно.
За рубежом применяются большегрузные мусоровозы с уплотняющими устройствами для повышения плотности бытовых отказов и более равномерного их распределения в кузове. Уплотняющие устройства имеют мусоровозы американской фирмы «Дамстер-Дулестер», в которых толкающая плита движется от передней стенки кузова к задней. В моделях некоторых других фирм уплотнение мусора достигается за счет перемещения кузова на опорных катках в вертикальное положение. В мусоровозах английской фирмы «Кук» применяются система уплотнения мусора путем вращения кузова вдоль продольной оси.
Установлено, что наибольшую экономию затрат труда при погрузочно-разгрузочных работах дает применение контейнерных машин. Коэффициент использования рабочего времени, равный отношению количества часов движения, исключая переезды, к общему времени пребывания машины в наряде, значительно выше в случае использования переносных мусоросборников.
Сменную производительность мусоровозного транспорта можно определить исходя из количества поездок в смену Е и вместимости кузова М, м3:
N = EM
Количество поездок Е определяется по формуле:
Е = [Т - (t n.3 +t0)] / tц,
где Т - продолжительность смены, ч;
tn.з — время на подготовительно-заключительные операции в гараже, ч;
t0 — время на нулевой пробег, ч;
tц - время, затрачиваемое на один цикл, ч.
В результате изучения производительности мусоровозного транспорта при различной дальности транспортировки установлено, что наиболее целесообразно использовать мусоровозы ежедневно и полторы-две смены с обслуживанием двумя водителями, работающими через день. Применение контейнерных мусоровозов наиболее эффективно при малых плечах вывоза (5 - 10 км). При увеличении дальности перевозки мусора производительность мусоровозов повышенной вместимости больше, чем у автомашин малой вместимости.
На производительность мусоровозов влияет также коэффициент технической готовности парка, выражаемый отношением числа машино-дней пребывания мусоровозов в технически исправном состоянии МДИ к общему числу машино-дней пребывания их в автохозяйстве МДх.
Коэффициент использования парка Кисп определяют по формуле:
Кисп = (Мдх - МДр - МДП) / МДх,
где МДХ - количество машино-дней пребывания мусоровоза в автохозяйстве; МДР - количество машино-дней простоя на ремонте и в ожидании ремонта;
МДП - количество машино-дней пребывания в автохозяйстве по выходным и праздничным дням.
Производительность мусоровозного транспорта в на календарный период можно рассчитать, исходя из сменной производительности транспортной единицы N, коэффициента использования парка Кисп и среднего количества машин Мср за календарный период:
В= NMсрKисп
Среднесписочное количество мусоровозов можно определить по формуле:
Мср = 
где Ми - списочный парк мусоровозов к началу периода;
Мис - количество мусоровозов, исключаемых из календарного плана;
Дк - количество календарных дней в планируемом периоде;
МДП - количество машино-дней пребывания мусоровозов в хозяйстве;
МДИС - количество машино-дней пребывания в хозяйстве мусоровозов, исключаемых из инвентарного парка.
Мусоровозы малой грузоподъемности эффективны только при сборе мусора в домовладении. При транспортировке мусора на значительные расстояния целесообразно использовать большегрузный транспорт.
Другим методом транспортировки бытовых отходов является применение трубопроводного транспорта, который повышает эффективность сбора и удаления бытового мусора из жилых зданий. Пневматический транспорт - технологический процесс для перемещения компонентов отходов с помощью энергии воздуха. Пневматические системы не только снижают стоимость погрузочно-разгрузочных и транспортных работ, но и повышают их безопасность, создают благоприятные санитарно-гигиенические условия труда.
Пневмотранспорт мусора по трубопроводам имеет следующие технические преимущества по сравнению с другими видами механического транспортирования:
- отсутствует контакт персонала с гниющим мусором;
- исключается ручной труд при погрузочно-разгрузочных и транспортных работах;
- обеспечивается возможность полной автоматизации;
- отпадает необходимость строительства подъездных путей к мусороприемным камерам жилых зданий.
Кроме того, установки пневмотранспорта компактны и позволяют применять их в стесненных условиях.
Существует два принципиально разных способа пневмотранспорта материалов по трубопроводам: в контейнерах и путем непосредственного возведения транспортирующего воздуха на перемещаемый материал. При контейнерном пневмотранспорте мусора поток воздуха воздействует на перемещающуюся по трубопроводу капсулу (контейнер), куда на специальных погрузочных станциях загружается транспортируемый материал. Этот способ позволяет транспортировать практически любые грузы на большие расстояния.
Существенным недостатком этого способа является сложность конструкций погрузочно-разгрузочных устройств (станций) и наличие подвижного состава (контейнеров).
Применение контейнерного пневмотранспорта для удалений мусора непосредственно из зданий или для межцеховых перемещений на мусороперерабатывающих заводах на короткие расстояния нерационально. Этот способ эффективен при строительстве установок высокой производительности и большой дальности транспортирования.
Второй способ транспортировки объединяет существующие системы пневмотранспорта по трубопроводам сыпучих и кусковых материалов.
Для перемещения мусора по трубопроводам наиболее целесообразно применять способ их пневматического транспортирования во взвешенном состоянии. При этом скорость транспортирующего воздуха в трубопроводе должна быть достаточно высока - 25 - 35 м/с.
В зависимости от расположения воздуходувных и загрузочных устройств различают три вида установок пневматического транспорта материалов по трубопроводам: всасывающие, нагнетательные, комбинированные.
В зарубежной практике находят применение пневмосистемы для сбора и транспортирования мусора по трубопроводам из жилых районов до мест обезвреживания или до центральных сборных пунктов (ДСП) с последующей перегрузкой отходов в большегрузные транспортные средства. Такой способ удаления мусора получает все больше распространение. Внимание специалистов по санитарной очистке городов привлекает пневматическое удаление бытового мусора вакуумным способом непосредственно от мест накопления (жилые и общественные здания, пункты общественного питания, больницы и т.д.).
Вакуумные пневмотранспортные системы, зачастую характеризующиеся большим количеством точек загрузки транспортируемого материала, позволяют «отсасывать» мусор непосредственно из мусоропроводов зданий и транспортировать его до мусоросборной станции.
Рисунок 1.3 - Блок-схема централизованной системы мусороудаления
Все мусоропроводы обслуживаемых зданий соединены через затворы мусоропровода (мусороприемные клапаны) и транспортные трубопроводы с приемным бункером, расположенным на сборном пункте микрорайона. Транспортный трубопровод сообщается с атмосферой через воздушный вентиль, расположенный в вентиляционной камере. Для охвата жилого района сеть транспортных трубопроводов может состоять из основной магистрали и подключенных к ней ответвлений, заканчивающихся воздушным вентилем.
Работа пневмосистемы может осуществляться автоматически по заданной программе или с ручным управлением. Отходы, сбрасываемые в мусоропроводы, скапливаются в нижней части ствола на мусороприемном клапане. В определенный момент времени включается программное устройство, подающее команду на включение оборудования пневмосистемы. Твердые бытовые отходы удаляются последовательно: сначала из каждого мусоропровода одного ответвления, затем другого и т.д. При этом в каждом ответвлении сначала создается поток транспортирующего воздуха (за счет срабатывания соответствующего воздушного вентиля), а затем последовательно открываются мусороприемные клапаны. Продолжительность опорожнения одного мусоропровода составляет 15-30 с. Из мусоропроводов твердые бытовые отходы под действием собственного веса и разрежения падают в транспортный мусоропровод, по которому аэросмесь перемещается к сборному пункту.
Из транспортной магистрали аэросмесь попадает в приемный бункер, где твердые бытовые отходы оседают в нижней его части, а транспортирующий воздух отсасывается через фильтр и, проходя через вакуум-турбины и глушители, выбрасываются в атмосферу.
С целью обслуживания зданий без мусоропроводов (малоэтажные застройки, общественные здания), а также дворовых территорий устраиваются так называемые поверхностные вводы, которые могут обслуживать определенную группу зданий. Поверхностный ввод располагается в отдельном помещении или в подъезде здания (например, на первом этаже) и представляет собой участок типового мусоропровода с одним загрузочным клапаном, размещенным на высоте 0,8 - 1,5 м от поверхности. Соединение поверхностного ввода с транспортным трубопроводом пневмосистемы осуществляется аналогично соединению мусоропровода.
Радиус действия вакуумных систем определяется потерями напора в системе и для установок составляет 1 - 1,5 км при рабочем разрежении 20 -40 кПа. При средней плотности застройки жилых районов 9 - 12-этажными зданиями такая пневмосистема способна обслуживать до 20 тыс. человек.
Твердые бытовые отходы, скапливающиеся в приемном бункере сборного пункта, должны обрабатываться в соответствии с принятой технологической схемой. Известны три вида обработки отходов на сборном пункте: обезвреживание (сборный пункт на мусороперерабатывающем заводе); уплотнение или прессование с последующей перегрузкой на внешний транспорт и транспортировкой к месту обезвреживания (использование высокопроизводительных транспортных средств); сепарация, дробление и сплав в канализацию раздробленной части твердых бытовых отходов.
Для полного удаления мусора, накопленного за сутки из 5000 квартир, требуется всего около 1 часа. Кроме того, оборудование пневмотранспортной системы эффективно используется для очистки подвалов, лестниц, для вентиляции и уборки квартир.
Наибольшее распространение получил метод уплотнения твердых бытовых отходов на сборном пункте с их одновременной загрузкой в большегрузные контейнеры, предназначенные для дальнейшей транспортировки с помощью автотранспорта.
Исходными параметрами при расчете пневмотранспортных установок для удаления твердых бытовых отходов являются:
- диаметр транспортного трубопровода, определяемый условиями незасоряемости (диаметр мусоропроводов 350 - 450мм). Рекомендуемый минимальный внутренний диаметр транспортного трубопровода 600 - 660 мм;
- суточная производительность установки, зависящая от количества
обслуживаемых жителей и средних норм накопления мусора;
- физико-механические характеристики бытового мусора (объемный
вес, влажность, фракционно-морфологический состав и др.);
- план и профиль трассы транспортного трубопровода.
Расчетом необходимо определить расход транспортирующего воздуха, потери напора при транспортировке аэросмеси, мощность приводов воздухонадувного хозяйства, длительность непрерывной работы пневмосистемы в сутки, а также выбрать оборудование (воздуходувки или вакуум-насосы, циклоны, фильтры, арматуру трубопроводов, питатели и др.). Наибольший экономический эффект от вакуумного централизованного мусороудаления достигается при оборудовании пневмотранспортной системой новых жилых районов. Планировку новых районов нужно проводить с учетом технологических требований к транспортным трубопроводам пневмосистемы, тогда проще осуществлять их совместную прокладку с теплотрассами и канализацией.
Срок службы трубопроводов пневмосистемы принимается различным: для труб, расположенных под зданиями, - 60 лет, для остальных - 30 лет. Особенностью пневмотранспортных систем для удаления мусора является необходимость значительных капиталовложений. При этом основные затраты на сеть транспортных труб прямо пропорциональны длине сети и количеству обслуживаемых мусоропроводов.
Снижение удельных расходов на строительство пневмосистемы достигается при следующих условиях: каждый мусоропровод обслуживает возможно большее количество жителей; мусоропроводы расположены близко друг от друга «в линию», вдоль каждого ответвления от магистрального трубопровода; пневмосистема загружена максимально.
Современные мусороперерабатывающие предприятия размещают, как правило, на значительном удалении от жилых районов. Учитывая, что протяженность вакуумных пневмотрасс ограничена, целесообразно применение комплексных систем мусороудаления, включающих вакуумное удаление мусора непосредственно из жилых и общественных зданий и его транспортировку до центральных сборных пунктов, а также дальнюю транспортировку отходов после центральных сборных пунктов высокопроизводительными транспортными средствами до места обезвреживания