способ обработки отходов

Формула изобретения

1. Способ обработки отходов с целью их утилизации, характеризующийся тем, что включает следующие этапы: упаковывание собранных отходов в кипы; активирование отходов, спрессованных в кипы, для ускорения анаэробного бактериального развития и, вследствие этого, начала и продолжения выделения газа; помещение кип в, по существу, газонепроницаемый реактор, в котором кипы выдерживают до тех пор, пока, по существу, полностью не завершится выделение газа; выведение газа, выработанного в реакторе, для утилизации; перемещение оставшегося количества отходов, уменьшенного в объеме, к желаемому конечному месту сброса свалки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что активирование упакованных отходов производят добавлением влаги внутрь кипы посредством, например, опрыскивания кипы водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает подведение системы труб к реактору для выведения газа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенный и выведенный газ сжигают или используют в качестве топлива в энергетическом блоке на базе двигательной энергетической установки.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что выделенный газ применяют в качестве топлива для дизельной энергетической установки, производящей электрическую энергию.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что упакованные отходы находятся в кипах, обернутых в пластик.

Приоритет по пунктам:

13.08.2003 по пп.1-6.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обработке отходов и более конкретно к способу, позволяющему утилизировать полезные компоненты и уменьшить количество отходов.

Уровень техники

В современном обществе производится огромное количество отходов. В большинстве своем они оканчивают свой путь на свалках, затраты на содержание которых после 2007 г. значительно возрастут из-за жестких экологических нормативов. Кроме того, для приема на свалки некоторых видов отходов будут введены абсолютные запреты. Определенные фракции отходов, пригодные для утилизации, не должны поступать на свалку вообще. Одним из возможных направлений решения проблемы является получение материалов, используемых вторично, таких как стекло и бумага. Аналогичным образом посредством компостирования биологического материала делаются попытки получения биологической массы для повторного использования.

Однако вследствие изменений образа жизни общее увеличение объема упаковочного и других аналогичных материалов создает все новые и новые проблемы. В дополнение к этому определенные способы утилизации, такие как сжигание, ограничены строгими стандартами, касающимися выбросов газообразных продуктов горения. Отходы содержат так много вредных материалов, что до тех пор, пока не появится возможность дальнейшего усовершенствования сортировки отходов, сжигание не представляется рациональным выбором. При этом даже при правильной организации указанных выбросов существует техническая проблема, связанная с сжиганием низкокачественных отходов, поскольку этот процесс производит слишком малые количества электроэнергии. Наибольшая часть произведенной энергии имеет тепловую природу.

Как указывалось выше, стандарты в отношении свалок весьма строги, причем новыми, даже более строгими директивами на ближайшие несколько лет предусмотрены значительные изменения, касающиеся свалок. Одно из направлений их частичной утилизации связано с получением биогазов. Главным компонентом этих газов является метан, который в качестве горючего газа можно использовать посредством сжигания с получением выделенного при этом тепла, например для удовлетворения местных потребностей такого рода. Однако в таком случае в окрестности свалки требуется наличие подходящего населенного пункта, применяющего местное отопление. Это условие не всегда имеет место. Кроме того, населенный пункт может получать требуемое тепло в виде неиспользованного тепла местной электростанции, вырабатывающей электроэнергию и тепло, т.е. комбинирующей выработку тепла и энергии (теплоэлектростанция). Биогаз можно применять также в качестве моторного топлива.

Свалка выделяет газ в течение многих десятилетий. Очевидно, что его выход, соотнесенный с таким длительным периодом, не очень велик. В плане получения газа и его применения это создает проблемы. Однако независимо от того, использовался газ или нет, когда его выделение по истечении надлежащего времени заканчивается, количество отходов уменьшается приблизительно на половину, а это означает значительную экономию в переводе на их оставшийся складируемый объем.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ обработки отходов с целью их утилизации, описанный в документе WO 94/19119, МПК В09В 1/00; C02F 11/04, 1.09.94. Известный способ предусматривает группирование отходов по составу и консистенции, а также смешивание отходов из различных групп в определенной пропорции перед подачей их в биореактор. Как следствие, известный способ требует для своего осуществления применения разнообразного смесительного оборудования и, следовательно, является сложным и дорогостоящим.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке способа, посредством которого можно рациональным образом утилизировать часть объема находящихся на свалке отходов с использованием относительно быстрой технологии, а уменьшенную по объему оставшуюся часть поместить на окончательное сохранение на свалке.

Поскольку отходы содержат много таких компонентов, которые представляют опасность для работающих в полевых условиях, их обработка не должна создавать угрозу для этих людей и для окружающей среды. В небольших масштабах отходы уже спрессовывали в кипы, причем такая кипа, упакованная в пластик, однозначно уменьшает опасность для своего окружения. Упаковывание отходов в кипы также является одним из аспектов настоящего изобретения.

Краткое описание чертежа

Далее изобретение описывается с помощью упрощенного схематичного чертежа, который дает общее представление об этапах способа согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Первый этап способа согласно изобретению заключается в упаковывании отходов в кипы. На прилагаемом чертеже этот процесс соотнесен с пунктом упаковывания 1. Очевидно, что упаковывание можно осуществить также и каким-либо другим образом, не перенося отходы к специальному пункту упаковывания. Например, возможен вариант, в котором упаковывание в кипы включено в схему передвижного средства (грузовика) для сбора отходов. В этом случае отходы, поступающие на следующий этап, разгружаются с указанного средства уже упакованными.

Отходы, упакованные в кипы согласно изобретению, компактно укладывают в реактор 2 с газонепроницаемыми стенками. Реактор плотно закрыт крышкой и, кроме того, оборудован газосборными трубами (не показанными на чертеже, чтобы не загромождать его). Далее остается ожидать начала формирования газа, после чего газ выводят и утилизируют надлежащим образом. Для этой цели может быть, например, использована дизельная электростанция, обозначенная на чертеже как 3. В своем оптимальном варианте станция такого типа генерирует электроэнергию 5, а также тепло 4. В порядке альтернативы газ можно просто сжигать для получения тепла.

Существенной особенностью способа согласно изобретению является ускорение выделения газа. Расчетное время формирования газа для существующих до сих пор способов равно десяткам лет, а в данном случае за счет ускорения оно уменьшается до нескольких (например, двух-трех) лет. Для достижения такого ускорения обычно достаточно, чтобы в кипы отходов поступало достаточное количество влаги. Это условие можно обеспечить, в частности, обрызгиванием кип простой водой или водой, содержащей определенные питательные вещества. При этом существенно ускоряется анаэробный процесс, и выделение газа начинается быстрее, чем это происходит обычным образом. Газ выделяется более интенсивно, причем суммарное выделение газа заканчивается быстрее. После этого можно произвести загрузку реактора новой порцией отходов и начать процесс сначала. В результате использования предлагаемого процесса количество отходов уменьшается и в то же самое время истощается их биологическая активность. Таким образом экономится пространство, требуемое для окончательного складирования отходов, и выполняется требование ликвидации биологической активности на свалке 6.

Как упоминалось выше, простым и легким способом утилизации газа является сжигание выделенного газа и таким образом получение тепла, в частности, для удовлетворения местных потребностей. Однако при этом необходимо, чтобы в границах приемлемой зоны находилось достаточное количество потребителей тепла. Поскольку маловероятно, чтобы местоположение установок, перерабатывающих отходы, выбиралось в непосредственной близости от жилых районов (хотя при использовании настоящего изобретения такой вариант допустим из-за стерильности предлагаемого способа), проблему в случае сжигания создает отсутствие достаточного количества региональной тепловой нагрузки. Для обычных технологий масса сжигаемых отходов составляет 100000 тонн в год. При этом создается 300-500 ГВт-час тепла, что соответствует потребности региональной тепловой сети для города с населением 30000-50000 человек.

По сравнению с любой существующей установкой, предназначенной для утилизации отходов на свалках, при применении способа согласно изобретению на дизельной электростанции, использующей в качестве топлива выделенный газ, достигается очень высокая эффективность. При этом имеется возможность работать с блоками меньшей мощности. Можно генерировать тепло в соответствии с потребностью в нем, но наиболее целесообразно вырабатывать электроэнергию, которую легко передавать в сеть для любого варианта практического применения.

Изобретение обеспечивает очевидное преимущество по сравнению с существующими системами, поскольку позволяет утилизировать смешанные отходы самого низкого качества, а оптимальное применение заключается в получении наиболее ценной формы энергии, т.е. электроэнергии. В целом проблему отходов разрешить таким образом невозможно, но предлагаемый способ является шагом вперед по сравнению с существующей системой. Обычно смешанные отходы содержат приблизительно 1% хлора, 30% золы, 35% влаги и значительное количество тяжелых металлов и загрязнений. Теперь появляется возможность не прибегать к сжиганию этого в высшей степени проблематичного топлива, а источник энергии, т.е. углерод получать биологическим путем в виде метана, причем загрязнения остаются в материале, предназначенном для окончательного размещения.