Патент на изобретение №2155108

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может быть использовано при переработке твердых бытовых отходов. В соответствии со способом собираемые отходы мусоровозами транспортируются на сортировочную станцию, где их после перемещения загрузочным конвейером 1, в процессе которого извлекают и собирают в контейнер 30 крупногабаритные предметы, загружают во вращающийся барабанный грохот 4 с перфорированным цилиндром 16. Ось вращения перфорированного цилиндра 16 в барабанном грохоте размещена горизонтально. В перфорированном цилиндре 16 отходы перемещают по спиральным траекториям посредством закрепленных на внутренней поверхности цилиндра 16 лопастей шнека. При этом пакеты и мешки с отходами разрушают при помощи шипов, установленных на лопастях шнека. Отходы из барабанного грохота поступают на сортировочный конвейер 5. Вдоль последнего расположены рабочие места сортировщиков с люками для сброса в них определенных фракций. На выходе из сортировочного конвейера 5 фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, направляют в накопительный бункер, из которого ее в виде отдельных порций при помощи разгрузочного конвейера с управляемым приводом перемещают в разгрузившиеся мусоровозы. Фракции, полученные после сортировки твердых бытовых отходов, направляют на установки их переработки. Реализация изобретения обеспечивает повышение эффективности переработки. 2 с. и 23 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может быть использовано при переработке твердых бытовых отходов, преимущественно при переработке контейнерного мусора.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ переработки твердых бытовых отходов, включающий сбор отходов и их транспортировку мусоровозами на сортировочную станцию, предварительную сортировку путем перегрузки отходов из мусоровозов на загрузочный конвейер с последующей сортировкой во вращающемся барабанном грохоте, основную сортировку на фракции отходов, выходящих из грохота, и переработку материалов, получаемых после сортировок (см. авт. св. СССР N 1616720, кл. B 07 B 1/22, 1990). В соответствии с известным способом отходы транспортируются мусоровозами на сортировочную станцию, где их разгружают на загрузочный конвейер, с которого отходы поступают во вращающийся барабанный грохот. При прохождении через грохот фракции с размерами материала мельче размера ячейки сита проваливаются на транспортер, расположенный под грохотом, и направляются на дальнейшую переработку. Надрешеточный продукт, благодаря наклонному расположению барабанного грохота в сторону разгрузки, перемещается в разгрузочную течку и из нее передаточным транспортером после предварительной сепарации материалов, содержащих черные металлы, направляют в классификатор, где отходы сортируют на фракции с использованием различной упругости сортируемых материалов, и получаемые после сортировки фракции направляют на переработку.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая эффективность разделения смеси твердых бытовых отходов на фракции вследствие того, что в процессе предварительной сортировки барабанным грохотом не удается обеспечить надежного отделения мелких предметов и мелкой фракции, а в процессе основной сортировки посредством классификатора удается разделить лишь ограниченное количество фракций и получаемые после сортировки фракции оказываются загрязненными посторонними материалами. Кроме того, в известном способе из отходов, загружаемых в барабанный грохот, не удаляют крупногабаритные предметы, пакеты и мешки с отходами, проходящие через грохот, не разрушаются, вследствие чего после предварительной сортировки в отходах, выходящих из грохота, оказывается избыточное количество балластных материалов, что также снижает эффективность сортировки на отдельные фракции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для переработки твердых бытовых отходов, содержащее контейнеры для сбора отходов, мусоровозы, перемещающие собираемые отходы на сортировочную станцию, включающую установку предварительной сортировки, состоящую из загрузочного конвейера и вращающегося барабанного грохота, и установку основной сортировки отходов на фракции, снабженную магнитным сепаратором, а также перерабатывающие установки (см. там же).

В известном устройстве барабанный грохот состоит из двух обечаек, скрепленных продольными секторными стяжками с подвешенными на них посредством шарниров стержнями, при этом грохот размещен наклонно, а установка основной сортировки включает передаточный конвейер с установленным над ним магнитным сепаратором и классификатор с роторным метателем, отражательным диском и вертикальными каналами, в которых размещены барабаны.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность разделения поступающих на сортировочную станцию твердых бытовых отходов вследствие низкого качества предварительной сортировки и смешивания фракций при основной сортировке. В процессе предварительной сортировки стержни и стяжки, образующие решетчатую поверхность барабанного грохота, не обеспечивают надежного отделения мелких предметов и мелких фракций, при этом пакеты и мешки с отходами перемещаются через грохот без разрушения. Классификатор, включающий роторный метатель и отражательный диск, используемый для основной сортировки отходов на фракции, не может обеспечить высокого качества разделения на отдельные фракции сложной смеси, состоящей из большого количества разнородных материалов. Кроме того, известное устройство имеет низкую эксплуатационную надежность, поскольку установка основной сортировки, содержит большое количество вращающихся элементов, взаимодействующих с различными жесткими материалами, и быстро разрушается.

Задачей изобретения является повышение эффективности переработки за счет повышения качества предварительной сортировки и улучшения разделения твердых бытовых отходов на фракции перед их переработкой при одновременном увеличении эксплуатационной надежности устройства, применяемого для осуществления способа.

Решение указанной задачи обеспечивается новым способом переработки твердых бытовых отходов, который реализуется при помощи нового устройства.

В соответствии с изобретением в способе переработки твердых бытовых отходов, включающем сбор отходов и их транспортировку мусоровозами на сортировочную станцию, предварительную сортировку путем перегрузки отходов из мусоровозов на загрузочный конвейер с последующей сортировкой во вращающемся барабанном грохоте, основную сортировку на фракции отходов, выходящих из грохота, и переработку материалов, получаемых после сортировок, при предварительной сортировке извлекают крупногабаритные предметы из отходов, перемещаемых загрузочным конвейером, загружают отходы во вращающийся перфорированный цилиндр барабанного грохота, ось вращения которого размещена горизонтально, причем внутри грохота дополнительно перемещают отходы по спиральным траекториям на его перфорированной стенке посредством лопастей шнека, расположенного в грохоте, и одновременно разрыхляют перемещаемые отходы и разрушают пакеты и мешки с отходами посредством выступов, установленных на лопастях шнека, при основной сортировке перемещают отходы посредством сортировочного конвейера и извлекают различные фракции из перемещаемых отходов в определенной последовательности, при этом фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, перемещают в разгрузившиеся мусоровозы; при этом предпочтительно: при основной сортировке первоначально извлекать из перемещающихся сортировочным конвейером отходов макулатуру, затем текстиль, далее полимерные материалы, стекло и, на заключительном этапе, черные и цветные металлы: черные металлы предпочтительно удалять посредством магнитного сепаратора перед извлечением цветных металлов; отходы, поступающие с загрузочного конвейера в грохот, подвергать вибрационному воздействию, при этом частота вибрации составляет 0,5-2 Гц; перфорированный цилиндр барабанного грохота вращать со скоростью 0,1-0,5 м/с; отходы в грохоте перемещать в течение 60-420 с; загрузочный конвейер перемещать со скоростью 0,05-0,8 м/с; при предварительной сортировке заполнять 20-60% внутреннего объема вращающегося перфорированного цилиндра барабанного грохота; при основной сортировке из отходов, выходящих из грохота и перемещаемых сортировочным конвейером, вручную последовательно удалять макулатуру, текстиль, полимерные материалы и стекло, затем извлекать черные металлы посредством магнитного сепаратора, далее вручную удалять цветные металлы и затем с выхода сортировочного конвейера перемещать в виде отдельных порций посредством разгрузочного конвейера фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, в разгрузившиеся мусоровозы; фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, предварительно перемещать в накопительный бункер.

В соответствии с изобретением заявленный способ переработки твердых бытовых отходов осуществляют при помощи устройства переработки твердых бытовых отходов, содержащего контейнеры для сбора отходов, мусоровозы, перемещающие собираемые отходы на сортировочную станцию, включающую установку предварительной сортировки, состоящую из загрузочного конвейера и вращающегося барабанного грохота, и установку основной сортировки отходов на фракции, снабженную магнитным сепаратором, а также перерабатывающие установки, при этом в устройство дополнительно ведены шнек с лопастями, на которых установлены радиально направленные выступы, размещенный в барабанном грохоте, выполненном в виде перфорированного цилиндра, причем лопасти шнека расположены по спирали и присоединены к внутренней поверхности цилиндра, ось вращения которого размещена горизонтально, перегрузочная линия фракции неутилизируемых отходов, состоящая из накопительного бункера и разгрузочного конвейера с управляемым приводом, расположенного под накопительным бункером, и контейнер для крупногабаритных предметов, устанавливаемый вблизи загрузочного конвейера, при этом установка основной сортировки выполнена в виде сортировочного конвейера, вдоль которого расположены рабочие места сортировщиков с люками для сброса определенных фракций, соответствующих каждому рабочему месту; при этом предпочтительно: загрузочный конвейер выполнять по крайней мере из двух расположенных последовательно пластинчатых транспортеров, ширина каждого из которых убывает в направлении к грохоту; перегрузочную линию для перемещения фракции, состоящей из неутилизируемых отходов, дополнительно снабжать промежуточным конвейером, который размещается между концевым участком сортировочного конвейера и накопительным бункером; барабанный грохот дополнительно снабжать вибрационной загрузочной течкой, выполненной в виде загрузочного патрубка с роликом, закрепленным в его нижней части, который опирается на ступенчатую поверхность обечайки, присоединенной к концевому участку перфорированного цилиндра на входе в грохот; магнитный сепаратор размещать перед последним по направлению движения сортировочного конвейера рабочим местом, снабженным люком сброса цветных металлов; перфорации цилиндра барабанного грохота выполнять в виде круглых отверстий диаметром 20-100 мм; перфорированный цилиндр выполнять с внутренним диаметром 100-400 мм; выступы на лопастях шнека выполнять в виде конусообразных шипов, высота которых составляет 30-250 мм, или в виде стержней с заостренными кромками; лопасти шнека выполнять непрерывными по всей длине цилиндра, располагать их по спирали и присоединять к внутренней поверхности перфорированного цилиндра; угол подъема спирали в шнеке выбирать в пределах 8-40^o; выступы равномерно распределять по длине спирально расположенных лопастей шнека; расстояние между смежными выступами выбирать в пределах 30-100 мм; накопительный бункер снабжать регулируемой заслонкой.

В соответствии с заявленным способом из отходов, перемещаемых загрузочным конвейером, извлекают крупногабаритные предметы, например палки, длинные прутья, и т. п. , что способствует проведению более качественной предварительной сортировки посредством вращающегося барабанного грохота, поскольку удаление крупногабаритных предметов создает условия для улучшения контакта сортируемых отходов с перфорированной поверхностью грохота. Проведение предварительной сортировки во вращающемся грохоте с горизонтальным расположением оси вращения перфорированного цилиндра обеспечивает равномерное распределение сортируемых отходов по внутренней поверхности перфорированного цилиндра в сравнении с известным способом, по которому грохот расположен наклонно и возможно скатывание плоских предметов по наклонной поверхности. По заявленному способу отходы, загруженные в грохот, перемещают по спиральным траекториям, соответствующим расположению лопастей шнека, закрепленных на внутренней поверхности перфорированного цилиндра. Поступившие в цилиндр отходы захватываются спиралью и перемещаются к выходу из грохота и одновременно под действием центробежных сил, возникающих при вращении цилиндра, прижимаются к его внутренней стенке, при этом в процессе перемещения материалов, входящих в состав отходов, они многократно пересекают множество перфораций цилиндра. Тем самым обеспечивается повышение надежности сепарации мелких предметов, размеры которых не превышают размера перфорационного отверстия, и различных органических материалов, например пищевых отходов и уличного смета. При этом поступившие в перфорированный цилиндр пакеты и мешки с отходами натыкаются на выступы, установленные на лопастях шнека, надрываются и одновременно поднимаются в верхнюю часть вращающегося цилиндра. Под действием своего веса пакеты и мешки с отходами падают на нижние выступы и при этом происходит их новый надрыв. Многократное падение пакетов и мешков приводит к их полному разрушению и высвобождению находившихся в них отходов. В результате повышается эффективность переработки твердых бытовых отходов за счет более полного использования всех поступивших на сортировку отходов в сравнении с известным способом, в котором поступающие в барабанный грохот пакеты и мешки с отходами перемещаются без разрушения через грохот. Кроме того, одновременно с разрушением пакетов и мешков в заявленном способе проводят непрерывное разрыхление поступивших в перфорированный цилиндр отходов за счет многократного переваливания с воздействием на них выступов, установленных на лопастях шнека. В заявленном способе обеспечивается более качественная основная сортировка отходов на фракции в сравнении с известным способом за счет последовательного извлечения определенных фракций из отходов, поступивших из грохота на сортировочный конвейер, поскольку ручная сортировка практически исключает образование фракций, состоящих из различных неоднородных материалов. Проведенные эксперименты позволили установить оптимальную окружную скорость вращения перфорированного цилиндра, которая составляет 0,1-0,5 м/с. При скоростях вращения менее 0,1 м/с снижалось качество отделения мелких предметов, а при скоростях, превышающих 0,5 м/с, затруднялось полное разрушение пакетов и мешков с отходами. Экспериментально установлен оптимальный угол подъема спирали в шнеке, который должен находиться в пределах 8-40^o, так как при углах подъема спирали менее 8^o снижалось качество предварительной сортировки за счет переполнения грохота, а при углах, превышающих 40^o, затруднялось разрыхление отходов в грохоте вследствие быстрого прохождения материалов через грохот. Сочетание оптимальных скоростей вращения и угла подъема спирали в шнеке обеспечивало создание возможности самоочищения перфораций цилиндра в грохоте. Проведенные эксперименты позволили установить оптимальную последовательность извлечения определенных фракций из отходов, перемещаемых сортировочным конвейером: макулатура, текстиль, полимерные материалы, стекло, черные металлы, цветные металлы и в заключение – неутилизируемые отходы. При такой последовательности первоначально извлекают фракции, материалы которых имеют значительный объем, и при их удалении улучшалась сортировка на последующих этапах. При этом извлечение черных металлов посредством магнитного сепаратора проводят перед извлечением цветных металлов, поскольку при этом облегчается процесс выявления и извлечения цветных металлов. В заявленном способе в отличие от известного предусмотрено извлечение фракции, состоящей из неутилизируемых отходов, путем перемещения ее с выхода сортировочного конвейера в разгрузившиеся мусоровозы. Тем самым повышается эффективность процесса переработки отходов за счет дополнительного использования мусоровозов, транспортирующих неутилизируемые отходы из сортировочной станции на дальнейшую переработку. Фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, предпочтительно перемещать с выхода сортировочного конвейера в накопительный бункер, из которого эти отходы посредством разгрузочного конвейера в виде отдельных порций направлять в разгрузившиеся мусоровозы. Повышению качества предварительной сортировки способствует вибрационное воздействие на отходы, поступающие с загрузочного конвейера во вращающийся грохот, так как при этом происходит расслоение слежавшихся материалов в отходах и устраняется налипание материалов отходов на стенки загрузочного патрубка. Экспериментально установлена оптимальная частота вибрационного воздействия, которая составляет 0,5-2 Гц. При меньших частотах затруднено расслоение, а при частотах, превышающих 2 Гц, снижалась эксплуатационная надежность устройства, используемого для реализации заявленного способа. Экспериментально установлено оптимальное время пребывания отходов во вращающемся барабанном грохоте, которое составляет 60-420 с, поскольку при времени пребывания отходов в грохоте менее 60 с не обеспечивалось полного отделения мелких предметов, а пребывание в грохоте более 420 с нецелесообразно в связи с тем, что при этом не наблюдалось дальнейшего улучшения качества предварительной сортировки. Экспериментально установлена оптимальная скорость перемещения загрузочного конвейера, которая составляет 0,05-0,8 м/с. Уменьшение скорости менее 0,05 м/с нецелесообразно, так как это приводит к снижению производительности процесса предварительной сортировки, а при скоростях, превышающих 0,8 м/с, затруднено полное извлечение всех крупногабаритных предметов. При проведении предварительной сортировки предпочтительно заполнять 20-60% внутреннего объема перфорированного цилиндра, так как при заполнении менее 20% внутреннего объема непроизводительно используются возможности грохота, а при заполнении более 60% объема цилиндра ухудшается качество предварительной сортировки, поскольку затруднено полное разрушение пакетов и мешков с отходами.

В заявленном устройстве выполнение барабанного грохота в виде перфорированного цилиндра с горизонтально расположенной осью вращения и размещение в нем шнека, лопасти которого располагаются по спирали и закреплены на внутренней поверхности цилиндра, позволяет обеспечить более высокое качество предварительной сортировки за счет равномерного распределения сортируемых материалов по внутренней поверхности цилиндра и соответствующее повышение надежности отделения мелких предметов и фракции, состоящей из пищевых продуктов, уличного смета и т.п. Кроме того, такая конструкция грохота предотвращает скатывание плоских предметов, например кусков картона, по внутренней стенке грохота, что наблюдается при наклонном расположении грохота в известном устройстве. Применение в грохоте радиально направленных выступов, установленных на лопастях шнека, обеспечивает многократное разрыхление перемещающихся в грохоте отходов, что также способствует повышению качества предварительной сортировки. Кроме того, введение выступов, размещенных на лопастях шнека, позволяет увеличить расстояние от вершины выступа до перфорированной стенки цилиндра за счет высоты лопасти, что обеспечивает получение более глубоких и продолжительных резов на пакетах и мешках с отходами и ускоряет процесс их разрушения. Выполнение установки основной сортировки отходов на фракции в виде сортировочного конвейера, вдоль которого расположены рабочие места сортировщиков с люками для сброса определенной фракции, соответствующей данному рабочему месту, обеспечивает более надежное разделение перемещающихся отходов на фракции, поскольку при этом практически исключается смешение материалов, относящихся к различным фракциям. Экспериментально установлена оптимальная последовательность извлечения фракций, при которой резко увеличивается эффективность сортировки на последних по направлению движения сортировочного конвейера рабочих местах. Наличие контейнера для сбора крупногабаритных предметов, устанавливаемого вблизи загрузочного конвейера, позволяет собирать в нем крупногабаритные предметы на первом этапе предварительной сортировки и соответственно повысить качество предварительной сортировки, поскольку в грохот не поступают балластные материалы. Введение в устройство перегрузочной линии, состоящей из накопительного бункера и расположенного под ним разгрузочного конвейера с управляемым приводом, для перемещения фракции, состоящей из неутилизируемых отходов, которая с выхода сортировочного конвейера перемещается посредством этой линии в разгрузившиеся мусоровозы, позволяет повысить эффективность процесса переработки за счет устранения холостых пробегов мусоровозов.

Предпочтительно загрузочный конвейер выполнять по крайней мере из двух последовательно расположенных пластинчатых транспортеров, ширина каждого из которых убывает в направлении к грохоту при соответствующем увеличении скорости перемещения более узких транспортеров, так как при этом происходит разравнивание потока отходов перед поступлением их в грохот, что способствует повышению качества предварительной сортировки. Перегрузочную линию, используемую для перемещения фракции неутилизируемых отходов, предпочтительно снабжать промежуточным конвейером, который размещается между окончанием сортировочного конвейера и накопительным бункером, что повышает равномерность загрузки накопительного бункера за счет более высокой скорости перемещения промежуточного конвейера. Вибрационное воздействие на отходы, загружаемые в перфорированный цилиндр барабанного грохота, предпочтительно осуществлять при помощи вибрационной загрузочной течки, которая выполнена в виде загрузочного патрубка с роликом, закрепленным в его нижней части, и обечайки со ступенчатой поверхностью, на которую опирается ролик, при этом обечайка присоединена по периметру к перфорированному цилиндру на входе в грохот. При вращении обечайки совместно с цилиндром ролик периодически соскакивает с уступов ступенчатой поверхности обечайки, при этом происходит расслоение материалов отходов, загружаемых в патрубок, и одновременно устраняется налипание материалов на стенки патрубка. Предпочтительно магнитный сепаратор для извлечения черных металлов устанавливать над сортировочным конвейером и размещать перед последним по направлению движения конвейера рабочим местом с люком сброса цветных металлов, так как при этом выявлению цветных материалов уже не препятствуют предметы, выполненные из черных металлов. Перфорации стенки перфорированного цилиндра барабанного грохота предпочтительно выполнять в виде круглых отверстий диаметром 20-100 мм. При диаметре отверстий менее 20 мм затруднена сепарация мелких предметов, а при диаметре более 100 мм в отверстия могут проходить материалы других фракций, например стеклянные или пластмассовые бутылки и т.п. предметы. Предпочтительно диаметр внутренней поверхности полого перфорированного цилиндра барабанного грохота выбирать в пределах 1000-4000 мм, так как при диаметре менее 1000 мм затруднено разрушение крупных пакетов и мешков, а при диаметре превышающем 4000 мм сложно обеспечить требуемую оптимальную скорость вращения перфорированного цилиндра. Выступы, устанавливаемые на лопастях шнека, предпочтительно выполнять в виде конусообразных шипов, форма которых наиболее благоприятна для их разъединения с сортируемыми предметами, или в виде стержней с заостренными кромками, которые обеспечивают наибольшую эффективность разрушения пакетов и мешков с отходами. Высоту выступов следует выбирать в пределах 30-250 мм, поскольку при высоте выступа менее 30 мм затрудняется разрушение пакета или мешка с отходами, а при высоте, превышающей 250 мм, есть вероятность образования неразъемного соединения выступа с каким-либо предметом. Лопасти шнека могут быть выполнены в виде отдельных располагаемых по спирали элементов; однако предпочтительно выполнять их в виде непрерывного элемента, простирающегося по всей длине цилиндра, имеющего форму винтообразной спирали и присоединенного к внутренней поверхности перфорированного цилиндра. В этом случае обеспечивается непрерывность процесса перемещения какой-либо порции сортируемых отходов вдоль большого количества перфорационных отверстий, что повышает надежность выведения через перфорации мелких предметов и фракции, состоящей из пищевых отходов, уличного смета и т.п. материалов. Выступы на лопастях шнека предпочтительно располагать равномерно, что исключает прохождение части отходов на каких-то участках шнека без их разрыхления. Расстояние между смежными выступами следует выбирать в пределах 30-100 мм, так как при расстоянии менее 30 мм будет затруднено перемещение отдельных фракций, а при расстояниях, превышающих 100 мм, ухудшается процесс разрушения пакетов и мешков с отходами. Предпочтительно накопительный бункер выполнять с регулируемой заслонкой, что улучшает равномерность перемещения фракции неутилизируемых отходов в мусоровозы.

Приложенные чертежи изображают: фиг. 1 – общий вид участка сортировочной станции; фиг. 2 – барабанный грохот; фиг. 3 – загрузочный конвейер (вид сверху); фиг. 4 – барабанный грохот (поперечное сечение); фиг. 5 – участок лопасти шнека с выступом (вид сбоку); фиг. 6 – вибрационная загрузочная течка барабанного грохота (вид спереди); фиг. 7 – сортировочный конвейер (вид сверху); фиг. 8 – перегрузочная линия фракции неутилизируемых отходов (вид сбоку); фиг. 9 – линия, предназначенная для удаления материалов, выходящих через перфорации барабанного грохота.

Заявленное устройство для переработки твердых бытовых отходов включает контейнеры для сбора отходов и мусоровозы (не указаны), транспортирующие собираемые отходы на сортировочную станцию, которая содержит: загрузочный конвейер 1, состоящий по крайней мере из двух последовательно расположенных пластинчатых транспортеров 2, 3, барабанный грохот 4, выполненный с возможностью вращения, сортировочный конвейер 5 и перегрузочную линию 6, при этом загрузочный конвейер снабжен ограничителями 7, 8, барабан имеет загрузочную вибрационную течку 9, состоящую из загрузочного патрубка 10 с роликом 11, закрепленным в его нижней части, который опирается на ступенчатую поверхность 12 обечайки и опорные элементы 13 патрубка, причем барабанный грохот состоит из обечаек 14, 15, между которыми закреплен полый цилиндр 16 с горизонтальной осью вращения O₁ – O₂, поверхность которого выполнена с перфорацией 17, шнека 18, лопасти которого образуют непрерывный спиральный элемент, присоединенный к внутренней стенке цилиндра, и радиально направленных выступов 19, установленных на лопастях шнека, двигателя 20, обеспечивающего вращение цилиндра, соединенного с трансмиссионным валом 21, на котором закреплены ролики 22, контактирующие с выступами на обечайках; установку основной сортировки, состоящую из сортировочного конвейера, вдоль которого расположены рабочие места сортировщиков 23 с люками 24 для сброса определенных фракций, соответствующих каждому рабочему месту, и перегрузочной линии для фракции, состоящей из неутилизируемых отходов, включающей накопительный бункер 25 и разгрузочный конвейер 26 с управляемым приводом, с которого эта фракция поступает в разгрузившиеся мусоровозы (не указаны), при этом под барабанным грохотом расположен разгрузочный люк 27 для сбора мелких предметов и фракции, состоящей из пищевых отходов, уличного смета и т.п. материалов, выходящих из перфораций грохота, и передаточный транспортер 28 для перемещения этих материалов на дальнейшую переработку; магнитный сепаратор 29, установленный над сортировочным конвейером перед последним по направлению движения сортировочного конвейера рабочим местом, контейнер 30 для крупногабаритных предметов и регулируемую заслонку 31 накопительного бункера, а также установки переработки фракций (не указаны).

В заявленном устройстве пластинчатые транспортеры 2, 3, входящие в состав загрузочного конвейера 1, расположены последовательно, при этом ширина каждого из них убывает в направлении к барабанному грохоту 4 (см. фиг. 3). Барабанный грохот 4 (см. фиг. 2) содержит полый цилиндр 16 с перфорациями 17 в его стенках, которые выполняют обычно в виде круглых отверстий диаметром 20-100 мм, и обечайки 14, 15, присоединенные к его концевым участкам. Выступы на обечайках опираются на ролики 22, установленные на трансмиссионном валу 21, подключенному к электродвигателю 20. Отходы могут непосредственно с загрузочного конвейера 1 направляться в барабанный грохот 4, однако предпочтительно использовать загрузочную вибрационную течку 9. К внутренней поверхности перфорированного цилиндра 16 присоединены лопасти шнека 18, образующие по всей длине цилиндра 16 непрерывный спиральный элемент с углом подъема спирали 8-40^o. Высота лопасти составляет 100-400 мм. Равномерно по всей длине элемента, образованного лопастями шнека 18, установлены выступы 19, которые могут присоединяться к лопасти при помощи сварки или крепиться посредством болтовых соединений. Предпочтительно выступы 19 выполнять конусообразными (см. фиг. 5) или в виде стержней с заостренными кромками, которые ориентированы по направлению вращения цилиндра 16. Внутренний диаметр цилиндра 1000-4000 мм, длина – несколько метров. Вдоль сортировочного конвейера 5 распределены рабочие места сортировщиков 23, вблизи каждого из которых расположены люки 24 для сброса в них определенных фракций. Так вблизи рабочего места 23, размещенного у выхода из барабанного грохота 4, расположены люки для сбора макулатуры, вблизи следующего рабочего места 23 – люк для сбора текстиля и т.д. Над сортировочным конвейером 5 перед последним рабочим местом 23, вблизи которого расположен люк 24 сброса цветных металлов, размещен магнитный сепаратор 29 для извлечения черных металлов. Под люками 24 для сброса различных извлекаемых фракций располагаются либо контейнеры, либо передаточные конвейеры (не указаны) для перемещения фракций, отбираемых в процессе основной сортировки, к установкам переработки. Регулируемая заслонка 31 накопительного бункера 25 может быть выполнена, например, в виде подпружиненного элемента. Сортировочная станция снабжена блоком управления (не указан), к которому подключены механизмы перемещения загрузочного конвейера 1, двигатель 20 барабанного грохота 4, привод сортировочного конвейера 5 и привод разгрузочного конвейера 26. Блок управления обеспечивает требуемые режимы работы указанных агрегатов.

Работа устройства рассматривается на примере конкретной реализации заявленного способа переработки твердых бытовых отходов. Собираемые в контейнеры отходы, перегружают в мусоровозы марки КО-413 и транспортируют на сортировочную станцию. После порционной разгрузки в приемный бункер (не указан) отходы поступают на первый пластинчатый транспортер 2 и по мере его перемещения из поступивших отходов извлекают предметы, размеры которых превышают 1 м (с учетом того, что внутренний диаметр цилиндра 16 составлял 1,5 м) и собирают их в контейнер 30 крупногабаритных предметов. Затем отходы переваливаются на второй пластинчатый транспортер 3, имеющий ширину 0,8 м и перемещающийся со скоростью 0,15 м/с. Далее через загрузочный патрубок 10 загрузочной вибрационной течки 9 равномерным потоком отходы направляют во вращающийся со скоростью 0,2 м/с перфорированный цилиндр 16 барабанного грохота 4. Частота вибрации патрубка 10 составляла 1 Гц. Поступающие в цилиндр 16 отходы равномерно распределяются по его внутренней стенке, заполняя 30% внутреннего объема цилиндра. Посредством лопастей шнека 18 отходы продвигаются по внутренней поверхности цилиндра 16 и разрыхляются за счет переваливания и воздействия на них конусообразных шипов 19, высота каждого из которых составляет 100 мм. Одновременно с этим происходит разрыв пакетов и мешков с отходами посредством шипов 19. Мешки и пакеты поднимаются при вращении цилиндра 16 в его верхнюю зону, падают под действием собственного веса и натыкаются на новые шипы 19 и при этом происходит новый разрыв мешков и пакетов. Многократное падение пакетов и мешков приводит к их разрушению и высвобождению находившихся в них отходов. При продвижении отходов в перфорированном цилиндре 16 в течение 180 с происходит качественное грохочение и через перфорации 17, выполненные в виде круглых отверстий диаметром 60 мм, удаляют предметы размером менее размера отверстия и фракцию, состоящую из пищевых отходов, уличного смета и т.п. материалов. Масса отходов, выходящих через перфорации 17, составляла 10% от общей массы отходов, поступивших в барабанный грохот 4. Выходящие через перфорации 17 материалы поступают через люк 27 на передаточный конвейер 28 и направляются на дальнейшую переработку. Отходы, выходящие через торцевое отверстие барабанного грохота 4, поступают на сортировочный конвейер 5, имеющий длину 23 м и ширину 1 м. Отходы перемещаются сортировочным конвейером 5 со скоростью 0,2 м/с и из них последовательно на рабочих местах 23 сортировщики сбрасывают в люки 24 определенные фракции. Отбор фракций проводят вручную в следующей последовательности: макулатура, текстиль, полимерные материалы, стекло, черные и цветные металлы. Макулатуру (газеты, картон и т.п.), масса которой составляет 30% от общей массы отходов (далее будет приводиться в скобках процентное массовое содержание каждой фракции), извлекают на первом рабочем месте 23, сбрасывают в люк 24 и затем с помощью передаточного конвейера (не указан) направляют к автоматическому прессу. На втором рабочем месте 23 из перемещающихся сортировочным конвейером 5 отходов в люк 24 сбрасывают текстиль (в основном поношенная одежда и тряпье, 15%) и посредством соответствующего передаточного конвейера (не указан) текстиль перемещается к автоматическому прессу (не указан). Полимерные материалы (4%) сбрасывают в люк 24, расположенный вблизи третьего рабочего места, из которого они поступают в накопительный контейнер (не указан) и после его заполнения перемещают автопогрузчиками модели ДП-1604 к роторному измельчителю пластмасс модели ИПР 450М. Стекло (8%) сбрасывают в люк 24 на четвертом рабочем месте 23, и из люка стекло поступает в накопительный металлический контейнер (не указан), после заполнения которого он перемещается автопогрузчиком в зону складирования. Черные металлы (4%) удаляют из отходов при помощи подвесного железоуловителя с электромагнитом 3 СЕМ-1х24, расположенного над сортировочным конвейером 5 перед последним рабочим местом 23, и перемещают посредством передаточного конвейера к пакетировочному прессу модели С-26, которым прессуются в брикеты. Цветные металлы (4%) сбрасывают в люк 24 на последнем по направлению движения сортировочного конвейера 5 рабочем месте 23 и после заполнения контейнера (не указан), расположенного под люком, перемещают его автопогрузчиком к пакетировочному прессу и прессуют аналогично черным металлам. Фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, оставшихся по завершении основной сортировки на сортировочном конвейере 5, перемещают посредством промежуточного конвейера (не указан), имеющего длину 21 м, ширину 1 м и скорость перемещения 0,6 м/с, к накопительному бункеру 25, из которого при помощи разгрузочного пластинчатого конвейера 26 в виде отдельных порций она направляется в разгрузившийся мусоровоз (не указан).

В сравнении с известным заявленный способ обеспечивает более высокую эффективность переработки твердых бытовых отходов за счет более высокого качества предварительной сортировки и основной сортировки на фракции. Заявленный способ обеспечивает, кроме того, более полное использование всех собираемых отходов. Заявленное устройство, используемое для осуществления способа, имеет более высокую эксплуатационную надежность. При испытании в течение двух месяцев опытного образца заявленного устройства в рабочих условиях сбоев в его работе не наблюдалось, и в настоящее время он продолжает успешно функционировать.

Формула изобретения

1. Способ переработки твердых бытовых отходов, включающий сбор отходов и их транспортировку мусоровозами на сортировочную станцию, предварительную сортировку путем перегрузки отходов из мусоровозов на загрузочный конвейер с последующей сортировкой во вращающемся барабанном грохоте, основную сортировку на фракции отходов, выходящих из грохота, и переработку материалов, получаемых после сортировок, отличающийся тем, что извлекают крупногабаритные предметы из отходов, перемещаемых загрузочным конвейером, загружают отходы во вращающийся перфорированный цилиндр барабанного грохота, ось вращения которого размещена горизонтально, причем внутри грохота дополнительно перемещают отходы по спиральным траекториям на его перфорированной стенке посредством лопастей шнека, расположенного в грохоте, и одновременно разрыхляют перемещаемые отходы и разрушают пакеты и мешки с отходами посредством выступов, установленных на лопастях шнека, при основной сортировке перемещают отходы посредством сортировочного конвейера и извлекают различные фракции из перемещаемых отходов, при этом фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, перемещают в разгрузившиеся мусоровозы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при основной сортировке первоначально извлекают из перемещаемых сортировочным конвейером отходов макулатуру, затем текстиль, далее полимерные материалы, стекло и на заключительном этапе черные и цветные металлы.

3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что удаляют черные металлы посредством магнитного сепаратора перед извлечением цветных металлов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвергают вибрационному воздействию отходы, поступающие с загрузочного конвейера в грохот.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что частота вибрации при загрузке отходов в грохот составляет 0,5 – 2 Гц.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость вращения перфорированного цилиндра барабанного грохота составляет 0,1 – 0,5 м/с.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что продолжительность процесса перемещения отходов в грохоте составляет 60 – 420 с.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость перемещения отходов загрузочным конвейером к вращающемуся барабанному грохоту составляет 0,05 – 0,8 м/с.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при предварительной сортировке заполняют 20 – 60% внутреннего объема вращающегося перфорированного цилиндра барабанного грохота.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при основной сортировке из отходов, первоначально выходящих из грохота и перемещаемых сортировочным конвейером, вручную последовательно удаляют макулатуру, текстиль, полимерные материалы и стекло, затем извлекают черные металлы посредством магнитного сепаратора, далее удаляют вручную цветные металлы и затем с выхода сортировочного конвейера перемещают в виде отдельных порций посредством разгрузочного конвейера фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, в разгрузившиеся мусоровозы.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что фракцию, состоящую из неутилизируемых отходов, предварительно перемещают с выхода сортировочного конвейера в накопительный бункер.

12. Устройство для переработки твердых бытовых отходов, содержащее контейнеры для сбора отходов, мусоровозы, перемещающие собираемые отходы на сортировочную станцию, включающую установку предварительной сортировки, состоящую из загрузочного конвейера и вращающегося барабанного грохота, и установку основной сортировки отходов на фракции, снабженную магнитным сепаратором, а также перерабатывающие установки, отличающееся тем, что в него дополнительно введены шнек с лопастями, на которых установлены радиально направленные выступы, размещенный в барабанном грохоте, выполненном в виде перфорированного цилиндра, при этом лопасти шнека расположены по спирали и присоединены к внутренней поверхности цилиндра, ось вращения которого размещена горизонтально, перегрузочная линия фракции неутилизируемых отходов, состоящая из накопительного бункера и разгрузочного конвейера с управляемым приводом, расположенного под накопительным бункером, и контейнер для крупногабаритных предметов, устанавливаемый вблизи загрузочного конвейера, при этом установка основной сортировки выполнена в виде сортировочного конвейера, вдоль которого расположены рабочие места сортировщиков с люками для сброса определенных фракций, соответствующих каждому рабочему месту.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что загрузочный конвейер состоит по крайней мере из двух расположенных последовательно пластинчатых транспортеров, ширина каждого из которых убывает в направлении к грохоту.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что перегрузочная линия для перемещения фракции неутилизируемых отходов дополнительно снабжена промежуточным конвейером, размещенным между концевым участком сортировочного конвейера и накопительным бункером.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что барабанный грохот дополнительно снабжен вибрационной загрузочной течкой, выполненной в виде загрузочного патрубка с роликом, закрепленным в его нижней части, который опирается на ступенчатую поверхность обечайки, присоединенной по периметру к концевому участку перфорированного цилиндра на входе в грохот.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что магнитный сепаратор установлен перед последним по направлению движения сортировочного конвейера рабочим местом, снабженным люком сброса цветных металлов.

17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что перфорации полого цилиндра барабанного грохота выполнены в виде круглых отверстий, диаметр каждого из которых составляет 20 – 100 мм.

18. Устройство по п.12, отличающееся тем, что диаметр внутренней поверхности полого перфорированного цилиндра составляет 1000 – 4000 мм.

19. Устройство по п.12, отличающееся тем, что выступы на лопастях шнека выполнены в виде конусообразных шипов, при этом высота каждого шипа составляет 30 – 250 мм.

20. Устройство по п.12, отличающееся тем, что выступы выполнены в виде стержней с заостренными кромками.

21. Устройство по п.12, отличающееся тем, что лопасти шнека выполнены непрерывными по всей длине цилиндра, расположены по спирали и присоединены к внутренней поверхности перфорированного цилиндра.

22. Устройство по одному из пп.12 и 21, отличающееся тем, что угол подъема спирали составляет 8 – 40^o.

23. Устройство по одному из пп.12 и 21, отличающееся тем, что выступы распределены равномерно по длине спирально расположенных лопастей шнека.

24. Устройство по одному из пп.12 и 23, отличающееся тем, что расстояние между смежными выступами составляет 30 – 100 мм.

25. Устройство по п.12, отличающееся тем, что накопительный бункер дополнительно снабжен регулируемой заслонкой.

РИСУНКИ

QZ4A – Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Агибалов Алексей Алексеевич, Андреев Глеб Игоревич, Исаченко Алексей Вадимович, Юшин Александр Ардальонович

Вид лицензии*: ИЛ

Лицензиат(ы): Российская общественная организация инвалидов войн и военных конфликтов

Характер внесенных изменений (дополнений):

Территория действия

Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:

12.03.2002 № 14131

Извещение опубликовано: 10.01.2007 БИ: 01/2007

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.02.2008

Извещение опубликовано: 10.11.2009 БИ: 31/2009