Штриплинг Л.О., Туренко Ф.П. Основы очистки сточных вод и переработки твердых отходов

Подождите немного. Документ загружается.

181

1 категория – обычный мелкий заполнитель+вторичный крупный заполнитель;

2 категория – обычный и вторичный мелкие заполнители+вторичный круп-

ный заполнитель;

3 категория – вторичный крупный и мелкий заполнители.

Японские специалисты указывают на целесообразность широкого использо-

вания щебня из дробленого бетона. При этом обеспечивается экономия топливно-

энергетических и природных ресурсов при приготовлении бетонов на бетонных

заводах.

Осуществляется производство вторичного щебня пяти фракций с макси-

мальной крупностью зёрен до 75 мм. Основной объём выпускаемого щебня ис-

пользуется для устройства оснований административных зданий. В этом случае

бетон на основе крупного вторичного заполнителя имеет себестоимость на 25 %

ниже, чем бетон на природном щебне.

Таблица 2.3

Использование вторичных бетонов

Категория

вторичного

бетона

Область применения

Максимальная прочность

на сжатие, МПа

проектная реальная

Общее малоэтажное строительство,

малоэтажное многоквартирное жи-

лищное строительство, то же, индиви-

дуальное, фундаменты складских и

производственных помещений

18 30

Бетонные блоки фундаментов, гаражи

и легкие подсобные помещения, ста-

нины машин и механизмов и т. д.

15 27

Фундаменты деревянных конструкций

ворот, заборы, легкие фундаменты под

машины и механизмы и т. п.

12 24

Первые исследования по применению в строительстве отходов из бетонного

лома были проведены в Нидерландах, Бельгии и ФРГ. Специалистами этих стран

уделялось серьезное внимание, как изучению свойств бетонных отходов, так и

различным видам дробильного оборудования: щековым, конусным, ударным или

роторно-молотковым дробилкам, а также средствам виброгрохочения.

Основная физико-механическая характеристика щебня, получаемого из

дробленого бетона:

Плотность, кг/м

2150 - 2450

Фактор дробимости 0,7 - 0,79

Содержание влажности, % 3 - 6

Водопоглощение, % 4 - 5

Потери при прокаливании, % 5

182

Результаты исследований в основном подтверждают вышеописанные зако-

номерности влияния вторичных заполнителей на свойства бетона. На основании

этого рекомендовано использование только крупного вторичного заполнителя

для приготовления бетона, близкого по своим прочностным характеристикам к

аналогичному составу бетона на гравии.

Таким образом, использование щебня из дробленого бетона возможно в произ-

водстве бетона, где рекомендуется использование в качестве заполнителя гравия.

На основании анализа отечественного и зарубежного опыта можно сделать

вывод, что полученный после переработки бетона вторичный щебень можно так-

же использовать при устройстве подстилающего слоя подъездных и малонапря-

женных дорог, фундаментов под складские, производственные помещения и не-

большие механизмы; устройстве основания или покрытия пешеходных дорожек,

автостоянок, прогулочных аллей, откосов вдоль рек и каналов; приготовлении

бетона, используемого для устройства покрытия пешеходных дорожек, внутрен-

них площадок гаражей и сельских дорог; заводском производстве бетонных и

железобетонных изделий прочностью до 30 МПа.

2.11. Переработка полимерных отходов

Вторичные полимерные материалы составляют ту часть полимерных отхо-

дов, которая может быть выделена из их общей массы и переведена в материаль-

ный ресурс, пригодный для дальнейшего использования.

В зависимости от места образования полимерные отходы подразделяются на

три группы.

Технологические отходы производства образуются при синтезе и перера-

ботке термопластов и других видов пластмасс. Технологические отходы бывают

устранимые и неустранимые.

Устранимые отходы образуются вследствие несовершенства технологии

синтеза и переработки пластмасс и несоблюдения технологических режимов

(брак производства), а также в процессе переработки полимеров в изделия (кром-

ки, высечки, облои, литники, обрезь и т. д.). Устранимые отходы представляют

собой высококачественное сырье, по своим свойствам не отличающееся от ис-

ходного материала. Применение устранимых отходов как вторичного сырья не

требует дополнительной переработки, специального оборудования.

Неустранимые отходы – сложные многокомпонентные отходы, содержащие

помимо полимеров другие материалы, использование которых в качестве вторич-

ного полимерного сырья требует специального оборудования и технологий.

Отходы производственного потребления образуются в результате выхода

из строя или прекращения срока использования полимерных изделий (отходы

упаковки, многооборотная полимерная тара, сельскохозяйственная пленка и т.д.).

Эти виды отходов обычно имеют стабильный состав, мало загрязнены и могут

быть дополнительным источником вторичного сырья, пригодного для повторного

использования.

Отходы потребления – полимеры, которые накапливаются в процессе жиз-

недеятельности населения. В конечном итоге они переходят в смешанные поли-

мерные отходы, которые являются одним из компонентов ТБО. Смешанные по-

183

лимерные отходы утилизируют вместе с ТБО на свалки или мусоросжигательные

заводы.

Полимерные отходы составляют до 7,0 % всего городского мусора, и их доля

увеличивается с ростом уровня жизни людей. Использование смешанных поли-

мерных отходов из ТБО в качестве вторичного сырья представляет наибольшие

трудности. Это связано с технологической несовместимостью полимеров, входя-

щих в состав смешанных полимерных отходов, и их большой загрязненностью.

Однако существует ряд компонентов смешанных полимерных отходов, которые

можно выделить из городского мусора и использовать в качестве вторичного сырья.

Практически полностью перерабатываются в собственном производстве от-

ходы литьевых изделий, производства труб и листов из полиолефинов, полисти-

рола и конструкционных пластиков.

Высок уровень переработки отходов производства пленки из полиэтилена и

полипропилена (до 80 %) .

Значительно меньше объемы переработки отходов производства вакуум-

формования из полистирола.

Практически не перерабатывают отходы производства литья из пластикатов

поливинилхлорида, вакуумформования из жесткого поливинилхлорида.

Большое число предприятий используют полимерные материалы, полуфаб-

рикаты и комплектующие для выпуска основной продукции. В первую очередь

это предприятия по выпуску пищевой продукции (упаковка), предприятия по вы-

пуску строительных материалов и конструкций, мебели, предприятия по выпуску

автомобилей, машиностроительные предприятия.

Основные типы полимерных отходов, образующиеся на этих предприяти-

ях: упаковочная пленка (полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой

плотности), литьевые изделия, полистирол, поливинилхлорид.

Неперерабатываемые отходы этих предприятий: упаковочная пленка (поли-

этилен низкой плотности), пищевой полистирол (вырубка от вакуумформования),

жесткая пленка поливинилхлорида, отходы искусственных кож, мягкая поливи-

нилхлоридная пленка, полиуретан.

Основные полимерные отходы промышленного потребления: тара и

упаковка, образующиеся на предприятиях торговли при обработке грузов. В ос-

новном это достаточно чистые отходы пленки полиэтилена низкой плотности,

полимерной многооборотной тары (полиэтилен высокой плотности), упаковоч-

ные пенопласты на основе пенополистирола, которые можно легко переработать

во вторичное полимерное сырье.

Основная масса полимерных отходов, содержащихся в ТБО, составляет

4,0....5,5 % общей массы. Состав полимерных отходов в ТБО приведен в табл. 2.4

Таблица 2.4

Полимерный материал Полимерный отход

Доля полимерных

отходов в общей

массе, %

Полиэтилен

- низкой плотности (ПЭНП)

Упаковочные материалы,

сельскохозяйственная

40-50

184

- высокой плотности (ПЭВП) пленка 10-15

Полипропилен (ПП)

Упаковочные материалы

3-5

Поливинилхлорид (ПВХ)

10-15

Полистирол (ПС)

Упаковка, полимерные бу-

тылки, одноразовая посуда

5-7

Полиэтиленрефталат (ПЭТФ) 12-15

Прочие

7-20

Объемы накопления вторичного сырья из отходов промышленного произ-

водства зависят от многих факторов.

Полимерные отходы общественного потребления практически не собирают

и не перерабатывают. Учитывая возрастающее использование их в общественном

потреблении (упаковочные пленочные материалы, полимерные емкости, однора-

зовая посуда, пищевая индустрия), можно ожидать увеличения полимерных от-

ходов общественного потребления на 0,1 ...0,5 % в год.

Переработка полимерных отходов во вторичное полимерное сырье заключа-

ется в подготовке полимерных отходов к вторичному использованию с примене-

нием методов измельчения и гранулирования экструзией в расплаве.

Особенность механических метода – переработка без существенных изменений

химической структуры полимера. Конечный продукт – гранулы (или измельченные

до определенного размера частицы) вторичного полимера. Важная особенность

большей части полимерных отходов – то, что после гранулирования экструзией в

расплаве их можно перерабатывать в изделия на стандартном оборудовании.

Механической переработке предшествуют стадии сбора полимерных отхо-

дов, приема и хранения, сортировки и складирования.

Основные элементы технологии механической переработки полимерных от-

ходов: резка, дробление, измельчение, отмывка, разделение (для смешанных от-

ходов), сушка, агломерация, гранулирование, усреднение по составу (смешение).

В зависимости от типов отходов конечным продуктом механической пере-

работки могут быть: дробленые отходы, агломерат, гранулят, полимерные компо-

зиции (модифицированные, наполненные, окрашенные полимеры и их смеси).

Технологическая линия переработки полимерных отходов включает: загру-

зочное устройство, участок предварительной резки, участок измельчения, уча-

сток отмывки отходов от загрязнений, участок сушки, агломерат, сепаратор, уча-

сток получения гранулята или полимерных композиций, имеющий смесительные

силосы, систему взвешивания добавок и дозирования, экструдер для смешивания

и пластификации материала, снабженный фильтром расплава, гранулятор, систе-

му сушки и охлаждения гранулята, систему упаковки готовой продукции.

Свойства вторичных полимерных материалов, полученных при переработке

полимерных отходов, возможность и области их применения определяются хи-

мической структурой полимеров, видом полимерных отходов, сроком и условия-

ми эксплуатации полимерных изделий, условиями переработки, а также развити-

ем рынка вторичных полимерных материалов и опытом работы производителей с

вторичными полимерами.

Особенность применения вторичных полимерных материалов – возможность

их пользования после переработки, совмещенной с модификацией и наполнением

185

в типовых процессах получения изделий из полимеров на типовом стандартном

оборудовании. Области применения вторичных полимерных материалов приведе-

ны в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Полимерный

материал

Области применеия

ПЭНП

Производство пленки, листов, труб, выдувных изделий, литье-

вых изделий

ПЭВП

Производство литьевых изделий, выдувных изделий, труб,

профильных изделий

ПП Производство литьевых изделий

ПС, УПС Производство листов, пленки, литьевых изделий

ПА Производство литьевых изделий

ПВХ Производство пленки, листов, профильных изделий, труб

АВС Производство литьевых изделий, листов

ПК, ПБТ Производство литьевых изделий

ПЭТФ Производство волокон, нитей, жилки, литьевых изделий

2.12. Переработка и утилизация стеклобоя

В России наблюдается ежегодное увеличение объема образования стеклобоя,

что связано с ростом продаж алкогольных напитков и пива, бутылки из-под которых

не принимаются у населения предприятиями торговли. В результате они попадают в

бытовые отходы, что приводит к увеличению расходов на их захоронение.

Во всем мире стеклобой в основном используют для производства тары (ба-

нок, бутылок). Так, в Великобритании используют 15 % стеклобоя, в США –

20…30 %, в Венгрии – 20 %, в Чехии, Германии – 30 %, в Нидерландах – 40 %.

Экономия топлива при этом составляет 0,25 % на 1 % используемого стеклобоя.

Имеется опыт применения стеклобоя в качестве заполнителя при производ-

стве лакокрасочных материалов, обойной бумаги, пластмасс, битума, абразивных

материалов.

В строительстве широко используют теплоизоляционные материалы, выпускае-

мые на основе вспененной стекломассы. Такие материалы имеют высокие эксплуата-

ционные характеристики: негорючи, нетоксичны, биостойки, обладают низкой теп-

лопроводностью, водостойки, пароводонепроницаемы, безусадочны и долговечны.

Теплоизоляционные материалы на основе стекла используются для изоляции

стен, перекрытий, кровли, для утепления трубопроводов, тепловых и холодиль-

ных агрегатов, как легкий заполнитель бетона.

Организацию производства теплоизоляционных материалов осуществляют,

обычно, в два этапа: первый – переработка стеклобоя в теплоизоляционные гра-

нулы, второй – в теплоизоляционный плитный материал.

2.13. Переработка древесных отходов

Основными источниками образования древесных отходов являются лесо-

промышленные комплексы и деревоперерабатывающие комбинаты. Кроме того,

186

древесные отходы образуются при санитарной рубке, в процессе ухода за зеле-

ными насаждениями на улицах, в парках, скверах, бульварах и лесопарках.

В составе бытовых отходов, образующихся в городах, также содержится

большое количество древесных отходов.

Древесные отходы используют на различные цели.

Для производства древесно-волокнистых плит (ДВП) применяют в основном

отходы переработки древесины хвойных пород.

Для производства древесно-стружечных плит (ДСП) используют технологи-

ческую и дровяную древесину, кусковые отходы лесопильно-деревообрабаты-

вающего и фанерного производства, стружку и др.

Технология изготовления ДСП включает следующие этапы: сортировку сырья,

измельчение его в стружку или щепу, сушку измельченной древесины, смешение со

связующим, формирование стружечного ковра, разделывание его на пакеты, прес-

сование, обрезку плит, охлаждение, сортировку и последующее складирование.

Важнейшим направлением рационального использования древесины в стро-

ительной индустрии является производство различных древесных бетонов, таких,

как арболит, фибролит, стружкобетон, опилкобетон, королит, костролит.

Получение экологически чистых дешевых строительных материалов, сво-

бодных от десорбирующих химических веществ типа фенолформальдегидных

смол – одна из важных проблем строительного материаловедения.

Установлено, что используемые в мебельном производстве и жилищном

строительстве материалы, такие, как ДСП, ДВП, получаемые с использованием

фенолформальдегидных смол, выделяют свободные фенол и формальдегид в до-

зах, в десятки раз превышающих предельно допустимые концентрации, являются

канцерогенно-опасными веществами. Поэтому необходимо разрабатывать аль-

тернативные экологически чистые и дешевые отделочные материалы.

Одно из перспективных направлений использования древесных отходов –

получение плит без использования полимерного связующего – пластитов. Пла-

ститы можно использовать в строительстве, для устройства пола, встроенной ме-

бели и других целей.

Технологический процесс производства пластитов состоит из подготовки,

сушки и дозирования древесных частиц, формования ковра (пакета), холодной

подпрессовки ковра (пакета), горячего прессования и охлаждения без снятия дав-

ления, обрезки кромок и кондиционирования (сушки) готовых плит.

Пьезотермопластики – это плитный материал, получаемый в результате об-

работки измельченной древесины при высоких давлениях и температуре без свя-

зующих веществ. Существует два способа изготовления: без предварительной

обработки древесных отходов и с гидрообработкой их горячей водой или паром

перед прессованием.

В России разработаны новые высокоэффективные методы получения эколо-

гически чистых древеснонаполненных пластмасс (ЭДНП), исходным материалом

для получения которых служат древесные опилки, стружка и другие отходы рас-

тительного происхождения, а в качестве полимерного связующего – термопласты

(полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.) и их отходы. Изделия из

ЭДНП обладают абсолютной экологической чистотой, высокими прочностными

187

и эксплуатационными характеристиками, имеют низкое водопоглощение, биоло-

гически стойки (не разрушаются бактериями, грибком, термитами), хорошо под-

даются механической обработке. Физико-механические и эксплуатационные по-

казатели изделий из ЭДНП выше, чем из ДВП, ДСП, асбестовых плит, древеси-

ны. Разработанная технология получения ЭДНП позволяет использовать в компо-

зиции до 80...85 % древесных отходов. Технология переработки ЭДНП позволяет

применять экструзию, прессование и литье, поэтому можно создавать изделия

любой формы и конфигурации.

Из рассмотренных материалов могут быть получены ограждающие строитель-

ные конструкции и отделочные материалы, в том числе отделочная и мебельная

доска, плинтусы, наличники, подоконные плиты, внутренние перегородки зданий,

витражи, двери внутренние и наружные, элементы устройства пола и потолка и др.

Отходы от переработки древесины можно применять при производстве тех-

нического углерода, используемого как сорбент при водоподготовке, а также в

нефтегазодобывающей промышленности.

В начале 60-х гг. был разработан и широко внедрен способ производства из

древесной зелени витаминной муки для обогащения комбикормов каротином.

Хвойная хлорофиллокаротиновая паста – это лечебный препарат, включаю-

щий жирорастворимые витамины и антимикробные вещества хвои. Способ полу-

чения пасты заключается в экстракции смолистых веществ из хвои путем обра-

ботки их водным раствором щелочи.

Значительную долю переработки хвойной древесной зелени как в России,

так и за рубежом, составляет производство эфирных масел.

Из сосновых пней можно производить канифоль, скипидар, древесную смо-

лу, сосновые масла.

Древесная мука представляет собой продукт сухого измельчения древесины.

Ее используют как наполнитель, фильтрующий материал и поглотитель в различ-

ных отраслях промышленности. Древесную муку можно изготовлять из древеси-

ны хвойных, лиственных пород и их смеси.

Зеленую массу применяют при производстве репелентов садовых вредите-

лей, против грызунов и зайцев в садах и питомниках.

188

Один из простых и доступных методов переработки древесно-растительных

отходов – метод компостирования их в штабелях на площадке (полевой метод).

Полевое компостирование в штабелях проводят в естественных условиях на спе-

циально отведенных площадках, размеры и технологическое оборудование кото-

рых оделяются составом и объемом отходов, подлежащих переработке. Схема

технологического процесса переработки древесно-растительных отходов компо-

стированием в штабелях на открытой площадке показана на рис. 2.19.

2.15. Переработка текстильных отходов

Текстильные отходы также разделяют на отходы производства и потребления.

Текстильные отходы производства – это отходы технологических процессов

производства волокон, нитей, тканей и швейных изделий.

Текстильные отходы потребления – это вышедшая из употребления одежда, ко-

торая в конечном итоге оказывается в городском мусоре (ТБО) и составляет 4…6 %.

Текстильные отходы производства по видам сырья подразделяют на три ос-

новные группы:

- текстильные отходы из натурального сырья (хлопковое волокно, льняное

волокно, шерсть, натуральный шелк);

- текстильные отходы из химического сырья (химические нити, искусствен-

ные и синтетические волокна);

Древесные отходы

Растительные отходы

Измельчение Измельчение

Внесение

минеральных

удобрений

Смешивание

добавок

Укладка в штабеля

Созревание

компоста

Аэрация

Подогрев

Увлажнение

Измерение

параметров

Просеивание

Складирование

готовой

продукции

Отсев

Выход продукции

Рис. 2.19. Технологический процесс переработки древесно-растительных отходов

189

- текстильные отходы из смешанного сырья (смеси на основе натуральных и

химических волокон).

В зависимости от дальнейшего использования отходы текстильной промыш-

ленности подразделяют на:

- прядомые, употребляемые в смеси с основным сырьем на выработку пряжи;

- ватные, перерабатываемые в смеси с основным сырьем в вату;

- валяльно-войлочные, перерабатываемые в нетканые текстильные материалы;

- непрядомые, используемые в виде весовых лоскутов тканей.

Текстильные отходы образуются на предприятиях текстильного производ-

ства на различных технологических стадиях.

На предприятиях хлопчатобумажной промышленности в процессе перера-

ботки хлопка, а также в прядильном, ткацком, отделочном и ватном производ-

ствах образуются хлопчатобумажные отходы, большую часть которых использу-

ют в собственном технологическом цикле.

Отходы промышленности по производству шерсти представляют собой

отходы, образующиеся при первичной обработке шерсти, изготовлении шерстя-

ной пряжи, шерстяных тканей, часть которых используют в собственном техно-

логическом цикле, а другую – как вторичное сырье.

В трикотажной промышленности образуются отходы при переработке

пряжи, изготовлении трикотажного полотна и изделий из него, большая часть ко-

торых используется как вторичное сырье.

В швейной промышленности отходы образуются в процессе подготовки

материалов и раскраивания деталей швейных изделий, представляющий собой

весовой лоскут тканей и используемый в качестве вторичного сырья для произ-

водства вторичных текстильных материалов.

Любая технология переработки текстильных отходов включает подготовку

вторичного текстильного сырья, состав операций которой зависит от источника

поступления сырья и его дальнейшего использования. Сырье поступающее от

населения проходит дезинфекцию, обеспыливание, сортировку, стирку или хим-

чистку, резку и разволокнение, а при подготовке вторичного текстильного сырья,

поступающего от производства такие операции как дезинфекция, обеспыливание,

стирка или химчистка, отпадают.

Большую часть текстильных отходов производства и потребления исполь-

зуют в качестве вторичного сырья при производстве нетканых материалов.

Технологический процесс производства нетканых материалов состоит из

четырех этапов:

- подготовка волокна (разволокнение, очистка, смешивание),

- формирование волокнистого холста,

- закрепление волокон в холсте,

- обработка полученного материала и его отделка.

Существует достаточно видов продукции, получаемой их текстильных отхо-

дов производства и потребления, – это утеплители различного назначения, кана-

ты, шнуры, шпагаты, мешочные ткани и другие изделия.

190

Продукция, изготавливаемая из отходов льняной промышленности, может

быть представлена холстопрошивными неткаными и иглопробивными неткаными

материалами.

Отходы шелковой промышленности используют для производства нетканых

материалов. Из отходов трикотажного производства изготавливают свыше 200

наименований изделий.

Получаемые нетканые материалы из отходов используют в швейной про-

мышленности в качестве утепляющего материала – ватина; в обувной промыш-

ленности – прокладок при производстве обуви и верха для домашней обуви; в

мебельной промышленности – настилочного материала при производстве мягкой

мебели; в строительстве – напольной выкладки, прокладочных и изоляционных

материалов и при выполнении других строительных работ.

2.15. Отходы кожи и их переработка

Кожевенные отходы разделяют на отходы кожевенно-обувного производства

и отходы потребления.

Отходы кожевенно-обувного производства – это остатки шкур, кожи, по-

луфабрикатов, материалов, образующихся в процессе переработки исходного ма-

териала. Отходы данного вида подразделяют на возвратные, используемые и не-

используемые непосредственно в данном производстве, безвозвратные.

Возвратные, используемые непосредственно в производстве – это отхо-

ды, которые может использовать само предприятие для изготовления продукции

основного или вспомогательного производства: недубленые отходы (мездра, кра-

евые участки шкуры и др.) и дубленые отходы (обрезь, лоскут и др.).

Возвратные, неиспользуемые в производстве, – это отходы, которые мо-

гут быть потреблены самим предприятием лишь в качестве топлива или реализо-

ваны на сторону: хромовая стружка, спилковая голевая обрезь, обрезь от кож для

низа обуви и другие отходы.

Безвозвратные – это отходы, которые не могут быть использованы при

данном состоянии техники и технологии, – технологические потери, связанные с

усушкой, улетучиванием, вымыванием водой белков в отходных стоках, раство-

рителей, других химических материалов, жиров, ушедших со сточными водами, и

др. материалов.

Кроме того, отходы кожевенно-обувного производства классифицируют

- по видам производства на отходы производства кожи и отходы производ-

ства обуви;

- по видам кожевенного сырья различают: отходы шкур крупного рогатого

скота, конских, верблюжьих, козьих и овечьих, свиных шкур и прочих видов ко-

жевенного сырья;

- по стадии образования различают: отходы недубленые и дубленые. Не-

дубленые отходы – отходы кожевенного сырья и полуфабриката, образующиеся

до операции дубления, например мездра, голевой спилок и др. Дубленые отходы

– отходы дубленого полуфабриката и готовых кож;