Оптико-механическая сортировка отходов: перспективы использования

Принцип работы линии оптико-механической сортировки материалов

В обычной практике различают ручную и автоматическую сортировку материалов. При ручной сортировке распознавание нужных материалов производится персоналом визуально, а отбор осуществляется вручную, хотя отдельные вспомогательные операции (подача материала на сортировочный конвейер, предварительный рассев по крупности) могут быть механизированы. Линии автоматической сортировки значительно облегчают ручной труд, однако распознавание интересующих компонентов, как правило, выполняется человеком. На линиях полностью автоматической сортировки материалов весь процесс сортировки отходов (идентификация отбираемых материалов и их выделение из общего потока) происходит без участия персонала. 


Как правило, в основе технологий автоматической сортировки лежит использование сенсоров оптического определения материалов путем облучения потока отходов излучением с определенной длиной волны и последующего спектрального анализа отраженного от поверхности материала излучения .

Технологические линии компании Titech GmbH (Германия) являются примером полностью автоматической сортировки материалов . Принцип работы оборудования показан на рис. 1.

 

Поступающий для сортировки материал 1 равномерно подается по транспортеру к области работы сенсоров 2. Технология основывается на облучении поверхности отходов либо светом c длиной волны, соответствующей видимому спектру (датчик VIS), либо светом c длиной волны в инфракрасном диапазоне, ближе к видимому спектру (датчик NIR). Технология VIS обеспечивает распознавание цвета облучаемого материала, технология NIR определяет химический состав. Распознавание производится с помощью сравнения спектра отраженного от поверхности отхода светового сигнала с уже имеющимся спектром в базе данных системы. 

В конце транспортера находится один или два пневмомодуля, снабженные рядом пневмодюз. После распознавания нужного для сортировки компонента через расчетное время открываются необходимые дюзы и распознанный компонент отстреливается из потока с помощью сжатого воздуха. Таким образом, из потока материалов можно выделить две или три фракции (при условии установки второго пневмомодуля) 3.

Чистота сортировки зависит не только от качественного определения материала, но и от точности приложения силы сжатого воздуха. 

Иными словами, если вектор силы будет проходить относительно далеко от центра масс элемента, то элемент не получит необходимой кинетической энергии поступательного движения по нужной для удаления траектории. В технологии Titech чистота сортировки обеспечивается высокой плотностью сканирования поверхности конвейера с материалом (320 тыс. точек в секунду). Такая плотность позволяет определить не только материал сканируемого объекта, но и занимаемую им площадь поверхности. Оборудование различает до 1 400 компонентов по виду, цвету и химическому составу. Технология эффективна как при «положительной», так и при «отрицательной» сортировке. 

Таким образом, датчики линий автоматической сортировки позволяют различать материалы по специфическому для каждого материала спектру излучения и тем самым выделять компоненты, которые зачастую визуально не отличаются друг от друга. В частности, возможна сортировка полимеров – выделение полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида и других пластиков, визуальное распознавание которых очень затруднено. Кроме того, линии автоматической сортировки материалов значительно превосходят ручной труд по производительности . 

Линии оптико-механической сортировки могут быть использованы для разделения различных материалов:

  • полезных ископаемых: благородных металлов (платины, золота), алмазов, угля, черных металлов, меди, минералов, шлаков, хвостов и т. п.;
  • пищевых продуктов: овощей, фруктов, сухофруктов, орехов, семян, морепродуктов, шелухи и очисток и т. п.;
  • товарных продуктов: пластиков, резины, древесины, медицинских препаратов, табака и т. п.;
  • отходов: как относительно мелких (ТБО, электронного шрота), так и крупногабаритных после предварительного измельчения (крупногабаритных и строительных отходов, старых автомобилей и т. п.).

Ширина рабочей зоны сканирования одной машины Titech в зависимости от типоразмера составляет от 600 до 2 800 мм, обеспечивая производительность от 14 до 130 т/ч. Общая производительность линии зависит от принятой компоновки оборудования и обычно ограничивается скоростью подающих конвейеров. 

Механическая сортировка отходов

Методы механической обработки отходов основаны на разных физических свойствах отдельных компонентов, находящихся в смешанном мусоре.

Для разделения отходов по размеру применяются различные методы грохочения. Смысл грохочения заключается в том, чтобы просеять мелкие части, которые не представляют собой вторичные материальные ресурсы.

Барабанный грохот

Самый известный агрегат – барабанных грохот/сепаратор. Разделение сырья происходит за счет того, что мелкие части проходят сквозь сита определенного размера. Существуют барабанные сепараторы с ситами различного размера. Это позволяет получат фракции не двух размеров, а нескольких.

Главный недостаток барабанного грохота – он засоряется пленочными материалами. Приходиться периодически вручную очищать барабан от пластиковой пленки.

Для разделения легких и тяжелых фракций используются другие машины. Например, для отделения пленки и бумаги применяются воздушные сепараторы. В них легкие материалы увлекаются сильным восходящим воздушным потоком, как пылесосом.

Дисковый грохот (сепаратор)

Дисковый грохот состоит из многочисленных параллельных валов, вращающихся в одном направлении. На каждом из этих валов установлены диски (звездочки или многоугольники), которые расположены так, чтобы диски на одном валу были расположены на середине между дисками на противоположном валу.

Валы и диски так расположены относительно друг друга, что образуют фиксированные пустоты, через которые проходит мелкий материал (например, разбитое стекло или песок), а негабаритный материал перемещается как дисками, так и серией вращающихся валов.

Дисковые грохоты недопустимо применять для  влажных и волокнистых материалов, т.к. они накручиваются на валы и диски, уменьшая просветы. Абразивные материалы (разбитое стекло или песок) могут изнашивать внешние поверхности валов и дисков и, таким образом, увеличивать промежутки.

Вибрационные грохоты

Вибрационные грохоты (сепараторы) работают также, как при просеивании муки через сито. Наклонная дека имеет каскады из пластин или стержней, на подобие гребешка. Вибрационные сепараторы часто применяются при сортировке нерудных материалов и строительного мусора. В отличие от барабанных грохотов эти сепараторы могут разделять влажные и слипшиеся материалы.


Некоторые конструкции вибрационных сепараторов позволяют сортировать материалы по плотности. Такие вибрационные грохоты применяются для отделения волокнистых материалов от твердых (кирпич, стекло и т.д.), металлов от пластиков и т.д..

Принцип действия баллистического сепаратора

Баллистические сепараторы работают похожим способом и позволяют отделят пленку и легкую упаковку от стекла, камней и металла. В отличие от вибрационных сепараторов баллистические позволяют разделять материал на три фракции: отсев, твердые куски 3D и легкие 2D.

Наклонная дека состоит из пластин. Пластины совершают колебательные движения в вертикальной и горизонтальной плоскости. Материал при этом слегка подбрасывается вверх. Твердые объемные куски (камни, стекло, банки, бутылки и т.д.) скатываются вниз, а легкие плоские (этикетки, бумага, картон, пленка) движутся вверх. Вниз просыпается мелочь (отсев).

Что можно сдать на переработку

В пунктах раздельного сбора мусора и приёма вторсырья принимают бумагу и картон, пластик, металл, стекло и батарейки. Причём для каждого вида отходов существуют отдельные требования.

Например, как металлическую тару можно сдать алюминиевые банки, неокрашенную алюминиевую фольгу, жестяные банки и мелкий бытовой металлолом. Флаконы из-под аэрозолей на пунктах сбора не возьмут. При этом все ёмкости надо освободить от остатков пищи, снять крышки, а алюминиевые банки рекомендуют смять.

Стеклянной тарой считаются бутылки, банки и битое стекло. Её также надо очистить от пищевых остатков и снять крышки.

Бумажные отходы — это газеты, книги, картонные коробки, журналы и упаковочная бумага. Не идут на переработку кассовые чеки и транспортные карты, одноразовая посуда, поддоны из-под яиц, салфетки и туалетная бумага. Чтобы сдать макулатуру, от неё надо отделить гофрокартон, снять скрепки, скобы, скотч, полиэтиленовые подложки.

Что касается пластика, можно сдать только отходы с маркировками PET1 или HDPE2. Это могут быть бутылки из-под воды и других напитков, упаковки от косметических, моющих и чистящих средств. Не принимают бутылки из-под растительного масла, пластиковые пакеты, пенопласт и изделия с другими маркировками. Пластик надо освободить от содержимого, смять и снять крышки с банок.

Отработанные люминесцентные лампы рекомендуют, прежде чем сдать, упаковать в картон. Их бесплатно принимают в жилищных организациях — ДЕЗах, РЭУ или ЖЭКах.

Чтобы избавиться от старых батареек, специально готовиться не нужно. В пунктах приёма их собирают в пластиковые контейнеры и отправляют на специальную площадку компании, где они хранятся в сухих пластиковых бочках.

Одноразовый мир

Отдельной главой в переработке мусора идёт пластик. Всего выделяют семь видов пластика.

«Первое – это пластик, из которого изготавливают бутылки для воды, реже одноразовые стаканы, 2 и 4 – из этого пластика производят бутылки для шампуней, бытовой химии, крышки для бутылок, пакеты, 5 – это пищевой пластик, из которого часто изготавливают одноразовую посуду, 6 – из этого вида пластика тоже часто делают одноразовую посуду, она более тонкая и на ощупь шуршит и 7 – это смешанный пластик, производитель может при такой маркировке использовать любой вид пластика. Из всех семи видов перерабатывают в Казахстане только 1, 2, 4, 5. Причём пластик 5-й маркировки в Нур-Султане чаще всего не принимают, в Алматы несколько пунктов приёма, здесь же и его переработка», – говорит гражданский активист.

Евгений Мухамеджанов – гражданский активист, основатель проекта ECO Network / Фото из личного архива

«Немного для понимания, что производят из пластика. Пластик первой маркировки перерабатывается в городе Шымкент, там был построен крупный завод, на котором из бутылок изготавливают нейлоновые нити. Из них в разных странах производят майки, кофты, наполнители для подушек. Пластик 2, 4 и 5 принимает в переработку завод Zeta, лаборатория дизайнерских идей Rocket plastic. Есть ещё несколько заводов, которые предпочитают не пиариться. Из этого вида пластика изготавливают вёдра, тазики, совки, скамейки, столешницы. Словом, всё, для чего подходит этот материал», – рассказывает Евгений.

Он объясняет, почему не принимают в переработку пластик маркировки 3, 6 и 7. Это не пищевой пластик, он не подходит для производства вышеперечисленных изделий. И советует те виды продуктов, в которых можно снизить число вредной для экологии упаковки:

  • яйца – вы можете приходить в магазин со своей кареткой для яиц и просить складывать в неё, так не будете создавать новый мусор, каретки от яиц чаще всего не перерабатывают;
  • салаты в кулинарии – лучше всего приходить со своей многоразовой тарой, многие крупные супермаркеты готовы к этой комбинации;
  • фрукты и овощи – тут всё просто, приносите с собой пакетики и складывайте в них фрукты и овощи;
  • крупы – часто мы покупаем крупы, уже упакованные по 400-900 граммов. На многих упаковках вы можете найти маркировку пластика 5, значит, их примут в переработку. Но лучше прийти со своими пакетами и купить сразу 2-3 килограмма в них, а можно и 300 граммов, при этом не создать ни грамма отходов;
  • пакеты – часто поднимается вопрос о запрете пакетов, на самом деле вопрос не в самих пакетах, а их одноразовом использовании. Берите с собой 10-15 пакетов в магазин и складывайте в них все покупки (а потом снова приходите с ними же), можете заменить на экосумки (шопперы);
  • шампуни, бытовая химия – за рубежом уже давно существуют магазины, где можно прийти со своей тарой и купить шампунь и бытовую химию. У нас уже появляются такие, нужно искать;
  • зубная паста – тут, конечно, не найти изящный выход. Совет один: используйте её как можно меньше, достаточно нанести на щётку пасты размером с гороховое зёрнышко, так вам одного тюбика хватит очень надолго.

Обращение с медотходами

Поскольку медотходы всех классов опасности представляют собой серьезную угрозу для экологии и людей, при любом контакте с ними должны соблюдаться правила. Правила, регулирующие все действия с медотходами, указаны в СанПиН 2.1.7.728-99. Перед тем как вывезти медицинские отходы на полигон, их обеззараживают. Эта необходимость объясняется возможной зараженностью отработок бактериями.

Существующие классы отходов были установлены в зависимости от степени их вредности. Отнесение мусора к определенному уровню способствует правильному обращению с этим типом отработанных веществ.

Медицинские отходы должны пройти следующие этапы:

  • Сбор всех веществ внутри учреждения.
  • Транспортировка мусора в хранилище, а также его временное хранение в пределах учреждения.
  • Обеззараживание отработок. Также есть необходимость дезинфицировать и многоразовые инструменты. Для этого используют пакеты для стерилизации инструментов.
  • Вывоз отработанных материалов с территории медучреждения.
  • Уничтожение или захоронение.

Правильный сбор мусора помогают осуществить специальные правила. К примеру, каждой категории отработок присвоен свой цвет, поэтому их собирают в контейнеры соответствующего цвета.

Для облегчения процесса сбора и сортировки утильсырья используют пакеты таких цветов:

  • Белый – А
  • Желтый – Б
  • Красный – В
  • Черный – Г

Транспортировка также производится согласно правилам. Вывоз отработок сферы здравоохранения должен выполняться специальными службами, которые имеют лицензию на такой вид деятельности. Они выполняют сбор и вывоз мусора в места их утилизации, учитывая группы отходов по положению СанПиН.


Учитывая факт, что медицинский мусор является угрозой возникновения и распространения болезней населения, проблема связанная с их утилизацией стоит остро во многих странах мира

Во избежание несчастных случаев необходимо принимать во внимание правила обращения с данными материалами. Все категории медицинских отходов заслуживают грамотного отношения с ними

Плюсы и минусы ведения подобного бизнеса

Переработка мусора прибыльное дело, имеющее свои плюсы и минусы, список которых предоставлен ниже:

Плюсы:

  • Оформить подобный род деятельности очень легко. Многие государства проявляют особый интерес к этой проблеме и потому, открытие собственного дела не вызовет никаких трудностей.
  • Благодаря высокой рентабельности бизнеса, все затраты окупятся в первые годы после налаживания производства. Загрязнений в мире много и от открытия одного предприятия их не станет меньше, нужно понимать это и не прекращать попытки по налаживанию эффективного процесса переработки.
  • Подобный бизнес будет приносить высокий доход. Крупные предприятия приносят до 30 миллиардов рублей в год.

Большой доход обусловлен потребностью в данной сфере

Минусы:

  • Этот пункт относится прежде всего к России. Из-за отсутствия раздельного сбора отходов возникает проблема переработки. Большинство заводов автоматизировано, но система не может безошибочно сортировать мусор, поэтому извлечение вторичного сырья происходит лишь из 25% от общей массы отходов. Для увеличения количества перерабатываемых материалов нужно использовать ручной труд, а это создает не только дополнительные расходы, но и вынуждает работодателя идти на определенные риски.
  • Утилизация некоторых компонентов требует высоких затрат на первых этапах открытия бизнеса.

Таким образом, можно прийти к выводу, что Россия нуждается в срочном пересмотре своего отношения к проблеме чрезмерного скопления отходов. Если наполнение свалок будет происходить в том же темпе, то уже через несколько лет может произойти непоправимое загрязнение окружающей среды, которое окажет огромное влияние на жизнь каждого жителя России и, возможно, планеты.

Приём сортированного мусора

На сайте recyclemap.ru можно найти пункты приёма мусора в том месте, где вы живёте. Укажите свой город или точный адрес, выберите категорию отходов (например, только лампочки или бумага) и смотрите расположение пункта.

Если вы хотите организовать сортировку мусора в своём дворе, зайдите на мусорраздельно.рф (проект «Люди вместе – мусор раздельно») и мойэкодвор.рф (общероссийский проект «ЭкоДвор»).

Там вы получите полезные рекомендации о том, как привлечь жителей вашего района или города к проблеме мусора и как общаться с управляющей компанией, чтобы добиться появления сортировочных дворовых баков.

С чего начать?

Уменьшить количество выбрасываемого мусора можно прямо сейчас. Это значит, что, покупая продукты и другие товары, можно легко отказаться от полиэтиленовых пакетов в пользу многоразовых экосумок и рюкзаков. Это новый уровень комфорта без пакетов, убеждены они.

Мусор можно и нужно сортировать у себя на кухне / Фото с сайта tausolutions.kz

«Можно отказаться от всего одноразового, использовать многоразовые бутылочки для воды, еду носить в многоразовом пищевом контейнере. Из продуктов лучше не покупать много лишнего, скоропортящегося. А если купили, будьте добры, используйте или поделитесь с кем-нибудь. На упаковке всех товаров есть маркировка, по ней можно определить, перерабатывается ли тара. Например, организация KWR принимает белое прозрачное стекло и не принимает окрашенное. Значит, выбирая сок в магазине, лучше взять тот, что в прозрачной белой бутылке», – советует Жанар Самбетова.

Её коллега Евгений задаёт читателям вопрос: нужно ли иметь 45 контейнеров, как у японцев, или фасовать сухое от мокрого, как это делают в некоторых странах?

Дома для начала мусор можно разделить на три части:

  • электронный мусор;
  • на переработку;
  • всё остальное.

Электронного мусора, как правило мало, соответственно, много места он не займёт. Туда же можно сложить нерабочие батарейки, сломанную технику и прочее.

На переработку – завести отдельную коробку, куда будете складывать бумагу, пластик, стекло и алюминий. Пластиковые бутылки и алюминиевые баночки лучше спрессовать, так они займут меньше места. Если этикетка отделяется легко, можно отделить. Если нет, то не обязательно. Тару нужно сдавать чистой, лучше её ополоснуть сразу после употребления, так вам будет легче. Слишком грязная и жирная тара отмывается не сразу, это несёт затраты по времени, расход воды и загрязнение сточных вод. Иногда такую тару целесообразнее выкинуть в общий мусор, без фанатизма. Чем меньше используете одноразовую посуду, тем лучше.

Всё остальное – нужно стремиться к минимизации отходов, которые будут вывозиться на мусорный полигон. После сортировки количество мусора уменьшается в три раза, и это не предел, заверяюи экологи. Есть сторонники ecolifestyle, приближающие количество своего мусора к нулю. Всё начинается с разумного потребления. Чтобы не выбрасывать, просто не покупайте лишнее.

Макулатура должна уходить в ведро без жирных разводов, остатков еды, желательно убрать все скрепки, скобы, файлы и обложки. В переработку из бумажного точно возьмут всю писчую бумагу, газеты, журналы, тетради, книги, упаковки от лекарств и чаёв, коробки. И не возьмут ламинированную бумагу, салфетки, в том числе влажные, чеки, деньги. Пластик нужно помыть, желательно высушить, то же самое сделать со стеклянной тарой. В переработку возьмут белое прозрачное стекло (бутылки от боржоми, банки, стаканы, графины). Не возьмут цветное стекло. Алюминиевые банки от пива и энергетиков все без исключения подходят для переработки.

Термическая переработка мусора

Под термической переработкой подразумеваются несколько способов:

  • сжигание;
  • низкотемпературный пиролиз;
  • плазменная обработка (высокотемпературный пиролиз).

Метод простого сжигания отходов является наиболее распространенным и одним из самых дешевых методов борьбы с мусором. Именно при сжигании утилизируются большие объемы мусора, а образуемая зола занимает меньшее пространство, не подвергается процессам гниения и не выделяет в атмосферу вредные газы. Она не токсична и не требует специально оборудованных мест для захоронения.

Главное, в этом методе то, что при сжигании мусора выделяется большое количество тепловой энергии, которую в последнее время научились использовать для автономной работы предприятий, занимающихся сжиганием мусора. А ее излишки перенаправляются на городские станции, что позволяет обеспечить электроэнергией и теплом целые районы.

Недостаток этого метода заключается в том, что при горении, кроме безопасных компонентов, образуется насыщенный ядовитыми веществами дым, который создает плотную завесу над поверхностью земли и приводит к существенному нарушению озонового слоя атмосферы, способствуя его утончению и образованию озоновых дыр.


Способы конверсии

В прессе все отходы принято называть вторичным сырьем. Это неточная терминология. Не все отбросы можно повторно пустить в дело. Есть отдельные группы мусора, которые целесообразнее использовать для получения тепловой энергии. Их следует называть вторичным энергетическим сырьем.

К вторичному сырью следует относить только те материалы, которые можно после переработки пустить в оборот. Например, макулатуру нельзя после переработки использовать для изготовления туалетной бумаги или производства книг, а вот для создания экологически чистой упаковки она подходит.

Естественная переработка

Речь идет о компостировании. Этот метод используется очень давно. Выглядит он следующим образом: выкапывается большой котлован, в который сбрасывается преимущество органический мусор. Сверху захоронение закрывается землей. После разложения отходов их снова откапывают и используют полученный компост в сельскохозяйственных нуждах.

Этот метод не так давно был модифицирован. Инженеры спроектировали установки, позволяющие подогревать мусор, находящийся под землей. Избыточная температура повышает скорость разложения и увеличивает выделение биологического газа. Последний можно собирать и успешно использовать в качестве топлива.

По всему миру возникают компании, которые активно производят мобильные станции для переработки биологических отходов. Их продукция находит применение в сельском хозяйстве и коттеджных поселках. А вот для больших городских поселений они не подходят, так как обслуживание оборудования нерентабельно.

Термическое дожигание

Под этим способом подразумевается утилизация твердых отходов. Он отлично подходит для обезвреживания опасной органики, которая может находиться на твердом мусоре. После обработки огнем полученные отходы захораниваются или утилизируются.

Термическое дожигание позволяет получать электричество и тепло, которое обычно пускают для обслуживания утилизационного предприятия. Последние устраивают рядом с большим мусорными полигонами возле крупных городов.

Термическая утилизация может быть прямой и пиролизной. В первом случае предприятие получает полезную тепловую энергию, используемую для обогрева в системе отопления. Во втором случае на заводе можно получить жидкое и газообразное топливо.

К сожалению, безопасной для окружающей среды работу такого завода назвать нельзя. Он выбрасывает в атмосферу огромное количество вредных веществ. Применяемые фильтры неспособны радикально изменить негативное воздействие на окружающую природу.

Для сжигания медицинских отходов используются особые печи, оснащенные специальными системами очистки газов.

Плазменная утилизация

Эта технология считается самой перспективной. Утилизация проходит в 3 этапа:

  • Поступившие на завод отходы тщательно перемалываются и попадают под пресс, где превращаются в гранулы. При необходимости сырье проходит дополнительную сушку.
  • Полученная масса отправляется в топку, где под воздействием потока плазмы она превращается в газ.
  • Чтобы полученный газ сразу не вспыхивал, в реактор добавляется окислитель.

Полученный продукт очень похож на природный газ, но его энергетическая ценность значительно ниже. Его закачивают в специальные емкости и отправляют потребителю. Он служит неплохим топливом для турбин, котлов обогрева и электрогенераторов.

Этот способ переработки уже завоевал популярность в США и Канаде. В Европе эта технология только начинает внедряться, но в планах ее повсеместное использование. В Россию такое оборудование не поставляется.

Магнитные сепараторы (железоотделители)

Магнитные черные металлы (консервные банки) довольно легко отделяются с помощью магнитов. Магниты бывают постоянные и электромагниты. Постоянные магниты с высокой коэрцитивной силой (неодимовые, самариевые и др.) получаются дороже электромагнитов. Зато им не требуется электрическая энергия.

Распространение получили магнитные сепараторы трех типов, а именно: магнитный барабан, магнитный шкив и магнитный конвейер.

Эффективность магнитного разделения зависит от толщины слоя отходов на конвейере, а также размера и формы немагнитных материалов. Когда материалы имеют сильно развитую поверхность (картон, скомканная бумага и т.д.) при магнитной сепарации имеет место “ложный съем” немагнитного материала в месте с магнитным. Наиболее эффективно ложных съемов можно избежать с помощью магнитных барабанов. Они устроены подобно магнитным шкивам, однако не связаны непосредственно с конвейером.


С этим читают