В связи с возрастающими требованиями к охране окружающей среды и увеличением количества накапливающихся отходов в отечественной и зарубежной практике получают распространение механизированные методы их переработки на специальных заводах. Оборудование заводов предназначено для создания оптимальных условий обезвреживания и компостирования отходов, создания и поддержания необходимого воздушного, влажностного и температурного режимов и оптимального для соответствующих условий слоя отходов. Основным оборудованием мусороперерабатывающего завода является биотермическая емкость, в которой осуществляются обезвреживание и переработка отходов (горизонтальный вращающийся барабан, многоэтажные башни, камеры со сплошными или сетчатыми стенками и т.п.).

Для создания лучших условий компостирования применяются различные способы подготовки отходов или их сочетания: магнитная сепарация, просеивание для разделения по крупности и измельчение. В ходе процесса осуществляют подачу воздуха, подсушку или увлажнение отходов. В некоторых установках извлечение металла и операции по обогащению компоста производят после процесса компостирования в конце технологической линии.

В нашей стране для биотермического обезвреживания используется схема с вращающимися горизонтальными барабанами. Результаты научных исследований отдела санитарной очистки городов Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова были положены в основу проектирования ряда мусороперерабатывающих заводов. Первым из них является завод механизированной переработки бытовых отходов в компост управления «Спецтранс» в Санкт-Петербурге (МПБО), который вступил в эксплуатацию в 1970 г. Годовая производительность завода (по данным на 1979 г.) составляет 111 тыс. т, или 480 тыс. м³; при этом выход компоста 81 тыс. т. Завод (первая очередь) оснащен тремя горизонтальными вращающимися биобарабанами диаметром 4 м, длиной 60 м и вместимостью 750 м³ каждый (рис. 3.6).

В общих чертах схему мусороперерабатывающего завода можно представить в следующем виде. Завод имеет оборудование для трех технологических этапов, обеспечивающих законченный цикл обезвреживания ТБО:

1) приема и предварительной подготовки отходов;

2) собственно биотермического процесса обезвреживания и компостирования;

3) обработки компоста.

Оборудование для приема и предварительной подготовки отходов (см. рис. 3.6) включает приемный бункер 3, питатели 5, транспортеры, магнитные сепараторы 6. Собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования происходит в горизонтальных вращающихся биобарабанах 11.

Оборудование для обработки компоста состоит из контрольного грохота 14, магнитного сепаратора 6, дробильного оборудования для измельчения балласта 15. На заводе предусматривается также склад готовой продукции (площадка дозревания компоста) 16, оборудование для взвешивания поступающих отходов 4 и отпускаемого компоста и мойка для мусоровозов.

Примерная технологическая линия мусороперерабатывающего завода следующая. Прибывающие на завод мусоровозы 2 разгружаются в приемный бункер 3. Применяются две схемы разгрузки приемного бункера; разгрузка пластинчатым питателем 5, являющимся непосредственно основанием бункера, и разгрузка грейферным краном 1, передающим материал в небольшой промежуточный бункер-накопитель 3. По второй схеме работает Санкт-Петербургский завод. Далее отходы подаются транспортером в биобарабан 11. Над транспортером располагается магнитный сепаратор. Горизонтальный вращающийся биобарабан 11 является основным технологическим оборудованием современных отечественных мусороперерабатывающих заводов.

Из барабана 11 материал перегружается в цилиндрический контрольный грохот 14. Крупный отсев проходит через магнитный сепаратор 10 и уходит в отход в виде балластных включений. Прошедший через грохот материал также проходит магнитную сепарацию и подается в дробилку для доизмельчения. Дробленый материал направляется на склад готовой продукции 16. Количество технологических линий зависит от производительности завода.

В эксплуатации находятся биобарабаны Волжского завода цементного машиностроения «Волгоцеммаш» диаметром 4 м и длиной 36 м (КМ-101), а также диаметром 4 м и длиной 60 (М-102 и КМ-102А). Более широкое распространение получает барабан КМ-102А.

Биобарабан представляет собой металлический цельносварной корпус, опирающийся бандажами на роликовые опоры и приводимый во вращение электроприводом через зубчатый венец. Корпус установлен на опорах с уклоном в сторону выхода материала. Загрузка отходов производится через окно загрузочной головки. Перемещению материала по длине барабана способствуют вращение корпуса, специальные лопатки по всей длине корпуса и уклон его в сторону выхода материала. Оборудование завода должно обеспечить все необходимые условия для нормального протекания и контроля процесса обезвреживания и переработки отходов, т.е. перемешивание, измельчение и аэрацию перерабатываемой массы.

Измельчение отходов в биобарабане происходит за счет истирания пищевых отходов и бумаги при вращении барабана. Специалисты полагают, что необходимое истирание отходов достигается, когда барабан совершает 1 800…2 000 оборотов.

Барабан вращается в двух режимах. При загрузке и выгрузке частота вращения 1,14…1,49 об/мин обеспечивается двумя электродвигателями мощностью по 125 кВт, после загрузки для нормального протекания биотермического процесса, сопровождающегося саморазогреванием компостируемой массы, необходимо ворошение, способствующее аэрации, что обеспечивается вращением на малой частоте вращения не более 0,3 об/мин. Аэрация должна осуществляться подачей в толщу отходов воздуха с температурой не ниже 15 °С, что обеспечивает необходимое соотношение содержания кислорода и углекислого газа в компостируемой массе.

В зависимости от длительности переработки и содержания пищевых отходов количество подаваемого в барабан воздуха может составить 200…500 м³/сут на 1 т/сут загружаемых отходов. В оптимальных условиях барабан должен быть заполнен на ²/з объема. В зависимости от размера и числа биобарабанов мусороперерабатывающий завод будет иметь производительность, указанную в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Технико-эксплуатационные показатели мусороперерабатывающих заводов России

Считается, что при строительстве заводов производительностью менее 100 тыс. т/г. (450 тыс. м³) резко ухудшаются технико-экономические показатели, поэтому заводы меньшей производительности могут быть построены только при специальном технико-экономическом обосновании.