Баллистическая сепарация может справиться со старыми свалками
Из 500 000 свалок бытовых и промышленных отходов в ЕС более 10 000 находятся в районах, уже находящихся под угрозой затопления. Ясно, что подход «ничего не делать» - не лучший сценарий управления свалками для таких участков.
31 августа этого года завершился четырехлетний проект, финансируемый ЕС, по изучению возможности извлечения материалов, энергии и земли с этих участков.
Запущенный еще в 2016 году четырехлетний исследовательский проект NEW-MINE, возглавляемый KU Leuven Institute for Sustainable Metals and Minerals, был направлен на изучение возможностей усовершенствованной разработки полигонов. Совместно с партнерами по проекту, включая немецкого производителя оборудования для вторичной переработки, STADLER, ученые изучили потенциал восстановления материалов для вторичной переработки с закрытых свалок, а также топлива, полученного из отходов, при этом восстанавливая все ценные земли для повторного использования.
В своем недавно опубликованном отчете проект NEW-MINE объясняет, что самым современным подходом к работе со старыми свалками в настоящее время является «последующий уход за свалками», который включает сбор и обработку свалочного газа и фильтрата, а также передовые методы, такие как целенаправленное орошение. Это влечет за собой текущие расходы, которые должны покрываться за счет начислений, полученных от сборов за пользование свалкой в течение эксплуатации объекта. Однако для многих старых свалок не было начислений за последующий уход за свалками, что приводит к сценарию «ничего не делать».
Около 90% закрытых свалок в Европе являются антисанитарными, что было еще до принятия Директивы ЕС о свалках от 1999 года. Эти старые свалки, как правило, заполнены твердыми бытовыми отходами и часто не имеют каких-либо технологий защиты окружающей среды. Чтобы избежать будущих проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем, многие из этих свалок вскоре потребуют дорогостоящих мер по рекультивации. В некоторых случаях загрязненные участки возникли в результате захоронения ТБО, которые потенциально могли бы быть переработаны. Затраты на «классические рекультивации свалок» в ЕС-28 составляют от 100 миллиардов евро до 1 триллиона евро.
Проект NEW MINE был основан на предпосылке, что, хотя ситуация может показаться мрачной, он представляет прекрасную возможность для комбинированной стратегии восстановления ресурсов. Усовершенствованная разработка полигонов (ELFM) потенциально может предоставить решение, которое может значительно снизить будущие затраты на рекультивацию и вернуть ценные земли, одновременно добывая ценные ресурсы.
Почти как добыча полезных ископаемых
Проект получил финансирование от Рамочной программы ЕС по исследованиям и инновациям Horizon 2020 Европейского союза, в нем участвуют восемь европейских университетов, а также STADLER и другие компании из частного сектора. Пятнадцати аспирантам было поручено исследовать новые технологии и протестировать их в четырех технических рабочих пакетах, которые следуют подходу цепочки создания стоимости.
От «Инновационного исследования полигонов и механической обработки» до «Солнечного / плазменного / гибридного термохимического преобразования» и «Передового вторичного использования». В четвертом рабочем пакете применяются многокритериальные методы оценки для сравнения комбинированных методов восстановления / восстановления ресурсов, то есть ELFM, с подходами «ничего не делать», «классической рекультивацией» и «классической разработкой полигонов с (совместным сжиганием)».
В идее разработки старых свалок нет ничего нового. Эта концепция обсуждалась в течение многих лет, но технические и экономические препятствия мешали ее широкому распространению.
При классической разработке старых свалок основное внимание уделяется сокращению объема отходов, например, за счет сжигания и восстановления земель, в то время как производство вторичного сырья в целом ограничено. В проекте NEW-MINE ученые следовали подходу ELFM, направленному на максимальное извлечение ресурсов. Вместо сжигания легкой фракции производится топливо из отходов (RDF), которое термически преобразуется в синтетический газ и остеклованный шлак. Синтез-газ можно дополнительно переработать для получения метана или водорода, а остеклованный шлак можно использовать для производства цемента и строительных материалов.
Механическое ноу-хау STADLER
Зная, что задача успешной сортировки материалов, добытых на старых свалках, в значительной степени выиграет от знаний и опыта частного сектора, RWTH Aachen University, один из партнеров проекта, пригласил STADLER принять участие.
Компания сыграла важную роль в первом рабочем пакете, посвященном механической обработке. Основная цель состояла в том, чтобы определить способы улучшения качества фракций для производства RDF, который имеет множество применений. Другой важной целью было исследование использования мелкой фракции (<20 мм), которая составляет более 50% отходов при разработке обычных полигонов и в настоящее время не используется. Проект показал, что при дальнейшем механическом разделении мелкой фракции можно получить песок для использования в качестве заполнителя в строительном секторе. Легкая фракция также может быть использована в термо-химических процессах.
Компания STADLER также внесла свой вклад в Программу обучения, связанную с проектом, с курсом «Автоматизированная технология сортировки сложных отходов», который был проведен во время второго сетевого мероприятия NEW-MINE для 15 участвующих докторов наук.
Около 2% материалов, представляющих собой металлы, можно переработать. Есть примерно 8% пластмасс для получения энергии. Около 50% инертно и бесполезно для материального восстановления. Материала для восстановления в итоге оказалось около 10%. Еще 20% можно было бы использовать для строительства, но 70%, похоже, представляют собой довольно грязный материал, и в настоящее время его нужно снова захоронить.
С юридической точки зрения сортировка усложнялась тем, что было невозможно перевезти материал на сортировочные станции за пределами предприятия. Поэтому компания STADLER установила механическую сортировочную систему на временном бетонном основании на полигоне.
Баллистическая сепарация
Теоретические исследования механической обработки были опробованы в реальных условиях на полигоне Mont-Saint-Guibert в Бельгии. Отходы полигона были раскопаны и переработаны.
Баллистический сепаратор STT6000 был использован на первом этапе механической обработки для извлечения RDF и других извлекаемых материалов, таких как металлы и инертные материалы. Машина разделила полученные продукты на три фракции - мелочь, объемную фракцию и плоскую фракцию (потенциальный RDF) - которые затем обрабатывались отдельно, чтобы исследовать возможности дальнейшей переработки.
Это также позволило сортировать отходы свалки до их первоначального размера без измельчения, избегая потери мелких частиц в мелкой фракции, что требует меньшего количества шагов. Кроме того, большая производительность баллистического STT 6000 (150 т / ч, в зависимости от плотности материала) сделала его весьма интересным, поскольку количество отходов, захороненных на свалках, значительно, а общая производительность механической обработки низка по сравнению с мощностью выемки.
Непрерывная механическая очистка полигона является чрезвычайно сложной задачей, поскольку высокое содержание воды приводит к задержкам в технологической цепочке и снижает производительность оборудования. Особенно это касается мелких фракций.
Баллистический сепаратор STADLER преодолел этие проблемы, продемонстрировав, что он может работать в этих сложных условиях, и подтвердил осуществимость проекта.
Испытания показали, что возможен новый подход к рекультивации тела свалкки с разделением на три фракции. Это сокращает износ и экономит энергию по сравнению со стандартными процессами с комбинацией измельчителя и грохота.
Тем не менее, подобная рекультивация свалок не окупается с коммерческой точки зрения. Однако, если свалка расположена недалеко от мегаполиса, где цены на землю очень высоки, это может стать экономическим обоснованием.