Réduction de la taille des déchets solides municipaux

Jun 17, 2022 15 zhaodongao

La réduction de la taille est définie comme des opérations ou des processus qui réduisent la taille des matériaux affluents par division en deux ou plusieurs sous-unités. La réduction de la taille des déchets solides municipaux (souvent appelée déchiquetage, broyage ou pulvérisation) est un nouveau concept, et une grande partie de la technologie a été empruntée à l'industrie minière et au concassage des roches. Étant donné que les déchets solides sont un mélange hétérogène (contrairement à la roche), une grande partie de la technologie n'est pas directement transférable ; et la réduction de la taille des déchets solides n'a pas toujours été efficace ; cependant, à mesure que davantage de systèmes de gestion des déchets solides ont été construits, la technologie de réduction de la taille des déchets solides a été considérablement avancée.

Plus de 2,01 milliards de tonnes de déchets solides municipaux sont produits chaque année dans le monde. Les terrains propices à l'élimination à proximité des zones urbaines où la majeure partie des déchets solides sont générés deviennent rares et coûteux. Le brûlage à ciel ouvert et les décharges à ciel ouvert ont été interdits dans de nombreuses régions en raison de la pollution et des risques pour la santé. L'incinération devient de plus en plus coûteuse en raison des équipements sophistiqués de contrôle de la pollution nécessaires pour répondre aux normes acceptables de qualité de l'air et de l'eau. L'accent mis actuellement sur la gestion des déchets solides s'est donc concentré à la fois sur l'élimination de cette grande quantité de matériaux et sur son utilisation en tant que ressource nationale. Étant donné que les quantités de déchets solides produits chaque année sont si importantes, les coûts d'investissement relativement élevés des équipements de traitement mécanique peuvent être amortis sur de gros tonnages, et par conséquent le coût des processus tels que le déchiquetage est devenu compétitif par rapport aux autres options de gestion des déchets solides. Cela a permis au broyage de devenir une partie intégrante des systèmes d'élimination et de récupération des ressources.

Le déchiquetage en tant que partie intégrante d'un système d'élimination

Les déchets solides municipaux ont généralement une densité apparente faible mais non uniforme. La réduction de taille augmente l'homogénéité et la densité apparente. Le processus de réduction de la taille produit une plus petite gamme de tailles de particules et mélange soigneusement les déchets solides. Le résultat net est que les déchets peuvent être facilement compactés à une densité uniforme, et les vides formés par les articles volumineux sont éliminés. Le degré de réduction de volume peut varier en fonction du traitement final des déchets ; cependant, les mesures d'enfouissement ont indiqué que les déchets déchiquetés placés dans une décharge et compactés d'une manière similaire aux déchets non déchiquetés peuvent voir leur densité effective augmentée de 25 à 60 % par rapport à celle des déchets solides non déchiquetés, selon qu'une couverture quotidienne est requise ou non.

Déchets solides municipauxDéchets solides municipaux

C'est la réduction en vrac et le mélange des déchets qui confèrent à la réduction de la taille son potentiel le plus prometteur pour une application immédiate dans la technologie d'élimination des déchets. Les déchets solides qui ont été déchiquetés et compactés ont moins de vides que les déchets non déchiquetés, n'ont pas d'odeur désagréable lorsqu'ils sont correctement compactés, n'attirent pas la vermine et ont été utilisés dans une décharge sans couverture quotidienne de sol. C'est en raison de ces avantages qu'un site d'élimination des déchets solides usinés a tendance à être plus vendable au grand public qu'un site d'élimination terrestre standard.

Le broyage peut également s'inscrire dans une autre variante du système d'élimination, à savoir l'élimination au sol précédée d'une incinération. Les broyeurs sont parfois utilisés pour réduire les déchets volumineux afin qu'ils puissent être introduits dans la chambre de combustion de l'incinérateur et traités avec les déchets non broyés. De plus, il existe de nouvelles conceptions de chambres de combustion d'incinérateurs, telles que des lits fluidisés, des brûleurs à épandage et des brûleurs à suspension, qui nécessitent des déchets solides déchiquetés pour certaines caractéristiques d'alimentation, ainsi que des caractéristiques de combustion rapide.

Le déchiquetage a également été utilisé conjointement avec la mise en balles de déchets solides. Les balles se sont avérées maintenir une densité relativement élevée, après le liage par fil, avec un effort de compactage relativement faible par rapport à une presse à balles de type ferraille utilisant des déchets non traités et sans liage par fil. Si les conditions du marché le justifient, des fractions des déchets broyés (par exemple, des combustibles légers, des matériaux ferreux, etc.) peuvent être séparées avant d'être mises en balles pour être éliminées.

Le déchiquetage en tant que partie intégrante d'un système de récupération des ressources

Comme indiqué dans le paragraphe précédent, l'élimination des déchets solides et la valorisation des ressources ne sont ni mutuellement exclusives, ni indépendantes. Un nombre croissant de communautés se tournent vers la récupération des ressources pour servir non seulement de moyen de conservation des ressources mais aussi de moyen de réduire le volume de déchets solides à éliminer. Le déchiquetage est une étape de traitement qui sert à la fois à la récupération et à l'élimination des ressources.

Il existe essentiellement deux formes de récupération des ressources qui sont instituées dans les communautés aujourd'hui. La première forme est la récupération de matériaux tels que le verre, le papier ou les métaux. L'autre est la récupération d'énergie, par exemple par pyrolyse (chauffage avec de l'oxygène limité pour produire des sous-produits chimiques à valeur combustible) ou par combustion directe de la partie combustible léger des déchets solides dans les chaudières des centrales électriques avec des combustibles fossiles. De nombreuses variantes des deux formes de récupération des ressources sont facilitées par ou nécessitent directement des déchets solides déchiquetés comme matériau d'entrée. Les raisons en sont :

1. Facilité de manipulation : 

Par rapport aux déchets solides non traités, les déchets solides déchiquetés ont une gamme de granulométrie plus petite, une densité plus uniforme et un mélange plus homogène5, ce qui leur permet d'être facilement manipulés et traités par des équipements mécaniques. Les processus mécaniques et chimiques utilisés par la plupart des systèmes de récupération nécessitent la séparation de divers composants. Cette séparation est plus facile et plus efficace lorsque la plage granulométrique est maîtrisée. Les opérations de tri telles que le criblage, la classification par air et la séparation magnétique peuvent être optimisées en ce qui concerne les besoins en énergie et l'efficacité de la séparation en déchiquetant les déchets selon des plages de granulométrie désignées. Le déchiquetage doit être considéré comme un élément de "service" du système, c'est-à-dire qu'il ne détermine pas quels sont les paramètres de fonctionnement du système ; il ajuste simplement les caractéristiques physiques des déchets solides pour optimiser l'efficacité du système.

2. Amélioration des caractéristiques de combustion : 

Pour les systèmes de récupération d'énergie tels que celui utilisé par l'installation d'Union Electric à St. Louis, Missouri, le déchiquetage a un double objectif. Comme indiqué ci-dessus, il améliore les caractéristiques de manipulation et de séparation pour le tri en une fraction combustible légère et une fraction lourde principalement inorganique. La fraction lourde, à son tour, peut être encore séparée en métaux ferreux, non ferreux et en fractions de verre. La fraction combustible légère du matériau déchiqueté peut être alimentée pneumatiquement par les chaudières à charbon tangentiellement utilisées par Union Electric. Une fois à l'intérieur de la chaudière, les particules de déchets solides sont brûlées en suspension. Étant donné que ces particules sont relativement petites (généralement 1,5 pouces ou moins), les chances de combustion complète des déchets sont améliorées pendant le temps relativement court pendant lequel les déchets sont en suspension. De même, pour certaines formes d'incinérateurs à récupération de chaleur, tels que les fours à lit fluidisé ou les fours à épandage, les petites tailles de particules peuvent augmenter la surface des déchets solides pour de meilleures caractéristiques de transfert de chaleur. Il convient de souligner, cependant, que pour de nombreux incinérateurs à grille standard, les déchets broyés sont en fait préjudiciables à une combustion complète, car un lit de combustible trop dense est formé pour permettre une combustion complète et un mélange avec l'air de traitement.

La granulométrie de sortie est normalement spécifiée en termes de granulométrie "nominale" produite par un broyeur. La taille nominale des particules est généralement désignée comme un pourcentage minimum en poids de déchets passant une taille de tamis donnée, comme 80 ou 90 % passant un tamis à mailles carrées de trois pouces.

L'étape la plus importante dans la conception d'une installation de réduction de la taille des déchets solides consiste à déterminer les fonctions que l'installation est censée remplir dans le système de gestion des déchets solides. Cela implique de déterminer quelle entrée le destructeur recevra et quelle sortie il est censé fournir. Des deux - entrée et sortie - une définition exacte des exigences de sortie est la plus critique, car les exigences de sortie déterminent les spécifications de performance de l'installation de réduction de taille - capacité en tonnes par heure, taille des particules de sortie, composition, etc. La taille des particules de sortie requise dépendra de ce que sera la prochaine étape du système de gestion des déchets solides. Par exemple, si l'élimination sur le sol est la prochaine étape, une taille de particule nominale de trois ou quatre pouces peut être spécifiée comme sortie requise du broyeur. Pour la dérivation des déchets solides combustibles pour l'application de la centrale électrique, une taille nominale de particules de 1,5 pouces peut être spécifiée. Pour une telle application, un déchiquetage en plusieurs étapes pourrait être justifié, c'est-à-dire que le déchiquetage du premier étage produirait une taille de particule nominale de quatre pouces dans le but d'une séparation en une fraction lourde et une fraction de combustible léger. Cette fraction de combustible léger passerait à son tour par un broyeur de deuxième étage avec une taille nominale de particules de sortie de 1,5 pouces pour alimenter une chaudière. Ce déchiquetage en plusieurs étapes produirait une puissance de déchiquetage globale et des économies de maintenance en ne réduisant pas la fraction lourde plus petite que nécessaire. De même, d'autres systèmes de gestion des déchets solides définiront les exigences de taille des particules lorsque le déchiquetage doit être utilisé. Ces exigences en matière de taille de particules doivent être soigneusement notées pour éviter un déchiquetage trop grossier qui pourrait nuire au reste du système ou pour éviter un déchiquetage trop fin qui pourrait nuire au système et augmenter inutilement la puissance, la maintenance et d'autres coûts d'exploitation.

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