خط إعادة تدوير النفايات الصلبة البلدية (MSW): تحويل النفايات المختلطة إلى وقود بديل (RDF) ومعادن وبوليمرات قابلة لإعادة التدوير

نُشر في «الأخبار والرؤى» · «حلول إعادة التدوير»

بقلم Henan Jiacui Intelligent Equipment Co., Ltd.

تُعد النفايات الصلبة البلدية أصعب المواد الخام في صناعة إعادة التدوير. فهي تصل في حالة مختلطة ورطبة وملوثة وغير متجانسة — حيث تضم النفايات المنزلية، والتغليفات التجارية، والمنسوجات، والمواد العضوية، والأنقاض غير النشطة، وبعض المعادن من حين لآخر، كلها في الشاحنة نفسها. ولا يمكن لآلة واحدة معالجتها. وما ينجح في ذلك هو خط مرحلي: تؤدي كل وحدة مهمة مادية واحدة، ويصبح ناتج إحدى الوحدات مدخلاً للوحدة التالية.

تستعرض هذه المقالة كيفية تكوين خط إعادة تدوير النفايات الصلبة البلدية (MSW) الحديث فعليًّا، وما تقدمه كل مرحلة، وفئات الآلات المستخدمة — بما في ذلك المكان الذي تتناسب فيه آلات التقطيع الثقيلة ذات المحورين الخاصة بنا ضمن مسار العملية. ويتبع وصف العملية الوارد أدناه التصميم المقبول عمومًا والمستخدم في المحطات البلدية في جميع أنحاء العالم: الاستلام والقياس، والتقطيع الأولي، والغربلة، والتقطيع الثانوي، والفصل حسب نوع المادة.

المرحلة الأولى — الاستلام، والقياس، وفتح الأكياس

يتم وزن النفايات عند دخولها ثم تُسكب في خزان استقبال. ويقوم مغذي ذو صفيحة أو ناقل سلسلي بتحكم تدفق النفايات بمعدل محدد، وهو أمر أكثر أهمية مما يبدو: فالآلات التقطيع الموجودة في المراحل اللاحقة تُصنف حسب الحجم في الساعة، وأي زيادة مفاجئة غير متحكم فيها ستؤدي إلى تشغيل آلية الحماية من الحمل الزائد. أ آلة فتح الأكياس ذات الدوارين عادةً ما يتم تركيبه هنا لفصل أكياس القمامة دون تكسير الزجاج، بحيث يبقى الزجاج على شكل قطع أكبر ويمكن فرزه بدلاً من أن يلوث الجزء الخفيف.

المرحلة الثانية — التخفيض الأولي للحجم (التقطيع عالي الأداء)

هذه هي المرحلة الأساسية. أ آلة تمزيق ثنائية المحور منخفضة السرعة وعالية العزم تقوم بقص الأغراض الضخمة والكبيرة الحجم — مثل الأثاث، والمراتب، والبراميل، والمنصات النقالة، والأجهزة المنزلية — إلى أجزاء خشنة تتواجد عادةً في 150–300 ملم النطاق. وتكمن الفكرة في السرعة المنخفضة: حيث يقوم عمودان يدوران في اتجاهين متعاكسين ومزودان بشفرات معقوفة بإمساك المادة وتمزيقها، بدلاً من ضربها. ويؤدي ذلك إلى توليد عزم دوران عالٍ عند عدد دورات منخفض في الدقيقة، وهو ما يمكّن الآلة من استيعاب المواد التي من شأنها تدمير مطحنة المطرقة عالية السرعة.

بالنسبة للاستخدامات البلدية، يجب أن تكون آلة التقطيع ذات حجم كبير، لأن النفايات الصلبة البلدية مادة كاشطة ولا يمكن التنبؤ بطبيعتها. إن الطراز 1500 هل هذه هي الوحدة التي تُحدد عادةً في هذا الموضع: أ 1,500 × 1,050 ملم غرفة العمل، مزدوجة 75 كيلوواط محركات الدفع، قطر 550 مم الشفرات في M6V سبيكة عند 50 ملم السماكة، أ Ø245 مم العمود الرئيسي المثبت على 22240 محامل أسطوانية كروية، و ZSY400 علبة التروس. يبلغ الوزن الإجمالي المركب حوالي 15 طن — الكتلة التي تكتسب أهمية عندما يتضمن الخرسانة والصلب.

عندما يكون تيار النفايات أخف وزنًا — حيث يغلب عليه التغليف التجاري بدلاً من الأغراض المنزلية الضخمة — فإن الطراز 1000 أو الطراز 1200 عادةً ما يكون ذلك كافياً ويقلل من تكلفة رأس المال ومساحة الأرضية. إن الطراز 1200 تدير 1,200 × 800 ملم غرفة مزدوجة 45 كيلوواط محركات مزودة بـ قطر 400 مم الشفرات.

المرحلة 3 — الفرز والتقشير العضوي

أ غربال دوار متعدد الطبقات (غربال دوار) تستقبل الجزء المقطّع بشكل خشن وتقوم بفصله حسب الحجم. أما التدفق السفلي الناعم — الذي يتألف من المواد العضوية القابلة للتعفن والرمل وحبيبات الزجاج المكسور — فيترسب ويتم توجيهه إلى عملية التسميد أو الهضم اللاهوائي. أما التدفق ذو الحجم الزائد، الذي أصبح الآن يتألف في الغالب من مواد التغليف الجافة، فينتقل إلى المرحلة التالية. ويُعد الغربلة في هذه المرحلة هي ما يحمي آلة التقطيع الدقيقة في المرحلة التالية: فالجزيئات العضوية الدقيقة كاشطة ورطبة وذات قيمة منخفضة، وإزالتها مبكرًا تقلل بشكل كبير من التآكل.

المرحلة الرابعة — عملية التكسير الثانوية لـ RDF

لإنتاج الوقود المشتق من النفايات (RDF / SRF)، يجب تحويل المواد الخفيفة — مثل البلاستيك والمنسوجات والورق والخشب — إلى مادة متجانسة 30–50 ملم حبيبات أو كريات مناسبة للحقن في فرن الأسمنت أو غلاية تحويل النفايات إلى طاقة. وهذه الآلة تختلف عن آلة التقطيع الأولية: وهي آلة تمزيق أحادية المحور مزودة بغربال معاير، حيث يتم قص المادة بواسطة سكين مضاد ثابت ولا يتم تفريغ سوى ما يمر عبر فتحات الغربال. وبالتالي، فإن حجم الغربال يحدد حجم المخرجات بدقة، وهو بالضبط ما تتطلبه مواصفات الوقود.

عادةً ما تبلغ القيمة الحرارية الدنيا لغاز RDF الناتج عن هذه الطريقة حوالي 18–22 ميجا جول/كجم (حوالي 4,300–5,250 كيلو كالوري/كجم)، ولهذا السبب يقبله منتجو الأسمنت كبديل جزئي للفحم. ولا يعتمد تحقيق هذا الرقم على آلة التقطيع بقدر ما يعتمد على مدى فعالية إزالة الجزء العضوي الرطب في المرحلة الثالثة — فالرطوبة هي أكبر عدو للقيمة الحرارية.

المرحلة 5 — الفصل حسب نوع المادة

وبعد تحديد حجم التيار، يتم استخلاص الفصائل القيّمة من خلال أربعة مبادئ فيزيائية راسخة، وهي:

• الفصل المغناطيسي. تعمل المغناطيسات المعلقة ذاتية التنظيف على رفع العلب الفولاذية الحديدية والحديد الإنشائي باستمرار من الحزام. وهذا يحمي المعدات الموجودة في المراحل اللاحقة من العملية، كما يساهم في استرداد القيمة.
• الفصل بالتيارات الدوامة (ECS). يُحدث الدوار المغناطيسي المتناوب عالي السرعة (الذي تتراوح سرعته عادةً بين 2,500 و3,000 دورة في الدقيقة) تيارات دوامية في المعادن غير الحديدية، مما يولد قوة تنافر تدفع علب الألومنيوم وشظايا النحاس بعيدًا عن التيار الخامل.
• تصنيف الهواء (تغير اتجاه الرياح). يعمل الهواء عالي السرعة على تجسيد طبقة المواد في غرفة متعرجة؛ حيث تُرفع الأغشية الرقيقة والورق والرغوة إلى جهاز فاصل حلزوني، بينما تسقط المواد الخاملة الثقيلة بفعل الجاذبية.
• الفرز البصري باستخدام الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR). تقوم الكاميرات الفائقة الطيفية بتحديد البصمة الطيفية لكل من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي بروبيلين (PP) والبولي ستيرين (PS)، بينما تقوم مشعبات الفوهات الهوائية بطرد البوليمرات المحددة. وعادةً ما تتجاوز خطوط الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) المضبوطة بدقة نقاء بنسبة 95% في تدفقات البوليمر الأحادي.

يتم استخدام روبوتات «الالتقاط والوضع» الموجهة بالذكاء الاصطناعي بشكل متزايد في عمليات مراقبة الجودة النهائية، بمعدل يتراوح عادةً بين 80 و100 عملية التقاط في الدقيقة. وهي تمثل تحسينًا وليس بديلاً — حيث لا يزال الفرز بالجملة يتم باستخدام المغناطيس، والتيارات الدوامة، والهواء، والتقنيات البصرية.

تحديد حجم الخط: نقطة انطلاق عملية

عادةً ما تشير الأرقام المنشورة عن المحطات البلدية إلى معدلات الإنتاج في 20–50 طن/ساعة نطاق لخط متكامل ومتقدم. وبدلاً من البدء برقم يمثل السعة، نوصي بالبدء بثلاثة أسئلة:

• ما الذي تحتوي عليه النفايات؟ إن تيار النفايات الذي يغلب عليه التغليف ينتج كمية من النفايات القابلة لإعادة التدوير (RDF) أكبر بكثير من ذلك الذي يغلب عليه أنقاض البناء.
• إلى أين يذهب الناتج؟ إذا كان العميل هو فرن الأسمنت، فإن حجم الوقود المشتق من النفايات (RDF) وقيمته الحرارية هما اللذان يحددان المواصفات. أما إذا كان العميل هو منشأة استعادة المواد، فإن نقاء البوليمر يكون أكثر أهمية.
• ما هو نطاق الترخيص؟ تحدد القواعد المتعلقة بالروائح والغبار والضوضاء مدى الحاجة إلى غرف العزل، والتهوية ذات الضغط السلبي، والترشيح باستخدام مرشحات أكياس في المصنع.

المرافق، والانبعاثات، ومتطلبات الموقع

لا يقتصر عمل خط الخدمة البلدية على الآلات فحسب. فهناك ثلاثة أنظمة دعم لا غنى عنها في معظم المناطق الإدارية:

• التهوية بالضغط السلبي وإزالة الغبار. تُحافظ قاعات التفريغ، وحاويات التروميل، ونقاط نقل الناقلات على ضغط سلبي، ويتم شفط الهواء منها عبر مرشحات كيسية تعمل بنظام النفاث النبضي، وغالبًا ما تُستخدم معها أجهزة تنقية بالتنقيط الحيوي والكربون المنشط للتحكم في الروائح.
• تيار كهربائي ثلاثي الأطوار مُصمم ليتناسب مع تيار التشغيل الأقصى. تتسبب المحركات المزدوجة بقدرة 75 كيلوواط في حدوث تيار انطلاق كبير؛ لذا يجب تحديد لوحة التوزيع الخاصة بالموقع أو محول مخصص لها أثناء عملية الشراء، وليس بعد التسليم.
• احتياطات السلامة من الحرائق والانفجارات. تؤدي عملية التقطيع إلى توليد الغبار وقد تؤدي إلى توليد شرارات؛ لذا فإن الخطوط المغلقة التي تتعامل مع مادة RDF الجافة تتطلب أنظمة للكشف عن الشرارات وإخمادها.

الأسئلة الشائعة

ما هو حجم محطة معالجة النفايات الصلبة البلدية التي يمكن لآلة تمزيق واحدة أن تدعمها؟

عادةً ما تشكل آلة التقطيع الثقيلة ذات المحورين المرحلة الأولية لخط الإنتاج الذي تتراوح سعته بين 20 و50 طنًا في الساعة. أما عند السعات التي تقل عن 10 أطنان في الساعة تقريبًا، فإن استخدام وحدة أصغر حجمًا مثل الطراز 800 يكون أكثر اقتصادية؛ أما في المنشآت التي تتجاوز سعتها 50 طنًا في الساعة، فغالبًا ما يتم تشغيل آلتَي تقطيع أوليتين بالتوازي لضمان استمرارية التشغيل أثناء أعمال الصيانة.

هل يمكن لآلة تقطيع واحدة معالجة كل من النفايات الضخمة والمواد التغليفية؟

يمكن ذلك من الناحية الميكانيكية، لكن سماكة الشفرة تمثل حلًا وسطًا. فالشفرات السميكة (50 مم) قادرة على معالجة النفايات الضخمة التي تحتوي على معادن مخفية؛ أما الشفرات الأرق (20–30 مم) فتقطع مواد التغليف بشكل أدق وتستهلك طاقة أقل. إذا كانت النفايات الواردة مختلطة بالفعل، فاختر الشفرة الأكثر سماكة وتقبل بنتيجة أكثر خشونة، أو قم بتركيب مرحلتين.

ما هي نسبة النفايات الواردة التي تتحول فعليًّا إلى وقود مشتق من النفايات (RDF)؟

يعتمد ذلك كليًّا على تكوين المادة وعلى مدى فعالية فصل الجزء العضوي الرطب. ففي التدفقات التي تحتوي على كميات كبيرة من مواد التغليف، قد يتجاوز الجزء الخفيف الموجه إلى عملية تحضير الوقود البديل (RDF) نصف كتلة المدخلات؛ أما في التدفقات التي يغلب عليها نفايات الطعام والأنقاض، فقد تقل هذه النسبة بكثير عن الربع. ولا توجد طريقة موثوقة للتنبؤ بذلك سوى تحليل عينة تمثيلية.

هل توفرون المجموعة الكاملة أم آلات التقطيع فقط؟

تقوم شركة Jiacui بتصنيع معدات تقليل الحجم — مثل آلات التقطيع ثنائية المحور، وآلات التقطيع أحادية المحور، وآلات الطحن — التي تشكل جوهر المرحلتين 2 و4. ونعمل مع الموردين الذين يختارهم العميل لتوفير معدات الغربلة والمعدات المغناطيسية ومعدات التيار الدوامي والمعدات البصرية ومعدات النقل، ونوفر الرسومات التوضيحية اللازمة لدمجها مع بعضها.

الخطوة التالية

إذا كنت بصدد تحديد نطاق خط معالجة النفايات الصلبة البلدية (MSW)، فإن الوثيقة الأكثر فائدة التي يمكنك إرسالها إلينا هي تحليل تركيبة النفايات الخاصة بك، إلى جانب معدل الإنتاج المستهدف ووصف للمكان الذي سيتم بيع المنتج النهائي فيه. وبناءً على هذه العناصر الثلاثة، يمكننا تحديد طراز آلة التقطيع الأولية ومواصفات الشفرات وتكوين نظام الدفع، بالإضافة إلى تقديم رسومات التخطيط ومتطلبات الطاقة. اتصل بنا للحصول على استشارة بشأن المشروع.