Техника на полигоне ТКО
Условия работы оператора техники на полигоне твердых коммунальных отходов (ТКО) вряд ли можно назвать привлекательными. Не каждый может привыкнуть к постоянному неприятному запаху, который дополняется пылью и грязью. Вид окружающего ландшафта, состоящего из залежей мусора, тоже не радует. Оператору много времени приходится проводить в кабине, при этом рабочие операции довольно однообразны. Тем не менее с помощью новых технологий управлять современным тяжелым оборудованием для полигонов, которое создается по принципу «всё для оператора», значительно легче, чем, к примеру, пять или десять лет назад. В просторных кабинах с регулируемыми сиденьями обеспечиваются более комфортные условия на рабочем месте оператора. Цветные дисплеи отображают основные рабочие параметры. В комфортных условиях с низким уровнем шума оператор не так сильно утомляется и допускает меньше ошибок.
Почему это важно? Работа на мусорном полигоне помимо специальной подготовки требует особой внимательности. Нужно постоянно отслеживать, где находятся другие машины и есть ли поблизости персонал, чтобы избежать нештатных ситуаций. Кроме того, необходимо иметь представление о графике поступления и интенсивности потоков отходов, периодах пиковых нагрузок, а также досконально знать устройство полигона, рельеф местности и маршруты движения мусоровозов. Оператор должен иметь хорошую зрительно-моторную координацию и быстро оценивать глубину слоя отходов, чтобы успешно выполнять свою работу.
Все меньше остается полигонов в непосредственной близости к городам – их, как бомжей, «выселяют за 101-й километр». Огромный объем бытовых отходов вывозят из городов магистральные мультилифты с прицепами. Такие «дальнобойные» машины некомфортно чувствуют себя на полигоне. Это и понятно: задачи на трассе и на полигоне разные, поэтому и требования к машинам тоже различаются. На полигонах ТКО в основном нет шоссейных дорог, и машины производят разгрузку прямо на рабочей карте. Здесь требуется повышенная проходимость: высоко расположенная кабина, большой клиренс и угол въезда, высокое передаточное число главной передачи, межосевая и межколесная блокировки, чтобы не заглохнуть и плавно, без пробуксовки трогаться с места, а то и полный привод. Понятно, что это не про трассовые автомобили… Поэтому, чтобы их не ломать и не напрягать, рачительные хозяева используют для полигонов отдельную технику. На специальных площадках происходит разгрузка магистральных автопоездов, и затем сменные кузова на рабочую карту полигона везет и разгружает полигонный мультилифт.
Специалисты группы компаний KROMANN спроектировали такие машины. Базовыми выбрали полноприводные шасси 6х6 КАМАЗ-43118, -65111, -65205 с колесной базой от 4100 до 4600 мм и шасси 8х4 КАМАЗ-6540 и -65201. Из широкой гаммы крюковых погрузчиков KROMANN тщательно подобрали модели крюков, имеющие запас грузоподъемности, рабочую длину и кинематику работы, позволяющую работать в составе автомобиля с поступающими на полигон сменными кузовами различной длины, объема и массы. Каждый автомобиль для полигона спроектирован с учетом повышенных нагрузок, требований по устойчивости и проходимости.
Вот примеры мультилифтов KROMANN для полигонов.
Мультилифт на шасси КАМАЗ-6522 6х6 с увеличенной до 4600 мм колесной базой и двигателем Cummins 400 л.с. оборудован крюковым погрузчиком тяжелой серии KROMANN L22S.58.6; мультилифт КАМАЗ-43118 6х6 с колесной базой 4100 мм оборудован крюковым погрузчиком ML16A.50.6; мультилифт КАМАЗ-65111 6х6 с колесной базой 4100 мм оборудован крюковым погрузчиком ML18S.50.6; мультилифт КАМАЗ-65201 8х4.
Машины для первичной обработки отходов, такие как гусеничные бульдозеры и уплотнители, необходимы для выполнения ежедневной текущей работы в соответствии с нормативными требованиями. Гусеничные бульдозеры используются для распределения отходов по рабочей поверхности ячейки, а также для их предварительного уплотнения. Мусор должен быть распределен тонким слоем толщиной не более 60 см, потому что чем тоньше слой, тем легче его уплотнить. Тонкие слои улучшают дробящее действие уплотнителя и позволяют увеличить скорость движения машины за счет снижения сопротивления движению компактора. На тонких слоях компоненты машины меньше изнашиваются, что в итоге ведет к снижению затрат на техническое обслуживание, сокращению времени простоя и меньшему расходу топлива. С другой стороны, учитывая неоднородность отходов, уплотнять слой менее 30 см нецелесообразно.
Достижение высокой степени уплотнения отходов имеет основополагающее значение для управления современным полигоном ТКО. Хорошее уплотнение позволяет максимально увеличить отдачу от инвестиций в инфраструктуру, повышает безопасность, обеспечивая устойчивую поверхность, на которой работают машины и персонал. Для достижения максимальной плотности требуется определенное количество проходов уплотнителя. Это обычно 3–4 прохода, при этом за полный проход принимаются два прохода, вперед и назад. После 4–5 проходов показатели обычно не улучшаются, поэтому дальнейшее уплотнение неэффективно с точки зрения экономики.
Повышенное содержание влаги в отходах положительно влияет на процесс уплотнения, но надо помнить, что дополнительное увлажнение приведет к увеличению объема загрязненного фильтрата в будущем. По мнению специалистов, наиболее эффективна слаженная совместная работа бульдозеров и уплотнителей. Гусеничный погрузчик может использоваться для сортировки отходов, обслуживания подъездных дорог, выемки большого количества грунта и равномерного распределения грунтовых покрытий. Особенно актуален этот тип машин для полигонов, рассчитанных на ежедневный прием 500 т отходов и менее.
Гусеничные бульдозеры Dressta мод. TD-20M LA (масса 28 т, мощность двигателя 128 кВт) используются на полигонах для подготовки участка под закладку мусора, создания подъездных путей, а также для распределения и предварительного уплотнения отходов. Благодаря различным опциям эти машины адаптируются для работы на любых полигонах. Полусферический или сферический отвал с решетками позволяет захватить большой объем отходов. При работе со сферическим отвалом, имеющим большую массу, требуется использование дополнительного противовеса, который обеспечивает весовой баланс машины. Dressta также предлагает бульдозер TD-20M LGP LA с низким давлением на грунт с шириной башмака 864 мм и прямым отвалом с решеткой для мусора.
Версия погрузчика Dressta серии 534 LA массой 20,8 т со стальными колесами, с двигателем Cummins мощностью 169 кВт используется для уплотнения отходов. Машина оснащена защитными устройствами, отличается усиленной конструкцией и модифицированной кабиной, демонстрирует высокую производительность при работе с отходами.
Универсальный бульдозер Caterpillar для работы с отходами мод. Cat D9T WH представляет собой тяжелую (масса 50 т), маневренную машину для распределения и уплотнения отходов, оборудованную двигателем C18 ACERT мощностью 306 кВт. Эта модель приспособлена для точного профилирования грунтовой поверхности после засыпки. Для работы на полигоне на бульдозер установлены дополнительные элементы защиты: боковые крышки пазов радиатора, перфорированные защитные панели двигателя, шумоизолированные щитки на днище рамы, защита сальников бортовых редукторов, щитки направляющих колес, щитки сальников оси качания, защита гидробака системы рабочего оборудования и топливного бака, щиток трубопроводов гидроцилиндра наклона. Пол платформы оператора с быстросъемными панелями облегчает регулярную очистку.
В конструкцию выхлопной системы включены изолированные защитные экраны с металлическими кожухами для выпускных коллекторов и впускные патрубки для подачи воздуха в турбокомпрессор и глушитель. В центробежном фильтре предварительной очистки воздуха двигателя за счет вращения крыльчатки, приводимой в действие потоком воздуха, мусор распределяется на периферии и выдувается наружу. Вентилируемый генератор высокой мощности обеспечивает дополнительное питание для вспомогательного электрооборудования. Воздуховод предотвращает попадание мусора в генератор.
Для увеличения производительности при работе с отходами бульдозер D9T WH можно также оснастить специальным отвалом с высокой решеткой в верхней части, чтобы мусор не пересыпался на капот, угловыми передними и задними отбойными брусьями, башмаками гусеничных лент с трапецеидальными отверстиями, через которые мусор выталкивается ведущим колесом наружу. Бульдозер D9T WH оснащен электрогидравлическим дифференциальным рулевым управлением, позволяющим постоянно сохранять тягу на обеих гусеницах при поворотах. Встроенная электронная 3D-система регулирования уклона использует спутниковую технологию глобальной навигационной системы GNSS для предоставления оператору информации о положении ножа относительно проектной плоскости с точностью до 1 см и местоположении машины, которая отображается на цветном дисплее в кабине оператора.
Для работы с отходами Caterpillar предлагает три модели гусеничных погрузчиков: 953K WH, 963K WH и 973D WH. Самая тяжелая машина 973D WH массой 29 555 кг и мощностью 196 кВт имеет набор защитных элементов сальников бортовых редукторов, передних направляющих колес, трубопроводов гидроцилиндров и гидрораспределителя. Конструкцию дополняют усиленный бампер, защита радиатора и ветрового стекла. Погрузчик 973D WH имеет гидростатический привод с бесступенчатой регулировкой скорости машины до 11 км/ч и может оснащаться ковшами двух типов с решетками (объем 4,9 и 4,6 м3) и рыхлителем.
Уплотнители Cat 816K (25 809 кг), 826K (40 917 кг) и 836K (55 927 кг) подойдут для полигонов, принимающих различные объемы отходов. Компактор 826K может работать в экономичном режиме с автоматическим переключением передач и ограничением максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. Это позволяет оптимизировать производительность и уменьшить расход топлива. Один рычаг (система Cat STIC), сочетающий в себе функции выбора направления движения, переключения передач и изменения угла поворота управляемых колес, позволяет легко маневрировать на тяжелой машине рядом с мусоровозами, самосвалами и бульдозерами.
Кроме того, оператор может применить режим уменьшения оборотов двигателя, который активируется левой педалью управления. Трансмиссия состоит из планетарной коробки передач с переключением под нагрузкой и гидротрансформатора с муфтой блокировки. Уплотнители Cat комплектуются системой Cat COMPACT с дисплеем, на котором отображаются в реальном времени 3D-карта поверхности, степень уплотнения и число проходов. Эта технология среди прочего помогает операторам избегать работы со слишком толстыми слоями отходов. Обучение оператора работе с системой занимает всего около двух часов.
Компакторы для полигонов финской компании TANA с жесткой конструкцией рамы и двумя широкими вальцами разработаны, чтобы обеспечивать более широкий охват поверхности ячейки полигона за один проход. Кроме того, из-под рабочих органов выбрасывается меньше мусора по сравнению с четырехколесными машинами. Компактор TANA, как и большинство подобных машин, разделен на две части: переднюю с отвалом и заднюю, где расположен двигатель. Рабочее место оператора находится в передней части в отличие от большинства традиционных машин. Это позволяет сбалансировать массу и открывает оператору хороший обзор отвала. Некоторые операторы отмечают, что управлять машиной с жесткой рамой и двумя широкими вальцами комфортнее, чем четырехколесным компактором, потому что первая устойчивее и ее не так качает при работе на полигоне. Кроме того, жесткая рама обеспечивает постоянный дорожный просвет размером 890 мм, а схема с двумя вальцами позволяет уменьшить их диаметр и соответственно увеличить частоту вращения для более эффективного дробления мусора без риска снижения проходимости. Линейка уплотнителей TANA включает пять моделей с гидростатическим приводом, начиная с E260 массой 26 т и заканчивая E520 массой 52 т.
Компания BOMAG предлагает самый большой в отрасли ряд уплотнителей мусора, 12 моделей массой от 24 до 55 т, которые производятся в Германии. Отличительной особенностью компакторов BOMAG являются колеса Premium с полигональными уплотняющими сегментами и наваренными коваными зубьями. Такой дизайн позволяет производить измельчение материала и уплотнение с помощью зубьев, а также дополнительное уплотнение с помощью полигональных сегментов. Колеса Premium легко справляются со строительным мусором, например могут дробить куски железобетона. Передние и задние скребки на каждом колесе предназначены для очистки налипшего мусора, обеспечения максимального проникновения кулачков в слой отходов, чтобы сжать больше материала в единице объема. Шарнир с болтовым соединением обеспечивает качание полурам на 15° в двух направлениях и поддерживает колеса в постоянном контакте с мусором, обеспечивая перепад колес до 90 см.
Уплотнители BOMAG полностью охватывают полосу за два прохода. Передние и задние колеса установлены со смещением колеи, поэтому после двух проходов неуплотненных участков не остается. Применение гидростатического привода позволяет снизить расход топлива и увеличить силу тяги. Каждое колесо имеет индивидуальный привод, что обеспечивает хорошую проходимость. Дефлектор с режущей кромкой у основания каждого колеса служит для предотвращения наматывания проводов и проволоки. Днище рамы уплотнителей BOMAG имеет герметичную конструкцию для защиты двигателя и трансмиссии, поэтому попадание мусора внутрь исключено. Воздухозаборник двигателя поднят высоко над капотом, чтобы всасывать максимально чистый воздух.
Звукоизолированная кабина оператора защищена от вибрации. Чтобы пыль не попадала в кабину, нагнетается избыточное давление. Вертикальная форма решетки на бульдозерном отвале помогает улучшить обзор. По мере износа ножи отвала можно переворачивать и менять местами. BOMAG предлагает несколько типов отвалов для различного применения. Также возможна поставка моделей с погрузочным ковшом, которые могут использоваться на полигоне не только как компактор, но и как фронтальный погрузчик.
В широкой линейке уплотняющей техники XCMG, крупнейшего производителя из КНР, представлены три модели компакторов ТКО XH233J, XH263J и XH283J эксплуатационной массой 23, 26 и 28 т и с шириной уплотнения 3710 мм для двух «старших» моделей. Четырехколесные уплотнители с кулачками конической формы оборудованы гидромеханической трансмиссией с переключением передач под нагрузкой и двигателем Shangchai SC9DK260G3 мощностью 192 кВт. Отвал высотой 2000 мм с верхней решеткой позволяет перемещать большой объем мусора. В кабине со встроенным кондиционером и устройством очистки поступающего воздуха с ионизацией оператор чувствует себя комфортно. Семидюймовый ЖК-монитор и две герметичные камеры в задней части капота и в верхней части кабины облегчают обзор и обеспечивают безопасность при движении. Система гидравлики оснащена приоритетным клапаном рулевого управления. Из особенностей можно отметить централизованную систему смазки и систему орошения рабочих органов. Максимальная скорость машин – 10,7 км/ч.
Завод «Дорожных машин» (г. Рыбинск) предлагает две модели уплотняющих машин для полигонов, ;UM-25 (26 т) и UM-38 (39 т) с гидростатическим приводом. Оба компактора с жесткой рамой (с поворотом на 40° в обе стороны) выполнены по схеме «с одним передним вальцом и двумя задними, перекрывающими след от переднего», и оборудованы двигателями ЯМЗ мощностью 300 и 400 л.с. соответственно. В качестве опции предусмотрена комплектация обеих машин двигателями Cummins. За один проход в зависимости от модели уплотняется 3300 или 4000 мм ширины ячейки и не требуется двойных проходов, что значительно повышает эффективность работы уплотнителя. Эксплуатирующие компании отмечают высокую проходимость и устойчивость компакторов UM по сравнению с аналогами. Из особенностей можно выделить насосную станцию с аксиально-поршневыми гидронасосами Bosch Rexroth c автоматическим регулированием и отдельно расположенный радиатор охлаждения гидросистемы, оснащенный автономным вентилятором. Компакторы UM имеют броневую защиту двигателя и трансмиссии, гидроцилиндров отвала. Кроме того, предусмотрена защита узлов и агрегатов от проникновения в них пыли, влаги, мусора и шлака, а также очистка межкулачкового пространства вальцов от налипших отходов. Для минимизации нагрузки на оператора при проектировании кабины и рабочего места учтены требования заказчиков: реализовано простое и эргономичное управление, вибрационные и шумовые нагрузки минимальные, а температурный режим в кабине оптимальный за счет применения системы кондиционирования воздуха.
Эффективность работы любого компактора можно повысить, если вместо стандартных кулачков, установленных производителем, использовать специализированный комплект кулачков для конкретного применения, например, для работы на склонах или для измельчения специфических материалов. Кулачки M-Trax Diamond английской компании Macpactor, которая обладает 40-летним опытом в этой сфере, предназначены для максимального разрушения материалов, устранения бокового скольжения и улучшения поверхностной обработки. При погружении в слой каждый кулачок разбивает отходы тремя способами благодаря своей уникальной конструкции. Это значительно уменьшает размер частиц отходов и увеличивает степень уплотнения.
Литые кулачки M-Trax Diamond из сплава с высоким содержанием хрома отличаются высокой стойкостью к износу, а также большой массой. Они доступны в вариантах с высотой 18, 20 и 24 см и добавляют к массе машины от 2500 до 3500 кг, что улучшает характеристики компактора. Вариант кулачков Multi-Directional Diamond обеспечивает немного меньшую тягу, но обладает повышенной способностью быстро разрушать громоздкие отходы, такие как поддоны, ящики и т. д. Гарантированный производителем срок эксплуатации кулачков – до 15 000 час.
С ужесточением законодательных норм для управляющих компаний становятся еще более важными задачи оптимального использования пространства полигона и повышения эффективности его работы. Новейшие технологии, такие как беспилотные летательные аппараты, помогают выполнить эти задачи. Беспилотники облегчают сбор данных о плотности и оставшемся пространстве полигона, что в конечном итоге помогает операторам принимать правильные и своевременные решения.
Благодаря точным и часто обновляемым данным операторы могут вносить коррективы в то, как и где они должны использовать оборудование для уплотнения, чтобы получить максимальную отдачу от ячейки, и в конечном итоге продлевать срок службы полигона. В зависимости от размера полигона в качестве дополнительного оборудования могут использоваться различные БПЛА, например мод. eBee компании SenseFly. С помощью полученных данных можно объективно оценить, достигнуто оптимальное уплотнение или полигон продолжает оседать, и рассчитать оставшееся свободное пространство.
Будут ли в России в ближайшие годы реализованы альтернативные традиционному захоронению отходов способы утилизации ТКО? У специалистов отрасли, которые занимаются этой проблемой, сегодня больше вопросов, чем ответов. Чтобы система заработала по-новому, требуется, как минимум, наладить раздельный сбор отходов, иначе заместить полигоны мусоросжигательными заводами без нанесения значительного ущерба окружающей среде едва ли удастся.
На текущий момент полигоны остаются основными сооружениями для складирования ТКО. Так ли это плохо? Надо заметить, что при правильной организации работы с применением современной техники и при условии соблюдения требований нормативных документов полигон вполне достойно обеспечивает выполнение задач по изоляции и обезвреживанию твердых коммунальных отходов. Более того, ценность полигонов возрастает. Если раньше идея отвозить отходы на полигон, находящийся на расстоянии 50 или 100 км никому бы не пришла в голову, то теперь для некоторых регионов это уже реальность.
