Urządzenia i technologia.

mgr inż. Jan Roczniak
mgr inż. Łukasz Roczniak

Obowiązkiem działania człowieka zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju jest właściwa gospodarka odpadami. Odpadem staje się każdy produkt i jego opakowanie po okresie użytkowania. Rosnąca ilość odpadów z produktów o skróconych okresach użytkowania jest efektem nowoczesnych technik i technologii, a z opakowań dodatkowo wynikiem działań marketingowych.

Procesy gospodarki odpadami przyspieszyły w Polsce starania o wejście do UE, a przyjęcie do niej zobowiązało do stosowania dyrektyw unijnych. Jedna z nich zobowiązuje od 2006 roku do odzysku 50% materiałów, a zatem tylko 50% zebranych odpadów będzie można złożyć na składowisku odpadów.

Firmy zajmujące się zbiórką odpadów będą zmuszone do ich zbiórki selektywnej i segregacji. Najlepszą i najskuteczniejszą metodą ograniczenia strumienia odpadów na składowisko jest selektywna zbiórka odpadów u źródła. Wymaga ona edukacji społeczeństwa i zainwestowania w specjalne pojemniki, ale zmniejsza znacznie koszty segregacji w sortowniach. Przy słabo rozwiniętej zbiórce selektywnej należy poddać segregacji w sortowniach również odpady komunalne zmieszane. Po procesach selektywnej zbiórki i segregacji otrzymuje się rożne frakcje odpadów w zależności od rodzaju materiału i koloru. Można je skierować dalej do recyklingu.

Aby zrobić to efektywnie i przy niskich kosztach należy odpady zgniatać i paczkować. Pozwoli to na ich transport do recyklerów bez konieczności stosowania pojemników i z pełnym wykorzystaniem ładowności samochodów.

Rozpatrując cały proces gospodarki odpadami i osiągane efekty należy stwierdzić, że jest on opłacalny od zbiórki poprzez selekcję, segregację, recykling i składowanie na składowisku. Właściwe postępowanie na tych etapach zmniejsza koszty, a prawidłowy przepływ opłaty produktowej wzmocni te działania. Przykładem tego są prywatne firmy, które nie są dotowane ani non profit, lecz utrzymują się z zysku.

Technika zgniatania i paczkowania odpadów znana była w świecie od dawna. W Polsce pojawiła się i zaczęła rozwijać na początku lat dziewięćdziesiątych. Maszyny do zgniatania i paczkowania nazywane są prasami ze względu na funkcje technologiczną. Z obcych języków przyjęła się nazwa belownica, rzadziej kompaktor, a po polsku stosuje się również nazwę zgniatarka.

Chcąc pomóc klientom we właściwym wyborze urządzeń do zgniatania i paczkowania odpadów podajemy podział pras i opis technologii zgniatania.

Prasy dzielą się:

• ze względu na kierunek zgniatania na:
  • pionowe
  • poziome
• ze względu na rodzaj napędu na:
  • hydrauliczne
  • mechaniczne (śrubowe)
  • pneumatyczne
• ze względu na technologię na:
  • wielokrotnego zasypu
    odpady są dosypywane do komory zgniatania wielokrotnie i zgniatane do uzyskania paczki (beli) o żądanych wymiarach,
  • jednokrotnego zasypu
    drzwi zamykające komorę zgniatania wstępnie zgniatają odpady (puszki po napojach), ruch płyty tłoczącej daje gotowa paczkę.
• ze względu na ilość komór zgniatania na:
  • jednokomorowe
    płyta tłocząca przesuwa się w jednej komorze,
  • wielokomorowe
    mechanizm zgniatający jest przesuwany nad kilkoma komorami, płyta tłocząca przesuwa się w wybranej komorze, nad która czasowo znajduje się mechanizm.
  • z wymienną komorą
    mechanizm zgniatający ma stałe położenie, a komorę zgniatania stanowi pojemnik na kółkach,którym podjeżdżamy pod mechanizm zgniatający.

Prasy wielokomorowe lub z wymienną komorą nie są bardziej wydajne od pras jednokomorowych. Stosuje się je, gdy jednocześnie jest wiele rodzajów odpadów w ilości nie pozwalającej na wykonanie jednorazowo całej paczki. Komory spełniają wtedy rolę magazynów (boksów) na różne odpady już w stanie zgniecionym.

• ze względu na sposób zasypu odpadów:
  • zasyp od góry
    prasy pionowe z odsuwaną głowica zgniatającą lub poziome.
  • zasyp przez drzwi z przodu prasy
  • zasyp ręczny
  • zasyp przez przenośnik podający
• ze względu na sposób wiązania paczki:
  • z wiązaniem ręcznym
    przeciąganie sznurka, taśmy lub drutu i wiązanie lub skręcanie wykonywane ręcznie. Stosowane przy małych ilościach odpadów (do kilku ton na 8 godzin)
  • z wiązaniem automatycznym
    przeciąganie i skręcanie drutu odbywa się automatycznie. Stosowane przy prasach o wydajności kilkudziesięciu ton na 8 godzin.
• ze względu na stopień zautomatyzowania
  • ze sterowaniem ręcznym
    obsługujący w czasie zgniatania ma zajęte ręce do obsługi elementów sterujących. Stosowane w małych prostych prasach. Obsługa dwuręczna zapewnia również bezpieczeństwo obsługującego.
  • ze sterowaniem automatycznym
    komora prasy jest zamknięta i elementy zabezpieczające uniemożliwiają włożenie rąk i palców w przestrzeń zgniatania. Prasa zgniata odpady tylko przy zamkniętych drzwiach komory zgniatania. Obsługujący uruchamia zgniatanie i może zająć się przygotowaniem następnych odpadów. Cykl zgniatania jest automatyczny. Płyta tłocząca zgniata odpady, układ sterujący zmienia kierunek ruchu płyty, która przesuwa się w początkowe położenie, w którym układ sterujący wyłącza napęd i płyta się zatrzymuje.

Znane są również prasy tzw. kompaktory, w których jednostka zgniatająca jest oddzielnym zespołem. Zgniatane następuje w podstawionym kontenerze. Ramię jednostki zgniatającej wykonuje ruch wahliwy, a na jego końcu jest obrotowa głowica, która zgniata i łamie odpady w kontenerze, np. drewniane skrzynki, palety.

Do zgniatania odpadów stosuje się również kontenery zgniatające. Są to urządzenia gdzie jednostka zgniatająca jest połączona na stałe lub może być odłączana. Odpady wrzucane są do zasypu, przepychane i zgniatane w kontenerze o objętości do kilkudziesięciu m³. Zagęszczenie odpadów jest mniejsze niż w prasach, odpady nie wymagają wiązania, ale ich wywóz odbywa się w kontenerze specjalnym pojazdem.

Znane technologie zgniatania odpadów:

• zgniatanie w komorze zgniatania i wiązanie uformowanej paczki, np. makulatura, folia, PETy,
• zgniatanie w worku znajdującym się w komorze zgniatania i jego zawiązywanie, np. lekkie, nie ostre odpady, typu jednorazowe naczynia plastikowe lub papierowe,
• zgniatanie odpadów w kontenerach plastikowych np. 240 l i wrzucanie zgniecionej zawartości do większego kontenera lub do śmieciarki, stosowane do odpadów mokrych,
• zgniatanie odpadów gabarytowych typu beczka, obudowa lodówki, pralki, lub kuchenki gazowej i wyjmowanie pojedynczo zgniecionych odpadów, np. zgniecenie beczki metalowej 200 l daje 7-krotne zmniejszenie objętości.

Technologia zgniatania odpadów typu makulatura, folia, PET we wszystkich prasach jest następująca. Kilkakrotne dosypywanie odpadów i zgniatanie przez płytę tłoczącą przesuwającą się w komorze zgniatania powoduje zagęszczanie odpadów i zmniejszenie ich objętości nawet 20-krotne. W dolnym położeniu płyty tłoczącej stosuje się również tzw. dogniatanie, czyli zatrzymanie płyty na kilka sekund i utrzymanie przez ten czas maksymalnego nacisku, co trwale zgniata odpady.

Po uzyskaniu paczki o wymiarach określonych przez producenta prasy należy paczkę związać i wyjąć z komory zgniatania. Zgniatanie odpadów i ich zagęszczenie powoduje duży nacisk na ściany boczne komory zgniatania. Gotowa związana paczka jest zaciśnięta między bocznymi ścianami prasy.

W małych prasach o wadze paczki do kilkudziesięciu kilogramów wyjmowana jest ona ręcznie po otwarciu drzwi lub dodatkowo uchyleniu bocznej ściany. Znane jest również rozwiązanie, gdzie komora zgniatania unosi się do góry na prowadnicach a worek z odpadami zostaje i jest wyjmowany poziomo.

W dużych prasach pionowych o wadze paczki kilkuset kilogramów paczka jest wyrzucana z komory zgniatania przez tzw. wyrzutnik – mechanizm wyrzucający paczkę z komory zgniatania, a w poziomych paczki odpadów są wypychane przez kolejne.

Paczka (bela) odpadów po wyjęciu z komory prasy ma kształt prostopadłościanu, który dzięki związaniu może być przewracany, przetaczany, składowany w kilku warstwach bez palet i pojemników. Daje to dużą oszczędność miejsca w magazynie, łatwość załadunku i transportu oraz zmniejszenie jego kosztu.

Niewdzięcznym odpadem do zgniatania są butelki plastikowe. Najwięcej jest butelek typu PET po napojach. Przed wrzuceniem do prasy i zgnieceniem należy odkręcić nakrętkę. Szczelnie zakręcone butelki przy zgniataniu nie pękają lecz magazynują energię w postaci sprężonego w nich powietrza. Kilkanaście takich butelek PET w paczce potrafi po wyjęciu jej z prasy rozerwać sznurki wiążące.

Proces odkręcania nakrętek zmniejsza wydajność sortowania nawet do pięciu razy. Zastąpienie odkręcania przebijaniem ostrym narzędziem na taśmie sortowniczej też zajmuje dużo czasu. Dlatego niektórzy producenci wyposażają prasy w dziurkarki (perforatory) butelek plastikowych, które nie tylko eliminują odkręcanie, ale wstępnie zmniejszają objętość butelki co zwiększa jednorazową ilość wsypywanych do komory prasy PETów.

Gama zgniatanych materiałów jest duża. Przykładowo, poza typowymi opakowaniami zgniata się takie materiały jak pampersy, pierze, gąbka, tkaniny z wełny owczej, przeterminowane sery i jogurty.

Każdy zgniatany odpad sprężynuje i po zgnieceniu zasypanej porcji i podniesieniu płyty tłoczącej rozpręża się i unosi co zmniejsza objętość następnej wsypywanej porcji. Producenci stosują na ścianach prasy różnego rodzaju zęby lub przegrody, zapobiegające rozprężaniu i utrzymujące odpady w stanie zgniecionym.

Dla zwiększenia wydajności zgniatania istotny jest nacisk płyty tłoczącej trwale odkształcający zgniatany odpad.

Wybór wielkości nacisku prasy zależy od rodzaju odpadu i powierzchni płyty tłoczącej. Bardzo ważnym parametrem prasy jest nacisk jednostkowy płyty tłoczącej, dlatego tak istotna jest konsultacja zamawiającego i producenta przed decyzją o wyborze produktu, dla osiągnięcia najlepszych efektów z procesów zbiórki, segregacji i zgniatania odpadów.

Autorzy są właścicielami
firmy projektującej
i produkującej maszyny
oraz urządzenia do gospodarki odpadami
w tym pras i sortowni