1523

СЕКЦИЯ 1

УДК 676.0

У.М. Айтжанова, С.В. Монченко, Е.С. Ширинкина, Е.В. Белкина

АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСНОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА СКОПА

Представлены результаты исследования химического состава и влажности скопа, образующегося в процессе очистки сточных вод картоннобумажного производства. Проведены исследования по снижению влажности скопа на вакуум-фильтрах с использованием неорганических коагулянтов и органических флокулянтов, в результате чего было достигнуто снижение его влажности с 80 до 74 %. Выполнены теоретические исследования современных технологических решений в области обращения со скопом. С учетом экологических, экономических и технологических критериев была установлена целесообразность термического обезвреживания скопа в смеси с кородревесными отходами.

Ключевые слова: скоп, обезвоживание, неорганические коагулянты, полимерные органические флокулянты, компостирование, сжигание, пиролиз.

U.M. Aytzhanova, S.V. Monchenko,

E.S. Shirinkina, E.V. Belkina

ANALYSIS AND DIRECTIONS OF USE OF RECOVERED STOCKS ENERGY RESOURCE POTENTIAL

The article presents the results of a study of the chemical composition and humidity recovered stock produced during wastewater treatment cardboard and paper production. Studies on reduction of moisture accumulate on the vacuum filters with inorganic coagulants and organic flocculants, resulting in reduction achieved Osprey humidity from 80 to 74 %. Theoretical studies of modern technological solutions in the field of treatment of a crowd. Taking into account the environmental, economic and technological criteria was established expediency of thermal neutralization of osprey in a mixture of bark and wood waste.

11

Keywords: recovered stock, drainage, inorganic coagulant, polymeric organic flocculants, composting, incineration, pyrolysis.

Сегодня картонно-бумажные производства все больше ориентируются на использование в технологическом процессе вторичного сырья. Так, в 2009 году использование макулатуры в целлюлозно-бумаж- ной промышленности составляло 24,7 % от общего объема используемого сырья, а к 2011 году оно увеличилось до 27,6 % [1]. На территории Российской Федерации функционируют около 30 предприятий, использующих макулатуру для производства бумаги и картона.

Технологический процесс изготовления картонно-бумажной продукции включает в себя следующие стадии: подготовку макулатурной массы (роспуск в гидроразбивателе с извлечением отходов синтетических полимеров, последующей сортировкой с выделением мелких фракций полимеров, металлических включений, прочих загрязнений), подачу очищенной макулатурной массы на бумагоделательную машину, формовку, проклейку, сушку, накат и отделку готового бумажного полотна. В процессе формования бумажной массы и промывки технологического оборудования образуется сток с высоким содержанием взвешенных веществ (мелкой фракции макулатурного волокна), при очистке которой образуется большое количество осадка – скопа, состоящего из макулатурного волока 90 % и механических примесей 10 %.

Для исследований были отобраны пробы скопа, образующегося

входе очистки сточных вод картонно-бумажного производства, являющегося типичным представителем отрасли.

Сцелью определения оптимального технологического решения по обращению со скопом на первом этапе были проведены исследования его химических свойств. Результаты исследований представлены

втабл. 1.

Как видно из представленных данных, скоп состоит в основном из органических компонентов и характеризуется высоким содержанием влаги, наличием биогенных элементов (азот, фосфор, калий), низким содержанием тяжелых металлов.

Поскольку скоп является сильно обводненным продуктом (влажность около 80 %), сложно поддающимся переработке, на первом этапе выполнялись исследования по повышению эффективности его обезвоживания.

12

		Таблица 1
	Химический состав скопа
№ п/п	Наименование компонента	Содержание, % масс.
1	Влажность	78,47
2	Органическое вещество	96,5
3	Азот общий	0,23
4	Фосфор общий	0,046
5	Калий общий	0,023
6	Кадмий	< 0,001
7	Медь	< 1,0
8	Мышьяк	< 0,01
9	Ртуть	< 0,0005
10	Свинец	< 0,01
11	Цинк	< 1,0

На основании анализа научно-технической информации [2–4] установлено, что обезвоживание может быть реализовано механическими и термическими методами. Среди способов механического обезвоживания в промышленной практике широко распространены фильтр-прессы, вакуум-фильтры, отжимные аппараты, центрифуги

иосадительные аппараты различных конструкций. Термические методы на практике реализуются реже в связи с высокими капитальными

иэксплуатационными затратами и сложностью реализации технологического процесса. Термическое обезвоживание скопа может быть реализовано на второй стадии, после предварительного механического обезвоживания, при этом процесс может производиться в сушильных установках различной конструкции (кондуктивных, конвективных, распылительных, пневматических, сушилках с кипящим слоем и барабанных сушилках).

Исследования по обезвоживанию скопа проводили в опытнопромышленных условиях на вакуум-фильтре. При подаче свежеобразованного скопа с очистных сооружений на вакуум-фильтр наблюдалась низкая степень обезвоживания. В связи с этим было принято решение о проведении исследований по использованию реагентов, изменяющих структуру связей частиц скопа с водой и улучшающих его водоотдачу.

Вкачестве реагентов исследовались полимерные органические флокулянты и неорганические коагулянты в различных комбинациях

исоотношениях.

13

Суспензию скопа с концентрацией 21,5 г/л отбирали из ванны вакуум-фильтра и разводили водой до концентрации 3,0 %. Реагенты разбавлялись и дозировались в скоп в соотношениях от 1,0–5,0 кг/т абсолютно сухого скопа. Всего готовили 13 проб скопа, объемом 0,5 л. Исследования проводились с использованием следующих реагентов:

–Праестол 806 ВС (0,5%-й раствор);

–Праестол 810 ВС (0,5%-й раствор);

–глинозем;

–флокулянт Б-17;

–MgSO4·7H2O (1%-й и 20%-й растворы кристаллогидрата сульфата магния).

Пробы скопа массой 100 г отфильтровывали на воронке Бюхнера, взвешивали и высушивали до постоянной массы.

Полученные результаты сопоставляли с аналогичными результатами холостой пробы (скоп, не обработанный реагентами). По результатам определения скорости обезвоживания и сухости скопа после вакуум-фильтрации делали вывод об оптимальном варианте и дозировке используемого реагента.

Результаты определения времени обезвоживания скопа объемом 100, 200 и 250 мл представлены в табл. 2.

Как видно из представленных данных, скорость обезвоживания скопа существенно увеличилась в случае предварительной обработки его флокулянтами Праестол 806 и Праестол 810 в соотношениях 1–2 кг/т (варианты дозировок № 2–3 и 7–8 в табл. 2). Применение неорганических коагулянтов показало низкую эффективность, в ходе лабораторных исследований не было достигнуто существенного изменения времени обезвоживания. При оценке влияния реагентов на степень обезвоживания (влажность скопа) было установлено, что наименьшая

влажность конечного продукта достигалась также при дозировке

вскоп флокулянтов Праестол 806 и Праестол 810 в соотношениях 1,0– 2,0 кг/т абсолютно сухого скопа. В связи с тем что при добавлении

вскоп флокулянтов в дозе 2,0 кг/т не привело к существенному изменению показателей по сравнению с дозировкой 1,0 кг/т, в качестве оптимального варианта было рекомендовано использование флокулянтов Праестол 806 или Праестол 810 для предварительной обработки скопа перед обезвоживанием на вакуум-фильтре.

14

Таблица 2

Результаты определения сухости и времени обезвоживания скопа после обработки реагентами

Вариант		Расход химикатов, кг/т				Время обезвоживания, с			Сухость, %
	Праестол	Праестол	MgSO4·7H2O,	Глинозем	Флокулянт	100 мл	200 мл	250 мл
	806	810	(1%-й раствор)	(разбавлен	Б-17,
	(0,1%-й	(0,1%-й		в 10 раз)	1%-й
	раствор)	раствор)			раствор
1	–	–	–	–	–	9,1	44,8	175,1	20,0
(исходный)
2	1,0	–	–	–	–	2,5	9,4	50,2	25,5
3	–	1,0	–	–	–	2,3	11,9	46,0	25,7
4	–	–	1,0	–	–	10,2	48,9	157,7	19,4
5	–	–	–	3,0	–	9,3	44,6	160,5	18,4
6	–	–	–	–	2,0	9,7	43,8	178,4	16,7
7	2,0	–	–	–	–	2,2	8,0	18,9	24,8
8	–	2,0	–	–	–	2,0	6,2	27,3	24,6
9	–	–	3,0	–	–	9,5	50,8	169,0	21,0
10	–	–	–	5,0	–	9,7	46,6	141,1	18,3
11	–	–	–	–	2,5	9,0	46,5	243,4	20,1

15

15

В результате внедрения технологии обезвоживания было достигнуто снижение объема скопа на 31 %, что позволило получить экономический эффект в размере порядка 91 тыс. руб./сут.

На втором этапе выполнялись теоретические исследования по подбору оптимального технологического решения по обращению со скопом с учетом экологических, экономических, технологических критериев. В ходе анализа было установлено, что для переработки и обезвреживания скопа могут применяться биологические, термические и механические методы (рисунок).

Поскольку скоп в основном содержит органические компоненты и небольшое количество биогенных, он потенциально может быть переработан путем полевого компостирования в буртах. В результате того что скоп содержит малое количество биогенных компонентов, рекомендуется его компостирование в смеси с биоразлагаемыми отходами, например кородревесными отходами, образующимися в ходе окорки древесины на предприятиях ЦБП. Кородревесные отходы содержат гумус, лигнин, обладают высокой пористостью и влагоемкостью, также большим содержанием органических веществ. В составе кородревесных отходов содержится также азот, который служит источником питания для растений. Кроме того, процесс может быть интенсифицирован путем внесением минеральных и органических удобрений.

Скоп, обезвоженный на вакуум-фильтрах, может подвергаться термическому обезвреживанию путем сжигания в печах различных конструкций. При этом в качестве побочного продукта будет получен зольный остаток, а тепло, выделяющееся в ходе термического процесса, может быть использовано в производственных целях. Поскольку скоп характеризуется высокой зольностью и повышенной влажностью целесообразно его сжигание в смеси кородревесных отходов, образующихся в ходе окорки древесины. Топливная смесь может подаваться на обезвреживание навалом либо использоваться для производства топливных брикетов.

Кроме того, широко известны технологии применения скопа в производстве строительных материалов. Он может быть использован как добавка в производстве вспученных обожженных глиняных заполнителей – керамзита и аглопорита.

16

Рис. Основные технологические решения в области переработки и обезвреживания скопа

17

Известна технология производства теплоизоляционного материала, при котором скоп использовали в двух вариантах: как наполнитель в теплоизоляционном материале на основе минерального вяжущего вещества и как самостоятельное вяжущее вещество с наполнителем

ввиде зернистых пористых материалов – вспученный пенополистирол

вгранулах. Скоп может быть использован как компонент бетонной смеси, повышающий ее удобоукладываемость, в качестве выгорающей добавки в производстве керамического кирпича, при получении сухой гипсовой штукатурки, в качестве добавки к смеси для изоляционных плит, в производстве строительных блоков и отделочных материалов. Преимуществом использования скопа в производстве строительных материалов является экономия первичных ресурсов [5].

Поскольку скоп обладает сорбционными свойствами, возможно его использование для производства сорбционных изделий. Для придания сорбенту антибактериальных свойств и снижения горючести рекомендуется использовать различные добавки (например, буру, антипирен и др.) [6].

На основании выполненных теоретических исследований с учетом экологических, экономических и технологических критериев было установлено, что наиболее рациональным направлением по обращению со скопом является его термическое обезвреживание с получением тепловой энергии и зольного остатка, который в дальнейшем может быть использован в качестве добавки к органоминеральному удобрению или строительным материалам. В настоящее время проводятся исследования по подбору оптимальных составов топливных смесей для термического обезвреживания скопа и других твердых отходов картонно-бумажного производства.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1.Поскольку скоп содержит в своем составе до 90 % волокна, обладающего ресурсным потенциалом, целесообразна разработка технологических решений по его переработке и использованию.

2.Снижение влажности скопа может быть достигнуто путем выделения его из потока сточных вод на локальных очистных сооружениях и обезвоживания механическими методами с предварительной обработкой Праестолом в дозе 1,0 кг/т.

3.На основе анализа научно-технической информации с учетом экологических, экономических и технологических критериев установ-

18

лена целесообразность термического обезвреживания скопа в смеси с кородревесными отходами, образующимися в технологическом цикле предприятия.

Список литературы

1.О лиге переработчиков [Электронный ресурс]. – URL: http://np-pm.ru/about/ (дата обращения: 14.09.2015).

2.Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. – М., 1989. – 191 с.

3.Дулькин Д.А. Утилизация осадков и макулатуры, не используемой в бумажном производстве // Целлюлоза. Бумага. Картон. – 2006. – № 9. – С. 50–55.

4.Баталин Б., Козлов И. Утилизация скопа ООО «Пермский картон» // Экология и промышленность России. – 2009. – № 6. – С. 6.

5.Баталин Б., Козлов И. Строительные материалы на основе скопа – отхода целлюлозно-бумажной промышленности // Строитель-

ные материалы. – 2004. – № 1. – C. 42–43.

6.Баталин Б., Козлов И. Скоп как сорбционно-активное вещество // Известия вузов. Строительство. – 2006. – № 2. – С. 37–40.

Об авторах

Айтжанова Умит Муратовна – магистрант кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: [e-mail].

Монченко Светлана Викторовна – аспирантка кафедры охра-

ны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: [e-mail].

Ширинкина Екатерина Сергеевна – кандидат технических наук, доцент кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: [e-mail].

Белкина Екатерина Васильевна – магистрант кафедры охра-

ны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: [e-mail].

19

УДК 661.17

У.А. Фадеева, Г.В. Алексеева, М.М. Комбарова

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПОСУДЕ ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ БЫТОВЫХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ РАЗНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Представлены результаты исследования остаточного содержания на посуде синтетических моющих средств известных марок после многократного смывания. Описаны последствия влияния лаурилсульфата натрия на организм человека.

Ключевые слова: синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионактивные поверхностные вещества, лаурилсульфат натрия, фактор опасности, концентрация.

U.A. Fadeeva, G.V. Alekseeva, M.M. Kombarova

DETERMINATION OF RESIDUAL SAS CONTENT

ON THE TABLEWARE AFTER USING DETERGENTS

OF DIFFERENT MANUFACTURERS

The goals of the article are to examine the results of the research of residual detergent content on the tableware after multiple washing and to describe negative impact of lauryl sulfate on the human organism.

Keywords: synthetic surface-active substances, anionic-active substances, sodium lauryl sulfate, hazards, concentration.

Бытовая химия – несомненное достижение цивилизации. На современном рынке представлен широкий спектр специально разработанных чистящих и моющих средств, которые, как утверждает реклама, способны отмыть посуду даже в холодной воде. Рекламные ролики, плакаты, буклеты и прочие СМИ утверждают, что моющие средства «не вредят коже рук», «не остаются на тарелках после мытья» и «обладают высочайшей эффективностью» по сравнению с никому не известным «обычным средством для мытья посуды».

20