Флотационный способ очистки сточных вод в производстве ДВП Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

31. Формирование и свойства перевеянных почв / Н.В. Орловский, М.Н. Польский, В.К. Савостьянов [и др.]. - М.: Наука, 1967. - 204 с.

32. Выращивание лесных полос из лиственницы сибирской / Е.Н. Савин, В.Р. Романенко, В.К. Савостьянов [и др.] // Лесохозяйственная информация. - 1973. - № 13. - С. 9-11.

33. Савин, Е.Н. Влияние молодых лесных полос на распределение снега в Ширинской степи / Е.Н. Савин, В.Р. Романенко // Формирование лесных полос и их влияние на распределение снега. - Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1978. - С. 11-23.

34. Лобанов, А.И. Влияние лесных полос на снегоотложение и урожай сельскохозяйственных культур в степной зоне Средней Сибири / А.И. Лобанов, А.Н. Коновалов // Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока. - Красноярск, 1991. - С. 177-179.

----------♦'------------

УДК 628.315.1 А.В. Рубинская, Н.Г. Чистова,

В.Н. Матыгулина, Ю.Д. Алашкевич

ФЛОТАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ПРОИЗВОДСТВЕ ДВП

В работе рассмотрена возможность использования метода напорной дисперсионной флотации для очистки оборотных вод в производстве древесноволокнистых плит и MDF, представляющую большую проблему для лесохимических перерабатывающих предприятий. Представлены результаты экспериментов по определению эффективности очистки промышленных вод от технологических параметров флотационной машины по формальдегидам и фенолам. По результатам проведенных исследований предложено флотационное оборудование по очистке стоков предприятий лесохимии для возможного создания системы замкнутого водоснабжения цехов производства ДВП.

В настоящее время разработаны технологии, методы и сооружения, позволяющие очистить сточные воды с той или иной степенью эффективности. Однако сложность решения проблемы охраны природы от загрязнения сточными водами заключается в том, что они весьма разнообразны по своему составу и свойствам, которые к тому же меняются в широких диапазонах.

На предприятиях лесохимии, в частности при производстве древесноволокнистых плит мокрым способом, в сточные воды попадает большое количество загрязняющих веществ. Поэтому процесс очистки сточных вод данного производства весьма трудоемкий и длительный, включающий в себя несколько этапов очистки.

В Лесосибирском промышленном узле одними из крупных лесоперерабатывающих предприятий являются ЗАО "Новоенисейский лесохимический комплекс” и ОАО "Лесосибирский лесопильнодеревоперерабатывающий комбинат №1”, в состав которых для улучшения показателя комплексной переработки древесины входят и успешно работают линии по производству древесноволокнистых плит (ДВП). Так, на одну тонну готовых плит, полученных мокрым способом, расходуется в среднем до 230 м3 чистой воды.

Древесноволокнистые плиты производятся мокрым способом на четырех линиях, сухим способом -на одной линии, а в ближайшее время планируется запуск новой линии по производству MDF.

Все сточные воды с завода по производству древесноволокнистых плит поступают на локальные очистные сооружения, которые находятся за пределами цехов. Здесь происходит частичное осаждение взвешенных веществ и первичное осветление стоков, но это сопровождается продолжительностью процесса, большими капитальными и эксплуатационными затратами, протяженностью комплекса и т.д. Далее сточные воды поступают на комплекс очистных сооружений и проходят три этапа очистки: механическую, биологическую и химическую. По ряду причин, комплексы очистных сооружений данных предприятий гидравлически перегружены в силу поступления большего объема стоков, чем расчетная производительность комплексов очистных сооружений, также многие из веществ, входящих в состав сточных вод, токсичны для микроорганизмов, участвующих в биологической очистке. Одними из самых токсичных веществ, содержащихся в сточных водах предприятий по производству древесноволокнистых плит мокрым способом, являются фенолы и

формальдегиды. Решение данной задачи для предприятий является первостепенной, так как происходит непрерывное загрязнение акватории реки Енисей, концентрация этих веществ в сточных водах превышает предельно допустимые концентрации в несколько раз, потому что фенол стабилен в воде и медленно разрушается в ней. Для человека смертельная доза фенола в воде составляет 14 мг/л, а при концентрации

0,5 мг/л погибают беспозвоночные организмы. В свою очередь, норматив платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду устанавливается (индексируется) ежегодно Правительством РФ и имеет тенденцию возрастания.

Изучив суть данного вопроса, на лесоперерабатывающих предприятиях г. Лесосибирска был проведен ряд поисковых экспериментов с целью успешного решения задач по очистке промышленных стоков предприятий, в том числе производства ДВП. Как известно, формирование древесноволокнистого ковра при производстве плит сухим способом и MDF осуществляется без использования воды, но свежая вода в данном технологическом процессе в значительных количествах расходуется на гидромойку щепы и в размольном отделении.

Исследования проводились ведущими специалистами Лесосибирского филиала СибГТУ на основании хоздоговорных тем с лесохимическими предприятиями по достижению экологических норм при производстве ДВП. Лесосибирским филиалом Сибирского государственного технологического университета была приобретена полупромышленная флотационная установка УНИВЕРСАЛ СМ-1 [1], на которой осуществлялись натурные эксперименты по очистке сточных промышленных вод данного производства по различным показателям, в том числе очистке стоков от фенолов, формальдегидов и взвешенных веществ.

Метод напорной флотации, осуществляемой на данном оборудовании, является, на наш взгляд, одним из эффективных методов очистки сточных вод от загрязнений, в том числе от вторичного древесного волокна, фенолов и формальдегидов.

Преимуществами данного оборудования являются: малые габариты, эффективность очистки, близость доставки, данное оборудование значительно дешевле, чем зарубежные аналоги [2]. Поэтому для очистки оборотных и сточных вод, образующихся при производстве древесноволокнистых плит мокрым способом, вместо локальных очистных сооружений мы предлагаем использовать флотационную установку, основанную на методе напорной дисперсионной флотации, что позволит, с одной стороны, сэкономить на эксплуатационных затратах, а с другой - снизить экологический ущерб, наносимый сточными водами данного производства.

На первом этапе наших исследований был проведен ряд поисковых экспериментов для определения эффективности очистки оборотной воды от взвешенных веществ, фенолов и формальдегидов следующим образом: непосредственно с комбината отбиралась оборотная вода объемом 120 л, подавалась в приемный резервуар производительностью 5-15 м3/ч, который необходим для оптимального режима флотатора, где разбавлялась чистой водой. Эксперимент производился при заданных значениях производительности (7м3/ч) и количества подаваемого эжектируемого воздуха (3%). Далее производился анализ очищенной воды по четырем показателям, результаты анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты поисковых экспериментов

Номер опыта Концентрация фенолов, мг/л Концентрация формальдегидов, мг/л ХПК, мг/л Концентрация взвешенных веществ, мг/л

до очистки после очистки до очистки после очистки до очистки после очистки до очистки после очистки

1 0,03 0,008 0,248 0,047 475 219 26 13

2 0,025 0,0013 0,234 0,062 435 248 19 4,5

3 0,031 0,0045 0,224 0,05 429 239 21 8

4 0,023 0,0049 0,231 0,057 465 229 20 7,5

5 0,021 0,002 0,198 0,066 418 129 24 9,5

6 0,024 0,011 0,214 0,064 462 149 22 8,5

7 0,019 0,012 0,226 0,065 447 249 23 10

8 0,028 0,008 0,199 0,062 453 229 21 7,0

По результатам поисковых экспериментов были построены графики эффективности очистки оборотной воды от фенолов, формальдегидов, взвешенных веществ, а также ХПК.

а)

б)

Номер опыта

со" 0,3

I?

Ф 0,25

3

5 °’2 | °,15 к 0,1

5

6 0,°5 Ё

§■ 0

1 1 -Г Г 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 - ■ - - 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1

1 ■ і

і і

3 4 5

Номер опыта

2

6

7

8

в)

500

'С|4501Т

400

с350

Х300

==250

Ї200

«150

<^100

50

1

4

5

Номер опыта

Номер опы1та

2

3

6

7

8

Рис. 1. Результаты поисковых экспериментов: ■ - концентрация вещества до очистки;

Д - концентрация вещества после очистки

Графические зависимости дают наглядное представление об эффективности данного способа очистки по сравнению с существующими методами очистки на предприятиях. Опыты показали значительное извлечение фенола, формальдегида и взвешенных веществ, при заметном снижении значений ХПК. Дисперсионный флотатор обеспечил высокую степень очистки оборотной воды, что, на наш взгляд, позволяет использовать его в технологии очистки производственных сточных и оборотных вод в производстве древесноволокнистых плит мокрым и сухим способами [3].

Следующим этапом наших исследований было планирование и реализация четырехфакторного эксперимента, целью которого являлось определение наиболее значимых факторов, влияющих на эффективность очистки оборотной воды от фенолов и формальдегидов.

Исследования проводились следующим образом: отбиралась оборотная вода объемом 120 л, подавалась в приемный резервуар, где разбавлялась чистой водой. Эксперимент производился при заданных значениях производительности Р (6,0; 7,0; 8,0 м3/ч), количества эжектируемого воздуха V (1, 3, 5%), количества водовоздушной смеси D (20, 30, 40%) и температуры сточной воды t (30, 35, 400 С).

Планирование и реализация эксперимента производились с помощью метода греко-латинских квадратов, который позволяет исключить влияние на один или несколько факторов, используемых в эксперименте, неоднородностей, которые могут частично или полностью исказить истинный характер зависимости функции оклика от фактора, привести к неправильным выводам по результатам эксперимента.

Обработка экспериментальных данных производилась в пакете программ STATISTICA 6 [4], результаты дисперсионного анализа представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Дисперсионный анализ (фенолы)

Показатель Ст.св. SS MS F Р

Эффект 2 516,89 258,45 5,817 0,039395

Ошибка 6 266,59 44,43 - -

Итого 8 783,48 - - -

Таблица 3

Дисперсионный анализ (формальдегиды)

Показатель Ст.св. SS MS F Р

Эффект 2 4326,26 2163,13 35,069 0,00048

Ошибка 6 370,09 61,68 - -

Итого 8 4696,35 - - -

Были получены значения F-критерия и р-уровня (статистическая значимость) для каждого фактора. Получены зависимости эффективности очистки оборотной воды от фенолов и формальдегидов Эфен и Эфор-д,% от эжектируемого воздуха. Доказано, что именно этот фактор оказывает наибольшее влияние на исследуемый процесс.

Рис. 2. Зависимость эффективности очистки сточной воды от количества эжектируемого воздуха (фенолы)

Рис. 3. Зависимость эффективности очистки от количества эжектируемого воздуха (формальдегиды)

Как видно из таблицы 2, общая сумма квадратов 88 = 783,48 включает в себя сумму квадратов, обусловленную внутригрупповой изменчивостью 266,59, и сумму квадратов, обусловленную различием средних значений между группами 516,89. Заметим, что МБ в этой таблице есть средний квадрат, равный 88, деленный на число степеней свободы (Ст. св.).

Проверка значимости основана на сравнении компонентов дисперсии, обусловленной межгрупповым разбросом (называемой средним квадратом эффекта, или МБ-эффектом) и компоненты дисперсии, обу-

словленной внутригрупповым разбросом. Оцениваем полученные внутригрупповые дисперсии на значимость с помощью F-критерия Фишера. В рассмотренном выше примере для фенолов F-критерий показывает, что различие между средними статистически значимо на уровне 0,039, для формальдегидов значимо на уровне 0,00048.

Таким образом, результаты реализации и оценки четырехфакторного эксперимента показали, что наибольшее влияние на процесс очистки оборотной воды оказывает количество эжектируемого установкой воздуха, являющегося технологическим параметром флотационной машины. Производительность установки на качество улавливания загрязнений явного влияния не оказывает, на основании чего можно сделать вывод, что флотаторы такого типа любой производительности будут улавливать загрязнения из сточных вод с одинаковой эффективностью. Исследования показали, что данное оборудование по сравнению с существующими методами очистки имеет явное преимущество. Это говорит о том, что данное флотационное оборудование может эффективно работать в условиях лесохимических предприятий.

Литература

1. Генцлер, Г.Л. Развитие теории конструирования водоочистных флотационных аппаратов / Г.Л. Генцлер. - Новосибирск: Наука, 2004. - 318 с.

2. Генцлер, Г.Л. Эжекторные системы защиты насосов в установках напорной флотации / Г.Л. Генцлер // Изв. вузов. Строительство. - 1994. - № 9-10. - С. 84-88.

3. Рубинская, А.В. Совершенствование очистки сточных вод в производстве ДВП / А.В. Рубинская, Н.Г. Чистова // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. - Вып. 16. - Брянск, 2006. -

С. 84-85.

4. Рубинская, А.В. Проблемы очистки сточных промышленных вод в производстве древесноволокнистых плит мокрым способом / А.В. Рубинская, Н.Г. Чистова. - М. Деп. в ВИНИТИ, 2006. - 36 с.

----------♦'------------

УДК 574.64+574.21 И.А. Шадрин

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ РАЗЛИЧНЫХ РАЙОНОВ г. КРАСНОЯРСКА ПО РЕАКЦИИ ВЫЖИВАЕМОСТИ ИНФУЗОРИИ PARAMECIUM CAUDATUM

Целью работы было оценить токсичность почв различных районов г. Красноярска по реакции выживаемости Paramecium caudatum. Для оценки острого воздействия на тест-объект использовался метод индивидуальных линий парамеций. Показателем токсичности служит выживаемость, фиксируемая по числу выживших линий парамеций. Установлено, что токсичность почв различных районов г. Красноярска по реакциям выживаемости инфузории Paramecium caudatum оценена в основном на уровне допустимой и умеренной токсичности. Токсичный эффект по показателю выживаемости Paramecium caudatum проявлялся на уровне 10-20% и выше смертности клеток. При сравнительном анализе установлено, что токсический эффект отмечался в пробах почв, отобранных на территории всех районов левого берега г. Красноярска, за исключением почв Октябрьского района.

Введение. Почва является важнейшим ресурсом развития человеческой цивилизации. Если почве обеспечить правильный уход и охрану, естественные процессы будут бесконечно долго поддерживать ее существование. Однако человек часто не соблюдает эти условия и эксплуатирует ресурсы почвы до ее полного истощения, а затем страдает от последствий [2, 9].

Ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского хозяйства, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также независимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Почва представляет главную среду обитания огромного разнообразия живых существ на земной суше. Поэтому экологически очень важно охранять почву от эрозии, химического загрязнения и вообще всех видов антропогенной