CC BY
150
BIOLOGICAL SCIENCES
Recovered stock recycling formed on pulp and paper organization Shirinkina E. , Aitzhanova U. (Russian Federation) Переработка скопа, образующегося в технологическом процессе картонно-бумажного производства Ширинкина Е. С. , Айтжанова У. М. (Российская Федерация)
1Ширинкиш Екатерина Сергеевна /Shirinkina Ekaterina - кандидат технических наук, доцент; 2.Айтжанова Умит Муратовна / Aitzhanova Umit - магистр, кафедра охраны окружающей среды,
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь
Аннотация: 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.
Abstract: theoretical study 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.
Ключевые слова: скоп, обезвоживание, неорганические коагулянты, полимерные органические флокулянты, компостирование, сжигание, пиролиз.
Keywords: osprey, dehydration, inorganic coagulants, polymeric organic flocculants, composting, incineration, pyrolysis.
УДК 676.0
На сегодняшний день картонно-бумажные производства все больше ориентируются на использование в технологическом процессе вторичного сырья, так в 2009 году использование макулатуры в целлюлозно-бумажной промышленности составляло 24,7 % от общего объема используемого сырья, а к 2011 году доля вовлечения вторичного сырья в технологический процесс увеличилась до 27,6 % [1]. На территории Российской Федерации функционирует 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 (мелкая фракция 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 в ходе очистки сточных вод картонно-бумажного производства, являющегося типичным представителем отрасли.
С целью определения оптимального технологического решения по обращению со скопом на первом этапе были проведены исследования его химических свойств. Результаты исследований представлены в табл. 1.
13 ■ European science № 2(12)
Таблица 1. Химический состав скопа
Наименование компонента Содержание, % масс
Влажность 78,47
Органическое вещество 96,5
Азот общий 0,23
Фосфор общий 0,046
Калий общий 0,023
Кадмий <0,001
Медь <1,0
Мышьяк <0,01
Ртуть <0,0005
Свинец <0,01
Цинк <1,0
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.
На основании анализа научно-технической информации [2, 3, 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 и осадительные аппараты различных конструкций. Термические методы на практике реализуются реже в связи с высокими капитальными и эксплуатационными 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 (кондуктивные, конвективные (распылительные, пневматические, сушилки с кипящим слоем) и барабанных сушилках.
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 (рис. 1).
European science № 2(12) ■ 14
Рис. 1. Основные технологические решения в области переработки и обезвреживания скопа
Поскольку скоп в основном содержит органические компоненты и небольшое количество биогенных компонентов, то он потенциально может быть переработан путем полевого компостирования в буртах. В результате того, что скоп содержит небольшое 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 высоким содержанием органических веществ. Также в составе кородревесных отходов содержится 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. Скоп может быть использован как добавка в производстве вспученных обожженных глиняных заполнителей - керамзита и аглопорита. Известна технология производства теплоизоляционного материала, при которой, скоп использовали в двух вариантах: как наполнитель в теплоизоляционном материале на основе минерального вяжущего и как самостоятельное вяжущее вещество с наполнителем в виде зернистых пористых материалов - вспученный пенополистирол в гранулах. 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].
15 ■ European science № 2(12)
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. На основе анализа научно-технической информации с учетом экологических, экономических и технологических критериев установлена целесообразность термического обезвреживания скопа в смеси с кородревесными отходами, образующимися в технологическом цикле предприятия.
Литература
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 г. - с 191.
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 // Строительные материалы. - 2004, - № 1, - C. 42-43.
6. Баталин Б. Козлов И. Скоп как сорбционно-активное вещество. // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2006, - № 2, - с. 37.
European science № 2(12) ■ 16
