CC BY
109
6. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортных предприятий (расчетным методом). - М., 1998. - 58 с.
7. Временные рекомендации по оценке экологической опасности производственных объектов. - М., 2000. -40 с.
----------♦'------------
УДК 628.315.1 А.В. Рубинская, Н.Г. Чистова
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЧИСТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДВП
В статье рассматриваются вопросы эффективности очистки оборотных промышленных вод в производстве древесноволокнистых плит мокрым способом от фенолов, формальдегидов, а также улавливания вторичного древесного волокна и возврата его в основное производство. Предложен метод напорной дисперсионной флотации для очистки оборотных вод от загрязняющих веществ, улавливания вторичных древесных волокон; получены математические зависимости эффективности очистки оборотных вод от технологических параметров флотационной машины.
Несмотря на существующие способы очистки, в настоящее время на предприятиях деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности нельзя считать решенной проблему очистки сточных вод, так как, в силу технологического процесса данных производств, потребляя большие объемы воды, они имеют высокую степень их загрязненности, нанося тем самым значительный урон окружающей среде. Действующие очистные сооружения многих лесохимических предприятий требуют высоких доз реагентов, сложны и нестабильны в работе.
В Лесосибирском промышленном узле успешно функционирует ряд деревоперерабатывающих предприятий. Наиболее крупными из них являются ЗАО "Новоенисейский лесохимический комплекс” и ОАО "Лесосибирский лесопильно-деревоперерабатывающий комбинат №1”, в состав которых для улучшения показателя комплексной переработки древесины входят и успешно работают линии по производству древесноволокнистых плит (ДВП) мокрым и сухим способом. Так, на одну тонну готовых плит, полученных мокрым способом, расходуется в среднем до 230 м3 чистой воды.
Все сточные воды с заводов поступают на локальные очистные сооружения, которые находятся за пределами цехов, где происходит частичное осаждение взвешенных веществ и первичное осветление стоков. Существующие методы очистки сопряжены с большими капитальными и эксплуатационными затратами.
Одними из самых токсичных веществ, содержащихся в сточных водах настоящих производств, являются фенолы и формальдегиды. Решение данной задачи для предприятий является первостепенной, так как существующие очистные сооружения гидравлически перегружены и не обеспечивают качественную очистку сточных вод, происходит непрерывное загрязнение акватории реки Енисей, концентрация этих веществ в сточных водах превышает предельно допустимые концентрации в несколько раз. В свою очередь, норматив платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду устанавливается (индексируется) ежегодно правительством РФ и имеет тенденцию возрастания.
Для решения существующей задачи на предприятиях лесного комплекса в настоящей работе предлагается способ для очистки сточных промышленных вод от фенолов, формальдегидов, а также улавливания вторичных древесных волокон, с помощью флотации диспергированными пузырьками воздуха, являющийся наиболее приемлемым и эффективным в условиях данных производств.
Лидером на мировом рынке по производству очистного флотационного оборудования является фирма KWI, inc. (ранее фирма Krofta Waters inc. до 2001 г.) которая поставляет радиальные флотаторы для очистки сточных вод в различных отраслях промышленности, таких, как целлюлозно-бумажная, пищевая, металлургическая, нефтеперерабатывающая. За последние годы на предприятиях ЦБП России и СНГ при под-
держке фирмы KWI inc. установлено свыше 50 флотаторов различной конструкции. Однако флотаторы американской компании KWI требуют предварительного качественного усреднения стоков по составу и расходу воды, что в условиях действующих производств обеспечить довольно сложно, а также нуждаются в точном дозировании реагентов, требуют много времени на запуск и отладку после останова. Цена данного оборудования довольно высока. К тому же в лесохимической промышленности настоящие флотаторы не применялись.
Нами проведен двухфакторный эксперимент с целью успешного решения задач по очистке промышленных стоков предприятий по производству ДВП мокрым способом. Исследования проводились ведущими специалистами Лесосибирского филиала СибГТУ в рамках научных исследований, для чего была приобретена полупромышленная флотационная установка УНИВЕРСАЛ СМ-1 [1], производительностью от 5 до 15 м3/ч, на которой осуществлялись натурные эксперименты по очистке сточных промышленных вод данного производства по следующим показателям: фенолам, формальдегидам и взвешенным веществам.
На первом этапе наших исследований был спланирован и реализован двухфакторный эксперимент по определению влияния установленных факторов на выходную величину и их парное взаимодействие.
Для получения регрессионных зависимостей был спланирован и реализован В-план второго порядка, в основе которого лежит регрессионный анализ. На наш взгляд, реализация такого плана исследований наилучшим образом подходит для обработки результатов представленного эксперимента.
Обработка результатов эксперимента осуществлялась в пакете программы STATISTICA-6. Расчет производился по Квази-Ньютоновскому методу.
В результате обработки экспериментальных данных получены зависимости эффективности очистки оборотной воды Э, % по таким показателям, как фенолы, формальдегиды и взвешенные вещества от технологических параметров флотационной установки: количества эжектируемого воздуха (V, %) и производительности машины (Р, м3/ч).
Основные факторы, интервалы и уровни их варьирования представлены в таблице.
Основные факторы и уровни их варьирования
Наименование фактора Обозначения Интервал варьиро- вания фактора Уровень варьирования фактора
Нату- раль- ные Норма- лизо- ванные Нижний (1) Основной (0) Верхний (+1)
Производительность, м3 /ч P Xi 1 6 7 8
Количество эжектируемого воздуха, % V Х2 2 1 3 5
В результате обработки экспериментальных данных получены зависимости эффективности очистки оборотной воды (Э, %) по трем химическим показателям от технологических параметров флотационной установки.
Эф = -488,0012 + 161,8175 Р - 9,221 V - 12,11 Р2 + 0,3763 V2 + 1,4225 Р^ (1)
Эформ = 351,216 - 81,8325 Р + 4,00416 V + 6,265 Р2 + 1,4412 V2 - 2,0575 Р^ (2)
Эвв = - 608,686 + 201,229 Р - 6,083 V - 14,662 Р2 - 0,1619 V2 + 0,1413 Р^ (3)
Полученные математические модели являются адекватными. Коэффициенты, стоящие перед факторами, говорят о значимости входных параметров и влиянии их на исследуемые факторы, а также их парное взаимодействие на выходную величину.
Наглядное представление о влиянии входных факторов на выходную величину дают графические зависимости, построенные по полученным моделям. На рис. 1-3 представлены графические изображения откликов по полученным моделям от двух варьируемых факторов.
Из графика, представленного на рис. 1, хорошо видно, как изменяется эффективность очистки оборотной воды при изменении производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха. Так, при увеличении значения производительности до 7,2 м3/ч эффективность очистки максимально увеличивается до значения 67 %.
Рис. 1. Зависимость эффективности очистки по фенолам от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха
Рис. 2. Зависимость эффективности очистки по формальдегидам от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха
При этих же значениях производительности, при постоянном увеличении количества эжектируемого воздуха наблюдается тенденция к увеличению значения Эфен. Соответственно результаты обработки данных показали, что наилучшие показатели достигаются при значениях Р=7,2 м/ч , V=5,5 %.
На рис. 2 представлена зависимость эффективности очистки сточной воды по содержанию формальдегидов и фенолов от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха. Из графика рис. 2 видно, что при уменьшении количества эжектируемого воздуха до 2,8% значение эффективности очистки уменьшается до 68%, при дальнейшем увеличении количества эжектируемого воздуха величина эффективности увеличивается до 95%. При тех же значениях эжектируемого воздуха и производительности, равной 6,7 м3/ч, наблюдается минимальное значение эффективности очистки. Это объясняется тем, что для окисления формальдегида в воде необходимо большое количество кислорода, исходя из этого, можно
сказать, что для нейтрализации формальдегида в оборотной воде необходимо устанавливать такие значения количества эжектируемого воздуха, чтобы флотатор работал в режиме отдувки, то есть значения эжек-тируемого воздуха должны быть больше, чем 2,8%.
Из графика, представленного на рис. 3, видно, как изменяется эффективность очистки оборотной воды по взвешенным веществам при изменении производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха. Так, при увеличении значения производительности до 7,0 м3/ч эффективность очистки максимально увеличивается до значения 88 %. При тех же значениях производительности и при увеличении количества эжектируемого воздуха от 1,5 до 3% наблюдается тенденция к увеличению значения Эвв, %. Соответственно результаты обработки данных показали, что наилучшие показатели достигаются при значениях Р=7,0 м/ч, V= 2,1 %.
Рис. 3. Зависимость эффективности очистки по взвешенным веществам от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха
Результаты эксперимента показали, что на процесс очистки оборотных сточных вод производства древесноволокнистых плит действительно оказывают существенное влияние технологические параметры флотационного аппарата. Наибольшее влияние на эффективность очистки оказывают производительность установки и количество эжектируемого воздуха.
Таким образом, исследования в данной области являются актуальными и должны быть направлены на решение проблемы по загрязнению природных водоемов сточными водами лесохимических предприятий. Исследования для решения данной задачи необходимо вести в следующих направлениях:
1. Рационально использовать воду на лесохимических предприятиях, что позволит уменьшить сброс сточных вод в водоемы. Для чего необходимо совершенствовать технологические процессы, позволяющие сократить количество и загрязненность сточных вод.
2. Внедрять высокоэффективные водоочистные технологии и конструкции. Используя метод физикохимической очистки сточных вод в сочетании с методами биологической очистки, получить воду, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым предприятиям к ее качеству.
3. Решать проблему загрязнения водоемов путем создания замкнутых систем водоснабжения и канализации промышленных предприятий с повторным использованием очищенных сточных вод с возможностью улавливания как можно большего количества отходов данных производств и возврата их в основное производство.
Литература
1. Генцлер, Г.Л. Развитие теории конструирования водоочистных флотационных аппаратов / Г.Л. Генцлер. - Новосибирск: Наука, 2004. - 318 с.
2. Рубинская, А.В. Совершенствование очистки сточных вод в производстве ДВП / А.В. Рубинская, Н.Г. Чистова // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. - Брянск, 2006. - Вып. 16. -С. 84-85.
3. Чистова, Н.Г. Проблемы очистки сточных вод в производстве древесноволокнистых плит мокрым способом / Н.Г. Чистова, Ю.Д. Алашкевич, А.В. Рубинская // Экология и безопасность жизнедеятельности: сб. мат-лов IV междунар. науч.-практ. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С. 145-146.
----------+------------
УДК 691.55 Н.Г. Василовская, С.В. Дружинкин
СУХИЕ ШТУКАТУРНЫЕ И КЛАДОЧНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В статье рассмотрен вопрос о целесообразности применения цеолитсодержащей породы Сахаптинского месторождения в качестве минерального заполнителя в производстве сухих строительных смесей для штукатурных и кладочных работ. Положительное влияние на структуру затвердевшего раствора вследствие увеличения прочностных показателей, таких, как прочность на изгиб и сжатие, прочность сцепления строительных растворов, полученных на основе сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой с бетонный и керамической поверхностями. Все вышеперечисленные показатели положительно влияют на качество сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой.
В последнее время при осуществлении строительных и отделочных работ все большее применение находят сухие строительные смеси. Привлекательность сухих смесей для потребителей проявляется в том, что, в отличие от растворов, приготовленных по традиционной технологии, сухие смеси доставляются на объекты строительства в сухом виде и смешиваются с водой непосредственно перед использованием. Сухие смеси продаются удобно расфасованными, транспортируются и складируются при любой температуре, сохраняя при этом свои свойства [1].
Составляющими компонентами сухих растворных смесей чаще всего являются традиционные вяжущие материалы (портландцемент, известь, гипс), кварцевый песок определенного гранулометрического состава, многофункциональные добавки. Основная часть исходных материалов производится отечественной промышленностью. Исключение составляют диспергируемые полимерные добавки, что ведет к существенному удорожанию продукции [2].
Производство сухих строительных смесей в России только начинает интенсивно развиваться. Потенциальная потребность строительного рынка России составляет около 4 млн т сухих смесей в год, а производится всего 700 тыс. Существенное отставание наблюдается в изготовлении сухих штукатурных и кладочных смей. Так, в Европе объемы производимых штукатурных и кладочных смесей превышают объемы плиточных клеев почти в четыре раза. В России объемы производства этих видов сухих смесей практически равны. Одной из причин, сдерживающих этот процесс, является недостаточное использование предприятиями регионов местной сырьевой базы и отходов различных производств. Изготовление в настоящее время цементно-песчаных сухих смесей производятся на основе традиционных серийно выпускаемых цементов высоких марок ПЦ-400, а нередко и ПЦ-500, что не всегда оправдано [3-4].
Сырьевая база Красноярского края располагает достаточными запасами материалов для организации производства вяжущих низких и средних марок и сухих смесей на их основе. Цемент производится на Красноярском цементном заводе, доставка не требует значительных транспортных расходов. В качестве минеральных наполнителей смесей могут быть использованы как местные сырьевые ресурсы, например,
