Философия творчества и наука: грани взаимодействия

В настоящее время крайне актуальной является проблема снижения негативного воздействия производственных предприятий на окружающую среду и эффективное использование ресурсов. В связи с тем, что Россия располагает значительными лесосырьевыми ресурсами, к ведущим отраслям народного хозяйства, среди прочих, относится целлюлозно-бумажная промышленность. Большой объём выпускаемой продукции как в России, так и за рубежом обуславливает значительная потребность. Исходя из этого, целью научной работы является разработка механизмов снижения негативного воздействия целлюлозно-бумажных предприятий на окружающую среду. Для достижения указанной цели, необходимо выполнить ряд задач: провести анализ техногенной нагрузки целлюлозно-бумажного предприятия, как источника образования отходов, выделить группы отходов целлюлознобумажной промышленности с превышением нормативов образования, определить пригодные для переработки и повторного использования отходы, рассмотреть стадии технологического процесса изготовления целлюлозно-бумажной продукции из вторичного сырья, исследовать особенности основных технических решений в области переработки и обезвреживания отходов целлюлозно-бумажных предприятий, рассмотреть возможность повышения энергоэффективности процессов переработки отходов, посредством внедрения технических инноваций.

Проводя анализ техногенной нагрузки целлюлозно-бумажного предприятия как источника образования отходов, можно сделать следующие выводы. Примерно 99% отходов предприятия целлюлознобумажной промышленности относятся к V классу, 2% относятся к IV классу, доля отходов оставшихся III, II, I классов опасности отходов составляют менее 1%. Превышения нормативов образования отходов имеют:

– отходы переработки целлюлозы;

– срыв бумаги;

– лом;

– отходы алюминия несортированные;

– отходы минеральных масел трансмиссионных;

– отходы минеральных моторных масел.

С учетом обработанных статистических данных, 23% отходов передаются на полигоны ТБО, 26% используется повторно на предприятиях, наибольшее количество отходов с предприятий передается другим организациям – 51%.

На целлюлозно-бумажных предприятиях имеются отходы, которые возможно использовать повторно:

– «Отходы переработки целлюлозы» (в большинстве случаев вывозятся на полигоны ТБО).

– «Отходы при обработке осадков сточных вод» (передается для использования сторонним организациям).

В результате проведенного анализа статистических данных по техногенной нагрузке предприятий, как источника образования отходов, было выявлено превышения норматива образования следующих отходов:

– «Отходы переработки целлюлозы» – образуется на 7-14% больше нормативного значения, V класса опасности (отходы переработки целлюлозы представляют собой волокнистые отходы различных фракций и состава в частности мелко- и крупноволокнистые отходы, в составе которых имеются примеси клея, которые нельзя использовать в бумажном производстве, в настоящее время данный отход передается на захоронение на полигон ТБО);

– «Отходы минеральных масел моторных», образуется на 28-32% больше нормативного значения, III класса опасности (в состав отхода входят нефтепродукты, сера, механические примеси, присадки; данный отход значительно превышает норматив образования, является умеренно опасным, повторное использование на целлюлозно-бумажном предприятии невозможно, для его утилизации необходима лицензия).

На целлюлозно-бумажных предприятиях так же в большом количестве образуются «Отходы переработки осадков сточных вод» (скоп), V класса опасности в количестве 7-14% свыше нормативных значений (в состав отхода входят вода, короткие волокна целлюлозы; этот отход временно хранится на предприятии, а в дальнейшем передается на захоронение на полигон ТБО).

В связи с этим, наибольшее внимание стоит обратить на два отхода: «Отходы переработки целлюлозы», который в настоящее время превышает нормативы образования отхода, передаётся на захороне- ние на полигон ТБО, а его составные компоненты не используются на самом предприятии как потенциальные вторичные ресурсы; «Отходы переработки осадков сточных вод», которых образуется достаточно большое количество, но так же предприятием не используется.

Поэтому далее стоит рассматривать вопросы утилизации, сортировки и повторного использования отходов производства бумажной массы.

Технологический процесс изготовления целлюлозно-бумажной продукции из вторичного сырья 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 целлюлозно-бумажного производства, являющегося типичным представителем отрасли.

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 научнотехнической 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 раз- личных 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 (рисунок).

Рисунок. 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. Топлив- ная смесь может подаваться на обезвреживание навалом либо использоваться для производства топливных брикетов.

Кроме того, известны технологии применения скопа в производстве строитель- ных материалов.

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 сорбционны ми свойствами, возможно его использова ние для производства сорбционных изде лий. Для придания сорбенту антибактери альных свойств и снижения горючести ре комендуется использовать различные добавки (например, буру, антипирен и др.) [6].

На основании выполненных теоретических исследований [4, 5, 6], с учетом экологических, экономических и технологических критериев было установлено, что наиболее рациональным направлением по обращению со скопом является его электроосмотическое обезвоживание с применением технической инновации в виде электроосмотической установки в целях дальнейшего использования.