К вопросу замкнутости водоснабжения при производстве ДВП
Чистова Н.Г., Рубинская А.В. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
In given work are considered questions to efficiency peelings circulating industrial water in production fiberboard by captive wet way from phenols, formaldehyde, as well as catching secondary wood filament and return him(it) in the main production. The Offered method pressure dispersion flotation for peelings of circulating water from polluting material, catching secondary wood filaments, are received mathematical dependencies to efficiency peelings circulating water from technological parameter flotation machines.
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, 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.
На предприятиях лесохимической промышленности, в частности в 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.
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 [3].
Для решения существующей задачи на предприятиях лесного комплекса, в настоящей работе предлагается для очистки сточных промышленных вод от фенолов, формальдегидов, улавливания вторичных древесных волокон, а также возможного создания замкнутой системы водоснабжения цеха, с помощью оборудования, основанного на методе флотации диспергированными пузырьками воздуха, на наш взгляд, являющийся наиболее приемлемым и эффективным в условиях данных производств [1].
На первом этапе наших исследований был проведен четырехфакторный эксперимент, целью которого являлось определение наиболее значимых факторов, влияющих на эффективность очистки оборотной воды от фенолов и формальдегидов и улавливание вторичного волокна.
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 (300 350 400 С).
Планирование и реализация эксперимента производились с помощью метода греко-латинских квадратов, который позволяет исключить влияние одного или нескольких исследуемых факторов, используемых в эксперименте, на выходную величину, а также неоднородностей, которые могут частично или полностью исказить истинный характер зависимости функции отклика от фактора и привести к неправильным выводам по результатам эксперимента.
Планирование и реализация четырехфакторного эксперимента по определению зависимости эффективности улавливания вторичного древесного волокна и очистки оборотных вод от фенолов и формальдегидов при различных значениях Р – производительности флотатора, V – количества эжектируемого воздуха, t – температуры исходной сточной воды, D – количества водовоздушной смеси, % представлены следующими зависимостями
Эфен. = f (Р, V, t, D) (1)
Э форм-д = f (Р, V, t, D) (2)
Э ВВ = f (Р, V, t, D) (3)
Обработка экспериментальных данных производилась в пакете программ STATISTICA 6, результаты дисперсионного анализа представлены в таблицах 1, 2 и 3.
Таблица 1 – Дисперсионный анализ для количества эжектируемого воздуха (фенолы)
|
Эффект |
Ст.св. |
SS |
MS |
F |
p |
|
2 |
516,89 |
258,45 |
5,817 |
0,039395 |
|
|
Ошибка |
6 |
266,59 |
44,43 |
- |
- |
|
Итого |
8 |
783,48 |
- |
- |
- |
Таблица 2 – Дисперсионный анализ для количества эжектируемого воздуха (формальдегиды)
|
Эффект |
Ст.св. |
SS |
MS |
F |
p |
|
2 |
4326,26 |
2163,13 |
35,069 |
0,00048 |
|
|
Ошибка |
6 |
370,09 |
61,68 |
- |
- |
|
Итого |
8 |
4696,35 |
- |
- |
- |
Таблица 3 – Дисперсионный анализ для производительности (взвешенные вещества)
|
Эффект |
Ст.св. |
SS |
MS |
F |
p |
|
2 |
554,23 |
277,12 |
7,1081 |
0,026143 |
|
|
Ошибка |
6 |
233,92 |
38,99 |
- |
- |
|
Итого |
8 |
788,15 |
- |
- |
- |
Согласно плана для оценки значимости линейных эффектов были получены значения F-критерия и р – уровня (статистическая значимость) для каждого фактора по всем показателям. По фенолам: Fрасч P = 0,201; FрасчV = 5,81; Fрасч D = 1,13; Fрасч t = 0,006. Их сравнивали с Fтабл для выбранного уровня значимости. Для р = 0,05, Fтабл = 5,14. Имеем: Fрасч P ‹ Fтабл; FрасчV › Fтабл; Fрасч D ‹ Fтабл; Fрасч t ‹ Fтабл.
По формальдегидам: Fрасч P = 0,06; FрасчV = 35,06; Fрасч D = 0,06; Fрасч t = 0,12, для р = 0,01, Fтабл = 10,92. Имеем: Fрасч P ‹ Fтабл; FрасчV › Fтабл; Fрасч D ‹ Fтабл; Fрасч t ‹ Fтабл.
По взвешенным веществам: Fрасч P = 7,1; FрасчV = 017; Fрасч D = 0,11; Fрасч t = 0,77, для р = 0,05, Fтабл = 5,14. Имеем: Fрасч P › Fтабл; FрасчV ‹ Fтабл; Fрасч D ‹ Fтабл; Fрасч t ‹ Fтабл.
По результатам проведения и анализа четырехфакторного эксперимента, определены основные входные параметры, влияющие на процесс очистки оборотной воды, которыми явились количество эжектируемого воздуха V, % и производительность флотационной машины P, м3/ч. Результаты реализации и оценки четырехфакторного эксперимента показали, что наибольшее влияние на процесс очистки оборотной воды от фенолов и формальдегидов оказывает количество эжектируемого установкой воздуха, являющегося технологическим параметром флотационной машины. Производительность установки на качество очистки этих загрязнений явного влияния не оказывает, на основании чего можно сделать вывод, что флотаторы такого типа любой производительности будут улавливать фенолы и формальдегиды из сточных вод с одинаковой эффективностью. Наибольшее влияние на процесс улавливания вторичного древесного волокна оказывает производительность флотатора. Было установлено, что количество водовоздушной смеси оказывает незначительное влияния на процесс очистки оборотной воды от волокон.
Получены зависимости эффективности очистки оборотной воды от фенолов и формальдегидов ЭФен и ЭФор-д,% от эжектируемого воздуха и зависимость улавливания вторичного волокна ЭВВ, % от производительности флотационной машины, и доказано, что именно эти факторы оказывают наибольшее влияние на исследуемый процесс.
а) б)
в)
Рисунок 1 – а) зависимость эффективности очистки сточной воды от количества эжектируемого воздуха (фенолы); б) зависимость эффективности очистки от количества эжектируемого воздуха (формальдегиды); в) зависимость эффективности улавливания вторичного волокна от производительности флотатора
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: 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; внедрять высокоэффективные водоочистные технологии и конструкции, используя метод физико-химической очистки сточных вод в сочетании с методами биологической очистки, получить воду, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым предприятиям к ее качеству; 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. Чистова Н.Г., Алашкевич Ю.Д., Рубинская А.В. Проблемы очистки сточных вод в производстве древесноволокнистых плит мокрым способом //Экология и безопасность жизнедеятельности: сб. материалов IV международной науч.-практич. конференции. – Пенза: РИО ПГСХА, 2004. -С 145-146.
3. Рубинская А.В., Чистова Н.Г. Совершенствование очистки сточных вод в производстве ДВП //Актуальные проблемы лесного комплекса: Сб. научн. трудов. Выпуск 16. – Брянск. -2006. -С. 84-85.