Мазурова Е.Н., Чистов Р.С. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
In article the results of research of ecologo-economic efficiency of measures at Lesosibirsky LDK №1 are given.
Проблемы очистки воды, используемой в технологических, бытовых и питьевых целях, на сегодняшний день является актуальной. В связи с этим все более широкое распространение получают локальные бытовые и промышленные водоочистные установки, позволяющие решать практически любые задачи улучшения качества промышленных вод.
Качество воды водоемов на территории Красноярского края в местах культурно-бытового водопользования населения находится на уровне средних по Российской Федерации. Основные причины несоответствия воды открытых водоисточников санитарным требованиям – повышение концентрации взвешенных веществ, нефтепродуктов, фенолов и формальдегидов. Изготовление древесно-волокнистых плит (ДВП) мокрым способом является одним из производств, сточные воды которого содержат такие загрязнения.
Таким образом, цель исследования состоит в поиске эффективного пути реализации экологических программ по сохранению качества водных ресурсов.
Первая замкнутая система водопотребления (ЗСВ) на Верх-Исетском металлургическом заводе была введена в строй в 1973 г. За прошедшие 35 лет на территории бывшего СССР сооружено более 450 замкнутых систем на предприятиях и промузлах. К сожалению, в 1990-е гг. эта работа по известным причинам не велась, заметное оживление стало наблюдаться лишь в начале XXI в. Лесные комплексы, которые имеют в своем составе комплексы по глубокой переработке древесины (в частности производство ДВП мокрым способом на ОАО Лесосибирский ЛДК №1) используют огромное количество свежей воды (3439,5 тыс.м3 в год). Однако на предприятии до сих пор не предпринимались попытки создания замкнутого водооборота, что значительно снизило бы плату за использование водных ресурсов. Тем не менее, в стратегических планах комбината на 2008-2009 г. имеется намерение провести работу в этом направлении. Замкнутые системы водопотребления сегодня - единственное рациональное решение проблемы использования воды в промышленности.
При производстве ДВП сброс промышленных сточных вод по своему качественному составу не соответствует нормам ПДС, несмотря на то, что ведется трехступенчатая очистка воды. Основным принципом санитарно-гигиенического нормирования химических веществ, в том числе и в питьевой воде, является концепция пороговости воздействия. В то же время воздействие неблагоприятных факторов на здоровье человека оценивается по беспороговому принципу независимо от оцениваемого эффекта, при этом норматив предельно допустимой концентрации (ПДК) рассматривается как определенный компромисс, связанный с приемлемым риском.
Важнейшая составная часть экологической политики на современном этапе любой организации – контроль, сокращение и обезвреживание промышленных выбросов, в частности сброса сточных вод. Вследствие значительного взаимодействия предприятий деревоперерабатывающей промышленности с природными ресурсами необходимо вести контроль за тем, чтобы предприятия оказывали наименьшее влияние на окружающую среду. Поэтому для большинства действующих российских предприятий, в частности, деревообрабатывающей промышленности в настоящее время одна из наиболее важных задач – создание или реконструкция системы очистки сточных вод.
Сотрудниками Лесосибирского филиала Сибирского государственного технологического университета проведен анализ литературных источников по рассматриваемому вопросу, анализ теоретических и экспериментальных данных по очистке сточных вод в различных отраслях промышленности, в том числе в целлюлозно-бумажной и лесоперерабатывающей. Спланированы и реализованы поисковые однофакторные и многофакторные эксперименты на полупромышленной пилотной флотационной установке УНИВЕРСАЛ СМ-1, работающей по методу напорной флотации, с дальнейшей их матобработкой и анализом с целью определения преемственности данного метода очистки к сточным водам производства древесноволокнистых плит мокрым способом и возможного дальнейшего его применения в деревообрабатывающем производстве г.Лесосибирска.
Анализ литературных источников, анализ технологической воды предприятий и результаты экспериментов показали, что флотационный метод является для решения стоящей задачи наиболее предпочтительным. Однако флотаторы американской Компании «KROFTA», рекомендуемые в том числе для очистки стоков целлюлозно-бумажных и лесообрабатывающих предприятий, требуют предварительного качественного усреднения стоков по составу и расходу, что в условиях действующих производств выполнить сложно, нуждаются в точном дозировании реагентов, требуют много времени на запуск и отладку процесса после остановки. Безреагентная в данном случае очистка практически невозможна.
Предлагаемый в работе метод напорной флотации является более эффективным и предпочтительным для безреагентной/реагентной очистки сточных вод, так как при этом возможно применение широкого спектра эффективных коагулянтов и флокулянтов. Очень высокая скорость процесса обеспечивают малые габариты оборудования и, соответственно, сравнительно небольшие капитальные и эксплуатационные затраты. Высокая эффективность удаления взвешенных и коллоидных веществ при незначительных эксплуатационных затратах дает быструю окупаемость. Малые габариты и разнообразие типов (круглые горизонтальные, ламельные горизонтальные и др.) и типоразмеров (производительностью от 5 до 2000 м3/ч) флотаторов позволяет разместить это оборудование в производственных цехах непосредственно в местах образования очищаемого стока без каких-либо строительных работ.
При производстве древесноволокнистых плит мокрым способом вместе со сбрасываемой водой в сточные воды попадает значительное количество древесного волокна. Утилизация собственных отходов производства является не только природоохранным, но и ресурсосберегающим мероприятием, т.к. на подготовку волокна затрачены как материальные, так и трудовые ресурсы. Вместе с решением задачи по улавливанию волокна решается задача полного возврата вторичных древесных волокон в основное производство с теми же качественными и количественными характеристиками. При этом технологический процесс и качественные характеристики готовых плит остаются без изменения. С целью улавливания и возвращения в производство качественного волокна, очистки избыточной оборотной воды для дальнейшего ее использования на технологические нужды взамен свежей воды и уменьшения загрязнений в сточных водах на Лесосибирском ЛДК №1 предлагается установка аппарата флотационной очистки УНИВЕРСАЛ-300.
После проведения поисковых опытов на модельных растворах работы были продолжены на реальных производственных стоках (общезаводской сток перед сбросом на локальные очистные сооружения и сброс с прессов отжима древесного волокна) и оборотной воде Лесосибирского ЛДК №1. Во всех опытах производительность флотатора составляла 7 куб. метров в час, расход воздуха 3 %, расход рабочей жидкости 10 % от производительности флотатора. Минимальный эффект очистки без использования реагентов составил 72,4 %, в оптимальном режиме эффект равен (90-95)%. Эффективность — это не единственное достоинство этих флотаторов. Эти аппараты компактнее зарубежных. По теории флотации считается, что создать флотатор с глубиной камеры меньше 1700 мм невозможно. М. Крофта удалось уменьшить глубину до 650 мм. Отечественная установка имеет всего 150 мм в глубину.
В современных условиях рыночной экономики особое значение приобретает эколого-экономическая значимость внедряемого оборудования с оценочным фактором рационального природопользования и охраны окружающей природной среды. Экологический аспект заключается в организации управления и планирования системы природоохранных и социально-экономических мероприятий, обеспечивающих сохранение и улучшение природной среды.
Эколого-экономическая эффективность установки УНИВЕРСАЛ-300 заключается в экономии волокнистых полуфабрикатов, свежей воды, уменьшении объема производственных стоков, сброса взвешенных веществ в водоем. Кроме того, сокращаются эксплуатационные расходы на локальных очистных сооружениях: снижается численность производственного персонала, расход электроэнергии на перекачку стоков на отстойники и возврат скопа на производство древесноволокнистых плит, исключается транспортировка отходов в отвал.
Использование осветленной воды взамен свежей на спрыски пеногашения в напускных ящиках и в регистровой части отливочных машин, на разбавление массы перед рафинаторами позволит сократить потребление свежей воды на 6888 мЗ/сут. Снижение потребления свежей воды уменьшает объем сточной воды на 6888 мЗ/сут, содержание взвешенных в ней частиц сокращается на 1,98 т/сут.
Общая сумма расходов на реконструкцию определяется путем составления смет капитальных затрат. Для расчета необходимых для реконструкции капиталовложений последовательно определяют затраты на строительные работы, вспомогательным цехам и общезаводским объектам, сумма (прирост) оборотных средств, а также капиталовложения по оборудованию. Здесь учитывается стоимость нового оборудования и другие затраты, связанные с его установкой. Расчеты показали, что для реконструкции цеха ДВП потребуется около 9976,018 тыс.руб.
При внедрении нового оборудования необходимо учесть также затраты, связанные с его эксплуатацией. В основу расчета эксплуатационных расходов были положены следующие исходные данные:
- расход материалов, энергоресурсов, сметная стоимость установки;
- ценовые показатели;
- стоимость флокулянтов (при необходимости);
- амортизационные отчисления на полное восстановление основных фондов.
Сумма ежегодных эксплуатационных затрат составит 1501,08 тыс.руб.
Ликвидация локальной очистки с внедрением новых очистных сооружений позволит сократить обслуживающий персонал. Также ликвидация локальной очистки позволит сократить расходы электроэнергии на перекачку стоков на отстойники и скопа на производство ДВП на 443000 кВт, что даст экономию 647,49 тыс.руб. В результате экономии сырья, воды, электроэнергии и заработной платы сократится себестоимость древесноволокнистой плиты.
Ввод в эксплуатацию локальной очистки избыточных оборотных и сточных вод с использованием УНИВЕРСАЛ-300 даст возможность сократить сброс взвешенных веществ в р. Енисей на 621 т/год, что позволит уменьшить плату за сброс загрязняющих веществ. Экономия от сокращения сброса вредных стоков составит 1132,29 тыс.руб. Суммарная годовая экономия от использования флотационной установки равна 13997,25 тыс.руб.
При этом необходимые капитальные вложения по нашим расчетам окупятся через 2,1 года. Необходимо отметить, что норматив платы за выбросы/сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду устанавливается (индексируется) ежегодно Правительством РФ и имеет тенденцию возрастания. Следовательно, при всех равных условиях, экономическая эффективность по природоохранным факторам может увеличиваться год от года на величину индексации платы за природопользование. В конечном итоге коэффициент общей эколого-экономической эффективности предлагаемого проекта составит 1,19.
Планируемый для внедрения в цехе ДВП Лесосибирского ЛДК №1 напорный флотатор является эффективным средством очистки промышленных сточных вод деревообрабатывающих предприятий и в частности промышленных стоков производства древесноволокнистых плит. Две ступени дисперсионных флотационных аппаратов без использования химических реагентов (коагулянтов и флокулянтов) позволят эффективно очистить производственные стоки деревообрабатывающих предприятий перед их биологической обработкой, в том числе от древесных волокон, решая тем самым технологические, экономические и экологические задачи:
1) возможность использования очищенной технологической воды для повторного ее использования на различных этапах технологического процесса производства ДВП:
- напорный ящик;
- вакуумные насосы (300 м3/ч);
- гидромойка (240 м3/ч);
2) снижение объема водопотребления свежей воды;
3) снижение на первом этапе сброса технологической воды на ЛОС на 50%, снижая тем самым объемы загрязнения и соответственно концентрацию загрязняющих веществ в воде;
4) улавливание и возврат для повторного использования вторичных древесных волокон в основное производство без дополнительной его обработки, непосредственно в напорный ящик, в среднем до 95% от общей массы попадающего волокна в сточные воды;
5) применение этого оборудования позволит снизить нагрузку на существующие локальные очистные сооружения, что снизит эксплуатационные затраты, а также материальные затраты связанные с выплатой экологических штрафов;
6) экономия заводских площадей. Возврат уловленного волокна в производство позволит уменьшить расход свежего волокна на 1,48 т/сут.
Таким образом, в результате вышеприведённого анализа следует вывод, что для достижения поставленной в настоящей статье цели (в том числе эколого-экономической эффективности), в промышленности при производстве ДВП мокрым способом предложенное оборудование является экономически выгодным.