Загрязнение окружающей среды при гидролизном производстве

Отходы отделяют от воды для уменьшения объемов, а также для повышения эффективности применяемых способов утилизации. Для этого применяют отстаивание, фильтрацию, центрифугирование, разделение в гидроциклонах, сушку, вымораживание.2.Физико-химические методы утилизации суспензированных веществ основаны на применении специально подобранных ПАВ, вспомогательных веществ, влияющих на изменение состояния и коллоидно-дисперсионной структуры взвешенных частиц в нефтяной и водной фазах. Широкое применение получили методы экстракции, основанные на взаимном растворении полярных соединений (нефтепродукты и растворитель).3.Биологические методы основаны на способности нефтеокисляющих микроорганизмов разлагатьсуспензированные вещества. Эти реакции происходят в аэробных условиях.5.Термические методы представляют собой разложение суспензированных веществ при высоких температурах. Полное термическое разложение нефтепродуктов происходит до образования конечных продуктов деструкции – пек, СО2 и Н2О. К термическим методам обезвреживания отходов относятся сжигание, газификация и пиролиз.6.Комбинированные методы основаны на сочетании вышеперечисленных методов. Комбинированные методы получили широкое распространение из-за возможности переработки суспензированных веществ с различными физическими и физико-химическими свойствами.Необычная жара лета 2010 года привела во многих регионах России к жесткой ситуации — значительному уменьшению сбора кормов для животноводства и птицеводства. Это вынудило сельскохозяйственных производителей значительно сократить поголовье KPC, всего животноводства и даже птицы, что привело к резкому уменьшению продуктов питания и повышению цены на них, а в итоге — к усилению социальных проблем.На сегодня нет точной научной гарантии, что в будущем такие ситуации не повторятся. Наоборот, высказываются мнения, что они в перспективе возможны даже в ближайшие годы. Как же «безболезненно» выходить из таких ситуаций? Ответ один — срочно необходимо создавать и широко развивать технологию получения кормового продукта (белковых дрожжей) на гидролизных производствах.По нашим расчетам, такая технология имеет большую перспективу, прежде всего, из-за дешевизны сырья для гидролизного производства, основная масса которого в России в настоящее время в основном просто сжигается.В качестве исходного растительного сырья гидролизная промышленность в основном использует отходы механической переработки древесины: лесопиления (опилки, щепу, горбыли, рейки и др.), фанерного, мебельного, спичечного и других производств (щепу, стружки, «карандаши» и др.), производства дубильных экстрактов (одубину), канифольно-экстракционных заводов (щепу после экстракции осмола) и лесосечные отходы (ветки, сучки, щепу и др.).Возможно в качестве исходного сырья применять различные виды попутных продуктов сельскохозяйственного производства: кукурузную кочерыжку, подсолнечную и рисовую лузгу, шелуху хлопковых семян, гузапая (стебель хлопчатника), камыш, солому, костру кенафа, торф малой степени разложения, виноградную лозу.Перечисленное возможное сырье на гидролизных заводах подвергается химической переработке путем каталитического превращения (гидролиза) полисахаридов (целлюлозы) в моносахариды, из которых микробиологическим синтезом получают белковые дрожжи.3.2 Экспериментальная установкана предприятииХорошо известно, что белковые дрожжи содержат: белка — 48-52%, углеводов — 13-16%, жира — 2-3%, безазотистых экстрактивных веществ — 22-40%. Они также содержат все десять жизненно необходимых аминокислот, весь комплекс витаминов группы В, провитамин Д. Гидролизные дрожжи богаты микроэлементами, разнообразными ферментами и гормонами, улучшающими усвоение белков и углеводов. Перевариваемость белков, содержащихся в дрожжах, достигает 90%[5, 6, 10].Применение дрожжей в кормовом рационе лактирующих коров приводит к увеличению удоя на 2,53 литра и повышает жирность молока на 0,40,6%. Добавка дрожжейв количестве 5-10% от сухой массы кормового рациона животных повышает их привес на15-20% и снижает расход кормов на 20%. Добавка дрожжей в количестве 5% в рацион кур-несушек увеличивает их яйценоскость на 3040%, причем 1 кг дрожжей обеспечивает дополнительное получение 2,2-2,9 кг куриного мяса. Одна тонна дрожжей при добавлениив комбикорм, балансируя последний по важнейшим аминокислотам, дает экономию 57 тзерна и позволяет дополнительно получить 500-800 кг свинины или 11,5 т мяса птицы.Однако при существующей технологии гидролизное производство имеет не толькоогромные достоинства, но и большие недостатки, что значительно ограничивает возможность его применения. Прежде всего, это не безопасные для окружающей среды попутные вещества, создающие большие экологические проблемы.При существующей технологии гидролизного производства из 1 т перерабатываемого сырья получается примерно 0,8 т попутных продуктов. Среди них есть твердые, жидкотекучие и газообразные вещества. Наибольшее количество из попутных продуктов составляют твердые вещества. К ним относятся технический сернокислотный (гидролизный) лигнин и шламы, образующиеся при подготовке гидролизной среды к биохимической переработке. Из 1 т перерабатываемого сырья получается 0,45-0,65 т твердых веществ, большую часть которых составляет гидролизный лигнин.Так как гидролизные заводы перерабатывают в основном древесные отходы, применяя периодический режим гидролиза (поскольку химический состав исходного древесного сырья не постоянен), то лигнины, получаемые на разных заводах и даже в процессе разной варки, не имеют постоянного состава, что значительно затрудняет их промышленную переработку [1, 2] (табл. 4, 5)Таблица 4Химический состав гидролизного продукта древесного сырья(зависимость от видов сырья и места произрастания)Вид сырья и место произрастанияСодержание компонентов, % от абсол. сухого веществаполисахаридыпентозанылигнинЛегко-гидролизуемыеТрудно-гидролизуемыеЕль (Ленинградская область)17,348,08,928,1Сосна (Восточная Сибирь)17,847,87,619,7Пихта (Восточная Сибирь)14,944,27,029,0Лиственница (Восточная Сибирь)24,837,67,124,6Кедр (Дальний Восток)26,735,09,121,7Береза (Пензенская область)27,138,925,118,9Осина (Пензенская область)20,745,317,822,1Бук (Кавказ)23.541,625,622,0Одубина20,142,620,427,6Лесосечные отходы — ветки сосны (Пензенская область)20,637,016,725,8Поскольку в гидролизном производстве используются в основном древесные отходы, посчитали целесообразным применять гидролизный лигнин, прежде всего, в производстве изделий и материалов, получаемых из древесных отходов или с их использованием, с тем чтобы самым оптимальным образом частично компенсировать потери древесины в деревообработке, в строительстве, а также в композиционных материалах различного назначения.Таблица5Общая характеристика химического состава гидролизного лигнина из древесных отходовКомпоненты и функциональные группыСодержание ,% в перечете на абсол. сухое веществоКомпонентыКислотность в пересчете на Н SO0,4-2,40Редуцирующие вещества1,1-10,00Экстрагируемыеспиртобензональной смесью7,6-19,00Зольность0,7-9,60Функциональные группыМетаксильные7,5-12,85Суммарные гидроксильные5,2-10,50Финальныегидроксильные0,5-2,40Карбоксильные0,2-1,10Карбонильные0,8-1,95Пресс-масса для изготовления лигнопластика может бытьтолько из одного гидролизного лигнина, предварительно активизированного, например, аммиаком, или из композиций гидролизного лигнина с гидролизованными древесными опилками, органическим и минеральным шламом гидролизного производства, отходами термопластмасс (использованные бутылки, тара, емкости, пленка и др.), отходами ткацкого производства, торфорезольными смолами и другими отходами. Лигнопластики могут быть плакированы бумагой, картоном, шпоном, тканью и стеклотканью, полимером, нитроэмалью, полиэфирным лаком и другими веществами и материалами. Для повышения объемной биостойкости в массу вводится антисептик — фтористый натрий, а поверхностное антисептирование производится акрилатнымгрибостойким лаком АГС4.Методом лигнопластика были изготовлены опытные партии строительных изделий: паркет широкого диапазона применения, элементы мебели, столярные изделия,дверные и оконные блоки, элементы облицовки ванных комнат, туалетов, кухонь, панели стен и потолков, балконов, фасадов зданий, строительные плиты (ДВП, ДСП), кровельные материалы для крыш зданий.Из композиций гидролизного лигнина с огнеупорной глиной, шамотом и усиливающими добавками изготовлены опытные партии теплоизоляционных изделий широкого диапазона применения. Из смеси гидролизного лигнина с обычной глиной получен обжиговый кирпич и другие керамические изделия. Из композиции гидролизного лигнина с отходами литейного производства («горелой землей») получены высокопрочные и долговечные строительные плиты, растворы и другие строительные материалы и изделия.Таблица 6Физико-технические свойства лигнопластикаОбъемная масса, кг/м800-1400Предел прочности при статистическом изгибе, МПа18-44Прочность при растяжении, МПа13-27Прочность на сжатие, МПа75-120Ударная вязкость, к Дж/м2-9Твердость, МПа100-300Истираемость, кг/м 24 ч.0.1-2.1Водопоглощение за 24 ч. по массе, %0,01-05Разбухание по толщине за 24 ч., %0,0-0,3Термостойкость, СДо 190Морозостойкость, воздушные циклы500-1000Криостойкость без деформации, СМинус 160Деформативность (паркет) за 10 лет0,2-0,4Коэффициент теплопроводности, Вт/мК0,2-0,8Цвет лицевой поверхностиЛюбойБиостойкость, кл2-4Удельное электрическое сопротивление:Внутренние, Ом /м(0,7-1,0) 10Поверхностное, Ом(39-50) 10Масло-бензостойкость, %0,06-0,2На основании полученных результатов исследованийна исследуемом предприятии разработаны все технологические процессы, технологические схемы, регламенты, технические условия, инструкции, токсикологические паспорта, экологические требования и паспорта.ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, задачи, поставленные в курсовой работе выполнены.Изложены основные сведения о современныхпринципах использования древесины, заложенных в международных договоренностях по управлению лесными ресурсами. Описано современное состояние промышленных целлюлозно-бумажных производств, производств гидролизадревесины и другого растительного сырья. Приведены перспективные процессы переработкидревесины и полупродуктов с целью повышенияэффективности технологий получения целлюлозыи бумаги. Представлены проблемы и перспективыотечественных гидролизных производств.Основное направление защиты природы – предотвращение загрязнений непосредственно в технологическом цикле взамен улавливания их на очистных сооружениях.Предотвращение загрязнений – всегда экономически выгодно. Это связано не только с уменьшением расходов на сырье и энергию при производстве продукции, но главным образом, с уменьшением расходов на переработку отходов.Современная технико-экономическая база промышленности не позволяет осуществить на промышленных предприятиях глубокую очистку воздуха и воды ввиду исключительной дороговизны этих мероприятий. Разработка новых технологических процессов на основе которых может быть создано безотходное производство, обеспечит не только высокие технико-экономические показатели, но и комплексное использование природных ресурсов. Однако по техническим и экономическим причинам переход к безотходной технологии сразу осуществить невозможно. Реальный путь экологизации технологии – это постепенный переход сначала к малоотходным, а затем – к безотходным замкнутым циклам. Тем самым могут быть достигнуты рациональное природопользование и охрана окружающей среды.50 % имеющихся промышленных отходов и выбросов возможно предотвратить в их истоке, используя технически обоснованные, экологически чистые и экономически выгодные технологии. Разработка ресурсосберегающей технологии очистки сточных вод машиностроительных предприятий предлагает создание замкнутых систем водоснабжения и полное исключение образующихся отходов.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫБолтовский В.С. Актуальные проблемы гидролизного производства и пути их решения //Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2017. № 2 (199). С. 233-240.Гидаракос Е., Ерехинский А.Н., Зиньков А.В., Литвинец О.И., Салхофер С., Тарасенко И.А., Холодов А.С., Черныш О.Г., Петухов В.И. Наилучшие доступные технологии в перерабатывающей промышленности. В книге: Комплексное устойчивое управление отходами. Горнодобывающая промышленность Москва, 2016. С. 351-412. Гришечко Л.И. Исследование процессов синтеза из древесного лигнина жидких углеводородов и аэрогелей.Авторефератдис. ... кандидата химических наук / Ин-т химии и хим. технологии СО РАН. Красноярск, 2014.Громов Н.В. Каталитические методы переработки целлюлозы в водной среде в ценные химические вещества.Авторефератдис. ... кандидата химических наук / Ин-т катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Новосибирск, 2016.Группа Илим, официальный сайт - http://www.ilimgroup.ru/Филиал Группы «Илим» в Усть-Илимске.официальный сайт - http://www.ilimgroup.ru/o-gruppe-ilim/filialy/ust-Ilimsk/Дёмин В.А. Современное состояние и перспективы химической переработки древесины.В сборнике: Методология развития региональной системы лесопользования в республике Коми.Сборник материалов итоговой научно-практической конференции. Научное электронное издание. 2015. С. 22-54.Зайцев В.Д. Перспективы использования гидролизного лигнина как органического сырья //Молодежный научно-технический вестник. 2017. № 6. С. 28.Игнатенко А.В. Биосорбционно-биокоагуляционнаядетоксикация сточных вод микроорганизмами активного ила // Труды БГТУ. №4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2015. № 4 (177). С. 262-266. Клещевников Л.И., Логинова И.В., Харина М.В., Емельянов В.М. Методы получения фурфурола и его применение //Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18. № 19. С. 95-101. Козлов М.Н., Богомолов М.В., Кевбрина М.В., Николаев Ю.А., Колбасов Г.А. Эффективность микрофильтрации на дисковых фильтрах для задержания взвешенных веществ биологически очищенных сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 10. С. 59-65. Ксенофонтов Б.С., Антонова Е.С. Интенсификация флотационной очистки сточных вод от ионов металлов и взвешенных веществ // Экология промышленного производства. 2014. № 3 (87). С. 29-34. Кумпаненко И.В., Рощин А.В., Берлин А.А., Мясоедов Б.Ф. Новое в методах обнаружения, идентификации и уничтожения опасных химических веществ // Химическая безопасность. 2017. № 1. С. 10-53.Макеева О.Ю. Гидролитическое гидрирование целлюлозы в полиолы.Авторефератдис. ... кандидата технических наук / Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева. Москва, 2013.Мингулов Ш.Г., Дудников И.Ю. Разработка и испытание технических средств предварительной фильтрации добываемой продукции и сточной воды от твердых взвешенных частиц // Нефтепромысловое дело. 2014. № 6. С. 39-42. Орлова Т.Т. Многолетний опыт практического моделирования //Биосферное хозяйство: теория и практика. 2018. № 1 (4). С. 37-42.Пономарёв В.Г. Выбор сооружений для очистки сточных вод от взвешенных загрязнений // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2015. № 1. С. 45-52.Рустамов М.К., Гафурова Д.А., Каримов М.М., Рустамова Н.М., Бекчонов Д.Ж., Мухамедиев М.Г. Применение ионообменных материалов с высокой удельной поверхностью для решения экологических проблем // Экологическая химия. 2014. Т. 23. № 1. С. 32-39. Филатова А.Е. Физико-химические основы процесса гидрогенолиза целлюлозы. Авторефератдис. ... кандидата химических наук / Твер. гос. ун-т. Тверь, 2016.Ширинова Д.Б. Очистка сточных вод от взвешенных веществ // International Scientific Review. 2017. № 8 (39). С. 18-20.