В последние годы лесной комплекс находится под пристальным вниманием властных структур. Взят прямой курс на его возрождение и подъем. Одним из главных направлений является организация комплексной переработки древесного сырья, внедрение новых технологий.
Актуальность проблемы нарастает вместе с ростом мировых объемов производства и накопления отходов в производственной сфере. Сегодня в решении этой проблемы реализуются, в основном, технические и технологические возможности.
Комплексность использования древесного сырья на уровне деревоперерабатывающих производств должна предусматривать вовлечение в технологический процесс всего объема древесных ресурсов, включая в хозяйственный оборот и отходы основных производств.
В России проблема утилизации древесных отходов относится к числу наиболее актуальных, так как при существующих в настоящее время методах переработки теряется почти половина биомассы дерева, что, естественно, говорит о низком уровне технологических процессов деревообработки.
Современная деревообрабатывающая промышленность, производство мебели, фанеры, древесностружечных (ДСП) и древесноволокнистых (ДВП) плит имеют разнообразные виды отходов, загрязняющих окружающую среду.
Отдельные технологические процессы указанных производств сопровождаются выделением и выбросом в атмосферу загрязняющих веществ. Последние образуются как в основных технологических процессах, так и во вспомогательных подразделениях (котельные, сварочные посты, кузницы и т.д.).
От технологических линий в атмосферу поступают твердые пылевидные отходы — древесная и лакокрасочная пыль, а также парогазовоздушные отходы: летучие компоненты лакокрасочных материалов и растворителей, пары смолосодержащих клеевых материалов.
Механическая обработка древесины связана с выделением загрязняющих веществ (древесная пыль, опилки, стружка). В лесопильных цехах при распиловке лесоматериалов хвойных и лиственных пород образуется кора, горбыль,
опилки. Древесная пыль от лесорам не выделяется. В деревообрабатывающих цехах в процессах раскроя пиломатериалов на заготовки и рейки, в цехах по изготовлению оконных и дверных блоков, дверей, досок пола, паркета, плинтусов, заготовок мебели, товаров культбыта, тары и др. выделяется древесная пыль. Источниками выделения древесной пыли являются циркульные пилы, торцовочные станки, станки фуговальные, рейсмусовые, сверлильные, фрезерные, строгальные, шипорезные, шлифовальные и др. При производстве этих операций образуется пыль различной крупности.
Источниками выбросов древесной пыли в атмосферу являются трубы пылеулавливающих сооружений.
В производстве щепы источниками выделения древесной пыли являются рубительные машины различных марок, дробильные установки сортировки щепы.
Источниками выбросов в атмосферу являются трубы пылеуловителей, трубопроводы в местах разгрузки щепы, открытые склады хранения щепы.
В производстве древесностружечных плит при изготовлении и сортировке щепы, изготовлении стружки, при механической обработке плит (обрезка, шлифование, раскрой) выделяются отходы древесины, в т.ч. древесная пыль. В процессе пропитки стружки смолой, горячего прессования, охлаждения, выдержки плит выделяются вредные парогазовоздушные смеси из расходуемых смолосодержащих материалов.
На всех этапах технологического процесса производства фанеры происходит выделение загрязняющих веществ.
При механической обработке древесины в производстве мебели (раскрой пиломатериалов на заготовки, сверление, строгание, фрезерование, шлифование и др.) образуется значительное количество отходов (стружки, опилки, древесная пыль). При шлифовании и полировании лакового покрытия образующая пыль содержит частицы абразивного материала, отвердевших полиэфирных и нитроцеллюлозных лаков. Удаление отходов осуществляется системами пневмотранспорта и аспирации с очисткой воздуха в пылеулавливающем оборудовании (циклонах, фильтрах, скрубберах). Кроме того в воздушную среду попадает целый комплекс веществ, содержащихся в лакокрасочных материалах, растворителях, клеевых композициях, смолах. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются окрасочные камеры, пульверизационные кабины, лаконаливные машины, сушильные камеры, стеллажи для хранения готовой продукции и другое оборудование. Источниками выбросов газовоздушных смесей являются трубы вытяжной вентиляции и неорганизованные выбросы.
Современные требования СЭС №12100005-88 к выбросам загрязняющих веществ в атмосферу и воздуху производственных помещений заставляют производственников устанавливать эффективные системы очистки воздуха от загрязнителей, образующихся в процессе производства продукции. Такими системами являются аспирационные установки.
Латинское слово аspiratio означает вдыхание, и, в данном случае, характеризует принцип действия инженерных систем, состоящий в отсасывании воздуха от технологического оборудования. В связи с тем, что удаление из воздушного потока крупных частиц (стружки, опилок и пр.) не представляет собой сложной задачи, основной функцией современных аспирационных установок является эффективное и надежное обеспыливание воздуха в рабочей зоне производственных помещений и охраны атмосферного воздуха от загрязнения пылевыми выбросами с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.
В деревообрабатывающих производствах источники выделения пыли (частиц с диаметром до 200 мкм) бывают двух видов.
- К первому виду источников относится технологическое оборудование, при работе которого пыль, а также более крупные частицы образуются в качестве отходов механической обработки древесных и других материалов. Для источников первого вида задача предотвращения попадания пыли в объем производственных помещений решается путем отсоса воздуха от режущих органов станков с возможно более полным уносом измельченных отходов в момент их образования.
- Ко второму виду источников относится технологическое оборудование, в том числе конвейеры, в которых измельченные материалы являются полуфабрикатами в технологических процессах, например, в производстве древесностружечных плит, или конечным продуктом, например, в производстве древесной муки.
Для источников выделения пыли второго вида та же задача решается путем отсоса воздуха от технологического оборудования с минимальным уносом из него измельченного материала, т.е. системы аспирации лишь поддерживают заданную величину разрежения в оборудовании. В настоящее время большинство деревообрабатывающих станков, как отечественного, так и импортного производства изготавливаются без устройств, предназначенных специально для направления пыли и других измельченных отходов в системы аспирации, а паспорта старых станков не содержат аспирационных характеристик даже в тех случаях, когда эти устройства (пылеприемники), имеются.
Все системы аспирации состоят из следующих основных частей:
- трубопроводных сетей;
- тягодутьевых машин;
- пылеулавливающих аппаратов.
Основное требование к аспирационным установкам по качеству очистки воздуха выполняют пылеулавливающие аппараты, которые, по конструктивному исполнению подразделяются на следующие основные виды:
циклоны – аппараты, в которых отделение твердых частиц от воздуха осуществляется за счет использования центробежной силы, развивающейся при вращательно-поступательном движении материало-воздушного потока и прижимающей частицы к стенке циклона. При этом частицы теряют кинетическую энергию потока и под воздействием силы тяжести опускаются в направлении выгрузного отверстия. До конца прошлого века циклоны были наиболее распространены в деревообрабатывающих производствах, это было связано с простотой их изготовления и обслуживания, а также небольшими капитальными затратами. Однако их существенные недостатки (ограниченные возможности очистки, не отвечающие современным требованиям; необходимость их монтажа вне производственных помещений, что приводит к удалению теплого воздуха из помещений), значительно сузили область их применения в настоящее время;
фильтры – пылеулавливающие аппараты, процесс очистки в которых осуществляется за счет фильтрации, или осаждения твердых частиц, взвешенных в воздушном потоке, на поверхности или в объеме пористых сред. В настоящее в деревообрабатывающих производствах индустриально развитых стран фильтры являются основным видом пылеулавливающего оборудования аспирационных систем. Их конструкция и материалы позволяют очищать воздух аспирационных систем от пыли до величины пылесодержания менее 1 мг/м3, т.е. ниже величины предельно допустимого санитарными нормами пылесодержания для приточного воздуха, что позволяет, в большинстве случаев, возвращать в холодное время года очищенный воздух в помещения и экономить за счет этого на расходах на отопление.
Рис. 1. Простейший циклонный пылеуловитель
Рис. 2. Пылеулавливающая система: 1 – вентилятор; 2 — кольцевая часть; 3 — циклонный элемент; 4 – отходы; 5 — сборный мешок
При использовании карбамидоформальдегидных и фенолоформальдегидных смол загрязняются сточные воды и атмосферный воздух. Существуют различные способы очистки сточных вод: биологическая, термическое сжигание, физическая и физико-химическая газоочистка, окисление и смолообразование, адсорбционные методы.
При биологической очистке расщепление ароматических соединений происходит за счет микроорганизмов, способных существовать в воде, содержащей до 1000 мг/л фенола. Очищенная данным способом вода содержит 0,1 мг/л фенола.
Окисление проводят для очистки сточных вод с большим содержанием фенола перед их биологической очисткой. При этом происходит деструкция фенола с образованием промежуточных токсичных соединений. Эффективные окислители фенола – перекись водорода, озон, гипохлорид натрия, диоксид хрома, пермаганат и бихромат калия.
Реакции смолообразования, приводящие к осаживанию полимеров, можно использовать для очистки сточных вод, содержащих фенол, формальдегид и их форполимеры. Очистку ведут при высокой температуре, добавляя к сточным водам серную кислоту и в качестве осадителей хлорид железа или сульфат алюминия.
Процесс термического сжигания (700…800 оС) применяют на предприятиях, где отходящие газы, помимо фенола, содержат пыль, растворители, сложные эфиры фосфорной кислоты. Тепло от сжигания используют для нужд производства.
Адсорбцию сточных вод и отработанных газов, предварительно очищенных от твердых веществ, производят активированными углями, оксидом алюминия, силикагелем и цеолитами. Для адсорбции фенолов используют разбавленную щелочь, растворители или инертный газ в смеси с водяным паром.
Очистку газообразующих компонентов, включающих фенолформальдегид, проводят в адсорбентах путем растворения или химического взаимодействия, т.е. по принципу очистки сточных вод.
Для очистки отработанных газов от сушилок для древесных частиц, содержащих также и мелкоразмерный материал, используется несколько методов. Среди них водная очистка, послесгорание (со шлифовальной пылью или в природном газе), сгорание в котельной.
В производстве клееных изделий и древесных плит проблема снижения вредных выбросов должна решаться одновременно в направлении разработки связующих с минимальным содержанием остатков мономеров.