Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Разработка технологии утилизации твердых отходов целлюлозно-бумажного производства методом вермикультивирования

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии утилизации твердых отходов целлюлозно-бумажного производства методом вермикультивирования"

На правах рукописи

РУДАКОВА ЛАРИСА ВАСИЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕТОДОМ ВЕРМИКУЛЬТИВИРОВАНИЯ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета

Научные руководители - доктор медицинских наук, профессор,

академик РЭА Вайсман Яков Иосифович

кандидат технических наук, доцент,

член-кор. РЭА

Петров Василий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Градова Нина Борисовна

кандидат технических наук, ведущий

науный сотрудник

Павлова Наталья Михайловна

Ведущая организация - АООТ Пермский научно-исследовательский и

статут целлюлозно-бумажной промышленное

Защита диссертации состоится "_"__ 1996 г. в _ ч

сов в ауд.___ на заседании диссертационного совета Д 053.34.11

Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева адресу: 125047, Москва, А-47, Миусская площадь, дом 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном цент РХТУ им. Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан "__"_ 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета г^/удол-гг» Каменчук И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На лесоперерабатывающих предприятиях в качестве отхода образуется большое количество древесной коры, значительная часть которой вывозится в отвалы.

На вывозку коры в отвалы тратятся большие средства и отвлекается транспорт и рабочая сила. Отвалы, достигающие по высоте нескольких десятков метров, занимают большие площади заводских территорий.

При длительном хранении коры в отвалах происходит ее частичное разложение с выделением загрязняющих органических соединений. Высвобождающиеся продукты (соединения фенольного ряда) в большинстве своем являются высокотоксичными для жизнедеятельности биоценозов. Большая часть продуктов разложения коры, растворяясь в веще, может просачиваться в грунтовые воды, а затем поступать в открытые водоемы, загрязняя их.

Периодически происходит самовозгорание коры, что представляет опасность для находящихся вблизи строений, и приводит к загрязнению атмосферного воздуха продуктами горения.

Основными направлениями использования коры в настоящее время являются: сжигание; использование в качестве субстрата для получения удобрений; мульчирование почв; изготовление сухой подстилки в животноводческих хозяйствах; извлечение дубильных экстрактов для коневенной промышленности; изготовление строительных материалов в виде древес-но-корьевых плит - королита.

По любому из указанных направлений утилизации коры требуются дополнительные операции по ее подготовке, затраты на которые не окупаются длительное время.

На целлюлозно-бумажных предприятиях (ЦБП) в больших количествах в результате биологической очистки сточных вод образуется избыточный активный ил. К настоящему времени разработано несколько направлений его использования; в качестве добавки в производстве тарного картона, для получения белково-витаминного кормового продукта (белвитамила), в производстве волокнистых плит, при приготовлении компостов для использования в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения. Однако практически избыточный активный ил в настоящее время не используется.

Перспективным направлением эффективного использования древесной коры и избыточного активного ила может быть применение метода верми-культивирования, позволяющего в короткий срок переработать значитель-

ные количества отходов и получить ценные товарные продукты: биогумус и биомассу.

Дождевые черви в развитых странах используются преимущественно для переработки сельскохозяйственных и бытовых отходов. Вопрос о переработке промышленных отходов, в том числе отходов ЦБП, с помощью вер-микультуры освещен в литературе недостаточно полно. В литературе отсутствуют данные об аппаратном оформлении процесса вермикультивирова-ния и данные о применяемых промышленных видах червей-деструктактов. Проведенными нами предварительными разработками показана перспективность этого метода в целлюлозно-бумажной промышленности.

В связи с изложенным, вопросы разработки технологии утилизации твердых отходов ЦБП методом вермикультивирования с применением промышленной линии червей-деструктантов и промышленных установок являются актуальными.

Цель работы. Разработка технологии утилизации отходов целлюлозно-бумажных предприятий: коры различных сроков хранения - отходов окорки древесины и избыточного активного ила после биологических очистных сооружений (БОС) методом вермикультивирования с применением высокопроизводительных установок биореакторного типа.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить условия образования и складирования твердых отходов целлюлозно-бумажного производства на примере типичного ЦБП - Пермского целлюлозно-бумажного комбината (ПЦБК) и их влияние на объекты окружающей среды;

- изучить возможность утилизации отходов методом вермикультивирования путем подбора субстратов на основе коры различного срока хранения и избыточного активного ила с введением в субстрат различных стимулирующих добавок, необходимых для обеспечения нормальной жизнедеятельности червей, и разработать рецептуру субстрата с оптимальным соотношением отходов;

- провести селекционную работу по выведению промышленной линю червей-деструктантов, адаптированных к утилизируемым отходам;

- определить оптимальные параметры процесса деструкции отходое методом вермикультивирования;

- разработать методы контроля за процессом утилизации отходов методом вермикультивирования и оценить качество полученного продукта го физико-химическим и агрохимическим показателям;

- получить исходные данные для разработки и проектирования опытно-промышленной установки вермикультивирования - биореактора вертикального типа;

- оценить технико-экономическую эффективность разработанной технологии утилизации твердых отходов ПЦБК и провести маркетинговые исследования по реализации, получаемых в результате переработки отходов, биогумуса и биомассы дождевых червей.

Научная новизна. Впервые получены данные о возможности использования метода вермикультивирования для утилизации отходов (коры различного срока хранения, избыточного активного ила) целлюлозно-бумажных предприятий. Выведена селекционным путем промышленная линия червей, адаптированных к отходам ЦБП. Определены оптимальные параметры процесса. Разработана рецептура субстрата с оптимальным соотношением отходов. Изучены физико-химические и агрохимические показатели биогумуса и определены его потребительские свойства. Разработан, изготовлен и испытан опытно-промышленный биореактор вертикального типа для процесса вермикультивирования производительностью 18 т/год.

Практическая значимость. Установлена возможность применения метода вермикультивирования для утилизации отходов ЦВП:коры различных сроков хранения и избыточного активного ила после биологической очистки сточных вод. Разработаны конструкция и рабочие чертежи опытно-промышленного биореактора. На ПЦБК смонтирована опытно-промышленная установка, при испытании которой получена опытная партия биогумуса (2 т). Проведены полевые испытания биогумуса на базе Пермского НИИ сельского хозяйства при выращивании картофеля и земляники, которые показали высокую удобрительную ценность полученного продукта. Разработана технологическая схема участка цеха вермикультивирования отходов целлюлозно-бумажного предприятия, функционирование которого позволит снизить ущерб от загрязнения объектов окружающей среды и открыть новые рабочие места на предприятии.

Основные положения, выносимые на защиту:

- возможность утилизации отходов ЦБП: коры различных сроков хранения, избыточного активного ила методом вермикультивирования:

- особенности процесса вермикультивирования: температура, влажность, композитный состав исходного субстрата, контроль за процессом, рабочие характеристики вермикультуры;

- оптимальные параметры процесса;

- возможность применения биореакторов вертикального типа в про-

цессе вермикультивирования;

- аппаратурное и технологическое оформление процесса утилизации твердых отходов ЦБК методом вермикультивирования;

- возможность получения ценных товарных продуктов из отходов ЦБП: биогумуса и биомассы дождевых червей.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной конференции "Безопасность окружающей среды: медицинские, экономические и правовые аспекты" (Пермь, 1992), на Третьем международном конгрессе "Биоконверсия органических отходов" (Москва, 1994), на Всероссийской научно-технической конференции "Научно-технические проблемы конверсии промышленности Западного Урала" (Пермь, 1995), а также на областных нучно-технических конференциях в 1991-1996 г.г.

Публикация результатов. Материалы диссертации изложены в 8 публикациях.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 6 рисунков, 36 таблиц, и 2 приложения. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 174 наименования источников (отечественных и иностранных) и приложений. Приложения содержат: документы о внедрении, распечатку программы поиска оптимальных параметров процесса деструкции твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность выполненной работы.

Первая глава является аналитическим обзором литературы и дает представление о современных и перспективных методах утилизации отходов целлюлозно-бумажных предприятий. Дан критический анализ существующих технологий и обоснована возможность и перспективность применения метода вермикультивирования для утилизации твердых отходов ЦБП. Сформулированы цели и задачи исследований.

Вторая глава содержит характеристику объекта исследования - Пермского целлюлозно-бумажного комбината (ПЦБК). Исследованы условия образования и складирования твердых отходов ПЦБК: коры, образующейся при окорке балансовой древесины и избыточного активного ила после биологической очистки сточных вод предприятия и показано их влияние на объекты окружающей среды.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по обоснованию выбора метода утилизации и определению возможности утилизации твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования.

В качестве альтернативного исследовали традиционный метод утилизации коры - компостирование. Так как основная роль в процессе минерализации органических веществ принадлежит микроорганизмам, то был изучен качественный и количественный микробиологический состав коры, отобранной с короотвалов ПЦБК. Исследования показали, что общее количество микроорганизмов в пересчете на 1 г абс.сух. веса в образцах свежей коры составило 2,4 ■ 107 клеток, в образцах коры длительного срока хранения -1,0-10® клеток. Доминирующей в видовом отношении была группа целлюлозоразрушающих бактерий, причем их видовой состав был более разнообразен в коре длительного срока хранения.

Процесс компостирования осуществляли в буртах в натурных условиях. Для закладки буртов использовали кору 15-летнего 1-2-летнего сроков хранения. В качестве азотсодержащих добавок использовали помет, упаренные сульфитные щелока, избыточный активный ил. Для интенсификации процесса в два бурта внесли бактериальную накопительную культуру, состоящую из микроорганизмов, выделенных из коры. Контроль за ходом компостирования осуществляли по показателям: температура, рН, влажность, содержание различных форм азота. Длительность эксперимента составила 4 месяца, после чего исследовали полученные продукты. Лучше всего процесс компостирования протекал в буртах, субстрат которых состоял из коры 15-летнего срока хранения и избыточного активного ила. Полученный в этом варианте опыта продукт характеризовался однородностью субстрата, нейтральной реакцией среды (рН=7,3), высоким содержанием общего азота (2,6 %), низким содержанием фосфора (0,18 %) и калия (0,07 %).

Проведенные исследования показали, что применение метода компостирования для утилизации коры различного срока хранения ограничивается рядом условий:

- для завершения процесса компостирования в течение летнего сезона в качестве исходного субстрата необходимо использовать кору длительного срока хранения (15 и более лет);

- при использовании свежей коры необходима ее предварительная подготовка путем измельчения с целью уменьшения срока компстирования;

- при использовании избыточного активного ила в качестве источника азота, необходимы контроль за изменением температуры внутри бурта и

санитарным состоянием компоста (наличие яиц гельминтов);

- для повышения качества готового продукта желательно внесение в компост соединений кальция, калия и фосфора.

Низкая удобрительная ценность корового компоста, длительность срока компостирования, необходимость в наличии свободных земельных площадей не позволяют широко использовать этот метод для утилизации коры различного срока хранения и избыточного активного ила.

Применение метода вермикультивирования для утилизации коры различных сроков хранения (от 30 лет до 1 года) целесообразно в связи с высоким содержанием в ней органических веществ (90-95 %), которые могут быть использованы червями в качестве питательного субстрата.

Недостаток азота в коре, необходимого для нормальной жизнедеятельности культуры дождевых червей, а также для повышения качества конечного продукта - органического удобрения, был компенсирован добавлением к исходному субстрату избыточного активного ила после биологической очистки сточных вод и периодическим использованием в качестве увлажняющей жидкости неупаренных сульфитных щелоков (отходов ПЦБК).

Эффективность процесса деструкции отходов в большой степени зависит от вида червей, который используется в технологии. Черви-деструк-танты должны быть неприхотливы, устойчивы к заболеваниям и физико-химическим воздействиям, легко адаптироваться к перерабатываемому субстрату и быстро его разлагать. Известен вид червей, специально выведенный для утилизации городских и сельскохозяйственных отходов - красный калифорнийский червь (красный калифорнийский гибрид) - Eisenia foetida red hybrid. Однако проведенными исследованиями установлено: калифорнийский червь медленно адаптируется к отходам ЦБП, вяло питается, плохо размножается, в результате чего скорость деструкции отходов резко снижается. Красный калифорнийский червь непригоден для траншейной технологии вермикультивирования, так как в зимнее время при низких отрицательных температурах вымерзает.

С целью интенсификации процесса переработки отходов была проведена работа по выведению промышленной линии червей, для чего провели исследование морфобиологического разнообразия природных популяций дождевых червей, обитающих на короотвалах и древесных отвалах ЦБП. Природная популяция червей состояла из двух видов - червь навозный (Eisenia foetida) и малый красный червь (Lumbricus rubellus). Плотность исследуемых популяций была незначительной и составила 95-160 экз/м2.

Для дальнейших исследований были отобраны навозные черви, как бо~

лее распространенные и выносливые.

В табл.1 приведена характеристика червей обследуемых популяций. По ряду показателей черви отличались от средних, характерных для вида, что позволило охарактеризовать общее состояние вермикультуры, как неудовлетворительное. Тем не менее, присутствие червей в древесных отходах при крайне неблагоприятных условиях обитания (перепады температур, пересыхание и переувлажнение субстрата ) позволило предположить наличие у них широких адаптационных возможностей к различным субстратам, содержащим отходы ЦБП.

Таблица 1.

Характеристика навозных червей Е1зегиа ГоеИба

1 1 Показатели 1 1 1 Характеристика 1 1 1

вида 1 1 природной популяции 1 1 промыш. ЛИНПИ| 1

1 I Пигмент Красный, оранжево- 1 1 Темно-красный 1 Красный 1

1 красный 1 1

¡Длина, мм 60 - 130 I 35-50 80 - 110 (

1 Толщина, мм 0,75 1 0,39 - 0,56 0,7 - 0,8 |

|Вес, г 0,6 - 0,8 1 0, 19 - 0,54 0,8 - 1,2 1

|Число сегментов 1 80 - 110 | 67-75 1 95 - 110 | I

Для содержания вермикультуры в лабораторных условиях применили ящичную технологию. Культивирование червей проводили на различных субстратах из отходов ПЦБК при температуре 20-22 °С и еженедельном увлажнении субстрата (влажность 80 %). В ходе эксперимента контролировали время адаптации вермикультуры, скорость биодеструкции, состояние вермикультуры (рост, развитие, скорость размножения, активность). В дальнейших экспериментах использовали вермикультуру из тех вариантов опыта, в которых контролируемые показатели были наилучшими. Использование речного песка в качестве обязательного компонента всех испытанных в эксперименте субстратов, а также внесение витаминов и солей кальция стимулировало жизнедеятельность вермикультуры.

В результате многократных выборок червей, подбора субстрата с оптимальным соотношением отходов ЦБП, внесения в субстрат различных стимулирующих добавок и создания оптимальных условий культивирования была получена линия червя навозного, отличающаяся от исходной повышенной

интенсивностью питания, быстрым приростом биомассы и высокой скоростью утилизации субстрата. Черви отличались от исходных по размеру, весу (см.табл.1), количеству откладываемых коконов. Период адаптации к твердым отходам ЦБП у созданной линии сократился с 10-25" дней в начале эксперимента до 5-7 дней в конце.

Навозные черви, адаптированные к твердым отходам ЦБП далее использовались в экспериментах по определению оптимальных параметров процесса. Результаты эксперимента показали, что максимальная степень переработки исходного субстрата (90 %) достигается при соблюдении следующих условий: температура - 22 ± 2 °С; влажность - 80 %; увлажняющая жидкость - отстоенная водопроводная вода: вермикультура - промышленная линия червей, адаптированных к твердым отходам ЦБП; количество исходной биомассы червей на 1 т отходов - 5-6 кг; рецептура исходного субстрата (в мас.%): кора 30-летнего срока хранения - 20 %, кора 1-2-лет него срока хранения - 50 %, избыточный активный ил - 20 %, речной песок - 10 %. Время переработки составляет 2,5 месяца, при этом биомасса увеличивается в 8-10 раз.

Четвертая глава. Трудоемкость и необходимость значительных площадей при использовании ящичной технологии вермикультизирования опреде -лили дальнейшее направление исследований по пути разработки механизированной установки вертикального типа.

Возможность применения вертикального биореактора была доказана в экспериментах на установках, моделирующих различную высоту загрузочного слоя субстрата. На основании этого была сконструирована пилотная установка, приведенная на рис. 1.

В качестве емкости для пилотной установки использовали орга-но-пластиковый корпус изделия оборонной промышленности, представляющий собой цилиндр с эллиптическим днищем высотой 1400 мм и диаметром 700 мм. Для проведения процесса биодеструкции отходов методом вермикульти-вирования корпус оснастили дополнительными техническими устройствами: аэрационной трубой, изготовленной из металлического каркаса и металлической сетки с размером ячеек 2 мм; разгружающими элементами, в виде металлических лопастей, закрепленных на аэрационной трубе; разгрузочным устройством с захватывающими лопастями.

Через 2,5 месяца после начала испытаний установки из исходного субстрата, получили биогумус, составляющий 70 % от переработанной массы. Физико-химическая характеристика биогумуса приведена в табл. 2.

Так как исходным сырьем для получения биогумуса служили промыш-

Рис.1. Схема укрупненной лабораторной установки для вермикульти-вирования твердых отходов ПЦБК:1 - емкость; 2 - основание; 3 - загрузочная горловина; 4 - аэрационная труба; 5 - разгружающие элементы; 6 - разгружающее устройство.

Таблица 2.

Физико-химическая характеристика биогумуса

Показатели

Ед. изм.

Значения показателей

Цвет

Запах

Структура

Черный Землистый Структурированные палочки

Насыпная плотность кг/м3 1 530,5

Влажность % 1 60-65

рН водной вытяжки 1 6,7

Гумус % 1 24-25

Органическое вещество % 1 81,9

Фосфор подвижный % 1 0,55

Азот общий % 1 0,81

Калий общий % 1 0,59

ленные отходы, то полученный продукт был проанализирован на содержание в нем токсичных веществ, в частности тяжелых металлов (Си, РЬ, Сс1). Результаты представлены в табл.3.

Таблица 3.

Содержание токсичных веществ в биогумусе

1 | Показатели Значения показателей, мг/кг 1 ПДКЛ0Ч8|

6,6 32 |

1 СиПОдВ 2.8 3 1

' С^П 0ДВ _ 0,7 5 1 1

Из таблицы видно, что содержание токсичных веществ в биогумусе соответствует нормам ПДК этих веществ в почвах. Гельминтологические исследования биогумуса показали его санитарную безопасность.

Для определения удобрительной ценности биогумуса и установления его влияния на агрохимические свойства почвы, опытная партия биогумуса, полученная при испытании пилотной установки, была передана Пермскому НИИ сельского хозяйства. По результатам испытаний биогумуса в полевых экспериментах по выращиванию картофеля и земляники в течение летнего вегетационного периода было получено положительное заключение о его свойствах.

Внесение биогумуса под картофель способствовало ускорению появления всходов, бутонизации и цветения (на 2-3 дня раньше, по сравнению с контролем). В зависимости от дозы внесения биогумуса (3. 6, 9 т на 1 га) урожайность картофеля увеличилась на 20-35 5?. В вариантах с биогумусом был больше вес клубней картофеля и самый высокий процент выхода стандартной продукции. Установлено, что действие биогумуса на урожайность картофеля в дозе 3 т/га было равноценным действию подстилочного навоза в дозе 30 т/га. Выход посадочного материала земляники при внесении биогумуса увеличился в два раза, по сравнению с контролем.

Испытания установки показали возможность применения биореактора вертикального типа для вермикультивирования твердых отходов ЦБП и выявили недостатки в конструкции опорных лопаток, вызывающих травмы червей в процессе загрузки и способствующих образованию под лопастями сухих участков, что явилось причиной появления балласта (25 %).

На основании полученных на пилотной установке данных был спроек-

тирован опытно-промышленный биореактор. При этом учитывалась необходимость: обеспечения постоянной аэрации и равномерного орошения всей массы перерабатываемого субстрата; снятия давления вышележащих слоев; исключения эффекта слеживания, слипания материала и его зависания при разгрузке; обеспечения дренажа избытка орошающей жидкости.

С учетом перечисленных особенностей был разработан комплект конструкторской документации и по нему изготовлен опытно-промышленный биореактор вертикального типа, схема которого представлена на рис.2.

Рис.2. Принципиальная схема конструкции опытно-промышленного реактора вермикультивирования:1 - корпус реактора; 2 - разгрузочный шибер; 3 - разгрузочный отсек; 4 - аэрационная труба; 5 - опоры; 6 - привод движения аэрационной трубы; 7 - загрузочная горловина; 8 - разгружающие элементы; 9 -аэрационные отверстия; 10 - смотровые окна; И - разгрузочный люк; 12 - технологический люк.

Биореактор вертикального типа предназначен для утилизации твердых отходов ЦВП и представляет собой конструкцию, состоящую из трех основных зон: зоны загрузки, рабочей зоны и зоны разгрузки.

Наличие аэрационного устройства в рабочей зоне биореактора обеспечивает доступ воздуха во все слои, загруженной массы отходов. Разгружающие элементы, закрепленные на аэрационной трубе, предназначены для снятия давления вышележащих слоев субстрата и не оказывают повреждающего действия на вермикультуру и не препятствуют равномерному орошению всей толщи субстрата. Смотровые окна служат для послойной загрузки вермикультуры и осуществления контроля за ходом процесса.

Технологический люк в зоне разгрузки позволяет оценить качество готового продукта и установить время завершения процесса. Привод устраняет явления зависания и прилипания субстрата путем возвратно-поступательного перемещения аэрационной трубы с разгружающими элементами вдоль оси биореактора от зоны загрузки до зоны выгрузки.

В табл.4 приведены основные характеристики биореактора.

Таблица 4.

Характеристика опытно-промышленного биореактора

1 1 Показатели ■ ■ 1 Значения показателей | 1

1 Габаритные размеры: 1 высота, м I диаметр, м I Высота рабочей зоны, м I Масса реактора без загрузки, т I Объем рабочей зоны реактора, м3 I Масса загрузки, т 1 Производительность, т/год 1 1 5.0 I 1,8 | 3,0 | 2 I 6 I 3,5 | 18 | 1 1

В пятой главе представлена блок-схема технологии утилизации твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования с применением биореакторов вертикального типа, рис.3, схема материальных потоков технологического цикла и дана оценка технико-экономическое эффективности предлагаемой технологии.

Схема участка утилизации твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования с использованием биореакторов вертикального типа включает: устройства для сортировки отходов и смешения компонентов перерабатыва-

и

Рис. 3. Блок-схема технологии утилизации твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования: А - участок смешивания и сортировки отходов; Б - маточник; В - сборник для избыточной увлажняющей жидкости; Г - участок переработки отходов; Д - сборник для избыточной увлажняющей жидкости; Е - участок сортировки готового продукта; Ж - участок отделения биомассы; 3, К - участки фасовки готовых продуктов.

емого субстрата; переработку отходов; сортировку и расфасовку готового продукта с отделением оставшейся биомассы; маточник.

Максимальный зфффект утилизации отходов ПЦБК вермикультрой может быть достигнут при одновременной эксплуатации не менее 10 биореакторов. С целью повышения коэффициента использования погрузочного и разгрузочного оборудования целесообразно использовать для периодического обслуживания установок одну механизированную погрузочно-разгрузочную линию, расположив реакторы в одну линию.

Планируемая производительность промышленного биореактора 50 т биогумуса в год при высоте рабочей зоны 5 м.

Расчеты показывают, что затраты на организацию участка по производству биогумуса и биомассы из отходов ПЦБК и их транспортировку к местам потребления окупаются в течение двух лет (цена биогумуса - 4000 руб. за 1 кг). Ожидаемый годовой экономический эффект при организации участка вермикультивирования. включающего 10 биореакторов, составит 1268,2 млн, рублей (в ценах 1995 года). Проведенные маркетинговые исследования показали высокий потребительский спрос на биогумус, что обеспечивает постоянный рынок его сбыта и, следовательно, не существует опасности перепроизводства этого ценного органического удобрения.

Организация участка по утилизации твердых отходов ПЦБК методом вермикультивирования не позволит полностью решить проблему, связанную с накоплением коры и избыточного активного ила, но позволяет получить средства, за счет реализации биогумуса и биомассы, достаточные для внедрения других методов утилизации отходов, например компостирования, являющегося для предприятия убыточным из-за дорогостоящих транспортных перевозок.

ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность биодеструкции отходов ЦБП: коры различного срока хранения и избыточного активного ила после БОС культурой дождевых червей с получением биогумуса и биомассы.

2. Выведена селекционным путем промышленная линия навозного червя ЕЗ-Бета ГоеШа, адаптированного к отходам ЦБП, характеризующаяся повышенной прожорливостью, коротким адаптационным периодом (5-7 суток), отличающаяся от природной популяции морфологическими признаками (размер - 80 -110 мм, вес - 0,8 - 1,2 г, количество сегментов - 95 - 110).

3. Выявлены особенности протекания процесса биодеструкции отходон вермикультурой и установлены оптимальные параметры процесса: температура - 22 ± 2 °С; влажность - 80 %: увлажняющая жидкость - отстоенна?

водопроводная вода; вермикультура - промышленная линия червей, адаптированных к твердым отходам ЦБП; количество исходной биомассы на 1 т отходов - 5-6 кг; рецептура исходного субстрата (в мас.%): кора 30-летнего срока хранения - 20 %, кора 1-2-летнего срока хранения - 50 %, избыточный активный ил - 20 %. речной песок - 10 %. что обеспечивает завершение процесса в течение 2,5 месяцев.

4. В результате переработки отходов получено ценное органическое удобрение - биогумус, характеризующийся нейтральной реакцией среды (рН=7,0), высоким содержанием органических веществ (81,9 %), гумуса (25 %) и питательных элементов (фосфор подвижный -- 0,55 %, азот общий - 0,81 %, калий общий - 0,59 %).

5. По результатам испытания в полевых условиях опытной партии биогумуса получено положительное заключение об его физико-химических и агрохимических свойствах: урожайность картофеля в вариантах с биогумусом увеличилась на 20-35 %, выход посадочного материала земляники увеличился в два раза, по сравнению с контролем.

6. На основании лабораторных исследований получены исходные данные для проектирования опытно-промышленной установки вертикального типа, предназначенной для переработки отходов ПЦБК методом вермикульти-вирования; разработана конструкция, выполнены рабочие чертежи, изготовлена и испытана опытно-промышленная установка производительностью 18 т биогумуса в год.

7. Разработана технологическая схема участка утилизации отходов ПЦБК методом вермикультивирования с применением биореакторов вертикального типа, затраты на организацию которого окупаются в течение двух лет за счет высокой отпускной цены на биогумус (4000 руб. за 1 кг) и неограниченного рынка сбыта.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Вайсман Я.И.,' Зайцева Т. А., Рудакова Л.В., Сенцова М.М. Способ утилизации твердых промышленных отходов.// Тезисы докладов международной конференции "Безопасность окружающей среды: медицинские, экономические и правовые аспекты", 22-24 сентября 1992 г. - Пермь, 1992. -С. 5-7.

2. Вайсман Я.И., Зайцева Н.В., Зайцева Т.А., Рудакова Л.В., Сенцова М. М. Медико-биологическое обоснование возможности использования биомассы вермикультуры как добавок в детском лечебном питании.// Тезисы докладов Третьего Международного конгресса "Биоконверсия органичес-

ких отходов", 7-11 июня 1994 Г. - Москва, 1994. - С.22-24.

3. Рудакова Л. В. Использование утилизируемых корпусов МБР для изготовления биореакторов при вермикультивировании.// Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Научно-технические проблемы конверсии промышленности Западного Урала", 27-30 ноября 1995 г. -Пермь, 1995. - С.15-16.

4. Рудакова Л.В. Использование материалов утилизируемых изделий ракетно-космической техники для производства маточников при вермикультивировании. // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Научно-технические проблемы конверсии промышленности Западного Урала", 27-30 ноября 1995 г. - Пермь, 1995. - С.8-10.

5. Рудакова Л.В. Разработка биореакторов вертикального типа для утилизации твердых отходов целлюлозно-бумажных предприятий методов вермикультивирования. // Сб. материалов "Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях - Пермь,96." - Пермь, ПГТУ, 1996. - С. 9-12.

6. Рудакова Л.В. Оценка эффективности различных способов утилизации отходов окорки древесины целлюлозно-бумажных предприятий.//Сб. материалов "Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях - Пермь,96." - Пермь, ПГТУ. 1996. - С. 18-21.

7. Рудакова Л.В. Использование метода вермикультивирования дл? утилизации твердых отходов целлюлозно-бумажного производства и получения биогумуса.// Сб. материалов "Проблемы охраны окружающей среды ш урбанизированных территориях - Пермь,96." - Пермь, ПГТУ, 1996. -С. 24-26.

8. Рудакова Л.В. Опыт селекционной работы по выведению высокопродуктивной линии навозного червя, адаптированного к твердым отходаь целлюлозно-бумажной промышленности.//Сб. материалов "Проблемы охрань окружающей среды на урбанизированных территориях - Пермь,96." - Пермь, ПГТУ, 1996. - С.27-31.