Н.Н.Вит, гл.инженер «Промышленные экологические системы»

Глушень Е.М., к.б.н., зав. лабораторией природоохранных технологий ГНУ «Институт микробиологии Национальной академии наук Беларуси»

Грошев И.М., к.т.н., доцент, начальник ЦЗЛ ОАО «Витебскдрев»

Введение

Технологические процессы изготовления плит ДСП и МДФ сопровождаются выделением в воздушную среду вредных органических веществ, самым распространенным и токсичным из которых является формальдегид. Технически проблема предотвращения выброса формальдегида в атмосферу решается с помощью АБХУ (рис.1).





Рис.1. Главный инженер УП «Промышленные экологические системы» Вит Н.Н. у макета АБХУ

  1. Принцип работы АБХУ

Очистка вентиляционного воздуха в абсорбционно-биохимических установках (рис. 2) основана на естественных природных процессах. Первый заключается в том, что большинство вредных летучих органических соединений (ЛОС), в том числе и формальдегид, хорошо растворимы в технической воде. Второй основан на способности специально селекционированных и адаптированных микроорганизмов использовать в качестве источников питания растворенные в воде органические вещества. Коллекция микроорганизмов-деструкторов лаборатории природоохранных биотехнологий Института микробиологии НАН Беларуси включает более 500 штаммов, способных к деградации широкого спектра летучих органических соединений.                                 





Рис.2 Общий вид АБХУ производительностью по вентвоздуху 30 000 м3/ч.
1 – вентилятор, 2 – скруббер, 3 – шламоотстойник, 4 – биореактор, 5 – каплеуловитель, А и В – вход и выход вентвоздуха.

В процессе их потребления микроорганизмами происходит полная минерализация с образованием воды и углекислого газа. В скруббере с подвижной шаровой насадкой при помощи водного абсорбента происходит улавливание вредных веществ, а в биореакторе – их нейтрализация. Микроорганизмы вводятся в биореактор один раз перед началом эксплуатации установки в виде концентрированной  биомассы. Циркуляция раствора по замкнутому кругу «скруббер-биореактор» предотвращает образование производственного стока. Установки оснащены устройством вывода шлама и конденсационных веществ.

2. Очистка вентвыбросов от формальдегида на ОАО «Витебскдрев»

2.1. Выбор метода очистки

В 2014 г. на ОАО «Витебскдрев» была смонтирована линия компании IMAL (Италия) по производству древесноволокнистых плит MDF/НДЕ. При проведении пуско-наладочных работ, в связи с использованием при сухом прессовании в качестве связующего карбамидной смолы, наблюдалась эмиссия формальдегида в воздушную среду цеха, что потребовало применения вентукрытия и вытяжной вентиляции производительностью 90 000 м3 воздуха в час. В связи с высокими фоновыми концентрациями формальдегида в приземном слое на прилегающих к предприятию территориях, проектной организацией была обоснована необходимость применения газоулавливающего оборудования. При выборе метода очистки необходимо было учитывать также наличие в вентвоздухе метанола, аммиака, паров воды и масла, древесных волокон и смолистых веществ. Администрацией предприятия рассматривалась возможность применения плазменно-каталитического или абсорбционно-биохимического [1] методов очистки. Выбор поставщика газоочистного оборудования определила информация об отрицательном опыте решения данной экологической проблемы на ЗАО «Череповецкий фанерно-мебельный комбинат» посредством применения плазменно-каталитических газоконвекторов, при этом степень нейтрализации формальдегида не превышала 10%. Дооснащение газоконвекторов двумя дополнительными ступенями очистки (обеспыливания и охлаждения) ситуацию не изменило. Газоразрядные ячейки конвекторов теряли свою функциональность в течение нескольких часов эксплуатации из-за отложения на их поверхности конденсационных и взвешенных веществ [2]. По причине отсутствия функциональности газоконвекторы были заменены на две АБХУ (рис.3) общей производительностью по вентвоздуху 54 000 м3/ч, что позволило предприятию достичь нормативов ПДВ. Дополнительно в систему регенерации водного абсорбента АБХУ подаются для нейтрализации сточные воды, содержащие формальдегид.

Рис.3 Очистка вентвоздуха от пресса ДСП фирмы «Диффенбахер».
АБХУ эксплуатируется  с 2012 г.
Рис.4. Газоочистной комплекс в стадии монтажа.
Введен в эксплуатацию в 2015 г.

2.2 Эксплуатационные параметры АБХУ

УП «Промышленные экологические системы» спроектировало с учётом габаритов выделенного помещения, изготовило и ввело в эксплуатацию газоочистной комплекс (рис.4), состоящий из трех АБХУ единичной производительностью 30 000 м3/ч. Комплекс оснащен автоматизированной системой управления техническим процессом газоочистки.

Для зарядки биореакторов были применены высокоэффективные микроорганизмы-деструкторы формальдегида Rhodotorula sp. ВФФ-1 и Rhodococcus opacus ФФ 3-1 (рис.5).

После двух лет эксплуатации газоочистного комплекса были проведены исследования абсорбционных растворов действующих биореакторов, которые показали высокую скорость микробной деструкции токсиканта, что подтверждается достаточной концентрацией биомассы микроорганизмов-деструкторов в абсорбенте (1 млн. клеток / 1 мл раствора), убылью формальдегида в исследуемых образцах (до 0,05 мг/мл), а также низким показателем ХПК. Исследование микроорганизмов из биореактора показало наличие у них морфологических признаков, присущих микроорганизмам рода Rhodococcus, использованных при запуске биореактора. Абсорбционный раствор содержал также допустимое количество контаминируюшей микрофлоры, состоящей из микроорганизмов родов Bacillus и Pseudomonas.

В течение 5 лет эксплуатации паспортные характеристики комплекса (таблица 1) остаются стабильными.

Таблица 1

ПараметрПояснение
1ФункциональностьПаспортные характеристики сохраняются на протяжении всего срока эксплуатации.
2Стабильность системы регенерацииОбеспечивают высокоактивные штаммы. Концентрация микроорганизмов в водном абсорбенте саморегулируется в зависимости от количества поступающего питания (ЛОС).
3ЭффективностьСтепень улавливания формальдегида – 75-85%, взвешенных веществ – 94-98%.
4Энергозатраты на 1000 м3 вентвоздухаМощность вентилятора и насоса – 1,3-1,7 кВт. Расход сжатого воздуха 1-1,5 нм3/ч.
5Расходные материалыЛОС поступающие с вентвоздухом. Вода технического качества для компенсации влагоуноса 0,1 – 1,5 м3/сутки. Биогенные добавки (минеральные соли) 20 – 40 кг/год.
6ЭкологичностьНе образуются побочные продукты, требующие дополнительной нейтрализации
7ОбслуживаниеНе требуется наличие постоянного оператора.
8Периодичность  ремонтаОтсутствуют составные части с интенсивным износом. Ремонту подлежат вентилятор и водяной насос.

Можно отметить пожаро- и взрывобезопасность АБХУ. В 2018 году вследствие возгорания на технологической линии в биореакторы и шламоотстойник попали продукты неполного сгорания плиты, что потребовало дополнительных мер по удалению шлама, при этом функциональность комплекса нарушена не была.

Выводы.

Абсорбционно-биохимические установки – проверенное временем  природоохранное оборудование, которое может быть рекомендовано для исполнения национального проекта Российской Федерации «Экология» в области охраны атмосферного воздуха на предприятиях деревообработки.

Литература:

1. Справочник 2019 г. «Промышленная очистка выбросов». Приложение к журналу «Экология производства» «Абсорбционно-биохимические установки для очистки вентиляционного воздуха от летучих органических соединений». Ю.П.Шаповалов, А.С.Галибус, А.И.Сударев, Е.М.Глушень; стр.2-13.

2. ЛесПромИнфо/ «ЧФМК – территория заботы» 2013 №4 (94) стр.118-129