Отходы переработки кожевенно-мехового сырья

Так как отходы агропромышленного комплекса являются биомассой с определенным энергетическим потенциалом, биогазовые станции способны не только решить проблему утилизации отходов, но и обеспечить сельскохозяйственный сектор дополнительной энергией. На фоне этих факторов несколько лет назад появилась тенденция к развитию биогазовой отрасли в России.

На сегодняшний день биогаз можно получить при переработке любых видов органического сырья, однако наиболее рациональным считается вариант, когда в качестве биомассы используются отходы предприятий агропромышленного комплекса. Таким образом, строительство биогазовых станций экономически выгодно в регионах с развитым сельским хозяйством.

В свою очередь, потенциальные сырьевые ресурсы кожевенно-меховой промышленности определяются по поголовью скота. Чем больше его численность и выше продуктивность и оборот стада, тем значительнее возможности роста реальных ресурсов кожевенного сырья. При переработке данного сырья образуется также большое количество отходов, которые, являясь потенциальным сырьем для биогазового завода совместного брожения, не нашли еще применения и требуют огромных затрат для захоронения. Поэтому одной из важнейших проблем современного этапа развития предприятий, перерабатывающих кожевенно-меховое сырье, является утилизация отходов, позволяющая исключить попадание загрязняющих веществ в окружающую среду и решить задачи энергосбережения.

В данном аспекте наибольший интерес представляют энергосберегающие технологии, направленные на утилизацию органических отходов, в частности, биогазовые технологии. Как известно, использование данных технологий дает возможность получения не только биогаза – источника энергии, но и улучшения экологической обстановки. Отходы, получаемые после метанового брожения биомассы, являются качественными удобрениями и кормовыми биодобавками. В Европе большинство остатков от биогазовых установок совместного брожения, 92%, и около 25% от брожения из станций очистки сточных вод используется в качестве удобрения.

А что касается использования осадков сточных вод кожевенных заводов, то положительные результаты в данном направлении получены исследователями из г. Оттава (Канада) при анаэробном сбраживании осадков сточных вод кожевенного завода с сеной, соломой и навозом. Сброженный в течение 30-45 дней шлам использовали в качестве удобрений. Наблюдения за развитием растений, проведенные в течение 3 лет, а также сопоставление применения традиционных удобрений и удобрений с осадками и другими отходами по состоянию почвы, содержанию в ней, поверхностных и грунтовых водах и в тканях растений тяжелых металлов, не выявили различий между этими двумя видами удобрений.

Исследования других авторов указывают на невозможность использования осадков сточных вод кожевенных производств в качестве органического удобрения из-за пролонгированного токсикологического эффекта даже малых доз тяжелых металлов, содержащихся в отходах. В любом случае, требуется проведение анализов образующихся осадков сточных вод и сброженного шлама для выявления направлений использования. Одним из преимуществ анаэробного способа биохимической очистки промстоков перед аэробным является возможность разложения анаэробными бактериями веществ, которые не разлагаются аэробно. Один из примеров - тетрахлорэтилен, содержащийся в шламах от химчистки для обезжиривания меховых шкур.

Если до настоящего момента по объему биогаза в Европе лидировали заводы на очистных сооружениях, то теперь ожидается увеличение производства у заводов совместного брожения, использующих, помимо сточных вод, пищевые, сельскохозяйственные и промышленные отходы.

Что касается наших реалий, можно рассмотреть качественные и количественные показатели твердых отходов предприятия г. Якутска, занимающегося переработкой кожевенно-мехового сырья, на предмет получения биогаза, а конкретно отходы кожевенно-мехового производства ОАО Финансово-Агропромышленного Концерна (ФАПК) “Сахабулт”. Данный концерн имеет кожевенное и меховое производства, официально открытые в 2001 году после многолетней реконструкции флагмана местной промышленности – Якутского кожевенно-обувного комбината с 70-летней историей. Его проектная мощность составляет 5 тонн шкур в смену.

Каждый производственный процесс, связанный с операциями обработки кожевенного и мехового сырья образует жидкие и твердые отходы. Эти отходы имеют различную степень токсичности и опасности. Кожевенно-меховое производство является серьёзным источником загрязнения окружающей среды.

Твёрдые отходы образуются в результате следующих производственных операций: краевые участки шкур, гольевой спилок и обрезь – стадия контурирования; сырьевая и гольевая мездра - удаление подкожной клетчатки на мездрильной машине; волосы и щетина - процесс обезволашивания и частично на волососгонной машине с тупыми ножами; осадок сточных вод – физико-химическая очистка промстоков; шлам отходов химчистки на основе хлорорганических соединений – обезжиривание меховых шкур.

На основании инвентаризации промотходов, образующихся после кожевенно-мехового производства, твердые отходы отнесены к определенным группам. Перечень отходов, образующихся в результате деятельности кожевенно-мехового производства концерна Сахабулт, подлежащих размещению с указанием состава, агрегатного состояния, класса опасности для окружающей среды, количества, упаковки, мест размещения, представлен в таблице ниже.

Как видно из таблицы, все отходы содержат органические составляющие, и представляют интерес, в той или другой степени, для анаэробного сбраживания при совместной переработке разных видов субстратов. Для исследований были выбраны осадок сточных вод и шлам от химчистки.

Для эксперимента была изготовлена лабораторная установка для проведения опытов. Лабораторный реактор представляет собой герметично закрытый сосуд емкостью 15 л., наполненный водой. Емкость имеет необходимые патрубки для загрузки и выгрузки субстрата и шлама, отвода и сбора газа. Для поддержания заданной температуры в любой точке его объема с колебаниями +0.5° был установлен терморегулируемый кабель с регулятором температуры.

На начальном этапе эксперимента реактор работал без подогрева, при комнатной температуре. Чтобы вытеснить кислород, биореактор заполнили водой. Полный объём биореактора составляет 15 л. В качестве субстратов для опытов выбрали осадок сточных вод и шлам от химчистки, как наиболее проблемные для утилизации.

При температуре 17°С из биореактора выпустили 3л воды и загрузили 3л водного раствора, содержащего 250 г осадка сточных вод в пересчете на сухое вещество и 100 г свежего навоза с влажностью 90 %. Через месяц подключили подогрев. Установка работала в одном температурном режиме: мезофильном (38°С) еще месяц.

Учет объёма выделившегося биогаза осуществлялся газовым счетчиком ГСБ-400. В результате проведенного эксперимента получили биогаз объемом 0.012 м3. Выделившийся биогаз проверили на горение сжиганием.

По такой же методике с сохранением режима работы установки и содержимого загрузили водный раствор шлама от химчистки 150 г в пересчете на сухое вещество. Через месяц получили биогаз объемом 0.024 м3.