Оценка потенциального плодородия субстратов из твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности для использования в лесовыращивании

• Автор: Воробьева, Дарья Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с. : ил.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Анализ современных подходов к переработке твердых отходов ЦБП и к использованию отходов при лесовыращивании

1.1 Виды отходов ЦБП и их состав

1.2 Общее сведения о диоксинах и их содержание в отходах ЦБП

1.3 Возможные методы переработки отходов ЦБП

1.4 Биологические методы переработки

1.5 Применение получаемого при биологической утилизации субстрата

Выводы к главе

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Объекты исследований
2.2 Методы исследований
Глава 3 Содержание диоксинов в субстратах из твердых отходов ЦБП
3.1 Анализ изменения содержания диоксинов в твердых отходах ЦБП с хлорной отбелкой целлюлозы
3.2 Анализ изменения содержания диоксинов в твердых отходах ЦБП с бесхлорной отбелкой целлюлозы
Выводы к главе
Глава 4 Содержание элементов питания в субстратах из твердых отходов ЦБП..
4.1 Анализ изменения содержания элементов питания в твердых отходах ЦБП с хлорной отбелкой целлюлозы
4.2 Анализ изменения содержания элементов питания в твердых отходах ЦБП с бесхлорной отбелкой целлюлозы
4.2.1 Переработка червями
4.2.2 Двухстадийная переработка
Выводы к главе
Глава 5. Анализ всхожести и биометрических параметров сеянцев, выращенных на субстратах из твердых отходов ЦБП
5.1. Результаты апробации субстратов из отходов ЦБК с бесхлорной отбелкой целлюлозы, полученных методом вермипереработки
5.1.1 Всхожесть семян
5.1.2 Результаты измерения биометрических-Показателей сеянцев
5.1.3 Результаты определения фитомассы
5.2 Результаты апробации субстратов из отходов ЦБП с бесхлорной отбелкой целлюлозы, полученных методом двухстадийной переработки
5.2.1 Результаты измерения биометрических показателей сеянцев
5.2.2 Результаты определения фитомассы сеянцев
Выводы к главе
Заключение
Список используемой литературы
Приложения

Введение
Актуальность исследования. Целлюлозно-бумажные комбинаты (ЦБК) являются крупнейшими потребителями древесины, оставаясь при этом потенциальными источниками негативного воздействия на окружающую среду из-за опасных стоков в водоемы и выбросов в атмосферу, а также складирования твердых отходов на специальных площадках (Лаптев и др., 2004; Baria, 2007; Тимакова, 2009; Сафонов, 2012).
По данным государственной статистики объем отходов производства бумаги в 2013 году в России составил 8,9 млн. т. (Росстат, 2014). Ситуация осложняется тем, что до сих пор для отбелки древесных волокон большинство отечественных целлюлозно-бумажных предприятий использует хлор и его соединения (Боголицын, Скребец, 2005; Мещерякова, 2010; Иванов, Никандров, 2014). Сточные воды, образующиеся при таком виде отбелки, характеризуются высокой концентрацией химических веществ, таких как гидроксид натрия, карбонат натрия, сульфид натрия, элементарного хлора или диоксида хлора, оксида кальция, соляной кислоты, и т.д. (Ali, Sreekrishnan, 2001; Sumathi, Hung, 2006; Гелес, 2007). Основная опасность сточных вод заключается в образовании осадков и избыточных активных илов, абсорбирующих органические галогениды, тяжелые металлы (Киселев, 1997; Thompson, 2001; Harrison, 2002), в том числе диоксины - супертоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием (Федоров, 1993; Евдокимов, 2011).
По экспертным данным объемы накопления избыточных активных илов в России достигает 40-50 млн. м3 в год. Причем в 99% случаев иловые карты и шламонакопители расположены в непосредственной близости с реками, озерами и населенными пунктами (Сагитов, 2007). Их утилизация, как и других твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП), на сегодняшний день остается одной из актуальных экологических проблем.
..7ЯШ

Сегодня предложены различные варианты вторичного использования твердых отходов ЦБП - сжигание, анаэробное/аэробное сбраживание, паровое преобразование, влажное окисление, компостирование, пиролиз, использование в качестве связующего вещества для получения топливных брикетов, удобрения, в строительстве, корма для животных и птиц. Но, принимая во внимание высокую стоимость, трудоемкость, энергоемкость процесса утилизации, а также порой сомнительный уровень детоксификации, предложенные технологии утилизации твердых отходов ЦБП не получили широкого распространения (Huang, 1995; McKay, 2002; Шувалов, Нифонтов, 2002; Floret et al., 2003; Крылов, 2010; Королева и др., 2013).
В России основными методами утилизации твердых отходов ЦБП являются их складирование вблизи очистных сооружений, вывоз в карьеры, овраги, низины, шлаконакопители и сжигание после обезвоживания и уплотнения (Воронов, 2006). В случае размещения отходов в отвалах, шламонакопителях, полигонах в естественных условиях для его полного разложения и превращения в перегной требуется более 10 лет (Курило и др., 2013), При этом не решается проблема детоксификации активного избыточного ила, содержщего токсичные соединения первого класса опасности - диоксины.
Отходы окорки в незначительных количествах используются для сжигания и в сельском хозяйстве (Никишов, 1985). Основную их массу вывозят в отвалы, загрязняющие водные бассейны экстрактивными веществами и продуктами распада коры. В сухом виде эти отходы в отвалах представляют большую пожарную опасность для близлежащих строений и лесных массивов (Беседина, 2002).
В настоящее время перспективными являются биотехнологические методы переработки отходов ЦБП, основанные на использовании биологических агентов - продуцентов биологически активных соединений. Такими агентами могут стать грибы базидиомицеты, продуцирующие экстрацеллюлярный мультиферментный комплекс, который обуславливает способность этих грибов утилизировать как труднодеградируемые природные

месяцев с дождевыми червями Eisenia fetida и Lumbricus riibelhis (Senesi et al. 1992). Биогумус отличается от почвы микробным разнообразием, численностью микробного населения и его деятельностью (Subler, 1998) и содержит ферменты, такие как протеазы, амилазы, липазы, целлюлазы и хитиназы, которые продолжают разлагать органическое вещество вне тела червя. Исследования (Kaie et al., 1991) показали участие симбиотической микрофлоры червей в деградации лигнина. Химический анализ биогумуса показал превышение в 2 раза доступного магния, 5 раза больше доступного азота, 7 раза больше фосфора и в 11 раз больше доступного калия по сравнению с окружающим грунтом (Bridgens, 1981). Биогумус считается эффективным биосубстратом, поскольку он является однородным, имел пониженный уровень загрязнения и, как правило, содержал больше питательных веществ длительного действия, которые не причиняют ущерба окружающей среде (Ndegwa, 2001).
Singh и Sharma (2002) провели исследования по предварительной подготовке смеси пшеничных отходов культурой Pleurotus sajor-caju, Trichoderma harzianum, Aspergillus niger и Azotobacter chroococcum для деградации лигнина и целлюлозы с последующим вермикомпостированием и отметили, что эта система не только улучшает качество продукции, но и сокращает сроки стабилизации компоста. В Испании было предложено использовать предварительный аэробный и мезофильный гидролиз (Elvira et al., 1995). В другом исследовании лигшшоцеллюлозосодержащие отходы клена (Acer) подвергались аэробной деградацией с последующей переработкой червями в течение 10 месяцев. Результаты показали, что вначале основная часть органического вещества и полисахариды, в том числе целлюлоза, прошли сравнительно быстрое разложение; остальная часть, принимая во внимание скорость деградации ароматических соединений и лигнина, начала разлагаться только после компостирования в течение 1 - 3 месяцев (Vinceslas, 1997).
Важность использования биогумуса в сельском хозяйстве, садоводстве, для охраны почв была рассмотрена многими авторами (Edwards, 1995; Riggle,