Промышленная экология в деревообработке

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Л.И. Бельчинская

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ В ДЕРЕВООБРАБОТКЕ

Учебное пособие

Воронеж 2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Л.И. Бельчинская

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ В ДЕРЕВООБРАБОТКЕ

Учебное пособие

Воронеж 2013

УДК 574 (075)

Б44

Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 6 от 24 мая 2013 г.)

Рецензенты: кафедра инженерной экологии и техногенной безопасности

ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»;
заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений и 
коллоидов 
ФГБОУ 
ВПО 
«ВГУ» 
д-р 
хим. 
наук, 

проф. Г.В. Шаталов

Бельчинская, Л. И.

Б44 Промышленная экология в деревообработке [Текст] : учебное пособие / 
Л. И. Бельчинская ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». –
Воронеж, 2013. – 303 с.

ISBN 978-5-7994-0561-8 (в обл.)

В учебном 
пособии рассматриваются 
глобальные экологические проблемы, 

теоретические основы промышленной экологии, нормирование и контроль промышленных 
выбросов и сбросов, способы очистки и утилизации отходов деревоперерабатывающих 
предприятий.

Учебное пособие
предназначено для студентов 3 курса лесопромышленного 

факультета по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных и 
деревоперерабатывающих производств.

УДК 574 (075)

Бельчинская Л.И., 2013
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная 
лесотехническая академия», 2013

ISBN 978-5-7994-0561-8

Оглавление

Предисловие ………………………………………………………………………………………
4

Введение …………………………………………………………………………………………..
5

1. Глобальные экологические проблемы на планете ………………………………………
19

1.1. Современные мировые экологические проблемы …………………………………………
19

1.2. Экологическая ситуация в России, стратегия России в области

экологической безопасности ………………………………………………………………..
37

2. Теоретические основы промышленной экологии ……………………………………….
57

2.1. Основные экологические термины и понятия …………………………………………….
57

2.2. Образование природно-технических геосистем …………………………………………..
60

2.3. Классификация техногенных загрязнений …………………………………………………
63

2.4. Классификация источников загрязнения …………………………………………………..
65

2.5. Структура, иерархия деревообрабатывающих предприятий ……………………………..
67

2.6. Причины образования промышленных отходов деревообрабатывающих предприятий..
78

2.6.1. Основные вещества, загрязняющие окружающую среду……………………………….
78

2.6.2. Выделение загрязняющих веществ……………………………………………………….
81

2.7. Негативное воздействие отходов на окружающую среду и человека …………………… 121
2.7.1. Основные виды антропогенного воздействия на окружающую среду ………………... 121
2.7.2. Антропогенное воздействие на атмосферу ……………………………………………… 126
2.7.3. Антропогенное воздействие на гидросферу …………………………………………….. 131
2.7.4. Антропогенное воздействие на литосферу ……………………………………………… 136
3. Нормирование загрязнений и контроль промышленных выбросов …………………. 142
3.1. Система нормирования и контроля рабочей зоны и атмосферы ………………………… 142
3.2. Расчет уровня загрязнения, загазованности и токсичности 

на мебельных предприятиях ………………………………………………………………... 158

3.3. Количественная оценка токсикантов в промышленных выбросах 

при отделочных работах, производстве мебели и фанеры ……………………………….. 163

3.4. Оценка качества плитных материалов по эмиссии формальдегида ……………………... 166
4. Способы очистки промышленных выбросов ……………………………………………. 174
4.1. Характеристика древесной пыли и ее воздействие на организм человека ……………… 174
4.2. Адсорбция ……………………………………………………………………………………. 188
4.3. Гидрофильтры ……………………………………………………………………………….. 195
4.4. Термическое дожигание. Каталитическое окисление …………………………………….. 199
5. Промышленные сбросы и способы их обезвреживания ………………………………... 213
5.1. Система нормирования и контроль загрязнений гидросферы …………………………… 213
5.2. Способы обезвреживания сточных вод мебельных предприятий ……………………….. 260
6. Способы утилизации отходов мебельных предприятий ………………………………..
270

6.1. Паспортизация и сертификация отходов ………………………………………………….. 270
6.2. Переработка полимерных отходов в лакокрасочные материалы ……………………….. 273
6.3. Создание древесно-полимерных композиций …………………………………………….. 281
6.4. Утилизация надсмольной воды карбамидоформальдегидной смолы 

в качестве удобрений ………………………………………………………………………... 286

Библиографический список……………………………………………………………………… 287
Приложение 1 …………………………………………………………………………………….. 290
Приложение 2 …………………………………………………………………………………….. 294
Приложение 3 …………………………………………………………………………………….. 298

Предисловие

Проблема охраны окружающей среды является глобальной проблемой, 

острота которой возросла в начале XXI века. Она актуальна для всего мира в 
целом, для каждого региона планеты, для каждого государства в отдельности.

Вопросы, касающиеся охраны окружающей среды, а также защиты рабо
чих зон, занимают в настоящее время одно из ключевых мест. Глобализация 
проблем экологии требует в данном вопросе интенсификации сотрудничества 
между государствами, в том числе и путем расширения правового регулирования охраны окружающей среды на международном уровне. Международноправовое регулирование охраны окружающей среды развивается как на универсальном, так и на региональном уровнях. Существенная роль в этом развитии 
отводится деятельности международных организаций.

В основу экологических мероприятий сегодня заложена концепция «ус
тойчивого развития», являющаяся официальной стратегией ООН по выходу человечества из экологического кризиса.

Однако внедрение новых экологических технологий должно стать не 

временной хаотической мерой, а частью целостной экологической стратегии 
каждого предприятия – источника загрязнения. Тем не менее, проблемами 
предприятий деревообрабатывающей отрасли являются загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы. Подобным предприятиям необходимо выстраивать многоуровневую систему экологической защиты, предусматривающей постоянный мониторинг выбросов в атмосферу, водных стоков и иного вредного 
воздействия.

Введение

Наибольший ущерб природной среде наносят выбросы и сбросы про
мышленных и энергетических предприятий, а также автомобильный транспорт, 
которые входят в состав урбанизированных территорий. Изучение промышленной экологии позволяет формировать у бакалавров современный подход к организации и функционированию промышленных предприятий.

Экология является комплексным межнаучным направлением, изучающим 

глобальное влияние техники на природу и все живое. Комплексное решение 
экологических проблем возможно при гармоничных взаимоотношениях общества, техники и природы.

Предметом изучения промышленной экологии
являются эколого
экономические системы. При изучении промышленной экологии рассматриваются влияние промышленной деятельности на биосферу и «мягкие» пути перехода техносферы в ноосферу.

Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80-х годов 

XX
века. Определение промышленной экологии дано Н.Ф. Реймерсом. 

Промышленная экология – это раздел экологии, рассматривающий взаимодействие промышленности, от отдельных предприятий до техносферы, и природы. Наибольший акцент ставится на изучение влияния условий природной 
среды на функционирование предприятий и их комплексов.

Целью изучения дисциплины «Промышленная экология» является при
обретение студентами теоретических знаний и практических навыков, необходимых для принятия экологически, технически и экономически обоснованных 
решений, направленных на рациональное использование природных ресурсов.

Для достижения этой цели необходимы знания о развитии экологически

чистого производства, создании принципиально новых и реконструкции существующих производств, комплексном использовании сырьевых и энергетических ресурсов, создании замкнутых производственных циклов, замкнутых систем промышленного водоснабжения, комбинировании и кооперации производств, приобретение которых возможно при изучении:


эколого-экономических систем и их структуры и системного подхода с 
учетом всего многообразия связей между человеком, объектами хозяйственной деятельности и окружающей средой, которые являются предметом 
промышленной экологии;


основных промышленных методов очистки отходящих газов и сточных 
вод, технологических схем очистки и применяемого оборудования;


основных промышленных методов переработки и использования отходов 
производства и потребления, методов ликвидации и захоронения опасных 
промышленных отходов.

Рис. 1. Место промышленной экологии в ряду экологических наук

(по В.Т. Медведеву, 2002)

Одной из главных задач промышленной экологии является нахождение 

путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения 
их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном 
итоге – совмещение техногенного и биогеохимического круговоротов веществ.

Промышленная экология – функциональная дисциплина, так как на
ряду с установлением структуры и законов развития эколого-экономических 
систем, предметом исследования промышленной экологии является установление динамических связей в эколого-экономических системах.

В основе промышленной экологии лежит концепция «безотходной тех
нологии», которая предусматривает цикличность материальных потоков. В Женеве на Общеевропейском совещании по сотрудничеству в области охраны окружающей среды в 1979 г. было сформулировано понятие «безотходная технология» – «…практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии для защиты окружающей среды».

В настоящее время применяется термин чистое производство как 

«...производство, которое характеризуется непрерывным и полным применением к процессам и продуктам природоохранной стратегии, предотвращающей
загрязнение окружающей среды таким образом, чтобы понизить риск для человечества и окружающей среды» [1].

Техногенные системы

Современная биосфера подвержена разносторонним антропогенным воз
действиям, которые осуществлялись на протяжении почти всей человеческой 
истории, но в течение последних двух столетий они многократно усилились и 
привели к существенным количественным и качественным изменениям биосферы. Человеческая цивилизация обусловила появление на планете новой глобальной материальной системы в виде многослойной насыщенной сферы искусственно созданных объектов.

Люди активно расширяют свою экологическую нишу, создавая техносфе
ру. Техносфера представляет собой совокупность искусственных объектов, созданных целенаправленной деятельностью человека, и природных объектов, измененных этой деятельностью.

Совокупность инженерно-технических процессов в земной коре, гидро
сфере, атмосфере и ближнем Космосе, научных и технических достижений, позволяющих человеку использовать природные ресурсы, а также перестройка 
биосферы и создание техносферы, где господствует человечество как геологическая сила, т.е. все, что связано с производственной деятельностью человека, 

называют техногенезом. Созданные в процессе техногенеза или возникшие как
его побочный результат искусственные вещества, включая вышедшую из строя 
технику, оказывающие определенные воздействия на среду обитания организмов, называют техногенной продукцией.

Техногенная система – это сложная, искусственно созданная человеком в 

результате производственной деятельности система, которая находится в контакте с окружающей природной средой. В техногенных системах (пример –
промышленные предприятия) энергообмен резко отличается от процессов, проистекающих в природе. Поток вещества и энергии через производственную 
систему практически не имеет обратной положительной связи. На входе в техногенную систему это возрастающее потребление ресурсов и энергии, ведущее 
к деградации природных систем. На выходе это огромное количество отходов, 
поступающих в окружающую среду, что является главной причиной ее загрязнения. Для поддержания этих систем в рабочем состоянии требуются все увеличивающиеся энергетические затраты, рост производства, увеличение населения в больших городах, которое ведет к обострению экологической обстановки.

На территории России расположено более 24 тысячи предприятий, вы
брасывающих вредные вещества в атмосферу и водоемы. Из них 33 % выбросов 
дают предприятия металлургии, 29 % – энергетические объекты, 7 % – предприятия химической промышленности, 8 % – объекты угольной промышленности. Более половины выбросов в атмосферу приходится на транспорт. Ежегодно в России улавливается и обезвреживается лишь 76 % общего количества 
вредных веществ, 82 % сбрасываемых вод не подвергается очистке, поэтому 
качество вод основных рек на территории России оценивается как неудовлетворительное [1, 14, 22].

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность

Леса европейской части страны, наиболее доступные для эффективного 

использования и подвергавшиеся вследствие этого усиленной эксплуатации, в 
настоящее время почти полностью вовлечены в хозяйственный оборот и в значительной мере истощены. Перемещение лесозаготовок в слабо освоенные районы, удаленные от сложившихся центров промышленной переработки и потребления древесины, сопровождается постоянно увеличивающимися затрата

ми на заготовку и вывоз древесины, требует крупных капитальных вложений в 
развитие производственной и социальной инфраструктуры [14].

Одной из проблем, стоящих перед лесной промышленностью, является 

сокращение потерь древесного сырья в процессе заготовки и переработки. Речь 
идет как о снижении объемов образуемых отходов, так и о ликвидации недорубов и потерь заготовленной древесины от несвоевременной вывозки, несовершенных методов транспортировки, накопления древесины у временных транспортных путей и т.д.

Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких от
раслей народного хозяйства Российской Федерации, поэтому наиболее сильное 
воздействие предприятия деревообрабатывающей  и целлюлозно-бумажной 
промышленности оказывают на состояние поверхностных вод. Ежегодное потребление свежей воды в отрасли составляет около 4,5…4,7 % общего водопотребления в промышленности России. Относительно невысока экономия свежей воды, которая составляет 69 %, объясняется необходимостью использования свежей воды в ряде технологических процессов в качестве одного из компонентов сырья. На долю комплекса приходится свыше 20 % сброса загрязненных сточных вод промышленностью Российской Федерации. Для предприятий 
целлюлозно-бумажной промышленности проблема уменьшения количества и 
степени загрязнения сточных вод имеет первостепенное значение. Главный источник образования загрязненных сточных вод в отрасли – производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины 
и отбелке полуфабриката с применением хлорпродуктов. Загрязненные сточные 
воды предприятий отрасли характеризуются наличием в них таких вредных 
веществ, как сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, фурфурол, метанол, 
формальдегиды, диметилсульфид и др. [14,22].

Основная причина негативного воздействия на окружающую среду пред
приятия данной отрасли – использование старых технологий и устаревшего 
оборудования. Этими факторами определяется значительная масса загрязняющих веществ, поступающих с основного производства на очистные сооружения 
и в природную среду. Большой объем сточных вод и высокая концентрация в 
них загрязнения вынуждают использовать громоздкие очистные сооружения, не 
решающие полностью своих задач. На очистных сооружениях образуется большое количество осадков, основная часть которых поступает в накопители, что 
приводит к их перегрузке и, соответственно, воздействию на подземные воды.

На основании вышеизложенного преобладающие виды загрязняющих 

компонентов по ведущим отраслям промышленности приведены ниже.

Нефтедобыча, нефтепереработка……………
нефтепродукты, фенолы, 
сульфиды

Целлюлозно-бумажная, лесная промышленность … сульфаты, 
органические 

вещества, азот

Машиностроение, металлургия, металлообработка .. тяжелые металлы, взве
шенные вещества, цианиды, нефтепродукты, золы

Химическая промышленность ……………………… фенолы, 
ароматические 

углеводороды, 
диены, 

неполные углеводороды

Горнодобывающая промышленность ……………… неорганика, пыль
Легкая, текстильная, пищевая ……………………
ПАВ, органические красители

Суммарные данные по воздействию на окружающую среду обрабаты
вающих отраслей экономики приведены ниже:

Выброшено вредных веществ, всего, тыс. т ..………………….
6829,4

В том числе, тыс. т:

диоксида серы …………………………………………………
2821,1

оксида углерода ……………………………………………….
2241,6

оксидов азота ………………………………………………….
391,2

углеводородов без летучих органических соединений …….
70,4

летучих органических соединений …………………………... 
501,5

Уловлено и обезврежено, % …………………………………….
83

Использовано воды, млн м3 …………………….……………….
6760,2

Объем оборотной и повторно-последовательно используемой 
воды, млн м3 …………………….………………………………..
47885,2

Сброс загрязненных сточных вод, млн м3 …….………………..
3269,9

Экономия свежей воды, % ………………………………………
91

Образовалось отходов за год, млн т ….…………………………
276,6

д