Способ утилизации некондиционной полимеризованной карбамидоформальдегидной смолы с помощью компостирования

Авторы патента:

C05F17/00 - Получение удобрений, отличающееся стадией компостирования

C05C9/02 - содержащие продукты мочевино-формальдегидной конденсации

Владельцы патента RU 2505561:

Брашайко Александер Андреевич (DE)

Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды и, в частности, к области химической, деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности, а также сельскому хозяйству и может быть использовано для утилизации некондиционной карбамидоформальдегидной смолы при ее производстве и использовании после окончания срока ее годности. Предлагаемый способ утилизации некондиционной карбамидоформальдегидной смолы после срока ее годности с помощью компостирования в смеси с осадком сточных вод и опилками может быть использован на предприятиях по производству смол химической, деревообрабатывающей, мебельной и строительной промышленности. Это позволяет утилизировать одновременно три вида отходов: осадок сточных вод, опилки, смола, образующиеся при производстве древесно-стружечной плиты, упростить, удешевить технологию получения органо-минеральных удобрений и повысить удобрительную ценность конечного целевого продукта. 3 табл.

Карбамидоформальдегидные смолы незаменимы в производстве древесностружечных, древесноволокнистых плит, фанеры и другой продукции. Они широко применяются в производстве карбамидных пенопластов, стеклохолста, находят применения в продуктах теплоизоляции и в производстве влагопрочных специальных сортов бумаги и картона. Карбамидоформальдегидные смолы представляют собой продукт поликонденсации карбамида с формальдегидом. Существуют различные марки карбамидоформальдегидных смол, отличающихся по своим свойствам и областям применения [1, 2].

Синтезированный конечный продукт представляет собой однородную вязкую суспензию, от белого до светло-желтого цвета без посторонних механических включений. Недостатком смолы является короткий срок хранения. Смолу необходимо хранить при температуре 5-25°С в чистых закрытых емкостях, защищенных от воздействия солнечных лучей и атмосферных осадков, периодически перемешивая. Гарантийный срок хранения смолы - до 45 суток со дня изготовления [3-5].

На сегодняшний день в мире сложились два механизма обеспечения потребностей деревообрабатывающих производств карбамидоформальдегидными смолами:

- централизованная поставка карбамидоформальдегидных смол предприятиями химической промышленности; и

- приготовление смол непосредственно на деревообрабатывающих производствах.

Типовое предприятие по производству древесно-стружечной плиты мощностью 100000 м³ потребляет около 10000 тонн карбамидоформальдегидной смолы в год. При этом на таком предприятии в результате различных причин объективного характера практически 4-5% смолы становится непригодной для производства, что составляет около 450 тонн в год. Некондиционная смола представляет собой твердый полимеризованный продукт, который необходимо утилизировать. Способов утилизации такого продукта в настоящее время не имеется и такие отходы производства необходимо вывозить на полигоны или мусорные свалки [2].

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе утилизации карбамидоформальдегидной смолы, пришедшей в негодность в результате окончания срока ее хранения и которая применяется в деревообрабатывающей промышленности для производства клееной продукции, состоит в биоконверсии полимеризованного продукта - отхода производства с помощью микроорганизмов во время процесса компостирования. Карбамидоформальдегидная смола в своем составе содержит и углерод (около 25%), и азот (около 25%), которые могут использоваться почвенными микроорганизмами как источник питания и превращаться в биодоступные для растений питательные формы элементов.

Другими источниками образования твердых отходов полимеров являются предприятия по производству карбамидных смол.

Цель изобретения - утилизация, рециклинг и биоконверсия пришедшей в негодность карбамидоформальдегидной смолы с помощью компостирования в полезный продукт - органоминеральное удобрение (компост).

Поставленная цель достигается тем, что компостированию подвергается смесь осадка сточных вод с органосодержащим наполнителем (опилки) с добавлением некондиционной карбамидформальдегидной смолы (5% к массе осадка), предварительно размолотой до частиц размером 1-2 мм, в соотношении осадок сточных вод (птичий помет, свиной навоз, навоз крупного рогатого скота):опилки:смола, равном 1:0,058:0,05 по массе или 1:0,29:0,04 по объему, для получения компоста при расчетной влажности органических отходов (птичий помет, свиной навоз, навоз крупного рогатого скота) 68%.

Основным требованием к качеству осадка сточных вод является его влажность, которая не должна превышать 82%. С уменьшением влажности снижается количество наполнителя (опилки), обеспечивающего рыхлую структуру компостируемой смеси и смолы.

Результаты агрохимических анализов полученных конечных продуктов компостирования представлены в таблице 1.

Результаты микробиологических анализов конечных продуктов компостирования представлены в таблице 2.

Одним из качественных показателей возможного экологически безопасного использования компостов является отсутствие у них фитотоксичности. Результаты исследования конечных продуктов компостирования показали, что смесь осадка сточных вод с органосодержащим наполнителем (опилки) с добавлением некондиционной карбамидформальдегидной смолы (5% к массе осадка), предварительно размолотой до частиц размером 1-2 мм, после компостирования при данных условиях не обладала фитотоксичностью.

Таблица 1
Результаты агрохимического анализа компостов
Показатели	Единицы измерений	Исходная смесь (ОСВ + опилки)	Смесь + 5% КФС	Смесь + 10% КФС
Влажность	%	67,6	41,7	45,0
Зольность	%	44,9	34,5	33,4
Значение рН_сол.	Ед.	6,9	6,9	6,85
Содержание на сухое
вещество:
- азот общий	%	2,04	5,31	5,51
- фосфор общий	%	5,56	3,5	3,36
- калий общий	%	0,32	0,24	0,21
- фосфор подвижный	мг/100 г	421	1317	1570
- калий подвижный	мг/100 г	41	4,4	1,8
- азот аммиачный	%	0,19	0,16	0,16
- азот нитратный	мг/кг	121	494	723

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующим примером.

Компостирование вышеописанной смеси осуществляется на постоянной или временной площадке компостирования с грунтовым покрытием. При двухрядном расположении буртов (высота 2,5 м, ширина 6 м, длина 50 м) каждый бурт имеет объем 375 м³. Максимальное количество буртов равно 78. Данного количества буртов достаточно для 4-месячного цикла компостирования и хранения компоста на площадке компостирования. В летний период количество компоста в буртах сокращается на 30-40% за счет ускорения процесса компостирования компостной смеси на основе осадка сточных вод, опилок и смолы.

Время созревания компоста на основе осадка сточных вод, опилок и смолы в естественных климатических условиях Центрального округа Российской Федерации составляет в весенне-летнее время 3-4 месяца, в осенне-зимнее время - 5-6 месяцев. При этом для ускорения процесса компостирования проводится периодическое перемешивание компостной массы в весенне-летнее время каждые 4-6 недель, а в зимнее время - каждые 6-8 недель. Температурный режим восстанавливается в течение 3-4 дней в весенне-летнее время и 8-10 дней - в зимнее время за счет протекания аэробных микробиологических процессов.

В результате предлагаемой технологии компостирования вышеуказанной смеси получается конечный продукт (влажность 60-70%) с нейтральной или слабо щелочной реакцией среды (рН_сол. 6,5-7,5), представляющий собой насыщенный питательными веществами (азота общего (N_общ.) - 1,5; фосфора (Р₂О₅) - 2,0; калия (К₂О) - 0,25 в % от абс. сухого вещества), сыпучий и не слеживающийся продукт темно-серого цвета со слабовыраженным запахом аммиачного азота.

Область применения такого компоста - это сельскохозяйственное производство для выращивания технических, кормовых и сидеральных культур; в зеленом строительстве; в дорожном строительстве под посадки деревьев и кустарников вдоль дорог, формировании растительного слоя откосов, под посадки цветочно-декоративных растений; в питомниках лесных и декоративных культур; для рекультивации нарушенных земель, полигонов твердых бытовых отходов и полигонов промышленных отходов.

Дозы внесения компоста устанавливаются в зависимости от конкретных условий: области применения, вида сельскохозяйственной культуры и планируемой урожайности; наличия минеральных и органических удобрений в хозяйстве с учетом их качественных показателей; уровня плодородия почв и удобренности предшественника. Применение компоста под сельскохозяйственные культуры может существенно уменьшить потребность в азотных и фосфорных минеральных удобрениях.

Рекомендуемые дозы внесения компоста под основные полевые культуры приведены в таблице 3.

Таблица 3
Рекомендуемые дозы внесения компоста под основные полевые культуры, т/га.
Культура	Основной способ внесения	Внесение под культивацию
Ячмень на фуражное зерно	60-80	30-40
Овес на фуражное зерно	60-80	30-40
Сидеральная культура	60-80	30-40
Кукуруза на зеленую массу	100-120	50-60
Подсолнечник на зеленую массу	100-120	50-60

Заявленный способ отличается новой совокупностью признаков, состоящих в том, что для улучшения процесса биоконверсии и детоксикации некондиционированной карбамидформальдегидной смолы осуществляют компостированием в смеси с осадком сточных вод и опилками - в определенной пропорции и это является принципиально новым. Вышеуказанное обстоятельство свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "Новизна".

Заявленный способ утилизации некондиционированной карбамидформальдегидной смолы показывает, что он для специалиста не следует явным образом из уровня техники. Это свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Таким образом, использование предлагаемого способа утилизации некондиционированной карбамидформальдегидной смолы позволяет с помощью компостирования в смеси с осадками сточных вод и опилками в соотношении осадок сточных вод (птичий помет, свиной навоз, навоз крупного рогатого скота):опилки:смола, равном 1:0,058:0,05 по массе или 1:0,29:0,04 по объему, получать конечный продукт удовлетворительного качества, который может использоваться в качестве удобрительной смеси при выращивании различных технических культур.

Источники информации

1. Кондратьев В.П., Кондращенко В.И. Синтетические клеи для древесных материалов. М.: Научный мир, - 2004. - 320 с.

2. Махлай В.Н., Афанасьев С.В. Химия и технология карбамидоформальдегидного концентрата. Монография. - Самара: СНЦ РАН, 2007. -234 с.

3. ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия. Введ. 01.10.89 до 01.07.94. -М.: Изд-во стандартов, 1988. -21 с.

4. ГОСТ 20907-75. Смолы фенолоформальдегидные жидкие. Технические условия. Введ. 01.01.77 до 01.01.92. М.: Изд-во стандартов, - 1987. - 30 с.

5. ТУ 2181-032-00203803-2003. Концентрат карбамидоформальдегидный. Технические условия.

Таблица 2
Микробиологический анализ компостов.
	Наименова ние компоста	Использую щие органичес кие формы	Использующие минеральные формы азота на КАА	Целлюлозоразрушающие на среде Гетчинсона	Грибы на среде Чапека
	Наименова ние компоста	Использую щие органичес кие формы	Общее	в том числе	Грибы на среде Чапека	Общее	в том числе
	бактерии	актиномицеты	бактерии	грибы	актиномицеты
1	Контроль ОСВ + опилки	6467	9800	9799,6	0,4	14,0	1,3	2,0	10,7	1,33
2	ОСВ + опилки + 15% КФС	3200	6600	6599,8	0,2	29,3	3,0	12,7	13,6	8,6
3	ОСВ + опилки + 30% КФС	11267	24400	24399,2	0,8	180,5	6,2	168,2	6,1	75,3

Способ утилизации некондиционной полимеризованной карбамидоформальдегидной смолы, характеризующийся тем, что ее предварительно измельчают до частиц размером до 1-2 мм и смешивают с осадком сточных вод, который может представлять собой птичий помет, свиной навоз, навоз крупного рогатого скота, и опилками в качестве наполнителя, разрыхлителя и детоксиканта в соотношении осадок сточных вод - опилки - смола, равном 1:0,058:0,05 по массе или 1:0,29:0,04 по объему, соответственно, и затем эту смесь подвергают компостированию.

Изобретение относится к способу удаления полифенилполиаминов, связанных мостиковыми метиленовыми группами, из водного потока и к способу получения полифенилполиаминов, связанных мостиковыми метиленовыми группами.

Способ получения нанодисперсного фторопласта // 2501815

Изобретение относится к получению нанодисперсного фторорганического материала, который может быть использован в качестве твердой смазки, а также в составе композиций для приборов, устройств, машин и механизмов, в том числе, масляных композиций для двигателей и трансмиссий автомобилей.

Способ утилизации отходов политетрафторэтилена // 2497846

Изобретение относится к глубокому окислению политетрафторэтилена, а именно к способу утилизации отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ). Способ утилизации отходов ПТФЭ включает измельчение отходов ПТФЭ до частиц менее 0,2 мм, смешение их с окислителем и нагревание.

Способ получения полимерных композиций с использованием стадии переработки отходов полиэтилентерефталата // 2496805

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Полимерную композицию готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой в среде инертного газа - азота.

Способ приготовления резинобитумной композиции // 2489464

Изобретение относится к строительным материалам широкого спектра применения и может быть использовано для дорожных, кровельных, изоляционных, герметизирующих работ.

Способ переработки резиносодержащих и полимерных отходов // 2480491

Изобретение относится к области химической переработки углеводородного сырья и может быть использовано для низкотемпературного пиролиза изношенных автомобильных шин и других вторичных полимерсодержащих материалов с получением продуктов пиролиза, используемых в промышленности в качестве энергоносителей и сырья для дальнейшей химической переработки.

Способ утилизации полимерных отходов // 2473573

Изобретение относится к утилизации отходов производственного потребления, в частности полиэтилена, и может быть применено при приготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ).

Способ переработки полимерных отходов // 2473572

Изобретение относится к области переработки вторичного сырья и может быть использовано для измельчения отходов полимеров, в том числе резины и полимерных композиционных материалов.

Наномодифицированная асфальтобетонная смесь // 2466161

Изобретение относится к автодорожной отрасли, к получению материалов для дорожного полотна с использованием вяжущего на основе битума с применением резиновой крошки из отходов резин общего, в том числе, шинного назначения и наношпинели магния в качестве модификаторов.

Способ переработки полимерных отходов // 2465132

Изобретение относится к области переработки полимерных отходов, в частности образующихся в производстве бутадиен-стирольных термоэластопластов, содержащих структурированные включения и изготовления с их использованием в качестве полимерных модификаторов полимерно-битумных композиций.

Способ получения техногенного почвогрунта и техногенный почвогрунт // 2497784

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства и может быть использовано при получении почвогрунтов. Способ включает смешивание илового осадка с порошкообразным низинным торфом, введение природного грунта, твердофазную ферментацию и фракционирование.

Способ получения органического удобрения // 2448931

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки птичьего помета и свиного навоза. .

Способ получения органического удобрения из осадка сточных вод // 2445297

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации. .

Способ получения биомассы красных дождевых червей, адаптированных к условиям нефтяного загрязнения // 2412593

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологии размножения культуры дождевых червей в питательной среде и получения их специализированных популяций.

Способ получения дезинфицированного органического ила // 2410366

Среда и способ обработки отходов при горных разработках // 2389563

Изобретение относится к обработке отходов горных работ, обогащения руд и промышленных минералов. .

Способ преобразования биологически разлагаемого гигиенически неустойчивого субстрата в гигиенически устойчивый продукт // 2378234

Изобретение относится к способу биологической переработки отходов, главным образом отходов, которые способны загрязнять окружающую среду, отходов, выделяющих запах, и гигиенически непригодных отходов.

Способ получения вермикомпоста // 2363689

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к получению органических удобрений. .

Способ приготовления органического удобрения в виде компоста // 2294911

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для приготовления компоста и использования его в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. .

Способ получения соломисто-пометного компоста пролонгирующего действия // 2189369

Изобретение относится к агрохимии, а именно к способам получения органических удобрений. .

Способ подготовки вспененного карбамидоформальдегидного удобрения к внесению под вспашку // 2497338

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при внесении удобрений под вспашку. Способ включает дробление карбамидоформальдегидного удобрения на куски.